AVALIAO QUALI-QUANTITATIVA DO PERCOLADO GERADO NO ATERRO CONTROLADO DE SANTA MARIA - RS

por

Tiago Luis Gomes

Dissertao apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de PsGraduao em Engenharia Civil, rea de Concentrao em Recursos Hdricos e Saneamento Ambiental, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Ernando da Silva

Santa Maria, RS, Brasil 2005

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Universidade Federal de Santa Maria Centro de Tecnologia Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil

A Comisso Examinadora, abaixo assinada, aprova a Dissertao de Mestrado

AVALIAO QUALI-QUANTITATIVA DO PERCOLADO GERADO NO ATERRO CONTROLADO DE SANTA MARIA - RS elaborada por Tiago Luis Gomes

como requisito parcial para obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil COMISO EXAMINADORA:

Carlos Ernando da Silva, Dr. (Presidente/Orientador)

Marcelo Borges Mansur, Dr. (UFMG)

Maria do Carmo Cauduro Gastaldini, Dra. (UFSM)

Santa Maria, 30 de Maio de 2005.

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Dedico este trabalho aos meus pais, Luiz e Carmen, a minha av Nilza e a minha querida Ivana.

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AGRADECIMENTOSAos meus pais, Luiz Carlos Gomes e Carmen Maria Hollweg Gomes, que sempre estiveram to presentes na minha formao pessoal e profissional, apoiando-me incondicionalmente em todas as situaes; minha av Nilza Guastavino Hollweg, que me cedeu espao, ateno, carinho e compreenso durante todos estes anos. minha querida Ivana Klafke Sperb, paciente nos momentos mais difceis e para mim um exemplo de capacidade e determinao. Ao meu Orientador Carlos Ernando da Silva por ter acreditado e depositado certeza no desenvolvimento de um trabalho srio desta magnitude. Aos bolsistas de iniciao cientfica Teobaldo Frederico Grbin e Diego Elias Ritter e mais recentemente o laboratorista Thiago Augusto Formentini pelo apoio tcnico na realizao das anlises qumicas das amostras de percolado. Ao meu amigo e colega de Mestrado, professor Denecir Almeida Dutra por contribuir e lutar para um mesmo ideal de Meio Ambiente ecologicamente equilibrado. Ao colega de Mestrado Gilson Piovezzam, pelo auxlio durante algumas coletas mesmo sob fortes intempries. A professora Maria do Carmo Cauduro Gastaldini, orientadora na iniciao cientfica, sempre atenciosa e competente, com esclarecimentos pontuais, entretanto precisos. Ao encarregado do aterro, Miguel Roque Cavalheiro, por contribuir na preservao da calha Parshall e na formao do banco de dados de vazo. Ao professor Arno Heldwein da Engenharia Agrcola, que contribuiu com dicas pontuais, porm importantes a respeito de evapotranspirao. Ao setor de transportes da Universidade Federal de Santa Maria que cedeu veculo e motorista para serem realizadas as coletas. Ao CNPq por conceder recursos financeiros para investimentos em infra-estrutura para que a pesquisa alcanasse xito. Secretaria de Gesto Ambiental de Santa Maria mais precisamente ao ex-secretrio Raul Vilaverde e o assessor tcnico Geraldo Cervi, por fornecerem dados e fotos importantes para a dissertao. Ao Departamento de Hidrulica e Saneamento e as pessoas que o compem, os professores Joo Batista, Eloiza, Geraldo, Jussara, Irion, os funcionrios Alcides e Astrio. Amrica Latina Logstica do Brasil S/A por estimular a minha formao, disponibilizando horrios para a concluso da pesquisa. E finalmente, a Universidade Federal de Santa Maria que concedeu a mim ensinos de Graduao e Ps-Graduao gratuitos e de qualidade.

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Todos tem direito ao meio ambiente, ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial sadia qualidade de vida, impondo-se ao Poder Pblico e a coletividade o dever de defend-lo e a preserv-lo para as presentes e futuras geraes.

(artigo 225, captulo VI, Constituio da Repblica Federativa do Brasil, 1988).

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SUMRIO 1. INTRODUO ..................................................................................181.1.Objetivos..............................................................................................................19 1.1.1. Objetivos Gerais................................................................................................19 1.1.2. Objetivos Especficos........................................................................................19 1.2. Estrutura da Dissertao...................................................................................20

2. REVISO DA LITERATURA..............................................................212.1. Resduos Slidos no Brasil...............................................................................21 2.2. Lquidos Percolados, Lixiviados ou Chorume................................................25 2.3. O Volume de Percolado Gerado........................................................................31 2.3.1. Mtodo do Balano Hdrico...............................................................................35 2.3.2. O Mtodo Racional............................................................................................39 2.3.3. O Mtodo Suo ...............................................................................................40

3. REA EM ESTUDO: ATERRO CONTROLADO DA CATURRITA....42 4. MATERIAIS E MTODOS..................................................................484.1. Avaliao Quantitativa do Percolado Gerado.................................................48 4.2. Avaliao Qualitativa do Percolado Gerado....................................................50 4.2.1. Eficincia do Sistema de Tratamento do Percolado.........................................53 4.2.2. Impacto do Lanamento de Efluentes..............................................................54 4.2.3. O Estado de Degradao Atual do Aterro.........................................................54

5. RESULTADOS................................................................................ ....555.1. Resultados Quantitativos do Percolado Gerado............................................55 5.1.1. Estimativa da Vazo de Percolado Gerado utilizando-se o Mtodo do Balano Hdrico.........................................................................................................................59 5.1.2. Estimativa da Vazo de Percolado Gerado utilizando-se o Mtodo Racional. 63 5.1.3. Estimativa da Vazo de Percolado Gerado utilizando-se o Mtodo Suo......67 5.1.4. Comparaes dos Resultados entre os Mtodos do Balano Hdrico, Racional e Suo........................................................................................................................70 5.2. Resultados Qualitativos do Percolado Gerado...............................................75

6. CONCLUSES E RECOMENDAES............................................80

7 6.1. Concluses.........................................................................................................80 6.2. Recomendaes.................................................................................................83

7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS..................................................84 ANEXOS............................................................................................ .....89 ANEXO A............................................................................................. ...90 ANEXO B...............................................................................................92

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LISTA DE TABELAS TABELA 1 COMPOSIO GRAVIMTRICA DOS RESDUOS SLIDOS URBANOS............................................................................21 TABELA 2 - QUANTIDADE DIRIA DE LIXO COLETADO, POR UNIDADE DE DESTINO FINAL.............................................................23 TABELA 3 - VARIAO DOS PARMETROS MONITORADOS NOS LIXIVIADOS GERADOS EM CLULA COM REVESTIMENTO DE ARGILA............................................................................. .....................27 TABELA 4 - VARIAO DOS PARMETROS MONITORADOS NOS LIXIVIADOS GERADOS EM CLULA COM REVESTIMENTO DE PEAD......................................................................................... .............27 TABELA 5 - VALORES OBSERVADOS DE DBO, DQO E RELAO DBO/DQO EM AMOSTRAS DE PERCOLADO DE ATERROS SANITRIOS NA FASE METANOGNICA...........................................30 TABELA 6 - CARACTERSTICAS DOS LIXIVIADOS EM ALGUNS MUNICPIOS BRASILEIROS.................................................................31 TABELA 7 VALORES DO COEFICIENTE DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL (C)............................................................... ..................37 TABELA 8 UMIDADE DO SOLO (MM DE GUA/M DE PROFUNDIDADE DE SOLO)................................................................ .37 TABELA 9 - VALORES DE K PARA APLICAO NO MTODO SUO................................................................ ....................................41 TABELA 10 BALANO HDRICO PARA O MUNICPIO DE SANTA MARIA............................................................................... .....................50 TABELA 11 VAZO MEDIDA NA CALHA PARSHALL, QUANTIDADE DE AMOSTRAGENS E PERCOLAO................................................55

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TABELA 12 ESTIMATIVA DA VAZO DE PERCOLADO ATRAVS DO MTODO DO BALANO HDRICO UTILIZANDO SRIES HISTRICAS LONGAS.........................................................................60 TABELA 13 PERCENTUAL DE ERRO PARA O MTODO DO BALANO HDRICO UTILIZANDO SRIES LONGAS........................61 TABELA 14 ESTIMATIVA DA VAZO DE PERCOLADO ATRAVS DO MTODO DO BALANO HDRICO UTILIZANDO SRIES HISTRICAS CURTAS..........................................................................62 TABELA 15 PERCENTUAL DE ERRO PARA O MTODO DO BALANO HDRICO UTILIZANDO SRIES CURTAS.........................63 TABELA 16 ESTIMATIVA DA VAZO DE PERCOLADO ATRAVS DO MTODO RACIONAL UTILIZANDO SRIES HISTRICAS LONGAS................................................................................................64 TABELA 17 PERCENTUAL DE ERRO PARA O MTODO RACIONAL UTILIZANDO SRIES HISTRICAS LONGAS....................................65 TABELA 18 ESTIMATIVA DA VAZO DE PERCOLADO ATRAVS DO MTODO RACIONAL UTILIZANDO SRIES HISTRICAS CURTAS......................................................................... ........................66 TABELA 19 PERCENTUAL DE ERRO PARA O MTODO RACIONAL UTILIZANDO SRIES HISTRICAS CURTAS.....................................66 TABELA 20 ESTIMATIVA DA VAZO DE PERCOLADO ATRAVS DO MTODO SUO UTILIZANDO SRIES HISTRICAS LONGAS. 68 TABELA 21 PERCENTUAL DE ERRO PARA O MTODO SUO PARA SRIES HISTRICAS LONGAS................................................68 TABELA 22 ESTIMATIVA DA VAZO DE PERCOLADO ATRAVS DO MTODO SUO UTILIZANDO SRIES CURTAS.........................69 TABELA 23 PERCENTUAL DE ERRO PARA O MTODO SUO UTILIZANDO SRIES HISTRICAS CURTAS.....................................70

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TABELA

24

RESULTADO

DA AVALIAO

QUANTITATIVA

ATRAVS DOS MTODOS EMPRICOS PARA SRIES LONGAS E CURTAS E A VAZO REAL MEDIDA NA CALHA................................72 TABELA 25 SNTESE DOS RESULTADOS DO MONITORAMENTO QUALITATIVO PARA A MDIA DE CONCENTRAES, DESVIO PADRO, MXIMOS E MNIMOS.........................................................77

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LISTA DE QUADROS QUADRO 1 ERROS ENCONTRADOS EM MTODOS EMPRICOS DE ESTIMATIVA DE VAZES PARA DIVERSOS AUTORES...............34 QUADRO 2 - CONDIES BSICAS PARA A UTILIZAO DO MTODO DO BALANO HDRICO.......................................................35 QUADRO 3 - PARMETROS E O RESPECTIVO MODO DE OBTENO PARA O MTODO DO BALANO HDRICO...................36 QUADRO 4 CARACTERSTICAS DAS LAGOAS DE ESTABILIZAO.................................................................. .................43 QUADRO 5 SNTESE DE ALGUMAS CARACTERSTICAS DA SUBBACIA E DO ATERRO...........................................................................47 QUADRO 6 - PARMETROS E O RESPECTIVO MODO DE OBTENO PARA O MTODO DO BALANO HDRICO...................59 QUADRO 7 - PARMETROS E O RESPECTIVO MODO DE OBTENO PARA O MTODO RACIONAL........................................63 QUADRO 8 - PARMETROS E O RESPECTIVO MODO DE OBTENO PARA O MTODO SUIO................................................67 QUADRO 9 ARMAZENAMENTO DE GUA NO SOLO (AS) EM FUNO DA EVAPOTRANSPIRAO POTENCIAL ACUMULADA [NEG (I-EP)]. SOLO SILTOSO (ASC = 120 MM)................................90 QUADRO 10 RESULTADOS DOS PARMETROS DE QUALIDADE DA GUA ANALISADOS NA PESQUISA.............................................92

