8.1.1 Generación de Lixiviados

Estudios y Técnicas Especializadas en Ingeniería S.A. de C.V.
CAPÍTULO VIII
GENERACIÓN Y CONTROL DE
LIXIVIADOS
VIII - 1
PROYECTO EJECUTIVO DE RELLENO SANITARIO
REGIONAL Y ESTACIONES DE TRANSFERENCIA
DE RESIDUOS SÓLIDOS PARA MATAMOROS Y
VALLE HERMOSO, TAMPS.
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VIII.1 SISTEMAS PARA EL CONTROL DE LIXIVIADOS
8.1.1 Generación de Lixiviados
Los lixiviados son líquidos que se generan por la liberación del exceso de agua de los
residuos sólidos y por la percolación de agua pluvial a través de los estratos de residuos
sólidos que se encuentran en las fases de composición (Cruz et. al., 2001).
Este líquido representa la principal fuente potencial de contaminación del subsuelo y
acuíferos, pues disuelven sustancias y descienden hasta la parte inferior del sitio, por lo
que la estimación de su producción a lo largo de la vida del relleno es un dato valioso
para planear adecuadamente las obras de control en el relleno sanitario.
Los lixiviados se generan en las distintas etapas de la descomposición de los residuos
sólidos, debido a la percolación de agua de lluvia, por lo que su composición física y
química depende en gran medida de la composición de los mismos residuos.
Mecanismos de Formación de Lixiviados
Como ya se mencionó, los lixiviados son producidos cuando la humedad entra en
contacto con los residuos sólidos, disolviendo los contaminantes en la fase líquida. Las
fuentes de entrada de humedad al sitio de disposición final son:













Precipitación pluvial
Evapotranspiración
Forma de operación del sitio
Existencia y tipo de materiales de cubierta sobre los residuos
Pendiente superficial del material de cobertura.
Degradación de la materia orgánica contenida en los residuos
Existencia y tipo de barreras entre los residuos y el agua en zonas húmedas o
pantanosas
Espesor de los residuos depositados
Codisposición de residuos o lodos de tratamiento de aguas
Capacidad de campo de los residuos
Codisposición de residuos líquidos
Reacciones físico químicas y biológicas
Cantidad de materia biodegradable
VIII - 2
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De la precipitación (P), que cae directamente sobre el relleno sanitario una parte se
desvía, y otra parte se infiltra (I) en la superficie del relleno, tanto en los residuos no
cubiertos, así como en las cubiertas diaria, media y final.
Una parte de la infiltración compensará la deficiencia de almacenamiento de humedad
del suelo (la diferencia entre capacidad de campo y el contenido de humedad), el
remanente, después de satisfacer la demanda de Evapotranspiración (EVTP), humedad
del suelo (Hs), se moverá hacia los estratos bajos, formando percolados (PERC) y
posteriormente lixiviados. En la figura se presenta un esquema de la formación de
lixiviados.
Figura 8.1 Formación de Lixiviados
EVAPO TRANS PIRAC IÓ N REAL
PREC IPITAC IÓ N
ES C URRIMIENTO S UPERFIC IAL
C UBIERTA VEGETAL
INFILTRAC IÓ N
C UBIERTA DE SUELO
FAS E
HUMEDAD ALMAC ENADA EN EL S UELO
RES IDUO S S Ó LIDO S
PERC O LAC IÓ N
FAS E
HUMEDAD ALMAC ENADA EN LO S RES IDUO S S Ó LIDO S
LIXIVIADO S
S UELO NATURAL
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VIII.2 EVALUACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE LIXIVIADOS
8.2.1 Evaluación de la Producción de Lixiviados en el Relleno Sanitario de
Matamoros, Tamaulipas.
La estimación del volumen potencial de lixiviados que se generan anualmente es de
suma importancia para analizar el posible efecto al subsuelo y a los cuerpos de agua
subterránea.
Los líquidos a lo largo de su escurrimiento sobre los residuos sólidos, absorben y
diluyen compuestos contaminantes presentes, que si se logran infiltrar a través de las
capas del suelo, y llegar a los mantos freáticos, éstos pueden contaminarse y degradar
su calidad. De aquí que se debe estimar el volumen de dichos percolados.
Para poder diseñar las obras de control de lixiviados es necesario realizar una
estimación del volumen de lixiviados a manejar, para ello se deben emplear modelos
matemáticos basados en análisis estadísticos que tomen en cuenta aspectos
climatológicos como precipitación, temperatura y Evapotranspiración, así como las
características del material de cubierta referente a su espesor, pendiente, capacidad de
campo, factores de escurrimiento e infiltración y las características de los propios
residuos depositados en la celda de tal manera que se pueda obtener una estimación
bastante aproximada a la generación real de lixiviados. El método recomendado por la
EPA es conocido como Método de Balance de Agua desarrollado por C.W.
