Anaerobic digestion of the Organic Fraction of Municipal Solid Waste (OFMSW) generates a mixture of methane (CH4), carbon dioxide (CO2) and water (H2O). Beyond the field capacity the water generated is collected and recirculated as leachate in Bioreactor Landfills (BLs.) Leachate recirculation has a profound advantage on biodegradation of the Organic Fraction of Municipal Solid Waste (OFMSW) in the landfills. Mature leachate from older sections of landfills (>20 years) and young leachate were blended prior to recirculation in the ratios 3/3 mature, 3/3 young, 1/3 mature-2/3 young and 2/3 old-1/3 young and their effect on biodegradation and biogas production monitored. In addition to analysis of the effect of blending old and new leachates, the study also analyses the effect of an open vs. a closed recirculation loop and the effect of organic loading rates of OFMSW in landfills. Data collected from initial batch tests supplement column bioreactors simulating bioreactor landfills with real world OFMSW from operational landfill facilities in Ontario, Canada. The results are conclusive that the biogas generation can be improved by up to 92% by blending the leachate in an open loop recirculation system as compared to a conventional closed loop system employed in landfills today.

Um dos principais problemas enfrentados atualmente pelo Poder Público e pela sociedade é a destinação adequada de resíduos sólidos. O objetivo principal deste trabalho é avaliar a gestão dos resíduos sólidos urbanos (RSU) implantada no Rio Grande do Sul e verificar a existência de melhorias após a promulgação da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS). Este trabalho ainda apresenta o gerenciamento de resíduos sólidos no Brasil e na Europa, as formas de tratamento e disposição final dos resíduos sólidos urbanos, os tipos de tratamento de lixiviados existentes, identifica alternativa de reuso do lixiviado após tratamento, analisa os tratamentos de lixiviado utilizados em Aterros Sanitários localizados no estado do Rio Grande do Sul (RS) e em Portugal, o cumprimento das metas estipuladas para RSU nos Planos de Resíduos Sólidos e identifica e compara a legislação existente em Portugal e no Brasil que regulamenta a instalação e operação dos Aterros Sanitários. Para a elaboração foram analisados dados de destinação de RSU no Brasil, com especial ênfase ao estado do Rio Grande do Sul, e em Portugal. Através dos dados obtidos verifica-se que houve melhorias na destinação final dos RSU no Brasil após a homologação da PNRS, por exemplo houve um aumento de 138% de municípios que implantaram a coleta seletiva após a PNRS. Verificou-se que a forma mais utilizada de destinação final dos RSU no país é por meio de aterro sanitário, porém havendo ainda disposição inadequada por meio de aterros controlados e lixões. No RS em 2015, observou-se que houve uma redução na disposição final adequada em comparação ao ano de 2014, devido à má operação dos aterros sanitários, porém foi atingida a Meta 1 do Plano Nacional de Resíduos Sólidos (PLANARES), uma vez que em 2015 não havia lixões em operação no RS. Foi possível observar que no RS a maioria das áreas classificadas como inadequadas são administradas pelos próprios municípios, isto se dá devido à falta de recurso financeiro para gerenciar e operar um aterro sanitário. Com relação ao tratamento de lixiviado gerado nos aterros sanitários do RS, verificou-se que estes não possuem implantado um sistema eficaz e acredita-se que somente um tratamento combinado, apresentando tratamento avançado, seja a forma mais adequada para tratar este efluente, devido à grande variabilidade de características e complexidade do lixiviado. Fazendo uma comparação da legislação referente à gestão de resíduos no Brasil e em Portugal, observa-se que em 1996 foi aprovado o Plano Estratégico Setorial dos Resíduos Sólidos Urbanos (PERSU) em Portugal, que promoveu uma grande alteração na gestão de RSU, havendo grandes investimentos em infraestrutura visando atender as metas do PERSU. Já no Brasil somente em 2010 foi proposta esta alteração por meio da PNRS, e é possível observar que não houve o atendimento das metas estipuladas nos Planos Nacionais e Estadual, no caso do RS, devido à falta de conscientização do Poder Público e investimentos nesta área, de forma a promover uma destinação final adequada para os RSU gerados no país. / One of the main problems currently faced by the Government and the society is the appropriate destination of solid waste. The main objective of this study is to evaluate the management of municipal solid waste (MSW) introduced in Rio Grande do Sul and to verify possible improvements achieved after the promulgation of the National Solid Waste Policy (NSWP). This paper also describes the management of solid waste in Brazil and Europe, the way of treatment and final