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A valorização das lamas de ETAR na agricultura como fonte de matéria orgânica e nutrientes tem vindo a ganhar relevo. Estes resíduos, produto do tratamento de águas residuais, podem ser melhorados através de bioprocessos como a vermicompostagem, ultrapassando limitações tais como a estabilidade da matéria orgânica e/ou presença de contaminantes. Com o objetivo de melhor compreender a viabilidade da vermicompostagem de lamas de ETAR efetuou-se um ensaio com substratos contendo proporções variáveis deste resíduo, de estrume de equino maturado e de casca de arroz. Aos diferentes substratos, sujeitos a um período de pré-compostagem, adicionaram-se minhocas adultas da espécie Eisenia fetida por um período de 31 dias. O efeito nas minhocas da exposição às diferentes misturas foi avaliado ao nível da mortalidade, crescimento e reprodução. Os resultados revelaram que substratos com propoções elevadas de lamas de ETAR são letais para as minhocas e que a exposição às lamas inibe a reprodução desta espécie. O pH, condutividade eléctrica e razão C/N foram as características dos substratos que sugerem um maior impacto nos resultados obtidos e a ter em principal consideração em estudos futuros., Revista de Ciências Agrárias, Vol. 45 N.º 4 (2022)

Este trabalho estudou a valorização de lamas geradas em ETAR na produção de carvões ativados para serem aplicados como adsorventes. As lamas de ETAR foram utilizadas sem pré-tratamento de desmineralização (DS) e com pré-tratamento de desmineralização (DSD), e posteriormente submetidas a carbonização/ativação com agentes químicos, K2CO3 e KOH, e com CO2. A adsorção de ácidos húmicos, macromolécula que caracteriza a principal fração orgânica dos lixiviados de aterros estáveis, foi estudada com os materiais adsorventes desenvolvidos, simulando assim o tratamento a um lixiviado “estável”. Os carvões produzidos foram também aplicados na adsorção de uma amostra de lixiviado recolhida num aterro sanitário classificado como estável. O processo de adsorção decorreu em modo contínuo com colunas de leito fixo empacotadas com os adsorventes desenvolvidos e o desempenho dos materiais produzidos foi comparado com o de um carvão comercial, BDH. Os carvões obtidos de lamas que não sofreram desmineralização (DS), apresentaram rendimentos de ativação mais elevados em relação aos carvões de lamas desmineralizadas (DSD) e por sua vez, os carvões resultantes da ativação física com CO2 apresentaram os rendimentos de ativação mais elevados. No entanto, o baixo rendimento de ativação na obtenção dos carvões derivados das lamas DSD foi compensado com elevadas áreas específicas (950 – 1008 m2/g) destes materiais comparáveis à área do carvão comercial BDH (914 m2/g). Relativamente à química de superfície, os carvões derivados de lamas são caracterizados por elevados teores de minerais e caráter alcalino, enquanto o carvão comercial apresenta baixo teor de cinzas e propriedades ácidas. Nos ensaios de adsorção de ácidos húmicos (AHs) observou-se que os carvões com densidades mais baixas, proporcionam maiores alturas de leito (Z), que resultam em zonas de transferência de massa (ZTM) mais elevadas e, portanto, maiores capacidades de adsorção de AHs. Também foi possível comprovar que os carvões com essas características, nomeadamente as amostras DSD-K2CO3 e DSD-KOH, tiveram tempos de saturação superiores aos restantes. A capacidade de adsorção total (qtotal) da coluna foi assim superior para esses carvões, no entanto, apresentaram os valores mais baixos de eficiência de remoção de AHs. Concluiu-se também que que as colunas apresentavam pior desempenho na remoção de AHs a partir do lixiviado real do que a partir da solução sintética de AHs devido à competição de outros componentes presentes no lixiviado. A aplicação do modelo de Thomas às curvas de rutura experimentais não conseguiu em alguns casos um bom ajuste devido às cinéticas de adsorção muito longas que poderão estar associadas a limitações difusionais ou ao próprio mecanismo de adsorção. Concluiu-se ainda que os carvões provenientes de ativação das lamas com KOH apresentam a maior capacidade de adsorção de AHs, 91,4 – 144,1 mg/g, em particular o carvão derivado de lamas submetidas a desmineralização, apresentando-se como uma alternativa viável e com desempenho francamente superior ao do carvão comercial. This work studied the valorization of sludge generated in ETAR in the production of activated carbons to be applied as adsorbents. The sludge was used without demineralization pre-treatment (DS) and with demineralization pre-treatment (DSD) and were subjected to carbonization/activation with chemical agents, K2CO3 e KOH, and with CO2. The adsorption of humic acids, a macromolecule that characterizes the main organic fraction of leachate from stable landfills, was studied with the developed adsorbent materials, thus simulating the treatment to a “stable” leachate. The carbons produced were also applied to the adsorption of a leachate sample collected from a sanitary landfill classified as stable. The adsorption process was carried out in continuous mode with fixed bed columns packed with the developed adsorbents and the performance of the materials produced was compared with that of a commercial coal, BDH. The sludge carbons that did not undergo demineralization (DS) showed higher activation yields compared to the demineralized sludge carbons (DSD) and, in turn, the carbons resulting from physical activation with CO2 showed the highest activation yields. However, the low activation efficiency of the materials derived from DSD sludge was compensated with high specific areas (950 – 1008 m2/g) comparable to the area of commercial carbon BDH (914 m2/g). Regarding surface chemistry, carbons derived from sludge were characterized by high mineral content and alkaline character, while commercial carbon had low ash content and acidic properties. In the humic acid (HAs) adsorption tests, it was observed that the carbons with lower density, thus with higher bed heights (Z) provided higher mass transfer zones (MTZ) and, therefore, greater HAs adsorption capacities. It was also possible to prove that the carbons with these characteristics, namely