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IIIIIIIInnnnnnnnssssssssttttttttiiiiiiiittttttttuuuuuuuuttttttttoooooooo PPPPPPPPoooooooolllllllliiiiiiiittttttttééééééééccccccccnnnnnnnniiiiiiiiccccccccoooooooo NNNNNNNNaaaaaaaacccccccciiiiiiiioooooooonnnnnnnnaaaaaaaallllllll ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO “Relleno Sanitario Sustentable para los Residuos Sólidos Urbanos de la Región No. 2 del Estado de Morelos (Municipios de Yecapixtla, Atlatlahucan, Ocuituco y Tetela del Volcán) ubicado en el Municipio de Yecapixtla” TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL PRESENTA: FRANCISCO JAVIER YÁÑEZ GARCIA AASSEESSOORR DDEE TTEESSIISS: ING. RAÚL SALGADO CAAMAÑO II III IV V EDICATORIA Quiero dedicar este trabajo primeramente a Dios por darme salud para mantenerme y llegar hasta donde estoy, por darme luz y poner siempre a la gente adecuada en mi camino. Gracias por la sabiduría que me permitió hacer esto. Así mismo, quiero dedicarlo a todos aquellos que nunca dejaron de creer en mí y, que por supuesto, en todo momento me brindaron el apoyo para su realización, principalmente a mi familia: mis hermanos y hermanas que de manera incondicional me han impulsado siempre y en todo momento; especialmente quiero dedicarlo a la persona que más amo y que en todo momento ha estado a mi lado, que por muchas que hubieran sido las dificultades jamás dejó de creer en mí: mi Madre. Mis amigos también resultaron ser una pieza clave para llevar a cabo este trabajo, por el apoyo y esas charlas que ayudaron a mantenerme de pie, este logro lo dedico y lo comparto con ustedes. DD I INDICE Pág. CAPÍTULO II: ASPECTOS GENERALES DEL MEDIO NATURAL Y SOCIOECONÓMICO DEL MUNICIPIO DE YECAPIXTLA, MORELOS Prólogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Metodología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CAPITULO I: GENERALIDADES I.1 Definición y antecedentes del relleno sanitario . . . . . . . . . . . . . I.2 El relleno sanitario en los sistemas de manejo de residuos sólidos urbanos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.3 Ventajas y desventajas del relleno sanitario . . . . . . . . . . . . . . . . I.3.1 Ventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.3.2 Desventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.4 Selección del sitio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.4.1 Metodología de la selección del sitio de disposición final . . . . . . I.5 Métodos de relleno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.5.1 Método de Zanja o Trinchera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.5.2 Método de Área . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.5.3 Método de Terrazas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.5.4 Método de Rampa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.5.5 Método de Terraplén . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.5.6 Método Combinado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.6 Características constructivas y de operación que deberá tener el relleno sanitario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.7 Reacciones que ocurren en el relleno sanitario . . . . . . . . . . . . . . I.7.1 Reacciones Biológicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.7.2 Reacciones Químicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.7.3 Reacciones Físicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I.7.4 Generación de líquidos y gases . . . . . . . . . . . . . . . . . V VII XI XII 1 3 8 8 8 10 10 14 14 15 15 16 17 17 19 21 21 21 21 22 II.1 Rasgos físicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.1.1 Climatología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.1.2 Geomorfología y geología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.1.3 Descripción breve de las características del relieve . . . . . . . II.1.4 Susceptibilidad de la zona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.1.5 Fisiografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.1.6 Hidrología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.2 Rasgos biológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.2.1 Tipo de vegetación de la zona . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.2.2 Fauna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.2.3 Ecosistema y paisaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.3 Medio socioeconómico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.3.1 Población . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.3.2 Servicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.3.3 Servicios públicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 24 25 25 25 26 26 30 30 30 31 32 32 32 34 II Pág. II.3.4 Centros educativos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.3.5 Centros de salud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.3.6 Vivienda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.3.7 Actividades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.3.8 Tipo de economía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.3.9 Cambios sociales y económicos derivados del proyecto . . . . . . CAPÍTULO III: DESCRIPCIÓN DE LA OBRA III.1 Descripción general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.1.1 Nombre del Proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.1.2 Objetivos y justificación del Proyecto . . . . . . . . . . . . . . III.1.3 Programa general de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . III.1.4 Calendarización de actividades . . . . . . . . . . . . . . . . III.2 Etapa de selección del sitio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.2.1 Sitios alternativos que hayan sido evaluados . . . . . . . . . . III.2.2Identificación y evaluación de las zonas de estudio . . . . . . . . III.2.3 Selección final del sitio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.3 Ubicación física del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.3.1 Urbanización del área . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.3.2 Criterios de selección de sitios . . . . . . . . . . . . . . . . III.4 Metodología empleada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.4.1 Estudios y análisis previos requeridos para la selección del sitio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.4.2 Estudios y análisis, en el sitio, previos a la construcción y operación del sitio de disposición final . . . . . . . . . . . . . III.4.2.a Estudio topográfico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.4.2.b Estudio geotécnico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.4.2.c Sondeos eléctricos verticales . . . . . . . . . . . . . . III.4.3 Estudios de generación y composición . . . . . . . . . . . . . . III.4.3.a Generación y composición de los Residuos Sólidos Urbanos y de Manejo Especial . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.4.3.b Generación de Biogás . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.4.3.c Generación de lixiviados . . . . . . . . . . . . . . . . . III.5 Uso actual del suelo en el predio . . . . . . . . . . . . . . . . III.6 Colindancias del predio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III.7 Vías de acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CAPITULO IV: DISEÑO DEL RELLENO SANITARIO IV.1 Selección del método de operación . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.2 Celda diaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.3 Material de cobertura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.4 Frente de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.5 Vida útil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.6 Programación y calendarización del relleno . . . . . . . . . . . . . . IV.6.1 Excavación y Rellenos para Desplante de la Celda I . . . . . . . . . IV.6.2 Construcción del Camino Interno . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.6.3 Impermeabilización de la Celda I . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 36 36 36 38 38 40 40 40 42 42 44 44 45 46 49 50 50 51 51 53 53 55 61 63 63 70 76 82 82 82 83 85 88 88 89 91 93 95 95 III Pág. IV.6.4 Colocación del Drenaje para captación de Lixiviados y Suelo de Protección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.6.5 Construcción del Canal para Desvío de Aguas Pluviales . . . . . . . IV.6.6 Construcción de la Caseta de Control y Vigilancia . . . . . . . . . . . IV.6.7 Construcción de Infraestructura . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.6.8 Colocación de Señalamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.6.9 Construcción del Sistema de Tratamiento de Lixiviados . . . . . . . . IV.6.10 Relleno de Residuos en la Celda I . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.6.11 Continuación de Construcción, Operación y Monitoreo hasta el cierre del Predio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.7 Nivel de desplante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.8 Superficie final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.9 Análisis de interfase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.9.1 Análisis de Contaminación de Suelo . . . . . . . . . . . . . . . . IV.10 Generación y control del biogás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.10.1 Características y Procesos de Generación del Biogás . . . . . . . IV.10.2 Control del Biogás en el Relleno Sanitario . . . . . . . . . . . . . IV.10.3 Sistema de Monitoreo Ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.10.4 Monitoreo de Biogás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.11 Control de biogás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.12 Manejo de aguas pluviales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.13 Drenajes pluviales externos e internos . . . . . . . . . . . . . . . . IV.13.1 Canal Externo de Desvío de Aguas Pluviales . . . . . . . . . . . . . IV.13.2 Obras de Desvío de Aguas Pluviales Internas a la zona de Relleno. . . . CAPITULO V: PREPARACIÓN DEL SITIO Y CONSTRUCCIÓN V.1 Programa de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.2 Preparación del terreno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.2.1 Recursos que serán alterados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.2.2 Área que será afectada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.3 Equipo utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.4 Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.5 Obras y servicios de apoyo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.6 Personal utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.7 Requerimientos de energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.7.1 Electricidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.7.2 Combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.8 Requerimientos de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.9 Residuos generados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.10 Obras Civiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.10.1 Caseta de Control de Ingreso al Sitio y Vigilancia . . . . . . . . . . . V.10.2 Caminos de Acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.10.3 Camino de Acceso Externo al Relleno . . . . . . . . . . . . . . . . V.10.4 Caminos Interiores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.11 Cercado perimetral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 96 96 96 96 97 97 97 98 99 105 105 107 107 117 120 124 125 129130 130 131 134 134 134 134 136 136 137 138 138 138 138 139 140 141 141 141 142 142 143 IV Pág. CAPITULO VI: ETAPA DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO VI.1 Programa de operación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI.2 Recursos naturales del área que serán aprovechados . . . . . . . . . VI.3 Requerimientos de personal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI.4 Selección del equipo y vehículos requeridos para la operación del Relleno Sanitario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI.4.1 Procedimientos básicos para el uso eficiente . . . . . . . . . . . . VI.5 Residuos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI.6 Factibilidad de reciclaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI.7 Disposición de residuos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI.8 Posibles accidentes y planes de emergencia . . . . . . . . . . . . . VI.9 Manual de Operación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CAPITULO VII: CLAUSURA Y POST CLAUSURA DEL RELLENO SANITARIO VII.1 Estimación de vida útil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII.2 Programas de restitución del área . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII.3 Planes del uso del área al concluir la vida útil del proyecto . . . . . . . VII.4 Post Clausura del Relleno Sanitario . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII.5 Sistemas de monitoreo del biogás y lixiviados generados en el relleno . . . VII.6 Conducción y generación de energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . CAPITULO VIII: IDENTIFICACIÓN Y EVALUACION DE IMPAC TOS AMBIENTALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . BIBLIOGRAFÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . GLOSARIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ANEXOS ANEXO I.- Planos referentes al relleno sanitario y sus obras complementarias ANEXO II.- Reglamento de Construcción para el Estado de Morelos ANEXO III.- Factores de Capacidad de Carga (Terzaghi) ANEXO IV.- Sondeos efectuados para la mecánica de suelos y su granulometría. ANEXO V.- Norma Oficial Mexicana NOM-052-SEMARNAT-2005 ANEXO VI.- Manual de Operación del Relleno Sanitario INDICE DE FIGURAS INDICE DE TABLAS 145 145 145 146 151 153 154 163 163 163 166 166 166 169 170 171 180 XIV XVII XIX V RÓLOGO El 9 de junio de 2004 se aprobó la Norma Oficial Mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003, en la cual se establecen las especificaciones de selección del sitio, el diseño, construcción, operación, monitoreo, clausura y obras complementarias de un sitio de disposición final de residuos sólidos urbanos; así mismo, dentro de dicha norma se incorporó el procedimiento para la evaluación de la conformidad, que establece la metodología para la determinación del grado de cumplimiento de la Norma. Derivado de ello, y del antecedente con que se contaba, cuando en el año de 1996 se publicó en el Diario Oficial de la Federación la Norma Oficial Mexicana NOM-083-ECOL-1996, estableciendo las condiciones que deben reunir los sitios destinados al depósito de los residuos sólidos no peligrosos. Instituciones como la SEDESOL, la SEMARNAT y la Comisión Estatal del Agua y Medio Ambiente en el Estado de Morelos se han dedicado a la tarea de implementar programas de disposición final de los Residuos Sólidos en sitios adecuados, promoviendo la construcción y operación de los rellenos sanitarios, todo ello siempre encaminado a evitar daños al medio ambiente, ocasionados por un inadecuado manejo de estos residuos que afectan tanto a las grandes ciudades y sus zonas marginales, como a las pequeñas poblaciones rurales, ya sea por contaminación directa al suelo o la contaminación a la atmósfera. En muchos Municipios el manejo empírico del servicio de aseo urbano, con una evidente falta de criterios técnicos, económicos y sociales, ha ocasionado que este servicio carezca de una adecuada planificación y organización. Cabe mencionar que aún cuando se ha trabajado en la reglamentación sobre la disposición adecuada de los residuos sólidos, aún falta más por hacer, y ante todo es importante convencernos de nuestra realidad y concientizarnos del rezago en que nos encontramos en cuestión de manejo de los residuos sólidos. Los municipios de Yecapixtla, Atlatlahucan, Ocuituco, y Tetela del Volcán, en el Estado de Morelos, practican desde hace tiempo atrás el depósito de sus desechos en tiraderos a cielo abierto que se ubican dentro del territorio local de cada municipio. Los principales problemas detectados en estos sitios son: la infiltración de lixiviados al subsuelo, emisión de malos olores y partículas, la quema frecuente de los residuos depositados a cielo abierto, la proliferación de fauna nociva y la disgregación de materiales ligeros hacia los lugares cercanos al sitio. Por tal motivo es que, mediante el presente trabajo se pretende efectuar una alternativa en el manejo adecuado de los residuos sólidos urbanos generados en los municipios de la Región No. 2 del Estado de Morelos, de manera que se vea reflejado en el mejoramiento de las condiciones ambientales y sanitarias que guarda cada uno de estos Municipios. Dicho proyecto sustentable determina su ubicación de acuerdo con las especificaciones que señala la normatividad vigente. PP VI El proyecto del Relleno Sanitario sustentable, dará solución a uno de los problemas ambientales que enfrenta el municipio de Yecapixtla, debido a que los residuos sólidos que se generan diariamente podrán ser destinados a un sitio de disposición final construido y operado adecuadamente, presentándose por lo tanto como la opción sanitaria más adecuada y con mayores ventajas. El establecimiento del relleno sanitario en uno de los municipios involucrados, incluirá en su diseño medidas de ingeniería que aseguren que no se producirán daños a los ecosistemas o efectos sobre la salud pública; así mismo, el tiempo estimado, en el cual la obra cubrirá la demanda de disposición final esta calculado en 20 años como mínimo. VII NTRODUCCIÓN Es evidente que el crecimiento de la población que se ha experimentado en los últimos años dentro de las más importantes ciudades del país, ha sido una de las principales razones para propiciar una fuerte demanda de los servicios públicos, así como de la concentración de actividades económicas e industriales en dichas ciudades; así mismo, el problema de la explosión demográfica y el desarrollo tecnológico en el país, han estimulado un cambio en los hábitos de consumo de la población, incidiendo de esta manera en la generación de grandes cantidades de residuos sólidos en los asentamientos humanos, siendo ésta superior