Texto basado en el Articulo: "Application of simulation models to the diagnosis of
MSW landfills: An example". de los autores: García de C. Amaya L., Tejero M. Iñaki., Waste Management 27, Environmental Engineering Group, University of Cantabria.
La
idea de una simulación es que en ella se permita comprobar el comportamiento de
un sistema en ciertos contextos, en este caso en particular se aplicaran
modelos por medio de simulación para el diagnóstico de rellenos sanitarios. Entre
los programas de simulación de rellenos sanitarios que se han desarrollado por varios grupos de investigación
en todo el mundo como herramientas para el manejo de rellenos sanitarios, se
encuentra el “MODUELO” o en su segunda versión “MODUELO 2”. En los cuales se
reproduce la historia operativa del relleno sanitario y sus procesos hidrológicos
y de biodegradación, lo que permite la estimación de los flujos y los contaminantes
emitidos en los lixiviados y el biogás generado
en el tiempo.
El
artículo tiene como objetivo principal un estudio diagnóstico de un relleno sanitario de residuos sólidos municipales (MSW), se presenta una aplicación de uno de los modelos para el diagnostico de un relleno sanitario real Europeo el cual se evalúa y se realiza un estudio hidrológico de la biodegradación de (MSW), a través de MODUELO.
Los
programas de simulación dinámicos pueden establecer valiosas herramientas para
el diseño, el diagnóstico y el seguimiento de los rellenos sanitarios. Un buen
ejemplo son las numerosas aplicaciones del modelo HELP (Hydrologic Evaluation
of the Landfill Performance) desarrollado entre 1982 y 1994. En los últimos años una nueva generación de
modelos se ha desarrollado, en base a una descripción matemática más detallada
del relleno sanitario y la incorporación de varios aspectos de interés, a parte
de la hidrología, tales como la degradación, la solución biológica y fisicoquímica.
Al desarrollar por completo estos modelos pueden constituir herramientas “integradas”
para el diseño de nuevas instalaciones, para el seguimiento y el diagnóstico de
los ya existentes y la predicción de su comportamiento futuro. No
sólo el diseño y la supervisión de “sistemas” de control de lixiviados, sino también la evaluación del
estado de la degradación de los residuos en las diferentes áreas del relleno
sanitario (cuando se estudia el potencial de gas de relleno sanitario para su
aprovechamiento, o el desarrollo del proyecto del cierre final), así como estabilidad
geotécnica del relleno sanitario se facilitará con la ayuda de estos programas
que hoy en día se encuentran en desarrollo.
El modelo MODUELO
- Descripción general
Estima el flujo diario de lixiviados, la contaminación orgánica y
el volumen y la composición del biogás generado en los rellenos sanitarios de (MSW),
mediante la simulación de los fenómenos hidrológicos y de biodegradación de los
residuos a través del tiempo. (Mediante algoritmos y componentes incluidos). Por
esta razón, el relleno sanitario es diseccionado en una serie de celda que
están '' activas '' en el modelo de acuerdo con su historia operativa. En el cual solamente se necesitan tres tipos de datos: la generación de residuos, los datos
meteorológicos, y la información acerca de las estrategias de la topografía y
de operación. Con esta información, se crea el modelo de relleno sanitario
en una red tridimensional de diferentes tipos ('' terreno '', '' relleno '', ''
vertedero cerrado '', '' suelo '' y '' fuga '', cada uno de los cuales
caracterizan a un material con propiedades específicas) de las celdass de la
huella cuadrados que forman capas de diferentes espesores. El sistema de drenaje de lixiviados se define celda por celda,
independientemente del tipo, mediante la especificación de la sección
correspondiente de drenaje, su pendiente, la longitud de influencia, el
coeficiente de rugosidad y de la pendiente de la capa hacia el desagüe.
El algoritmo general del programa se presenta en la Figura. 1.
- Bloque “Generación de residuos”: Calcula la generación y composición de los (MSW) a través del tiempo en el relleno sanitario.
