Simulação numérica aplicada ao tratamento de efluentes

A existência de estações de tratamentos de águas residuais (ETAR) é, nos dias de hoje, fundamental na medida em que permite, reduzir a poluição ambiental associada às águas e, também, a reutilização da água tratada para diversos fins. A constante necessidade de cumprir os limites de descargas nos meios recetores conduziu a um melhoramento nas técnicas e processos de tratamento de efluentes, nomeadamente, nos processos biológicos. O processo por lamas ativadas é um processo amplamente utilizado para a remoção de poluentes orgânicos presentes nas águas residuais, pelo que um estudo mais intensivo sobre estes tratamentos resultou na publicação de uma série de conceitos e pressupostos, através de modelos numéricos. A modelação numérica de processos de tratamento de águas residuais e a utilização de ferramentas de simulação numérica têm sido largamente utilizadas, a nível mundial, por exemplo em investigação, desenvolvimento de processos, atividade de consultoria e igualmente por entidades reguladoras, na medida em que os auxiliam no planeamento, dimensionamento e análise do comportamento de infraestruturas de tratamento. No presente trabalho, recorreu-se ao software de simulação GPS-X (versão 6.0) para implementar o esquema de tratamento da ETAR de Beirolas. O objetivo deste trabalho é verificar a aplicabilidade de modelos numéricos na simulação de unidades de tratamento de efluentes e avaliar a resposta dos diferentes modelos, assim como a influência na alteração de características das águas afluentes no comportamento dos modelos. Os resultados obtidos permitiram concluir que os modelos numéricos podem ser utilizados para prever a resposta dos sistemas biológicos e as suas perturbações. Conclui-se ainda que o comportamento, dos modelos estudados (ASM1, ASM2d, ASM3 e mantis), é semelhante, contudo deve-se referir que devido à complexidade do modelo e a falta de informação experimental sobre as características do efluente, não permitiram efetuar uma completa caracterização e calibração do caso de estudo, e toda a informação disponível sobre as características físico-químicas da água foram baseadas em estimativas de concentrações de carências de oxigénio e sólidos suspensos.

Automatização da E.T.A.R. e Plano de Manutenção para a Adega Cooperativa de Mangualde

Visto que o tratamento das águas residuais é um tema muito importante para a saúde pública, é necessário criar vários processos para o tratamento de efluentes. Após a finalização de todos os processos, o efluente tratado terá de cumprir requisitos de qualidade químicos e biológicos para a sua descarga no meio ambiente. A utilização de equipamentos e técnicas, caraterizados por elevados níveis de precisão (como a tecnologia), é muito importante, pois é possível tornar o sistema mais autónomo, monitorizar processos e controlá-los de forma eficiente e acessível para o utilizador. Assim, neste tipo de sistemas terá que ser utilizado um elemento central de controlo e vários elementos auxiliares, nomeadamente vários tipos de sensores. Também terá que se usar uma interface que permita ao utilizador comunicar com o sistema de controlo, de forma a poder manipular e ajustar determinados parâmetros que influenciam os processos de tratamento. Neste sentido, a presente dissertação apresenta um estudo/projeto, na Adega Cooperativa de Mangualde, onde se pretende automatizar, controlar e monitorizar a Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) da mesma. Como, cada vez mais, os lucros das empresas dependem do bom funcionamento, não só dos trabalhadores mas também dos seus equipamentos, é necessário que estes estejam em ótimas condições de trabalho, de forma a evitar avarias e paragens na produção, o que vem trazer, por consequência, prejuízos para as empresas. Assim, realizar-se-á, também, um plano de manutenção para garantir o bom desempenho dos equipamentos desta unidade fabril.