a la capacidad de la naturaleza para neutralizar los problemas de contaminación ambiental que se asocia con la disposición final de los mismos. Uno delos servicios que se ve seriamente afectado por el crecimiento urbano es el servicio de aseo urbano o limpia pública, el cual, de acuerdo con las especificaciones emitidas por la Secretaría de Desarrollo Social, está integrado por la recolección, barrido, transferencia, tratamiento y disposición final de los residuos sólidos urbanos. Con referencia en la etapa final del proceso en el manejo de los residuos sólidos, se tiene que el manejo de los mismos adquiere una relevancia aún mayor, dada su incidencia directa en la salud de la población y en los diferentes elementos del ambiente (aire, agua y suelo), incluyendo los problemas de queja pública y del deterioro de la imagen, cuando no se cumple con los requerimientos que permitan controlarlos sanitariamente; motivo por el cual dicha etapa del sistema de aseo urbano se debe tratar y controlar mediante un sistema adecuado que minimice los impactos negativos hacia el entorno ecológico. El problema de la inadecuada disposición final de los residuos sólidos, para el Estado de Morelos, tomó importancia en la década de los ochentas debido al rápido crecimiento urbano-industrial que se ha experimentado con respecto al resto del país. Específicamente en el Municipio de Yecapixtla, Morelos, éste se caracteriza por su actividad comercial y el auge turístico que genera conjuntamente con los Municipios vecinos, como son Atlatlahucan, Ocuituco y Tetela del Volcán, los cuales se localizan en un radio aproximado de 15 km, por lo que tomando en cuenta estos cuatro Municipios y preocupados por la contaminación que se genera por la inadecuada disposición de los residuos sólidos urbanos, se pretende llevar a cabo la construcción de un relleno sanitario sustentable para los residuos sólidos urbanos generados en esta Región, ubicando su construcción en el Municipio de Yecapixtla No obstante, que se tiene plena conciencia de la importancia que reviste el mantener una adecuada disposición final de los residuos sólidos urbanos, en la actualidad aún prevalece la práctica del "tiradero a cielo abierto" en la mayoría de las ciudades de nuestro país. Tal práctica consiste en el depósito incontrolado de residuos sólidos directamente en el suelo, estimulando la contaminación del aire, agua y suelo, así como generando problemas de salud pública y marginación social, restringiéndose este último aspecto a los individuos dedicados a la “pepena” de subproductos con cierto valor intrínseco. Hablando propiamente de la etapa de Disposición final, ésta tiene como objetivo fundamental la Transformación y/o el Tratamiento de los residuos, aplicando un proceso químico, físico o biológico o cualquier tipo de combinación de ellos. Con referencia en la Norma Oficial II VIII Mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003, esta nos dice que la disposición final es la acción de depositar o confinar permanentemente residuos en sitios e instalaciones cuyas características permitan prevenir su liberación al ambiente y las consecuentes afectaciones a la salud de la población y a los ecosistemas y sus elementos. El presente trabajo tiene el objetivo de proporcionar una alternativa para la adecuada recepción y disposición final de los residuos sólidos urbanos que se generan en los Municipios de Yecapixtla, Atlatlahucan, Ocuituco y Tetela del Volcán, en el estado de Morelos, mediante la construcción de un relleno sanitario sustentable y sus obras complementarias, que en un lapso de 20 años haga posible la disposición correcta de estos residuos en un sitio también adecuado, de manera que se obtengan excelentes beneficios con la eliminación de la contaminación del aire, agua y suelo, así como de la proliferación de fauna nociva y de las emisiones de malos olores y partículas a la atmósfera. La construcción del relleno sanitario sustentable contará con las especificaciones y los lineamientos técnicos, observando desde su diseño las medidas preventivas para evitar daños al ambiente y a la salud pública, durante y posterior a su construcción. Las limitaciones quedarán indicadas de acuerdo con la Normatividad vigente; así mismo, se menciona que con la construcción y operación del relleno sanitario en cuestión será posible la disposición final únicamente de los residuos sólidos no peligrosos Es importante que se haya llevado a cabo la investigación para el presente trabajo principalmente porque los Municipios involucrados necesitan mejorar, no tanto la cuestión estética, sino las condiciones de sanidad, así como la eliminación de los problemas de afectación al ambiente y a la salud pública, es por ello que: La construcción de un Relleno sanitario sustentable para los Municipios de Yecapixtla, Atlatlahucan, Ocuituco y Tetela del Volcán, en el estado de Morelos constituirá la disposición correcta de los residuos sólidos urbanos que se generen en un lapso de 20 años en esta región. Los principales métodos de disposición final de los residuos sólidos son: Vertido a corrientes de agua o al mar, tiradero a cielo abierto, quema al aire libre (prohibido totalmente por norma), alimentación de animales (bajo ciertas restricciones) y el relleno sanitario. No obstante, las tecnologías más utilizadas en el mundo para el tratamiento y disposición final de los residuos sólidos urbanos son: el Relleno Sanitario, la Incineración, y el composteo ; sin embargo, dentro de las alternativas viables para la disposición final de los residuos sólidos urbanos, y conforme a las condiciones que guarda actualmente el país, se tiene que el método de Relleno Sanitario es el más empleado para la correcta disposición de los residuos sólidos, ya que, como toda obra de ingeniería siempre y cuando éste sea planeado y diseñado previamente para asegurar su correcta construcción y operación, no presenta mayores molestias ni peligros para la salud. Históricamente, a nivel mundial, el relleno sanitario ha sido el método más aceptado desde un punto de vista económico para la disposición a largo plazo de los residuos sólidos generados por las comunidades humanas. Aún con la implementación de los sistemas de prevención de la generación de residuos, el reciclaje o los sistemas de procesamiento, ha permanecido el relleno sanitario como un componente imprescindible de los sistemas de Manejo de Residuos Sólidos Urbanos. Por lo anterior se tiene que, el relleno sanitario, constituye el componente de mayor relevancia dentro de dichos sistemas en cualquier ciudad. Y precisamente debido a esto, en la práctica se ha logrado un desarrollo impresionante en la ingeniería aplicada a este tipo de IX instalaciones, durante las dos últimas décadas en los países desarrollados, debido a la fuerte reglamentación ambiental que se ha establecido en dichos países. Ahora bien, actualmente se plantea la necesidad de implantar sistemas alternos que absorban los volúmenes crecientes de residuos, desplazando el uso del relleno sanitario por considerarlo riesgoso para el ambiente. Sin embargo, la experiencia en el mundo ha demostrado que el relleno sanitario forma parte integrante de las soluciones alternativas planteadas, dado que siempre habrá que hacer algo con aquellos residuos que no pueden ser reciclados y/o que no tienen un uso específico. De la misma manera, los materiales residuales que permanecen después que los residuos sólidos han sido sometidos a un proceso de separación en una Instalación para la Separación de Materiales (MRF, por sus siglas en inglés “Materials Recovery Facility”) o sometidos a un proceso de conversión de productos o energía, deben contar con un sitio de disposición final para su confinamiento. Como producto del esfuerzo que ha venido desarrollando el Gobierno Federal, a través de la Secretaría de Desarrollo Social, en las ciudades medias de nuestro país, en lo referente a la dotación de la infraestructura para la operación de rellenos sanitarios, actualmente se cuenta con un importante número de sitios en operación y se tieneplanteado el arranque de otros tantos en el corto plazo. Ante este panorama surge la necesidad de cubrir un rubro de vital importancia para consolidar los esfuerzos aplicados a la implementación de los sistemas de relleno sanitario, tal como la capacitación y formación de los recursos humanos que satisfagan la demanda de personal con un perfil mínimo de conocimientos que aseguren el óptimo funcionamiento de los sistemas de relleno sanitario, tal como el aprovechamiento máximo del espacio disponible, la minimización de los posibles efectos negativos hacia el ambiente y la salud de la población, así como la seguridad de los mismos operadores. Cabe mencionar que en los países desarrollados se han creado técnicas para eliminar parte de los desperdicios resultantes de algunos procesos de tratamiento sin recurrir a los rellenos sanitarios, como ejemplo se tiene a Francia, donde se pretende vitrificar los residuos de depuración del humo producido en los incineradores, para