Numerical Modeling Applied to Leachate Generation using Hydrus - Case Study: Seropédica, Rio de Janeiro, Brazil / Modelagem numérica aplicada à geração de lixiviado usando Hydrus - Estudo de Caso: Seropédica, Rio de Janeiro, Brasil

ABSTRACT Improper design and management of the cover layer of a sanitary landfill has been proven to produce harmful environmental impacts on the environment. One alternative at hand is to develop scenarios based on simulation of physical and computational models to represent the expected field water balance of a landfill coverage layer. This paper investigates the design of a sanitary landfill final cover in the municipality of Seropédica, which is located at the state of Rio de Janeiro - Brazil. More specifically, the compact soil coverage, which is widely used for landfill final cover of municipal solid waste, is evaluated in contrast to vegetation cover by grass, vegetation cover by brachiaria and capillary barrier. To accomplish such task, hydrometeorological forcing conditions, namely daily rainfall and temperature, were retrieved from the Anchieta weather station, which is situated nearby the study area. The Hydrus 1D and 2/3 D computational codes were employed to develop a set of scenarios to follow the contamination plume evolution within the landfill along the time frame of 20 years with some degree of reliability. It should be noted that the performed evaluation indicates the possibility to control the leachate release and consequently to avoid contaminating the environment, notably to prevent soil and water resources pollution. Vegetation cover by grass and brachiaria showed important control mechanisms with respect to the movement of the contaminant plume. In addition, it should be noticed that the best results for the landfill final cover were achieved for the capillary barrier, while poor performance results were obtained for the commonly employed compact soil.

RESUMO O projeto e a gestão inadequados da camada de cobertura de um aterro sanitário produzem impactos ambientais prejudiciais ao meio ambiente. Uma alternativa disponível é desenvolver cenários baseados na simulação de modelos físicos e computacionais para representar o balanço hídrico que se espera que ocorra em uma camada de cobertura do aterro por meio de um experimento de campo. O presente trabalho investiga o projeto de cobertura final de um aterro sanitário no município de Seropédica, localizado no estado do Rio de Janeiro - Brasil. Mais especificamente, a cobertura compacta do solo, que é amplamente utilizada para a cobertura final de aterro de resíduos sólidos urbanos, é avaliada em contraste com a cobertura vegetal por gramíneas, cobertura vegetal por braquiária e barreira capilar. Para realização dessa tarefa, forçantes hidrometeorológicas, nomeadamente precipitação e temperatura na escala diária, foram obtidas da estação meteorológica de Anchieta, situada nas proximidades da área de estudo. Os códigos computacionais Hydrus 1D e 2/3 D foram empregados para desenvolver um conjunto de cenários para acompanhar a evolução da pluma de contaminação no interior do aterro ao longo do período de 20 anos com algum grau de confiabilidade. Ressalta-se que a avaliação realizada indica a possibilidade de controlar a liberação de chorume e, consequentemente, de evitar a contaminação do meio ambiente, notadamente para prevenir a poluição do solo e dos recursos hídricos. A cobertura vegetal por gramíneas e braquiárias apresentou importantes mecanismos de controle com relação ao movimento da pluma contaminante. Além disso, deve-se notar que os melhores resultados para a cobertura final do aterro foram alcançados para a barreira capilar, enquanto que os resultados de baixo desempenho foram obtidos para o solo compacto comumente empregado.

Remoção da cor no tratamento combinado de lixiviado de aterro sanitário e esgoto doméstico via processo PACT® / Color removal in the combined treatment of landfill leachate and domestic sewage via PACT ® process

RESUMO Misturas diferentes de lixiviado de aterro sanitário e esgoto doméstico foram aplicadas em 16 reatores em batelada usando o processo PACT® (lodos ativados com adição de carvão ativado em pó - CAP). O objetivo do trabalho foi representar a remoção de cor utilizando dois ajustes matemáticos: o primeiro combinou as variáveis concentração de CAP (0 a 6 g.L-1) e mistura lixiviado/esgoto (0 a 10%, em volume); e o segundo, a concentração de CAP e a cor da mistura (276 a 1.199 uH). A metodologia de superfície de resposta (MSR) foi escolhida para representar a resposta dos ajustes. Os resultados indicaram que, conforme a concentração de lixiviado aumentou até 5%, a adição de CAP resultou em um maior percentual de remoção de cor. No entanto, para a mistura com 10% de lixiviado, os reatores perderam eficácia, com exceção do reator com 6 g.L-1 de CAP, que apresentou os melhores resultados de remoção de cor.

ABSTRACT Sixteen batch reactors fed with different mixtures of landfill leachate combined with synthetic wastewater were treated using the PACT® process (activated sludge process plus powdered activated carbon addition - PAC). The objective was to measure the color removal using two mathematical adjustments: the first adjustment combined the variables PAC concentration (0 to 6 g.L-1) and landfill leachate concentration in the wastewater (0 to 10%, in volume); and the second model combined PAC concentration and the influent color (276 to 1,199 uH). The response surface methodology was used to describe the response of both adjustments. The results indicated that as the proportion of leachate was increased up to 5%, higher PAC concentrations resulted in a better color removal in the reactors. When the leachate proportion was 10%, the reactors were less efficacious, except for the one with 6 g.L-1, which presented the highest color removal within the experiment.

