FE - DECA | Dissertações de Mestrado e Teses de Doutoramento
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Browsing FE - DECA | Dissertações de Mestrado e Teses de Doutoramento by advisor "Albuquerque, António João Carvalho de"
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- Avaliação da capacidade de tratamento de um biofiltro com utilização de agregados geopoliméricos artificiaisPublication . Silva, João Pedro Caniço Marques Abrantes; Albuquerque, António João Carvalho deAs lamas residuais das minas de tungsténio da Panasqueira podem ser activadas alcalinamente, apresentando elevada resistência mecânica à compressão. O agregado produzido parece apresentar propriedades (e.g. superfície especifica, porosidade e índice de vazios) compatíveis com a sua utilização em processos de tratamento de águas residuais. Produziram-se dois tipos de agregados geopolimericos artificiais por activação alcalina daquela lama, com o precursor calcinado a 800 ºC e 950 ºC, e avaliou-se a resistência mecânica à compressão de amostras curadas a seco, entre 7 e 91 dias, e posteriormente imersas em água por um período máximo de 91 dias. Os resultados mostram que o aumento da temperatura de calcinação do precursor levou ao aumento da resistência mecânica do agregado, para amostras curadas a seco por períodos superiores a 35 dias. Após imersão, a resistência mecânica decresceu cerca de 50% nas primeiras 24 h, mantendo-se estável durante os 91 dias seguintes com valores entre 0,4 e 1,9 MPa (800 ºC) e entre 0,3 e 3,8 MPa (950 ºC). Ou seja, a variação da temperatura de calcinação do precursor entre 800 ºC e 950 ºC não provocou uma variação significativa da resistência mecânica dos agregados após imersão em água, para razões R(P/S) = 5 e R(S/H) = 5,33. Os ensaios de adsorção realizados numa coluna com agregados de 2 cm, curados a 35 dias a seco, revelou que o AGA não adsorveu amónio e nitrato, mas adsorveu fósforo a taxas entre 0,001 e 0,016 mg P/g, valores que podem ser considerados baixos em comparação com outros AGA, e que estão relacionados com a baixa concentração de iões Ca2+ em solução. Os agregados utilizados num biofiltro revelaram condições de colonização similares às observadas noutros materiais naturais e artificiais, mesmo tendo ocorrido em ambiente alcalino. A capacidade do biofiltro foi, posteriormente, avaliada para a remoção de cargas residuais de matéria orgânica e amónio, características de efluentes secundários, durante 55 dias. Os resultados mostram que a remoção de matéria orgânica duplicou a partir dos primeiros 15 dias de operação, com uma taxa de remoção média de 7 g CQO/(m3.h) nos últimos 40 dias. A remoção de amónio ocorreu maioritariamente por nitrificação, tendo triplicado após os primeiros 20 dias de operação, com uma taxa de remoção média de 0,6 g N-NH4/(m3.h) nos últimos 40 dias. A remoção foi de 77% (CQO) e 66% (N-NH4) na secção inicial do filtro e estes resultados são similares aos obtidos em biofiltros semelhantes, com outros materiais. O AGA produzido neste estudo apresenta características que lhe permitem ser utilizado em processos de tratamento de biomassa fixa, podendo constituir uma forma de reutilizar lamas residuais da indústria extractiva em processos para controlo da poluição, evitando a utilização de materiais naturais e contribuindo para a redução da deposição daqueles resíduos no solo.