posteriormente ser utilizados en la construcción de carreteras; esta idea desde luego es viable en países con tal desarrollo y con densidades de población bastante altas, ya que los costos aunados a la promulgación de severas leyes ambientales permiten que procedimientos como éste sean competitivos. Un relleno sanitario esta definido como un método de ingeniería para la disposición final de los residuos sólidos en un área de terreno a manera de proteger el medio ambiente. Independientemente del método empleado (zanja o trinchera, área, cañón o terrazas, rampa, terraplén, combinado), el sistema de llenado o construcción de las celdas consiste en extender los residuos en capas, compactándolas al menor volumen posible y cubriéndolas de tierra al término de cada día de trabajo. El relleno sanitario, como tal cuenta con la ventaja de recuperar terrenos que pudieran ser considerados como improductivos, transformándolos en áreas útiles, y no requiere de operaciones adicionales como método de disposición final, como en el caso de la incineración o el composteo. Sin embargo no es fácil determinar la ubicación de este sitio, se requiere contar con ciertos criterios, estudios y análisis que deben hacerse para seleccionar el lugar donde se construirá el relleno sanitario. Un aspecto de fundamental importancia consiste en describir cuales son los factores que conforman el medio natural dentro del que se desarrollará el proyecto de disposición final de los residuos sólidos, ya que este podría ser afectado por alguna actividad desarrollada en X cualquiera de las etapas de la obra; así mismo, se considera importante la descripción del medio socioeconómico para saber el desarrollo que cuenta el lugar, sus actividades principales y los servicios con los que dispone. Como se expresó anteriormente, la selección del sitio de disposición final requiere de ciertas especificaciones y cumplir con algunos lineamientos, el presente trabajo concluye derivado de una serie de factores de evaluación, que el sitio adecuado para llevar a cabo la construcción del relleno sanitario estará ubicado en el Municipio de Yecapixtla, con un área de influencia delimitada desde el punto de vista biológico, físico y socioeconómico por una distancia calculada a partir del área del proyecto en 5 km Dependiendo de la configuración topográfica del sitio seleccionado para la construcción del relleno sanitario, se elige el método de operación. Como en este caso ya se cuenta con un área determinada, lo que procede es el diseño del relleno sanitario a partir de dicha área y obteniendo finalmente un período de vida útil de 20 años. El diseño del relleno sanitario incluye sus obras complementarias que aportarán las condiciones para el correcto funcionamiento y la seguridad al entorno físico. Con la alternativa de un relleno sanitario sustentable se pretende obtener un mayor beneficio, de manera que los alcances vayan más allá de un sitio de disposición; es decir, contar con un proceso de reciclaje de residuos, el tratamiento de los líquidos generados por la descomposición (lixiviados) y la captación de biogás para generación de energía. Con referencia en la Norma Oficial Mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003, el sitio de disposición final deberá contar con un Manual de operación, el cual será el que establezca los lineamientos prácticos que logren la eficiente operación en las instalaciones del relleno sanitario y que minimicen los efectos negativos a la salud pública y al medio ambiente. El sistema de monitoreo ambiental como parte de la clausura y post clausura del relleno sanitario, estará destinado al control del biogás y del lixiviado, además de realizar el muestreo de agua subterránea para detectar alguna variación en la calidad del agua. XI BJETIVOS Proporcionar una alternativa para la adecuada recepción y disposición final de los residuos sólidos generados en los municipios de Yecapixtla, Atlatlahucan, Ocuituco y Tetela del Volcán, mediante la construcción de un Relleno Sanitario para tal fin, donde el propósito primordial consiste en eliminar los problemas que se presentan de contaminación del aire, agua y suelo, así como la proliferación de fauna nociva, y las emisiones de malos olores y partículas a la atmósfera por la quema de residuos. Con la construcción y operación del Relleno Sanitario propuesto será posible la disposición final de los residuos sólidos no peligrosos en un lapso de 20 años, contando con las especificaciones y lineamientos técnicos, y observando desde su diseño las medidas preventivas para evitar daños al ambiente y a la salud pública. Con el propósito de asegurar el correcto funcionamiento del Relleno Sanitario, y prevenir a su vez los efectos negativos al ambiente, se diseñarán las obras complementarias correspondientes al sistema de disposición final. OO XII ETODOLOGÍA Una de las obras más importantes para la conservación del medio ambiente y el cuidado de la salud consiste en la correcta disposición de los residuos sólidos. Una de las alternativas más aceptables para tal efecto consiste en la construcción de un relleno sanitario, el cual se define como la técnica de eliminación final de los desechos sólidos, que no causa molestias ni peligros para la salud pública y el medio ambiente durante su operación ni después de terminado el mismo. La construcción de un relleno sanitario utiliza principios de ingeniería para compactar los residuos sólidos urbanos en un área lo más pequeña posible, cubriéndola con capas de tierra diariamente para reducir su volumen. Así mismo se contemplan obras adicionales como parte de un proyecto sustentable que prevenga los problemas que pudieran ser provocados por efecto de los líquidos y gases producidos en el Relleno sanitario ante el efecto de la descomposición de la materia orgánica. Instituciones como son la SEDESOL, la SEMARNAT y la Comisión Estatal del Agua y Medio Ambiente en el Estado de Morelos se han dedicado a la tarea de iniciar e implementar programas de disposición final de los Residuos Sólidos en sitios adecuados y con apego, desde luego, en las normas ecológicas vigentes, por lo que una de las mejores alternativas consiste en la construcción de rellenos sanitarios con sus respectivas obras complementarias. Por lo que respecta a la normatividad, actualmente este tipo de obras se rige por la Norma Oficial Mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003, publicada en el Diario Oficial de la Federación con fecha 20 de octubre de 2004, la cual nos establece las especificaciones de protección ambiental para la selección del sitio, diseño, construcción, operación, monitoreo, clausura y obras complementarias de un sitiode disposición final de residuos sólidos urbanos y de manejo especial, de manera que en nuestro caso para la construcción de un relleno sanitario en el Municipio de Yecapixtla, Morelos nos regiremos indudablemente por esta normatividad. Tomando siempre como referencia la normatividad mencionada, ésta nos establecerá la metodología en que se llevará a cabo nuestro proyecto y lograr con los objetivos propuestos. Primeramente habrá que mencionar que en el Municipio de Yecapixtla se cuenta desde hace tiempo atrás con la alternativa por llevar a cabo la disposición final de los residuos sólidos urbanos generados en el Municipio, dentro del predio denominado “La Tomatera”, sin embargo debido a la magnitud que éste presenta, se ha considerado la posibilidad de ampliar la cobertura a los municipios vecinos de Atlatlahucan, Ocuituco y Tetela del Volcán, mismos del Estado de Morelos. Cabe mencionar que el área del proyecto ubicada en el predio “La Tomatera” esta conformada por una superficie aproximada de 248,932.63 m2 (24.89 hectáreas); así mismo, esta área de influencia esta delimitada desde el punto de vista biológico, físico y socioeconómico por una distancia calculada a partir del área del proyecto en 5 km. a la periferia, se encuentra rodeada de terrenos ejidales y se ubica en un punto medio con respecto a los demás municipios involucrados, de manera que comparando las opciones existentes para llevar a cabo la disposición final de los residuos sólidos, ésta cumple perfectamente con las especificaciones de selección del sitio establecidas en la Norma. MM XIII Con referencia en el diseño del relleno sanitario para la disposición final correcta de los residuos sólidos urbanos generados en los municipios de Yecapixtla, Atlatlahucan, Ocuituco y Tetela del Volcán, Morelos, ésta dependerá de la configuración topográfica del lugar que se haya seleccionado, estableciendo así el método de relleno sanitario más adecuado y resultando el período de vida útil que éste dará el servicio de disposición final de los residuos sólidos generados en dichos municipios. Así mismo, se determinará de acuerdo con un estudio de análisis sobre la población y la generación de residuos sólidos, la categoría del relleno sanitario y por consiguiente el tipo de estudios y análisis requeridos para su construcción. Una vez que se cuente con los estudios y análisis para la construcción