Reactores biológicos de membranas no tratamento de águas residuais. Estudo prévio - mbr compacto

O aumento da população mundial, principalmente em zonas de escassez de água, intensifica o aumento da sua procura para usos domésticos, industriais, e agrícolas. A reutilização de águas residuais pode ser apresentada como um contributo alternativo a esta procura, nomeadamente para fins não potáveis, podendo ser tratadas a níveis de qualidade que permitam a sua utilização adequada neste contexto, sendo uma medida, a longo prazo, competitiva do ponto de vista técnico económico. Neste âmbito, é efectuado um estudo sobre a aplicabilidade de Bioreactores de Membranas, denominados MBR, no tratamento de águas residuais e sua reutilização, sendo efectuado um estudo prévio para um sistema MBR compacto, dimensionado para 50 habitantes equivalentes tendo-se chegado a um tanque com 11 m3 divido em duas zonas, uma de equalização com 3 m3 e um reactor biológico com 8 m3. As membranas seleccionadas foram membranas de ultrafiltração PURON® da KOCH, devido ao seu sistema de limpeza inovador e eficiente, assim como às suas garantias de bom funcionamento. Por último fez-se uma análise com o objectivo de comparar sumariamente em várias vertentes (espaço, funcionalidades, custos, aumento de capacidades, arranque e produção de lamas) um sistema MBR, compacto ou não, com outros sistemas de tratamento. Esta dissertação tem como principais conclusões, que é possível um sistema MBR compacto ser produzido com um custo capital dentro dos limites comerciais, comparativamente a outras soluções compactas onde, no entanto, a solução MBR é sempre mais dispendiosa em termos de Total Cost of Ownership que qualquer outro sistema, apresentando no entanto sempre vantagens em termos da relação qualidade do efluente final e espaço ocupado.

Contributo para o estudo de tratamento de gorduras em ETAR urbanas

A quantidade de gorduras presente nas águas residuais urbanas tem vindo a aumentar significativamente nos últimos anos devido ao crescimento urbano e ao desenvolvimento industrial, podendo representar cerca de 30 a 40% da carência química de oxigénio total afluente às estações de tratamento de águas residuais (ETAR). A remoção das gorduras a montante do tratamento biológico é fundamental para o seu bom funcionamento uma vez que a sua presença é responsável por potenciar vários problemas, incluindo a diminuição da transferência de oxigénio com a consequente redução da eficiência do tratamento. No entanto, as eficiências de remoção dos desengorduradores são reduzidas, normalmente inferiores a 20%, o que faz com que esta etapa deva ser otimizada. Apesar da deposição em aterro de resíduos sólidos urbanos das gorduras geradas na ETAR constituir uma prática comum, não constitui uma solução ambiental a preconizar, sendo expectável a sua interdição a prazo devendo, consequentemente, procurar-se outras soluções para a sua eliminação. Sendo as gorduras constituídas principalmente por água e matéria orgânica, os tratamentos mais comummente utilizados baseiam-se essencialmente nestas suas características, tendo vindo a ser desenvolvidos vários processos de tratamento biológico de gorduras, quer por via aeróbia, quer por via anaeróbia. Estes processos, que se localizam preferencialmente nas próprias ETAR, permitem tratar as gorduras com o objetivo de introduzir os subprodutos gerados (efluente tratado e lamas) novamente na linha de tratamento. A realização de um inquérito a várias ETAR em Portugal, permitiu constatar que acima de 2000 h.e. a maioria das instalações inclui uma operação de remoção de gorduras através de órgãos equipados com pontes raspadoras, que a deposição em aterro continua a ser o destino final mais utilizado e que a co-digestão em ETAR que incluam a estabilização biológica de lamas na linha de tratamento, é uma solução comummente adotada.

Contribuição para o estudo da remoção de Selénio em águas residuais

O selénio é um elemento essencial numa reduzida faixa de concentrações e que pode originar efeitos adversos nos seres vivos, quer por se apresentar em excesso ou, inversamente, em caso de deficiência. A especiação do selénio é complexa, podendo encontrar-se na natureza sob vários estados de oxidação, o que dificulta a sua remoção dos efluentes. A presente Dissertação incluiu a revisão do estado da arte dos processos e tecnologias que removem selénio de águas residuais e, também a forma de limitar a sua presença nas lamas. A estação de tratamento de águas residuais (ETAR) de Ribeira dos Moinhos, Sines, foi utilizada como caso de estudo, tendo-se procurado avaliar qual ou quais as soluções que melhor permitirão fazer face à presença de selénio nas lamas da ETAR. Apesar de não ter sido identificada nenhuma tecnologia que permita a resolução do problema, foram definidas várias hipóteses. Por um lado, a solução pode envolver a utilização de uma tecnologia no pré-tratamento do efluente da Petrogal, como o ZVI, com o objectivo de limitar as interferências de outros compostos que estejam presentes nas águas residuais mais a jusante. Por outro lado, a aplicação de hidróxido ferroso às lamas mistas criando condições redutoras e a estabilização de lamas com cal viva poderão permitir a fixação do selénio à fase sólida, reduzindo o selénio no eluato das lamas.