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LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 - TEMPO DE VIDA TIL DE UM ATERRO SANITRIO MOSTRANDO AS TENDNCIAS GERAIS DO DESENVOLVIMENTO DA QUALIDADE DO GS E DO PERCOLADO....................................29 FIGURA 2 PRINCIPAIS FATORES QUE INFLUENCIAM NO BALANO HDRICO DE UM ATERRO SANITRIO.............................32 FIGURA 3 - ESQUEMA GENERALIZADO DA FORMAO DO LQUIDO PERCOLADO.........................................................................32 FIGURA 4 AVALIAO DE ERROS DE VAZO PARA O ATERRO DA MURIBECA - PE............................................................................. ..34 FIGURA 5 SUB-BACIA HIDROGRFICA DO ARROIO FERREIRA, SANTA MARIA E O RIO GRANDE DO SUL..........................................44 FIGURA 6 CARTA HIPSOMTRICA DA SUB-BACIA DO ARROIO FERREIRA E O ATERRO AO CENTRO................................................45 FIGURA 7 ATERRO DA CATURRITA COM SUA REA TOTAL E SUA REA DE CONTRIBUIO PARA O BALANO HDRICO.................46 FIGURA 8 CALHA PARSHALL INSTALADA NA SADA DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE PERCOLADO...................................................49 FIGURA 9 CURVA DE CALIBRAO DE CALHA PARSHALL E A RESPECTIVA EQUAO DA CURVA, RELACIONANDO LMINA DE GUA E VAZO.............................................................................. .......49 FIGURA 10 PONTOS DE MONITORAMENTO NO SISTEMA DE TRATAMENTO E NO CORPO RECEPTOR ADOTADOS NO PRESENTE TRABALHO.......................................................................51 FIGURA 11 BANCADA PRINCIPAL DO LABORATRIO DE HIDRULICA E SANEAMENTO LABHIDRO SETOR DE APOIO AO SANEAMENTO......................................................................................52

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FIGURA

12

COLETA

NO

PONTO

DE

MONITORAMENTO

AFLUENTE AO SISTEMA DE TRATAMENTO DE PERCOLADO........53 FIGURA 13 VAZO MEDIDA E O NMERO DE OBSERVAES DE VAZES PARA CADA MS................................................................... 56 FIGURA 14 PERCOLAO MEDIDA, SRIE HISTRICA DE PRECIPITAO E DIFERENA ENTRE PRECIPITAO E EVAPOTRANSPIRAO PARA O PERODO DA PESQUISA.............57 FIGURA 15 RELAO ENTRE A PERCOLAO MEDIDA E A SRIE HISTRICA DE PRECIPITAO NO PERODO DA PESQUISA. .................................................................................................... ............57 FIGURA 16 COMPORTAMENTO HDRICO UTILIZANDO SRIES LONGAS DE PRECIPITAO E EVAPOTRANSPIRAO.................58 FIGURA 17 AVALIAO DE ERROS DOS MTODOS DO BALANO HDRICO, RACIONAL E SUO PARA SRIES HISTRICAS LONGAS................................................................................................71 FIGURA 18 AVALIAO DE ERROS DOS MTODOS DO BALANO HDRICO, RACIONAL E SUO PARA SRIES HISTRICAS CURTAS......................................................................... ........................71 FIGURA 19 RESULTADOS DOS MTODOS EMPRICOS E A VAZO REAL PARA SRIES LONGAS.............................................................73 FIGURA 20 RESULTADOS DOS MTODOS EMPRICOS E A VAZO REAL PARA SRIES CURTAS.............................................................73 FIGURA 21 EFICINCIA DE REMOO DE DBO E DQO PELO SISTEMA DE LAGOAS DE ESTABILIZAO PARA O HISTRICO DE DADOS DE COLETA.............................................................................75 FIGURA 22 EFICINCIA DE REMOO DE DBO E DQO PELO SISTEMA DE LAGOAS DE ESTABILIZAO EXCLUINDO O PERODO ATPICO PARA O HISTRICO DE DADOS DE COLETA.. .76

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FIGURA 23 DBO DO PONTO EFLUENTE E O PADRO DE LANAMENTO SSMA 05/89.................................................................78 FIGURA 24 DQO DO PONTO EFLUENTE E O PADRO DE LANAMENTO SSMA 05/89.................................................................78

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LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SMBOLOSA AS AS C C CONAMA DBO DQO E EP ER ES FEPAGRO G i I K L OD P PEAD PER Q QM R R^2 SSMA T Uw Uw Us wm S Area da Bacia Receptora da Chuva Armazenamento de gua no Solo de Cobertura Variao do Armazenamento de gua no Solo de Cobertura Coeficiente de Escoamento ou Runoff para o Mtodo Racional Coeficiente de Escoamento Superficial Conselho Nacional de Meio Ambiente Demanda Bioqumica de Oxignio em 5 dias temperatura de 20 oC Demanda Qumica de Oxignio Evaporao Evaporao Potencial Evaporao Real Escoamento Superficial Fundao Estadual de Pesquisas Agropecurias Vapor de gua que Sai com os Gases Intensidade Mdia da Chuva Infiltrao Coeficiente Dependente do Grau de Compactao dos Resduos gua que Sai como Percolado Oxignio Dissolvido Precipitao Polietileno de Alta Densidade Percolao Vazo Superficial Vazo Mensal Escoamento Superficial (Runoff) Coeficiente de ajuste Secretria de Sade e Meio Ambiente Tempo gua Vinda com o Lixo gua Absorvida ou Retida pelo Lixo gua Absorvida ou Retida pela Camada de Cobertura Umidade dos Resduos a serem Aterrados Capacidade de Campo Final do Aterro

16 RESUMO Dissertao de Mestrado Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brasil AVALIAO QUALI-QUANTITATIVA DO PERCOLADO GERADO NO ATERRO CONTROLADO DE SANTA MARIA RS Autor: Tiago Luis Gomes Orientador: Carlos Ernando da Silva Data e Local da Defesa: Santa Maria, 30 de Maio de 2005A questo de maior preocupao quanto degradao ambiental em um sistema de disposio de resduos slidos urbanos a gerao de percolado (lixiviado ou chorume). A elevada carga poluidora presente no percolado devido presena de compostos de origem orgnica e inorgnica formados durante a decomposio dos resduos. O gerenciamento inadequado deste percolado pode levar poluio dos compartimentos ambientais, em particular, o solo, guas superficiais e guas subterrneas. Atravs do monitoramento do sistema de tratamento por lagoas de estabilizao possvel avaliar a eficincia do processo de remoo de poluentes e estimar o impacto gerado no lanamento dos efluentes em um corpo receptor. Neste trabalho, estudou-se o impacto ambiental gerado no Aterro Controlado da Caturrita, localizado no municpio de Santa Maria RS, inserido na Sub-Bacia hidrogrfica do Arroio Ferreira, com rea total de 374.435,72 m2, recebendo aproximadamente 150 ton/dia de resduos slidos urbanos. Pelos Mtodos Suo, Racional e Balano Hdrico, fez-se estimativas de vazes de percolado aferidas por medies reais no local, determinando a metodologia empregada na avaliao quantitativa do percolado gerado. Quanto avaliao qualitativa, a mesma consistiu no monitoramento compreendido entre Agosto de 2003 e Maro de 2005, apresentado caractersticas do percolado gerado durante a disposio dos resduos slidos e na qualidade da gua no corpo receptor do efluente do sistema de tratamento de percolado, possibilitando determinar a eficincia do sistema das lagoas de estabilizao, o impacto do lanamento de efluentes e o estado de degradao atual do aterro. Nos resultados quantitativos, utilizando grficos de avaliao de erros para sries longas (dados de 34 anos para precipitao e 29 para evapotranspirao) e curtas (entre Maio de 2004 e Abril de 2005 para a precipitao e evapotranspirao), obteve-se para os Mtodos do Balano Hdrico, Racional e Suo, respectivamente, 31%, 13% e 34% de erros, considerando sries histricas longas de dados, e 48%, 21% e 76%, considerando sries histricas curtas de dados. Para os aspectos qualitativos do percolado, quanto ao estado de degradao dos resduos, com nvel de confiana de 95% a razo mdia encontrada entre DBO/DQO foi de 0,460,08 e para o pH igual a 7,90,14. A eficincia mdia do sistema de tratamento foi de 6911% na remoo da DBO e 5810% para a DQO. Em 92% das ocorrncias o efluente apresentou valores de DBO acima do limite mximo de 200 mg/L. Situao semelhante observada para o parmetro DQO, que apresenta um limite mximo de 450 mg/L. O Mtodo do Balano Hdrico mostrou-se apto para utilizao em dimensionamentos de sistemas de tratamento de efluentes com erro mdio calculado de 34% acima da vazo real e se mostrando suscetvel s tendncias mensais reais. Os processos de degradao do percolado no aterro da Caturrita encontram-se no fim da fase acidognica final, em virtude dos valores encontrados para razo DBO/DQO e pH, evidenciando o quanto ainda possvel degradar de matria orgnica. A eficincia mdia do sistema de lagoas de tratamento, apresentou-se insuficiente, uma vez que a mdia de concentrao do local de 39091 mg/L (ponto efluente) para a primeira e 1403209 mg/L (ponto efluente) para a segunda, sendo que para atender a Portaria 05/89 SSMA-RS seria necessrio uma concentrao inferior a 200 mg/L para DBO e 450 mg/L para a DQO. Palavras-chaves: Resduos Urbanos, Aterro Controlado, Percolado, Balano Hdrico, DBO e DQO

17 ABSTRACT Dissertao de Mestrado Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brasil QUALI-QUANTITATIVE EVALUATION OF LEACHATE GENERATED IN A LANDFILL IN SANTA MARIA - RS Author: Tiago Luis Gomes Advisor: Carlos Ernando da Silva Date and Place: Santa Maria, May 30, 2005The subject of greater concern related to environmental degradation in a disposal system of urban solid wastes is the leachate generation. The high pollutant power of leachate is due to the presence of organic and inorganic composts formed during the decomposition of wastes. The inadequate leachate management can pollute environmental sites, particularly the soil, surface waters and groundwater basin. Through the verification of a system of treatment conducted by stabilization ponds it is possible to evaluate the efficiency of the process responsible for the removal of pollutants and to esteem the impact generated by the outflow in a receptor. This evaluation aimed to study the environmental impact generated in Caturrita's Landfill, located in Santa Maria RS, which has a total area of 374435.72 m2 and is part of the hidrographic Sub basin of Arroio Ferreira, receiving approximately 150 ton/day of urban solid wastes. Through Swiss, Rational and Balance Water Methods, leachate flows were estimated and checked by real measurements which took place on the site, thus determining the methodology employed in the quantitative evaluation of the leachate which was generated. The qualitative evaluation consisted of a monitoring system that was conducted from August 2003 to March 2005. It presented characteristics of the leachate generated during the disposal of solid wastes, as well as characteristics of the quality of water in the outflow receptor of the system of treatment of leachate. This evaluation enabled the determination of the effectiveness concerning the system of ponds used for stabilization, together with the determination of the outflow impact and the present degradation status of the landfill. The quantitative results were obtained through the use of error graphs evaluation for long series (data gathered from 34 years of precipitation and 29 years of evapotranspiration) and short series (between May 2004 and April 2005 for precipitation and evapotranspiration) and presented for the Balance Water, Rational and Swiss Methods, 31%, 13% and 34% of error rate, considering long historic series of data; and 48%, 21% and 76%, considering short historic series of data. Regarding the qualitative aspects of leachate, more precisely its degradation status (solid waste degradation), showing a confidence level of 95%, the mean ratio found between BOD/COD was 0.46 0.08 and concerning the PH it was 7.9 0.14. The mean effectiveness of the system of treatment was 6911% when BOD was removed and 5810% when COD was removed. In 92 % of the cases, the outflow presented BOD values above the maximum limit of 200 mg/L. A similar situation is observed regarding the COD parameter, presenting a maximum limit of 450 mg/L. The Balance Water Method proved to be apt to be used in dimensioning processes of systems of treatment of outflows, showing a mean error of 34% above the real flow and was susceptible to the real montly tendencies. The degradation processes of leachate in Caturrita's Landfill were found in the end of the final acidogenic phase, due to the values found for the ratio BOD/COD and the PH, enphasizing how much organic matter is still possible to be degraded. The mean effectiveness of the system of ponds of treatment was showed to be insufficient, considering that the mean concentration on the site is 390 91mg/L (outflow site) for the first and 1403209 mg/L (outflow site) for the second. In order to meet the values indicated by law (Portaria 05/89 SSMARS), it would be necessary a concentration inferior to 200 mg/L for BOD and 450 mg/L for COD. Key-words: Urban Wastes, Landfill, Leachate, Balance Water, BOD and COD.

