Contribuição para o estudo de compostos desreguladores endócrinos (EDC) em estações de tratamento de águas residuais (ETAR): estudo da remoção de EDC`S numa etar com tratamento terciário

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Engenharia Sanitária

Avaliação da utilização de sistemas de alagados construídos como sistema de tratamento terciário de efluentes e para geração de biomassa da cultura de taboa (Typha sp)

Pós-graduação em Ciência Florestal - FCA

Avaliação de processo de lodos ativos por batelada seguido de tratamento terciário com ênfase na remoção de matéria orgânica e na sedimentabilidade do lodo

This paper evaluate the performance of a Wastewater Treatment Plant (WWTP) in sequential batch activated sludge modality with tertiary treatment step, located in high temperature region. It also presents the analysis of organic matter’s removal and the evaluation of sludge sedimentation conditions through reactors in bench scale, fed with different substrate’s and biomass’ concentrations, from the WWTP in study. The results showed high efficiency and stability of the treatment process using Sequential Batch Reactors for domestic sewage, even with sudden changes of organic and hydraulic load, reaching more than 90% of efficiency in the removal of biodegradable organic matter. The removal of organic matter and sedimentation tests in bench reactors showed the good performance in respect of the organic matter’s removal, however, the high concentration of micro-organism results in a lower sludge sedimentation rate, which can compromise the quality of the final effluent. The relation Food/Microorganism in the conditions of the WWTP’s current operation showed a value of 0.06 gCOD/gVSS.d. and zonal sedimentation velocity of 0.59 m/h, the great ratio of the concentration of the substrate by biomass concentration, which obtained the maximum operational efficiency, showed a value of 0.09 gCOD/gVSS.d. and zonal sedimentation velocity of 1.4 m/h.

Avaliação de processo de lodos ativos por batelada seguido de tratamento terciário com ênfase na remoção de matéria orgânica e na sedimentabilidade do lodo

This paper evaluate the performance of a Wastewater Treatment Plant (WWTP) in sequential batch activated sludge modality with tertiary treatment step, located in high temperature region. It also presents the analysis of organic matter’s removal and the evaluation of sludge sedimentation conditions through reactors in bench scale, fed with different substrate’s and biomass’ concentrations, from the WWTP in study. The results showed high efficiency and stability of the treatment process using Sequential Batch Reactors for domestic sewage, even with sudden changes of organic and hydraulic load, reaching more than 90% of efficiency in the removal of biodegradable organic matter. The removal of organic matter and sedimentation tests in bench reactors showed the good performance in respect of the organic matter’s removal, however, the high concentration of micro-organism results in a lower sludge sedimentation rate, which can compromise the quality of the final effluent. The relation Food/Microorganism in the conditions of the WWTP’s current operation showed a value of 0.06 gCOD/gVSS.d. and zonal sedimentation velocity of 0.59 m/h, the great ratio of the concentration of the substrate by biomass concentration, which obtained the maximum operational efficiency, showed a value of 0.09 gCOD/gVSS.d. and zonal sedimentation velocity of 1.4 m/h.

Concepção/construção para complemento da linha de tratamento da ETAR na Herdade do Montado

O presente relatório enquadra-se no âmbito do trabalho final de Mestrado do curso de Engenharia Civil, área de especialização de Hidráulica, pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, sobre a temática de construção de ETAR’s. O estágio decorreu na empresa COBENG Construtora, Lda., e teve como fim a prestação de serviços para a SIMARSUL – Sistema Integrado Multimunicipal de Águas Residuais da Península de Setúbal, S.A. O objectivo baseou-se no acompanhamento e participação de todo o processo construtivo deste tipo de estruturas com vista a proporcionar um bom sistema hidráulico na ETAR da herdade do Montado. A obra consistiu na remodelação e implantação de uma nova fase de tratamento (Tratamento Terciário por microtamisagem e raios UV) na ETAR existente que por razões diversas foi sendo incapaz de responder da melhor forma às solicitações impostas, pela população servida, no tratamento das águas residuais. Ao longo dos trabalhos foram encontradas diversas condicionantes e dificuldades, comuns neste tipo de estruturas, e que foram sendo ultrapassadas com o planeamento atempado desses trabalhos.