the DSD- K2CO3 and DSD-KOH samples, had longer saturation times than the others. The total adsorption capacity (qtotal) of the column was thus higher for these carbons, however, they presented the lowest values of HAs removal efficiency. It was also concluded that the columns performed worse in removing HAs from the real leachate than from the synthetic HAs solution due to competition from other components present in the leachate. The application of the Thomas model to the experimental rupture curves did not achieve a good fit in some cases due to the very long adsorption kinetics that may be associated with diffusional limitations or the adsorption mechanism itself. It was also concluded that the carbons from the activation of sludge with KOH have the highest adsorption capacity of AHs, 91.4 – 144.1 mg/g, in particular the carbon derived from sludge submitted to demineralization, presenting itself as a viable alternative and with performance clearly superior to that of commercial carbon.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia O crescimento da população mundial e do número de ETAR tem conduzido ao aumento da produção de lamas na depuração de efluentes. Em 2020 estima-se que em Portugal a produção de lamas de ETAR tenha sido de cerca de 300 kt ano-1 (base seca) e de 13 Mt (base seca) na União Europeia. Enquanto nos países do sul da Europa a valorização passa maioritariamente pela utilização na agricultura como corretor de solos, a incineração é a opção generalizada nos países do centro e norte da Europa.Em função da sua proveniência e do período do ano a composição das lamas apresenta variações, mas de um modo geral integra água, microrganismos, metais pesados, matéria orgânica, gorduras e sólidos inorgânicos. Uma vez reduzido o teor de água, as lamas com valores maiores concentrações de C e menor quantidade de cinzas remanescentes podem ser uma fonte de energia alternativa entre as energias renováveis. Neste estudo foi medido a composição elementar e o poder calorífico inferior (PCI), de quatro amostras de lamas de ETAR (duas digeridas (AD) e duas não digeridas (LM)), através de uma bomba calorimétrica. Foi avaliado também a decomposição térmica em ambiente de pirólise até 900 oC, para três taxas de temperatura (10, 20, 30 oC/min), através de ensaios simultâneos de TG e DSC.Os resultados mostram, comparativamente, que as lamas não digeridas apresentam maior PCI, o que está relacionado com o facto de possuírem maior concentração de C e uma menor quantidade de cinzas remanescentes. Os perfis de perda de massa em função da temperatura revelaram-se muito aproximados, ocorrendo a maior perda de massa (entre 38,09 e 42,28%) entre 173 e 600 oC, sendo este período da decomposição térmica caraterizado por uma reação exotérmica. Bastante significativo foi o elevado valor do teor de cinzas no final da reação (acima de 40%). The growth of the world population and the number of WWTPs has led to an increase in sludge production in effluent purification. By 2020 it is estimated that in Portugal the production of WWTP sludge will have been about 300 kt per year-1 (dry basis) and 13 Mt (dry basis) in the European Union. While in southern European countries the recovery is mostly through agricultural use as a soil conditioner, incineration is the widespread option in central and northern European countries.Depending on its origin and the time of year, the composition of sludge varies, but generally includes water, microorganisms, heavy metals, organic matter, fats and inorganic solids. Once the water content is reduced, sludge with higher C concentrations and less remaining ash can be an alternative energy source among renewable energies. In this study, the elemental composition and lower heating value (LHV), of four samples of WWTP sludge (two digested (AD) and two undigested (LM)) were measured using a calorimetric pump. Thermal decomposition in a pyrolysis environment up to 900 °C, for three temperature rates (10, 20, 30 °C/min), was also evaluated by simultaneous TG and DSC tests.The results show, comparatively, that the undigested sludge has higher LHV, which is related to the fact that it has a higher concentration of C and a lower amount of remaining ash. The profiles of mass loss as a function of temperature were very similar, with the greatest mass loss (between 38,09 and 42,28%) occurring between 173 and 600 °C, this period of thermal decomposition being characterized by an exothermic reaction. Quite significant was the high value of the ash content at the end of the reaction (above 40%).

As lamas produzidas em estações de tratamento de águas residuais (ETAR) são usualmente valorizadas a nível agrícola quando cumprem os requisitos legais para o efeito. Porém, frequentemente esses requisitos não são cumpridos, especialmente ao nível do teor de metais com efeitos tóxicos, tendo, por isso, de se depositar as lamas em aterro sanitário, o que acarreta prejuízos económicos e ambientais. A vermicompostagem tem vindo a ser reconhecida como uma técnica ambientalmente e economicamente sustentável para valorizar resíduos sólidos orgânicos, convertendo-os num composto estável (húmus), rico em nutrientes disponíveis para as plantas e com baixo teor de agentes patogénicos e contaminantes. Tem ainda demonstrado potencial de remoção dos metais presentes nas lamas, com consequente efeito na valorização do resíduo. O objetivo deste projeto foi estudar diferentes soluções de vermicompostagem para remediação de lamas da ETAR da Charneca (fornecidas pela Empresa Águas do Oeste S.A., Portugal). O estudo focou-se na análise da eficiência de redução dos teores de zinco, cobre, crómio e coliformes, nomeadamente Escherichia. coli. Para isso, utilizou-se um sistema de 14 vermireatores, onde as lamas foram misturadas com resíduos orgânicos, como cartão, restos de alimentos hortícolas e serradura, controlado durante 120 dias. Os resultados mostraram boas eficiências de remoção dos metais estudados e das cargas de coliformes, demonstrado que a vermicompostagem é uma técnica com elevado potencial de tratamento deste tipo de lamas de modo a evitar/reduzir a deposição em aterro sanitário, ainda que haja necessidade de otimização dos processos envolvidos.

