Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente (Ramo de Gestão e Tratamento de Resíduos Industriais), na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Profs. Doutores Cidália Botelho e Fernando Caldeira Jorge

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente (Ramo de Tratamento de águas e águas residuais), na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Joaquim Luís Bernardes Martins de Faria

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente (Ramo de Tratamento de Águas e Águas Residuais), na Faculdade de Enegenharia da Universiadde do Porto, sob a orientação das Profs. Doutoras Olga Cristina Pastor Nunes e Maria do Carmo Veiga Fernandes Vaz

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Doutores Cidália Botelho e Rui Boaventura

A Baía da Ilha Guaíba é um sistema costeiro tropical com influência de águas oceânicas, principalmente da Corrente do Brasil e das Águas Costeiras que são predominantes em toda a costa da região sudeste. O objetivo geral foi identificar os indicadores biológicos das possíveis alterações ambientais e ou antrópicas e como objetivos específicos, apresentar a distribuição qualitativa e quantitativa do fitoplâncton em função da espacialidade e da sazonalidade em duas situações de maré bem como demonstrar a estrutura da comunidade fitoplanctônica dentro de um Programa de Monitoramento desenvolvido pela empresa Minerações Brasileiras Reunidas através do Centro de Tecnologia Ambiental da FIRJAN (CTA). Foram estabelecidos 9 pontos amostrais na área sob influência do Terminal Marítimo da Ilha levando em consideração as características de cada um. Para o estudo qualitativo e quantitativo do fitoplâncton, 200 ml de água foram coletados em dois pontos de amostragem 7 e 9 em baixa-mar e preamar, através de garrafa de Van Dorn e nos 9 pontos foi realizado arrasto com rede de 50μm, ambos em quatro épocas sazonais distintas. Ao todo foram encontradas 176 unidades taxonômicas demonstrando uma importante oferta de nichos. A espécie que mais se destacou foi Coscinodiscus cf. centralis em todas as amostras de rede. A sazonalidade foi vista através de uma análise de Cluster tanto para as amostras de rede quanto para as de garrafa. Não houve registro de espécies que indicassem alterações antrópicas não revelando condição de eutrofização. Foram encontradas espécies indicadoras de diferentes massas de água como também outras potencialmente nocivas. Os resultados bióticos e abióticos demonstraram que a área sob influência do empreendimento está dentro dos padrões estabelecidos pela legislação vigente e que para o estabelecimento de um desenvolvimento sustentável torna-se imprescindível a adoção de métodos padronizados e multiinterdisciplinares para que seja possível comparar e acompanhar os processos e seus efeitos viabilizando assim a manutenção da biodiversidade. / The surrounding region of Guaíba Island is a tropical coastal system which receives oceanic waters. Such waters come mainly from the Brazil Current and from coastal waters which are predominantly found throughout the coast of the south-east region of Brazil. The present academic work pointed the possibility of finding species indicating natural or antropic or antropogenic impacts in the region. The general objective of this work was to identify biological indicators of possible antropic and or environmental alterations. The specific objectives of this work is to present the qualitative and quantitative phytoplanktonic relation between spatial and seasonal variation in two tidal situations as well as to demonstrate the phytoplanktonic structure of a monitoring program conducted by the called: Centro de Tecnologia Ambiental da FIRJAN (CTA) (FIRJAN Environmental Technology Center) on behalf of Minerações Brasileiras Reunidas (United Brazilian Mining). Moreover, nine sample-collection spots, which were established as being under influence of the local island maritime terminal, they had their characteristics individually taken into consideration. In order to study the phytoplankton samples qualitatively and quantitatively, 200 ml of sea water was collected from collection spots 7 and 9 at low and high tides by using a Van Dorn bottle. Furthermore, 50μm net castings and pullings were conducted at the nine collection spots in four particular seasonal periods. As a result, 176 taxonomic units demonstrating enormous niches offer were found. In addition, the most outstanding species found among all net samples was: Coscinodiscus cf. centralis. The seasonality was observed by using a cluster analysis both in the net samples and in the bottle samples. No species records indicated antropic alterations and did not reveal any eutrophication conditions. Moreover, different water-mass indicator species were found as well as other potentially harmful ones. The biotic and abiotic results demonstrated that the area under influence of the local water transportation terminal was legally correct according to current and valid environmental laws. Furthermore, in order to achieve the establishment of sustainable development, it is of the utmost importance that standardized and multi-interdisciplinary methods are adopted to enable researchers to compare and follow processes and effects of biodiversity maintenance.