Contribuição para o estudo de compostos desreguladores endócrinos (EDC) em estações de tratamento de águas residuais

Desde os anos 90 que se suspeita que um vasto leque de compostos, que estão presentes no ambiente aquático é susceptível de causar disrupção endócrina, podendo provocar efeitos adversos na nível do sistema reprodutor de vários organismos, de entre os quais os surfactantes não-iónicos alquifenois polietoxilatos(APEO), estrogénios, compostos organoclorados, entre outros. Estes, têm sido amplamente utilizados nos últimos 50 anos numa vasta diversidade de aplicações domésticas e comerciais. Durante o tratamento de águas residuais urbanas e industriais, os APEO são degradados sucessivamente até formas menos biodegradáveis, como por exemplo o NP (nonilfenol) e o OP (octilfenol), acabando por ser descarregados no ambiente aquático. A informação disponível, relativamente ao efeito das elevadas descargas nos meios receptores e da sua potencial toxicidade é ainda muito limitada, nomeadamente em sistemas aquáticos. Por outro lado, a informação sobre remoção de EDC em estações de tratamento de águas residuais (ETAR) é igualmente muito escassa, circunstância que impede a realização de estimativas de balanços materiais, indispensáveis à previsão dos correspondentes impactes nos meios hídricos, pelo que, este estudo teve como principal objectivo, a avaliação do potencial estrogénico de um efluente de uma ETAR com tratamento terciário. O presente estudo foi realizado na ETAR de Chelas, em Lisboa (Portugal). O efluente da ETAR é caracterizado por não ser só, efluente doméstico mas também ser constituído por quantidades significativas de efluente industrial. A escolha desta ETAR para realizar este estudo recaiu também na sua linha de tratamento, isto é, a ETAR possui tratamento terciário com remoção de azoto e desinfecção final do efluente através de U.V. De forma a detectar e quantificar o potencial estrogénico de uma água seleccionaramse compostos específicos, isto é alguns EDC “alvo”, nomeadamente: (i) nonilfenol e octilfenol (NP e OP); (ii) bisfenol A (BPA) e (iii) 17 β-estradiol (E2). Foram utilizadas três técnicas diferentes para identificar e quantificar os EDC seleccionados ELISA, LC-MS-MS e HPLC. As técnicas foram igualmente comparadas. Em todos os casos, isto é, independentemente da técnica analítica usada ficou demonstrado que os EDC seleccionados estavam presentes no efluente da ETAR,variando as suas concentrações de composto para composto e também ao longo da linha de tratamento da ETAR, e que ainda são descarregadas, no Estuário do Tejo,níveis de concentrações que poderão causar efeitos fisiológicos na vida animal. Contudo, devido ao elevado nível de diluição existente no Estuário do Tejo (caudais muito grandes) os efeitos nos organismos poderão não ser relevantes e,ou imediatos. Os níveis mais elevados de APE (NP e OP) foram detectados no afluente à ETAR e os menores no efluente da ETAR. O valor mais elevado de E2 foi registado após a decantação primária. A variação de E2 ao longo da linha de tratamento foi pouco significativa, facto este que poderá estar relacionado também com a “cross-reactivity”, bem como a própria actividade microbiológica existente numa água residual. Os maiores valores para o BPA foram obtidos nas lamas primárias (acima dos limites de detecção), tendo sido registada uma redução significativa deste composto ao longo da linha de tratamento, o que poderá indicar que a ETAR de Chelas remove eficientemente este composto.