Todos os anos são gerados resíduos e subprodutos em estações de tratamento de águas residuais, e o aumento da quantidade de lamas de ETAR é considerado um problema a nível global. Por outro lado, é também importante tratar os lixiviados de aterros sanitários adequadamente, para prevenção dos impactes ambientais negativos que estes podem causar. Neste contexto, este trabalho foca-se na valorização de lamas de ETAR em carvões ativados e na sua aplicação no tratamento de lixiviados de aterro sanitários, em particular na remoção de ácidos húmicos. Foram produzidos três carvões ativados a partir de lamas “natura” (DS) e três a partir de lamas desmineralizadas (DSD). Recorreu-se à ativação química (KOH e K2CO3) e física (CO2). Os carvões foram caracterizados através da análise elementar, teor de cinzas, TGA, caracterização textural e pHpzc. Foram realizadas as cinéticas e isotérmicas de adsorção de ácidos húmicos aos carvões que apresentaram as melhores capacidades de adsorção, nomeadamente DS-K2CO3 e DSD-K2CO3. O desempenho dos carvões produzidos foi comparado com o de um carvão comercial (BDH). Os carvões ativados com K2CO3 alcançaram capacidades de adsorção e eficiências de remoção de ácidos húmicos superiores às do carvão comercial. O carvão DSD-K2CO3 destacou-se por apresentar uma capacidade de adsorção máxima de 116 mg/g pelo modelo de Langmuir, enquanto o carvão comercial apresentou uma capacidade de 78,2 mg/g. Também se realizaram ensaios de adsorção com uma amostra de lixiviado de aterro sanitário e observou-se que os carvões DS-K2CO3 e BDH foram afetados pela matriz, diminuindo a sua capacidade de adsorção. No entanto, o carvão DSD-K2CO3 apresentou o mesmo desempenho relativamente ao lixiviado sintético. Em conclusão, este trabalho permitiu demonstrar que a valorização de lamas de ETAR em produtos de elevado desempenho no tratamento de lixiviados de aterros sanitários é possível. Waste and by-products are generated every year in wastewater treatment plants, and the increase in the amount of WWTP sludge is considered a global problem in the context of population growth and increasing wastewater sanitation. On the other hand, it is also important to treat landfill leachate in an appropriate way to prevent negative environmental impacts. Thus, this thesis is focused on the valorization of sewage sludge derived adsorbents, namely activated carbons, and their application for the treatment of landfill leachate, specifically in the removal of humic acids. In this work, six activated carbons were developed, three from “original” sludge (DS) and three from demineralized sludge (DSD), using chemical (KOH and K2CO3) and physical activation (CO2). The carbons were characterized by elemental analysis, ash content, TGA, textural characterization and pHpzc. The humic acids adsorption kinetics and isotherms were carried out on the carbons with the higher adsorption capacity, namely DS-K2CO3 and DSD-K2CO3. The performance of the carbons was compared to that of a commercial carbon, BDH. The carbons derived from K2CO3 activation achieved higher uptake capacities and removal efficiencies of humic acids than the commercial carbon. DSD-K2CO3 stood out presenting a maximum uptake capacity of 116 mg/g given by Langmuir model, while the commercial carbon presented an uptake capacity of 78,2 mg/g. Adsorption tests were also carried out with a real landfill leachate sample, and the DSD-K2CO3 showed the same uptake capacity than in the synthetic leachate (humic acid solution). However, the performance of DS-K2CO3 and BDH carbons were worst, being affected by the matrix of the real sample. In conclusion, this work demonstrated that the valorization of sewage sludges into high performance adsorbents to treat landfill leachates is possible.