1. INTRODUOAs caractersticas de consumo da sociedade moderna instituram problemas de degradao ambiental por lanamentos cada vez maiores e indiscriminados de dejetos lquidos, slidos e gasosos, de origens comerciais, industriais ou residenciais ao meio ambiente. A gerao crescente de resduos slidos urbanos, associada a uma falta de investimentos no setor de saneamento, leva propagao da disposio dos resduos em locais como crregos, rios ou, ainda, terrenos distantes. Em grande parte, estas disposies finais so desprovidas de tcnicas adequadas de tratamento, instituindo agravantes ambientais como a contaminao de mananciais de guas superficiais e/ou subterrneas. O Brasil apresenta um quadro agravante no que tange infra-estrutura de servios de saneamento, sendo o gerenciamento dos resduos slidos urbanos, ainda incipiente na realidade nacional, especialmente no tocante utilizao de sistemas adequados para a disposio final dos resduos. A questo de maior preocupao quanto degradao ambiental em um sistema de disposio de resduos slidos urbanos a gerao de percolado (tambm denominado de lixiviado ou chorume). A elevada carga poluidora presente no percolado devida presena de compostos de origem orgnica e inorgnica formados durante a decomposio dos resduos. O gerenciamento inadequado deste percolado pode levar poluio dos compartimentos ambientais, em particular, o solo, guas superficiais e guas subterrneas. Por este motivo, a concepo e o controle de um sistema de disposio final de resduos slidos urbanos em aterros sanitrios devem contemplar, alm dos aspectos operacionais nos processos de aterramento, o conhecimento das caractersticas do percolado gerado para o dimensionamento adequado do sistema de tratamento do mesmo. Neste contexto, a avaliao da quantidade e das caractersticas qumicas de percolados gerados na disposio dos resduos uma etapa fundamental na busca de conhecimento que permitam a reduo do impacto ambiental gerado por esta atividade. A literatura apresenta mtodos empricos para a determinao do balano hdrico em aterros sanitrios, possibilitando, assim, a estimativa do volume de percolado gerado e fornecendo informaes necessrias para o projeto de sistemas de tratamento do mesmo. Atravs do monitoramento do sistema de tratamento, possvel avaliar a eficincia de remoo de DBO e DQO pelas lagoas de

19 estabilizao e estimar o impacto gerado no lanamento dos efluentes em um corpo receptor.

1.1. Objetivos 1.1.1. Objetivos Gerais Avaliar a quantidade e a qualidade do percolado gerado no aterro controlado da Caturrita em Santa Maria RS.

1.1.2. Objetivos Especficos i. Avaliar, entre os mtodos empricos do Balano Hdrico, Racional e Suo, o mais adequado para estimar vazes de efluentes lquidos ao meio ambiente no Aterro Controlado de Santa Maria - RS;

ii.

Avaliar o grau de degradao dos resduos e os padres de lanamento de efluentes, conforme as concentraes de DBO e a DQO;

iii.

Analisar a eficincia de remoo dos poluentes do sistema de tratamento de percolado.

Estes meios de estudo devero contribuir para a melhoria dos sistemas de gerenciamento e tratamento de resduos slidos urbanos para aterros sanitrios, controlados ou lixes, visto que investigaes de balano hdrico e de concentraes de poluentes so raras no pas.

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1.2. Estrutura da Dissertao O presente trabalho consiste de 6 captulos, apresentados sucintamente a seguir: No captulo 1, so apresentados os aspectos gerais da importncia do tratamento dos resduos, definindo-se os objetivos a serem alcanados. O captulo 2 apresenta uma rpida discusso sobre a evoluo das questes de resduos slidos no Brasil, com base na literatura revisada, focando-se nos processos de formao, composio, estabilizao e volume de gerao dos lquidos. No captulo 3, apresenta-se a rea onde foram realizados os estudos, com suas respectivas caracterizaes geogrficas, geolgicas e topogrficas. No capitulo 4 so descritos os materiais e mtodos adotados na avaliao qualitativa e quantitativa dos recursos hdricos locais, juntamente com o impacto devido ao lanamento de efluentes, a eficincia do tratamento do percolado pelas lagoas e o estado atual de degradao do aterro. No captulo 5, os resultados quantitativos e qualitativos, referentes ao volume gerado percolado com o emprego dos Mtodos simplificados juntamente com a qualidade da gua para os parmetros afins da pesquisa, discutidos e analisados. No captulo 6, apresentam-se as concluses desta pesquisa e recomendaes para trabalhos posteriores. Os autores e instituies consultados para proporcionar suporte a pesquisa so citados no captulo 7 das referncias bibliogrficas.

2. REVISO DA LITERATURA2.1. Resduos Slidos no Brasil A gerao dos resduos slidos cresce proporcionalmente com o aumento da populao e com o consumo de produtos que geram variedades cada vez maiores de elementos descartveis como plsticos, metais, papeles. A industrializao moderna tornou as embalagens, em geral, como parte anexa do produto de consumo, contribuindo para a maior gerao de inertes nos depsitos de resduos. A composio dos resduos slidos urbanos uma caracterstica que est diretamente relacionada aos aspectos quantitativos e qualitativos dos lquidos percolados gerados durante a decomposio destes resduos. A Tabela 1 apresenta a composio gravimtrica mdia dos resduos slidos urbanos em algumas cidades do Brasil e do mundo.

TABELA 1 Composio gravimtrica dos resduos slidos urbanos. Santa Maria, Resduos (%) RS (1999) Matria Orgnica 67,0 57,0 Papis 19,8 20,0 Plsticos 6,5 8,0 Vidros 3,0 2,0 Metais 3,7 5,0 Outros 8,0 Fonte: Cincia & Meio Ambiente (1999) Brasil (1999) Porto Alegre, RS (1994) 58,6 21,3 8,4 1,3 4,4 6,0 So Carlos, SP (1989) 56,7 21,3 8,5 1,4 5,4 6,7 Caxias do Sul, RS (1991) 53,4 21,0 8,9 2,6 5,4 8,7 Davis, EUA (1990) 6,4 41,0 10,7 5,8 7,9 28,2 Osaka, Japo (1989) 11,7 35,7 20,3 7,1 5,3 19,9

possvel verificar que, para o Brasil e em alguns de seus municpios, a composio dos resduos slidos urbanos gerados semelhante, devido presena elevada de matria orgnica, enquanto em cidades como Davis (EUA) e Osaka (Japo) ocorrem baixos percentuais de matria orgnica e elevadas geraes de descartveis. Desta maneira, pode-se refletir, a diferenciao entre paises desenvolvidos e em desenvolvimento quanto composio gravimtrica dos resduos. A gerao de resduos slidos e conseqentemente disposio final constituem-se em preocupaes ambientais pelo seu potencial poluidor. O aumento da populao urbana brasileira, associado carncia de programas de gerenciamento e investimentos pblicos na rea de saneamento, resulta em um

22 quadro merecedor de ateno em relao destinao final dos resduos slidos no Brasil. Segundo pesquisas realizadas no incio dos anos 90 (IBGE, 1991), a disposio final dos resduos slidos urbanos a cu aberto (lixes ou vazadouros) era praticada em 76% dos municpios brasileiros. A disposio em aterros controlados era adotada em 13%, em aterros sanitrios em 10% e outras formas (compostagem, reciclagem e incinerao) em 1% dos municpios. Esta situao demonstra, de forma clara, o descaso do fluxo final dos resduos. Os resultados da Pesquisa Nacional de Saneamento Bsico 2000 (IBGE, 2000) demonstraram que o quantitativo dos resduos coletados no Brasil apresenta um valor de 228.413 ton/dia. Deste montante, 21% so dispostos em lixes, 37% em aterros controlados, 36% em aterros sanitrios e 6% em outros sistemas de disposio final. A Tabela 2 apresenta, de forma regionalizada, a situao da disposio final dos resduos slidos em 2000. Analisando a situao por regies brasileiras, percebe-se que a Regio Norte apresenta a situao menos favorvel. Se excluirmos o Estado do Amazonas que apresenta maior preocupao com o destino de seus resduos, de um total de 8.203 ton/dia coletadas, 5.951 ton/dia possuem destino imprprio, perfazendo aproximadamente 73%. Por outro lado, a Regio Sudeste possui a situao mais favorvel com aproximadamente 9,7% com destino inadequado. Segundo Juc (2003), a forma de apresentao dos dados do IBGE (2000) sugeriu indcios favorveis no que se refere quantidade de resduos vazados nas unidades de destinao final. Os resultados apontam que aproximadamente 73% de todo o resduo coletado no Brasil estaria tendo um destino final adequado, em aterros sanitrios ou controlados, devido principalmente a contribuio da regio sudeste em 65% do total. Porm quando se analisam as informaes tomando-se por base o nmero de municpios, o efeito j no to favorvel. Os resultados apontam que 63,1% dos municpios depositam seus resduos em lixes, ainda sim, houve uma melhoria em relao a 1991, quando este percentual era de 76%. A forma de disposio final em aterros sanitrios aumentou de 10 % para 13,7 %.

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TABELA 2 - Quantidade diria de lixo coletado, por unidade de destino final.Quantidade diria de lixo coletado (t/dia) Brasil e Unidades da Federao Unidade de destino final do lixo coletado Total Vazadouro a Vazadouro cu aberto em reas (lixo) alagadas 48.322 233 Aterro controlado 84.576 Aterro sanitrio 82.640 Outros 12642,9

Brasil REGIO NORTE Amazonas Rondnia Acre Roraima Par Amap Tocantins TOTAL NORTE REGIO SUDESTE Minas Gerais Rio de Janeiro So Paulo Esprito Santo TOTAL DO SUDESTE REGIO NORDESTE Piau Cear Rio Grande do Norte Paraba Pernambuco Alagoas Sergipe Bahia Maranho TOTAL NORDESTE REG. CENTRO-OESTE Distrito Federal Mato Grosso do Sul Mato Grosso Gois TOTAL CENTRO-OESTE REGIO SUL Paran Santa Catarina Rio Grande do Sul TOTAL SUL

228.413

2.864 692 539 133 5.182 456 1.202 11.067

328 538 269 133 3.725 454 833 6.279

12 43 2 56

2.425 122 27 372 189 3.134

28 32 243 1.008 159 1.469

72 35,1 0,4 21,6 129,1

15.664 17.447 105.582 2.924 141.617

4.779 4.825 3.238 914 13.756

20 20 47 87

4.182 4.578 56.565 526 65.851

5.297 7.328 38.587 1.331 52.542

1387,4 695,8 7144,9 152,5 9380,6

2.431 10.151 2.374 2.894 6.281 2.999 1.377 10.398 2.653 41.558

1.244 2.752 715 2.691 3.022 1.698 768 5.314 1.839 20.044

40 5 45

1.057 78 1.426 94 812 1.096 579 871 59 6.072

91 7.307 220 67 2.301 185 30 4.090 740 15.030

14,8 7,5 41,6 145,8 20 123,4 14,2 367,3

2.567 1.757 2.164 7.809 14.297

728 877 1.526 3.131

8 8

2.022 786 492 1.385 4.684

194 599 4.760 5.553

545,3 41 195,4 138,3 920

7.543 4.864 7.468 19.875

2.902 1.064 1.147 5.112

9 8 20 37

1.658 1.127 2.049 4.834

2.727 2.455 2.864 8.046

247,5 209,8 1388,6 1845,9

Fonte: IBGE (2000).