disposal of municipal solid waste, the existing leachate treatment process, identifies leachate reuse alternatives, analyzes the leachate treatment operations used in landfills located in the State of Rio Grande do Sul (RS) and in Portugal, the achievement of goal set for MSW in Solid Waste Plans and identifies and compares the legislation existing in Portugal and Brazil which regulates the installation and operation of Landfills. For the work accomplishment, data of the MSW disposal in Brazil, with special emphasis on the State of Rio Grande do Sul, and Portugal were analyzed. Through the data obtained it appears that there were improvements in the final disposal of MSW in Brazil after the approval of NSWP, for example an increase of 138% of municipalities that have implemented selective collection after NSWP. It was found that the most used form of final disposal of MSW in the country is through landfill, but there is still inadequate disposal in controlled landfills and dumps. In RS in 2015, it was observed that there was a reduction in the number of adequate final disposal sites, compared to 2014, due to wrong operation of landfills. Nevertheless, Goal 1 of the National Plan of the Solid Waste (NPSW) was achieved, since in 2015 there was no dumps operating in RS. It was observed that in RS most of the areas classified as inadequate are administered by the municipalities themselves. This, is due to lack of financial resources to manage and operate a landfill. Regarding the treatment of leachate generated in landfills of RS, it was found that these have not implemented an effective system and it is believed that only a combined treatment, with advanced treatment, will be the best way to treat this effluent due to the large variability of characteristics and complexity of the leachate. Making a comparison of the legislation on waste management in Brazil and in Portugal, it is observed that in 1996 the Sector Strategic Plan for Municipal Solid Waste (SSPMSW) was approved in Portugal, promoting a major change in the MSW management, with large investments in infrastructure to deal the goals of the SSPMSW. On the other hand, in Brazil only in 2010 this change was proposed by NSWP. It is possible to observe that goals set in the National and State Plans were not met, in the case of RS, due to lack of awareness of the government and investments in this area in order to promote an appropriate final destination for the MSW generated in the country.

Um dos principais problemas enfrentados atualmente pelo Poder Público e pela sociedade é a destinação adequada de resíduos sólidos. O objetivo principal deste trabalho é avaliar a gestão dos resíduos sólidos urbanos (RSU) implantada no Rio Grande do Sul e verificar a existência de melhorias após a promulgação da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS). Este trabalho ainda apresenta o gerenciamento de resíduos sólidos no Brasil e na Europa, as formas de tratamento e disposição final dos resíduos sólidos urbanos, os tipos de tratamento de lixiviados existentes, identifica alternativa de reuso do lixiviado após tratamento, analisa os tratamentos de lixiviado utilizados em Aterros Sanitários localizados no estado do Rio Grande do Sul (RS) e em Portugal, o cumprimento das metas estipuladas para RSU nos Planos de Resíduos Sólidos e identifica e compara a legislação existente em Portugal e no Brasil que regulamenta a instalação e operação dos Aterros Sanitários. Para a elaboração foram analisados dados de destinação de RSU no Brasil, com especial ênfase ao estado do Rio Grande do Sul, e em Portugal. Através dos dados obtidos verifica-se que houve melhorias na destinação final dos RSU no Brasil após a homologação da PNRS, por exemplo houve um aumento de 138% de municípios que implantaram a coleta seletiva após a PNRS. Verificou-se que a forma mais utilizada de destinação final dos RSU no país é por meio de aterro sanitário, porém havendo ainda disposição inadequada por meio de aterros controlados e lixões. No RS em 2015, observou-se que houve uma redução na disposição final adequada em comparação ao ano de 2014, devido à má operação dos aterros sanitários, porém foi atingida a Meta 1 do Plano Nacional de Resíduos Sólidos (PLANARES), uma vez que em 2015 não havia lixões em operação no RS. Foi possível observar que no RS a maioria das áreas classificadas como inadequadas são administradas pelos próprios municípios, isto se dá devido à falta de recurso financeiro para gerenciar e operar um aterro sanitário. Com relação ao tratamento de lixiviado gerado nos aterros sanitários do RS, verificou-se que estes não possuem implantado um sistema eficaz e acredita-se que somente um tratamento combinado, apresentando tratamento avançado, seja a forma mais adequada para tratar este efluente, devido à grande variabilidade de características e