- Avaliação da capacidade de tratamento de uma lagoa de detenção do acesso norte à autoestrada A23Publication . Belizário, Paulo Alexandre Ferreira; Albuquerque, António João Carvalho de; Gonçalves, Jorge Humberto GasparAs águas de escorrência de estradas (AEE) contêm poluentes que são produzidos, quer na faixa de rodagem e seus acessórios, quer na área de solo envolvente, resultando uma carga poluente que não tem apenas origem na estrada e que pode causar impactes ambientais negativos no solo e água e nos seus respetivos usos. No acesso Covilhã Norte à autoestrada A23 foram construídas 4 bacias de detenção para o tratamento de AEE provenientes da estrada e da zona envolvente, tendo uma das bacias sido alvo de uma extensa monitorização ao longo de 2006, para medição de caudal e caraterização do afluente ao longo de várias chuvadas. Foram validadas 8 chuvadas em 8 meses, com diferentes intensidades e durações de precipitação. Verificou-se que as áreas da bacia drenante, quer para o solo, quer para a faixa de rodagem, são muito superiores às definidas em projeto e às avaliadas num estudo efetuado em 2006 e ainda, que a capacidade da bacia estudada é de cerca de 1,6 vezes maior do que o valor previsto em projeto e cerca de 1,2 vezes superior ao valor que seria necessário. Os novos valores apurados neste estudo permitiram verificar que a bacia de detenção só tem capacidade para reter a totalidade da carga poluente gerada em eventos com intensidade inferior a 29,4 mm e duração até 6h. Para intensidades e durações superiores, a capacidade de tratamento será efetiva se o caudal médio afluente for inferior a 21,5 L/s. As concentrações e cargas mássicas da generalidade dos poluentes apresentaram variação entre chuvadas, o que esteve associado ao diferente uso do solo, regime de precipitações, tempo seco entre chuvadas e características do tráfego. Em 4 das campanhas, com intensidade superior a 29,4 mm e durações entre 3h e 7h, observou-se a entrada da quase totalidade da carga poluente em menos de 50% do volume acumulado na lagoa e tempos de detenção inferiores ao mínimo desejável para haver uma adequada remoção de poluentes, tendo havido descarga de cargas poluentes no meio receptor. As concentrações médias no evento e concentrações médias no local, calculadas com base nas cargas mássicas e volumes acumulados, permitiram observar que a matéria orgânica, matéria sólida e azoto terão tido origem essencialmente no solo, enquanto as cargas de metais pesados, óleos & gorduras e hidrocarbonetos terão vindo da estrada, sem, no entanto, ter sido visível uma relação significativa com as características do tráfego. O primeiro fluxo, para a generalidade das chuvadas, entrou até aos primeiros 30 min, embora tenha havido 2 chuvadas onde se prolongou para lá da 1h. Este trabalho demonstra a importância da inclusão deste tipo de estudos em Planos de Monitorização Ambiental de estradas, não só para permitir uma boa caracterização dos efluentes produzidos nas estradas e sua envolvente, como também para avaliar a eficiência das estruturas de tratamento e eventuais impactes ambientais decorrentes da descarga de efluentes em meios receptores.
- Avaliação da capacidade reativa da componente fina dos solos residuais para a remoção de poluentesPublication . Dias, Luís Pedro dos Santos; Albuquerque, António João Carvalho de; Falorca, Isabel Maria da Conceição Fonseca GonçalvesNa região da Beira Interior, algumas das origens de água subterrânea não apresentam qualidade mínima para utilização para a maioria dos usos, devido à sua sobre-exploração e contaminação por fontes de poluição difusa. Nos próximos anos, perspetiva-se o aumento da procura de água para consumo humano, atividades agrícolas, industriais, recreativas e turísticas, sendo aconselhado reforçar as reservas deste recurso hídrico subterrâneo, que pode ser feito através da infiltração de águas residuais tratadas (ART) produzidas em estações de tratamento de águas residuais (ETAR) locais. No entanto, é preciso avaliar previamente as condições em que a infiltração pode ser feita e se o solo local tem capacidade para afinar os efluentes tratados, porque apresentam cargas residuais poluentes e de patogénicos que podem contaminar os recursos hídricos subterrâneos. A caraterização dos solos residuais graníticos da região revelou que são constituídos essencialmente por materiais arenosos e siltosos e uma pequena parte de materiais argilosos e coloides orgânicos, sendo os minerais argilosos essencialmente do grupo das Ilites. O complexo argiloso-coloidal deste solo apresenta propriedades reativas que lhe permitem a remoção de poluentes por mecanismos