Buenas prácticas en vertederos mediante computación científica
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- Patricia Marín Páez
- hace 5 años
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1 Buenas prácticas en vertederos mediante computación científica Miguel Cuartas, Ana López, Ana Lorena Esteban & Amaya Lobo VERSOS, vertederos y sostenibilidad. VERSOS16: V Congreso internacional sobre Mejores Tecnologías Disponibles (MTD) en vertederos, suelos contaminados y gestión de residuos.
2 Objetivos Vertederos de residuos sólidos Criterios de diseño y operación Computación científica Nuevo método de análisis Herramientas y técnicas Ejemplo de aplicación Hickory Ridge Landfill (Georgia)
3 Esquema de la presentación Método propuesto Ejemplo de aplicación Algunos resultados Resumen final
4 Método propuesto Detalles del método Herramienta: Moduelo v4 Plataforma de simulación
5 Detalles del método Variables de diseño y operación Espesor capa Densidad Cobertura Aislamiento Sellado final Parámetros de control Lixiviado Metano y Energía Asentamientos Modelo básico Escenarios Morfología LCS Tipo de residuo Orden de llenado Clima Variaciones del modelo Herramientas de análisis Regresión Arboles Gráficos Contaminación remanente Estabilidad Simulación por computador Moduelo v4 Altamira Análisis y extracción de conocimiento Conclusiones individuales Gráficos comparativos Sistemas de soporte de decisiones
6 Herramienta: Moduelo v4 Datos iniciales Terreno Elevación Propiedades Climatología Precipitación Humedad Temperatura Residuos Orígenes de residuos Composición y propiedades Evolución en el tiempo Operación Materiales utilizados Orden de llenado Sistemas de drenaje Generación de residuos Cálculos Hidrología superficial Flujos de agua en el interior del vertedero Biodegradación Asentamientos Almacenamiento, tratamiento y recirculación de lixiviados Resultados Corrientes de residuo Estado del vertedero Lixiviado: cantidad y composición Biogás: volumen y composición Asentamiento
7 Plataforma de simulación celdas x 50 años = 14 horas 256 simulaciones x 14 horas = 149 días Posibles errores: n x 149 days = Mucho Tiempo Supercomputador Altamira (IFCA) Procesadores 74 Tflops
8 Ejemplo de aplicación Variables de diseño Parámetros de control Escenarios Modelo básico Variantes del modelo North East Territories Landfill (Hong Kong)
9 Variables de diseño y operación Variable Valor 1 Valor 2 Espesor de capa 3 metros 5 metros Densidad de compactación 700 kg/m kg/m 3 Cobertura intermedia 0 metros 0,3 metros Aislamiento superficial No Si Sellado pos-clausura Baja permeabilidad Impermeable
10 Parámetros de control Cantidad de lixiviado VTotal VTotalExp VTotalPos VMaxDia Calidad del lixiviado CODTotal NH4Total CODTotalExp NH4TotalExp CODTotalPos NH4TotalPos CODMaxMes NH4MaxMes Contaminación remanente SolidCarExp SolidCarPos TotalCarExp TotalCarPos FinalCellNH4 Gas y energía VMaxMes CODMaxConMes NH4MaxConMes CH4Generated TotalEnergy VFinalBalsa CODFinalBalsa NH4FinalBalsa CH4Residual Asentamientos Estabilidad geotécnica MinSett AvgSett DiffSett MaxMoisture MaxSett AvgSettExp FinalMoisture