Selecção do melhor descolorante para a eliminação da cor residual num efluente têxtil

Mestrado em Engenharia Química

Water quality issues in rivers, lakes and reservoirs in Asian countries: an approach to the problems and the methodologies

Water covers over 70% of the Earth's surface, and is vital for all known forms of life. But only 3% of the Earth's water is fresh water, and less than 0.3% of all freshwater is in rivers, lakes, reservoirs and the atmosphere. However, rivers and lakes are an important part of fresh surface water, amounting to about 89%. In this Master Thesis dissertation, the focus is on three types of water bodies – rivers, lakes and reservoirs, and their water quality issues in Asian countries. The surface water quality in a region is largely determined both by the natural processes such as climate or geographic conditions, and the anthropogenic influences such as industrial and agricultural activities or land use conversion. The quality of the water can be affected by pollutants discharge from a specific point through a sewer pipe and also by extensive drainage from agriculture/urban areas and within basin. Hence, water pollutant sources can be divided into two categories: Point source pollution and Non-point source (NPS) pollution. Seasonal variations in precipitation and surface run-off have a strong effect on river discharge and the concentration of pollutants in water bodies. For example, in the rainy season, heavy and persistent rain wash off the ground, the runoff flow increases and may contain various kinds of pollutants and, eventually, enters the water bodies. In some cases, especially in confined water bodies, the quality may be positive related with rainfall in the wet season, because this confined type of fresh water systems allows high dilution of pollutants, decreasing their possible impacts. During the dry season, the quality of water is largely related to industrialization and urbanization pollution. The aim of this study is to identify the most common water quality problems in Asian countries and to enumerate and analyze the methodologies used for assessment of water quality conditions of both rivers and confined water bodies (lakes and reservoirs). Based on the evaluation of a sample of 57 papers, dated between 2000 and 2012, it was found that over the past decade, the water quality of rivers, lakes, and reservoirs in developing countries is being degraded. Water pollution and destruction of aquatic ecosystems have caused massive damage to the functions and integrity of water resources. The most widespread NPS in Asian countries and those which have the greatest spatial impacts are urban runoff and agriculture. Locally, mine waste runoff and rice paddy are serious NPS problems. The most relevant point pollution sources are the effluents from factories, sewage treatment plant, and public or household facilities. It was found that the most used methodology was unquestionably the monitoring activity, used in 49 of analyzed studies, accounting for 86%. Sometimes, data from historical databases were used as well. It can be seen that taking samples from the water body and then carry on laboratory work (chemical analyses) is important because it can give an understanding of the water quality. 6 papers (11%) used a method that combined monitoring data and modeling. 6 papers (11%) just applied a model to estimate the quality of water. Modeling is a useful resource when there is limited budget since some models are of free download and use. In particular, several of used models come from the U.S.A, but they have their own purposes and features, meaning that a careful application of the models to other countries and a critical discussion of the results are crucial. 5 papers (9%) focus on a method combining monitoring data and statistical analysis. When there is a huge data matrix, the researchers need an efficient way of interpretation of the information which is provided by statistics. 3 papers (5%) used a method combining monitoring data, statistical analysis and modeling. These different methods are all valuable to evaluate the water quality. It was also found that the evaluation of water quality was made as well by using other types of sampling different than water itself, and they also provide useful information to understand the condition of the water body. These additional monitoring activities are: Air sampling, sediment sampling, phytoplankton sampling and aquatic animal tissues sampling. Despite considerable progress in developing and applying control regulations to point and NPS pollution, the pollution status of rivers, lakes, and reservoirs in Asian countries is not improving. In fact, this reflects the slow pace of investment in new infrastructure for pollution control and growing population pressures. Water laws or regulations and public involvement in enforcement can play a constructive and indispensable role in environmental protection. In the near future, in order to protect water from further contamination, rapid action is highly needed to control the various kinds of effluents in one region. Environmental remediation and treatment of industrial effluent and municipal wastewaters is essential. It is also important to prevent the direct input of agricultural and mine site runoff. Finally, stricter environmental regulation for water quality is required to support protection and management strategies. It would have been possible to get further information based in the 57 sample of papers. For instance, it would have been interesting to compare the level of concentrations of some pollutants in the diferente Asian countries. However the limit of three months duration for this study prevented further work to take place. In spite of this, the study objectives were achieved: the work provided an overview of the most relevant water quality problems in rivers, lakes and reservoirs in Asian countries, and also listed and analyzed the most common methodologies.

Levantamento ambiental de uma indústria conserveira nos Açores

Dissertação de Mestrado em Ambiente, Saúde e Segurança.