de sorção, bem como superfície adequada para o desenvolvimento de biofilme com capacidade para remover poluentes através de mecanismos de biodegradação. Realizaram-se vários ensaios experimentais, uns em batch com efluentes sintéticos à base de metais pesados (crómio, cobre e zinco) e baixas razões de solo/liquido, para avaliar a remoção de iões metálicos em tempos de contactos curtos (24 h), outros em coluna laboratorial com efluentes sintéticos à base de metais pesados (crómio, cobre e zinco) e de matéria orgânica, azoto e fósforo, para elevadas razões de solo/liquido, alimentação descontinua e continua, para avaliar a remoção de poluentes em tempos de contacto mais longos (3,5 a 4,4 d). Estes ensaios permitem simular em laboratório a remoção de poluentes presentes em ART em sistemas como leitos filtrantes, bacias de detenção/armazenamento, bacias de infiltração e até em camadas superficiais do solo. Os resultados mostram que o solo residual estudado pode ser utilizado para a remoção de crómio, cobre, zinco, matéria orgânica, amónio, nitrato e fósforo, para concentrações típicas das presentes em ART de tratamento secundário e alturas de enchimento de 20 cm. O cobre e zinco foram removidos por permuta catiónica com catiões que se libertaram do complexo argiloso-coloidal, tendo a remoção sido rápida e total para valores de pH entre 4,6 e 5,7, tempos de contacto de 15 minutos e baixas razões solo/liquido. Para pH entre 5,8 e 6,3, tempos de contacto entre 3,5 d e 4,4 d e elevadas razões solo/liquido, o crómio, cobre e zinco foram removidos consideravelmente e por complexação/precipitação na forma de hidróxidos. O modelo de pseudo-primeira ordem explica adequadamente a cinética de sorção para os 3 metais. Quando o estado de equilíbrio da sorção é atingido, a remoção de crómio e cobre pode ser explicada pela isotérmica de Freundlich, enquanto a remoção de zinco é explicada pela isotérmica de Langmuir. A matéria orgânica, amónio, nitrato e fosfato foram removidos muito significativamente, tendo ocorrido por mecanismos de biodegradação para a matéria orgânica e formas de azoto (nomeadamente remoção carbonácea, nitrificação e desnitrificação) e por mecanismos de sorção para o fosfato (nomeadamente biosorção e complexação/precipitação). A utilização de solos residuais para afinação de ART em infraestruturas de detenção, armazenamento ou infiltração, e até no próprio solo, apresenta-se como uma solução viável para a remoção de poluentes residuais e a proteção de aquíferos durante a sua recarga artificial, podendo ainda constituir uma solução económica, quando utilizada a localmente.
- Avaliação da capacidade reativa de resíduo de queima de biomassa vegetal para a remoção de cobre e zinco de efluentes líquidosPublication . Carapito, Luís Carlos Mugeiro; Albuquerque, António João Carvalho deA queima de resíduos de biomassa vegetal é uma atividade crescente na produção de energia, uma vez que permite dar um destino final a resíduos vegetais, com menor emissão de gases com efeito de estufa. Contudo, são gerados resíduos da queima, designados por cinzas de fundo ou resíduos de queima de biomassa (RQB), cujo destino final é maioritariamente o aterro sanitário. Numa era em que a economia circular ocupa a prioridade das instituições europeias, a valorização deste tipo de resíduos, como adsorvente para a remoção de metais pesados de efluentes urbanos, industriais, agrícolas, lixiviados de aterros sanitários e escorrências rodoviárias, apresenta-se como uma alternativa aos comuns adsorventes e pode constituir uma oportunidade de negocio. Uma amostra de RQB, retirada do fundo de um leito fluidizado borbulhante, foi caracterizada física e quimicamente (EDS e DRX) e foram determinadas propriedades como a análise granulométrica, densidade, massa volúmica, superfície específica e capacidade de troca catiónica. Os resultados indicam tratar-se de um material de estrutura um pouco amorfa, com elevada capacidade para trocar catiões bases de troca), elevada superfície específica e com siltes e areias na sua composição. Realizaram-se 2 fases de ensaios experimentais para avaliar a capacidade do RQB para remover os metais pesados cobre e zinco, comuns nos efluentes referidos, e para poder ser reutilizado como material adsorvente no controlo da poluição associada à deposição de efluentes em massas de água. Os resultados dos ensaios experimentais mostram que o resíduo tem muito boa capacidade para remover cobre e zinco, em concentrações entre 20 mg/l e 30 mg/l, para um tempo de contato de 24 horas, tendo mais de 70% da remoção ocorrido nas 2 primeiras horas de contacto, onde também se atingiu o equilíbrio