Mestrado em Engenharia do Ambiente / Instituto Superior de Agronomia. Universidade de Lisboa Este trabalho tem como principal objetivo analisar o potencial da valorização energética da casca de manga na co-digestão com lamas mistas (LM) produzidas numa estação de tratamento de águas residuais, com o intuito de otimizar a produção de biogás. O co-substrato utilizado durante os ensaios experimentais foi um “licor” produzido a partir da casca da manga (LCM). Realizaram-se dois ensaios de co-digestão anaeróbia, cujos fluxos de alimentação foram preparados com diferentes proporções de substratos. Os ensaios tiveram uma duração de 90 dias e foram desenvolvidos num regime de temperatura mesófilo (34 ± 1ºC) com um tempo de retenção hidráulico (TRH) de 15 dias. Posteriormente, a produtividade dos ensaios de co-digestão foi comparada a um ensaio de referência, onde as lamas mistas foram utilizadas como substrato único. No primeiro ensaio de co-digestão (Co-DA T1) foi utilizada uma proporção de 90LM:10LCM na preparação das misturas de alimentação. No segundo ensaio (Co-DA T2) a percentagem de LCM aumentou para 20%. Um dos parâmetros utilizados para analisar a produtividade dos ensaios foi a produção específica de biogás (SGP), para Co-DA T1 foi registado um valor de 665 mL g-1SVT e aquando do aumento da proporção de LCM no fluxo de alimentação este valor acresceu para um total de 730 ± 17 mL g-1SVT. Os resultados obtidos revelaram que, relativamente ao ensaio de referência, a introdução do LCM promoveu uma melhoria do parâmetro SGP na ordem dos 300% a 345%. No que concerne à produção específica de bio-metano (SMP) os valores registados para os ensaios de co-digestão foram quatro vezes superiores ao ensaio de mono-digestão, no entanto, não foi observada uma melhoria muito significativa neste parâmetro entre Co-DA T1 e Co-DA T2. O modelo MantisAD, disponível no programa GPS-X, demonstrou uma elevada precisão (R2 ≥ 0,977) na previsão dos resultados obtidos experimentalmente N/A

Dissertação de mestrado em Engenharia Química e Biológica, As lamas das estações de tratamento de águas residuais (ETAR) são resíduos semi-sólidos que se formam inevitavelmente durante o processo de tratamento da água. São geradas em quantidades significativas e por isso constituem um problema quando se fala no seu destino final. Quando este resíduo é tratado e gerido corretamente pode representar um importante recurso renovável. Um método utilizado para que se possa tirar proveito deste resíduo é a co-digestão anaeróbia, que permite a obtenção de uma fonte de energia renovável, o biogás. O objetivo principal deste projeto é avaliar o processo de co-digestão de lamas de ETAR utilizando como co-substrato um resíduo industrial proveniente da produção de biodiesel, tendo em vista o aumento da produção de biogás gerado na ETAR de Paço de Sousa. Inicialmente realizou-se a caracterização físico-química das lamas utilizadas no processo e do efluente industrial, nomeadamente em termos de sólidos totais (ST), sólidos voláteis (SV) e carência química de oxigénio. Efetuou-se em seguida o processo de co-digestão anaeróbia de lamas da ETAR (lamas mistas) em 3 reatores piloto com diferentes quantidades de efluente industrial. A experiência foi dividia em quatro períodos, tendo-se aplicado em todos os períodos uma carga orgânica de 1,4 ± 0,3 g/(L.dia) e um tempo de retenção hidráulico de 18 dias. O teor de SV das lamas mistas alimentadas foi de 26 ± 4 g/L. Houve a monotorização de parâmetros relevantes como a temperatura, o pH, ST, SV e ainda o caudal e composição do biogás. Nos primeiros três períodos de operação verificaram-se vários problemas operacionais, pelo que apenas no último período se conseguiu verificar que existe um efeito positivo da adição do efluente industrial. Adição de 10 % (v/v) de efluente industrial às lamas mistas resultou num aumento de 17,5 % na produção cumulativa de biogás correspondente a um ganho de 2,8 kWh/kg (expresso relativamente aos sólidos voláteis removidos). Tendo em vista o potencial demonstrado por esta estratégia, mais estudos deverão agora ser realizados para definir a concentração ótima de efluente da produção de biodiesel a aplicar, de modo a não causar efeitos inibidores e maximizar a eficiência energética do digestor anaeróbio da ETAR., Municipal sewage sludge (MSS) is an inevitable waste of the treatment process in wastewater treatment plants (WWTP). It is generated in significant quantities and as such its final destination constitutes a problem. When treated and managed correctly, this residue can represent an important renewable resource. One method used to take advantage of this residue is anaerobic co-digestion, which allows the production of a renewable energy source, biogas. The main objective of this project is to assess the co-digest process of MSS using as co-substrate an industrial wastewater deriving from the production of biodiesel, with the ultimate goal of increasing the biogas production at the wastewater treatment plant in Paço de Sousa. First, physicochemical analysis were made for the characterization of the MSS and industrial wastewater used in the process, such as total solids (TS), volatile solids (VS) and chemical oxygen demand. Afterwards, the anaerobic co-digestion process of MSS (mixture of primary and secondary sludge) was executed in three pilot scale reactors with different quantities of industrial wastewater. The experiment was divided into four periods, having an applied organic loading rate of 1,4 ± 0,3 g/(L.day) and a hydraulic retention time of 18 days. The VS concentration in the MSS fed was 26 ± 4 g/L. Relevant parameters were monitored such as temperature, pH, TS, VS and also the biogas flow and composition. In the first three periods of operation several operational problems arose and as such only in the last period it was possible to verify a positive effect of the addition of industrial wastewater. The addition of 10% (v/v) of industrial wastewater to the MSS resulted in an increase of 17,5 % in the cumulative biogas production corresponding to a gain of 2,8 kWh/kg (expressed in relation to the VS removed). Taking into account the demonstrated potential of this strategy, more studies should be conducted to determine the optimum concentration of industrial effluent to apply, in order to avoid inhibitory effects and maximize the energetic efficiency of the anaerobic digester.