Avaliação e Otimização do Consumo de Água no Processo e do Sistema de Tratamento de Efluentes

O elevado consumo de água associado à escassez deste recurso contribuiu para que alternativas de reutilização/reciclagem de água fossem estudadas que permitam diminuir o seu consumo e minimizar a dependência das indústrias. Monitorizar e avaliar os consumos de água, a nível industrial, é imprescindível para assegurar uma gestão sustentável dos recursos hídricos, sendo este o objetivo da presente dissertação. As alternativas encontradas na unidade industrial em estudo foram a substituição do equipamento sanitário e o aproveitamento do efluente tratado para operações de lavagem e/ou arrefecimento por contacto direto. A maioria do equipamento sanitário não é eficiente, tendo-se proposto a substituição desse sistema por um de menor consumo que permitirá uma poupança de 30 % no consumo de água, que corresponderá a 12 149,37 €/ano, sendo o retorno do investimento estimado em 3 meses. O efluente industrial na entrada da ETAR e nas diferentes etapas - tratamento primário de coagulação/floculação; tratamento secundário ou biológico em SBR; tratamento terciário de coagulação/floculação - foi caracterizado através da medição da temperatura, pH, oxigénio dissolvido e pela determinação da cor, turvação, sólidos suspensos totais (SST), azoto total, carência química de oxigénio (CQO), Carência Bioquímica de Oxigénio ao fim de 5 dias (CBO5) e razão CBO5/CQO. Esta caracterização permitiu avaliar o efluente industrial bruto que se caracteriza por um pH alcalino (8,3 ± 1,7); condutividade baixa (451 ± 200,2 μS/cm); elevada turvação (11 255 ± 8812,8 FTU); cor aparente (63 670 ± 42293,4 PtCo) e cor verdadeira (33 621 ± 19547,9 PtCo) elevadas; teores elevados de CQO (24 753 ± 11806,7 mg/L O2) SST (5 164 ± 3845,5 mg/L) e azoto total (718 mg/L) e um índice de biodegradabilidade baixo (razão CBO5/CQO de 1,4). Este estudo permitiu verificar que a eficiência global do tratamento do efluente foi 82 % na remoção da turvação, 83 % na remoção da cor aparente, 96 % na remoção da cor verdadeira, 85 % na remoção da CQO e 30 % na remoção dos SST. Quanto às eficiências de remoção associadas ao tratamento primário no que diz respeito à turvação, cor aparente, CQO e SST, apresentam valores inferiores aos referidos na literatura para o mesmo tipo de tratamento em efluentes similares. As eficiências de remoção obtidas no tratamento secundário são inferiores às do tratamento primário: turvação, cor aparente, CQO e SST, pelo que procurou-se otimizar a primeira etapa do processo de tratamento Neste estudo de otimização estudou-se a influência de cinco coagulantes – Sulfato de Alumínio, PAX XL – 10, PAX 18, cloreto de ferro e a conjugação de PAX 18 com sulfato de ferro - e seis floculantes – Superfloc A 150, Superfloc A 130, PA 1020, Ambifloc 560, Ambifloc C58 e Rifloc 54 - no tratamento físico-químico do efluente. O PAX 18 e o Ambifloc 560 UUJ foram os que apresentaram as mais elevadas eficiências de remoção (99,85 % na cor, 99,87 % na turvação, 90,12 % na CQO e 99,87 % nos SST). O custo associado a este tratamento é de 1,03 €/m3. Pela comparação com os critérios de qualidade no guia técnico ERSAR, apenas o parâmetro da CQO excede o valor, contudo o valor obtido permite diminuir os custos associados a um tratamento posterior para remoção da CQO remanescente no efluente residual tratado.