Desinfeção de efluentes urbanos através de doseamento de cloro

O recurso à desinfeção dos efluentes urbanos como forma de procurar garantir os objetivos de remoção da poluição bacteriológica, minimizando os impactes no meio recetor, aumentou de um modo significativo nas últimas décadas. Neste contexto, o recurso à operação de desinfeção por intermédio da radiação ultravioleta (UV), em alternativa ao cloro, tem constituído uma alternativa comummente utilizada. A presente Dissertação incluiu a revisão dos principais aspetos associados às operações/processos mais utilizados na desinfeção de efluentes urbanos, a radiação ultravioleta, o ozono e o cloro. Acentuou-se o principal aspeto positivo associado à desinfeção UV, o facto de limitar ou mesmo evitar a formação de subprodutos de desinfeção, eventualmente nocivos para o ambiente, bem como o principal problema geralmente referido relativamente ao cloro, que é na presença de percursores, contribuir para a formação de subprodutos, nomeadamente trihalometanos (THM). As ETAR de Fernão Ferro, Quinta do Conde e Zona Industrial da Autoeuropa, foram utilizadas como caso de estudo, tendo-se efetuado um conjunto de ensaios com diferentes concentrações de hipoclorito de sódio e diferentes tempos de contacto com o objetivo de apurar situações de compromisso que, permitindo o cumprimento dos objetivos de qualidade relativos à remoção da poluição bacteriológica, não comprometessem a qualidade do efluente tratado no que respeita à concentração de cloro total e, ou à presença de THM. O trabalho realizado permitiu apurar para cada uma das ETAR, quais as concentrações de cloro a utilizar e quais os tempos de contacto a respeitar, garantindo-se o cumprimento de todos os objetivos de qualidade.

Contributo para a análise dos principais aspetos associados à operação de instalações de tratamento de lamas ativadas

A exploração das infraestruturas de tratamento de águas residuais urbanas, nomeadamente a otimização dos respetivos processos biológicos, garantindo o cumprimento dos objetivos de qualidade e minimizando os custos de operação, constitui um desafio para todas as entidades gestoras. Os objetivos da presente dissertação incluíram a revisão e análise dos principais aspetos associados à operação de instalações de tratamento de águas residuais urbanas, de pequena e média dimensão, através do processo de lamas ativadas. O trabalho foi efetuado no contexto de um estágio efetuado junto de uma entidade gestora, os serviços municipalizados de água e saneamento (SMAS) de Sintra, tendo incidido, em particular, na ETAR de Colares S1. O trabalho incluiu o acompanhamento das rotinas de exploração, o levantamento e tratamento de informação disponibilizada pelos SMAS de Sintra e, também, a realização de quatro campanhas de amostragem com o objetivo de obter informação relativa a parâmetros que são relevantes para o controlo de uma ETAR por lamas ativadas. O trabalho efetuado permitiu concluir que a ETAR de Colares S1 está sobredimensionada, apresentando concentrações elevadas de matéria em suspensão nos reatores biológicos, ausência de um controlo efetivo das condições de arejamento, problemas de sedimentabilidade na decantação secundária, não havendo controlo dos principais parâmetros (carga mássica, idade de lamas, índice volumétrico de lamas) commumente associados à exploração deste tipo de processo. As rotinas de operação podem ser revistas e melhoradas e os custos de exploração reduzidos. Apesar dos problemas identificados, a descarga de efluente cumpre os objetivos de qualidade expresso na licença de descarga.