del sitio de disposición final, el proyecto deberá cumplir con ciertas características constructivas y operativas que garanticen la correcta ejecución de los trabajos, entre ellos la no permeabilidad al subsuelo, el confinamiento y la compactación adecuada, y sobre todo, que no emiten ningún riesgo ante los problemas que se presentan de contaminación del aire, agua y suelo. De acuerdo con el método de relleno sanitario seleccionado y con el tipo de relleno de que se trate, éste deberá cumplir con sus obras complementarias necesarias para dar un excelente servicio y garantizar la correcta disposición de los residuos sólidos urbanos depositados en este lugar, todo ello respaldado en el proceso mediante un manual que nos establezca los procedimientos de construcción y operación, así como los programas de monitoreo, tanto de los mantos acuíferos, como del biogás y los lixiviados generados en el relleno sanitario como consecuencia de las reacciones de descomposición en la materia orgánica. El mantenimiento y buen servicio son acciones fundamentales para conservar la funcionalidad de cualquier obra, en un relleno sanitario es muy importante llevarlo a cabo de manera adecuada, pues de no ser así se pueden originar graves daños al medio ambiente y sería objeto de rechazo por la población involucrada. En el momento de llevar a cabo la clausura del relleno sanitario, y determinar el uso del espacio resultante, es importante mencionar que el monitoreo ambiental de este sitio deberá ser un instrumento de vigilancia de las condiciones que pueden afectar la salud pública o el ambiente, por lo que se deberá implementar un programa de monitoreo como parte de la postclausura. 1 CAPITULO ICAPITULO ICAPITULO ICAPITULO I.... GENERALIDADES I.1 DEFINICION Y ANTECEDENTES DEL RELLENO SANITARIO . La disposición final de los residuos sólidos ha sido practicada por varios siglos. En realidad, hace 2000 años los griegos enterraban sus residuos sólidos sin compactar. En 1930, en la ciudad de Nueva York y Fresno, California, iniciaron la compactación de los residuos con equipo pesado y cubriéndolos, por lo que fue de este modo que el término de “Relleno Sanitario” fue inventado. El relleno sanitario es la instalación física usada para la disposición final de los residuos sólidos urbanos, siendo depositados sobre una superficie del suelo, se esparcen y posteriormente se compactan al menor volumen práctico posible, cubriéndose al término de las operaciones por una capa de tierra. En el pasado, el término de relleno sanitario fue usado para denotar simplemente el sitio en el cual los residuos eran depositados en el suelo y cubiertos al final de cada día de operación. En la actualidad, el relleno sanitario se refiere a una instalación ingenieril para la disposición de los residuos sólidos urbanos, diseñada y operada para minimizar los impactos a la salud pública y al ambiente. Actualmente, el relleno sanitario moderno cuenta con elementos de control lo suficientemente seguros y modernos y su éxito radica en el adecuado diseño y por su puesto en una óptima operación. Tradicionalmente, un Relleno Sanitario es definido como un método de ingeniería para la disposición final de los residuos sólidos en el suelo, de tal manera que proteja el ambiente, mediante el extendido de los residuos en capas delgadas, compactándolas al menor volumen posible y cubriéndolas con tierra al término de cada día de trabajo. De acuerdo con la NOM-083-SEMARNAT-2003 4.36: un relleno sanitario es una obra de infraestructura que involucra métodos y obras de ingeniería para la disposición final de los Residuos Sólidos Urbanos y de Manejo Especial, con el fin de controlar, a través de la compactación e infraestructura adicionales, los impactos ambientales. En la Figura 1.1, se ilustran un corte esquemático de un Relleno Sanitario con sus diferentes componentes (NOM-083-SEMARNAT-2003, 2004) Con referencia en dicha definición encontrada en la NOM-083-SEMARNAT-2003, ésta establece a su vez en su sección 5.2: Los sitios de disposición final se categorizan de acuerdo a la cantidad de toneladas de Residuos Sólidos Urbanos y de manejo especial que ingresan por día, como se establece en la tabla 1.1. TIPO TONELAJE RECIBIDO (TON/DÍA) A Mayor a 100 B De 50 hasta 100 C Mayor de 10 y menor a 50 D Menor a 10 TABLA 1.1 CATEGORÍAS DE LOS SITIOS DE DISPOSICIÓN FINAL DE AC UERDO CON LA NOM-083-SEMARNAT-2003 FUENTE: NOM-083-SEMARNAT-2003, 2004) 2 FIGURA 1.1 DIAGRAMA DE UN RELLENO SANITARIO FUENTE: BROWNING-FERRIS INDUSTRIES, MOBIUS CURRICULUM, UNDERSTANDING THE WASTE CYCLE, 1991 3 I.2 EL RELLENO SANITARIO EN LOS SISTEMAS DE MANEJO DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS. La selección de técnicas específicas de tratamiento para un sistema de limpia pública de cualquier ciudad, depende de las necesidades y condiciones que éste tenga para poder llevarlo a cabo. Los objetivos básicos del tratamiento son los siguientes: - Mejorar la eficiencia del sistema de limpia publica en su conjunto - Recuperar materiales aprovechables - Conversión de productos y energía - Control de la contaminación ambiental. Los sistemas de tratamiento vienen a formar parte del proceso integral del manejo de los residuos sólidos, permitiendo un eficiente aprovechamiento de los materiales y optimizando los espacios disponibles para la disposición final de los materiales no utilizados Los métodos de tratamiento de los residuossólidos se pueden clasificar en varias formas. A continuación y tomando como referencia las especificaciones emitidas por la Secretaría de Desarrollo Social, se citan las principales: De acuerdo al Tipo de proceso que involucran Conforme a los propósitos del Tratamiento Procesos Físicos: Separación (manual o mecanizada) Trituración Separación magnética Compactación Recuperación de Materiales o Productos para Reuso o Reciclaje: Separación (manual o mecanizada) Vitrificación Composteo Pirolisis Procesos Químicos: Hidrólisis Oxidación Vitrificación Polimerización Recuperación de Energía: Digestión Anaerobia Incineración Pirolisis Procesos Biológicos: Composteo Digestión Anaerobia Destrucción de Agentes Infecto-contagiosos: Incineración Microondas Esterilización Procesos de Destrucción Térmica: Incineración Pirolisis Esterilización Microondas 4 A continuación se describen los principales métodos y los más utilizados para el tratamiento y manejo de los residuos sólidos en general PRINCIPALES MÉTODOS FÍSICOS PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS Separación (manual o mecanizada) Es muy usada para la recuperación de papel, cartón, vidrio, metales y otros productos que son sujetos de comercialización como materias primas para diversas industrias. La separación manual se practica en las fuentes generadoras, en los camiones recolectores de residuos sólidos y en los sitios no controlados de residuos sólidos que operan a cielo abierto. Trituración Es un proceso por medio del cual se reduce el volumen de los residuos para disminuir el costo del transporte. La ventaja de este tipo de procesamiento, además de la reducción del volumen, es que la basura triturada tiene características menos agresivas y su disposición en rellenos es más fácil. Forma parte del método de tratamiento por microondas de los residuos infecto-contagiosos. Se utiliza en las plantas productoras de composta y en algunos países desarrollados lo utilizan con el propósito de alcanzar una mayor eficiencia en la compactación de los residuos sólidos para ampliar la vida útil de los sitios. Separación magnética Se utiliza generalmente a nivel industrial y es un proceso que sirve para separar dos sólidos (uno de los cuales debe ser ferroso o tener propiedades magnéticas). El método consiste en acercar un imán a la mezcla, a fin de generar un campo magnético, que atraiga al compuesto ferroso dejando solamente el material no ferroso en el contenedor. Un ejemplo muy claro podría ser para separar las latas. Compactación Este método se utiliza principalmente en los rellenos sanitarios para el confinamiento definitivo de los residuos. La compactación se hace con maquinaria pesada en rellenos que disponen más de 40 toneladas por día. El grado de compactación óptima en un relleno sanitario es de 700-800 Kg./m3. Para ciudades de menos de 50,000 habitantes se puede emplear equipo más sencillo o inclusive puede hacerse la compactación en forma manual. La compactación también se utiliza en los sistemas de recolección y transferencia de residuos sólidos, con el objeto de bajar los costos en el transporte. PRINCIPALES MÉTODOS QUÍMICOS PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS Hidrólisis Es un proceso mediante el cual se rompen los enlaces moleculares de los residuos agregando reactivos que pueden ser ácidos, bases, o enzimas. Los productos de la molécula rota pueden ser inocuos o bien requieren ser tratados posteriormente y con más facilidad para reducir su toxicidad. Este método se utiliza para el tratamiento de residuos peligrosos Oxidación Esta tecnología está basada principalmente en el uso de agentes