- Bloque “Diseño actual del vertedero”: Establece que celdas son '' activas '' en un paso de tiempo correspondiente. (Datos topográficos y de operación).
- Bloque “Meteorológico”: El módulo de cálculo hidrológico establece el equilibrio hidrológico en las celdas de la superficie y simula el flujo entre las celdas en el interior del relleno sanitario, obteniendo el flujo total de lixiviados que salen del relleno, su calidad y el contenido de humedad de cada celda junto con las sustancias disueltas en ella.
*Basado
en el resultado, el módulo de “biodegradación” finalmente se estiman las
sustancias que se disuelven o se convierten en gas al paso del tiempo.
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| Figura 1. Esquema del algoritmo de cálculo general del programa MODUELO. |
El modelo Hidrológico
A partir del volumen de precipitaciones y la humedad disponible en las celdas de la superficie del modelo, la evaporación / evapotranspiración se estima, siguiendo el método de Penman, aumentando el contenido de humedad de las celdas superficiales, el almacenamiento y la escorrentía superficial. el efecto de la escorrentía superficial en el flujo de lixiviados se tiene en cuenta a través de un parámetro, '' dp '', la profundidad máxima acumulación superficial y la posibilidad de definir algunos de los vertederos celdas como '' conectados '', cuando el escurrimiento sobre ellos se lleva a cabo directamente en las tuberías de lixiviados. Habiendo calculado el flujo infiltrado a través de los modelos de equilibrio de la superficie, el movimiento del agua en el interior del relleno sanitario se calcula a través de equilibrios entre las celdas que componen el modelo de relleno sanitario.
El problema de flujo hidráulico de tres dimensiones se ha simplificado tratar con cada dimensión como si fuera desacoplado.
- Se calculan los flujos verticales entre las celdas adyacentes.
- Flujos hacia los drenajes de lixiviados en cada celda que contiene un desagüe, para obtener el lixiviado total recaudado en el paso de tiempo correspondiente.
- El contenido de humedad de cada celda se actualiza, el cálculo de los flujos horizontales después y actualizar el contenido de humedad de las celdas de nuevo.
La
principal hipótesis del modelo hidrológico es que el flujo entre las capas de
desecho separadas por espesores importantes de la cubierta baja permeabilidad
tiene lugar en condiciones de saturación, como consecuencia de la cubierta de
la desaceleración de los flujos verticales y favoreciendo el movimiento
horizontal del agua. Por lo tanto, los modelos de flujo se basan en la
aplicación de las leyes de Darcy y de la
conservación de la masa, dando lugar a la ecuación (1), que se aplica a cada
par de celdas que componen el modelo de relleno siguiendo un esquema de
diferencias finitas con los nodos centrados en cada celda.
En la ecuación ( 1 ) ne es la porosidad drenable , ωSAT - ωFC , siendo ωSAT y ωFC el contenido de humedad correspondiente a la saturación y el estado de la capacidad de campo , respectivamente; H(l) [L] la profundidad saturado; l la dirección del flujo considerado, se supone que es paralela a l superficie de baja permeabilidad en la que se acumula el agua; K[LT^-1] la conductividad hidráulica del medio; y h ( l) [ L] la cabeza piezométrica , ( 2 ), m donde es la pendiente de la capa de residuos.
La profundidad saturada
correspondiente a cada celda, Hin [L], se define como una función del
contenido de humedad, los valores de capacidad de campo y de humedad de saturación
de la celda ( ω, ωFC, ωSAT) y su altura (hijk [L]) ecuación (3).