Esta dissertação apresenta a metodologia para o Projeto de Engenharia de Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente com Manta de Lodo para tratamento de esgoto sanitário. A metodologia desenvolvida apresenta os parâmetros de cálculo e os condicionamentos técnicos físicos envolvidos no projeto e construção da unidade de tratamento. O trabalho contém uma proposta de protocolo para o projeto, construção e operação do Reator UASB. / This disquisition presents a methodology for the Project of Anaerobic Reactors Engineering of Sludge Blanket for sanitary sewage treatment. The methodology developed presents the calculus parameters and physic technical involved in the project and construction in the treatment unit. The work contains a protocol propose for the project, construction and operation of UASB Reactor.

O projeto de Estações de Tratamento de Efluentes Industriais (ETEIs) deve objetivar um desempenho médio, o qual não pode ser ultrapassado certo número de vezes durante seu tempo operacional. Este trabalho propõe a aplicação da metodologia conhecida como Coeficiente de Confiabilidade (CDC) para quantificação da confiabilidade das etapas de tratamento físico (Separação Águaóleo SAO e flotação) e biológico (lodos ativados com aeração prolongada), considerando efluente oleoso proveniente de refino de petróleo. Tal metodologia, entretanto, não possibilita a identificação das prováveis causas do baixo desempenho na tratabilidade. Por isso também é proposta a aplicação da ferramenta de gestão riscos conhecida como FMECA (Failure Modes, Effects and Criticality Analysis), que permite a quantificação das observações qualitativas de campo, tornando os valores comparáveis para definir a hierarquização dos riscos e criticidade das etapas de tratamento estudadas. A etapa biológica para o parâmetro NH3 apresentou a maior confiabilidade, ainda que a análise de risco tenha apontado esta etapa como mais crítica. Ou seja, um sistema confiável não necessariamente apresenta menor criticidade, pois uma má gestão implicará em possíveis infrações às metas pré-fixadas ou à própria legislação ambiental.

A grande quantidade de resíduos sólidos gerados nas cidades é um desafio para o saneamento ambiental no Brasil. A fim de se reduzir os impactos gerados ao meio ambiente e à saúde pública, é necessário que haja um gerenciamento adequado, desde a coleta até a disposição final, desses resíduos sólidos urbanos. Os aterros sanitários permitem um maior controle ambiental, desde que sejam bem projetados e operados. A decomposição da matéria orgânica presente nesses resíduos, somada às águas das chuvas gera o lixiviado, líquido com alto potencial poluidor. Várias formas de tratamento são propostas com a finalidade de tornar o lixiviado menos poluente ao meio ambiente. Wetlands construídos tem se mostrado uma alternativa eficiente para a remoção de poluentes em lixiviados, além dos baixos custos operacionais e de implantação. O presente estudo investigou o uso de wetlands subsuperficiais em escala-piloto para o tratamento de um lixiviado prétratado. Os wetlands foram monitorados com a finalidade de se obter remoções de matéria orgânica e nitrogênio amoniacal. As maiores reduções percentuais de concentração de nitrogênio amoniacal, DQO e COD foram, 91%, 42% e 35%, respectivamente. As maiores reduções percentuais em carga de nitrogênio amoniacal e DQO foram, 67% e 50%, respectivamente. Os resultados dos ensaios de toxicidade realizados com os organismos Vibrio fischeri e Danio rerio revelaram que, a toxicidade do lixiviado foi reduzida ao ser tratado pelo wetland. / Large amounts of solid wastes are generated in cities and this is a challenge for environmental sanitation in Brazil. In order to reduce impacts to the environment and to public health, it is necessary to manage these municipal solid wastes appropriately, from their collection to their final disposal. Landfills allow a greater environmental control, provided that they are well designed and operated. Landfill leachate generation results from the decomposition of the organic matter in the wastes, combined with the rainwater that percolates the waste. Landfill leachate has a high pollution potential. Various forms of treatment are proposed in order to attenuate the potential of the leachate to pollute the environment. Constructed wetlands seem to be efficient alternatives in removing leachate pollutants with low operational and implementation costs. The present study investigated the use of subsurface wetlands in pilot scale in a pretreated leachate treatment. The wetlands were monitored in order to obtain results in reducing the concentration and loads of pollutants. The best removal performance of the concentration of ammonia nitrogen, COD and DOC were 91%, 42% and 35%, respectively. The best removal performance of the load of ammonia nitrogen and DOC were 67% and 50%, respectively. The results of the toxicity tests conducted with Vibrio fischeri and Danio rerio revealed that wetlands were effective in reducing the toxicity of the leachate.