complexidade do lixiviado. Fazendo uma comparação da legislação referente à gestão de resíduos no Brasil e em Portugal, observa-se que em 1996 foi aprovado o Plano Estratégico Setorial dos Resíduos Sólidos Urbanos (PERSU) em Portugal, que promoveu uma grande alteração na gestão de RSU, havendo grandes investimentos em infraestrutura visando atender as metas do PERSU. Já no Brasil somente em 2010 foi proposta esta alteração por meio da PNRS, e é possível observar que não houve o atendimento das metas estipuladas nos Planos Nacionais e Estadual, no caso do RS, devido à falta de conscientização do Poder Público e investimentos nesta área, de forma a promover uma destinação final adequada para os RSU gerados no país. / One of the main problems currently faced by the Government and the society is the appropriate destination of solid waste. The main objective of this study is to evaluate the management of municipal solid waste (MSW) introduced in Rio Grande do Sul and to verify possible improvements achieved after the promulgation of the National Solid Waste Policy (NSWP). This paper also describes the management of solid waste in Brazil and Europe, the way of treatment and final disposal of municipal solid waste, the existing leachate treatment process, identifies leachate reuse alternatives, analyzes the leachate treatment operations used in landfills located in the State of Rio Grande do Sul (RS) and in Portugal, the achievement of goal set for MSW in Solid Waste Plans and identifies and compares the legislation existing in Portugal and Brazil which regulates the installation and operation of Landfills. For the work accomplishment, data of the MSW disposal in Brazil, with special emphasis on the State of Rio Grande do Sul, and Portugal were analyzed. Through the data obtained it appears that there were improvements in the final disposal of MSW in Brazil after the approval of NSWP, for example an increase of 138% of municipalities that have implemented selective collection after NSWP. It was found that the most used form of final disposal of MSW in the country is through landfill, but there is still inadequate disposal in controlled landfills and dumps. In RS in 2015, it was observed that there was a reduction in the number of adequate final disposal sites, compared to 2014, due to wrong operation of landfills. Nevertheless, Goal 1 of the National Plan of the Solid Waste (NPSW) was achieved, since in 2015 there was no dumps operating in RS. It was observed that in RS most of the areas classified as inadequate are administered by the municipalities themselves. This, is due to lack of financial resources to manage and operate a landfill. Regarding the treatment of leachate generated in landfills of RS, it was found that these have not implemented an effective system and it is believed that only a combined treatment, with advanced treatment, will be the best way to treat this effluent due to the large variability of characteristics and complexity of the leachate. Making a comparison of the legislation on waste management in Brazil and in Portugal, it is observed that in 1996 the Sector Strategic Plan for Municipal Solid Waste (SSPMSW) was approved in Portugal, promoting a major change in the MSW management, with large investments in infrastructure to deal the goals of the SSPMSW. On the other hand, in Brazil only in 2010 this change was proposed by NSWP. It is possible to observe that goals set in the National and State Plans were not met, in the case of RS, due to lack of awareness of the government and investments in this area in order to promote an appropriate final destination for the MSW generated in the country.

Um dos principais problemas enfrentados atualmente pelo Poder Público e pela sociedade é a destinação adequada de resíduos sólidos. O objetivo principal deste trabalho é avaliar a gestão dos resíduos sólidos urbanos (RSU) implantada no Rio Grande do Sul e verificar a existência de melhorias após a promulgação da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS). Este trabalho ainda apresenta o gerenciamento de resíduos sólidos no Brasil e na Europa, as formas de tratamento e disposição final dos resíduos sólidos urbanos, os tipos de tratamento de lixiviados existentes, identifica alternativa de reuso do lixiviado após tratamento, analisa os tratamentos de lixiviado utilizados em Aterros Sanitários localizados no estado do Rio Grande do Sul (RS) e em Portugal, o cumprimento das metas estipuladas para RSU nos Planos de Resíduos Sólidos e identifica e compara a legislação existente em Portugal e no Brasil que regulamenta a instalação e operação dos Aterros Sanitários. Para a elaboração foram analisados dados de destinação de RSU no Brasil, com especial ênfase ao estado do Rio Grande do Sul, e em Portugal. Através dos dados obtidos verifica-se que houve melhorias na