11 Escenarios de generación de residuos Residuo tipo Europeo Reciclaje y separación del residuo orgánico Residuo tipo Americano Residuo Europeo Residuo americano Inicio de explotación 01/01/ /01/2009 Final de explotación 31/12/ /12/2029 Residuos recibidos (T húmedo) Residuos recibidos (T seco) Humedad (% húmedo) Poder calorífico (kcal/kg seco) Rápidamente biodegradable (T seco) Lentamente biodegradable (T seco) Orgánico no biodegradable (T seco) Cenizas (T seco)
12 Escenarios climáticos Clima Cantábrico Clima Mediterráneo Datos medios diarios Clima cantábrico Clima mediterráneo Precipitación (mm) 2,87 1,33 Humedad relativa (%) 74,02 73,11 Temperatura (ºC) 15,53 17,52 Velocidad del viento (km/h) 7,25 9,17 Insolación (hours) 4,50 7,44
13 Modelo básico Periodo de operación: 1/1/2009 a 31/12/2029 Periodo de pos-clausura: 30 años Base del vertedero 400 x 400 metros Residuos recibidos: T
14 Modelo básico II
15 Variantes del modelo Variación Capa Densidad Cobertura Aislamiento Sellado pos-clausura 3_700_00_0_0 3 metros 700 kg/m 3 Ninguna No Poco permeable 3_700_00_0_1 3 metros 700 kg/m 3 Ninguna No Impermeable 3_700_00_1_0 3 metros 700 kg/m 3 Ninguna Si Poco permeable 3_700_00_1_1 3 metros 700 kg/m 3 Ninguna Si Impermeable 3_700_03_0_0 3 metros 700 kg/m 3 0,3 metros No Poco permeable 3_700_03_0_1 3 metros 700 kg/m 3 0,3 metros No Impermeable 3_700_03_1_0 3 metros 700 kg/m 3 0,3 metros Si Poco permeable 3_700_03_1_1 3 metros 700 kg/m 3 0,3 metros Si Impermeable 3_900_00_0_0 3 metros 900 kg/m 3 Ninguna No Poco permeable 3_900_00_0_1 3 metros 900 kg/m 3 Ninguna No Impermeable 3_900_00_1_0 3 metros 900 kg/m 3 Ninguna Si Poco permeable 3_900_00_1_1 3 metros 900 kg/m 3 Ninguna Si Impermeable 3_900_03_0_0 3 metros 900 kg/m 3 0,3 metros No Poco permeable 3_900_03_0_1 3 metros 900 kg/m 3 0,3 metros No Impermeable 3_900_03_1_0 3 metros 900 kg/m 3 0,3 metros Si Poco permeable 3_900_03_1_1 3 metros 900 kg/m 3 0,3 metros Si Impermeable 5_700_00_0_0 5 metros 700 kg/m 3 Ninguna No Poco permeable 5_700_00_0_1 5 metros 700 kg/m 3 Ninguna No Impermeable 5_700_00_1_0 5 metros 700 kg/m 3 Ninguna Si Poco permeable 5_700_00_1_1 5 metros 700 kg/m 3 Ninguna Si Impermeable 5_700_03_0_0 5 metros 700 kg/m 3 0,3 metros No Poco permeable 5_700_03_0_1 5 metros 700 kg/m 3 0,3 metros No Impermeable 5_700_03_1_0 5 metros 700 kg/m 3 0,3 metros Si Poco permeable 5_700_03_1_1 5 metros 700 kg/m 3 0,3 metros Si Impermeable 5_900_00_0_0 5 metros 900 kg/m 3 Ninguna No Poco permeable 5_900_00_0_1 5 metros 900 kg/m 3 Ninguna No Impermeable 5_900_00_1_0 5 metros 900 kg/m 3 Ninguna Si Poco permeable 5_900_00_1_1 5 metros 900 kg/m 3 Ninguna Si Impermeable 5_900_03_0_0 5 metros 900 kg/m 3 0,3 metros No Poco permeable 5_900_03_0_1 5 metros 900 kg/m 3 0,3 metros No Impermeable 5_900_03_1_0 5 metros 900 kg/m 3 0,3 metros Si Poco permeable 5_900_03_1_1 5 metros 900 kg/m 3 0,3 metros Si Impermeable