Financiadora de Estudos e Projetos / Um dos grandes problemas enfrentados no tratamento de lixiviado é a definição de suas características físico-químicas e biológicas. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho é avaliar a composição química, a recalcitrância, e a toxicidade do lixiviado bruto e tratado por processos de tratamento (físico-químico e biológico) oriundo do Aterro Metropolitano de Gramacho, localizado no município de Duque de Caxias, no estado do Rio de Janeiro. Os resultados mostraram maior biodegradabilidade aeróbia no efluente físico-químico com percentuais variando de 7% a 35 %. A natureza de tais compostos justifica a natureza refratária do lixiviado e alerta pela toxicidade que podem atribuir tanto aos microrganismos envolvidos no processo quanto a saúde humana quando dispostos incorretamente. Para o lixiviado em estudo, observou-se a diminuição da toxicidade ao passar pelo processo físicoquímico. Dessa maneira, observou-se que é necessário a adoção de sistemas de tratamento que conjuguem processos físico-químicos atuando como pré ou pós-tratamento de processos biológicos. Sendo assim, os resultados obtidos mostram a importância deste tipo de caracterização, como fonte de subsídios para a seleção, projeto e avaliação de sistemas de tratamento. / Leachate from Municipal Solid Waste are characterized by high concentration of refractory organic matter, ammonia and toxic compounds. In this context, the objective of this study is to evaluate the chemical composition, the recalcitrance and toxicity of raw and treated leachate for treatment processes (physical and biological) from the Gramacho Metropolitan Landfill, located in the municipality of Duque de Caxias, in the state of Rio de Janeiro. The results showed higher aerobic biodegradability in the effluent physicochemical with percentages ranging from 7% to 35%. The nature of some compounds justifies the refractory nature of the leachate and alert the toxicity that can assign both the microorganisms involved in the process as human health when disposed improperly. Thus, it was observed that it is necessary to adopt treatment systems that combine physical and chemical processes acting as a propost treatment of biological processes. Thus, the results show the importance of this type of characterization, as a source of information for the selection, design and evaluation of treatment systems.