Si se tiene en cuenta la dirección perpendicular a la conducción del
lixiviado, el término derecho de la ecuacion (1) está integrado a lo largo de
la longitud de la influencia de la fuga, Lin [L] que viene siendo la distancia
mas lejana del agua que es recogida en el desagüe que se considera, suponiendo
un flujo libre de la misma y un gradiente hidráulico contante a lo largo de
Lin. En consecuencia, el volumen que fluye a un desagüe situado en una cierta
celda por unidad de tiempo, FDijk [L^3 T^-1], se obtiene como una función de
Hin [L], la influencia de la profundidad saturada en la longitud d, la
conductividad hidráulica de la profundidad de drenaje, KD [L T^-1], la
pendiente de la tierra hacia el tubo, a, y la longitud de la célula lijk [L]
obtenemos la ecuación (4).
Para
que la ecuacion (1) se considere en las dos dimensiones horizontales, se
integran ambos teminos en cada celda y se acerca a una función y sus derivados
a través de valores iniciales mejorados Htijk
[L]. La profunfidad de saturación de cada celda al paso del tiempo HtþDtijk
[L], se calcula así como una función de las laderas de la capa de residuos (mx
y my), su conductividad hidráulica horizontal, Kh [L T^-1], y ne la porosidad drenable, y de la celda de longitud L
[L] tenemos la ecuación (5)
El
flujo de agua desde la celda i a la celda adyacente i + 1 (a lo largo del eje x
en este caso), se utiliza para calcular el transporte de sustancias disueltas
entre ellos, sería la ecuacion (6).
La variación de las características hidrológicas se simulan mientras que los residuos están enterrados, por medio de dos modelos que calculan la capacidad de campo y la permeabilidad de las celdas como una función de la tensión sobrecargar, siguiendo las expresiones propuesto.
Modelo
de Biodegradación
El modelo simula las transformaciones sufridas
por la materia orgánica en cada celda como consecuencia de la acción de
microorganismos. El modelo de biodegradación sólo considera la materia orgánica
de los residuos, que se divide en dos fracciones: la biodegradable y la
fracción no biodegradable (Basándose en la composición de los (MSW) y el contenido
de humedad en celdas y de los datos de sustancias disueltas)
Para los
(MSW) la biodegradabilidad se define por medio de tres factores aplicados a la
masa orgánica total: fbio (fracción biodegradable de la materia orgánica
presente en cada componente de la corriente de desechos), fdr (fracción
orgánica no biodegradable que se puede disolver para el lixiviado durante la
hidrólisis) y fah (accesibilidad a los residuos de los microorganismos). Asimismo
el proceso de biodegradación de (MSW) se divide en tres etapas:
- Hidrólisis: Disolución del material particulado que inicialmente compensa los (MSW) por actividad biológica, química y física, dependiendo de cada material se dan dos tipos de reacciones: Hidrolisis rápida o lenta, donde ambas generan directamente compuesto intermedios como el ácido acético, dióxido de carbono e hidrogeno, así como sulfuro de amonio e hidrogeno procedente de la descomposición del nitrógeno orgánico y azufre. Por otra parte, la materia no biodegradable que se disuelve no da manera de subproductos específica, pero a la no-biodegradable C, H, O, N y S.
- Acetogénesis: Representa la ruptura de los compuestos intermedios en acetato, dióxido de carbono y de hidrógeno.
- Gasificación: Descomposición final que convierte la materia orgánica disuelta en gas. Se proponen dos reacciones independientes para representar las dos vías biológicas de generación de metano: Desglose de etilo (por los metanógenos acidófilos) y la reducción de CO2 con H2 por metanógenos hydrogenophilus).
El modelo de
biodegradación, se resuelve para cada día de simulación en cada celdas como si
fuera completamente mezclado y suponiendo que las reacciones en cada celda no
influyen en las celdas adyacentes.
Descripción del
relleno sanitario estudiado
El relleno sanitario estudiado es receptor de (MSW)
generados por una poblacion de 300,000 habitantes en una región europea que se
caracteriza por un clima sub-Mediterráneo con 500-800 mm de precipitación anual
y 700-800 mm de evapotranspiración potencial de Thornthwaite. Se divide en celdas aproximadamente de 5,000-10,00 m2
que se llenan consecutivamente mediante colocación de (MSW) en capas de 2,5 m
de espesor que a su vez estan separadas por un espesor de 20-30 cm de material
de arcilla hasta una altura de 10-25 m. El mismo material usado para las capas
intermedias se forma la cubierta final provisional, con espesores de 60-80 cm.
