Proyecto ¡Pucallimpia! Redactado AD HONOREM Antoine BABILOTTE - Ing. de medio ambiente, Francia [RELLENO SANITARIO DE PUCALLPA: PROPUESTA DE DESARROLLO] Este documento presenta datos analíticos para la construcción de un relleno sanitario en la ciudad de Pucallpa. Presenta también la análisis critica del proyecto de la municipalidad de Coronel portillo de construcción de un relleno sanitario para la ciudad de Pucallpa. Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Difusión: www.pucallimpia.jimdo.com Nombre Dr. Edgar Alvarez Gomez Trabaja por Gerente de servicios públicos de Coronel Portillo Ing. Gladys Rojas Facultad de Medio Ambiente Universidad Nacional de Ucayali Ing. Sonny Dominguez Facultad de Medio Ambiente Universidad Alas Peruanas Augustín Negrón Otero Limpieza Pública Yarinacocha Ing. Patricia Gonzales Gerencia de servicios públicos Manantay Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 2 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Presentación del proyecto PUCALLIMPIA El proyecto Pucallimpia se dedica a establecer un diagnostico de la situación del manejo de los residuos sólidos de la ciudad de Pucallpa. Coordinando con las diferentes municipalidades, el diagnostico quiere mejorar al nivel macro la gestión de limpieza, y reducir el impacto de los residuos sobre el medio ambiente y la biodiversidad. Se divide en 3 partes: (1) Diagnostico de la situación actual de la ciudad de Pucallpa (2) Información y Comunicación hacia los ciudadanos (3) Coordinación para proponer mejores métodos de gestión Resumen del estudio Este documento presenta un diseño de relleno para Pucallpa. Presenta también análisis crítico del proyecto de la Municipalidad de Coronel portillo en cuanto en la realización de un relleno sanitario en el km 22 de la carretera Federico Basadre. Fue preparado en agosto 2010 por el Ing. Antoine Babilotte, como parte del proyecto ¡Pucallimpia! Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 3 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Tabla de contenido Introducción .................................................................................................................................. 8 I. Datos esenciales..................................................................................................................... 9 Composición de los residuos ...................................................................................................... 9 Cantidad de residuos.................................................................................................................. 9 II. Elección del sitio................................................................................................................... 10 Propiedades generales............................................................................................................. 10 Características logísticas........................................................................................................... 11 Características prácticas........................................................................................................... 12 Características ambientales...................................................................................................... 12 Características estructurales .................................................................................................... 12 Características humanas .......................................................................................................... 12 III. La investigación y los estudios geológicos del sitio........................................................... 13 Datos generales ....................................................................................................................... 13 Características hidráulicas........................................................................................................ 13 Características geológicas ........................................................................................................ 14 IV. Los planes de diseño del sitio .......................................................................................... 14 Volumen necesario .................................................................................................................. 14 Diseño de celdas ...................................................................................................................... 15 Coacciones y etapas de explotación ......................................................................................... 15 V. Los sistemas de estanqueidad .............................................................................................. 17 Principios generales de confinamiento..................................................................................... 17 Normas de confinamiento........................................................................................................ 17 VI. La gestión de lixiviado ..................................................................................................... 17 Sistemas de recolección ........................................................................................................... 17 Cálculos de cantidad de lixiviados ............................................................................................ 18 Tratamiento de lixiviados ......................................................................................................... 22 VII. El sistema de gestión del biogás ...................................................................................... 25 Sistemas de recolección ........................................................................................................... 25 Producción de biogás ............................................................................................................... 25 Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 4 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Recomendación ....................................................................................................................... 