24 A situao mais grave nos municpios com populao inferior a 20.000 habitantes. Nestes, que representam 73,1% dos municpios brasileiros, 68,5% dos resduos gerados, so vazados em locais inadequados (Juc, 2003). O problema gerado pelos resduos slidos urbanos apresenta impactos de ordem ambiental, econmico e social. Em termos ambientais, a disposio inadequada dos resduos slidos pode contribuir para a poluio do ar, das guas, do solo, esttica, bem como promover impactos negativos sobre a fauna e flora dos ecossistemas locais. Em relao aos aspectos sanitrios, o principal problema est na proliferao de vetores capazes de transmitirem diversas enfermidades ao homem, por diferentes vias de transmisso (FNS, 1999). Do lado econmico, a produo exagerada de resduos e a disposio sem critrios representam um desperdcio de materiais e energia. Em condies adequadas, estes materiais poderiam ser reutilizados, possibilitando o uso racional dos recursos naturais, reduo dos custos de tratamento, armazenamento e disposio, bem como a reduo dos riscos para a sade e o meio ambiente. Em termos sociais, a disposio descontrolada de resduos slidos traz como conseqncia, o aparecimento de catadores, pessoas que em busca do valor econmico, catam certos resduos, efetuando a reciclagem informal do lixo, expondo-se aos riscos de acidentes com materiais perfuro-cortantes e ao contato direto com resduos infectantes e/ou perigosos. Estes catadores encontram-se em condies indesejveis de trabalho, expostos a ambiente insalubre, e muitas vezes passam a residir dentro ou prximos aos lixes, buscando tambm parte de sua alimentao nos rejeitos orgnicos dispostos, acarretando, geralmente inmeras infeces diarricas. Estes problemas de sade pblica tendem a se agravar medida que a urbanizao e o desenvolvimento tecnolgico produzam volumes crescentes de resduos slidos, cada vez mais complexos e txicos. Todos estes aspectos apresentados podem ser multiplicados, se os resduos domiciliares forem dispostos juntamente com os resduos de servios de sade. Neste caso, as possibilidades de contaminaes ambientais podem ser aumentadas, pelo risco de transmisso de enfermidades ampliadas com contato dos catadores com estes materiais, tornando os mesmos, suscetveis a doenas e contaminaes, o mesmo acontecendo em seu entorno, pela exposio da populao a seus efeitos.

25 Na maioria dos municpios brasileiros, os servios de coleta de resduos urbanos no atende minimamente s necessidades da populao em termos de rea de cobertura, freqncia ou aos aspectos tcnico-operacional e segurana do trabalho. Segundo Bernardes Junior et alii. (s.d.), apud Sisino & Oliveira (2000, p. 72), o ndice de potencialidade de impacto ambiental de um depsito de resduos est relacionado com cinco objetivos: O depsito no deve causar problemas sade pblica; O depsito no deve causar incmodo a populao; O depsito deve ser bem operado; A instalao deve ser compatvel com o uso do solo na regio; O depsito no deve causar danos ecologia.

Frente realidade apresentada o depsito que atender aos aspectos positivos dos 05 itens anteriores pode ser qualificado como aterro sanitrio, contudo, no ocorrendo os mesmos, os depsitos de resduos brasileiros, principalmente nos pequenos municpios, podero apresentar degradao ambiental por emisso de efluentes lquidos, estes denominados percolados, lixiviados ou chorume.

2.2. Lquidos Percolados, Lixiviados ou Chorume Os resduos slidos se decompem dando origem aos lquidos percolados, que constituem um problema srio relativo degradao ambiental. Segundo Ehrig (1992), o lixiviado, percolado ou chorume pode ser caracterizado como a parte lquida da massa de resduos, que percola atravs desta, carreando materiais dissolvidos ou suspensos, que constituiro cargas poluidoras ao meio ambiente. Na maioria dos aterros sanitrios, o chorume composto pelo lquido que entra na massa de resduos, proveniente de fontes externas, tais como: sistema de drenagem superficial, chuvas, lenis freticos, nascentes e alm daqueles resultantes da decomposio dos resduos slidos. A sua formao se d pela digesto da matria orgnica, por ao de enzimas produzidas por bactrias. A funo dessas enzimas solubilizar a matria orgnica para que a mesma possa ser assimilada pelas clulas bacterianas.

26 Segundo Oliveira & Pasqual (2000), os resduos slidos inicialmente agem como uma esponja, absorvendo gua at que o material atinja um teor de umidade conhecido como capacidade de reteno. Qualquer acrscimo de gua resulta na percolao de igual quantidade da massa, carreando substncias solveis e nocivas presentes na massa de resduos. Entretanto, Schalch (1984) apud Oliveira & Pasqual (2000), comenta que, devido heterogeneidade da massa de resduos, poder ocorrer percolao de chorume antes que a capacidade de reteno seja atingida, pois alguns dos canais da massa de resduos podem no absorver no instante a gua. Segundo o autor a absoro do lixiviado varivel e depende das caractersticas do subsolo. Oliveira & Pasqual (2000) ressaltam que o acrscimo do nvel de gua no local do aterro gera dois efeitos indesejveis: primeiro, considerando a Lei de Darcy, o aumento da presso do percolado ir aumentar a taxa de vazamento do lquido percolado no local, agravando o risco de possvel contaminao da gua subterrnea; segundo, em tais circunstncias, o nvel de gua contaminada pode alcanar o topo da escavao, com a conseqente disperso lateral e possvel ameaa s fontes da superfcie. Torres et alii (1997) apud Schneider et alii (2000), advertem que os mananciais de gua, passveis de recebimento do chorume apresentam modificao de colorao, depreciao de oxignio dissolvido e contagem de patognicos, levando a impactos no meio aqutico com quebra do ciclo vital das espcies. Conforme Pessin et alii (2003), os lixiviados podem conter substncias extradas dos resduos, assim como substncias produzidas por reaes qumicas e pela ao biolgica no interior do aterro. A composio dos lixiviados de aterros de resduos urbanos varia amplamente medida que o processo de degradao biolgica evolui. A variabilidade na composio dos lixiviados pode ser observada nos resultados do estudo desenvolvido por Pessin et alii (2003), onde so apresentados diversos parmetros de monitoramento para dois tipos de clulaspiloto. Uma das clulas apresentando impermeabilizaes de fundo, laterais e topo com geomembrana PEAD e outra com argila, durante um perodo aproximado de 720 dias no municpio de Caxias do Sul - RS. Os resultados obtidos so mostrados nas Tabelas 3 e 4.

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TABELA 3 - Variao dos parmetros monitorados nos lixiviados gerados em clula com revestimento de argila.Parmetros monitorados nos lixiviados da Clula em argila pH D.Q.O (mgO2/L) D.B.O (mgO2/L) Nitrognio Total (mg/L) Cdmio (mg/L) Cromo (mg/L) Chumbo (mg/L) Ferro (mg/L) Zinco (mg/L) Intervalos Observados Mnimo 5,3 110 52 135 380

< 140FONTE: CARTA TOPOGRFICA DE SANTA MARIA/RS - FOLHA SH 22-V-C-IV-1

300 - 380

ELABORAO: DENECIR DE ALMEIDA DUTRA

Fonte: Carta Topogrfica do Exrcito Folha SH 22-V-C-IV-1 apud Dutra (2001). FIGURA 6 Carta Hipsomtrica da Sub-Bacia do Arroio Ferreira e o Aterro ao centro.

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Fonte: Topographia & Planejamento Rural S/C Ltda (1999). FIGURA 7 Aterro da Caturrita com sua rea total e sua rea de contribuio para o balano hdrico.

Nos aspectos climticos, trata-se de uma regio subtropical de chuvas durante quase todo o ano. Este clima possui uma taxa de precipitao pluviomtrica anual excedendo a evapotranspirao para sries longas de dados. A temperatura mdia anual de 18,8C, variando no intervalo de 12,9C a 24,6C, para mdias mensais e absolutas superiores a 30C no vero e inferiores a 5C no inverno (Barros Sartori, 1979 apud Robaina et alii, 2002). Quanto vegetao, em estudos encomendados pela Prefeitura Municipal de Santa Maria (reas para Instalao de Aterro Sanitrio, 2001), na localidade apresentam-se: grama forquilha (Paspalum notattum), carqueja (Baccharis trimera),

47 e alecrim do campo (Vernonia nudiflora), ocorre tambm as touceras do Cynodon dactylon. Robaina et alii (2001) pesquisaram reas para instalao de aterros sanitrios, trazendo algumas referncias quanto ao uso e ocupao do solo na bacia do Arroio Ferreira, sendo estes baseados na pecuria extensiva, com criao de gado bovino ocupando os campos nativos da regio. Em algumas propriedades existem lavouras de pastagens, com o cultivo de azevm, utilizadas para a criao do gado bovino, variedades de cana de acar, milho, feijo, entre outros cultivares. Todas estas lavouras tm finalidade de subsistncia familiar, assim como a prpria pecuria. Para a constituio do solo, em trabalhos in loco a empresa responsvel pela operao da rea realizou, em 2003, sondagem com profundidade de 8,21m obtendo silte argiloso com pouca areia fina para as amostras. Pinheiro et alii (2002) e Robaina et alii (2001) confirmaram em seus trabalhos as caractersticas apresentadas de geomorfologia e pedologia do solo da regio do aterro, constituindo em formao Santa Maria de siltitos argilosos. A argila montmorilonita a mais corriqueira, possuindo a rea alta densidade de drenagem em decorrncia dos valores muitos baixos de condutibilidade hidrulica. As caractersticas supracitadas mostram a possibilidade de condio inadequada para instalao de empreendimentos vultuosos neste tipo de solo, tornando a questo apegada no apenas a rede de drenagem, mas tambm a constituio do solo. O Quadro 5 apresenta uma sntese das informaes apresentadas anteriormente.

QUADRO 5 Sntese de algumas caractersticas da Sub-bacia e do Aterro. rea da Sub-Bacia Hidrogrfica Arroio Ferreira Extenso do Rio Principal da Sub-Bacia Coordenadas do Aterro Controlado rea total do Aterro Controlado rea utilizada no Balano Hdrico Quantidade de Resduos disponibilizada Perodo de atividade Distncia do Centro do Municpio Cota Altimtrica Constituio predominante do solo 5.207,72 Ha 18.735,78 m Latitude: 293943 Longitude: 535230 374.435,72 m2 37.429 m2 = ~10% da rea total 150 ton/dia 20 anos 7 Km Entre 76 e 98m Silte Argiloso

4. MATERIAIS E MTODOS4.1. Avaliao Quantitativa do Percolado Gerado A metodologia utilizada na avaliao da quantidade de percolado gerado no Aterro Controlado da Caturrita consiste na utilizao de vazes estimadas que correspondessem realidade do local e tambm medies reais da vazo para aferio dos modelos. Os mtodos avaliados na estimao terica das vazes de percolado foram os Mtodos Suo, Racional e do Balano Hdrico, com sries histricas longas e curtas. As sries longas compreendem dados de precipitaes de 34 anos e evapotranspirao de 29 anos. Nas sries curtas, os dados de precipitao e evapotranspirao foram considerados durante perodo de realizao do estudo, ou seja, no perodo de Maio de 2004 e Abril de 2005. A metodologia de clculo dos mtodos empricos apresentada no captulo 2. Os dados de Precipitao para sries longas foram obtidos da estao da Fepagro Florestas do Distrito de Boca do Monte, sendo os mesmos mensais e compreendidos entre 1970 e 2004, enquanto que os parmetros de Evapotranspirao foram obtidos da Embrapa atravs da estao meteorolgica 83936 do 8o distrito de Meteorologia (2942' Sul de latitude, 05342' Oeste de longitude e altura de 95 m), estao tipo convencional. Os dados obtidos corresponderam ao perodo entre 1961 e 1990. Para as sries curtas, utilizaram-se dados da Fepagro entre Maio e Dezembro de 2004 e do INMET entre Janeiro e Abril de 2005. Ambas as sries utilizam mdias mensais para os histricos de dados. Para aferir os dados estimados de vazo pelos mtodos simplificados, foram realizadas medies espordicas de vazes entre Maio e Agosto de 2004, enquanto a partir de Setembro de 2004 foram realizadas duas medies dirias de vazo, uma pela manh outra tarde, de Segunda a Sbado, excluindo Domingos e Feriados. As medies de vazo foram realizadas na sada do sistema de tratamento de percolados (lagoas de estabilizao), devido lagoa afluente na poca da instalao da calha possuir dois ramais de entrada. Utilizou-se uma calha Parshall, 3 polegadas, em fibra de vidro, como apresentada na Figura 8. Fazia-se leitura da lmina de gua, em centmetros, e posteriormente convertia-se em vazo atravs da curva de calibrao com sua respectiva equao, conforme Figura 9.