Desde su apertura hace 10 años, 10 se han completado las celdas (celdas A, B,
C, D, E, F, G, H, I y J en la Fig. 2). La red de drenaje de fondo en todas las
celdas opera hasta el periodo de este estudio, cuando un revestimiento inferior
sintético comenzó a ser instalado, se compone de canales trapezoidales llenos de
grava construidos directamente sobre el
terreno natural (marga de sonido), previamente excavado y compactado. Los
lixiviados recogidos en cada celda se lleva a cabo a la tubería principal de
lixiviados, que conecta al relleno sanitario con la planta de tratamiento de
lixiviados. El sistema de recogida inferior se complementa con grava de 30 cm
de espesor con muros perimetrales que se extienden hasta la altura de la excavación
original (aproximadamente la mitad de la altura total de la celda). La zona de
vertido está situado en la parte baja de la cuenca 592.200 m2 presentado en la
Fig. 2. Dos zanjas perimetrales de concreto forrado a lo largo de los lados
norte y este de la zona de trabajo, que ocupa una superficie total de 135.600
m2, que desvia el agua de lluvia procedente de las laderas circundantes. Por
otra parte, alcantarillas provisionales y pendientes de la superficie se
preparan en cada etapa de las operaciones para reducir la escorrentía
superficial del relleno sanitario que entra en el sistema de recogida de
lixiviados. Un sistema de extracción activa de tuberías de PVC perforadas
horizontales en combinación con pozos verticales que recoge el biogás generado,
que se almacena en un gasómetro con una capacidad de 1.720 m3 y, finalmente, se
convierte en energía eléctrica en un motor de 720 kW. El gas recogido que no
puede ser utilizado es quemado en una instalación de quema con una capacidad de
500-1000 m3 / h.
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| Figura 2. Esquema básico de la disposición del relleno sanitario estudiado. (La disposición real del relleno sanitario se ha modificado ligeramente con el fin de mantener la confidencialidad del mismo.) |
¿Por qué la necesidad de evaluación?
El
lixiviado que se ha recogido ha sido supervisado sistemáticamente durante 31/2 (flujo/metro) años por medio de un medidor de flujo situado en la tubería principal que
registra el flujo diario que realiza la planta de tratamiento y mediante su análisis
químico de las muestras puntuales tomadas semanalmente, en donde se determina,
el color, pH, T, DBO, DQO, NTK, amoniaco, conductividad, y sólidos en suspensión,
entre otros parámetros. En si como no hay
información disponible acerca de las características específicas de los lixiviados
producidos en cada área de funcionamiento ya que la red de recogida de
lixiviados es común a todas las celdas de relleno sanitario. Con respecto
al gas generado por el relleno sanitario, solo los volúmenes utilizados por el
motor son registrados (a diario) desde su instalación hace 6 años, y tampoco
los flujos que son desviados a la antorcha o incinerador, ni las emisiones de
superficie se cuantifican en la actualidad.
Se
analizó la serie de datos, pero no se encontraron tendencias en el tiempo para
explicar la gran dispersión observada tanto en los flujos de lixiviados y los
parámetros de calidad medidos durante el período de seguimiento considerado.
Un
primer análisis visual de la serie de lixiviados grabada (ver Fig. 3) mostró la
existencia de una tendencia inferior a la que los valores de pico que añaden de
forma discontinua, lo que sugiere contribuciones intermitentes de flujos
preferenciales al sistema de recolección. La variabilidad en las
concentraciones de contaminantes medidos, variando de los valores altos
esperados para un '' relleno sanitario joven '' siendo en el caso del estudio
un valor de (20.000 mg / l de DQO, 1,500 mg / L NH4-N) a concentraciones
correspondientes a muy diluidas de lixiviados (600 mg / l de DQO, 250 mg / L
NH4-N) lo que apoya la hipótesis de: “aportes esporádicos de agua limpia estarían
reduciendo la concentración de lixiviados”. Sin embargo, la variabilidad
observada en las muestras se incrementa.