de sorção. A de remoção foi mais elevada para o cobre, em particular para as concentrações mais baixas e a quantidade de resíduo mais pequena. A remoção de ambos os metais terá ocorrido essencialmente devido a mecanismos de adsorção eletrostática e complexação-precipitação na forma de hidróxidos, uma vez que os valores de pH para o período de contacto variou entre 7 e 11. Os valores máximos de remoção de cobre foram obtidos para uma quantidade de resíduo de 5g, tendo-se cifrado em 0,4 mg/g (Ci = 10 mg/l), 0,68 mg/g (Ci = 20 mg/l) e 0,96 mg/g (Ci = 30 mg/l). No caso do zinco obtiveram-se os seguintes valores: 0,31 mg/g (Ci = 10 mg/l), 0,6 mg/g (Ci = 20 mg/l) e 0,87 mg/g (Ci = 30 mg/l). O modelo de pseudo-primeira ordem explica adequadamente a cinética de sorção para os dois metais. Quando o estado de equilíbrio de sorção foi atingido, a remoção de cobre foi melhor explicada pelo modelo de isotérmicas de Freundlich, para a massa de 5 g, e pelo de Langmuir para a massa de 10 g. Para a remoção de zinco, o modelo de Langmuir explicou melhor a sua remoção para a massa de 5 g e 20 g, enquanto o de Freundlich explica melhor a remoção para a massa de 10 g. Os resultados mostram que o resíduo poderia ser utilizado para a remoção de ambos os metais, podendo constituir uma alternativa aos adsorventes utilizados atualmente para a remoção daqueles compostos em efluentes urbanos, industriais, agrícolas, lixiviados de aterros sanitários e escorrências rodoviárias, além de se reduzir a sua deposição no ambiente.
- Avaliação da capacidade reativa de solos residuais destinados à infiltração de águas residuais tratadasPublication . Silva, Flora Cristina Meireles; Albuquerque, António João Carvalho de; Cavaleiro, Victor Manuel PissarraA reutilização de águas residuais tratadas (ART) é praticada, na maioria dos casos, como uma estratégia de conservação da água em regiões onde os recursos hídricos são escassos, mas também por motivos ambientais, a fim de preservar a qualidade da água de meios recetores, reduzindo a descarga de efluentes de estações de tratamento de águas residuais (ETAR). Nos próximos anos, muitas regiões em Portugal e no Mundo, vão consumir mais água, não só para atividades domésticas e industriais, mas também para atividades agrícolas e recreativas (e.g. rega de campos de golfe, áreas desportivas e de lazer), uma vez que o Turismo é uma das apostas de desenvolvimento de muitas regiões. Assim, a recarga artificial de aquíferos (RAQ) pode constituir uma alternativa para o restabelecimento de volumes de água subterrânea que poderão ser utilizados para satisfazer parte das necessidades daquelas atividades. As características do efluente tratado da ETAR de Vila Fernando (Guarda), sugeriam que poderia ser utilizado para a RAQ, uma vez que não há atividade agrícola relevante naquela região e as características do solo pareciam favoráveis à sua infiltração. A RAQ é uma opção válida de reutilização, muito utilizada em várias regiões do Mundo, e pouco considerada em Portugal. Recolheram-se amostras de solo na Quinta de Gonçalo Martins (Guarda) para, em laboratório, avaliar o potencial de remoção de poluentes residuais e patogénicos presentes nos efluentes tratados, que podiam contaminar os recursos hídricos subterrâneos. O solo pode, alternativamente, ser utilizado em bacias de infiltração, retenção ou detenção, previamente à infiltração de efluentes tratados no solo, substituindo o material reativo que normalmente é utilizado para remoção de poluentes e patogénicos. Para perceber os mecanismos de remoção de poluentes e patogénicos no solo, estabeleceu-se um exaustivo plano de ensaios com três materiais de enchimento: solo residual, componente fina do solo (fração inferior a 0,075 mm) e areia de rio. Os resultados das análises realizadas ao solo residual indicam que este apresenta características favoráveis à infiltração de ART, isto é, o complexo argilo-coloidal deste solo apresenta propriedades reativas que lhe permitem remover poluentes por mecanismos de sorção, bem como uma superfície específica adequada para o desenvolvimento do biofilme com capacidade para remover poluentes e patogénicos através de mecanismos de biodegradação. Os ensaios de hidrodinâmica permitiram verificar que, nas camadas superiores do meio de enchimento, podem, ao fim de oito meses, desenvolver-se zonas mortas e curto-circuito hidráulico que podem diminuir a eficiência de remoção de poluentes no tempo. Realizaram-se ensaios de sorção em batch, com o fino do solo e baixas razões solo/líquido, para avaliar a remoção de metais pesados (crómio, cobre, níquel, chumbo e zinco), matéria orgânica, amónio, nitrato e