Estações de tratamento de águas residuais: conceitos e dimensionamento

O presente relatório é o corolário do Estágio Curricular que a autora efetuou, durante o segundo semestre do ano letivo de 2014/2015 na SBS – Engenharia Civil, Hidráulica e Ambiente, Lda. Nesta empresa a autora foi integrada na equipa técnica que elaborou um Projeto de Execução para uma Estação de Tratamento de Águas Residuais que irá ser construída em Montemor-o-Novo, tendo-lhe sido atribuídas as seguintes tarefas principais: i) estudo de ferramentas de dimensionamento de ETAR; e ii) estudo dos processos de tratamento de águas residuais a instalar. O tratamento de águas residuais não é matéria que conste do atual Plano de Estudos do Mestrado em Engenharia Civil do ISEP. Este facto, associado à premente necessidade de dar resposta às expectativas da Entidade Acolhedora, obrigou a autora a um esforço de aprendizagem significativo. Nesta fase foi executada uma aprofundada pesquisa bibliográfica que permitiu à autora obter o nível de conhecimentos teóricos necessário para a plena integração na Equipa de Projeto. Já integrada na Equipa de Projeto o primeiro trabalho desenvolvido pela autora foi a análise detalhada do Caderno de Encargos e da respetiva Nota Técnica. Seguidamente a autora participou em todas as fases do Projeto tendo, por isso, colaborado na análise do Estudo Geotécnico, no dimensionamento dos órgãos da ETAR, no cálculo do perfil hidráulico, na definição de formas (plantas e cortes) dos órgãos, na elaboração da Lista de Equipamentos e do Mapa de Quantidades e, por último, na elaboração da Memória Descritiva e Justificativa do Processo de Tratamento e Equipamentos. O Caso Prático incluído no presente documento é, em larga medida, o corolário do processo de aprendizagem de que a autora beneficiou no decorrer do Estágio Curricular. Grande parte das tarefas que a autora executou ao longo da elaboração do projeto relacionaram-se com o dimensionamento dos órgãos da ETAR e com os respetivos cálculos hidráulicos. Os conhecimentos teórico-práticos desta forma adquiridos foram reunidos num conjunto de ferramentas, maioritariamente folhas de cálculo, que se verificou serem úteis nos processos de dimensionamento e de teste de soluções alternativas. É parte integrante deste relatório um capítulo no qual é feita uma detalhada apresentação dos conceitos teóricos subjacentes ao Projeto de ETAR. Este capítulo reflete o estudo que a autora teve necessidade de efetuar antes de se sentir capaz de integrar a Equipa de Projeto.

Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reatores anaeróbios horizontais seguidos de reator aeróbio em batelada sequencial

Avaliou-se o desempenho de um sistema combinado anaeróbio-aeróbio para o tratamento de águas residuárias de suinocultura, com concentrações médias de sólidos suspensos totais (SST) de 18.624 e 11.395 mg L-1. Foram utilizados quatro reatores anaeróbios horizontais com volume total de 49,5 L cada, um com manta de lodo (RAHML) e três de leito fixo (RAHLF), instalados em série e seguidos de um reator aeróbio operado em batelada sequencial (RBS) com volume total de 339 L e com alimentação contínua. Nos RAHLF, foram utilizados como meios suporte de anéis de bambu, anéis plásticos de eletroduto corrugado e anéis de bucha (Luffa cillyndrica), respectivamente. Os tempos de detenção hidráulica (TDH) e as cargas orgânicas volumétricas (COV) aplicadas no RAHML foram de 12 e 10 h e 53 e 61 g DQO (L d)-1, respectivamente. O RBS foi operado com ciclo de 24 h e COV de 0,34 e 0,50 g DQO (L d)-1. As eficiências médias de remoção de DQOtotal e SST para o conjunto de reatores anaeróbios horizontais, em série, foram de 96 e 99%, e de 96 e 95%, respectivamente. As maiores produções volumétricas de metano ocorreram nos RAHLF, com valores médios de até 0,744 m³ CH4 (m³ reator d)-1. A inclusão do RBS permitiu melhorar a qualidade do efluente e a estabilidade do sistema de tratamento, atingindo eficiências de remoção de DQOtotal e SST de 99 e 99%, e de 98 e 99%, respectivamente. No RBS, ocorreu nitrificação e desnitrificação, com remoções de N-amoniacal de até 65%.

Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reatores anaeróbios horizontais seguidos de reator aeróbio em batelada sequencial

Avaliou-se o desempenho de um sistema combinado anaeróbio-aeróbio para o tratamento de águas residuárias de suinocultura, com concentrações médias de sólidos suspensos totais (SST) de 18.624 e 11.395 mg L-1. Foram utilizados quatro reatores anaeróbios horizontais com volume total de 49,5 L cada, um com manta de lodo (RAHML) e três de leito fixo (RAHLF), instalados em série e seguidos de um reator aeróbio operado em batelada sequencial (RBS) com volume total de 339 L e com alimentação contínua. Nos RAHLF, foram utilizados como meios suporte de anéis de bambu, anéis plásticos de eletroduto corrugado e anéis de bucha (Luffa cillyndrica), respectivamente. Os tempos de detenção hidráulica (TDH) e as cargas orgânicas volumétricas (COV) aplicadas no RAHML foram de 12 e 10 h e 53 e 61 g DQO (L d)-1, respectivamente. O RBS foi operado com ciclo de 24 h e COV de 0,34 e 0,50 g DQO (L d)-1. As eficiências médias de remoção de DQOtotal e SST para o conjunto de reatores anaeróbios horizontais, em série, foram de 96 e 99%, e de 96 e 95%, respectivamente. As maiores produções volumétricas de metano ocorreram nos RAHLF, com valores médios de até 0,744 m³ CH4 (m³ reator d)-1. A inclusão do RBS permitiu melhorar a qualidade do efluente e a estabilidade do sistema de tratamento, atingindo eficiências de remoção de DQOtotal e SST de 99 e 99%, e de 98 e 99%, respectivamente. No RBS, ocorreu nitrificação e desnitrificação, com remoções de N-amoniacal de até 65%.

Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reatores anaeróbios horizontais seguidos de reator em bateladas sequenciais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Projeto de uma ETAR de 3200 habitantes equivalentes

A atividade humana e industrial usa a água para as suas atividades do quotidiano. A água é um recurso natural escasso cuja qualidade deve ser protegida, defendida, gerida e tratada em conformidade com o seu uso. Nesse âmbito, a gestão das águas prossegue objetivos de proteção da saúde humana e de preservação, proteção e melhoria da qualidade do ambiente[1]. Desde o final do seculo XIX até aos dias de hoje, verificou-se uma forte evolução nos sistemas de tratamento de águas residuais. Esta evolução foi fundamental para dar resposta às maiores exigências de qualidade do efluente tratado. O sistema de lamas ativadas é um dos processos de tratamento biológico das águas residuais mais usados em todo o mundo. Este trabalho consiste no desenvolvimento do projeto de conceção e dimensionamento de uma Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) para servir um pequeno aglomerado de cerca de 3200 habitantes equivalentes (hab.eq.), tendo como objetivo o dimensionamento de todas as etapas de tratamento necessárias ao cumprimento da legislação em vigor para a descarga das águas residuais urbanas no meio recetor. O Decreto-lei nº 152/97[2], relativo ao tratamento de águas residuais urbanas, juntamente com o Decreto-lei nº 149/2004[3] que identifica as zonas sensíveis e de zonas menos sensíveis, permitem que as entidades licenciadoras definam o grau de tratamento que a instalação deve possuir tendo em consideração a classificação do meio onde o efluente tratado é descarregado. O Decreto-Lei n.º 135/2009[1] estabelece o regime de identificação, gestão, monitorização e classificação da qualidade das águas balneares, impondo a qualidade microbiológica da água residual tratada mediante o meio recetor, e portanto conseguindo-se assim definir o tratamento de desinfeção a adotar. Resumidamente, a conceção do tratamento focou as seguintes etapas: tratamento preliminar formado por uma unidade compacta de tamisação, desarenador e desengordurador, tratamento secundário por lamas ativadas em regime de arejamento prolongado constituído por dois reatores com cerca de 400 m3 de volume seguido de um decantador com um diâmetro de 9.5 m, tratamento terciário de desinfeção composto por uma microtamisação seguido de desinfeção UV, e a utilização das operações comuns de espessamento e desidratação das lamas produzidas em excesso pelo tratamento, constituída por com um espessador gravítico com 4.6 m de diâmetro, e um filtro banda para a desidratação.