A valorização agrícola de lamas de ETAR (lamas residuais urbanas), através da sua aplicação ao solo, em especial numa zona com solos de pouca espessura, exige que se validem os limites considerados tóxicos de metais pesados, em relação ao solo e a culturas. Para a execução do objetivo em estudo foram selecionadas quatro explorações na área cerealífera de Castro Verde, às quais foram aplicados os tratamentos experimentais (T1- adubação tradicional (AT); T2- ripagem (R) + AT; T3 – R +AT+ injeção de lamas (IL) e T4 – R + adubação recomendada + IL), onde se pretendeu além de verificar o efeito da injeção de lamas, relacioná-la com modalidades de fertilização. Em três das explorações foi semeado trigo mole (Triticum aestivum) e numa delas semeou-se aveia (Avena sativa). Utilizou-se uma lama, proveniente da ETAR de Castro Verde, por apresentar níveis de microrganismos e teores de metais pesados*abaixo dos limites estabelecidos por lei (Decreto-Lei n.º 276/2009). Os resultados revelaram que a aplicação de lamas, com elevado teor de humidade, não poluiu o solo em Cd, Cu, Ni, Pb, Cr, Zn e Hg. Em todas as explorações os teores detetados destes metais, em todos os tratamentos, foram inferiores aos limites de concentração inaceitáveis. Os tratamentos também não provocaram diferenças significativas (p> 0,05) sobre os teores de metais pesados doseados nas culturas., Revista de Ciências Agrárias, vol. 37 n.º 2 (2014)

O presente estudo é o resultado de um estágio curricular realizado, em 2019, na Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) de Bragança, com o qual se procurou conhecer e compreender a estrutura e o funcionamento da ETAR, bem como avaliar a produção e uso de biogás a partir da digestão anaeróbia das lamas produzidas, enquanto fonte de energia térmica e elétrica. A digestão anaeróbia caracteriza-se por um conjunto de processos bioquímicos através dos quais os micro-organismos degradam a matéria orgânica (MO) na ausência de oxigénio, obtendo-se uma mistura gasosa (biogás) constituída por metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), entre outros gases contaminantes. O biogás é uma fonte de energia renovável, podendo ser utilizado como combustível (em substituição ao gás natural ou GPL), na produção de energia elétrica, dispondo da utilização de geradores, bem como na sua utilização como energia térmica. Devido a problemas relacionados com a operacionalidade do processo de digestão, a metodologia de estudo consistiu fundamentalmente no acompanhamento das operações de reiniciação do digestor anaeróbio e na organização e processamento de dados recolhidos entre os anos de 2012 a 2014. Os resultados obtidos no ano de 2012 demonstram um aumento no armazenamento de biogás em 116,4%, no entanto no ano de 2013 registou-se um aumento de 335,9% até ao final do mês de Março. Em 2014 registou-se uma queda acentuada de 100% em relação ao mês de Dezembro de 2013, tendo vindo a aumentar no intervalo de Maio a Dezembro em cerca de 1216,9%. Apesar desta elevada subida na produção, as fugas de biogás na unidade de armazenamento impediram o funcionamento correto dos equipamentos de aproveitamento do biogás. As ações desenvolvidas conduziram a um aumento no armazenamento de biogás em mais de 100%, porém não foram suficientes para evitar a diminuição da concentração de Metano (CH4) no biogás em resultado das condições atmosféricas que inibiram a ação das bactérias metanogénicas, não possibilitando a obtenção de um biogás de qualidade suficiente para ser utilizado na ETAR. This study is the result of a curricular internship carried out in 2019 at the Wastewater Treatment Plant (WWTP) in Bragança, with which we sought to get a deep understanding about the structure and functioning of the WWTP, as well as to evaluate the production and use of biogas from the anaerobic digestion of the produced sludge, as a source of thermal and electrical energy. Anaerobic digestion is characterized by a set of biochemical processes through which microorganisms degrade organic matter (OM) in the absence of oxygen, obtaining a gas mixture (biogas) consisting of methane (CH4), carbon dioxide (CO2), among other contaminating gases. Biogas is a renewable energy source and can be used as a fuel (replacing natural gas or LPG) in the production of electrical energy, with the use of generators, as well as its use as thermal energy. Due to problems related to the operation of the digestion process, the study methodology basically consisted of monitoring the anaerobic digester restart operations and organizing and processing data collected between 2012 and 2014. The results obtained in 2012 demonstrate an increase in biogas storage of 116.4%, however in 2013 there was an increase of 335.9% until the end of March. In 2014 there was a sharp drop of 100% in relation to December 2013, having increased in the period from May to December by around 1216.9%. Despite this high increase in production, the leakage of biogas in the storage unit prevented the correct operation of the biogas recovery equipment. The actions developed led to an increase in the storage of biogas by more than 100%, but they were not sufficient to avoid a decrease in the concentration of Methane (CH4) in the biogas as a result of atmospheric conditions that inhibited the action of methanogenic bacteria, not allowing obtaining a biogas of sufficient quality to be used in the WWTP.