fosfato, em tempos de contacto curtos (24 horas). As maiores remoções foram para o chumbo, seguido do zinco, níquel, cobre e crómio, presumindo-se que tenha ocorrido essencialmente por permuta catiónica, com catiões que se libertaram do complexo argilo-coloidal, e por adsorção. O modelo de pseudo-primeira ordem explicou a cinética de sorção para os cinco metais, matéria orgânica, amónio, nitrato e fosfato. Quando o estado de equilíbrio foi atingido, a remoção destes compostos foi explicada pela isotérmica de Freundlich. Foram realizados ensaios de sorção e biodegradação em três colunas laboratoriais, com solo, fino do solo e areia e elevadas razões solo/líquido, para avaliar a remoção de metais pesados (crómio, cobre, níquel, chumbo e zinco), matéria orgânica, amónio, nitrato, fosfato e microrganismos patogénicos, em tempos de contacto longos (3,5 dias por ciclo, num total de 35 dias), alimentação descontínua e contínua, que permitiram simular a remoção de poluentes presentes em ART, em sistemas como, leitos filtrantes, bacias de detenção, retenção ou infiltração e até no solo. Os cinco metais pesados foram removidos, a taxas elevadas, no solo e fino do solo, por complexação/precipitação na forma de hidróxidos. A matéria orgânica, amónio, nitrato e fosfato foram removidos a taxas elevadas no solo e fino do solo, quer em sistemas de alimentação descontínua, quer em sistemas de alimentação contínua. A matéria orgânica e formas de azoto foram removidos por mecanismos de biodegradação, nomeadamente por remoção carbonácea, nitrificação e desnitrificação, enquanto o fosfato foi removido por complexação/precipitação. Os microrganismos patogénicos foram removidos por filtração e adsorção às partículas do solo e fino do solo. A areia apresentou uma remoção relativamente baixa de poluentes e quase nula de patogénicos. A utilização de solos residuais para infiltração de ART para RAQ, quer diretamente no solo, quer em infraestruturas de detenção, retenção ou infiltração, permite uma boa remoção de poluentes residuais e patogénicos de ART, garantindo a proteção das águas subterrâneas e pode ainda constituir uma solução económica, no caso da substituição de materiais de enchimento tradicionais em estruturas de tratamento.
- Avaliação da capacidade reativa de uma lama de ETA para a remoção de metais pesados de escorrências rodoviáriasPublication . Coelho, Guilherme Miguel Rodrigues; Albuquerque, António João Carvalho deOs resíduos produzidos em Estações de Tratamento de água (ETA), resíduos de ETA (RETA), podem ser valorizados como adsorventes para a remoção de metais pesados de águas de escorrências de estradas (AEE). Estes efluentes transportam uma série de poluentes, entre eles crómio (Cr), chumbo (Pb), níquel (Ni) e zinco (Zn), que podem causar importantes impactos ambientais, bem como graves problemas de saúde e a sua valorização pode evitar estes problemas e produzir um adsorvente para controlo da poluição que pode ser comercializado. Um amostra de RETA, retirada da ETA do Caldeirão (Guarda) e calcinada a 700 ºC para eliminar o seu conteúdo orgânico, foi caracterizada física e quimicamente (EDS e XRD) e foram ainda determinadas propriedades como a análise granulométrica, densidade, massa volúmica, superfície específica e capacidade de troca catiónica. Os resultados indicam tratar-se de um material de estrutura um pouco cristalina, com elevada capacidade para trocar catiões, elevada superfície específica e com argilas e siltes na sua composição. Realizaram-se 4 fases de ensaios experimentais para avaliar a capacidade do RETA para remover os metais pesados Cr, Pb, Ni e Zn, comuns nas AEE, e para poder ser reutilizado como material adsorvente no controlo da poluição associada à deposição destes efluentes em massas de água. Os resultados mostram que o RETA tem muito boa capacidade para remover os metais Pb, Ni e Zn, mas é pouco eficaz para remover o crómio, para concentrações entre 3 mg/l e 10 mg/l, e um tempo de contacto de 5 horas. Esta circunstância está associada à faixa de pH observada nos ensaios (entre 7 e 8), que é favorável para a remoção de Pb, Ni e Zn por adsorção e complexação-precipitação, mas é desfavorável para a remoção de Cr, uma vez que este metal é melhor adsorvido para pH menor que 7. A remoção mais elevada foi do Zn (entre 83,5% e 96,7%), seguindo-se o Pb (entre 70,9% e 89,2%) e o Ni (entre 73,1% e 75,4%), e entre 70% e 90% da remoção observouse nas 2 primeiras horas de contacto, onde também se atingiu o equilíbrio de sorção. A remoção de Cr variou entre 9,8% e 22,6%. O modelo de pseudo-primeira ordem explica adequadamente a cinética de sorção para os quatro metais.