16 Variantes del modelo II 5 variables de estudio = 32 variaciones Variación Escenario climático Tipo de residuo 3_700_00_0_0_CA Cantábrico Americano 3_700_00_0_0_CE Cantábrico Europeo 3_700_00_0_0_MA Mediterráneo Americano 3_700_00_0_0_ME Mediterráneo Europeo 4 escenarios = 32 x 4 = 128 variantes Completo / explotación x 2 = 256 simulaciones
17 Variantes del modelo III
18 Algunos resultados (volumen de lixiviados) Regresión lineal Arboles de decisión Representación gráfica Semakau Landfill (Singapore)
19 Regresión lineal Model variation Layer Density Cover Lining Final cover VTotal 3_700_00_0_0_CE No Low perme _700_00_0_1_CE No Impermeable _700_00_1_0_CE Si Low perme _700_00_1_1_CE Si Impermeable _700_03_0_0_CE ,3 No Low perme _700_03_0_1_CE ,3 No Impermeable _700_03_1_0_CE ,3 Si Low perme _700_03_1_1_CE ,3 Si Impermeable _900_00_0_0_CE No Low perme _900_00_0_1_CE No Impermeable _900_00_1_0_CE Si Low perme _900_00_1_1_CE Si Impermeable _900_03_0_0_CE ,3 No Low perme _900_03_0_1_CE ,3 No Impermeable _900_03_1_0_CE ,3 Si Low perme _900_03_1_1_CE ,3 Si Impermeable _700_00_0_0_CE No Low perme _700_00_0_1_CE No Impermeable _700_00_1_0_CE Si Low perme _700_00_1_1_CE Si Impermeable _700_03_0_0_CE ,3 No Low perme _700_03_0_1_CE ,3 No Impermeable _700_03_1_0_CE ,3 Si Low perme _700_03_1_1_CE ,3 Si Impermeable _900_00_0_0_CE No Low perme _900_00_0_1_CE No Impermeable _900_00_1_0_CE Si Low perme _900_00_1_1_CE Si Impermeable _900_03_0_0_CE ,3 No Low perme _900_03_0_1_CE ,3 No Impermeable _900_03_1_0_CE ,3 Si Low perme _900_03_1_1_CE ,3 Si Impermeable Volumen de lixiviados (normalizado) Model variation Layer Density Cover Lining Final cover VTotal 3_700_00_0_0_CE ,88 3_700_00_0_1_CE ,70 3_700_00_1_0_CE ,27 3_700_00_1_1_CE ,09 3_700_03_0_0_CE ,65 3_700_03_0_1_CE ,46 3_700_03_1_0_CE ,16 3_700_03_1_1_CE ,00 3_900_00_0_0_CE ,93 3_900_00_0_1_CE ,75 3_900_00_1_0_CE ,30 3_900_00_1_1_CE ,12 3_900_03_0_0_CE ,73 3_900_03_0_1_CE ,54 3_900_03_1_0_CE ,24 3_900_03_1_1_CE ,05 5_700_00_0_0_CE ,99 5_700_00_0_1_CE ,83 5_700_00_1_0_CE ,28 5_700_00_1_1_CE ,12 5_700_03_0_0_CE ,67 5_700_03_0_1_CE ,49 5_700_03_1_0_CE ,19 5_700_03_1_1_CE ,04 5_900_00_0_0_CE ,00 5_900_00_0_1_CE ,83 5_900_00_1_0_CE ,33 5_900_00_1_1_CE ,16 5_900_03_0_0_CE ,75 5_900_03_0_1_CE ,57 5_900_03_1_0_CE ,28 5_900_03_1_1_CE ,09
20 Regresión lineal II VTotal = 0, ,047 Capa + 0,051 Densidad 0,166 Cobertura 0,566 Aislamiento 0,178 Sellado Dato Valor SST 3,150 SSE 0,077 SSR 3,073 r 2 0,976 s 0,054