Mixed extractant systems for metal recovery

Hoje em dia, a prevenção dos resíduos de metais é uma questão muito importante para um grande número de empresas, pois necessitam optimizar o seu sistema de tratamento de águas residuais a fim de alcançarem os limites legais dos teores em iões metálicos e poderem efectuar a descarga das águas residuais no domínio hídrico público. Devido a esta problemática foram efectuados estudos inovadores relacionados com a remoção de iões metálicos de águas residuais, verificando-se que as tecnologias de membrana oferecem uma série de vantagens para o efeito. Uma dessas tecnologias, referida como Membrana Líquida de Suporte (SLM), é baseada num mecanismo de extracção. A membrana hidrofóbica, impregnada com uma solução extractora, funciona como barreira entre a água residual e uma solução, geralmente ácida. A diferença de pH entre a água residual e a solução actua como força motriz para o transporte de iões metálicos da água residual para a referida solução. Poderá ocorrer um problema de falta de estabilidade, resultante da possível fuga da solução extractora para fora dos poros das membranas. Estudos anteriores mostraram que os ácidos alquilfosfóricos ou ácidos fosfónicos, como os reagentes D2EHPA e CYANEX e hidroxioximas como o LIX 860-I podem ser muito úteis para a extração de iões metálicos como ferro, cobre, níquel, zinco e outros. A clássica extracção líquido-líquido também tem mostrado que a mistura de diferentes extractores pode ter um efeito sinergético. No entanto, não é claro que haja um efeito óptimo da razão de extractor ou que tipo de complexo é formado durante o processo de extracção. O objectivo deste projecto é investigar este comportamento sinergético e as complexas formações por meio de um método espectrofotométrico, o “Job’s method” e “Mole-ratio method”. Estes métodos são utilizados para estimar a estequiometria dos vários complexos entre dois solutos, a partir da variação de absorvância dos complexos quando comparado com a absorvância do soluto. Com este projecto, o Job’s method e mole-ratio method serão aplicados a um sistema de três componentes, para conseguir mais informações sobre a complexação de níquel (II) e a fim de determinar a razão extractor: metal dos complexos formados durante a aplicação de mistura de extractores D2EHPA e LIX 860-I. Segundo Job’s method a elavada absorvância situa-se na região de 0,015-0,040 M de LIX 860-I e uma baixa concentração de D2EHPA. Quando as diferentes experiências são encontradas num conjunto experimental foram avaliadas de acordo com o método de trabalho, o valor máximo do gráfico foi encontrado para uma baixa fração molar do ião metálico e uma maior concentração de D2EHPA. Esta mudança foi encontrado de 0,50 até 0,30, que poderia apontar para a direção da formação de diferentes complexos. Para o Mole-Ratio method, a estequiometria dos complexos metal pode ser determinada a partir do ponto de intersecção das linhas tangente do gráfico da absorbância versus a concentração do ligante. Em todos os casos, o máximo foi obtido em torno de uma concentração total de 0,010 M. Quando D2EHPA foi aplicado sozinho, absorvâncias muito baixos foram obtidas.

Implementação e validação de um método analítico para a determinação de surfatantes aniónicos

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Efeito de metais pesados na alga Pseudokirchneriella subcapitata