Produção de biodiesel a partir de microalgas. Revisão bibliográfica e contribuição para a sua produção em Portugal

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente perfil Engenharia Sanitária

Caracterização do microbioma e dos perfis de resistência nos afluentes e efluentes de ETAR

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Engenharia Clínica)

Comportamento do reator seqüencial em batelada (RSB) sob estado estacionário dinâmico utilizando idade do lodo como parâmetro de controle operacional

O reator seqüencial em batelada (RSB) é uma variante de lodos ativados capaz de promover a remoção da matéria orgânica, a remoção dos nutrientes e a separação da fase sólida da líquida em uma unidade. A valorização das áreas urbanas, a carência de tratamento terciário e a crescente necessidade de redução nas dimensões de estações de tratamento de esgoto devem impulsionar o desenvolvimento de pesquisas sobre RSB em curto espaço de tempo. A partir deste cenário, o presente trabalho teve como objetivo modelar o comportamento do reator seqüencial em batelada a partir da teoria desenvolvida por Marais e colaboradores. Dentro deste contexto, a cinética de oxidação dos compostos orgânicos e do nitrogênio na forma amoniacal foi descrita e modelada. O trabalho experimental foi realizado em duas escalas: bancada e piloto. O experimento em escala de bancada foi dividido em duas fases. Foram utilizados dois RSBs e um sistema de fluxo contínuo. Um reator seqüencial em batelada (RSB1) foi operado com idade de lodo. O outro reator em batelada (RSB2) foi operado em função da relação F/M e o sistema de fluxo contínuo (FC1) por idade de lodo. Estes reatores foram utilizados como controle no monitoramento do RSB1 Na primeira fase, os três sistemas removeram apenas matéria orgânica. Na fase seguinte, removeram matéria orgânica e nitrogênio. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada, foi possível concluir que o modelo desenvolvido pode ser aplicado ao reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo, permitindo determinar a qualidade do efluente, a produção de lodo e o consumo de oxidante. Além disso, foi possível descrever o comportamento da taxa de consumo de oxigênio em função da oxidação da matéria orgânica biodegradável e da oxidação do nitrogênio na forma amoniacal. O reator seqüencial em batelada operado com idade de lodo (RSB1) alcançou remoção média de matéria orgânica de 90 % nas idades de lodo de 30, 20, 10 e 5 dias. A remoção média de nitrogênio mais elevada foi obtida na idade de lodo de 20 dias e atingiu 87 %. Nas demais idades de lodo a remoção média de nitrogênio variou entre 79 e 42 %. A modelagem do comportamento do reator seqüencial em batelada resultou numa proposta de metodologia para o dimensionamento que tem como finalidade abolir critérios obsoletos e inadequados para o dimensionamento de lodos ativados em batelada No experimento em escala piloto, foram utilizados um reator seqüencial em batelada, denominado RSB, e um sistema de fluxo contínuo com a configuração Bardenpho, denominado FC. Os sistemas de lodos ativados sob investigação foram monitorados em duas idades de lodo: 30 e 10 dias. Os dados do experimento em escala piloto mostraram que os processos físico-químicos e biológicos envolvidos na remoção de matéria orgânica e nitrogênio no RSB foram mais eficientes do que no Bardenpho quando trataram o mesmo esgoto doméstico e foram submetidos às mesmas condições operacionais. No RSB, obteve-se 88 e 89 % de remoção de matéria orgânica nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. Nesta seqüência das idades de lodo, a eficiência do Bardenpho caiu de 87 para 76 %. O sistema de fluxo contínuo removeu 66 e 52 % do nitrogênio total afluente nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. A eficiência do RSB na remoção de nitrogênio foi determinada apenas na idade de lodo de 10 dias e alcançou 69 %. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada e piloto, constata-se que o reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo pode ser utilizado no tratamento de esgoto doméstico e obter eficiência na remoção de matéria orgânica e nitrogênio igual ou superior ao sistema de fluxo contínuo.