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Aplicações de Geossintéticos
em Projetos de Tratamento de
Resíduos Sólidos
Ennio Marques Palmeira
Universidade de Brasília
UnB
Geotecnia
Programa de Pós-Graduação
em Geotecnia - UnB
Geotecnia
Programa de Pós-Graduação
em Geotecnia - UnB
Geossintéticos
• Geotêxteis (Tecidos e Não Tecidos)
• Geogrelhas
• Geocélulas
• Geomantas
• Geodrenos
• Geoespaçadores
• Geoexpandidos
• Geotiras
• Geofibras
• Geomembranas
• Geocompostos
Funções dos Geossintéticos
• Drenagem
• Filtração
• Reforço
geossintético
Q
geossintéticocomo barreira
• Separação
• Barreira
• Proteção
Geossintéticos para Filtração e
Drenagem
Não Tecido Tecido
Geotêxteis
Georredes
Geoespaçador
Geocomposto Drenante
Tubos de Geotêxteis/Geoformas
geotêxtil
areia
Também usados para desaguamento
de resíduos
geotêxtil resíduo saturado
Cortesia IGS
Cortesia IGS
Geodrenos – Drenos Eletro-cinéticos
Jones et al. (2005)
Geomembranas
Superfície rugosaSuperfície lisa
Bentonita após algum tempo de umidecimento
Geocomposto Argiloso (GCL)
argila + adesivo ou argila
geotêxtil
bentonitageotêxtil
costura
Geotubos
0
100
200
300
400
500
600
700
1970 1980 19901996
Geotêxteis
Geomembranas
Geocompostos
Georredes
Geogrelhas
GCL
Vendas (milhões de dólares)
Ano
Geossintéticos Geotecnia/AmbienteEvolução de Consumo na América do Norte
Koerner (1998)
Consumo de Geossintéticos
Tipo Brasil(m2/ano)
América do Norte(m2/ano)
Geotêxtil Não-Tecido 16 milhões465 milhões
Geotêxtil Tecido 2 milhões
Geogrelhas 150 mil 36 milhões
Geomembranas 3 milhões 84 milhões
Gecélulas, geodrenos, etc.
120 mil 32 milhões
Total 22 milhões 617 milhões
Geossintéticos em Obras de
Confinamento de Resíduos
Confinamento de RSU
Resíduos Sólidos Urbanos (RSU)
Confinamento de RSUAplicações de Geossintéticos
resíduo
sistema de impermeabilização e drenagem com geossintéticos
Confinamento de Resíduos
Confinamento de RSUCamadas de Argila Compactada
• Camadas de Argila k 10-6 a 10-9 cm/s
Algumas Desvantagens: Espessura (tipicamente entre 0,6 a 2m), ocupa considerável
volume;
Piping em camadas de argila submetidas a altas concentrações de chorumes/solventes orgânicos (metanol, ácido acético, etc.);
Ressecamento ou recalques diferenciais provocam trincamento;
Dependendo do resíduo a camada pode ser atacada;
Permeabilidade pode aumentar em até 1000 vezes dependendo do tipo de fluido (efeito da viscosidade).
Confinamento de RSUTrincamento de Argila Compactada
Confinamento de RSUGeomembranas
Vantagens:
• Controle de qualidade
• Pequena espessura
• Baixíssimo coeficiente de permeabilidade
• Aceita deformações elevadas
• Interessante quando materiais naturais são escassos
• Instalação rápida
• Tecnologia avança a cada dia
Principal limitação:
• Necessidade de bom controle de qualidade na
instalação.