Thornthwaite, el cual se analiza en el capitulo 2, de Balance Hídrico del relleno.
En el presente proyecto se aplicará el método de C.W. Thornthwaite para determinar la
generación de lixiviados.
En la Tabla 8.1 se muestran los resultados de dicho análisis.
VIII - 4
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Tabla 8.1 Resultados del Análisis del Balance Hídrico
MES
PARAMETRO
PRECIPITACION
Pj
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
41.70
23.40
33.20
36.60
64.20
64.70
41.90
80.30
128.80
101.10
49.10
31.60
4.17
2.34
3.32
3.66
9.63
9.71
6.29
12.05
19.32
15.17
4.91
3.16
37.53
21.06
29.88
32.94
54.57
55.00
35.62
68.26
109.48
85.94
44.19
28.44
2.37
3.56
8.19
10.04
19.35
23.32
30.26
23.93
17.99
12.32
5.22
2.91
35.16
17.50
21.69
22.90
35.22
31.67
5.36
44.32
91.49
73.61
38.97
25.53
40.00
60.69
17.50
17.50
21.69
21.69
22.90
22.90
35.22
35.22
31.67
31.67
5.36
5.36
40.00
44.32
40.00
135.82
36.46
36.46
40.00
130.47
40.00
99.14
-18.87
-1.37
20.32
2.67
32.55
-0.88
6.24
33.76
6.24
30.22
3.63
36.37
2.37
3.56
8.19
10.04
19.35
23.32
30.26
23.93
17.99
12.32
5.22
2.91
2.58
4.05
7.95
9.38
16.68
20.28
25.86
21.37
17.63
12.45
5.73
3.20
53.82
18.38
1.61
0.66
5.34
35.59
3.52
13.13
85.61
43.27
34.83
-11.13
284.62
mm/año
(mm.)
ESCURRIMIENTO
ESj=Kej*Pj
(mm.)
INFILTRACION
Ij=Pj-ESj
(mm.)
EVAPOTRANSPIRACION
POTENCIAL AJUSTADA
ECj=Kcj*EPj
(mm.)
DIFERENCIA
Ij-ECj
(mm.)
CAPACIDAD DE ABSORCION
DEL SUELO (ESPESOR 20 CM.)
HS=40 mm./20CM.
DIFERENCIA DE
CAPACIDADES MES A MES
DHSj
(mm.)
EVAPOTRANSPIRACION
REAL
ERj=ECj ; SI Ij-ECj>0
ERj=Ij-DHSj ; SI Ij-ECj<0
(mm.)
EVAPOTRANSPIRACION
POTENCIAL MENSUAL
EPj=1.6(10Tj/I)a
(mm.)
PERCOLACION MENSUAL
PERC.j = Ij-DHSj-ERj
(mm.)
PERCOLACION ANUAL
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VIII.3 CONTROL DEL VOLUMEN DE LIXIVIADOS
8.3.1 Control del Volumen de Lixiviados
El control del volumen generado de lixiviado es una actividad prioritaria en el relleno
sanitario, ya que será la forma de controlar los lixiviados generados en el sitio de
disposición.
El sistema para el control de los lixiviados en el sitio de proyecto, consta de una línea de
recolección por celda, totalmente independientes entre sí, esta primera etapa constará
de 3 celdas misma que estarán compuestas por una trinchera misma que será
preparada en su base con pendientes del 1 % y el dren tendrá 0.3% las direcciones son
variadas pero son observadas en el plano de preparación del terreno, los drenes
estarán direccionados a los cárcamos de lixiviado en las celdas I y II y en la celda III se
tendrá una laguna de lixiviados en donde serán rebonbeados el lixiviado de los
cárcamos que se ubican en cada una de las macroceldas, en la figura 8.2 se ilustra la
sección del cárcamo
Figura 8.2 Sección de los Cárcamos
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A continuación se enlistan las lagunas de lixiviados y su ubicación en las macroceldas. (Ver Figura 8.3)
Figura 8.3 Red de Drenaje Interno
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Dicho control se deberá llevar a cabo mediante una red de tuberías, hacia una laguna
descarga para la evaporación de los lixiviados.
8.3.2. Red de Conducción de Lixiviados.
El sistema para la conducción de lixiviados del relleno sanitario de Matamoros,
consistirá en un serie de canales mismos que están rellenos de piedra bola de 4 pulgas
de diámetro y un geotextil de 200 g/m2, como el que se muestra en la figura 8.4.