Neste trabalho analisam-se o estado da arte relativo aos princípios e métodos subjacentes à distribuição de efluentes vinícolas (EVs) e lamas de ETAR no solo; o respectivo processo técnico de execução; as suas limitações; os aspectos relativos aos solos e culturas mais adequadas e os aspectos a considerar na implementação deste sistema (nomeadamente o volume e época ideal de aplicação). Finalmente analisa-se a regulamentação existente, apontando-se as principais lacunas encontradas. A distribuição de lamas e efluentes vinícolas no solo, pela sua simplicidade e custo reduzido, é uma alternativa de tratamento económica e tecnologicamente interessante, sendo usada em diversos países produtores de vinho, nomeadamente em França, Austrália, África do Sul e USA. Considera-se um tipo de tratamento alternativo a outros mais exigentes em termos económicos e tecnológicos, e uma prática agronómica que, bem utilizada, contribui para o fornecimento de água e nutrientes ao solo. Enquadra-se nas recentes directivas em matéria ambiental, pois visa, simultaneamente, o aproveitamento agronómico e o tratamento de resíduos. Em Portugal, a distribuição destes efluentes é um processo pouco utilizado, carecendo de legislação quanto a épocas, volumes e condições de aplicação em função do tipo de solo, para que seja, efectivamente, um processo de tratamento e não um sistema de distribuição de poluição. Quanto à aplicação de lamas existem al-guns trabalhos publicados, principalmente com lamas de ETARs domésticas. Em geral, o volume de EVs aplicado noutros países oscila entre 100-600 m3ha-1ano-1, distribuído em várias aplicações. O volume de lamas a distribuir, depende do teor do solo e das lamas em metais pesados, pelo que deve ser feita uma análise caso a caso. Em termos médios, considera-se adequada a aplicação de doses até 50t ha-1ano-1., The aim at this review is to assess the state of the art relative to the principles and methods of the winery effluents and sludges distribution; its technical description and limitations; soils and cultures adapted; aspects to be considered, and finally the Portuguese legislation in this subject (its major gaps are listed). The distribution of winery effluents and sludges is a simple, low cost and technologically interesting alternative for treating these type of residues. This method is widely used in France, Australia, South Africa and USA. It’s even preferred to other treatments because it’s less expensive and simple compared with others more complex and demanding specific work labour. Simultaneously is a good agronomic practice that, if correctly used, can contribute to water content and soil nutrient status. There is also the potential for control of various pests and diseases due to the phytochemical composition of the effluents. This practice is suitable in terms of current environmental concerns, because the liquid residues have an agricultural use and are recycled, supplying water and other benefits to the soil. In Portugal this process is rarely used, and there is even a lack on legislation in relation to this matter. It is essential that legislation is agreed concerning the use of these effluents with respect to the treatment time of the year, volumes, and application conditions in relation to the soil type.

Mestrado em Engenharia Agronómica - Instituto Superior de Agronomia O presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um composto, à base de lamas de ETAR e casca de pinheiro, na formulação de substratos para plantas envasadas. Usaram-se 6 substratos, 1 substrato comercial e 3 misturas de turfa com composto, nas seguintes proporções em volume: 100:0; 75:25; 50:50; 25:75 e 0:100 (turfa:composto). Os substratos obtidos foram avaliados num ensaio de crescimento em vasos com couve-chinesa, onde se estudou, também, o efeito da fertilização (sem fertilização e com fertilização), num total de doze modalidades. No substrato comercial e na turfa foi feita uma fertilização completa, enquanto que nos substratos com composto apenas se fez um complemento de fertilização com N e/ou K. A adição de composto à turfa, até 50%, originou aumentos significativos de crescimento da couve-chinesa nas modalidades não fertilizadas, resultado dos nutrientes veiculados pelo composto e das características físicas adequadas destes substratos. Nas modalidades com 75 e 100% de composto houve redução acentuada do peso fresco e peso seco, consequência da salinidade, da degradação das propriedades físicas do substrato e de uma eventual toxicidade de zinco, que atingiu concentrações muito elevadas na parte aérea dessas plantas. Nas modalidades com 25 e 50% de composto e fertilização (apenas com N e K), o crescimento da couve-chinesa foi idêntica ou superior ao crescimento das plantas cultivadas no substrato comercial e na turfa, fertilizados com todos os nutrientes vegetais. Os resultados obtidos permitem concluir que o composto estudado poderá ser utilizado na formulação de substratos, até doses de 50%, permitindo reduzir a quantidade de adubos a utilizar na fertilização base dos substratos. No entanto, a dose de composto a utilizar deve ser ajustada às exigências da espécie a cultivar N/A

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia O principal objetivo deste trabalho é uma análise de sistemas/tecnologias de secagem de lamas, visando identificar o modelo mais eficiente do ponto de vista energético e tempo de secagem.Inicialmente apresenta-se uma descrição resumida dos diversos processos de tratamento de águas residuais urbanas e industriais, nomeadamente o tratamento da fase líquida, constituído pelos tratamentos preliminar, primário, secundário e terciário, e o tratamento da fase sólida, constituído por processos mecânicos, químicos e biológicos. São também referidos os aspetos mais relevantes do enquadramento técnico-legal do processo de gestão de lamas.De modo a compreender a dimensão do problema da gestão de águas residuais em Portugal, é analisado o número de ETAR, o volume de águas residuais tratadas e de lamas produzidas, bem como as características e composição das lamas.Na perspetiva de identificar os diferentes sistemas de secagem de lamas e os resultados do seu desempenho, procedeu-se à análise de vários sistemas tecnológicos e estudos experimentais de secagem de lamas de ETAR, na literatura especializada e em informações de divulgação de fabricantes. Os resultados desta pesquisa mostram que o aumento da temperatura tem uma influência significativa no aumento da cinética de secagem das lamas e consequente redução do tempo de secagem, e que a cinética de secagem é influenciada também pela área específica exposta e condicionada pela formação de uma crosta superficial, que trava a velocidade de secagem. Entre outros, foram analisados sistemas de secagem direta e indireta, de película fina e de atomização, e em termos de fontes de energia foi analisado o uso de energia solar e produzido por bomba de calor.Da análise realizada, concluiu-se que um secador de lamas mais eficaz em termos do tempo de