água
eletrodo fonte
eletrodo remoto
A
V
eletrodos móveis para detecção de furos
dano
solo de fundação
linhas de correnteelétrica
geomembrana
Confinamento de RSUDetecção de Perfurações (Vazamentos)
Danos podem ser localizados e
reparados antes do início de
operação do sistema
Geossintéticos em Disposição de RSUGeomembranas - Aplicações
Instalação Fácil e Rápida
Geossintéticos em Disposição de RSUGeomembranas - Aplicações
Confinamento de RSUBarreiras e Drenagem com Geossintéticos
Confinamento de RSUBarreiras e Drenagem com Geossintéticos
Confinamento de RSUExigências em Alguns Países (RSU)
resíduo
1
2
3
n
12
solo natural de fundação
n
T1
T2
Tn
T1
Tn
co
be
rtura
fund
o
Número da camada
País Região(1)
Camada No. i
(1)
Material(1)
Função(1)
Estados Unidos
Cobertura 1 Solo de topo Cobertura 2 Cobertura de solo Minimizar infiltração 3 Camada drenante Drenagem 4 Geomembrana Impermeabilização 5 Argila compactada Impermeabilização 6 Camada drenante Drenagem de gas
Fundo 1 Camada de Filtro Filtração 2 Camada drenante Drenagem de fundo 3 Geomembrana Impermeabilização 4 Argila compactada Impermeabilização
Alemanha Cobertura 1 Solo de topo Cobertura 2 Camada drenante Drenagem 3 Camada de proteção
(opcional) Proteção
4 Geomembrana de HDPE Impermeabilização 5 Argila compactada Impermeabilização 6 Areia Drenagem 7 Camada drenante Drenagem de gas Fundo 1 Camada drenante Drenagem de fundo 2 Geotêxtil não tecido c/ MA
(2)
2000 g/m2
Drenagem/Proteção
3 Geomembrana de HDPE Impermeabilização 4 Argila compactada Impermeabilização 5 Solo de fundação (nivel d’água
a mais de 1 m abaixo do fundo)
Impermeabilização
Koerner & Koerner (1999)
Confinamento de PoluentesBarreiras Verticais de Geomembranas
Isolamento de Terreno Contaminado
Confinamento de PoluentesBarreiras Verticais de Geomembranas
Confinamento de PoluentesBarreiras Verticais de Geomembranas
Aplicações em Sistemas de
Tratamento de Efluentes
Tratamento de EfluentesGeomembranas - Aplicações
Tratamento de EfluentesGeomembranas - Aplicações
Colapso do solo provocou trincamento do concreto
Saída de gásCO4, H2S, CO2
Cobertura Flutuante
EscumaLodo
Entrada Saída
Saída de gásCO4, H2S, CO2
Cobertura Flutuante
EscumaLodo
Entrada Saída
• Redução de 90 a 95% da DBO
• Tempo de permanência: 4 a 7 dias
Sadlier (2005)
Sadlier (2005)
geomembrana
Cortesia IGS
Confinamento/Tratamento de EfluentesGeomembranas
Tratamento de EfluentesGeoformas/Geocontainers
Desaguamento de lodos
98.2% de fósforo capturado
82.3% de nitrogênio capturado
99.9% de redução de E. coli
100% de redução de arsênico
98.8% de redução de chumbo
99.9% de redução de mercúrio
http://geosyntheticsmagazine.com/articles/0210_f1c_tencate2.html
Tratamento de Lodos de Tanques Sépticos (Ontario, Canadá)
Após desaguamento, o material é espalhado no
campo
geocontainers
Tratamento de EfluentesGeocontainers
Jones et al. (2006)
Redução de Umidade de Lodos
Tratamento de EfluentesDrenos Eletro-Cinéticos (EKG)
Alguns Aspectos Relevantes
Relacionados a Geotêxteis
e Geomembranas
Colmatação de Drenos Granulares
Colmatação de Coluna de Dreno Granular (Rowe et al. 2000)
Material Removido de um Sistema de Coleta de Chorume Colmatado após 4 Anos de Serviço(Fleming et al. 1999)
Cegamento de Filtro Geotêxtil
Aspectos RelevantesColmatação Biológica de Sistemas Drenantes
Ensaios em Laboratório (Remigio 2006)
Aspectos RelevantesColmatação Biológica de Geotêxteis
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tempo (dias)
1E-5
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
k (cm
/s)
GTX GTY GTZ
Filmes de bactérias após
90 dias de ensaio
Aspectos RelevantesColmatação Biológica de Geotêxteis
Variação do Coeficiente de Permeabilidade com o Tempo (Remigio 2006)
Geotêxteis não tecidos
submetidos a fluxo de
chorume
h
geotêxtil
0 50 100 150 200 250
Altura de coluna d'água, h (cm)
0.0001
0.001
0.01
0.1
1
GTC - colmatado GTC - limpo
Perm
issiv
idade d
o
geotê
xtil (s
)
-1
O acúmulo de chorume sobre o geotêxtil colmatado pode a vir a limpá-lo...