oxidantes tales como Peróxido de Hidrógeno, Ozono o Hipoclorito de Calcio para oxidar la materia orgánica. La oxidación con aire húmedo (wet air oxidation) es un tratamiento que rompe enlaces 5 presentes en los compuestos orgánicos e inorgánicos oxidables, se realiza a altas temperaturas y presiones y se desarrolló originalmente para tratar lodos residuales. Vitrificación El tratamiento de vitrificación térmica es usado para inmovilizar los componentes peligrosos de los residuos y transformar su comportamiento químico y físico. Se emplea para destruir residuos peligrosos en una cámara de reacción a altas temperaturas y sin oxígeno (termólisis). Los contaminantes se funden junto con la masa vítrea (silicosa). Polimerización La polimerización utiliza catalizadores para convertir monómeros o polímeros de bajo grado en compuestos particulares de alto peso molecular que pueden "encapsular" en su matriz diversos tipos de residuos. PRINCIPALES MÉTODOS BIOLÓGICOS PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS Composteo (Composting) Este método es utilizado para procesar la parte orgánica de los residuos sólidos urbanos que, generalmente, representa el 40-60% del volumen total. Consiste en la fermentación controlada y acelerada de los residuos utilizando el contenido microbiano presente. El resultado es un producto estabilizado que se emplea como abono orgánico o mejorador de suelos, sin llegar a nivel de fertilizante. En México se han instalado aproximadamente 10 plantas industriales de composteo pero no han sido proyectos exitosos debido a problemas de mercado, debido a la falta de estudios técnicos orientados a determinar su viabilidad en la región de interés. Digestión Anaerobia Es el proceso natural por medio del cual se degrada la materia orgánica, como en el caso de los rellenos sanitarios. La fermentación ocurre en forma lenta y en ausencia de oxígeno, liberándose un gas que contiene aproximadamente un 60 % de metano, por lo que se puede emplear como una fuente de energía no convencional. Existe también la posibilidad de llevar a cabo este proceso a nivel de planta, utilizando reactores en condiciones controladas, logrando mayores eficiencias en la producción de metano en el menor tiempo posible. PRINCIPALES MÉTODOS DE DESTRUCCIÓN TÉRMICA PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS Incineración Es una tecnología compleja y costosa pero efectiva para hacer el tratamiento de los residuos sólidos peligrosos y no peligrosos (urbanos). La incineración exige que los residuos tengan un poder calorífico superior a 1,200 Kcal./Kg. y las plantas incineradoras incluyen los sistemas de recuperación de energía en forma de vapor y electricidad. Se logra reducir el volumen hasta un 10% del inicial y el producto de la incineración es inerte (escoria y cenizas). Es importante señalar que el proceso de combustión debe ser bien controlado, ya que una combustión incompleta puede ocasionar más problemas ambientales que los que trata de resolver. Este método genera gases 6 contaminantes, por lo que además del costo del sistema, deberá considerarse una inversión adicional para cumplir con los estándares de emisión a la atmósfera. En América Latina, la incineración se ha orientado principalmente al control de los residuos biológico infecciosos. Pirolisis Este método se utiliza para el tratamiento de materiales orgánicos con alto valor calorífico del material de combustión, como son llantas, aceites, telas y cartón contaminados con aceite, madera, etc. Su nombre científico es termólisis y consiste en la descomposición térmica de la materia en ausencia de aire, transformándola en hidrocarburos limpios y/o carbón. El proceso no genera gases contaminantes. Esterilización Es el proceso típico de tratamiento térmico de los residuos que se realiza empleando calor seco o bien vapor. Se emplea para la desinfección de residuos infecto-contagiosos. Microondas La tecnología de microondas se emplea en sistemas modernos de tratamiento de los residuos infecto-contagiosos provenientes de hospitales y clínicas. Los residuos son triturados y se les inyecta vapor, después son triturados y expuestos continuamente a microondas. La desinfección se hace al aumentar la temperaturahasta 95 ºC durante 30 minutos La disposición final de residuos sólidos segura y confiable a largo plazo debe ser un componente importante del manejo integral de los residuos sólidos, sabiendo que estos se consideran como los materiales que ya no tienen un uso y que no pueden ser recuperados para los sistemas productivos. Cuando se evalúa la utilidad de cada uno de los elementos funcionales, así como la efectividad y economía de todas las interfaces y conexiones entre esos diferentes elementos, se puede desarrollar un Sistema de Manejo Integral de Residuos. En este contexto, dicho sistema se define, de acuerdo con la Ley General para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos como: “Manejo Integral: Las actividades de reducción en la fuente, separación, reutilización, reciclaje, co-procesamiento, tratamiento biológico, químico, físico o térmico, acopio, almacenamiento, transporte y disposición final de residuos, individualmente realizadas o combinadas de manera apropiada, para adaptarse a las condiciones y necesidades de cada lugar, cumpliendo objetivos de valorización, eficiencia sanitaria, ambiental, tecnológica, económica y social” (LGPGIR, 2003); es decir, como la selección y aplicación de técnicas, tecnologías y programas de manejo factibles, con la finalidad de alcanzar objetivos y metas específicas para el manejo de residuos. También se ha establecido una jerarquización de actividades para el manejo de residuos, en la legislación de diferentes países. De cualquier forma, los diferentes elementos del Manejo Integral de Residuos Sólidos deben estar siempre interrelacionados en cualquier programa o sistema y haber sido seleccionados para complementarse unos a otros. 7 El desarrollo e implementación de un plan de Manejo Integral de Residuos Sólidos consiste en la selección de la mezcla adecuada de tecnologías y alternativas para satisfacer las cambiantes necesidades locales de manejo de residuos al mismo tiempo que se cumple con los ordenamientos legales. (LGPGIR, 2003) Existen solamente dos alternativas disponibles para el manejo a largo plazo de los residuos sólidos o materiales residuales: disposición sobre o en la corteza terrestre y disposición en el fondo del océano. El relleno sanitario, cuarto nivel de la clasificación del Manejo Integral de Residuos Sólidos, involucra la disposición controlada de los residuos sobre o en la corteza terrestre y es por mucho el método más común de disposición de residuos. El relleno sanitario se encuentra en el nivel más bajo de la jerarquización del Manejo Integral de los Residuos Sólidos, porque representa el último medio deseable para manejar los residuos de la sociedad (Tchobanoglous G., 1993) 8 I.3 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL RELLENO SANITARIO. I.3.1 VENTAJAS. - El relleno sanitario como uno de los métodos de disposición final de los residuos sólidos urbanos, es la alternativa más económica; sin embargo, no hay que olvidar que es necesario asignar recursos financieros y técnicos suficientes para la planeación, diseño, construcción y operación. - La inversión inicial de capital es inferior a la que se necesita para la implementación de un sistema de tratamiento tal como la separación, composteo o incineración. - Cuando se dispone de material para la cobertura de los residuos sólidos en el mismo sitio, esta condición es generalmente la más económica de las diferentes opciones para la disposición final. - El relleno sanitario es un método final para la disposición de los residuos sólidos, que no requiere de operaciones adicionales, tal como el caso de la incineración o el composteo, los cuales requieren un sitio y de operaciones adicionales para la disposición de los productos finales. - Se recuperan terrenos antes considerados como improductivos o marginales, transformándolos en áreas útiles para la creación de parques, zonas recreativas y de esparcimiento, o simplemente áreas verdes. - Es un método flexible, dado que en caso de incrementar la cantidad de residuos por disponerse requiere únicamente de muy poco equipo y personal. - El gas metano generado por la descomposición de la fracción orgánica contenida en los residuos sólidos, puede ser atractivo para su aprovechamiento como fuente de energía no convencional, dependiendo de las características del sitio. I.3.2 DESVENTAJAS: - La construcción de un relleno sanitario, por la oposición de la población debido a dos aspectos fundamentales: la falta de conocimiento sobre el método de relleno sanitario y la desconfianza en los servidores públicos de la localidad. - Se requiere de una supervisión permanente para mantener un alto nivel de las operaciones y asegurar que no habrá fallas a futuro. - Cuando no existen terrenos cercanos a las fuentes de generación de residuos sólidos, debido al crecimiento urbano, el costo de transporte se verá fuertemente afectado. - La relativa cercanía de los rellenos a las áreas urbanas puede provocar serios problemas de queja pública. 