secagem das lamas e consumo energético é aquele que promove a movimentação/agitação das lamas durante o processo de secagem. Um secador deste tipo permitirá uma temperatura de funcionamento relativamente baixa, abrindo perspetivas para se poder fazer a recuperação de energia residual de gases de exaustão, permitindo assim baixar os custos de funcionamento do secador. Em alternativa deve ser privilegiado o uso energias renováveis (solar, queima de resíduos ou biogás). Na perspetiva de uma valorização agrícola das lamas, praticadas em vários países com terrenos deficitários em matéria orgânica, a higienização das lamas e a redução dos maus odores é fundamental durante o processo de secagem e pode ser melhorada com a adição de produtos químicos, como o CaO. The main objective of the work presented is an analysis of sludge drying systems/technologies, aiming to identify the most efficient model of the energy point of view and drying time.Firstly, it is presented a summary description of the various processes of urban and industrial wastewater treatment plants, namely the treatment of the liquid phase, involving the preliminary, primary, secondary and tertiary treatments, and the treatment of the solid phase, consisting of mechanical, chemical and biological processes. The most relevant aspects of the technical-legal framework of the sludge management process are also mentioned.In order to understand the magnitude of the problem of wastewater management in Portugal, the number of wastewater treatment plants and the volume of wastewater treated and sludge produced are analysed, as well as the characteristics and composition of sludges.With the goal to identify the different sludge drying systems and their performance, several technological systems and experimental studies of sewage sludge drying, available in papers and information produced by manufacturers. The results of this survey show that the increase of drying temperature has a significant influence on the increase of drying kinetics of sludge and consequently reduction of drying time, and that the drying kinetics is also influenced by the specific area of sludge and is moderated by the formation of a superficial crust, which slow down the drying speed. Among others, direct and indirect drying systems, and thin film and spray methods were analysed. It is also analysed the energy sources used: solar energy and heat pump.Based in the overview performed, it was concluded that a sludge dryer more efficient in terms of the drying time and energy consumption is one with movement/agitation of the sludge during the drying process. A dryer with this tool will allow a relatively low drying temperature operation, opening a door to recover residual energy form exhaust gases, thereby enabling a reduction of drying cost. Alternatively, the use of renewable energies (solar, incineration or biogas) should be valorised. When agricultural valorisation of sludge is planning, in case of countries with land with organic matter deficit, the hygiene of sludge and the reduction of bad odours are crucial during the drying process and can be improved with the addition of chemicals, such as CaO.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil de Engenharia Sanitária Na dissertação desenvolvem-se critérios de avaliação de localização ótima de centrais de valorização energética (CVE) de lamas das Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR). As lamas de ETAR são um resíduo permanente que necessita de ser encaminhado para soluções de tratamento adequadas. A valorização energética por incineração em leito fluidizado apresenta-se como uma solução testada a nível industrial. Procedeu-se à identificação da localização ótima de uma CVE de lamas de ETAR em Portugal Continental segundo um número limitado de critérios, que retratam diferentes dimensões, como a económica, ambiental e social. Primeiro estabeleceram-se as alternativas, que resultaram nas NUTS III, devido ao raio de influência da central e da disponibilidade da informação. Foi escolhida a metodologia de análise multicritério PROMETHEE II, já utilizada previamente em artigos científicos para objetivos semelhantes, que permite uma análise realista aos diversos critérios em causa. Foi estabelecida uma ponderação para cada critério e foram estabelecidos limiares de preferência e de indiferença, de modo a que a distinção entre alternativas pudesse ser realizada. A região do Ave foi aquela que obteve melhor avaliação global, sendo validada pela análise de sensibilidade. Foi também avaliada a rentabilidade da central na localização escolhida. Foram considerados vários esquemas de funcionamento, nomeadamente central termoelétrica, cogeração, ciclo combinado e uma alternativa zero (digestão mais compostagem). Foram considerados dois cenários de funcionamento, um com lamas de ETAR e outro com recurso a combustível derivado de resíduo (CDR), enquanto combustível secundário. Concluiu-se que seria possível implementar tanto um como o outro. Foram debatidas as vantagens e desvantagens dos diversos esquemas.

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia O objectivo da presente dissertação foi o de se avaliar a valorização orgânica de resíduos verdes (RV) através da co-digestão anaeróbia com lamas de ETAR. Estudou-se ainda o efeito na composição do biogás da aplicação de pré-tratamentos físicos e térmicos aos RV. Realizaram-se três ensaios de digestão anaeróbia (DA) em fluxo descontínuo, onde se colocaram a digerir nove misturas com diferentes proporções de RV e lamas, a uma temperatura de 37±1ºC (regime mesófilo). Os RV de algumas misturas foram ainda sujeitos à aplicação de pré-tratamentos físicos (trituração) e térmicos, através de autoclavagem a uma pressão gauge de 1,2 atm (121,59 kPa), durante 5, 15 e 30 minutos. Os digestores utilizados registavam automaticamente os valores de pressão no seu interior, em intervalos de uma hora, permitindo obter a variação dos valores de pressão nas 24 horas diárias, durante o período total de cerca de quinze dias em que decorreu cada ensaio. Os resultados obtidos neste estudo sugerem que a DA com sobrecarga orgânica não produz um biogás com teores de metano satisfatórios. As misturas com RV apresentaram tendência para a acidificação do meio, necessitando de correcção do pH inicial para a criação de condições favoráveis ao desenvolvimento da metanogénese. A caracterização da composição do biogás produzido, realizada no final de cada ensaio, possibilitou demonstrar que as misturas onde se registaram os teores mais elevados de CH4, foram as misturas de lamas com RV triturados e autoclavados, a uma pressão gauge de 1,2 atm, durante 15 minutos (L/RV/T/A15), bem como as misturas de lamas com RV triturados e autoclavados, sob a mesma pressão, mas durante 30 minutos (L/RV/T/A30). Estas misturas apresentaram teores de CH4 de 44% (v/v) e 46% (v/v), respectivamente. Concluiu-se ainda que a co-digestão destes resíduos potencia a obtenção de teores mais elevados de CH4, comparativamente à sua digestão isolada.