Aspectos RelevantesColmatação Biológica de Geotêxteis
Lavagem do Geotêxtil com o Aumento da Coluna Líquida Sobrejacente
contrafluxo
geocomposto paradrenagem
Aspectos RelevantesColmatação Biológica de Geotêxteis
Alternativa de Limpeza Periódica de Drenos Geossintéticos – Retrolavagem
lixo
TP2
TP3
TP4
TP16TP7
TP11
SP1
SP2
0.5
2.0
2.01
2
0.2
camada ougeocompostodrenante
geomembrana
CL
1.00.8
Termopares (TP)
Placas de recalques (SP)
Dimensões em metros
solo de cobertura
pedregulho
Junqueira & Palmeira (2002)
0 10 20 30 40 50 60 70
Tempo (meses)
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
Colchão de areia Geocomposto drenante
Volu
me
de
eflue
nte
(L
)
Aspectos RelevantesColmatação Biológica de Geotêxteis
Ensaios em laboratório podem produzir
situações mais severas que no campo.
Areia Geotêxtil
Aspectos RelevantesRetenção de Sólidos Suspensos
lixo
TP2
TP3
TP4
TP16TP7
TP11
SP1
SP2
0.5
2.0
2.01
2
0.2
camada ougeocompostodrenante
geomembrana
CL
1.00.8
Termopares (TP)
Placas de recalques (SP)
Dimensões em metros
solo de cobertura
pedregulho
Palmeira et al. (2006)0 5 10 15 20
Tempo desde Agosto de 2001 (meses)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Sólid
os s
uspen
sos (
mg/L
)
Mês/Ano
Dez/01 Dez/02Ag/01 Jun/02 Jun/03
Colchão de areia
Geocomposto para drenagem
Colchão de brita
Outras Aplicações
Correlatas
Local de execução do projeto:
• Reserva Extrativista do Médio
Juruá, zona rural do município de
Carauari- AM ( 40% da
população), AM
• Comunidade São Raimundo
Tratamento de ÁguaFiltração com Geotêxteis Não Tecidos
Bernardes (2010)
Tratamento de ÁguaFiltração com Geotêxteis Não Tecidos
Bernardes (2010)
Filtração de água da chuva com geotêxtil não
tecido
Facilidade de transporte para áreas remotas
Resultados - Censo Epidemiológico
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
S. stercoralis A. lumbircoidese T. tricura A. duodenale T. solium Entamoeba
Parasitos
Nú
mero
de c
rian
ças m
en
ore
s d
e 1
2 a
no
sTratamento de ÁguaFiltração com Geotêxteis Não Tecidos
Setembro de 2008 (antes): 60% das crianças
contaminadas (6 tipos de parasitas)
Fevereiro de (2009): 19% das crianças
contaminadas (3 tipos de parasitas)
Bernardes (2010)
Tratamento de ÁguaFiltração com Geotêxteis Não Tecidos
brita
geotêxtil não tecido
águada chuva
cisterna
Geotêxtil como Auxiliar na Filtração de Água da Chuva
Cuidados a Serem Tomados
Cuidados a Serem TomadosDanos a Geomembranas
Limpar e regularizar o terreno antes da
instalação da geomembrana (usar
geotêxtil para proteger a geomembrana).
GCL sob a geomembrana pode também
ser utilizado (proteção e vedação).
