Relationship of Field Capacity with Geotechnical Parameters in an Urban Solid Waste Landfill

  • Eduardo Antonio Maia Lins Department of Environmental Engineering, Catholic University of Pernambuco, Brazil
  • José Fernando Thomé Jucá Department of Civil Engineering, Federal University of Pernambuco, Brazil
  • Cecília Maria Mota Silva Lins Cabo of Santo Agostinho Academic Unity, Rural Federal University of Pernambuco, Brazil
  • Maria Odete Holanda Mariano Department of Civil Engineering, Federal University of Pernambuco, Brazil
Keywords: Moisture, Soil, Waste, Leachate, Sizing

Abstract

One of the main environmental problems of landfills of urban solid waste is the release of leachate which can result in soil and water contamination. Leachate represents one of several risk factors for the environment, since it has high concentrations of polluting agents. The possibility of knowledge about the leachate generation is important for the evaluation of the efficiency of a treatment system, as well as the knowledge of the soil and waste field capacity is also essential to implement a control of the total moisture content in the landfill that influences biodegradation and methane production. The objective of this work was to evaluate the use of an efficient method of obtaining the field capacity for the layer of grounded solid waste cover, relating them to several geotechnical parameters. The obtaining of the field capacity of the soil and the residues consisted of driving the sampling cylinder through a backhoe, statically driving the small Shelbys (10.4 to 11.8 cm in diameter by 20 cm in height) to obtain the samples. In the laboratory, the samples had their ends sawn to remove excess waste, where they were then placed in a large bucket with a gravel mat, approximately 15 cm, to facilitate the saturation of the sample by the hydrostatic process of vessels communicants, where, after reaching saturation, they were placed in free drainage conditions in order to reach field capacity. The tests indicated that the average field capacity for the soils was 35%; for new wastes values ​​varying from 43 to 56% and for old wastes values ​​of volumetric field capacity ranging from 30 to 44%. Thus, it was observed that many empirical models used in dimensioning leachate treatment plants do not take into account a variable that directly influences leachate production.

References

. BRASIL. Lei Federal 12.305 de 02 de agosto de 2010. Institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos; altera a Lei no 9.605, de 12 de fevereiro de 1998; e dá outras providências. P. 21. Brasília, 2010.

. M. PORTELLA and J. RIBEIRO. “Aterros sanitários: aspectos gerais e destino final dos resíduos”. Revista Direito Ambiental e Sociedade, v. 4, n. 1, p. 115-134, 2014.

. A. CARVALHO. “Percâmetro: um novo equipamento para medidas de parâmetros geotécnicos de resíduos sólidos. Desenvolvimento e aplicação no aterro sanitário de Santo André – São Paulo.” Dissertação de mestrado. Viçosa: UFV, 2002.

. V. MELO. “Estudos de referência para diagnóstico ambiental em aterros de resíduos sólidos”. Dissertação (Mestrado), Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2000.

. E. LINS, J. JUCÁ, C. LINS, A. FIRMO. “Proposition and Evaluation of an Experimental System of Physical and Chemical Processes for Treatment of Leachate”. American Scientific Research Journal for Engineering, Technology, and Sciences (ASRJETS), v. 58, n. 1, p. 118-138, 2019.

. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6457: Determinação do teor de umidade. São Paulo: ABNT, 2017.

. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6508: Determinação da massa específica. São Paulo: ABNT, 2017.

. A. FARIAS. “Parâmetros de Compressibilidade de Resíduos Sólidos Urbanos”. Dissertação de Mestrado, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2000.

. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7181: Análise granulométrica. São Paulo: ABNT, 2017

. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6459: Determinação do limite de liquidez. São Paulo: ABNT, 2017.

. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7180: Determinação do limite de plasticidade. São Paulo: ABNT, 2016.

. J. JUCÁ. “Comportamiento de los Suelos Parcialmente Saturados Bajo Succion Controlada”, PhD. Thesis (in spanish), Universidade Politécnica de Madrid - E. T. S. de Ingenieros de Caminos Canales y Purtos, Madrid, Espanha, 1990.

. F. MARINHO and M. STUERMER. “Aspects of the storage capacity of a compcted residual soil”, II International Conference on Unsaturated Soils, China, vol 1, p. 581-585, 1998.

. M. VAN GENUCHTEN. “A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity unsaturated soils”. Soil Science Society of American Journal, Madison, v.44, p. 892-898, 1980.

. N. BLAKEY. Infiltration and Absorption of Water by Domestic Wastes in Landfills. Harwell, Oxon, UK: Harwell Landfill Leachate Sym, 1982.

. F. ARRUDA, J. ZULLO JÚNIOR, J. OLIVEIRA. “Parâmetros de Solo para o Cálculo da Água Disponível com Base na Textura do Solo”. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, vol. 11, p. 11-15, 1987.