21 Regresión lineal III Altura de capa Densidad compactación Cobertura intermedia Aislamiento superficial Sellado pos-clausura CE CA ME MA CE CA ME MA CE CA ME MA CE CA ME MA CE CA ME MA VTotal -0,09 0,17 0,16 0,28 0,27 0,57 0,56 0,52 0,52 0,18 0,18 0,09 0,10 VTotalExp -0,10 0,18 0,19 0,27 0,28 0,69 0,69 0,59 0,59 VTotalPos 0,09 0,06 0,29 0,21 0,09 0,04 0,18 0,07 0,81 0,88 0,49 0,66 VMaxDia -0,18-0,15 0,05 0,19-0,25-0,19-0,60-0,19 0,11 0,09 0,12 0,29 0,43 0,49 0,21 0,26 VMaxMes -0,16-0,14-0,25-0,29-0,13-0,24 0,12 0,14 0,56 0,57 0,43 0,57 CODTotal 0,11 0,14-0,19-0,17-0,28-0,21-0,14-0,14 0,35 0,32 0,43 0,36 0,40 0,40 0,19 0,22 CODTotalExp 0,09 0,10 0,14-0,19-0,16-0,27-0,20-0,10-0,11 0,70 0,65 0,61 0,56 CODTotalPos -0,18-0,14-0,16-0,17 0,52 0,53 0,34 0,44 CODMaxMes 0,09 0,13-0,20-0,14-0,26-0,15-0,12-0,26-0,26 0,50 0,53 0,54 0,44 0,12 0,07 NH4Total 0,12 0,15-0,16-0,14-0,26-0,17-0,12-0,23-0,22 0,25 0,21 0,38 0,30 0,46 0,47 0,21 0,24 NH4TotalExp 0,11 0,10 0,15-0,16-0,12-0,23-0,15-0,08-0,21-0,22 0,65 0,57 0,57 0,50 NH4TotalPos -0,18-0,13-0,12-0,13-0,15-0,16 0,51 0,54 0,34 0,44 NH4MaxMes 0,10 0,16-0,17-0,10-0,25-0,13-0,18-0,34-0,33 0,45 0,45 0,50 0,40 0,17 0,10 CH4Generated 0,18 0,24 0,52 0,67 0,58 0,77-0,16-0,12-0,08-0,06 TotalEnergy 0,23 0,30 0,67 0,82 0,63 0,87-0,13-0,11 MinSett -0,39-0,40-0,40-0,43-0,43-0,39-0,43-0,41-0,14-0,13 MaxSett -0,39-0,40-0,40-0,43-0,43-0,39-0,43-0,40-0,14-0,13 AvgSett -0,39-0,40-0,40-0,43-0,43-0,39-0,43-0,41-0,14-0,13 AvgSettExp -0,39-0,42-0,40-0,43-0,42-0,41-0,42-0,41-0,16-0,15 SolidCarExp -0,11-0,09-0,12-0,10 0,21 0,11 0,23 0,11 0,43 0,58 0,47 0,64-0,32-0,23-0,26-0,16 TotalCarExp -0,11-0,09-0,12-0,10 0,20 0,11 0,23 0,11 0,43 0,58 0,47 0,64-0,32-0,23-0,26-0,16 SolidCarPos -0,08-0,07-0,10-0,08 0,15 0,14 0,19 0,15 0,44 0,53 0,54 0,66-0,11-0,10-0,11-0,08-0,24-0,21-0,12-0,09 TotalCarPos -0,08-0,07-0,10-0,08 0,15 0,14 0,19 0,15 0,44 0,53 0,54 0,65-0,11-0,10-0,11-0,08-0,24-0,21-0,12-0,09 MaxMoisture 0,24 0,25 0,26 0,27-0,48-0,57-0,53-0,60 FinalMoisture 0,21 0,21 0,22 0,22-0,53-0,61-0,58-0,64 0,16 0,12 0,12 0,08
22 Árboles de decisión Volumen de lixiviados 64 variantes del modelo Media = m variantes del modelo Media = m 3 64 variantes del modelo Media = m 3
23 Lixiviado generado Cobertura = 0,17 Aislamiento = 0,57 Cobertura = 0,16 Aislamiento = 0,56 Cobertura = 0,28 Aislamiento = 0,52 Cobertura = 0,27 Aislamiento = 0,52
24 Variabilidad del lixiviado generado
25 Resumen final Nueva metodología Ejemplo de aplicación South East New Territories Landfill (Hong Kong)
26 Nueva metodología Método para el análisis de prácticas en vertedero Evalúa el impacto de cada variable Relevancia comparativa entre variables Base para un futuro sistema de soporte de decisión Herramientas y técnicas Moduelo v4 y el supercomputador Altamira Análisis de datos y extracción de conocimiento Modelos de regresión lineal Árboles de decisión Representaciones gráficas
27 Ejemplo de aplicación Impacto de las prácticas de diseño y operación en el volumen de lixiviados generados Altura de capa Densidad de compactación Cobertura intermedia Aislamiento superficial Sellado posclausura Volumen total de lixiviados El escenario (clima, residuo) es relevante Tipo de residuo cambia el efecto de la cobertura intermedia en la variabilidad del volumen de lixiviado
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