Cuidados a Serem TomadosDanos a Geomembranas
Cuidados a Serem TomadosAcúmulo de Gases Sob a Geomembrana
Cuidados a Serem TomadosAcúmulo de Gases Sob a Geomembrana
Cuidados a Serem TomadosQualidade de Instalação/Controle de Qualidade
Cuidados a Serem TomadosQualidade de Instalação/Controle de Qualidade
Conclusões
• Geossintéticos são materiais modernos para Geotecnia
e Proteção ao Meio Ambiente
• Contínua evolução tecnológica e novos produtos
• Fácil instalação e possibilidade de verificação prévia de
problemas
• Alta durabilidade e controle de qualidade na fabricação
• Qualidade e controle de manuseio e instalação são
fundamentais
• Alto potencial de utilização no Brasil
www.geotecnia.unb/geossinteticos
Obrigado pela atenção.
Geossintéticos em Meio AmbienteDanos a Geomembranas
Limpar e regularizar o terreno antes da
instalação da geomembrana (usar
geotêxtil para proteger a geomembrana).
GCL sob a geomembrana pode também
ser utilizado (proteção e vedação).
Geossintéticos em Meio AmbienteDanos a Geomembranas
Geossintéticos em Meio AmbienteAcúmulo de Gases Sob a Geomembrana
Geossintéticos em Meio AmbienteAcúmulo de Gases Sob a Geomembrana
Geossintéticos em Meio AmbienteRevestimento Seqüencial
Evitar que os geossintéticos fiquem expostos às intempéries por
muito tempo sem necessidade.
Local de execução do projeto:
• Reserva Extrativista do Médio Juruá, zona rural do município de
Carauari- AM ( 40% da população), AM
• Comunidade São Raimundo
Resultados- Censo Epidemiológico
Setembro 2008 = 60% das crianças contaminadas = 6 tipos
Fevereiro 2009= 19 % das crianças contaminadas = 3 tipos
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
S. stercoralis A. lumbircoidese T. tricura A. duodenale T. solium Entamoeba
Parasitos
Nú
mero
de c
rian
ças m
en
ore
s d
e 1
2 a
no
s
Foto vencedora da competição em 2010
Geossintéticos em Meio AmbienteAparelhos para Soldas
Geossintéticos em Meio AmbienteSoldagem Manual
Geossintéticos em Meio AmbienteSoldas Localizadas no Campo
Máquina do Tipo Cunha Aquecida
Máquina de Jato de Ar Quente
Geossintéticos em Meio AmbienteMáquina de Solda por Fusão
Geossintéticos em Meio AmbienteMáquina de Solda por Fusão no Campo
Geossintéticos em Meio AmbienteMáquina de Ensaios em Soldas
Geossintéticos em Meio AmbienteEnsaios em Soldas no Campo
Ensaio com Caixa de Vácuo
Geossintéticos em Meio AmbienteEnsaios em Soldas - Ensaios Não Destrutivos
Detecção e Quantificação de
Vazamentos
água
eletrodo fonte
eletrodo remoto
A
V
eletrodos móveis para detecção de furos
dano
solo de fundação
linhas de correnteelétrica
geomembrana
Geossintéticos em Meio AmbienteDetecção de Perfurações (Vazamentos)
Geossintéticos em Meio AmbienteDetecção de Perfurações (Vazamentos)
Cortesia IGS
resíduo
geomembrana primária
geomembrana secundária
argila
subsolo
tubo (~ 100 mm dia.) p/ detecção eremoção de vazamentos
Geossintéticos em Meio AmbienteSistema para Detecção de VazamentosKoerner (1998)
resíduo
Requisitos Típicos para Barreiras
em Diferentes Países
resíduo
1
2
3
n
1
1
2
solo natural de fundação
n
T1, k1
T2, k2
Tn, kn
T1, k1
Tn, kn
coberturafundo
Número da camada
Geossintéticos em Meio AmbienteSistemas Típicos com Utilização de Geossintéticos