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| Figura.3. Los resultados de los modelos hidrológicos para diferentes valores de la conductividad hidráulica inicial de los residuos sólidos, el factor de la lluvia y la superficie máxima profundidad acumulación (los valores de los parámetros hidrológicos KMSW0, RFF y dp son 25 · 10? 4, 2,5 y 0 en ''Simulación a' ', 10? 4, 2 y 50 en' 'Simulación B' 'y 10? 4, 2,5 y 0 en' 'Simulación C' ', respectivamente). |
Por otro lado, los volúmenes totales de lixiviados evaluados sobre una base anual fueron mayores de lo esperado (un promedio de 110 mm / año, el 21% de la precipitación anual durante los años del estudio, un valor alto para una precipitación neta anual casi nula) lo que revela una importante cantidad de la escorrentía y, posiblemente, el agua procedente de otras fuentes que entran en el sistema de recolección. Se requiere una evaluación detallada de estas fuentes que contribuyen a los flujos registrados. Con este objetivo, se han previsto varias campañas, incluyendo mediciones geofísicas en el campo, así como el modelado de la cuenca del vertedero con los modelos de agua subterránea.
La simulación del vertedero con MODUELO era una parte de estos estudios, y también se utilizó para evaluar el potencial de recuperación de energía a partir del gas de vertedero (No se incluye en este documento).
El modelo del Relleno sanitario
EL modelo del relleno sanitario a través de MODUELO se construyó en base a los datos disponibles y a la compilación de las memorias de las operaciones que se llevaban a cabo en los rellenos sanitarios de (MSW). Se compone de 3.807 celdas (2794 celdas ''relleno'' 2,5 m de residuos con 0,2 m de la cubierta], 692 celdas de relleno sanitario cerrado, 243 celdas de suelo y 78 celdas de drenaje. Cada celda mide 14x14 m2 con un espesor de 2,7 m, que se distribuyen en 9 capas. La composición de (MSW) se calcula en base a los registros de los rellenos sanitarios que tengan en cuenta las diferentes categorías de residuos (municipales, comerciales, especiales y residuos de construcción y demolición, limpieza de calles y la planta de reciclaje). Se recoge los porcentajes de cada componente para el primer año de funcionamiento y la tasas de crecimiento correspondientes a cada uno de los años siguientes que se introdujeron en el modelo para simular la composición y por lo tanto la biodegradabilidad de los (MSW) alcanzada en el relleno a lo largo de su funcionamiento. Los valores de los parámetros hidrológicos que son diferentes de los valores de calibración utilizados fueron tomados de la literatura ya que no estaban disponibles para la simulación ya que no hay datos experimentales de caracterización. La serie meteorológica fue construida por la combinación de tres fuentes, la distribución de la precipitación diaria en valores horarios se obtuvo por extrapolación de los datos registrados en el pueblo más cercano (a 3,5 km del relleno sanitario), así como la humedad relativa diaria, la temperatura media y la velocidad del viento. Los datos de insolación tuvieron que ser tomados de una estación a 45 km de la ubicación del relleno sanitario.
Resultados de la simulación
simulación hidrológica
metodología
La simulación hidrológica se realizó durante
41 meses para que el flujo de los lixiviados y datos de lluvia estuviesen
disponibles. Se desarrolló en 3 etapas, que corresponden a diferentes condiciones
de funcionamiento y por consiguiente, diferentes prácticas de manejo de escorrentía,
y se definen en la serie de datos hidrológicos de acuerdo con las fechas en las
que se abrieron nuevas celdas.