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FIGURA 8 Calha Parshall instalada na sada do sistema de tratamento de percolado.Curva da calha Parshall1600 1400 Vazo (m3/dia) 1200 1000 800 600 400 200 0 0 5 10 15 20 25 30 Lmina D'gua (cm) y = 8,5902x1,5363 R = 0,99962

FIGURA 9 Curva de calibrao de Calha Parshall e a respectiva equao da curva, relacionando lmina de gua e vazo.

Segundo dados de temperatura, evapotranspirao, armazenamento no solo, deficincia hdrica, disponibilizados pela Embrapa entre o perodo de 1961 e 1990 e dados de precipitao entre 1970 e 2004, cedidos pela Fepagro-RS, o municpio de Santa Maria possui o seguinte Balano Hdrico apresentado na Tabela 10.

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TABELA 10 Balano Hdrico para o Municpio de Santa Maria.Ms Temperatura (C) Precipitao (mm) 1970 - 2004 Evapotranspirao Potencial (mm) Armazenamento gua solo (mm) Evapotranspirao Real (mm) Deficincia Hdrica (mm) Excedente (mm) Jan 24,6 145 135 100 135 0 10 Fev Mar 24 123 116 100 116 0 7 Abr Mai 16 120 46 100 46 0 74 Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Mdias 18,8 135,3 75,0 100,0 75,0 0,0 60,3 Totais 1.623 900 1.200 900 0 723

22,2 18,8 142 104 100 104 0 38 149 67 100 67 0 82

12,9 13,5 14,6 16,2 18,8 21,4 22,7 143 28 100 28 0 115 148 31 100 31 0 117 117 38 100 38 0 79 133 48 100 48 0 85 153 72 100 72 0 81 127 97 100 97 0 30 125 118 100 118 0 7

Fonte: adaptado da EMBRAPA (2004).

Os dados de precipitao e evapotranspirao mostrados na Tabela 10 foram utilizados para gerar os resultados das estimativas de vazes para sries histricas longas.

4.2. Avaliao Qualitativa do Percolado Gerado A avaliao qualitativa do percolado gerado no aterro da Caturrita, Santa Maria RS, consistiu no monitoramento das caractersticas do percolado gerado na disposio dos resduos slidos e na qualidade da gua no corpo receptor do efluente do sistema de tratamento de percolado. Os pontos de monitoramento adaptados para o presente trabalho foram definidos para possibilitar a avaliao das caractersticas do percolado gerado, a eficincia do sistema de tratamento de percolado e, ainda, avaliar o impacto de lanamento do efluente do sistema de tratamento no corpo receptor, ou seja, o Arroio Ferreira. Os pontos de monitoramento so apresentados na Figura 10 e so descritos a seguir: Lixiviados Afluentes: local de coleta de amostras de percolado drenado da rea de disposio dos resduos. Os lquidos percolados, provenientes dos

51 drenos horizontais existentes no aterro so transportados por tubulao para a primeira lagoa do sistema de tratamento. Lixiviados Efluentes: local de coleta de amostras de percolado na sada do sistema de lagoas de estabilizao, onde o lquido percolado submetido ao tratamento, reduzindo carga poluidora inicialmente presente no percolado. Este efluente encaminhado, a partir deste ponto, para lanamento no Arroio Ferreira. Montante do rio Arroio Ferreira: local de coleta de gua no crrego Arroio Ferreira, a montante do lanamento do percolado tratado pelas lagoas de estabilizao. Este ponto est localizado a 50 m do ponto de lanamento do efluente. Jusante do Arroio Ferreira: local de coleta de gua no Arroio Ferreira, a jusante do lanamento do percolado tratado pelas lagoas de estabilizao. Este ponto est localizado a 50 m do ponto de lanamento do efluente, permitindo a mistura do efluente com a gua do arroio. Lanamento: o ponto onde ocorre o lanamento dos efluentes provenientes das lagoas de estabilizao no Arroio Ferreira. um ponto onde no so realizadas coletas, ele define o limite entre montante e jusante em relao ao lanamento das cargas poluidoras pelo sistema de lagoas de tratamento.

Fonte: Secretaria Municipal de Gesto Ambiental de Santa Maria (2003). FIGURA 10 Pontos de monitoramento no sistema de tratamento e no corpo receptor adotados no presente trabalho.

52 As variveis de qualidade monitoradas consistiram nos seguintes parmetros: Temperatura, Demanda Qumica de Oxignio (DQO), Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO), Oxignio Dissolvido (OD), pH, Turbidez, Condutividade Eltrica, Slidos Totais e Slidos Suspensos. Todas as metodologias analticas utilizadas seguiram os procedimentos estabelecidos no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 1998). As determinaes analticas foram realizadas no Laboratrio de Hidrulica e Saneamento LABHIDRO Setor de Apoio ao Saneamento, do Departamento de Hidrulica e Saneamento da Universidade Federal de Santa Maria (Figura 11).

FIGURA 11 Bancada principal do Laboratrio de Hidrulica e Saneamento LABHIDRO Setor de Apoio ao Saneamento.

Inicialmente, foram realizadas 4 campanhas de coletas nos pontos de monitoramento, no perodo de Agosto de 2003 a Novembro de 2003. Estas coletas foram exploratrias, objetivando a confirmao dos melhores pontos para a obteno das amostragens. A partir de Maio de 2004, a freqncia foi ampliada em 2 coletas por ms, para garantir maior confiabilidade dos dados. O histrico formado compreende 25 datas, com resultados mostrados no Anexo B Quadro 10. A Figura 12 apresenta o procedimento de coleta em um dos pontos de monitoramento. Vale ressaltar, que em algumas datas de coletas no havia lanamentos de efluentes ao Arroio Ferreira, logo se considerou que a concentrao dos parmetros de montante eram iguais as de Jusante. Mediante este fato, alguns limitantes foram previstos durante as pesquisas, como a coleta do efluente dentro da lagoa de

53 polimento, visto que, o mesmo poderia ocorrer caso houvesse insuficincia de vazo na circulao entre as lagoas. A lagoa de polimento apresentaria o resultado mais prximo da concentrao real dos parmetros.

FIGURA 12 Coleta no ponto de monitoramento afluente ao sistema de tratamento de percolado.

4.2.1. Eficincia do Sistema de Tratamento do Percolado A eficincia do sistema de tratamento do percolado foi avaliada atravs do percentual de remoo da carga orgnica, em termos de DBO e DQO. Estas variveis foram selecionadas por quantitativamente representar a principal carga poluidora do percolado. A Equao 8 apresenta a formulao para o clculo da eficincia, em termos percentuais. C i Afluente C i Efluente Eficinciai = C i Afluente onde: Ci: concentrao do parmetro i (mg/L) i: parmetro DQO ou DBO. O Efluente representa o valor da concentrao de DBO ou DQO na sada do sistema de tratamento, enquanto que o Afluente representa a concentrao dos mesmos parmetros na entrada da primeira lagoa. .100

(8)

54 4.2.2. Impacto do Lanamento de Efluentes Com base na Portaria 05/89 SSMA/RS, onde a mesma apresenta os limites aceitveis para lanamentos de efluentes lquidos, dispondo sobre critrios e padres a serem observados por todas as fontes poluidoras que lancem seus efluentes nos corpos dgua do Estado do Rio Grande do Sul, verificaram-se as concentraes efluentes do aterro da Caturrita para os parmetros DBO e DQO. Com os valores mdios destas concentraes provenientes das lagoas de tratamento do percolado, possibilitou-se a verificao da situao atual do lanamento de efluentes ao Arroio Ferreira. A norma tcnica 01/89 da Portaria 05/89 faz referncias que os limites de concentraes de DBO e DQO a serem lanadas ao meio ambiente na melhor das hipteses (vazes de efluentes menores que 20 m3/dia) devem ser iguais ou inferiores a 200 mg/L e 450 mg/L, respectivamente. Estes valores, servem como referencial para a determinao do impacto ambiental causado pela emisso de cargas poluidoras, uma vez que, o banco de dados proveniente das anlises do percolado efluente formado. Possuindo um histrico resultados de concentraes de DBO e DQO, com intervalos de confiana adequados, tornaram-se possveis comparaes da realidade presente nos efluentes das lagoas, baseados nos limites aceitveis da legislao do Estado do Rio Grande do Sul.

4.2.3. O Estado de Degradao Atual do Aterro Para avaliar o estado de degradao dos resduos, utilizou-se a razo DBO/DQO para o ponto Afluente, pois este o que melhor representa a situao dos resduos do aterro, com ausncia de tratamento prvio aos seus lixiviados. Um valor encontrado inferior a 0,1 para a razo DBO/DQO indicaria que as substncias orgnicas estariam com dificuldades de continuar o processo de degradao, necessitando de tratamento fsico-qumico. Para valores superiores a 0,4 ter-se-ia indicativo da fase acidognica do aterro e inferiores da fase metanognica. Com o parmetro pH tambm possvel contribuir para a identificao do atual estgio de degradao do aterro, visto que valores inferiores a 6,0 servem como indcios da faixa de acidez, assim como entre 6,0 e 8,5 instigam tendncias faixa de metanognese.

5. RESULTADOS5.1. Resultados Quantitativos do Percolado Gerado Os resultados quantitativos do percolado foram obtidos por intermdio da estimativa de gerao da vazo de efluentes no aterro da Caturrita, estes baseados na utilizao dos seguintes mtodos empricos: o Mtodo do Balano Hdrico, o Mtodo Racional e o Mtodo Suo. Todos os trs utilizam metodologias bastante difundidas para a previso de vazes, conforme apresentado no capitulo 2. Para aferio dos mtodos empricos, mediu-se a vazo total de efluente do sistema, utilizando-se uma calha tipo Parshall na sada do sistema de lagoas de estabilizao. Na Tabela 11 so mostrados os dados observados de vazo com o intervalo de confiana para cada ms, com seu respectivo nmero de amostragens para o ms e o equivalente de percolao, que calculado a partir da razo entre a vazo da calha e a rea considerada no clculo do balano hdrico, multiplicado o resultado pelo nmero de dias em 01 ms. Para o ms de Maio de 2004 no h intervalo de confiana, pois foi observado apenas um nico valor, contudo se tem noo da situao atravs dos intervalos de confiana para os demais meses.

TABELA 11 Vazo medida na calha Parshall, quantidade de amostragens e percolao.Vazo Medida na Calha (m3/dia) 49 32 9 47 46 78 65 68 37 36 19 78 54 2,3 1,6 00 00 00 59 10 Nmero de Amostragens no Ms 1 2 3 2 32 52 52 54 50 48 54 52 Percolao (mm) 39 25 38 62 55 29 62 2 0 0 0 47

Ms mai/04 jun/04 jul/04 ago/04 set/04 out/04 nov/04 dez/04 jan/05 fev/05 mar/05 abr/05

Mesmo com uma srie histrica, proveniente de uma quantidade grande de amostras, observaram-se vazes nulas para os meses de Janeiro, Fevereiro e

56 Maro de 2005. A Figura 13 mostra a relao entre o nmero de amostragens e a vazo medida para cada ms, observando que a partir de Setembro de 2004 as vazes medidas melhoraram a confiabilidade. Em geral, a vazo comportou-se de maneira coerente, visto que, tanto para os meses mais chuvosos (de menor evapotranspirao) quanto para os meses menos chuvosos (de maior evapotranspirao) ocorreram tendncias esperadas para as estaes climticas. Salienta-se que as vazes medidas na calha Parshall esto vinculadas a alguns limitantes que poderiam alterar o status quantitativo das mesmas, podendo citar: a ausncia de impermeabilizao de base no aterro, que poderia gerar maior percolao na calha, ou ainda, a percolao constante que entrava na primeira lagoa em todos os momentos, contudo insuficiente para circular entre as demais e gerar vazo na calha.80,0 70,0 Vazo (m 3/dia) 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0/0 4 ju n/ 04 ju l/0 4 se t/0 4 4 ja n/ 05 4 5 ou t/0 m ar /0 ag o/ 0 de z/ no v/ fe v/ m ai ab r /0 5 04 04 05

50 Amostragens 40 30 20 10 0

Vazo

Amostragens

Ms

FIGURA 13 Vazo medida e o nmero de observaes de vazes para cada ms.