9 - Existe un alto riesgo, sobre todo en los países del tercer mundo, que por la carencia de recursos económicos para la operación y mantenimiento, se convierta el relleno sanitario en tiradero a cielo abierto. - Puede presentarse eventualmente la contaminación de aguas subterráneas y superficiales cercanas, así como la generación de olores desagradables y gases, si no se toman las debidas medidas de control y de seguridad. - Los asentamientos diferenciales que sufren los rellenos sanitarios con respecto al tiempo, impide que estos sean utilizados una vez que se han concluido las operaciones. (NOM-083-SEMARNAT-2003, 2004) 10 I.4 SELECCIÓN DEL SITIO. I.4.1 METODOLOGÍA DE LA SELECCIÓN DEL SITIO DE DISP OSICIÓN FINAL Es importante mencionar que la selección del sitio es el primer paso en el diseño de un relleno sanitario. Siempre y cuando se lleve a cabo una adecuada planeación del proceso de selección del sitio, se podrá asegurar que el diseño cumpla con todos los requerimientos que garanticen su adecuada ubicación y futura operación. El reconocimiento no solamente de factores técnicos, sino también de factores ambientales, económicos, sociales y políticos, es vital. El objetivo del estudio de selección de sitios es encontrar un sitio donde la disposición de los Residuos Sólidos Urbanos (RSU) y de manejo especial pueda realizarse económicamente con el mínimo trastorno del ambiente y la salud humana. De forma general, y de acuerdo con la NOM-083-SEMARNAT-2003 se ha establecido que un relleno sanitario ideal debe tener las siguientes características: - Compatible con los planes de uso del suelo, del área en que se asienta. - Fácilmente accesible en cualquier clima, para los vehículos esperados durante su etapa de operación. - Contar con medidas de seguridad, contra la potencial contaminación del agua superficial y subterránea. - Contar con medidas de seguridad, contra el movimiento incontrolado del gas originado por los residuos sólidos depositados. - Contar con la cantidad adecuada de material de cobertura, de fácil manejo y compactación. - Estar ubicado en un área donde la operación del relleno no impactará en forma negativa los recursos sensibles del ambiente. - Ser lo suficientemente grande para recibir los residuos de la comunidad por servir durante un intervalo de tiempo razonable. - Los criterios, estudios y análisis que deben hacerse para seleccionar el lugar donde se construirá el relleno sanitario. - Los estudios y criterios básicos para el diseño de ingeniería de este tipo de obra. - Las características de construcción y operación que deberá tener. - Las obras complementarias para su funcionamiento. - Las características del monitoreo ambiental.- Las bases para considerar la clausura final, y - El procedimiento para evaluar el cumplimiento de esta NOM ante las autoridades correspondientes. - Ser el sitio más económico disponible y cumplir con los requisitos para la disposición de residuos sólidos, conforme a las restricciones de la legislación aplicable o en su defecto conforme a los criterios internacionalmente aceptados. 11 De acuerdo con lo establecido por La Norma Oficial Mexicana NOM-083-SEMARNAT-2003, en su numeral 6.2 determina que para la instalación de un Relleno Sanitario se requiere elaborar lo siguiente: 6.2 Estudios y análisis previos requeridos para la selección del sitio 6.2.1 Estudio geológico Habrá que determinar el marco geológico de la región con el fin de obtener su descripción estratigráfica, así como su geometría y distribución, considerando también la identificación de discontinuidades, tales como fallas y fracturas. Así mismo, se debe incluir todo tipo de información existente que ayude a un mejor conocimiento de las condiciones del sitio. 6.2.2 Estudios hidrogeológicos a) Evidencias y uso del agua subterránea. Definir la ubicación de posibles evidencias de agua subterránea, como son manantiales, pozos y norias, en la zona de influencia, para conocer el gradiente hidráulico. Así mismo, se debe determinar el volumen de extracción, tendencias de la explotación y planes de desarrollo en la zona de estudio. b) Identificación del tipo de acuífero. Identificar las unidades hidrogeológicas, tipo de acuífero (confinado o semiconfinado) y relación entre las diferentes unidades hidrogeológicas que definen el sistema acuífero. c) Análisis del sistema de flujo. Determinar la dirección del flujo subterráneo regional. 6.3 Estudios y análisis, en el sitio, previos a la construcción y operación de un sitio de disposición final. La realización del proyecto para la construcción y operación de un sitio de disposición final debe contar con estudios y análisis previos, de acuerdo al tipo de sitio de disposición final especificado en la tabla 1.2. a) Estudio Topográfico. Se debe realizar un estudio topográfico incluyendo planimetría y altimetría a detalle del sitio seleccionado para el sitio de disposición final. b) Estudio geotécnico. Se deberá realizar para obtener los elementos de diseño necesarios y garantizar la protección del suelo, subsuelo, agua superficial y subterránea, la estabilidad de las obras civiles y del sitio de disposición final a construirse, incluyendo al menos las siguientes pruebas: b.1 Exploración y Muestreo: - Exploración para definir sitios de muestreo. - Muestreo e identificación de muestras. - Análisis de permeabilidad de campo. - Peso volumétrico In-situ. b.2 Estudios en laboratorio: - Clasificación de muestras según el Sistema Unificado de Clasificación de suelos. - Análisis granulométrico. - Permeabilidad. - Prueba Proctor. - Límites de Consistencia (Límites de Atterberg). - Consolidación unidimensional. - Análisis de resistencia al esfuerzo cortante. - Humedad. 12 Con las propiedades físicas y mecánicas definidas a partir de los resultados de laboratorio, se deben realizar los análisis de estabilidad de taludes de las obras de terracería correspondientes. c) Evaluación geológica: c.1 Se deberá precisar la litología de los materiales, así como la geometría, distribución y presencia de fracturas y fallas geológicas en el sitio c.2 Se deberán determinar las características estratigráficas del sitio. d) Evaluación hidrogeológica d.1 Se deben determinar los parámetros hidráulicos, dirección del flujo subterráneo, características físicas, químicas y biológicas del agua. d.2 Se deben determinar las unidades hidrogeológicas que componen el subsuelo, así como las características que las identifican (espesor y permeabilidad). 6.4 Estudios de generación y composición a) Generación y composición de los residuos sólidos ur banos y de manejo especial. Se beben elaborar los estudios de generación y composición de los residuos sólidos urbanos y de manejo especial de la población por servir, con proyección para al menos la vida útil del sitio de disposición final. b) Generación de biogás. Se debe estimar la cantidad de generación esperada del biogás, mediante análisis químicos estequiométricos, que tomen en cuenta la composición química de los residuos por manejar. c) Generación del lixiviado. Se debe cuantificar el lixiviado mediante algún balance hídrico. 6.5 Cumplimiento de estudios y análisis previos En la Tabla 1.2. Se indican los estudios que se deben realizar, de acuerdo con la categoría del sitio por desarrollar para la disposición final de los residuos sólidos Estudios y Análisis A B C Geológico y Geohidrológico Regionales X Evaluación Geológica y Geohidrológica X X Hidrológico X X Topográfico X X X Geotécnico X X X Generación y composición de los RSU y de ME X X X Generación de biogás X X Generación de lixiviado X X TABLA 1.2. ESTUDIOS Y ANÁLISIS PREVIOS REQUERIDOS P ARA LA CON STRUCCIÓN DE SITIOS DE DISPOSICIÓN FINAL. FUENTE: (NOM-083-SEMARNAT-2003, 2004) 13 El uso de una metodología específica para la selección de un sitio para disposición final de Residuos Sólidos Urbanos y de Manejo Especial es benéfico, ya que de esta forma se puede mostrar que se analizó un buen número de sitios potenciales y con los criterios más significativos, antes de seleccionar un sitio en particular para los estudios y análisis previos ya señalados y la posible implementación del relleno en el sitio; por lo que a continuación se mencionan las etapas dentro del proceso recomendado generalmente en la selección de sitios para la instalación de un relleno sanitario: 1. Identificación y Evaluación de zonas de estudio 2. Identificación de Sitios Potenciales 3. Evaluación y cribado de los Sitios Potenciales 4. Selección Final del Sitio 14 I.5 MÉTODOS DE RELLENO. Los métodos usados para disponer los Residuos Sólidos Urbanos en un relleno sanitario estarán en función del perfil del terreno y que resulte más conveniente en el desarrollo de los trabajos, clasificándose como: (Tchobanoglous G., 1993) 1) Zanja o Trinchera 2) Área 3) Cañón o Terrazas 4) Rampa 5) Terraplén 6) Combinado Las características principales de cada uno de estos métodos se describen a