destinação final dos RSU no Brasil após a homologação da PNRS, por exemplo houve um aumento de 138% de municípios que implantaram a coleta seletiva após a PNRS. Verificou-se que a forma mais utilizada de destinação final dos RSU no país é por meio de aterro sanitário, porém havendo ainda disposição inadequada por meio de aterros controlados e lixões. No RS em 2015, observou-se que houve uma redução na disposição final adequada em comparação ao ano de 2014, devido à má operação dos aterros sanitários, porém foi atingida a Meta 1 do Plano Nacional de Resíduos Sólidos (PLANARES), uma vez que em 2015 não havia lixões em operação no RS. Foi possível observar que no RS a maioria das áreas classificadas como inadequadas são administradas pelos próprios municípios, isto se dá devido à falta de recurso financeiro para gerenciar e operar um aterro sanitário. Com relação ao tratamento de lixiviado gerado nos aterros sanitários do RS, verificou-se que estes não possuem implantado um sistema eficaz e acredita-se que somente um tratamento combinado, apresentando tratamento avançado, seja a forma mais adequada para tratar este efluente, devido à grande variabilidade de características e complexidade do lixiviado. Fazendo uma comparação da legislação referente à gestão de resíduos no Brasil e em Portugal, observa-se que em 1996 foi aprovado o Plano Estratégico Setorial dos Resíduos Sólidos Urbanos (PERSU) em Portugal, que promoveu uma grande alteração na gestão de RSU, havendo grandes investimentos em infraestrutura visando atender as metas do PERSU. Já no Brasil somente em 2010 foi proposta esta alteração por meio da PNRS, e é possível observar que não houve o atendimento das metas estipuladas nos Planos Nacionais e Estadual, no caso do RS, devido à falta de conscientização do Poder Público e investimentos nesta área, de forma a promover uma destinação final adequada para os RSU gerados no país. / One of the main problems currently faced by the Government and the society is the appropriate destination of solid waste. The main objective of this study is to evaluate the management of municipal solid waste (MSW) introduced in Rio Grande do Sul and to verify possible improvements achieved after the promulgation of the National Solid Waste Policy (NSWP). This paper also describes the management of solid waste in Brazil and Europe, the way of treatment and final disposal of municipal solid waste, the existing leachate treatment process, identifies leachate reuse alternatives, analyzes the leachate treatment operations used in landfills located in the State of Rio Grande do Sul (RS) and in Portugal, the achievement of goal set for MSW in Solid Waste Plans and identifies and compares the legislation existing in Portugal and Brazil which regulates the installation and operation of Landfills. For the work accomplishment, data of the MSW disposal in Brazil, with special emphasis on the State of Rio Grande do Sul, and Portugal were analyzed. Through the data obtained it appears that there were improvements in the final disposal of MSW in Brazil after the approval of NSWP, for example an increase of 138% of municipalities that have implemented selective collection after NSWP. It was found that the most used form of final disposal of MSW in the country is through landfill, but there is still inadequate disposal in controlled landfills and dumps. In RS in 2015, it was observed that there was a reduction in the number of adequate final disposal sites, compared to 2014, due to wrong operation of landfills. Nevertheless, Goal 1 of the National Plan of the Solid Waste (NPSW) was achieved, since in 2015 there was no dumps operating in RS. It was observed that in RS most of the areas classified as inadequate are administered by the municipalities themselves. This, is due to lack of financial resources to manage and operate a landfill. Regarding the treatment of leachate generated in landfills of RS, it was found that these have not implemented an effective system and it is believed that only a combined treatment, with advanced treatment, will be the best way to treat this effluent due to the large variability of characteristics and complexity of the leachate. Making a comparison of the legislation on waste management in Brazil and in Portugal, it is observed that in 1996 the Sector Strategic Plan for Municipal Solid Waste (SSPMSW) was approved in Portugal, promoting a major change in the MSW management, with large investments in infrastructure to deal the goals of the SSPMSW. On the other hand, in Brazil only in 2010 this change was proposed by NSWP. It is possible to observe that goals set in the National and State Plans were not met, in the case of RS, due to lack of awareness of the government and investments in this area in order to promote an appropriate final destination for the MSW generated in the country.