26 VIII. La tapa intermediaria ...................................................................................................... 28 IX. La tapa final del sitio y la gestión de aguas pluviales ........................................................ 28 Objetivos ................................................................................................................................. 28 Normas mínima: ...................................................................................................................... 29 El plan final debe tener en cuenta el asiento de la masa de residuos........................................ 29 X. El sistema de control ambiental............................................................................................ 30 Organización............................................................................................................................ 30 Control de residuos.................................................................................................................. 30 Control de lixiviados................................................................................................................. 30 Seguridad................................................................................................................................. 30 Actividad de reciclaje ............................................................................................................... 31 XI. Análisis critica del proyecto MPCP 2008 .......................................................................... 31 Elección del sitio ...................................................................................................................... 31 Diseño técnico ......................................................................................................................... 32 Conclusión ................................................................................................................................... 34 Referencias.................................................................................................................................. 36 Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 5 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Tabla de ilustraciones Ilustración 1 - Composición (fuente: PIGARS Pucallpa, actualizado 2006) ....................................... 9 Ilustración 2- Representación esquemática de relleno sanitario ................................................... 11 Ilustración 3 - Ejemplo de diseño ................................................................................................. 16 Ilustración 4 - Ejemplo de diseño ................................................................................................. 16 Ilustración 5 - Representación del relleno con técnicas de confinamiento .................................... 17 Ilustración 6 - Representación de relleno con sistema de recolección de lixiviado ........................ 18 Ilustración 7 – Tapa provisorio de Polietileno alta densidad (Fuente: Damiecki et Bilong, 2009) ... 19 Ilustración 8 - Producción de lixiviados (elaboración propia) ........................................................ 20 Ilustración 9 - Evolución del carbono total en lagunas .................................................................. 23 Ilustración 10 - Estanqueidad reforzada de pozos de lixiviados..................................................... 23 Ilustración 11 - Representación esquemática de la cadena de laguna........................................... 24 Ilustración 12 - Cadena de lagunas ............................................................................................... 24 Ilustración 13 - producción de biogás........................................................................................... 25 Ilustración 14 - yacimiento total de carbono ................................................................................ 26 Ilustración 15 - Relleno con pozos de extracción .......................................................................... 27 Ilustración 16 - Relleno con sistemas de extracción...................................................................... 27 Ilustración 17 - Construcción de un pozo de drenaje .................................................................... 28 Ilustración 18 – Relleno con tapa final.......................................................................................... 29 Ilustración 19 - representación esquemática del relleno propuesto en 2008 ................................ 32 Ilustración 20 - pozo de lixiviado .................................................................................................. 32 Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 6 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Tabla de tablas Tabla 1 - Calculo de volumen necesario........................................................................................ 14 Tabla 2 - Producción mensual y diaria de lixiviados ...................................................................... 20 Tabla 3 - producción de lixiviado total.......................................................................................... 21 Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 7 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Introducción El diagnostico establecido al inicio del proyecto PUCALLIMPIA permite de concluir que es una emergencia para la ciudad de Pucallpa confinar la contaminación orgánica por medio de los lixiviados del botadero, y de manejarla de forma sostenible. Este documento se dedica a exponer datos pertinentes para el diseño de un relleno sanitario. El autor de este documento no quiere demostrar que un relleno sanitario es la solución técnica más adecuada a largo plazo para el manejo de residuos con alta proporción de residuos orgánicos. Solo afirma que, dando las condiciones locales emergentes de desarrollo y la escasa disponibilidad de recursos humanos y conocimiento técnico, la implementación de un relleno sanitario del tipo propuesto en el presente documento constituye un primer paso realista, de alta importancia a corto y medio plazo, hacia un desarrollo sostenible del manejo de residuos sólidos de Pucallpa. Sin embargo, una investigación debe estar conducida paralelamente por medio de un conjunto de especialistas de instituciones universitarias y políticas, para encontrar innovaciones en el ámbito de un manejo adecuado. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 8 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 I. Datos esenciales Composición de los residuos Ilustración 1 - Composición (fuente: PIGARS Pucallpa, actualizado 2006) Cantidad de residuos En septiembre 2006, la producción de residuos fue estimada de Pucallpa fue estimada a más de 245 toneladas diarias. (Fuente: PIGARS Pucallpa 2006) Los datos recogidos en julio 2010 estiman la producción entre 300 y 330 toneladas diarias (diagnostico Pucallimpia, 2010) Dando un crecimiento teórico de 3%por año de la producción, los datos de 2006 y de 2010 indican un resultado convergente, entre 275 y 330 toneladas diarias. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 9 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 II. Elección del sitio (Fuente : S.Cointreau, 2004) Propiedades generales • • El relleno sanitario es el sistema más rentable de eliminación de residuos sólidos en las zonas más urbanas en los países en desarrollo. El compostaje tiene costos 2-3 veces más altos en general, y para que sea rentable, necesita dos elementos: o Una necesidad local de abono orgánico para actividades agropecuarias o La necesidad que el precio de venta de este abono sea competitivo con otros tipos de productos ya establecidos y disponibles. Las necesidades en abono no son importantes alrededor de Pucallpa, dado que no existe una actividad de agricultura extensiva, y que abonos baratos son disponibles localmente en el Perú (Por ejemplo la dolomita). • La incineración tiene costos 5-10 veces más altos que un relleno en general, y requiere: o una fuente de combustible de alto rendimiento calorífico en los residuos (plásticos, madera). o Una fuente de residuos seca, para permitir una combustión de calidad. La situación en Pucallpa es que la mayor parte de los residuos sólidos son orgánicos y entonces muy húmedos, no se pueden quemar fácilmente. Una planta para secarles con un clima tropical de intensa lluvias puede ser muy complicado, e impedir un funcionamiento continuo (característica esencial), o necesitar un gasto de energía adicional. Además, muchas críticas fueron presentadas por asociaciones de recicladores de países emergentes en eventos mundiales en los últimos años porque la incineración, para existir, tiene que quemar las fracciones de residuos con alto rendimiento calorífico como plásticos, y destruyen la fuente renovable y económica del reciclaje. • Un relleno sanitario es un reactor biológico, diseñado y contralado por ingenieros. o Fomenta la biodegradación anaeróbica de los residuos o Permite un compactación y un confinamiento de los residuos En un relleno sanitario adecuado, no hay efectos molestos de la quema constante, el humo, las moscas, la basura arrastrada por el viento, y montones de basura antiestéticos. • Sin embargo, el relleno sanitario no es una solución sin desventaja: • • Necesita una superficie de terreno importante Produce una fuente de contaminación por medio liquido que debe estar manejada de manera continua, y requiere un manejo muy especifico en países emergentes Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 10 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 • • Produce biogás, que participa al calentamiento global, (pero que es una fuente de energía renovable también) Puede también ser costoso, desde ese momento que se puede utilizar plantas de tratamientos muy técnicas para lixiviados y biogás. Ilustración 2- Representación esquemática de relleno sanitario Características logísticas • • • • • • Sitio accesible dentro de los 30 minutos el tiempo de viaje (para no perjudicar la productividad de los vehículos de recogida). Si distancias superiores a los 30 minutos de viaje, o inversión en vehículos de gran capacidad de recogida (5 toneladas de carga o superior) o o estaciones de transferencia con vehículos de gran capacidad (20 toneladas o más) Menos de 2 horas de tiempo de viaje (sólo ida) por la transferencia de camiones de la estación de transferencia. Accesible desde una carretera asfaltada pública adecuada (anchura, pendiente, visibilidad y tráfico) Construcción de nueva carretera de acceso o menos de 10 km para los rellenos de grandes áreas metropolitanas menos de 3 km para los rellenos pequeños en ciudades secundarias Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 11 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Características prácticas • En el sitio mismo es disponible el suelo adecuado como material de cobertura para satisfacer las necesidades para o La tapa final (arcilla compactada), (con un mínimo de 60 cm). o las necesidades diarias (por lo general 15 cm de suelo). Características ambientales • En la zona potencial del desarrollo del relleno o No hay humedales (lagunas o más pequeño) ecológicamente importante, con biodiversidad o No hay especies raras o en peligro dentro de los límites del sitio. o No hay bosques protegidos a menos de 500 metros de la zona del relleno. • No ubicar dentro de una zona inundable a las 10 años y, si dentro de las zonas sometidas a una inundación de 100 años, debe someterse a un diseño económico que eliminaría la posibilidad de lavado. Evitar riesgo sísmico significativo dentro de la región del relleno sanitario que podría causar la destrucción de muros de contención, drenajes y otras obras civiles. Evitar fuertes vientos en el sitio, sino los desperdicios arrastrados por el viento no serán fácilmente manejables. • • Características estructurales • • No hay principales líneas de transmisión eléctrica u otras infraestructuras (gas, alcantarillado, agua) cruzando el relleno, a menos que el relleno claramente no cause preocupación o cambios de itinerario es viable económicamente. No ubicación de 3 km de un aeropuerto turborreactores y 1,6 kilómetros de un aeropuerto de tipo pistón Características humanas • • Evitar la ubicación a menos de1 km de sitios socio-políticamente sensibles en donde la aceptación del público podría ser poco probable (es decir, lugares conmemorativos, iglesias, escuelas) y evitar las vías de acceso que pasaría por los sitios de sensibilidad cultural. Impedir el desarrollo residencial a 250 metros del perímetro del relleno. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 12 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 • III. Evitar la visibilidad de la zona en desarrollo del relleno sanitario de menos de 1 km. Si residentes viven a 1 km del sitio, paisajismo y bermas de protección que deben ser incorporados en el diseño para reducir al mínimo la visibilidad de las operaciones. La investigación y los estudios geológicos del sitio Antes de empezar con el diseño e implementación de un sitio apropiado, se debería realizar un estudio geológico e hidrogeológico del sitio. El objetivo de estos estudios es definir la vulnerabilidad del medio ambiente y evaluar lo que podría ser el impacto sobre el medio ambiente. Datos generales • • • • • • • Planimetría Topografía Geología Hidrología o Ubicación de los pozos, las excavaciones y de las fuentes o Nivel de las aguas subterráneas Profundidad del agua o Calidad del Agua o Recarga, descarga y consumo de las cuencas Cobertura Vegetal Reconocimiento aéreo Datos climáticos Características hidráulicas • • • El nivel máximum de capa de las aguas subterráneas es al menos 1,5 metros por debajo de la base de propuestas de cualquier excavación o preparación del terreno para permitir el desarrollo del relleno. Ninguna área dentro de las fronteras del relleno son parte de una zona de recarga de aguas subterráneas de 10 años para el desarrollo existentes o pendientes de suministro de agua. No hay pozos de abastecimiento de agua (privado o público, para riego, ganadería) a menos de 500 metros aguas abajo de los límites del relleno, a menos que haya fuentes alternativas de abastecimiento de agua fácilmente disponibles y que el propietario de su consentimiento por escrito al posible riesgo. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 13 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Características geológicas • • • IV. No hay líneas de falla o fractura de la estructura geológica de manera significativa a menos de 500 metros del perímetro del relleno en desarrollo que permitirían el movimiento imprevisible de gas o de los lixiviados. No recursos de minas explotables, a menos que el propietario(s) da su consentimiento explícito No hay caliza subyacente, carbonato, con fisuras u otras formaciones de roca porosa que sería incompetente como obstáculos a la migración de lixiviados y gas, cuando las formaciones son más de 1,5 metros de espesor y se presentan como la unidad geológica más alta por encima de las aguas subterráneas. Los planes de diseño del sitio Volumen necesario Se recomienda construir un sitio que permita por lo menos 10 años de existencia. Los datos de producción anuales están estimados entre 100,000 y 120,000 toneladas por año en 2010. Se considera una proyección con una tasa de crecimiento promedio de 3% por año, y una densidad de residuos compactados con tractor entre 0.67toneladas por m3 y 1t/m3. Así se calcula una necesidad en volumen disponible máximum de 2,3 millones m3, entre 2011 y 2021: Tabla 1 - Calculo de volumen necesario años 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 Toneladas de residuos 120,000 123,600 127,308 131,127 135,061 139,113 143,286 147,585 152,012 156,573 161,270 166,108 Volumen (m3) Volumen (m3) (densidad de 1t/m3) (densidad de 0.67t/m3) 120,000 179,104 123,600 184,478 127,308 190,012 131,127 195,712 135,061 201,584 139,113 207,631 143,286 213,860 147,585 220,276 152,012 226,884 156,573 233,691 161,270 240,701 166,108 247,922 1,583,044 2,362,752 Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 14 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Diseño de celdas Una celda, para estar manejable en cuanto a los lixiviados y gases, no debería tener más de 10 metros de profundidad, y tampoco más de 3 metros de altura, en comparación del nivel del terreno natural. Este tipo de diseño permite un confinamiento de los residuos, una descarga más simple, un control de la superficie más simple, una superficie de tapa final mínima. Coacciones y etapas de explotación Los datos climáticos, especialmente la lluvia fuerte, imponen que las zonas abiertas de explotación sean reducidas para limitar la entrada de agua y la producción de lixiviados. El relleno debe estar explotado por zonas pequeñas. Una zona abierta debe tener una superficie de 4000m2 máximum. Una zona grande puede contener hasta 3 años de residuos Cada celda pequeña de 4000m2 está hidráulicamente separada de su vecina con dique de tierra arcillosa compacta. Las ilustraciones muestran un ejemplo en Francia. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 15 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Celda grande Ilustración 3 - Ejemplo de diseño Zona de 4000m2 Ilustración 4 - Ejemplo de diseño Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 16 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 V. Los sistemas de estanqueidad Principios generales de confinamiento El objetivo es la protección de las aguas subterráneas. • • • Principio de confinamiento de los residuos y de toda contaminación Prevenir el escape de los lixiviados del sitio y posiblemente contaminar las aguas subterráneas y aguas superficiales. Impedir el agua de lluvia entren en la instalación y producir lixiviados. Normas de confinamiento • • Normas mínimas: o Capa de geomembrana (PoliEtileno, PE) Alta densidad de 1,5 mm o 50 centímetros de material de k = 1.10-8m / s Normas más altas: o Capa de PE Alta densidad de 1,5 mm o 1 metro de material de k = 1.10-9m / s o 5 metros de material de k = 1.10-6m / s Ilustración 5 - Representación del relleno con técnicas de confinamiento VI. La gestión de lixiviado Sistemas de recolección El objetivo es el control de la presión de lixiviados y capacidad de controlar la extracción de lixiviados. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 17 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Las normas mínimas recomendables son las siguientes: o o o o 50 cm de material granular, con una permeabilidad de 10-4 m / s en el fundo 50 cm de material granular grueso (ripio) Red de tuberías para el drenaje El fondo del sitio deben ser diseñado con una pendiente mínima de 2% para drenaje gravitacional. Ilustración 6 - Representación de relleno con sistema de recolección de lixiviado Los lixiviados están bombeados hasta la poza de lixiviados. Cálculos de cantidad de lixiviados Los lixiviados representan el problema mayor de la gestión del relleno sanitario, así que lo más costoso. Antes de hablar de tratamiento, hay que evaluar las cantidades que van a estar producidas durante la vid del relleno sanitario. Los lixiviados provienen de 2 fuentes: la degradación de los lixiviados y la entrada de lluvia en la zona en explotación. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 18 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Entrada de lluvia en la zona explotada: Se conoce que en Pucallpa, las precipitaciones anuales varían entre 1000 y 2500mm. Siguiendo el diseño de celdas de 4000m2, se considera una entrada máxima total de 10000m3 por año. La gestión de la entrada debe estar calculada cada mes para prever las aumentaciones brutales de producción de lixiviado. Será necesario reducir los máximum las entradas de agua en la celda. Se puede pensar en sistemas para desviar las aguas pluviales durante la explotación cuando se presenta un acontecimiento pluvial muy intenso, con tapas provisorias en polietileno. Ilustración 7 – Tapa provisorio de Polietileno alta densidad (Fuente: Damiecki et Bilong, 2009) Pero lo más importante es que una celda en explotación sea terminada rápidamente, y tapada con la tapa final de arcilla compactada. Además, la poza de lixiviado debe estar cubierto con techo para impedir la entrada de agua a este nivel. Producción de lixiviado por degradación de residuos: Los residuos de Pucallpa son mayormente orgánicos con alta húmeda. El estudio, con elaboración propia, se propone, para una explotación continua de 10 años (de 2011 a 2021), de prever los volúmenes de lixiviados producidos para el relleno entero. Dos casos son considerados: una producción de residuos de 100,000 toneladas en 2010 con 3% de tasa de aumentación anual, y una producción de 120,000 toneladas en 2010 con 3% de tasa de aumentación anual. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 19 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Comparación de producción de lixiviados: Caso de 100,000 t (2010) Caso de 120,000 t (2010) Ilustración 8 - Producción de lixiviados (elaboración propia) No hay mucha diferencia entre los dos casos. La producción mensual en promedio máxima se calcula entonces con base del caso de 120,000 t. El nivel inicial de producción de residuos no influye mucho en esos datos de lixiviados. Tabla 2 - Producción mensual y diaria de lixiviados año 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 m3/año 13,478 22,651 28,484 32,658 35,806 38,336 40,499 42,451 44,285 46,061 38,711 m3/mes 1,123 1,888 2,374 2,721 2,984 3,195 3,375 3,538 3,690 3,838 3,226 Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo m3/día 37 63 79 91 99 106 112 118 123 128 108 litro/s 0.43 0.73 0.92 1.05 1.15 1.23 1.30 1.36 1.42 1.48 1.24 Página 20 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Eso significa que, por ejemplo, después del primer año entero de explotación (12 meses después que los primeros residuos fueron en el relleno), se producirán más de 13,000 m3 de lixiviado. Los datos cumulados indican una cantidad total de lixiviado entre 425,000 m3 y 510,000 m3, (la diferencia es pequeña entre los dos casos). Producción de lixiviado total máxima Sumando las dos contribuciones, se puede deducir la producción máxima total para una explotación continua de 10 años: Tabla 3 - producción de lixiviado total año 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 m3/año 23,478 32,651 38,484 42,658 45,806 48,336 50,499 52,451 54,285 56,061 48,711 m3/mes 1,956 2,721 3,207 3,555 3,817 4,028 4,208 4,371 4,524 4,672 4,059 m3/día 65 91 107 118 127 134 140 146 151 156 135 litro/s 0.75 1.05 1.24 1.37 1.47 1.55 1.62 1.69 1.75 1.80 1.57 Al máximo, se podrá lograr una producción total de 4500m3 por mes. El diseño de la poza de lixiviado debe estar construida según esos datos. El diseño de las redes de tubería y de las estaciones de bombeos es sumamente importante: si no se puede extraer el lixiviado a medida que está producido, el relleno se convertirá en algunos meses en una piscina de lixiviado incontrolable. Además, se debe pensar que el biogás se va a escapar por la red de tubería de los lixiviados. El biogás contiene metano por un 55%, que es un gas inflamable. Entonces, los equipos de bombeos deben estar diseñados tomando en cuenta el riesgo explosivo. Existen bombas especiales para trabajar en condiciones explosivas. Además, estará estrictamente fumar en el sitio del relleno. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 21 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Tratamiento de lixiviados La problemática mayor es la implementación de un tratamiento de los lixiviados colectados. Diferentes tipos de métodos existen (Renou S. et al., 2007): • • • • Procesos de traslados (re-inyección en el relleno, tratamiento en lagunas) Procesos físicos y químicos (oxidación, adsorción, precipitación química, coagulación, inyección de aire) Procesos biológicos en reactores (aerobio, anaerobio) Filtración con membranas (Ultrafiltración, nano-filtración, ósmosis) Los lixiviados producidos por residuos orgánicos van a estar tratados de una forma correcta y menos costosa con procesos de traslados, pero la re-inyección no es recomendable cuando se trata de residuos con alta proporción de residuos de comida. De hecho, la extracción continua de lixiviados es una prioridad para que el relleno no se convierta en una “piscina” llena de lixiviados. Así, la forma más adecuada y disponible inmediatamente es la degradación biológica y natural de los lixiviados en lagunas, con una filtración de plantas (caña es la más utilizada). Se debe construir una cadena de lagunas, que va a recibir lixiviados de diferentes