Utilização de método geofísico como ferramenta inovadora para incrementar a produção de biogás e respetivo aproveitamento energético. Caso de estudo: aterro do Barlavento - Célula B

Um aterro sanitário, como instalação de eliminação final de resíduos, tem como principal objetivo não causar impacte no ambiente envolvente, nomeadamente ao nível das emissões gasosas e líquidas produzidas pela decomposição dos resíduos. Como tal, é exigido pela legislação a existência de um sistema de proteção ambiental que contemple a impermeabilização da massa de resíduos, do biogás, das águas lixiviantes e das águas pluviais bem como a sua adequada drenagem e captação. A problemática deste estudo está diretamente relacionada com a produção de biogás (efluente gasoso) e tem como principal objetivo incrementar a sua produção para queima e/ou aproveitamento energético, compreendendo respetivamente os seus benefícios ambientais e económicos. Com o objetivo de perceber o que estaria a condicionar a produção de biogás na célula C do aterro sanitário do Barlavento, recorreu-se a aplicação inovadora do método geofísico designado por “Ensaio geofísico de resistividade elétrica”. Esta aplicação inovadora teve como principal objetivo conhecer as condições relativas ao teor de humidade existente no interior da massa de resíduos em estudo. Através dos resultados obtidos, que sugeriam que a massa de resíduos estaria saturada com lixiviado, realizaram-se várias campanhas, com o intuito de confirmar a veracidade dos resultados obtidos com os ensaios geofísicos e de aplicar ensaios teste que pudessem ser pontos de partida para avaliar do grau de incerteza observado. O ensaio de resistividade elétrica teve sucesso na sua aplicabilidade prática, tendo no entanto sido condicionado pela análise dos resultados obtidos uma vez que, ao desconhecerem-se as condições existentes nos resíduos depositados, considerou-se que as baixos valores de resistividade elétrica (<5 ohm.m) corresponderiam à presença de lixiviado no interior do aterro do Barlavento, o que acabou por ser parcialmente confirmado com as perfurações realizadas nas campanhas realizadas pelo elevado grau de humidade que se observou. Era contudo expectável que se verificasse maior presença de lixiviado na massa de resíduos retirada nas perfurações. Estas campanhas forneceram contudo informações importantes sobre o ponto de vista das condições e da situação física existente no aterro sanitário, alguns pontos fracos e outros fortes, que permitiram avançar noutros trabalhos de pesquisa para apoio à problemática em estudo, nomeadamente, a melhoria da cobertura da massa de resíduos e a melhor forma de localizar os drenos de biogás.

Levantamento, identificação e classificação de dados para a gestão da manutenção numa empresa industrial

O presente trabalho refere-se à análise de conceitos gerais de manutenção e sua gestão, aplicados a uma indústria de produção de fibra têxtil sintética. Contempla uma primeira fase de organização e segmentação de um registo histórico de dados, para a identificação de equipamentos críticos e o seu impacto a nível capital na instalação industrial, e uma outra fase de caracterização de tipos de avaria comuns para a definição de um plano de acções. Neste contexto o trabalho visa o estudo de um equipamento essencial ao processo produtivo, pois a ocorrência de uma avaria/falha traduz-se na paragem da máquina e consequentemente perda na produção. Partindo dos dados organizados sobre avarias comuns identificam-se as causas raiz, com recurso a diagramas de causa e efeito. Acrescenta-se uma análise dos investimentos necessários para cumprir algumas das acções do plano. A estrutura de dados realizada permite à empresa dispor de uma nova ferramenta de apoio à gestão da manutenção, com vista a uma melhor preparação de trabalhos futuros e consequente aumento da produtividade.

Contributo para o estudo da remoção de azoto em lixiviados de resíduos urbanos

O tratamento de águas lixiviantes produzidas em aterros de resíduos sólidos, constitui um desafio à sua operação e funcionamento em condições ambientalmente corretas. Ao longo do tempo, as características qualitativas do lixiviado apresentam uma grande variabilidade, que deve ser acompanhada por uma monitorização regular e periódica, para que o efluente do lixiviado tratado cumpra as normas de descarga que lhe estão aplicadas. Um dos problemas mais significativos que resulta dessa variabilidade ao longo do tempo é a remoção de azoto bem como a remoção da CQO (carência química de oxigénio). De forma a compreender os processos e operações associados ao tratamento de águas lixiviantes, em particular no que se refere à remoção de azoto, a presente dissertação incluiu a revisão das tecnologias que são aplicadas na generalidade das estações de tratamento de águas lixiviantes (ETAL), finalizando essa revisão com a apresentação do panorama nacional e a apresentação do caso de estudo que suporta o tema desta dissertação. O caso de estudo diz respeito ao funcionamento da estação de pré-tratamento de águas lixiviantes (EPTAL) do aterro sanitário intermunicipal da ilha de S. Miguel, nos Açores. Como tal, procurou-se avaliar a linha de tratamento e os resultados obtidos na monitorização para, perante estes, ponderar se o tratamento por osmose inversa, que está em vias de ser implementado por opção dos responsáveis desta EPTAL, permite reduzir o excesso do azoto que se verifica nas análises do efluente final do atual processo de tratamento. Salienta-se que o tratamento do lixiviado por intermédio de uma osmose inversa permitirá o cumprimento dos objetivos de qualidade, se a concentração de azoto amoniacal no lixiviado bruto for inferior a 2500 mg/L. Sabendo-se que dentro de um período mínimo de 5 anos poderá entrar em funcionamento uma instalação de incineração de resíduos urbanos, em S. Miguel, Açores, estimaram-se os custos de tratamento pela unidade de osmose inversa, durante este período de tempo, tendo em conta que este será sempre superior aos custos da atual EPTAL. O trabalho realizado permitiu concluir que o desempenho da atual EPTAL, apesar de não cumprir o regulamento de descarga municipal, poderia ser melhorado com intervenções ajustadas e com custos associados inferiores aos da osmose inversa.