. K. REICHARDT. “Capacidade de Campo”. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, vol. 12, p. 211-216, 1988.

. D. RIOS. “Aplicação de dois modelos de balanço hídrico para estudo de Camada de cobertura de aterro sanitário utilizando solo e Resíduo da construção civil (RCC)”. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Universidade Estadual de Feira de Santana, 2016.

. R. ANDRADE. L. STONE. “Estimativa da umidade na capacidade de campo em solos sob Cerrado”. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. v.15, n.2, p.111–116, 2011.

. L. RICHARDS and L. WEAVER. “Moisture retention by some irrigated soils as related to soil moisture tension”. J. Agric. Res., v. 69, p. 215-235, 1944.

. E. COLMAN. “A laboratory procedure for determining the field capacity of soils”. Soil Science, v. 67, p. 277 – 283, 1946.

. H. RUIZ, G. FERREIRA, J. PEREIRA. “Estimativa da capacidade de campo de latossolos e neossolos quartzarênicos pela determinação do equivalente de umidade”. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 27, n. 2, p. 389–393, 2003.

. J. JABRO, R. EVANS, Y. KIM, W. IVERSEN. “Estimating in situ soil-water retention and field water capacity in two contrasting soil textures”. Irrigation Science, v.27, n. 3, p. 223–229, 2009.

. M. FERREIRA and Z. MARCOS. “Estimativa da capacidade de campo de Latossolo Roxo distrófico e regossolo através do ponto de inflexão da curva característica de umidade”. Ciência e Prática, v.7, p.96-101, 1983.

. C. ANDRADE, J. FREITAS, L. LUZ. “Características físico-hídricas de solos arenosos de tabuleiro litorâneos”. In: Congresso Nacional de Irrigação e Drenagem, Natal: ABID, 1991.

. C. MELLO, G. OLIVEIRA, D. RESCK, J. LIMA, M. DIAS JÚNIOR. “Estimativa da capacidade de campo baseada no ponto de inflexão da curva característica”. Ciência e Agrotecnologia, v.26, p.835-841, 2002

. C. REZENDE. “Determinação da capacidade de campo em Latossolos com diferentes texturas”. Dissertação (mestrado), Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, 2016.

. D. CAMPBELL. “Environmental Management of Landfill Sites”. Journal IWEN, n.7, p. 170-174. 1983.

. R. HOLMES. “The Water Balance Method for Estimating Leachate Production from Landfill Sites”. Solid Wastes, LXX (1), P. 20 – 33, 1980.

. R. PADILLA. “Aplicação de um modelo computacional tridimensional para estimativa de balanço hídrico em aterros sanitários”, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Minas Gerais, Escola de Engenharia. 2007.

. E. KODA and s. ZAKOWICZ. “Physical and hydraulic properties of the MSW for water balance of the landfill”. Environmental Geotechnics, Balkema, Rotterdam, Holanda, 1999.

. G. BLIGHT, D. HOJEM, J. BALL. “Production of Landfill Leachate in Water-Deficient Areas”. In: T. H. Christensson, R. Cossu and R. Stegmann (Editores). Lanfilling of Waste: Leachate. London: Chapman and Hall, 1996, p. 35-55.

. A. HIRSCH, R. VERA, M. BRIONES. Estudio a Escala de Laboratorio para la Determinacion de los Parámetros Hidrológicos Óptimos para la Genéracion de Metano en Rellenos Sanitarios en Chile, Proyect de Investigación DI nº202.788/2001, Universidade Católica de Valparaíso, Valparaíso, Chile, 2001, p.1-61.

. A. FUNGAROLI and R. STEINER. Investigation of Sanitary Landfill Behavior – vol. I. Final Report EPA-600-2-79-053a, Washington, D. C., 1979, USA.

. E. ROCHA. “Determinação da Condutividade Hidráulica e da Capacidade de Campo de Resíduos Sólidos Urbanos”. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Viçosa, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, 2008.

. A. MARQUES. “Compactação e compressibilidade de resíduos sólidos”, Tese de Doutorado, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, 2001.

. W. STRAU and d. LYNCH. “Models of landfill leaching: moisture flow and inorganic strength”, J. of the Environmental Engineering Div., ASCE,108, p. 231-250, 1982.

. L. BENGTSSON, D. BENDZ, W. HOGLAND, H. ROSQVIST, M. AKESSON. “Water Balance for Landfills of Different Age”. Journal of Hidrology, n. 158, p. 203-217, 1994.

. R. CARVALHO. “Desenvolvimento de um Equipamento para a Determinação de Parâmetros Geotécnicos de Resíduos Sólidos”, Tese de Doutorado, Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE/UFRJ, , Engenharia Civil, 2006.

Published
2020-08-03
Section
Articles