Devido maior seca nos ltimos anos no Rio Grande do Sul, o municpio de Santa Maria sofreu com os baixos ndices pluviomtricos. Esta pouca chuva refletiu na pequena vazo de percolado em Dezembro de 2004, chegando em mdia a 2,3 m3/dia e a vazes nulas para os meses posteriores de vero. Os valores de vazes foram verificados junto calha Parshall no ponto Efluente e demonstrados na Figura 13 e na Tabela 11. A Figura 14 mostra a relao entre a precipitao no perodo pesquisado e o percolado real gerado e tambm a diferena entre a precipitao e a evapotranspirao, no aterro da Caturrita entre Maio de 2004 e Abril de 2005.

57 Para o ms de Agosto de 2004, aproximadamente 94% do que precipitou tornou-se percolado, sendo esta a maior relao encontrada. Fazendo-se uma mdia entre os meses do estudo, pode-se dizer que, aproximadamente, 34% das chuvas tornaram-se percolado. A Figura 14, tambm mostra o quanto a evapotranspirao influi na percolao, para os meses de Dezembro de 2004 e Janeiro e Fevereiro de 2005, quando a diferena entre precipitao e evapotranspirao foi negativa a percolao foi nula. A Figura 15 apresenta a relao entre precipitao e percolao para o perodo entre Maio de 2004 e Abril de 2005.220,0 200,0 180,0 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 -20,0 -40,0 -60,0 -80,0 -100,0

(mm)

FIGURA 14 Percolao medida, srie histrica de precipitao e diferena entre precipitao e evapotranspirao para o perodo da pesquisa.Percolao/Precipitao (%) 100% 80% 60% 40% 20% 0%04 ju l/0 ag 4 o/ 04 se t/0 4 ou t/0 4 no v/ 04 de z/ 04 ja n/ 05 fe v/ 0 m 5 ar /0 5 ab r/0 5 m ai ju n/ /0 4

FIGURA 15 Relao entre a percolao medida e a srie histrica de precipitao no perodo da pesquisa.

Devido ao perodo atpico na regio, pelas baixas precipitaes, utilizaram-se sries histricas longas para demonstrar a analogia geral entre precipitaes e

/0 4 ju n/ 04 ju l /0 4 ag o/ 04 se t/0 4 ou t/ 0 no 4 v/ 04 de z/ 04 ja n/ 05 fe v/ 05 m ar /0 5 ab r/ 0 5

m ai

Precipitao

Precip-Evapot

Percolao

Ms

Ms

58 evapotranspirao na regio de Santa Maria RS. A Figura 16 apresenta os meses e seus respectivos comportamentos hdricos das mdias mensais de sries histricas de precipitao e evapotranspirao.Comportamento Hdrico (mm) 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 jan fev mar abr mai jun jul ago set out Precipitao Evapotranspirao nov dezMs

FIGURA 16 Comportamento evapotranspirao.

hdrico

utilizando

sries

longas

de

precipitao

e

Como observado na Figura 16, historicamente, o municpio de Santa Maria no apresenta dficit hdrico, pois a precipitao supera em todos os meses a evapotranspirao, inclusive nos meses de vero, quando ocorrem perodos com maior insolao. A mdia para a precipitao e evapotranspirao segundo a Figura 16 so 135 mm e 75 mm, respectivamente. Analisando o perodo da pesquisa, observa-se que em alguns meses ocorre dficit hdrico, retratando que o perodo entre Maio de 2004 e Abril de 2005 foi atpico pela escassez e chuva em mdia 95 mm, adicionada a elevados ndices de evapotranspirao iguais em mdia a 89 mm. Comparando as precipitaes e evapotranspiraes mdias, para o histrico de dados e para o perodo da pesquisa, nota-se o quanto foi seco no perodo entre 2004 e 2005, principalmente para os meses de inverno como mostra a Figura 14, a subtrao entre as mdias de precipitao e evapotranspirao resultam em 6 mm, enquanto para a srie histrica a mesma situao resulta em 60 mm. Quanto menor o valor de subtrao encontrado, menor ser a produo dos lixiviados no ano em questo. De maneira geral, a situao para perodos climticos atpicos, no demonstra a realidade de percolao. Cita-se, por exemplo, a necessidade de dimensionar um sistema de tratamento de efluentes de um aterro, que teria maior exatido com um histrico grande de dados, pois um histrico pequeno poderia induzir a uma margem de erro elevada no dimensionamento.

59

5.1.1. Estimativa da Vazo de Percolado Gerado utilizando-se o Mtodo do Balano Hdrico No Quadro 6 so mostrados os coeficientes e parmetros que foram utilizados para a estimativa das vazes de percolado para sries histricas longas.

QUADRO 6 - Parmetros e o respectivo modo de obteno para o Mtodo do Balano Hdrico. PARMETROS Precipitao (P) Evaporao Potencial (EP) Escoamento Superficial (ES = C x P) Infiltrao (I) I EP (NEG (I EP)) Armazenamento de gua no Solo de cobertura (AS) Variao no armazenamento de gua no solo (AS) Evaporao real (ER) Percolao em mm (PER) Vazo mensal em m3/dia (QM) Fonte: adaptado de Lins (2003). MODO DE OBTENO Boletins Pluviomtricos FEPAGRO (1970 2004). Boletins Hidrometeorolgicos EMBRAPA (1961 1990) Para C utilizou-se 0,15 e 0,18 com inclinao de 2 a 7%, para meses secos e midos respectivamente, visto que so valores intermedirios entre solo Argiloso e Arenoso, pois o solo local um Silte Argiloso. Obtido atravs da subtrao da Precipitao pelo Escoamento Superficial. Diferena entre a gua que infiltra e a que evapora. Calculado somando os valores negativos de (I EP). Foi obtido o valor de 120 mm, fazendo o produto entre a espessura de solo 0,6 m a disponibilidade de gua 200 mm/m. O desenvolvimento da seqncia para meses de dficit hdrico, conforme Quadro 9 Anexo A. Diferena entre a gua armazenada no solo, de um ms para o outro (AS = ASn ASn-1). Quando (I EP)> 0, ento ER = EP e quando (I EP)0 (mm) Variao de AS ER (mm) Percolao (mm) Vazo Calculada Mt. Balano Hdrico (m3/dia) jan 72 160 0,15 10,7 60,8 -99,0 -325 9 0 61 0 fev 38 102 0,15 5,7 mar 159 115 0,15 23,9 abr 216 63 0,15 32,4 mai 89 38 0,18 16,1 jun 68 36 0,18 12,2 55,8 19,9 0 120 0 36 20 jul 64 40 0,18 11,5 52,2 12,7 0 120 0 40 13 ago 67 56 0,18 12,0 54,6 -1,7 -325 9 -111 166 0 set 79 75 0,15 11,9 67,4 -7,7 -325 9 0 67 0 out 83 111 0,15 12,5 nov 129 121 0,15 19,3 dez 73 157 0,15 10,9

32,0 135,2 183,6 73,2 -69,9 20,2 120,6 35,3 -325 9 0 32 0 0 120 111 115 0 0 120 0 63 121 0 120 0 38 35

70,9 109,5 61,8 -40,2 -11,8 -94,9 -325 9 0 71 0 -325 9 0 109 0 -325 9 0 62 0

0

0

0

150

44

25

16

0

0

0

0

0

Comparando-se a vazo real medida na calha Parshall com a vazo calculada utilizado Mtodo do Balano Hdrico, verifica-se que o Mtodo simplificado estimou um valor aproximado 48% inferior a medio real no perodo observado entre Maio de 2004 e Abril de 2005. A vazo estimada foi nula para todos os meses exceto em Abril, Maio Junho e Julho, conforme mostrado na Tabela 14. Simplificadamente, a mdia de vazes de percolado, considerando o perodo de medio ficou em 20 m3/dia. Na Tabela 15, pode-se constatar o nmero de vezes (em mdulo) que o Mtodo do Balano Hdrico apresentou-se superior ou inferior vazo real. Da mesma forma, calculado o erro percentual (em mdulo) em cada ms. Na ocorrncia de alguma diviso por zero o valor abordado para o erro considerado incoerente.

63

TABELA 15 Percentual de erro para o Mtodo do Balano Hdrico utilizando sries curtas.Vazes (m3/dia) Medida Balano Hdrico |N. vezes| |% de Desvio| Jan 0 0 0 0% Fev 0 0 0 0% Mar 0 0 0 0% Abr 59 150 2,56 156% Mai 49 44 1,1 10% Jun 32 25 1,3 22% Jul 47 16 2,9 Ago 78 0 Set 68 0 Out 36 0 Nov 78 0 Dez 2 0

incoer. incoer. incoer. incoer. incoer.

66% incoer. incoer. incoer. incoer. incoer.

O erro mximo encontrado foi de 156% para Abril, o mnimo de 0% de Janeiro a Abril, enquanto que para o perodo dos 12 meses observados foi de 48%. Nos meses de Agosto a Dezembro ocorreram incoerncias de dados, pois a vazo calculada nula no teve reciprocidade nula tambm na vazo medida.

5.1.2. Estimativa da Vazo de Percolado Gerado utilizando-se o Mtodo Racional A seguir, no Quadro 7, so apresentados os coeficientes utilizados na estimao da vazo de percolado empregando-se Mtodo Racional, com base em informaes de sries histricas longas.

QUADRO 7 - Parmetros e o respectivo modo de obteno para o Mtodo Racional. PARMETROS Precipitao (P) Evaporao Potencial (EP) rea de contribuio para o Balano Hdrico (A) Nmero de segundos em 1 ms (t) Coeficiente de escoamento superficial (c) Escoamento Superficial (Es = P x c) Vazo em m3/dia (Q) MODO DE OBTENO Boletins Pluviomtricos FEPAGRO (1970 2004). Boletins Hidrometeorolgicos EMBRAPA (1961 1990) A = 37429m2 t = 2592000 segundos c = 0,4 considerando aterro com cobertura de solo exposto, declividade entre 0 e 5% e textura do solo entre uma areia e um silte argiloso. Escoamento Superficial em mm, depende da precipitao do ms. Q = {[(P - Es EP) x A] / t} x 86,4

64 Atravs do Quadro 7 foi possvel a obteno dos resultados mensais da srie histrica de vazes do aterro da Caturrita, utilizando o Mtodo Racional. Os resultados so apresentados na Tabela 16.

TABELA 16 Estimativa da vazo de percolado atravs do Mtodo Racional utilizando sries histricas longas.Precipitao Mensal (mm) 145 123 142 149 120 143 148 117 133 153 127 125 Runoff = c . Prec. (mm) c (adotado) = 0,4 58 49 57 60 48 57 59 47 53 61 51 50 Evapotranspirao Potencial (mm) 135 116 104 67 46 28 31 38 48 72 97 118 Vazo pelo Mtodo Racional (L/s) 0,0 0,0 0,0 0,3 0,4 0,8 0,8 0,5 0,5 0,3 0,0 0,0 Vazo pelo Mtodo Racional (m3/dia) 0 0 0 28 32 72 72 40 39 24 0 0

Ms

jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez

Comparando-se a vazo real medida na calha Parshall com a vazo calculada utilizando o Mtodo Racional, verifica-se que o Mtodo simplificado estimou um valor aproximado 31% inferior a medio real no perodo observado. Nos meses de Novembro a Maro como observado na Tabela 16 o Mtodo Racional apresentou vazo nula. De maneira simplificada, a mdia de vazo de percolado considerando os 12 meses do ano ficou em 26 m3/dia. Na Tabela 17, pode-se constatar o nmero de vezes (em mdulo) que o Mtodo Racional apresentou-se superior ou inferior vazo medida. Da mesma forma, calculado o erro percentual (em mdulo) em cada ms. Na ocorrncia de alguma diviso por zero o valor abordado para o erro considerado incoerente.