Au cours des dernières décennies, un type de marais filtrant, généralement planté de saules, a été développé pour opérer un système de traitement d’eau sans effluent, par évapotranspiration. Ces marais à effluent sont généralement utilisés pour le traitement d’eau usée domestique, mais pourraient aussi présenter une alternative intéressante pour d’autres applications, comme le traitement de lixiviat contaminé. Les guides de conception actuellement disponibles ne permettent toutefois pas de concevoir un système flexible qui permettrait de gérer les grandes variations de volume à traiter liées à la nature même des lixiviats (i.e. résultent entièrement des précipitations) et ne tiennent pas compte de la variation inter et intra-annuelle de l’évapotranspiration (ET) du saule. Cette thèse présente d’abord une revue de littérature de ET du genre Salix et de ses facteurs de variation les plus importants. Il apparaît que les conditions de croissance ont plus d’importance que l’identité spécifique et que la disponibilité en eau, la fertilisation et la contamination sont les principaux facteurs dictant l’ET des saules. L’effet de l’âge, du contexte expérimental, de la densité de plant et du type de sol n’a pas pu être clairement démontrés par cette revue. Ensuite, une étude portant sur le potentiel d’ET de S. miyabeana ‘SX67’ est présentée. Il est démontré qu’un modèle basé sur des paramètres foliaires et sur le déficit de pression de vapeur d’eau dans l’air permet de prédire l’ET de S. miyabeana en condition de marais filtrant. Cette étude permettra entre autres d’améliorer les plans de conception d’un éventuel marais de saules à effluent nul. Pour continuer, la réponse de S. miyabeana ‘SX67’ à différentes concentrations de lixiviat et à différents types de substrats a été étudiée. Ce cultivar s’est montré tolérant aux concentrations du lixiviat brut retrouvées sur un site d’entreposage de poteaux de bois traité. Le type de substrat a influencé la réponse du saule et ses performances écophysiologiques, en plus d’affecter la dynamique des contaminants. Finalement, la modélisation hydrologique d’un système à effluent nul par marais de saules permet de proposer une méthode de dimensionnement des différents compartiments du système pour atteindre un objectif d’effluent nul sur une période de 20 ans, ainsi que de proposer des solutions de conception et d’opération optimale. L’application du modèle au cas spécifique d’un site d’entreposage de poteaux de bois traité a permis d’évaluer la faisabilité, d’un point de vue hydrologique, de cette technologie dans le contexte climatique du sud du Québec. Sur la base de cette étude, la principale limite pour l’application des marais à effluent nul au Québec sont la surface de marais et le volume de stockage requis. Dans le cas où une étape de prétraitement efficace précède le marais de saule, la durée de vie du marais ne devrait pas être limitante et dépendra principalement de la durée de vie des végétaux. Cependant, le destin des contaminants dans le système, qu’il s’agisse de la disposition des contaminants accumulés à l’étape de prétraitement ou d’une éventuelle translocation de contaminants dans les parties aériennes des végétaux, devrait être considéré avant d’établir un système à effluent nul. Les résultats de cette recherche permettent, entre autres, de proposer les marais de saules à effluent nul comme une alternative intéressante pour le traitement d’eau contaminée au Québec. / During the last decades, a type of constructed wetlands, usually planted with willows, was developed to operate a water treatment system with zero effluent, by evapotranspiration. These zero liquid discharge wetlands are typically used for domestic wastewater treatment, but could also be an attractive alternative for other applications, such as contaminated leachate treatment. However, the design guidelines currently available do not allow for the design of a flexible system that would manage the large variations of volume to be treated related to the very nature of leachates (i.e. produced entirely from precipitation) and do not take into account inter and intra-annual variation of willows evapotranspiration (ET). This thesis first presents a literature review of ET for the genus Salix and its most important driving factors. It appears that growing conditions are more important than species identity and that water availability, fertilization and contamination are the main factors dictating ET in willow. The effect of age, experimental context, planting density, and soil type could not be clearly demonstrated by this review. Then, a study on the potential ET of S. miyabeana 'SX67' is presented. It is shown that a model based on foliar parameters and on the water vapor pressure deficit in the air makes it possible to predict the ET of S. miyabeana under wetland conditions. This study will, among other things, improve the design plans for a potential zero effluent willow wetland. To continue, the response of S. miyabeana 'SX67' to different leachate concentrations and different types of substrates was studied. This cultivar has been tolerant of raw leachate concentrations found at a treated wood pole storage site. The type of substrate influenced the willow response and ecophysiological performance, and affected the dynamics of the contaminants. Finally, the hydrological modelling of a system with zero effluent by willow bed makes it possible to propose a method of dimensioning for the different compartments of the system in order to reach a zero effluent objective over a period of 20 years, as well as to propose solutions for optimal design and operation. The application of the model to the specific case of a treated wood pole storage site made it possible to assess the hydrological feasibility of this technology in the climate context of southern Quebec. On the basis of this study, the main limit for the application of zero effluent willow bed in Quebec is the wetland area and the storage volume required. In the case where an effective pre-treatment step precedes the willow bed, the life of the wetland should not be limiting and will depend mainly on the lifespan of the plants. However, the fate of the contaminants in the system, be it the disposition of the accumulated contaminants at the pre-treatment stage or a possible translocation of contaminants into the aerial parts of the plants, should be considered before establishing a system with zero effluent. The results of this research make it possible, among other things, to propose zero-effluent willow wetlands as an interesting alternative for the treatment of contaminated water in Quebec.