Un primer periodo incluye 15 meses durante
los cuales las celdas H fueron operadas, entonces se abrieron las células y se
enterraron los residuos durante los siguientes 11 meses, donde se incluye una
segunda etapa. El tercer intervalo corresponde al periodo en el que las celdas
J fueron operadas. Para la calibración de los parámetros se utilizaron los
datos de los 2 primeros años, dejando los 17 meses restantes para el contraste
de validación. Asimismo dos parámetros específicos
tenían que ser introducidos en el modelo durante el proceso de calibración:
Coeficiente de escorrentía (ROF) Y RFF. Debido a la falta de datos que caracterizan
la gestión del agua de lluvia durante la
historia del relleno sanitario, el modelo implementado en la escorrentía MODUELO,
que se basa en la definición de las áreas de superficie sobre en las que la escorrentía
está conectado o no al sistema de recolección de lixiviados, que no se podía utilizar.
En su lugar el (ROF) se
aplicó a la lluvia que cae sobre la superficie del relleno, para tener en
cuenta el área de superficie que el agua
de escorrentía contribuye al colector principal de lixiviados. Su valor puede
cambiar de una etapa de operación a otra, que representa el área impermeable
equivalente a la zona donde se recogieron los volúmenes de precipitación junto
con el de lixiviados reales (que resulta
de la filtración a través de los residuos).
La base de los flujos resultantes
de las primeras simulaciones, con este parámetro ya incorporado, fueron
significativamente menores que los datos registrados. A través de un análisis de
sensibilidad del modelo hidrológico considerando los parámetros implicados, se encontró
un factor que aumenta la intensidad de la lluvia para darse cuenta de las
diferencias, este factor es llamado “factor de lluvia” (RFF) fue identificado
den el campo como representante de los alrededores del relleno y pertenecen a su
misma cuenca de drenaje del agua de lluvia que llega a la superficie de las
zonas de vertimiento, aumentando la infiltración a través de los residuos. La sensibilidad del modelo de vertedero a
este parámetro, tiene que ser calibrado con el máximo factor de acumulación en
la superficie (dp), junto con su sensibilidad a la conductividad hidráulica
inicial de los residuos se puede apreciar en la Fig. 3.
Resultados
de la calibración
La Fig. 4 compara los resultados de la
simulación calibrada con los datos disponibles a lo largo del periodo
estudiado, distinguiendo entre la base y los flujos totales (suma del flujo de
base simulada y la escorrentía introducida en el sistema de recolección). Como puede verse en el gráfico, lo
anteriormente discutido se ve la escasa calidad de los datos de lluvia que
impide la simulación de varios flujos pico, como las que se muestran entre el
21 de junio y 1 de julio del primer año, y el 19 de febrero y 3 de marzo y
abril y julio del tercer año. Estos intervalos coinciden con las lagunas en la serie original de
precipitaciones. Por esta razón, los valores grandes se obtuvieron en el análisis
del error, a pesar de que los flujos de base
están muy equipados: una gran parte de la cima valores de flujo se pierden en
la simulación, y las desviaciones entre los valores simulados y medidos en los
puntos aumentan considerablemente el equilibrio del error. Sin embargo, por desgracia, la
exactitud de la base de flujos de ajuste no se puede cuantificar aparte, ya que
no es posible separar todos los flujos medidos entre los valores de base y de
punta. Suponiendo que estos errores son consecuencia de la serie de
precipitaciones, y en vista de los valores obtenidos para los parámetros de
desviación en el período de validación, no van más allá de las desviaciones de
calibración. Según los resultados, las fuentes externas (diferentes de la
precipitación directamente infiltrado en los residuos) contribuyen al 30% de la
lixiviados recogidos, sólo el 70% del volumen actual (un caudal medio de 53 m 3/ d para el período
estudiado, lo que corresponde a 45 mm / año, el 9% de la precipitación) debe
gestionarse como el lixiviado, si se adoptan las medidas adecuadas. Los valores obtenidos para los
parámetros de calibración, arrojan a la luz las prácticas
operacionales que necesitan mejorar. El calibrado inicial (sin sobrecargar
el estrés) valor de permeabilidad de residuos, 2x10^4 m /seg, es de acuerdo con el valor
teórico de referencia, 10^-5 m/s, ya que su variación en la
profundidad se ha simulado. La permeabilidad de la capa inferior, que las condiciones del
movimiento hidráulico hacia los desagües, varía de acuerdo a la profundidad de
la celda, con 2,5x10^-6 m / s siendo el valor promedio del relleno
sanitario. El valor de calibración nulo para DP indica que los golpes en la
superficie del relleno pueden ser descuidados en la cara de la entrada de la
escorrentía exterior que incrementa la infiltración.