65

TABELA 17 Percentual de erro para o Mtodo Racional utilizando sries histricas longas.Vazes (m3/dia) Medida Racional |N. vezes| |% de Desvio| Jan 0 0 0 0% Fev 0 0 0 0% Mar 0 0 0 0% Abr 59 28 2 52% Mai 49 32 1,5 34% Jun 32 72 2,3 128% Jul 47 72 1,5 54% Ago 78 40 1,9 49% Set 68 39 1,7 42% Out 36 24 1,5 Nov 78 0 Dez 2 0

incoer. incoer.

32% incoer. incoer.

O erro mximo encontrado foi de 128% para o ms de Junho e o mnimo de 0% para Janeiro, Fevereiro e Maro, enquanto que para o perodo de 12 meses foi de 31%. Os meses que ocorreram incoerncias foram Novembro e Dezembro, visto a ausncia de reciprocidade entre a vazo nula calculada ou medida. Para sries curtas, no quadro 7 so mostrados os coeficientes que foram utilizados para a estimativa dos valores de vazes calculadas para o Mtodo Racional no perodo compreendendo Maio de 2004 e Abril de 2005. Os boletins pluviomtricos so da FEPAGRO em 2004 e do INMET em 2005 e os Hidrometeorolgicos so do INMET tanto para 2004 quanto para 2005. De posse dos dados, pelo Mtodo Racional, obtiveram-se os resultados entre Maio de 2004 e Abril de 2005 de vazes do aterro da Caturrita, estes apresentados na Tabela 18:

66

TABELA 18 Estimativa da vazo de percolado atravs do Mtodo Racional utilizando sries histricas curtas. Precipitao Mensal (mm) 72 38 159 216 89 68 64 67 79 83 129 73 Runoff = c . Prec. (mm) c (adotado)=0,4 29 15 64 86 36 27 25 27 32 33 52 29 Evapotranspirao Potencial (mm) 160 102 115 63 38 36 40 56 75 111 121 157 Vazo pelo Mtodo Racional (L/s) 0,0 0,0 0,0 1,0 0,2 0,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Vazo pelo Mtodo Racional (m3/dia) 0 0 0 83 20 6 0 0 0 0 0 0

Ms jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez

Comparando-se a vazo real medida na calha Parshall com a vazo calculada utilizando o Mtodo Racional, verifica-se que o Mtodo simplificado estimou um valor aproximado 76% inferior a medio real no perodo observado entre Maio de 2004 e Abril de 2005. A vazo estimada foi nula para todos os meses, exceto Abril, Maio e Junho, conforme mostrado na Tabela 19. De maneira simplificada a mdia de vazo de percolado considerando o perodo de medio ficou em 9,1m3/dia. Na Tabela 19, pode-se constatar o nmero de vezes (em mdulo) que o Mtodo Racional apresentou-se superior ou inferior vazo real. Da mesma forma, calculado o erro percentual (em mdulo) em cada ms. Na ocorrncia de alguma diviso por zero o valor abordado para o erro considerado incoerente.

TABELA 19 Percentual de erro para o Mtodo Racional utilizando sries histricas curtas.Vazes (m3/dia) Medida Racional |N. vezes| |% de Desvio| Jan 0 0 0 0% Fev 0 0 0 0% Mar 0 0 0 0% Abr 59 83 1,4 42% Mai 49 20 2,5 60% Jun 32 6 5,2 Jul 47 0 Ago 78 0 Set 68 0 Out 36 0 Nov 78 0 Dez 2 0

incoer. incoer. incoer. incoer. incoer. incoer.

81% incoer. incoer. incoer. incoer. incoer. incoer.

67

O erro mximo encontrado foi de 81% para Junho, o mnimo de 0% de Janeiro a Abril, enquanto que para o perodo dos 12 meses observados foi de 76%. Nos meses de Julho a Dezembro e Abril ocorreram incoerncias de dados, pois a vazo calculada nula no teve reciprocidade nula tambm na vazo medida.

5.1.3. Estimativa da Vazo de Percolado Gerado utilizando-se o Mtodo Suo No Quadro 8 so mostrados os coeficientes e parmetros que foram utilizados para a estimativa das vazes de percolado utilizando o Mtodo Suo, com base em sries histricas longas de dados.

QUADRO 8 - Parmetros e o respectivo modo de obteno para o Mtodo Suio. PARMETROS Precipitao (P) Grau de Compactao (K) rea de contribuio para o balano hdrico (A) Nmero de segundos em 1 ms (t) Vazo em m3/dia (Q) MODO DE OBTENO Boletins Pluviomtricos FEPAGRO (1970 2004). K = 0,25, considerando compactado. A = 37429m2 t = 2592000 segundos Q = [(P x A x K) / t] x 86,4 aterro de fraca a fortemente

Atravs da obteno dos parmetros do Quadro 8, obtiveram-se os resultados mensais da srie histrica de vazes pelo Mtodo Suo aplicado ao Aterro da Caturrita, estes so apresentados na Tabela 20:

68

TABELA 20 Estimativa da vazo de percolado atravs do Mtodo Suo utilizando sries histricas longas. Ms jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez Precipitao Mensal (mm) 145 123 142 149 120 143 148 117 133 153 127 125 Vazo pelo Mtodo Suio (L/s) 0,5 0,4 0,5 0,5 0,4 0,5 0,5 0,4 0,5 0,6 0,5 0,4 Vazo pelo Mtodo Suio (m3/dia) 45 38 44 46 37 45 46 36 41 48 40 39

Confrontando-se a vazo real medida na calha Parshall com a vazo calculada utilizando o Mtodo Suo, verifica-se que o Mtodo simplificado estimou um valor aproximado 13,0% superior a medio real no perodo observado. Observa-se, diferentemente dos Mtodos anteriores, que o Suo distribui a vazo uniformemente durante o ano, no apresentando em nenhum momento valores nulos. Considerando o histrico de precipitaes, a vazo mdia calculada foi de 42,2 m3/dia. Na Tabela 21, pode-se constatar o nmero de vezes (em mdulo) que o Mtodo Suo apresentou-se superior ou inferior vazo real. Da mesma forma, calculado o erro percentual (em mdulo) em cada ms. Na ocorrncia de alguma diviso por zero o valor abordado para o erro considerado incoerente.

TABELA 21 Percentual de erro para o Mtodo Suo para sries histricas longas.Vazes (m3/dia) Medida Suio |N. vezes| Jan 0 45 Fev 0 38 Mar 0 44 Abr 59 46 1 21% Mai 49 37 1,3 24% Jun 32 45 1,4 41% Jul 47 46 1,0 2% Ago 78 36 2,1 53% Set 68 41 1,6 39% Out 36 48 1,3 33% Nov 78 40 2,0 49% Dez 2 39 16,9 1594%

incoer. incoer. incoer.

|% de Desvio| incoer. incoer. incoer.

69 O erro mximo encontrado foi de 1594% para o ms de Dezembro e o mnimo de 2% para Julho, enquanto que para o perodo de 12 meses foi de 13,0%. Em alguns meses ocorreram incoerncias de dados, visto que a vazo medida nula entre Janeiro e Maro no teve reciprocidade nula na calculada. Nas sries histricas curtas o Quadro 8 apresenta os coeficientes que foram utilizados para a estimativa dos valores de vazes calculadas no perodo compreendendo Maio de 2004 e Abril de 2005. Os boletins pluviomtricos utilizados so da FEPAGRO em 2004 e do INMET em 2005. Detendo os coeficientes foram calculados os resultados entre Maio de 2004 e Abril de 2005 de vazes do Aterro da Caturrita, estes apresentados na Tabela 22:

TABELA 22 Estimativa da vazo de percolado atravs do Mtodo Suo utilizando sries Curtas. Ms jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez Precipitao Mensal (mm) 72 38 159 216 89 68 64 67 79 83 129 73 Vazo pelo Mtodo Suio (L/s) 0,3 0,1 0,6 0,8 0,3 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3 0,5 0,3 Vazo pelo Mtodo Suio (m3/dia) 22 12 50 67 28 21 20 21 25 26 40 23

Confrontando-se a vazo real medida na calha Parshall, com a vazo calculada utilizando o Mtodo Suo, verifica-se que o Mtodo simplificado estimou um valor aproximado 21% inferior a medio real no perodo observado. Como mostrado para sries longas, observa-se o Mtodo Suo distribuir a vazo uniformemente durante o ano, no apresentando em nenhum momento valores nulos para vazes, devido principalmente a ausncia do parmetro evapotranspirao em sua rotina de clculo. Considerando o histrico de precipitaes de 12 meses a vazo mdia calculada foi de 29,5 m3/dia. Na Tabela 23, pode-se constatar nmero de vezes (em mdulo) que o Mtodo Suo apresentou-se superior ou inferior vazo medida. Da mesma forma,

70 calculado o erro percentual (em mdulo) em cada ms. Na ocorrncia de alguma diviso por zero o valor abordado para o erro considerado incoerente.

TABELA 23 Percentual de erro para o Mtodo Suo utilizando sries histricas curtas.Vazes (m3/dia) Medida Suio |N. vezes| Jan 0 22 Fev 0 12 Mar 0 50 Abr 59 67 1,1 15% Mai 49 28 1,8 43% Jun 32 21 1,5 33% Jul 47 20 2,4 58% Ago 78 21 3,7 73% Set 68 25 2,8 64% Out 36 26 1,4 27% Nov 78 40 1,9 48% Dez 2 23 9,9 888%

incoer. incoer. incoer.

|% de Desvio| incoer. incoer. incoer.

O erro mximo encontrado foi de 888% para Dezembro, o mnimo de 15% para Abril, enquanto que para o perodo dos 12 meses observados a mdia foi de 21%. Nos meses de Janeiro a Maro ocorreram incoerncias de dados, pois a vazo medida nula no teve reciprocidade nula tambm na vazo calculada.

5.1.4. Comparaes dos Resultados entre os Mtodos do Balano Hdrico, Racional e Suo A noo da quantidade de percolado gerado se torna importante a partir do momento que se necessita dimensionar sistemas de tratamento e disposio final de resduos. Fundamentado nos fatores anteriores, mtodos empricos foram desenvolvidos para satisfazer as necessidades de dimensionamentos, conforme a disponibilidade de parmetros. No presente trabalho, utilizou-se de trs mtodos empricos, so eles: os mtodos do Balano Hdrico, Racional e Suo, assim sendo, fizeram-se comparaes das vazes obtidas entre as sries longas e curtas para os histricos de dados. Conforme os grficos de avaliaes de erros, utilizando os resultados dos trs Mtodos empricos, inseriram-se os dados de vazo calculada, no eixo dos x e os da vazo medida atravs da calha Parshall no eixo dos y. Os grficos de avaliaes de erros so apresentados nas Figuras 17 e 18, respectivamente, para sries histricas longas e curtas de precipitao e evapotranspirao.

71

120,0 Vazo Real (m 3/dia) 90,0 60,0 30,0 0,0 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 Vazo Estimada (m3/dia) Racional Suio Balano Hdrico

FIGURA 17 Avaliao de erros dos Mtodos do Balano Hdrico, Racional e Suo para sries histricas longas.

160,0 Vazo Real (m 3/dia) 120,0 80,0 40,0 0,0 0 40 80 Vazo Estimada (m 3/dia) Racional Suio Balano Hdrico 120 160

FIGURA 18 Avaliao de erros dos Mtodos do Balano Hdrico, Racional e Suo para sries histricas curtas.

Com o clculo estimativo para sries histricas longas e curtas, chegou-se a Tabela 24, baseada nos grficos das Figuras 17 e 18 de avaliao de erros, sintetizando a avaliao para ambas sries histricas de dados.