- Avaliação da influência da vegetação na variação das características hidrodinâmicas em leitos de escoamento subsuperficial e horizontalPublication . Bandeiras, Rodrigo Mendonça; Albuquerque, António João Carvalho deA avaliação das condições de escoamento em leitos de escoamento subsuperficial e horizontal (LESH) é essencial para a detecção de mecanismos que podem provocar quebra de rendimento na remoção de poluentes (e.g. zonas pouco irrigadas, zonas de volume morto, curto-circuito hidráulico, recirculações internas e dispersão). Realizaram-se duas séries de ensaios de traçagem em dois LESH laboratoriais, um sem vegetação e o outro plantado com Phragmites australis, cerca de um ano após o seu arranque, para cargas orgânicas de 10,6 g CQO m-2 d-1 e cargas de azoto de 1,1 g N-NH4 m-2 d-1 e uma carga hidráulica de 0,035 m3 m-2 d-1. Utilizou-se o tipo de impulso discreto, tendo a resposta sido detectada em 3 pontos de amostragem localizados a 0,33 m, 1 m e 1,9 m relativamente ao local da injecção de traçador. Os resultados permitiram concluir que, independentemente da presença de vegetação, a dispersão foi forte em todos os troços dos leitos, com maior intensidade nos primeiros 33 cm do leito sem vegetação, onde se registaram condições de mistura e a presença de maior percentagem de volume morto. O atraso detectado na saída de traçador em todos os ensaios, terá estado relacionado com a presença de maiores extensões de zonas pouco irrigadas, embora tenham também ocorrido zonas de volume morto, com maior predominância no troço inicial do leito sem vegetação. A presença de vegetação parece ter tido um efeito benéfico no controlo das condições hidrodinâmicas, em particular em zonas sujeitas a maior perturbação hidrodinâmica como são as que estão próximas do ponto de alimentação. A solução analítica do modelo de advecção-dispersão-reacção utilizada, representa satisfatoriamente as curvas de distribuição de tempos de residência obtidas, com melhores resultados nos ensaios com vegetação, e permitiu verificar que a presença de vegetação atenua a variação da dispersão ao longo do leito. O rendimento da remoção, quer de CQO, quer de N-NH4, diminuiu com o aumento, quer de Vm, quer de Nd, independentemente do tipo de leito, tendo, no entanto, a queda sido mais acentuada no leito sem vegetação. Assim, a utilização de vegetação em LESH, além de contribuir para a diminuição, quer da dispersão longitudinal, quer de volume morto, retarda a colmatação do leito, permitindo manter um rendimento de remoção elevado, quer de matéria orgânica, quer de azoto.