De hecho, el valor de 2,5 encontrados para
RFF revela que la superficie que rodea el relleno sanitario que contribuye con
su escorrentía a la zona de vertedero representa una vez y media el área
ocupada por los residuos (un área total de alrededor de 340.000 m 2).
.png) |
| Figura 4 La comparación de los flujos simulados de lixiviados y los datos registrados durante los años simulados (años 01 se corresponde con el octavo año de operación). |
Simulación de biodegradación
Metodología
Después de haber compilado todos los datos
de caracterización del relleno para su evaluación hidrológica, y la aceptación
de los resultados de la calibración hidrológicos como base, el módulo de
biodegradación se calibró en base a los datos de calidad del lixiviado. Una vez que los parámetros de
biodegradabilidad de residuos se fijaron a partir de los datos de composición
de los residuos (ver Tabla 1), las velocidades de reacción fueron variadas para adaptarse a la
serie de carga contaminante del lixiviado.
Para obtener rangos de referencia para las
tasas de biodegradación, los valores obtenidos por Lee et al. (1993), El-Fadel et al. (1996a, b), de Manna et al. (1999), Young (1995), Zacharof y
Butler (2001), Haarstrick et al. (2001) y Lee et al. Fueron considerados (2001) en la calibración de sus modelos. O Para tomar directamente
las tasas reportadas, cuando sea necesario, el cálculo de las tasas de primer
orden cinética de equivalentes de los valores reportados por estos autores, los
rangos obtenidos fueron de 10^-7 al 10^2 para la hidrólisis, 10^-4 al 10^3 para la acetogénesis
y 10^-5 al 10^5 para la metanogénesis aceticlástica. Los valores de khrea, khslo, kA y kAC se mantuvieron dentro de estos
intervalos durante el proceso de calibración. Las velocidades de hidrólisis (khrea y khslo) se ajustaron primero al colocar las cargas de los NH4-N. A continuación, A y k kAC fueron calibrados de forma simultánea
basada en la serie de DBO y, finalmente, la serie COD y TKN se utilizaron para
determinar el valor de f dr. La suma cuadrática mínima de las
desviaciones fue el criterio utilizado durante el proceso de calibración.
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| Tabla 1. Factores de composición y de biodegradabilidad químicos adoptadas en la simulación en comparación con los valores reportados por otros autores. |
Resultados de la calibración
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| Figura 5. DQO y DBO cargas (valores medios mensuales calculados a partir de los datos disponibles y los valores simulados diarias) en el relleno sanitario estudiado a lo largo de los 41 meses del estudio (año 01 corresponde a los ocho años de operación). |
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| Figura 6. TKN y NH4-N cargas (valores medios mensuales calculados a partir de los datos disponibles y los valores simulados diarias) en el relleno sanitario estudiado a lo largo de los 41 meses del estudio (años 01 se corresponde con el octavo año de operación). |
Resultados de la calibración
En las figuras 5 y 6 se presenta el DQO,
DBO, TKN y NH4-N las cargas
diarias que resultan de la simulación calibrada junto con los valores medios
diarios calculados con los datos disponibles para cada mes. Todos los valores simulados caen en el rango de los datos
calculados a pesar de una fluctuación mayor en este último, debido al método
por el que se obtuvieron (un promedio de cuatro productos de valores de
concentración tiempos de flujo de datos muy variables en el tiempo). Por esta razón, la calibración no se
rechazó, a pesar del resultado descrito del análisis matemático. De acuerdo con los resultados, las
concentraciones medias de 1800, 1900, 9600 y 15200 mg / L, en el rango de los
valores más altos medidos en estos días, se espera que en el valor real de lixiviados
de NH 4 -N, TKN, DBO y DQO, respectivamente. Esto confirmaría la presencia de
corrientes limpias que diluyen el lixiviado de forma intermitente.