continuación: I.5.1 MÉTODO DE ZANJA O TRINCHERA. Este método se usa normalmente en sitios donde el nivel de aguas freáticas es profundo, las pendientes del terreno son suaves y las trincheras pueden ser excavadas utilizando equipos normales de movimiento de tierras. Este método consiste en depositar los residuos sobre el talud inclinado de la trinchera (talud 3:1), donde son esparcidos y compactados con el equipo adecuado, en capas, hasta formar una celda que después será cubierta con el material excavado de la trinchera, con una frecuencia mínima de una vez al día esparciéndolo y compactándolo sobre los residuos. FIGURA 1.2 MÉTODO DE ZANJA O TRINCHERA FUENTE: Tchobanoglous G., 1993 15 I.5.2 MÉTODO DE ÁREA. Este método se puede usar en cualquier tipo de terreno disponible como canteras abandonadas, inicio de cañadas, terrenos planos, depresiones y ciénegas contaminadas; un punto importante en este método para que el relleno sea económico, es que el material de cubierta debe transportarse de lugares cercanos a éste. El método es similar al de trinchera y consiste en depositar los residuos sobre el talud inclinado, se compactan en capas inclinadas para formar la celda que después se cubre con tierra. Las celdas se construyen inicialmente en un extremo del área a rellenar y se avanza hasta terminar en el otro extremo. FIGURA 1.3 MÉTODO DE ÁREA FUENTE: Tchobanoglous G., 1993 I.5.3 MÉTODODE TERRAZAS Este sistema se emplea principalmente cuando los residuos sólidos han sido depositados en cañadas o barrancas. Se considera como una variable del método de área, consiste primordialmente en dividir el talud original de los residuos en dos o más secciones, dependiendo de la altura y longitud del talud; esta división se marca dejando una superficie horizontal, de modo que entre talud y talud existe un ancho de corona. Cabe mencionar que en este método también es necesario mover, conformar y cubrir los residuos. En la siguiente Figura se muestra la vista final de las celdas en terraza 16 FIGURA 1.4 MÉTODO DE TERRAZAS FUENTE: Tchobanoglous G., 1993 I.5.4 MÉTODO DE RAMPA Es una variación del método de área, y se emplea generalmente en terrenos ondulados. Consiste en mover, conformar y compactar los residuos sobre el talud del terreno, para posteriormente ser cubierto con material inerte. FIGURA 1.5 MÉTODO DE RAMPA FUENTE: Tchobanoglous G., 1993 17 I.5.5 MÉTODO DE TERRAPLÉN Este método es empleado en lugares donde el tipo de terreno es pantanoso, por lo que es necesario realizar un terraplén sobre el nivel del terreno, con material seco, donde puedan ser colocados, conformados y cubiertos los residuos sólidos. FIGURA 1.6 MÉTODO DE TERRAPLEN FUENTE: Tchobanoglous G., 1993 I.5.6 MÉTODO COMBINADO. En algunos casos cuando las condiciones geohidrológicas, topográficas y físicas del sitio elegido para llevar a cabo el relleno sanitario son apropiadas, se pueden combinar los dos métodos anteriores; por ejemplo, se inicia con el método de trinchera y posteriormente se continúa con el método de área en la parte superior. Otra variación del método combinado, consiste en iniciar con un método de área, excavando el material de cubierta de la base de la rampa, formándose una trinchera, la cual servirá también para ser rellenada. Los métodos combinados son considerados los más eficientes ya que permiten ahorrar el transporte del material de cubierta (siempre y cuando exista éste en el sitio) y aumentan la vida útil del sitio; o bien, se menciona que este método se recomienda cuando se carece de material de cubierta en la zona, además de que el volumen adicional que proporciona la trinchera, economiza la utilización de dicho material. 18 FIGURA 1.7 MÉTODO COMBINADO FUENTE: Tchobanoglous G., 1993 19 I.6 CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS Y DE OPERACIÓN QU E DEBERÁ TENER EL RELLENO SANITARIO (NOM-083-SEMARNAT-2003, 2004) Con referencia en la Norma NOM-083-SEMARNAT-2003, ésta menciona en su numeral 7. Las características constructivas y operativas del sitio de disposición final, una vez que se cuente con los estudios y análisis requeridos de acuerdo con la Tabla 1.1 Todos los sitios de disposición final deben contar con una barrera geológica natural o equivalente, a un espesor de un metro y un coeficiente de conductividad hidráulica, de al menos 1x10-7 cm/seg. sobre la zona destinada al establecimiento de las celdas de disposición final; o bien, garantizarla con un sistema de impermeabilización equivalente. Se debe garantizar la extracción, captación, conducción y control del biogás generado en el sitio de disposición final. Una vez que los volúmenes y la edad de los residuos propicien la generación de biogás y de no disponerse de sistemas para su aprovechamiento conveniente, se procederá a su quema, ya sea a través de pozos individuales o mediante el establecimiento de una red con quemadores centrales. Debe construirse un sistema que garantice la captación y extracción del lixiviado generado en el sitio de disposición final. El lixiviado debe ser recirculado en las celdas de residuos confinados en función de los requerimientos de humedad para la descomposición de los residuos, o bien ser tratado, o una combinación de ambas. Se debe diseñar un drenaje pluvial para el desvío de escurrimientos pluviales y el desalojo del agua de lluvia, minimizando de esta forma su infiltración en las celdas. El sitio de disposición final deberá contar con un área de emergencia para la recepción de los residuos sólidos urbanos y de manejo especial, cuando alguna eventualidad, desastre natural o emergencia de cualquier orden no permitan la operación en el frente de trabajo; dicha área debe proporcionar la misma seguridad ambiental y sanitaria que las celdas de operación ordinarias. Los sitios de disposición final, de acuerdo a la clasificación antes descrita, deberán alcanzar los siguientes niveles mínimos de compactación Sitio: Compactación (Kg/m 3) Recepción de residuos (Ton/día) A A1 Mayor de 700 Mayor de 750 A2 Mayor de 600 100–750 B Mayor de 500 50–100 C Mayor de 400 10–50 TABLA 1.3 REQUERIMIENTOS DE COMPACTACIÓN DE ACUERDO CON LA NOM-083-SEMARNAT-2003 FUENTE: NOM-083-SEMARNAT-2003, 2004 Se debe controlar la dispersión de materiales ligeros, la fauna nociva y la infiltración pluvial. Los residuos deben ser cubiertos en forma continua y dentro de un lapso menor a 24 horas posteriores a su depósito. 20 El sitio de disposición final, adoptará medidas que para los siguientes residuos no sean admitidos, como son: - Residuos líquidos, tales como aguas residuales y líquidos industriales de proceso, así como lodos hidratados de cualquier origen, con más de 85% de humedad con respecto al peso total de la muestra. - Residuos conteniendo aceites minerales - Residuos peligrosos clasificados de acuerdo a la normatividad vigente Los lodos deben ser previamente tratados o acondicionados antes de su disposición final en el frente de trabajo, conforme a la normatividad vigente. 21 I.7 REACCIONES QUE OCURREN EN EL RELLENO SANITARIO. Es sabido que los residuos sólidos una vez que han sido depositados en el relleno sanitario sufren una serie de cambios biológicos, químicos y físicos de manera simultánea e interrelacionada. Estos cambios se describen de manera general, con el propósito de que los operadores de rellenos sanitarios tengan una idea más amplia de los procesos internos que se presentan cuando los residuos son confinados. (Jaramillo, 2002) I.7.1 REACCIONES BIOLÓGICAS. Las reacciones biológicas más importantes que ocurren en los rellenos sanitarios son aquellas asociadas con la fracción orgánica contenida en los residuos sólidos urbanos, la cual conlleva a la generación de gases y eventualmente generación de líquidos. El proceso de descomposición inicia de forma aeróbica (en presencia de oxígeno), una vez que los residuos fueron cubiertos se inicia esta etapa, hasta que el oxígeno es consumido por la actividad biológica. Durante la etapa de descomposición aeróbica se genera principalmente un gas llamado bióxido de carbono (CO2). Una vez que el oxígeno se ha consumido, la descomposición se lleva a cabo de manera anaeróbica (en ausencia de oxígeno) donde en esta etapa la materia orgánica se transforma principalmente en bióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y en cantidades de amoníaco (NH3) y ácido sulfhídrico (H2S); así mismo, cabe mencionar que existen otras reacciones químicas que son llevadas a cabo a través de la actividad biológica. I.7.2 REACCIONES QUÍMICAS. Las reacciones importantes que ocurren dentro del relleno sanitario abarcan la disolución y suspensión de materiales y productos de conversión biológica en los líquidos que percolan a través de los residuos sólidos, la evaporación y vaporización de compuestos químicos y agua, dentro de la masa envolvente de biogás, la adsorción de compuestos orgánicos volátiles y semi volátiles dentro de los materiales del relleno, la deshalogenación y descomposición de compuestos orgánicos y las reacciones de óxido-reducción
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