72

TABELA 24 Resultado da avaliao quantitativa atravs dos Mtodos empricos para sries longas e curtas e a vazo real medida na calha. MS Mtodo Racional (m3/dia) Longas Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Mdia do Meses Somatrio Anual R^2 Erro Mdio Erro Mximo Erro Mnimo 0 0 0 28 32 72 72 40 39 24 0 0 26 308 0,20 -31% 128% 0% Curtas 0 0 0 83 20 6 0 0 0 0 0 0 9 109 0,06 -76% 81% 0% Mtodo Suio (m3/dia) Longas Curtas 45 38 44 46 37 45 46 36 41 48 40 39 42 506 0,03 13% 1594% 2% 22 12 50 67 28 21 20 21 25 26 40 23 30 354 0,04 -21% 888% 15% Mtodo Balano Hdrico (m3/dia) Longas 0 0 0 74 65 111 112 72 81 72 14 0 50 602 0,33 34% 252% 0% Curtas 0 0 0 150 44 25 16 0 0 0 0 0 20 235 0,06 -48% 156% 0% Medida na Calha (m3/dia) Real 0 0 0 59 49 32 47 78 68 36 78 2 37 448 1,00 0% -

Os valores encontrados na Tabela 24 nas sries histricas longas so resultados dos melhores ajustes dos coeficientes de cada Mtodo, baseados em caractersticas locais do aterro da Caturrita. De posse do melhor ajuste para sries histricas longas, foi possvel calibrao e conseqente utilizao dos coeficientes para sries histricas curtas da Tabela 24, no caso entre Maio de 2004 e Abril de 2005. Os valores negativos para os erros mdios, indicam que a vazo calculada apresentou-se inferior a vazo real medida, enquanto que os valores positivos indicam que a vazo calculada apresentou-se superior a vazo real medida. Nas Figuras 19 e 20, percebe-se a discrepncia da estimativa dos Mtodos empricos para ambas as sries, quando agrupados graficamente.

73120,0

90,0 m 3/dia

60,0

30,0

0,0JU N T AR T FE V JA N JU L M A SE U AG N O AB M O DV O N

EZ

O

R

V

I

Ms

Racional

Vazo Real

Balano Hdrico

Suio

FIGURA 19 Resultados dos Mtodos empricos e a Vazo Real para sries longas.

150,0 120,0 90,0 m 3/dia 60,0 30,0 0,0R JU N T T FE V JA N JU L M A SE A AB AG U M O D EZ I O R

Ms

Vazo Real

Suio

Balano Hdrico

Racional

FIGURA 20 Resultados dos Mtodos empricos e a Vazo Real para sries curtas.

Os erros mdios para os Mtodos do Racional, Suo e Balano Hdrico, foram respectivamente, 31%, 13% e 34%, considerando sries longas. O segundo e o terceiro acima da vazo real e o primeiro abaixo. Foram resultados melhorados em relao pesquisa de Capelo Neto (1999) e com aproximaes semelhantes a Castro (2001), Juc (2003) e Lins (2003), conforme apresentado no Quadro 1 da reviso bibliogrfica.

74 Para sries curtas, os erros mdios calculados foram de 76%, 21% e 48%, respectivamente para os Mtodos Racional, Suo e Balano Hdrico. Os trs inferiores a vazo real medida. A explicao pode estar no fato dos Mtodos no considerarem variveis importantes como a capacidade de campo e a umidade dos resduos, ou ainda, o grau de compactao, tomando-se os Mtodos Racional e Balano Hdrico. Conforme os resultados, importante expor que o trabalho de avaliao quantitativa do percolado gerado, apresenta consigo algumas limitaes que podem ter influenciado na vazo real do sistema. Pode-se citar que: O aterro no apresenta impermeabilizao lateral, isto , parte da precipitao escapa dos limites da rea e as lagoas no recebem em totalidade os lquidos percolados; Parcelas dos lixiviados so infiltradas no solo na base do aterro pela ausncia de impermeabilizao de fundo, seja por argila ou geomembrana; A calha Parshall foi instalada a Jusante do sistema de lagoas no ponto efluente. Para corresponder melhor a vazo real, a sua instalao deveria ocupar o ponto afluente, entretanto, a lagoa 01 recebia naquele perodo dois tributrios de drenagem provenientes do aterro, segmentando as vazes; Para os meses de Dezembro de 2004 a Maro de 2005 obteve-se vazo nula pela ausncia ou insuficincia de percolao entre as lagoas. Neste perodo, a calha Parshall permaneceu sem a presena de lmina de gua. Este fato pode ser explicado pelo somatrio dos efeitos de evaporao nas lagoas adicionado a possvel existncia de pontos de infiltrao na manta, sendo estes superiores a vazo de entrada no sistema no ponto afluente. Em observaes durante as coletas, verificava-se a presena de vazo afluente entrando na lagoa 01; O aterro de destinao final de resduos encontra-se em operao, o que no recomendvel na aplicao de modelos que simulam gerao de percolado.

75 5.2. Resultados Qualitativos do Percolado Gerado O monitoramento qualitativo do percolado foi realizado no perodo de Agosto/2003 a Maro/2005. A Tabela 25 apresenta a sntese dos resultados. Os elevados valores de pH (mdia de 7,90,14) e relao DBO/DQO de 0,460,08 observado no afluente do sistema de tratamento, sugerem que os processos de degradao do percolado no aterro encontram-se no fim da fase acidognica e incio da fase metanognica. Apesar da variabilidade das concentraes das variveis monitoradas, o pH sempre apresentou valores superiores a 7,0. O resultado da eficincia na remoo de matria orgnica pelo sistema de tratamento por Lagoas de Estabilizao apresentado na Figura 21. Observa-se uma variabilidade significativa no percentual de remoo de matria orgnica. A eficincia mdia foi de 69% na remoo de DBO e 58% para a DQO, enquanto que os mximos e mnimos foram de 96% e 0,4% para a DBO e 98% e 2,7% para DQO, respectivamente. Essa variabilidade pode estar associada precariedade operacional do aterro e, em especial, s mudanas realizadas no ao sistema de drenagem do percolado, que ocorreram ao longo do perodo de estudo.100 80

Remoo (%)

R = 0,0260 40 20

2

R = 0,26

2

DBO012/8/03 10/12/03 8/4/04 6/8/04 4/12/04

DQO Data

FIGURA 21 Eficincia de remoo de DBO e DQO pelo sistema de lagoas de estabilizao para o histrico de dados de coleta.

Contudo, excluindo o perodo atpico que compreende as datas de coletas entre 06/08/04 e 08/10/04, devido ligao de novas clulas de resduos ao sistema de drenagem, possvel melhorar o ajuste da linha de tendncia, conforme apresentado na Figura 22. Com isso, a eficincia mdia seria de 82% na remoo

76 de DBO e 64% para a DQO, enquanto que os mximos e mnimos seriam de 96% e 46% para a DBO e 98% e 6% para DQO, respectivamente. O coeficiente de ajuste passaria de 0,02 para 0,47, otimizando em 23,5 vezes a qualidade do ajuste para a DBO, enquanto o coeficiente de DDO passaria de 0,26 para 0,54, melhorando em 2,07 vezes a qualidade do ajuste.

100 80

R = 0,47

2

Remoo (%)

60 40 20

R = 0,54

2

DBO012/8/03 10/12/03 8/4/04 6/8/04 4/12/04

DQO Data

FIGURA 22 Eficincia de remoo de DBO e DQO pelo sistema de lagoas de estabilizao excluindo o perodo atpico para o histrico de dados de coleta.

As excluses de algumas datas, demonstram o quanto importante qualidade de operao de um aterro sanitrio. Basta se fazer uma ligao de uma nova clula ao sistema de drenagem para comprometer a eficincia do sistema de tratamento do percolado. O decrscimo da qualidade do efluente final visvel, elevando as concentraes de DBO e DQO emitidas ao Arroio Ferreira.

77

TABELA 25 Sntese dos resultados do monitoramento qualitativo para a mdia de concentraes, desvio padro, mximos e mnimos. Parmetro DBO Unidade mg/L Ponto Afluente Efluente Montante Jusante Afluente Efluente Montante Jusante Afluente Efluente Montante Jusante Afluente Efluente Montante Jusante Afluente Efluente Montante Jusante Afluente Efluente Montante Jusante Afluente Efluente Montante Jusante Afluente Efluente Montante Jusante Mdia 2202 390 8 73 4569 1403 19 210 7,9 8,4 7,0 7,6 291 160 96 114 1,0 2,2 7,2 5,5 11669 5687 50 865 6488 3186 239 719 218 90 118 165 Desvio Padro 1642 233 17 72 2955 532 27 175 0,3 0,6 0,4 0,5 126 77 126 121 1,5 1,5 1,7 1,9 4606 1845 31 860 3881 821 303 461 194 57 181 239 Mnimo 353 153 0,5 0,8 1746 112 1,6 4,2 7,1 7,7 6,1 7,0 95 39 21 21 0,0 0,2 4,3 1,6 4710 2050 23 49 6 143 71 87 21 17 9 11 Mximo 5610 1088 83 227 13130 2883 115 667 8,4 9,9 7,7 8,3 539 348 522 502 5,5 5,6 11,1 9,9 19420 11610 163 2970 17300 4255 1204 1676 790 227 576 838

DQO

mg/L

pH

-

Turbidez

NTU

Oxignio Dissolvido

mg/L

Condutividade Eltrica

S/cm

Slidos Totais

mg/L

Slidos Suspensos

mg/L

Nas Figuras 23 e 24 apresentam-se as situaes do lanamento do Efluente do sistema de tratamento do percolado frente Portaria SSMA N. 05/89. Verifica-se que em 92% das ocorrncias, o Efluente apresentou valores de DBO acima do limite mximo de 200 mg/L. Situao semelhante observada para o parmetro DQO, que apresenta um limite mximo de 450 mg/L. O impacto deste lanamento promove a degradao significativa do corpo hdrico receptor (Arroio Ferreira), alterando bruscamente a concentrao de DBO de 8 mg/L a montante para 73mg/L a jusante, e DQO de 19 mg/L a montante para 210 mg/L a jusante, considerando valores mdios.

78 Considerando que os corpos hdricos da bacia hidrogrfica da rea em estudo no foram submetidos ao processo de enquadramento, considera-se que os mesmos devam atender aos requisitos de qualidade da classe 2 (Brasil, 2005). Verifica-se que o corpo hdrico j apresenta uma situao desfavorvel em relao a DBO e DQO e o lanamento promove uma degradao total do mesmo. Apesar do oxignio dissolvido, a jusante do ponto de lanamento, apresentar um valor mdio relativamente elevado (5,50,9 mg/L), acredita-se que este valor decresa rapidamente ao longo do percurso do corpo hdrico pela intensificao dos processos de estabilizao da matria orgnica, podendo chegar a uma condio de anaerobiose.

1200 Efluente - DBO 1000 800DBO (mg/L)

Limite SSMA 05/89

600 400 200 0 13/8/03

13/12/03

13/4/04

13/8/04

13/12/04

Data

FIGURA 23 DBO do ponto Efluente e o padro de lanamento SSMA 05/89.

3000 Efluente - DQO Limite SSMA 05/89

2400

DQO (mg/L)

1800

1200

600

0 13/8/03

13/12/03

13/4/04

13/8/04

13/12/04

Data

FIGURA 24 DQO do ponto Efluente e o padro de lanamento SSMA 05/89.

79 Aps o relato e apresentao dos resultados, ressalta-se que a avaliao qualitativa apresentou dificuldades inerentes s atividades de campo, podendo destacar: A pequena lmina de gua restante nas lagoas, devido ao perodo de estiagem determinou a ausncia de circulao de lixiviados entre o sistema de lagoas de estabilizao e a calha Parshall para os meses de Dezembro de 2004 a Maro de 2005. A alternativa que se adotou, foi coleta da amostra do efluente dentro da lagoa de polimento, ao invs da coleta na calha Parshall, por motivo da ausncia de vazo de circulao entre as lagoas. A mistura entre os resduos mais antigos em processo de degradao mais avanado, com os resduos novos, pode ter contribudo na ele