- Avaliação da influência da vegetação na variação das cracterísticas hidrodinâmicas em leitos de escoamento subsuperficial e horizontalPublication . Bandeiras, Rodrigo Mendonça; Albuquerque, António João Carvalho deA avaliação das condições de escoamento em leitos de escoamento subsuperficial e horizontal (LESH) é essencial para a detecção de mecanismos que podem provocar quebra de rendimento na remoção de poluentes (e.g. zonas pouco irrigadas, zonas de volume morto, curto-circuito hidráulico, recirculações internas e dispersão). Realizaram-se duas séries de ensaios de traçagem em dois LESH laboratoriais, um sem vegetação e o outro plantado com Phragmites australis, cerca de um ano após o seu arranque, para cargas orgânicas de 10,6 g CQO m-2 d-1 e cargas de azoto de 1,1 g N-NH4 m-2 d-1 e uma carga hidráulica de 0,035 m3 m-2 d-1. Utilizou-se o tipo de impulso discreto, tendo a resposta sido detectada em 3 pontos de amostragem localizados a 0,33 m, 1 m e 1,9 m relativamente ao local da injecção de traçador. Os resultados permitiram concluir que, independentemente da presença de vegetação, a dispersão foi forte em todos os troços dos leitos, com maior intensidade nos primeiros 33 cm do leito sem vegetação, onde se registaram condições de mistura e a presença de maior percentagem de volume morto. O atraso detectado na saída de traçador em todos os ensaios, terá estado relacionado com a presença de maiores extensões de zonas pouco irrigadas, embora tenham também ocorrido zonas de volume morto, com maior predominância no troço inicial do leito sem vegetação. A presença de vegetação parece ter tido um efeito benéfico no controlo das condições hidrodinâmicas, em particular em zonas sujeitas a maior perturbação hidrodinâmica como são as que estão próximas do ponto de alimentação. A solução analítica do modelo de advecção-dispersão-reacção utilizada, representa satisfatoriamente as curvas de distribuição de tempos de residência obtidas, com melhores resultados nos ensaios com vegetação, e permitiu verificar que a presença de vegetação atenua a variação da dispersão ao longo do leito. O rendimento da remoção, quer de CQO, quer de N-NH4, diminuiu com o aumento, quer de Vm, quer de Nd, independentemente do tipo de leito, tendo, no entanto, a queda sido mais acentuada no leito sem vegetação. Assim, a utilização de vegetação em LESH, além de contribuir para a diminuição, quer da dispersão longitudinal, quer de volume morto, retarda a colmatação do leito, permitindo manter um rendimento de remoção elevado, quer de matéria orgânica, quer de azoto.
- Avaliação da influência do tipo de enchimento no rendimento de leitos de macrófitas de escoamento subsuperficial e horizontalPublication . Simões, Miguel de Jesus; Albuquerque, António João Carvalho deOs leitos de macrófitas de escoamento sub-superficial e horizontal (LM-ESSH) são amplamente utilizados para o tratamento de águas residuais domésticas de pequenos aglomerados no interior de Portugal. O meio de enchimento, essencial para a fixação das plantas e para o desenvolvimento de biofilme com capacidade para a remoção de poluentes, influência a eficiência de tratamento. O regime de afluências, as características do afluente, o grau de desenvolvimento do biofilme e das plantas (em particular raízes e rizomas) podem condicionar a estabilidade do leito e o seu rendimento. O objectivo principal do trabalho centrou-se no estudo do desempenho de dois LMESSH, com diferentes tipos de materiais de enchimento (um natural - brita; outro sintético - argila expandida calcinada) na remoção de matéria orgânica, formas de azoto, fósforo e matéria sólida, durante um período de nove meses, cerca de ano e meio após o arranque das instalações. O estudo incluiu duas fases de trabalhos, a primeira com a monitorização do LM-ESSH da ETAR de Vila Fernando (entre Setembro de 2008 e Abril de 2009), que envolveu a medição de caudal, medição de nível em 35 piezómetros colocados no seu interior e colheita de amostras para realização de análises físico-químicas. A segunda fase incluiu a recolha de dados de medição de caudal e de parâmetros de qualidade nos LM-ESSH das ETAR de Capinha (enchimento com brita) e Vila Fernando (enchimento com Filtralite), para um mesmo período de monitorização (Março a Dezembro), que ocorreu ano e meio após o arranque das instalações. Os resultados da primeira fase permitiram concluir que a entrada de cargas transientes, em especial de caudais acima do valor previsto para o ano horizonte de projecto, tiveram influência negativa na remoção de matéria orgânica e azoto e na retenção de matéria sólida, podem ter influenciado a distribuição heterogenia de nível no interior do leito, mas não parece terem afectado a remoção de fósforo. Relativamente à segunda fase, apesar de ambos os leitos terem