Figura 8.4 Sistema de Conducción de Lixiviados
DETALLE DEL DREN DE LIXIVIADOS (TIPO)
Estos canales serán tendidos de forma paralela sobre el piso de desplante y captarán y
conducirán los líquidos percolados contaminantes hacia un cárcamo o laguna de
lixiviados de almacenamiento y evaporación de donde se podrán realizar los monitoreos
correspondientes para la caracterización de éstos. El diseño de los drenes, depende del
gasto de lixiviado a manejar en condiciones críticas (gasto máximo).
De acuerdo con la experiencia de la empresa, el diámetro de los canales, ramales
seleccionados garantizan la adecuada operación del sistema de drenaje de lixiviado; ya
que diámetros menores aún modificados, pueden ser motivo de problemas operativos,
tales como taponamientos, fallas de drenaje eficiente en caso de que la producción de
lixiviado sea mayor a la esperada, etc.
En los párrafos siguientes se describen el procedimiento constructivo del sistema de
conducción de lixiviados.
VIII 8
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Por otro lado las trincheras deberán prepararse de tal forma que se facilite el
escurrimiento de los líquidos percolados hacia cada línea colectora. Lo anterior se logra
por medio de la preparación de la base de la trinchera con una pendiente del 1%.
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VIII.4 LAGUNA DE EVAPORACIÓN DE LIXIVIADOS
8.4.1 Laguna de Evaporación de Lixiviados
Uno de los sistemas más sencillos para la captación de lixiviados implica el uso de
estanques o lagunas recubiertos para la evaporación de lixiviados. El lixiviado que no
se evapora se regará en el interior de las celdas. Dicha estructura se cubrirá en su
superficie en temporada de lluvias para evitar de esta manera que ingrese agua pluvial
y se desborde a los lixiviados.
Las lagunas se impermeabilizarán en su base y paredes utilizando para ello
geomembrana, el cual se anclará en la superficie dentro de una zanja perimetral.
Descripción.
Para el cálculo de la laguna se llevo acabo por medio de la formula
A*I
Q  1000
Donde:
Q = Gasto de lixiviados en m3/día
A = Área neta del sitio de disposición
I = Percolación en mm/día
Percolación = 284.62 mm/año
Percolación por día = 0.78 mm/día
Percolación = 0.00078 m3/día
Retomando la fórmula anterior se obtuvieron los siguientes parámetros
Tabla 8.3 Gastos Generados por Mes y Dimensionamiento
De los Cárcamos de Lixiviados
Gasto
Un Mes
Dimensión de los Cárcamos
Concepto
Área (m2)
(m3/día)
(m3/día)
Y una Laguna de Lixiviados
Celda I
158908.02
0.059
4.19
2 m x 5m x 4m (dos)
Celda II
75527.26
0.036
1.99
2 m x 5m x 4m (uno)
Celda III
44461.96
0.085
1.17
10 m x 10m x 4m*
* Laguna de lixiviados
VIII 10
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Como se observa en la tabla anterior en el relleno sanitario se construirán en cada
celda un cárcamo de lixiviados, para la recolección de los mismos y posteriormente
serán recolectados y llevados a la laguna de lixiviados que se localiza en la celda tres.
8.4.2 Protección de la laguna de lixiviados (opcional).
La laguna de lixiviados tendrá la función de captar sólo los líquidos infiltrados a través
de las capas de residuos, es decir los lixiviados; ya que su diseño se realizó tomando
en consideración únicamente el volumen de dicho líquido.
Debido a esto, deberá evitarse que dicha laguna capte agua pluvial, ya que de lo
contrario rebasará el tirante, y provocará derrames. Además de que el lixiviado alteraría
sus condiciones, al diluirse con el agua pluvial, no siendo representativos su análisis. Es
por ello que la laguna, se deberá proteger mediante una techumbre móvil.
Por tal motivo las lagunas tendrán una techumbre sencilla de PTR y laminas
galvanizadas de 10m x 10m.
El diseño de la red de lixiviados tendrá una pendiente mínima del 1%, por lo que el
sistema de acuerdo a el cálculo trabajará por gravedad, sin embargo debido a ésta
consideración y al gasto mínimo que fluirá por la red, se corre el riesgo de que éstas
puedan colmatarse, y por ende a acumularse dicho líquido entre las capas de residuos,
provocando posibles emigraciones por los taludes.
Cabe mencionar que de acuerdo con la información meteorológica la precipitación
pluvial en la región es variable (Unidad del Servicio meteorológico Nacional, en el
Estado de Tamaulipas, estación Matamoros. Por otro lado el nivel de
evapotranspiración es medio a alto con respecto a la infiltración.
Es importante señalar que de acuerdo con las estimaciones de lixiviados, este
tiene la capacidad para conducir los lixiviados y a su vez la extracción de los
cada vez que así lo sugieran los monitoreos ambientales registrados de
periódica, para que de esta manera se eviten grandes acumulaciones de estos
en la base del relleno.
VIII 11
sistema
mismos
manera
líquidos
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