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Engenharia Sanitária Os compostos disruptores endócrinos são considerados poluentes ambientais na medida em que perturbam o normal funcionamento do sistema endócrino do Homem e de outros organismos, ou seja, são compostos exógenos que interferem com a homeostasia, reprodução, desenvolvimento e comportamento dos organismos. Estes compostos são constituintes de plásticos, pesticidas, herbicidas, fungicidas, detergentes, fármacos, surgindo por isso nos resíduos industriais e domésticos e em águas residuais. Geralmente, estes compostos são lipofílicos e semi-voláteis, facilitando a sua dispersão no ambiente, principalmente através da água. As águas residuais são consideradas a maior fonte de contaminação, porém, estes compostos não são totalmente removidos nos convencionais sistemas de tratamento de água residual, podendo mesmo, ser encontrados nas lamas de ETAR devido à sua natureza não polar e principalmente à sua natureza hidrofóbica. Os principais EDC encontrados e estudados em lamas de ETAR são: Bisfenol A, Nonilfenol, LAS, PCDD/F, PAHs e DEHP. Contudo, existe actualmente uma enorme lacuna, quer em termos legislativos sobre possíveis descargas destes compostos, quer em estudos efectuados sobre a remoção destes compostos em lamas de ETAR. Assim o presente estudo tem como objectivo efectuar uma revisão bibliográfica sobre a identificação de compostos disruptores endócrinos em lamas de ETAR e analisar a sua taxa de remoção, tendo em consideração os diferentes tipos de tratamento na fase sólida.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra As lamas de depuração produzidas nas ETAR constituem um resíduo que exige uma gestão apropriada e optimizada. O aumento da produção das lamas ao longo dos últimos anos, resultantes de maiores exigências em termos de tratamento de águas residuais urbanas bem como do acréscimo da população servida por ETAR, representa um problema actual de extrema importância. Uma estratégia correcta de gestão de resíduos recomenda, quando não é viável uma redução das quantidades produzidas, a valorização, em utilizações compatíveis com a qualidade obtida após um tratamento adequado. A valorização agrícola de lamas com aproveitamento da matéria orgânica e dos nutrientes, apoiada numa legislação bem fundamentada e pela posição da Comissão Europeia que incentiva a utilização na agricultura desde que a sua qualidade seja adequada, assume-se como uma solução privilegiada, particularmente nos solos portugueses, deficitários em matéria orgânica. A legislação comunitária que regulamenta a aplicação de lamas em terrenos agrícolas encontra-se desactualizada e os documentos que têm surgido propõem uma regulamentação mais restritiva que, a ser implementada, trará algumas consequências negativas para esta opção de destino final de lamas. No entanto, as críticas emanadas por alguns organismos competentes, assim como o atraso na publicação da revisão da Directiva, poderão presumivelmente significar que algumas das alterações propostas não serão legisladas. Em Portugal, com a implementação do Decreto-Lei n.º 118/2006 e mais recentemente com o Decreto-Lei n.º 276/2009, a valorização agrícola de lamas ficou bem regulamentada, pondo fim a um uso indiscriminado e a uma certa falta de controlo na utilização das lamas. Salientese o facto de actualmente surgirem algumas novidades em termos de soluções para o destino final das lamas, perspectivando-se eventuais alterações neste mercado. Com este trabalho pretende-se analisar as perspectivas futuras para a utilização de lamas na agricultura, comparativamente com outras opções de destino final, particularizando para o caso das lamas produzidas nas ETAR pertencentes ao Sistema Multimunicipal de Saneamento do Baixo Mondego e Bairrada. Sewage sludge produced in the WWTP is a waste that requires appropriate and optimized management. The increased production of sludge over the years, resulting in greater demands in terms of urban waste water treatment and the increase of the population served by WWTP, is a current problem of extreme importance. A proper strategy for waste management recommends, when it is not feasible to reduce the quantities produced, the recovery in uses compatible with the quality obtained after appropriate treatment. The recovery of agricultural use of sludge with organic matter and nutrients, supported by a well-founded law and the position of the European Commission, which encourages the use in agriculture if its quality is adequate, it is assumed as a preferred solution, particularly in Portuguese soil, deficient in organic matter. The community legislation that regulates the use of sludge on agricultural lands is outdated and the documents that have emerged offer more restrictive rules which, if implemented, will bring some negative consequences for this choice of final destination of sludge. However, the criticism made by competent organisms as well as the delayed publication of the Directive review, could presumably mean that some of the proposed amendments will not be legislated. In Portugal, with the implementation of Decree-Law n.º 118/2006 and more recently the Decree-Law n.º 296/2009, the agricultural recovery of sludge was well regulated, putting an end to indiscriminate use and a lack of control in the use of sludge. It is noted that currently there are some news in terms of solutions for the final destination of sludge, which will probably bring some changes in this market. This study aims to examine the future prospects for the use of sludge in agriculture, compared with other options for final destination, specifying the case of sludge produced in a WWTP belonging to the Multimunicipal Sanitation System of Baixo Mondego and Bairrada.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Estágio realizado na Águas de Trás-os-Montes e Alto Douro, S.A. e orientado pelo Eng.ª Ana Cláudia Rodrigues de Sousa Tese de mestrado integrado. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009