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| Tabla 2. Resumen de los resultados del análisis del error: la media. porcentaje promedio y las desviaciones absolutas entre medido / serie calculada a partir de los registros y simulados correspondientes a la calibración y validación de los períodos |
Como muestra la Tabla 2, mientras que las desviaciones entre
los valores simulados y calculados para las cargas de nitrógeno en el período
de validación (los últimos 17 meses de los datos disponibles) permanecen en el
mismo orden que los correspondientes al período de calibración, para el carbono
orgánico carga el mismo no se produce. Las desviaciones promedio
porcentuales durante el periodo de calibración para las cargas de DQO y DBO son
significativamente inferiores a las desviaciones equivalentes correspondientes
al período de validación (dos y un orden de magnitud, respectivamente). Esta diferencia podría dar lugar al
rechazo de los valores obtenidos para kA y kCA durante un proceso de validación regular,
pero la escasa calidad de los datos, sobre la base de las muestras de los
puntos medidos, nos impide sacar conclusiones categóricas en este caso.
Los resultados sólo podían ser verificados con una nueva serie de datos,
más detallados que no está disponible en la actualidad. Conclusiones
- La evaluación de los principales fenómenos hidrológicos que contribuyen a los flujos de los lixiviados recogidos y las condiciones de biodegradación en un relleno de (MSW) en Europa a través de la aplicación de un modelo de simulación dinámica (MODUELO 2).
- Los resultados de la simulación que fueron calibrados en el programa muestran la capacidad del modelo desarrollado para acercarse a los fenómenos hidrológicos y de biodegradación en rellenos sanitarios reales que ilustran la utilidad de este tipo de modelo para el monitoreo de los mismos.
- A pesar de los ataques de los flujos de lixiviados grabados y la serie de carga de DQO, DBO, NH4-N y TKN se consideraron suficientes para el estudio que se presentan, el modelo de relleno sanitario analizado tiene que ser verificado con la nueva serie de datos como la escasa calidad de la información disponible en el momento de la evaluación lo que impide su validación completa. Fueron detectados y cuantificados a través de la calibración del modelo hidrológico y la comparación de los valores de flujo de lixiviados simulados y disponibles dos fuentes de agua cada vez mayor en un 40% la cantidad de lixiviados recogidos.
- Durante el período estudiado alrededor de un 5-6% de la escorrentía sobre la superficie del relleno se estima que entre en el sistema de recolección de lixiviados y provocar a los valores máximos detectados discontinuos en el hidrograma de lixiviados. Sin embargo, este fenómeno no justifica los mayores volúmenes de agua recogida sobre la infiltración esperada.
- La contribución de agua que fluye sobre la superficie del relleno procedente de las laderas externas de la misma cuenca (20 ha) y el aumento de la cantidad de agua se filtre a través de los residuos, tuvo un efecto más significativo sobre los volúmenes globales.
Estos y otros aspectos de interés para la gestión de los
vertederos, como el potencial de recuperación de energía o la liquidación de la
masa de residuos, podría evaluarse haciendo uso de algunos de los
"modelos" de simulación "integrados" en el desarrollo.
En los últimos años se han logrado importantes mejoras en los
modelos teóricos para la hidrología de rellenos sanitarios, la degradación, la
geotecnia, etc., pero estos esfuerzos serán indignos si los registros de datos
más detallados para la construcción, calibración y validación de los modelos
específicos no son accesibles.