Estudo da alteração das características das águas de lavagem dos plásticos recuperados no tratamento mecânico – caso de estudo da VALNOR

A presente dissertação tem como objetivo avaliar, em termos técnicos, funcionais e ambientais o processo da unidade de lavagem de filmes plásticos instalado na VALNOR SA. (a primeira unidade em Portugal com este material direto), bem como analisar as características do efluente produzido na estação de tratamento de modo a identificar as ações a desenvolver que permitam a reutilização deste efluente, em condições adequadas, no processo de lavagem. A referida instalação procede à lavagem do filme plástico que é retirado no processo de triagem mecânica e automática da instalação de Tratamento Mecânico e Biológico (TMB) da VALNOR SA, de modo a obterem-se mais-valias na sua retoma pelos operadores que o encaminham para reciclagem. Salienta-se que o filme plástico, após a separação e triagem no tratamento mecânico da TMB contém ainda uma percentagem residual elevada de matéria orgânica retida em grande parte da sua área superficial. Esta situação ocorre devido à sua mistura com os bio-resíduos, quer nos contentores de deposição, quer depois durante o transporte efetuado pelas viaturas municipais. A análise a este processo de lavagem (após a sua separação dos restantes resíduos), tem como principal objetivo avaliar os resultados obtidos, analisar as características do efluente gerado e tratado e, avaliar a possibilidade da reutilização no processo de lavagem do efluente tratado. Com base nesta avaliação e tendo em conta a solução de tratamento existente, identificaram-se os parâmetros menos conseguidos no tratamento, propondo-se ações que se consideram mais ajustadas para uma eventual reformulação do processo de tratamento e, como consequência, na melhoria das características dos filmes plásticos (para venda) após a lavagem. Para o cumprimento dos objetivos a que nos propusemos foi necessário realizar uma campanha de caracterização da atual água residual produzida na lavagem dos plásticos bem como do efluente reutilizado no processo. Os resultados obtidos nas análises efetuadas demonstraram que existia uma elevada carga orgânica e inorgânica no efluente bruto á entrada e á saída da estação de tratamento do efluente (ETARI). Estas condições resultam da elevada concentração de sólidos e de uma elevada carência química de oxigénio. Assim foram estudadas e sugeridas propostas de alteração na ETARI com o objetivo de melhorar a qualidade da água residual tratada/reutilizada, conferindo robustez ao processo, quer para o normal funcionamento quer para eventuais situações anómalas. Esta avaliação reveste-se da maior importância, pois com base nos resultados observados e nas melhorias que se propõem, espera-se que se possa contribuir para uma tomada de decisão no sentido de aumentar a eficiência e eficácia, respetivamente ambiental e económica, deste processo de lavagem de filmes plásticos.

Avaliação da eficiência da desinfeção de efluentes urbanos com recurso a cloro

A descarga de efluentes urbanos pode afetar a qualidade dos meios recetores e comprometer os seus usos atuais e potenciais, mesmo depois dos efluentes sofrerem tratamento, se esse não for adequado. Do ponto de vista bacteriológico, a contaminação das origens de água para consumo humano e das zonas de prática balnear podem colocar em risco a saúde pública. A desinfeção por radiação ultravioleta, apresentou, na última década, um grande desenvolvimento, tendo constituído uma alternativa comummente utilizada. Apesar das vantagens associadas a esta tecnologia, ela é particularmente sensível à qualidade do efluente e apresenta custos de operação e manutenção muito elevados. As ETAR de Fernão Ferro e Seixal, foram utilizadas como casos de estudo, tendo-se efetuado um conjunto de ensaios por forma a avaliar o cumprimento dos objetivos de qualidade relativos à remoção da poluição bacteriológica do efluente tratado com a variação da concentração e do tempo de contacto com o cloro bem como a formação de subprodutos. Apesar de não terem sido detetados quaisquer subprodutos e dos custos associados à utilização do hipoclorito claramente inferiores aos da radiação ultravioleta, os resultados apurados não são conclusivos, recomendou-se a realização de ensaios quer de laboratório quer de campo por forma a permitir suportar uma decisão futura.