O impacto dos metais pesados em ambientes aquáticos, incluindo águas residuais, é vulgarmente determinado através de testes de toxicidade. A microalga Pseudokirchneriella subcapitata é usada nos métodos de toxicidade recomendados por organismos Internacionais como a EPA (Environmental Protection Agency) e a OCDE (Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Económico). O presente trabalho teve como objectivo avaliar o impacto do cádmio e do zinco no crescimento, na autofluorescência e na actividade metabólica da alga P. subcapitata. Para tal, a alga, em fase exponencial de crescimento, foi inoculada no meio de cultura contendo Cd (150, 500 ou 700 nmol/l) ou Zn (300, 1800 ou 6000 nmol/l). A concentração mais baixa de Cd e Zn não provocou qualquer efeito inibitório. Para uma concentração intermédia de Cd e Zn, observou-se uma redução do crescimento, ao fim de 72 h, de 63 e 50 %, respectivamente. No caso da concentração mais elevada de Cd e de Zn, observou-se uma redução do crescimento, ao fim de 72 h, de 83 e 97 %, respectivamente. A perda de autofluorescência da alga, devido à presença de Cd e de Zn, seguiu um padrão similar ao efeito sobre o crescimento. Resultados preliminares mostraram que a exposição das células de P. subcapitata a 700 nmol/ de Cd, durante 1h, induziu uma inibição da actividade esterásica de 52 %, enquanto que a incubação com 6000 nmol/l de Zn, durante 6 h, provocou uma redução da actividade esterásica de ~ 50 %. Em conclusão, os resultados obtidos mostram que o Cd é mais tóxico que o Zn para a alga P. subcapitata. A perda de autofluorescência, devido à exposição aos metais pesados em estudo, ocorreu segundo um padrão similar ao efeito inibitório sobre o crescimento. O Cd e Zn provocaram uma rápida perda (no espaço de 6 h) da actividade esterásica. Estes resultados sugerem que a avaliação da actividade esterásica da alga P. subcapitata poderá constituir um indicador sensível na avaliação da toxicidade.

Projecto de pré-dimensionamento de uma ETAR em Luanda - Angola

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Hidráulica

Avaliação ecotoxicológica de solos contaminados por ibuprofeno

Os produtos farmacêuticos são substâncias químicas muito utilizados em medicina, veterinária e ainda na agricultura. Nos anos 90, foi descoberta a presença de fármacos em meio aquático, verificando-se que a sua remoção nas Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) não era completa. Durante as duas últimas décadas foi identificada a presença de mais de oitenta compostos no meio ambiente e actualmente são considerados poluentes emergentes. Podem contaminar solos e águas, depois de serem usados e excretados (inalterados ou metabolizados) por humanos e animais, ou quando são indevidamente lançados directamente no meio ambiente. Os estudos ecotoxicológicos efectuados com estes poluentes têm sido direccionados, sobretudo, para as águas, existindo uma ausência de trabalhos sobre solos. O Ibuprofeno (IB) é um anti-inflamatório não esteróide, utilizado também como analgésico e antipirético, sendo um dos produtos farmacêuticos mais vendidos em todo o mundo, o que justifica a sua forte presença no meio ambiente. Por isso, e dada a ausência de trabalhos ecotoxicológicos de solos contaminados por fármacos, o IB foi o produto farmacêutico selecionado para a realização deste trabalho. A ecotoxicidade pode ser avaliada através de bioensaios. Estes têm a capacidade de avaliar a toxicidade de uma determinada substância de forma global, usando organismos vivos que funcionam como bio-indicadores. O presente trabalho tem como objectivos avaliar o impacte causado nos solos pelo IB, testar a toxicidade de dois processos de descontaminação para remover o referido fármaco dos solos assim como avaliar a toxicidade provocada por águas residuais, de três unidades hospitalares e de uma indústria farmacêutica. Esta avaliação foi efectuada através de ensaios de toxicidade aguda de germinação e de alongamento de raiz de sementes de alface, variedade bola de manteiga (Lactuca sativa), em solo arenoso. Os ensaios de ecotoxicidade aguda em solos contaminados por IB foram realizados para uma gama de concentrações entre 0,1 e 1000 μg/L. Verificou-se uma redução do número de sementes germinadas e do comprimento médio da planta no solo contaminado com 0,5 e 20 μg/L de IB. No solo contaminado com 1000 μg/L de IB observou-se uma redução da germinação, acompanhada por uma indução de crescimento da raiz da espécie Lactuca sativa. Os dois tratamentos de descontaminação de solos, reagente de Fenton e Nanopartículas de ferro zero valente, revelaram toxicidade, tendo-se obtido uma percentagem de germinação entre 32,2 ± 3,5 e 48,5 ± 6,2 e inibição do crescimento da raiz do organismo teste em cerca de 85,0 %. Em relação às águas residuais hospitalares verificou-se uma redução da percentagem de germinação entre 31,1 ± 5,0 e 72,3 ± 12,4 e uma inibição do crescimento da raiz situada entre 13,0 ± 6,4 e 20,2 ± 10,0 %. Para a água residual industrial ocorreu uma inibição da percentagem de germinação de 60,5 ± 13,1, contudo nas plantas germinadas observou-se uma indução do crescimento da raiz de 14,9 ± 7,7 %.