edades, hasta que se quede en la última laguna un barro residual (concentrado de contaminación). Este barro residual debe estar puesto de nuevo en el relleno al fin del proceso. La desventaja mayor es que este proceso no tiene ninguna tecnología para acelerar el proceso natural de degradación, y que no maneja todo el proceso biológico (metano, otros componentes evaporados). Así se deben construir muchas lagunas, para dar suficiente tiempo a los lixiviados de degradarse. Se ha visto que se cambia mucho la composición durante el primer mes de proceso, y luego la cinética se frena un poco. Entonces, hay que prever una laguna para que el lixiviado “fresco”, se quede un mes entero, antes de pasar a lagunas secundarias de maduración. Una maduración completa sería de 9 meses, según datos de Malaysia, país con condiciones similares en cuanto a los residuos y clima. (Kortegast et al., 2007) Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 22 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Ilustración 9 - Evolución del carbono total en lagunas (Falta el dato de evapo-transpiración de Pucallpa, que debe ser fuerte dando la intensidad del sol en la región.) Se recomienda la creación de una cadena de 4 lagunas o tanques de 4000m3 cada una, con propiedades distintas. Cada laguna/tanque tiene una capa de geomembrana de polietileno de alta densidad por 1.5mm, así que una capa de 50 centímetros de cemento detrás, y 50 cm de material arcilloso compactado (con una permeabilidad de 10-8 m/s).El diseño es igual que para el relleno sanitario, con cemento más. Ilustración 10 - Estanqueidad reforzada de pozos de lixiviados • • La laguna/tanque 1 y la laguna/tanque 2 son cuadrados de 20m de ancho, con 10m de altura. Su meta es de crear un reactor biológico anaerobio para consumir la materia orgánica. Por eso tiene una superficie de contacto con aire muy pequeña y una profundidad importante. Debe ser cubierto con un techo opaco, para limitar los fenómenos de evaporación. De hecho, el lixiviado fresco está muy cargado en substancias complejas que deben degradarse en vez de evaporarse. La laguna/tanque 3 es un cuadrado de 63m de ancho, con 2m de altura. Se debe poner tierra por 1 metro encima de la geomembrana, para permitir plantar las plantas que van a filtrar los lixiviados. Por ejemplo, serán cañas. Para iniciar el proceso de evaporación, el lixiviado pasa por un superficie más importante de 4000m2, y el techo será hecho con chapa ondulada de plástico transparente. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 23 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 • La laguna/tanque 4 es un cuadrado de 63m de ancho, con 1m de altura. Es la última laguna, y sirve exclusivamente para la evaporación de los lixiviados residuales. Tiene solo un metro de profundidad para permitir el trabajo de recuperación del barro residual. Su techo también está realizado con material transparente para que el sol evapore. Ilustración 11 - Representación esquemática de la cadena de laguna Ilustración 12 - Cadena de lagunas El volumen total disponible es de 16,000m3. En caso de sub-calculación de las cantidades de lixiviados esperados, hay varios meses para emprender la construcción de una nueva laguna idéntica a la laguna 4, a continuación. Con este sistema, se utiliza recursos mínimos para confinar, procesar y concentrar la contaminación de los lixiviados. El producto final es un barro oscuro que debe estar confinado en el relleno sanitario como producto final del tratamiento. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 24 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 VII. El sistema de gestión del biogás Sistemas de recolección Hay dos posibilidades para los sistemas de recolección de biogás: • • Un sistema pasivo, que deja el gas escapar se al aire sin acción mecánica externa, constituido por pozos de ripio instalados verticalmente a medida que se aumenta la cantidad de residuos en el relleno. Un sistema activo, constituido por una red de tubería conectada a una estación de bombeo. El sistema activo permite una utilización del biogás colectado, y el sistema pasivo no. Dado que la utilización del biogás no es una prioridad, hay que evaluar la cantidad esperada para ver si puede aparecer como una fuente de energía a medio plazo. Producción de biogás Utilizamos los mismos datos: una explotación de 10 años, con una base de 120,000 toneladas diarias en 2010. Ilustración 13 - producción de biogás Porque los residuos tienen una parte orgánica alta, se degradan rápidamente y dan un caudal de biogás mayor que 1000 m3/h durante la mayor parte de la explotación. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 25 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 El yacimiento total representa una cantidad de casi 2 millones de toneladas de equivalente CO2. 110,641,207 78,555,257 78,555 1,963,881 m3 ch4 kg ch4 t ch4 teqCo2 Ilustración 14 - yacimiento total de carbono Recomendación Según los datos de producción, se recomienda: 1. Instalar pozos pasivos en primer lugar, para dejar el gas escapar del relleno 2. Evaluar, con proyectos internacionales de las naciones unidas (ONU), las posibilidades de instalar un proyecto de recuperación y destrucción o valorización de biogás. Hay que saber que una parte importante del biogás será producido en las 2 primeras lagunas de lixiviados, por degradación anaerobia de componentes orgánicos complejos. Así, el yacimiento que se puede realmente extraer con sistema activo de pozos de biogás es menor que lo que muestra el grafico de la ilustración 15. • • • • • Los pozos deben estar instalados a medida que se explota el relleno. Debe haber por lo menos 1 pozo pasivo por hectárea de superficie. Cada pozo tiene un diámetro de aproximadamente 1 metro. Su altura corresponde a la altura de residuos. Son constituidos de ripios gruesos (piedras residuales de diámetro 10cm) La ilustración representa un relleno antes que empiece su explotación. Se ve muy bien los sistemas de recolección de lixiviados, de biogás, así que la geomembrana. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 26 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Ilustración 15 - Relleno con pozos de extracción Cuando se aumenta la altura de residuos, se aumenta los posos de biogás. Al final, se parece así: Ilustración 16 - Relleno con sistemas de extracción Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 27 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 El pozo pasivo será utilizado como pozo de extracción de los lixiviados. Ilustración 17 - Construcción de un pozo de drenaje VIII. La tapa intermediaria En muchos casos se habla de la necesidad de tapar los residuos con tierra después de la explotación diaria. Eso se puede realizar para impedir residuos arrastrados. Una tapa de 15cm de tierra se puede añadir al terminar el trabajo diario. Sin embargo, no es muy recomendable utilizar una tapa diaria en este caso porque va a impedir la circulación de líquidos dentro del relleno. Es mejor utilizar una tapa de 15cm antes de tempestades importantes (con viento y lluvia fuerte), para evitar muchos arrastrados, y también porque se sabe que la actividad de recolección en la ciudad un funciona cuando hay fuertes lluvias. IX. La tapa final del sitio y la gestión de aguas pluviales Objetivos • • • • • Minimizar la generación de lixiviados Reducir el impacto ambiental en las aguas superficiales. Controlar el chorreo de las aguas pluviales y mantenerlos alejados de los residuos y de aguas contaminados por los residuos; Minimizar la entrada de agua en el relleno; Minimizar los impactos ambientales sobre las aguas superficiales. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 28 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 • Se diseña con el conocimiento de las frecuencias y intensidades de lluvias locales. Normas mínima: • • • • 60 cm Material = 10-8 m/s o sistema equivalente (arcilla compactada). pendiente > 5% para que el agua superficial pueda drenar correctamente. más 20 cm de tierra vegetal, para permitir el regreso de la vegetación. Pendientes laterales no excede de 2.5:1 Hay que evaluar de manera seria la posibilidad de poner como capa final una geomembrana también. Eso se hace solo en climas tropicales, con bastante lluvia, como en el caso de Pucallpa. El plan final debe tener en cuenta el asiento de la masa de residuos • • Este asiento será reducido si los residuos están compactados con tractores pesados (>40 toneladas). La compactación optima es lograr una densidad de 1tonelada de residuos por metro cubico. Entre 5 y 10 % de la altura total pueden asentarse. Hasta 20% pueden estar perdidos Ilustración 18 – Relleno con tapa final Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 29 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 X. El sistema de control ambiental Organización • • • • Una persona debe estar encargada de la responsabilidad de explotación general del relleno sanitario, cuando está construido. Estará encargada de los registros de residuos, de lixiviados y de seguridad, y de los trabajadores. Un trabajador debe estar permanentemente compactado los residuos en la celda en explotación No se puede ninguna presencia de recicladores a dentro de la celda. Una pista de concreto / asfalto debe estar construido hasta el lugar de descarga. No se puede autorizar una descarga fuera de la celda. Control de residuos • • • • La entrada debe estar estrictamente reservada a los camiones de la municipalidad. Ningún ciudadano puede entrar y descargar sus propios residuos Se debe pesar y registrar cada camión que entra en el relleno, para control y para gestión cuantitativa de la explotación. Una caracterización de residuos sólidos que entran en el relleno debe estar realizada anualmente, para gestión cuantitativa de la explotación. Control de lixiviados • • • Hay que implementar una medida de la composición química de los lixiviados a la salida de cada laguna para control la eficacia del sistema de tratamiento de lixiviado, y para prevenir disfunción. Este control debe estar realizado por lo menos cada 3 meses, con muestras para analizar. Los componentes que serán analizados son por lo menos: o Temperatura o pH o Conductividad o Carbono orgánico total o Nitrógeno total o Amoniaco total Muestras de agua deben estar hecha en pozos de control, abajo y arriba del relleno. Seguridad • El trabajo en el relleno sanitario debe estar realizado siempre con la siguiente normas de seguridad mínimas de visibilidad y de protección individual Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 30 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 • • o Chaleco fluorescente o Botas/zapatillas reforzadas de protección Caminar solo en los residuos mismos debe ocurrir solo en caso de construcciones de pozos u otros casos determinados. Cada manipulación de residuos debe estar realizada con guantes especiales contrapicaduras. Actividad de reciclaje • • • XI. El autor de este documento sostiene que ningún trabajador reciclador debe encontrarse en la cela de explotación. Sin embargo, la actividad de reciclaje es sumamente importante para el desarrollo sostenible del manejo de residuos sólidos. Entonces se puede pensar en 2 formas diferentes de actuar: o Creación de una plataforma de reciclaje controlada por la municipalidad en el sitio del km22. Si se desea incentivar la actividad en el relleno mismo, hay que pensar en la construcción de una zona de descarga de los camiones, antes de poner la basura en el relleno. Está zona debe tener características de estanqueidad y seguridad (plataforma de concreto), y control de los líquidos. o Desarrollo de asociaciones de recicladores con el modelo de “Tierra colorada” (ley del reciclador n°29419, aprobado por el decreto supremo n°005-2010MINAM). Si se desea suprimir la actividad en el relleno, hay que pensar en formas alternativas para la transferencia de su actividad en la ciudad (es decir a la fuente de producción de residuos sólidos). Análisis critica del proyecto MPCP 2008 Esta parte se dedica a ver los elementos que representan un problema muy importante en el proyecto de la Municipalidad de Coronel portillo, redactado en 2008. Elección del sitio El proyecto no presenta estudios de características prácticas ni hidráulicas, ni geológicas, para justificar la elección del sitio en el km22. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 31 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Diseño técnico El relleno propuesto tiene la siguiente configuración: Ilustración 19 - representación esquemática del relleno propuesto en 2008 La superficie total abierta de26,100 m2, es decir 2.6 hectáreas. El pozo de lixiviado pegado mide 1.50*7.50*m3. Ilustración 20 - pozo de lixiviado • El proyecto no toma en cuenta los datos específicos de residuos Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 32 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 o Producción : cantidad esperada diaria, pesada de los camiones o Composición : tasa de humedad • No está planificado el problema de los lixiviados o Producción La superficie abierta muy importante (26,100m2) va a dejar una producción de lixiviado inmensa por causa de las aguas pluviales. Si la lluvia varía entre 1m y 2.5m por año, va a entrar entre 26000m3 y 65,000m3 de aguas pluviales. Es muy probable que el nivel de lixiviado supere la altura de la dique de tierra de forma permanente en menos de un año. (de hecho, dado la producción de lixiviado por los residuos, sería entre 5meses y 8 meses después el inicio de la explotación) El pozo tiene un volumen total de 560m3, es decir que no podrá absorber ni un mes de producción de lixiviado. o Drenaje no hay control del chorreo de lixiviado hasta el pozo de lixiviado. Es muy probable que lixiviado se vaya por otros lados No hay control del chorreo de aguas pluviales. La consecuencia es que es muy probable que se van a mesclar aguas pluviales y lixiviados y infiltrar en el suelo. o Tratamiento El proyecto no establece ninguna propuesta para tratar los lixiviados. Solo un almacenamiento está propuesto, sub-calculado. • Hay un riesgo fuerte en cuanto a la estabilidad geomecánica de la estructura de residuos. Muchos problemas de estabilidad han ocurrido con residuos muy húmedos cuando se crean así formas de montañas, con apilamiento de capas de residuos entre 2 capas de tierra. Fenómenos similares a corrimientos de tierras pueden suceder: un capa resbala sobre otra, horizontalmente, por acumulación de lixiviados en fondo de cada capa. (fuente: Blight G. et al, 2008) • La construcción de la tapa final, su costo (cantidad necesaria), así que su eficacia (la impermeabilidad, tomando en cuenta las pendientes y el asiento) no permiten asegurar una gestión de medio y largo plazo. . Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 33 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Conclusión La municipalidad provincial debería establecer un proyecto que se descompone en las etapas presentadas en este documento: 1. Elección y justificación del sitio 2. Investigación hidráulica y geológica 3. Diseño del relleno (volumen, confinamiento, lixiviados, biogás, administración ambiental) Ningún diseño puede ser emprendido sin conocer las características del sitio. Lamentablemente no existe el estudio hidráulico y nadie puede hablar de manera científica de las propiedades de la capa freática. Dado que parece que esta capa sería alta (esperando datos…), no se puede excavar más de algunos metros debajo de tierra. Entonces, una idea interesante sería de construir celdas de máximum 1 metro de profundidad y 3 metros de desechos, por 4000m2. Estas celdas serían tapadas finalmente con una capa de plásticos Polietieleno alta densidad para impedir las entradas de aguas. Después de 2 años, 50% del biogás y 50% del lixiviado total se han producido. Después de 3 años, son 66% del biogás y 64% del lixiviado. Es decir que después de 2 años, 25% del volumen inicial se vuelve disponible, y después de 3 años, alrededor de 33%. Después de algunos años de degradación, los residuos se asentarán bastante y permitirán abrir la celda de nuevo y añadir nuevo residuos Este documento propone las normas recomendables para asegurar el confinamiento de la contaminación. Los datos utilizados fueron datos para maximizar el manejo de lixiviados: muchos ejemplos han mostrado sub-cálculos y luego tuvieron que rechazar el lixiviado en el medio ambiente. En este caso, la inversión resulta inútil, porque la contaminación no fue confinada. Sin embargo, el proyecto de relleno sanitario debe incluir la participación de ingenieros hidrólogos, geólogos, civiles, químicos, y por supuesto de medio ambiente, para constituir un trabajo de calidad. Sea importante la inversión necesaria, hay que recordar dos elementos esenciales: - El diseño presentado es el diseño mínimum que se puede proponer para un relleno sanitario, y luego el menos costoso En segundo lugar, se trata de la salud a largo plazo de más de 300,000 habitantes Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 34 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Está inversión representará una posibilidad de desarrollo gigante para la ciudad de Pucallpa, al nivel regional, nacional, y posiblemente al nivel de Sudamérica, como una de las primeras ciudad con manejo sostenible de residuos sólidos. Son también empleos para los nuevos ingenieros de medio ambiente de Pucallpa, y un impulso para el dinamismo ecológico de Ucayali. Está inversión representará un primer paso esencial para hacer de Pucallpa, el puerto de la selva una ciudad limpia y saludable. Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 35 Proyecto Pucallimpia, Ing. A.BABILOTTE, 2010 Referencias - Kortegast et al., Leachate generation and treatment at the Bukit Tagar landfill, Malaysia, Proceedings Sardinia 2007 Damiecki et al., Landfill gas management at the sanitary landfill in extreme tropical conditions, Kuchong, Sarawak, Malaysia, Proceedings Sardinia 2009 PIGARS Pucallpa, actualizado 2006 S.Cointreau, Sanitary landfill siting and design guidance, World bank 2004 A.Babilotte, diagnostico de la gestión integral de los residuos sólidos de Pucallpa, proyecto Pucallimpia, www.pucallimpia.jimdo.com Blight G., Slope failures in municipal solid waste dumps and landfills: a review, Waste Management & Research, Vol. 26, No. 5, 448-463 (2008) Renou et al., landfill leachate treatment: review and opportunity, Journal of hazardous materials 150, 468-493, 2008 Relleno sanitario de Pucallpa: propuesta de desarrollo Página 36