Torrefação de biomassa de Arundo donax L. e de Phoenix canariensis com vista à sua valorização energética ou material

A torrefação é vista como um pré-tratamento térmico que introduz modificações na biomassa, ou em resíduos de biomassa, que facilitam o seu processamento mecânico e aumentam a sua estabilidade e densidade energética, potenciando, assim, uma valorização posterior. Neste trabalho, estudou-se o impacte da torrefação na gama de 200 a 350 ºC e tempos de residência entre 15 e 90 min nas propriedades da biomassa proveniente da herbácea Arundo donax L. e das palmeiras Phoenix canariensis, espécies muito abundantes em vários locais do país, tendo em vista a sua posterior valorização. A proliferação descontrolada do arundo e a praga do escaravelho das palmeiras leva a que estas espécies sejam alvo de frequentes operações de remoção. A sua estrutura altamente fibrosa dificulta e encarece estas operações, que acarretam custos significativos para as câmaras municipais, e não se conhecem medidas para a sua valorização material ou energética. A torrefação foi também aplicada a peletes de resíduos de pinheiro, na gama de 200 a 250 ºC e com tempos de residência de 30 e 60 min, para averiguar o seu impacte na qualidade desse biocombustível sólido. A torrefação permitiu obter peletes mais resistentes à biodegradação, devido à redução do teor de humidade para valores residuais, sem aumentar significativamente o seu teor de cinzas e sem afetar de forma relevante a sua durabilidade, o teor de finos ou a densidade aparente. Com a biomassa de arundo e de palmeira obtiveram-se produtos com maior poder calorífico e com melhor moabilidade. No entanto, a acentuada diminuição dos rendimentos mássico e energético e o elevado teor de cinzas constrangem a sua utilização como biocombustíveis sólidos. Desta forma, optou-se por testar a sua valorização como adsorventes do corante azul de metileno, bastante comum, por exemplo, na indústria têxtil, nos curtumes ou nas industrias do papel. Os estudos de adsorção revelaram maior afinidade pelo corante por parte da biomassa sujeita a torrefação mais ligeira, com eficiências de remoção muito próximas das do carvão ativado comercial, para concentrações iniciais de corante até 200 mg/L. As isotérmicas foram melhor ajustadas ao modelo de Langmuir, que revelou capacidades máximas de adsorção na monocamada entre 59,92 e 92,68 mg/g, tendo as curvas de cinética sido melhor descritas pelo modelo de pseudo-segunda ordem. A adsorção é bastante rápida nos primeiros minutos, essencialmente devido a atrações eletrostáticas, sendo inicialmente controlada pela difusão no filme e depois pela difusão nos poros. Os adsorventes revelaram seletividade por um corante catiónico e permitiram dessorção de corante, ao contrário do verificado com o carvão ativado comercial, o que é um aspeto da maior relevância tendo em mente a regeneração do adsorvente e a recuperação do corante.

Produtos têxteis inteligentes incorporando filamentos compósitos com nanotubos de carbono

Programa Doutoral em Engenharia Têxtil.

Modelos de simulação de processos por junção de componentes

Com este artigo pretende-se abordar o papel que um repositório de componentes de simulação previamente desenvolvidos pode desempenhar em projetos de simulação de processos de negócio. Recorrendo aos conhecidos padrões workflow (workflow Patterns), resultantes da identificação de situações recorrentemente encontradas em modelos de processos organizacionais, e utilizando mecanismos específicos de componentização disponíveis em algumas ferramentas de simulação, constroem-se componentes a (re)utilizar no desenvolvimento de modelos de simulação. Como exemplo, usou-se um processo de negócio - “Reclamação de Encomendas de Clientes” - em vigor numa empresa do sector têxtil, em que um dos autores colabora.

Desenvolvimento de sistema de alarmes para incontinentes

Dissertação de mestrado em redes e serviços telemáticos

Os efeitos do ambiente térmico: avaliação subjetiva e numérica

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia e Gestão Industrial