Water quality in lakes and reservoirs in China

Dissertation elaborated for the partial fulfilment of the requirements of the Master Degree in Civil Engineering in the Speciality Area of Hydarulics

A divulgação do ciclo urbano da água através da internet

Este estudo foi desenvolvido tendo em conta: a importância do ciclo urbano da água, para a formação de cidadãos mais responsáveis e para a preservação do meio ambiente; a escassa divulgação de informações sobre o ciclo urbano da água, na Internet e na escola; a importância da Internet, como recurso pedagógico,e do trabalho de projecto, como metodologia de ensino/aprendizagem, para a aquisição de conhecimentos e para o desenvolvimento de outras competências essenciais, previstas no currículo nacional do ensino básico. Foi neste contexto que se tentou responder às seguintes questões: Como é o ciclo urbano da água no concelho de Torres Novas?; Como divulgar o ciclo urbano da água de uma forma atractiva e educativa?; Como aplicar o ciclo urbano da água aos conteúdos do ensino básico?; Como é que os alunos do 3º ciclo do ensino básico reagem à consulta de informação sobre o ciclo urbano da água na Internet?; Que influência exerce a consulta de um site sobre o ciclo urbano da água, nas competências desenvolvidas pelos alunos durante o trabalho de projecto? Partindo destas questões, definiram-se um conjunto de objectivos e realizaram-se as seguintes actividades: Caracterização do ciclo urbano da água no concelho de Torres Novas;Recolha de recursos educativos em sites portugueses relacionados com a água e o seu ciclo urbano; Criação e divulgação de um site para a Divisão de Águas e Saneamento da Câmara Municipal de Torres Novas (www.cm-torresnovas.pt/das), de modo a disponibilizar na Internet a informação recolhida; Realização de projectos sobre o ciclo urbano da água, por alunos de uma turma do 8º ano, no âmbito das disciplinas de Ciências, e recorrendo à consulta do site; Análise das opiniões e das competências dos alunos referidos, de modo a avaliar o site e a recolher informações sobre como reagem à consulta de conteúdos sobre o ciclo urbano da água na Internet e ao trabalho de projecto. Os dados foram recolhidos e analisados de acordo com um estudo de caso. Utilizaram-se os seguintes instrumentos: documentos, inquérito por entrevista, inquérito por questionário e observação participante. A análise dos resultados permitiu chegar às seguintes conclusões: Em 2006, cerca de 98% da população do concelho de Torres Novas tinha acesso a água potável, através dos sistemas de abastecimento de água, enquanto que apenas cerca de 62% da população era servida pelos sistemas de saneamento de águas residuais; O site foi muito apreciado pelos alunos e professores, pelo modo como foi construído, pelos seus conteúdos didácticos e atractivos, e pelas informações sobre o ciclo urbano da água; A realização de projectos sobre o ciclo urbano da água, recorrendo à utilização do site, foi considerada muito útil pelos alunos, por ajudar a adquirir conhecimentos importantes e a compreender melhor os conteúdos, e por contribuir para o desenvolvimento de competências. Tendo em conta que a maioria dos alunos apresentou muitas dificuldades na realização dos projectos,estes devem ser realizados com mais frequência e em várias disciplinas.

Contributo para avaliar a possibilidade de reutilização das areias removidas nas ETAR