O presente trabalho visa contribuir para a valorização e conservação dos cursos dágua e biodiversidade em área de Mata Atlântica no Estado do Rio de Janeiro, através da caracterização ambiental preliminar do sistema rio - estuário Córrego Andorinhas, localizado no Parque Estadual da Ilha Grande (RJ), utilizando indicadores abióticos e bióticos. As amostragens ocorreram de 20/10/11 a 22/10/11, pela manhã e tarde, em duas profundidades de três estações. O fitoplâncton e protozooplâncton foram coletados com frascos de polipropileno (500 ml), fixados com formaldeído 2% neutralizado com bórax e analisados em câmaras de sedimentação de Uthermöl. O zooplâncton foi coletado com rede de 68 μm de malha, fixado com formaldeído 4% neutralizado com bórax e analisado em subamostras. Variáveis abióticas foram analisadas in situ com sondas. Os nutrientes foram coletados com garrafa de Van Dorn e frascos de polipropileno, congeladas e levadas para análise no laboratório de Geoquímica da UFF. A estação AN-01 apresentou menores valores de temperatura da água (19 C), condutividade (2,3 μS/cm) e turbidez (1,1 UNT), mas com maiores valores de OD (9,6 mg/L). Maiores valores de turbidez (6,9 UNT) e pH (7,7) foram registrados na estação AN-02, enquanto a estação AN-03 apresentou maiores valores de temperatura da água (23,7 C) e condutividade (1951 μS/cm). O fitoplâncton apresentou valores máximos nas estações AN-02 manhã em 22/10/11 (4,28 x 103 ind/L) e AN-03 tarde em 20/10/11(3,4 x 103 ind/L). O zooplâncton apresentou valores máximos na estação AN-03 manhã (421,2 x 103 ind/L) e tarde (45,8 x 103 ind/L). Os valores máximos registrados para protozooplâncton foram registrados nas estações AN-02 manhã em 22/10/11 (35,1 x 103 ind/L) tarde em 21/10/11 (12,6 x 103 ind/L). A partir dos dados abióticos, caracterizou-se o sistema como oligo-mesotrófico, com características distintas em seus pontos de coleta: A dominância de sarcodinos, diatomáceas e calanóides, em riqueza e densidade, demonstram o caráter estuarino, pois protozoários são indicadores de ambientes lóticos continentais, calanóides de ambientes marinhos e diatomáceas representantes de ambos os ambientes. Este estudo preliminar demonstrou a integridade ambiental do estuário, fato que reflete em sua preservação e da Mata Atlântica em seu entorno. / This paper aims to contribute to the recovery and conservation of waterways and biodiversity in the Atlantic Forest in the state of Rio de Janeiro, by characterizing preliminary environmental river system - Andorinha Stream estuary, located on the Ilha Grande State Park (RJ) using abiotic and biotic indicators. Sampling occurred from 20/10/11 to 22/10/11, morning and afternoon, at two depths of three stations: AN-01 (furthest from the mouth), AN- 02 (middle, near the CEADS) and AN-03 (region of the mouth). The phyto-and protozooplankton were collected using polypropylene jars (500 ml), fixed with 2% formaldehyde neutralized with borax and analyzed by sedimentation chambers Uthermöl. Zooplankton was collected with a network of 68 mm in mesh, fixed with 4% formaldehyde neutralized with borax and analyzed in subsamples. The temperature, dissolved oxygen (DO), conductivity, pH and turbidity were analyzed in situ with probes. The light penetration depth and location were obtained from Secchi disc. Water samples for nutrient analysis were collected with a Van Dorn bottle and polypropylene bottles, frozen and taken for analysis in the laboratory of Geochemistry UFF. The station AN-01 had lower water temperature (19 C), conductivity (2.3 μS/cm) and turbidity (1.1 NTU), but with higher values of OD (9.6 mg/L). Higher values of turbidity (6.9 NTU) and pH (7.7) were recorded at the station AN- 02, while the station EBG03 had higher water temperature (23.7 C) and conductivity (1951 μS/cm). Phytoplankton showed maximum values at stations EBG02 morning 22/10/11 (4.28 x 103 ind/L) and AN-03 late on 10/20/11 (3.4 x 103 ind/L). Zooplankton showed maximum values at station AN-03 am (421.2 x 103 ind/L) and late (45.8 x 103 ind/L). The maximum values recorded for protozooplankton were recorded at stations in NA-02 morning 10/22/11 (35.1 x 103 ind/L) late on 21/10/11 (12.6 x 103 ind/L). From the abiotic data, the system was characterized as oligo-mesotrophic, with different characteristics in their collection points: AN-01 semi-lotic system with little influence of intrusion; AN-02 semi-lentic saline, with small intrusion of seawater, estuarine system AN-03, more intrusion of sea water. The dominance of sarcodina, diatoms and calanoids in richness and density, show the character estuarine because protozoa are indicators of lotic continental calanoids of marine diatoms and representatives of both environments. This preliminary study showed the environmental integrity of the estuary, a fact reflected in its preservation of the Atlantic Forest and its surroundings.