Molecular detection of hepatitis E virus in feces and slurry from swine farms, Rio Grande do Sul, Southern Brazil / Detecção molecular do vírus da hepatite E em fezes e chorume de propriedades suinícolas, Rio Grande do Sul, Sul do Brasil

Hepatitis E virus (HEV) is highly disseminated among swine herds worldwide. HEV is also a threat to public health, since particularly genotypes 3 and 4 may cause acute hepatitis in human beings. No previous studies were done on the occurrence of HEV in environmental samples in Rio Grande do Sul, Brazil. In the present study, reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) was employed to detect the presence of HEV in swine feces and in effluents from slurry lagoons in farms located in the municipality of Teutônia, inside the area of swine husbandry in the state. Pooled fecal samples from the floor of pig barns from 9 wean-to-finish farms and liquid manure samples were collected from the slurry lagoons from 8 of these farms. From the pooled fecal samples, 8/9 were positive for the HEV ORF1 gene by RT-PCR; all the slurry lagoon samples were positive for HEV RNA (100%). The identity of the HEV ORF1 amplicons was confirmed by sequencing belonging to HEV genotype 3, which was previously shown to be circulating in South America.

O vírus da hepatite E (HEV) é altamente disseminado entre rebanhos suínos no mundo todo. O HEV é também uma ameaça à saúde pública, já que os genótipos 3 e 4 podem causar hepatite aguda em seres humanos. Não há estudos anteriores sobre a ocorrência de HEV em amostras ambientais no Rio Grande do Sul. No presente estudo, empregou-se transcrição reversa e reação em cadeia da polimerase (RT-PCR) para detectar a presença de HEV em fezes de suínos e efluentes de lagoas de chorume em fazendas localizadas no município de Teutônia, representativo da região de maior produção de suínos no estado. Pools de amostras fecais foram coletadas a partir do chão de galpões de suínos provenientes de 9 propriedades de terminação; outra amostra de esterco líquido foi coletada das lagoas de chorume de 8 dessas fazendas. A partir das amostras fecais reunidas, 8/9 foram positivas para o gene ORF1 de HEV por PCR convencional; todas as amostras de lagoas de chorume foram positivas para RNA de HEV (100%). A identificação dos produtos de amplificação de HEV ORF1 foi confirmada por sequenciamento pertencente ao HEV genótipo 3, o qual foi previamente detectado na América do Sul.

Método da eletrorresistividade aplicado no monitoramento temporal da pluma de contaminação em área de disposição de resíduos sólidos urbanos / Electrical resistivity method applied in the temporal monitoring of the contamination plume in disposal area of urban solid waste

Este trabalho apresenta os resultados do monitoramento temporal da pluma de contaminação do aterro controlado de Rio Claro, São Paulo, por meio do método da eletrorresistividade, que consistiu na comparação dos resultados de várias seções de imageamento elétrico, executados nos mesmo locais, nos anos de 1999 e 2008. Zonas de baixa resistividade, com valores menores ou iguais a 50 Ω.m, foram associadas à contaminação por chorume. Desse modo, foi possível identificar dois sentidos do fluxo da pluma: (1) em direção ao sul, e (2) em direção ao oeste. Nas seções de 2008, a pluma de contaminação apresentou-se mais extensa e profunda do que em 1999. De forma complementar, as sondagens elétricas verticais aferiram a profundidade do nível freático e o sentido do fluxo d'água, subsidiando a interpretação dos imageamentos.

This paper shows the results of a periodical monitoring of the contamination plume of a controlled landfill in Rio Claro, São Paulo, Brazil, using electrical resistivity geophysical method. The monitoring consisted on comparing the results of several electrical sections, performed at the same location, in the years of 1999 and 2008. Low resistivity zones, with values lower than or equal to 50 Ω.m, have been associated to contamination by leachate. Thus, it was possible to identify two directions for the contamination flows: (1) toward south, and (2) toward west. In the results of 2008, the contamination plume was more extensive and profound than in 1999. The vertical electrical soundings indicated the water table depth and the water flow directions, helping the interpretation of results of the electrical profiles.

Influência da compactação de um solo arenoso na infiltração e retenção de carga orgânica de chorume / Influence of a sandy soil compaction in leachate infiltration and organic loading retention

Neste estudo avaliou-se o transporte de líquidos e a atenuação da carga orgânica do chorume de aterro sanitário em um solo arenoso fino, compactado com diferentes graus de compactação. Para tanto foram construídas colunas de 1 m do solo compactado com 75 (natural), 80, 85, 90 e 95% do Proctor Normal, que foram alimentadas com água e com chorume, sob condições não saturadas. Foram verificadas reduções sensíveis na permeabilidade do chorume e na remoção de DQO para as colunas submetidas a graus de compactação igual ou superior a 85%. Os resultados desta pesquisa mostram o grande potencial de uso deste solo compactado, em bases de aterros sanitários de pequeno porte, para a retenção da carga orgânica de chorume.

Water and leachate flow and COD attenuation through a fine sandy soil at different compaction degree were assessed, based on column tests results. Each column was 1.0 m deep and 0.097 m in diameter, and the soil was compacted with 75 (natural), 80, 85, 90 and 95% of Standard Proctor Test, to receive water or sanitary landfill leachate under unsaturated conditions. During the experiment, COD removal and leachate permeability reduction were very significant for columns with 85% or higher compaction levels. The results show the high potential of this practice to install simple system in small sanitary landfills, for leachate organic loading retention.