O presente trabalho insere-se na temática da valorização dos resíduos e da importância de os desviar dos aterros sanitários, indo ao encontro das novas directivas europeias em matéria de gestão de resíduos, contribuindo para atingir os objectivos nacionais, elevados por compromissos internacionais e comunitários assumidos pelo Estado Português. As areias removidas das águas residuais nas ETAR são, em geral, encaminhadas para aterro sanitário e depositadas como resíduo. Este trabalho contribui para avaliar a possibilidade de reutilização destas areias para outros fins, nomeadamente em: aterro sanitário (sistema de impermeabilização basal, terra de cobertura diária e selagem final); almofadas de assentamento; construção de estradas (terraplenagens e pavimentos); fabrico de betão e argamassas; ou noutros usos cuja qualidade exigida seja compatível com a qualidade destas areias. Tendo em conta que a reutilização destas areias só é possível se forem asseguradas as características técnicas, e se do seu manuseamento e aplicação não resultar qualquer risco para a saúde pública e para o ambiente, foi determinada a composição granulométrica, o coeficiente de permeabilidade, e o impacte que a desinfecção com hipoclorito de sódio pode ter na qualidade sanitária das areias removidas das águas residuais de uma ETAR seleccionada como caso de estudo(ETAR de Sesimbra). Os resultados obtidos para a granulometria e para o coeficiente de permeabilidade, permitem concluir que as areias em estudo, para estes parâmetros, têm características semelhantes às de uma areia corrente, sendo interessantes para os usos equacionados, embora o valor da matéria orgânica seja um pouco elevado. A nível da qualidade sanitária, os valores de coliformes fecais foram superiores ao que seria desejável, pelo que devem ter um tratamento adicional antes de serem reutilizadas. Embora os resultados não possam ser tomados como definitivos ou conclusivos, a desinfecção com hipoclorito de sódio revelou-se benéfica na medida em que permitiu reduzir, em todos os ensaios, o valor de coliformes fecais, atingindo uma qualidade sanitária comparável à exigida nos E.U.A. para a valorização agrícola de lamas de ETAR.

Estudo da eficiência da ETAR da zona industrial da AutoEuropa por análise biológica

No tratamento de águas residuais por lamas activadas, existem diferentes populações de protozoários e metazoários que se podem desenvolver durante o processo. A sua presença é fundamental para o bom desempenho da ETAR. Além de reduzirem a turvação do efluente final, estimulam o crescimento bacteriano, promovem a floculação e algumas espécies reduzem a poluição. É possível estabelecer uma estreita relação entre a predominância de determinadas espécies ou grupos de espécies, com parâmetros operacionais da ETAR, tais como os índices bióticos. Este procedimento requer a identificação e enumeração das diferentes espécies. No entanto, existem outros métodos, que apresentam relações entre a abundância de uma dada espécie ou grupo e os parâmetros da estação. O presente trabalho tem como objectivos: avaliar o funcionamento do sistema de tratamento de lamas activadas através da observação microscópica de protozoários e metazoários, identificação e contagem das espécies relevantes; estabelecer relações entre os organismos que contribuem para o processo de depuração de águas residuais e as condições de operação, como parâmetros físicoquímicos ou o desempenho da ETAR; e produzir uma ferramenta de apoio à gestão da ETAR, baseada em princípios biológicos. Pretende-se, ainda, contribuir e incentivar para a adopção de metodologias semelhantes em outros sistemas de lamas activadas em funcionamento no nosso País. Em termos metodológicos, a colheita de amostras foi realizada semanalmente na ETAR da ZIA durante dois meses e meio. Os parâmetros operacionais e físico-químicos foram obtidos junto da ETAR. A análise biológica foi efectuada por microscopia óptica. Avaliou-se qualitativa e quantitativamente a microfauna presente no tanque de arejamento, no poço de mistura de lamas e no clarificado de ambos os decantadores, a fim de se verificar as possíveis correlações desses parâmetros com a eficiência do sistema. Aplicou-se os resultados biológicos obtidos, em quatro modelos propostos para a avaliação do processo de tratamento, baseada em análises biológicas. Em termos qualitativos e na maior parte das observações, a lama apresentou boa qualidade. A ETAR da ZIA foi colonizada por tecamebas, principalmente Arcella sp. e Euglypha alveolata, em todo, o estudo e em todos os pontos analisados. No tanque de arejamento foram sempre observados ciliados nadadores livres. A densidade total de organismos no tanque de arejamento variou de 2982 e 7330 organismos/mL, com valor médio de 5995 organismos/mL. Relativamente, aos parâmetros estudados, os objectivos de remoção para o CBO5, CQO, SST e SSV foram alcançados.