País - Tipo de Resíduo Região(1)
Camada No. i
(1)
Material(1)
Função(1)
Ti (mm) (1)
ki (m/s) (1)
Alemanha – Resíduos Perigosos Cobertura 1 Solo de topo Cobertura 1000 ---
2 Camada drenante-grãos 1mm) Drenagem 300 10-3
3 Camada de proteção (opcional) Proteção --- --- 4 Geomembrana de HDPE Impermeabilização --- --- 5 Argila compactada Impermeabilização 500 ---
6 Camada de solo Separação 500 ---
7 Camada drenante Drenagem de gas 300 ---
Fundo 1 Camada drenante (grãos 16-32 mm)
Drenagem de fundo 300 10-3
2 Geotêxtil não tecido c/ MA (2)
1000 g/m2
Drenagem/Proteção --- ---
3 Geomembrana de HDPE Impermeabilização 2.5 ---
4 Argila compactada Impermeabilização 1500 5x10-10
5 Solo de fundação (nivel d’água a
mais de 1 m abaixo do fundo) Impermeabilização 3000 10
-7
Alemanha – Resíduos Municipais Cobertura 1 Solo de topo Cobertura 1000 ---
2 Camada drenante Drenagem 300 10-3
3 Camada de proteção (opcional) Proteção --- --- 4 Geomembrana de HDPE Impermeabilização --- --- 5 Argila compactada Impermeabilização 500 5x10
-9
6 Areia Drenagem 500 ---
7 Camada drenante Drenagem de gas 300 ---
Fundo 1 Camada drenante Drenagem de fundo 300 10-3
2 Geotêxtil não tecido c/ MA
(2)
2000 g/m2
Drenagem/Proteção --- ---
3 Geomembrana de HDPE Impermeabilização 2.5 ---
4 Argila compactada Impermeabilização 750 5x10-10
5 Solo de fundação (nivel d’água a
mais de 1 m abaixo do fundo) Impermeabilização Menos rigor
que para RP(3)
10-7
Geossintéticos em Meio AmbienteSistemas Típicos - Koerner & Koerner (1999)
País – Tipo de Resíduo Região(1)
CamadaNo. i
(1)Material
(1)Função
(1)Ti (mm)
(1)ki (m/s)
(1)
1 Solo de topo Cobertura vegetal 1700 ---
2 Camada drenante Cobertura 300 ---
3 Geomembrana (não obrigatória) Impermeabilização --- ---4 Argila compactada Impermeabilização 500 10
-10
Cobertura
5 Areia grossa Drenagem de gas 500----
1 Camada drenante-areia ou brita Drenagem de fundo 300 10-9
2 Geotêxtil de elevada gramaturaou mistura de areia e brita c/mais de 300 mm de espessura
Drenagem de fundo/proteção
300 ---
3 Geomembrana Impermeabilização --- 10-7
4 Camada drenante-areia ou brita Detectar vazamentos ---5 Geotextil de elevada gramatura
ou mistura de areia e brita c/mais de 300 mm de espessura
Drenagem de fundo 300 ---
Dinamarca - Resíduos Municipais
Fundo
6 Mistura de areia e brita com
grãos arredondados 25 mm
Solo de base 100 ---
1 Solo de topo Cobertura 300 ---
2 Camada drenante Drenagem 300 10-4
3 Geomembrana Impermeabilização --- ---
Cobertura
4 Argila compactada Impermeabilização 1000 10-9
1 Camada drenante Drenagem de fundo 500 10-4
2 Geomembrana Impermeabilização --- ---
França - Resíduos Perigosos
Fundo
3 Formação geológica Impermeabilização 5000 10-9
1 Solo de topo Cobertura --- ---2 Camada drenante Drenagem --- ---3 Solo compactado Impermeabilização --- ---
Cobertura
4 Camada drenante Drenagem de gas --- ---1 Camada drenante Drenagem de fundo 1000 10
-4
2 Geomembrana Impermeabilização --- ---3 Formação geológica Impermeabilização 5000 10
-9
França - Resíduos Municipais
Fundo
4 Solo de fundação Impermeabilização --- 10-6
Geossintéticos em Meio AmbienteSistemas Típicos - Koerner & Koerner (1999)