recebido cargas hidráulicas acima das consideradas em projecto, o leito com brita revelou-se mais estável, tendo respondido favoravelmente à variação de carga e mantido o tratamento a níveis constantes o que lhe permitiu obter eficiências de remoção taxas de remoção superficial de matéria orgânica (em termos de CBO5), azoto total, amónio e fósforo total superiores às observadas no leito com Filtralite e até superiores às observadas noutros estudos internacionais. O leito com Filtralite, pelo contrário, apresentou instabilidade na remoção de matéria orgânica, e em especial de formas de azoto, mas apresentou eficiências de remoção de matéria orgânica (em termos de CQO), de fósforo e de SST que parece não terem sido muito afectadas pela afluência de cargas hidráulicas elevadas ou pela descida do tempo de retenção hidráulico abaixo do mínimo sugerido para um tratamento adequado. A afluência de cargas hidráulica variáveis e o fraco enraizamento e desenvolvimento das plantas terão sido as principais causas da fraca remoção de matéria orgânica biodegradável e de formas de azoto, em especial nos meses mais pluviosos, tendo sido detectados valores à saída superiores aos limites de emissão estipulados na legislação vigente. Contudo, independentemente do tipo de material utilizado, o efluente final de tratamento de águas residuais domésticas apresentou, para a generalidade dos parâmetros, características em conformidade com os limites de descarga definidos na legislação vigente, com valores mais baixos no leito com brita. Observou-se uma relação linear com significância estatística entre a generalidade das cargas aplicadas e as removidas no leito com brita e para a remoção de carga orgânica, fósforo e matéria sólida no leito com Filtralite, o que, para estes parâmetros, parece indicar que as cargas aplicadas parecem influenciar as respectivas taxas de remoção. O estudo demonstra que, a utilização de material com maior superfície específica, que, à partida, parece garantir um elevado nível de tratamento numa área de leito inferior, só terá sucesso se outros parâmetros, como as características do afluente, as cargas hidráulica, orgânicas e de sólidos, o tempo de retenção hidráulico e o crescimento e desenvolvimento de plantas forem adequadamente controlados.
- Avaliação da variação das condições hidrodinâmicas em solos residuais utilizados para infiltração de águas residuais para diferentes condições de carga hidráulicaPublication . Abrantes, Helder Filipe Pereira; Albuquerque, António João Carvalho deA infiltração de águas residuais tratadas no solo é uma prática que pode ser muito útil para a recarga de aquíferos, especialmente útil em regiões com escassez de água. Contudo, trata-se de uma prática que apresenta riscos de contaminação das reservas de água subterrânea, uma vez que as propriedades do solo podem alterar-se durante o processo de infiltração e condicionar as características hidrodinâmicas associadas ao transporte e remoção de poluentes. A avaliação da variação das características hidrodinâmicas do escoamento num solo residual, previamente seleccionado para a infiltração de ART, foi estudada através de ensaios de traçagem numa coluna laboratorial, tendo sido utilizadas duas cargas hidráulicas (2,34 e 6,11 cm/d) estabelecidas num estudo anterior para o mesmo solo. Utilizou-se um traçador não-reativo (Blue Dextran) e um impulso discreto, tendo a resposta sido detectada em 3 pontos de amostragem localizados a 5, 15 e 25 cm relativamente ao topo de enchimento. Os resultados indicam que, independentemente da velocidade utilizada, a frente do traçador foi detectada mais cedo do que era esperada, por coexistirem zonas pouco irrigadas e zonas de volume morto, tendo as últimas sido mais significativas ao longo da coluna após 8 meses de operação do filtro e estimulado o curto-circuito hidráulico. Nos primeiros 5 cm, a antecipação da frente de traçador foi menor, em especial após 8 meses de operação da coluna com ART, por se terem desenvolvido aglomerados de biomassa e material sólido que levou a recirculações internas e à retenção do traçador por períodos mais longos. A solução analítica do modelo NTS ajustou satisfatoriamente as curvas de distribuição de tempos de residência obtidas, tendo sido observado que a percentagem de zonas de volume morto (Vm) foi muito superior após os 8 meses de operação da coluna e que a dispersão longitudinal apresentou uma forte relação linear com o aumento do Vm. Assim, os resultados deste estudo permitiram avaliar a evolução de mecanismos que causam perturbação ao escoamento e transporte de poluentes no solo, bem como antecipar o modo de operação de locais de infiltração, por forma a evitar a diminuição da eficiência de remoção de poluentes.
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