The main objective of this work was the assessment of the WWTP technical conditions, for treated wastewater reuse. Field data analyses carried out through the processing of wastewater flow daily records and the collection and characterization of wastewater and treated wastewater samples. This allowed to assess the wastewater hydraulic performance, wastewater and treated wastewater concentrations, percentage of pollution load reduction and treated wastewater quality, according to the requirements for discharge on water body and for irrigation use. Furthermore two experiments were made in order to assess the potential of treated wastewater reuse for irrigation, through its interaction with the soil and the plants. In trial experiment, treated wastewater induced a lower mineralization of BOW organic N and in some cases the potential N mineral immobilization. The field experiment showed that grass irrigation with treated wastewater resulted in an improved grass quality that may be enhanced with the application of sewage sludge in situ into the soil. The overall conclusion shows that treated wastewater possesses characteristics which allow its reuse as an alternative to discharge on water body.--------------------------------------Este trabalho teve como principal objectivo a avaliação das condições técnicas da ETAR de Coruche, com vista à reutilização dos efluentes tratados. Foi feita uma análise de dados de campo, através do tratamento dos registos diários dos caudais influentes e da recolha e caracterização de amostras do influente e efluente tratado. Esta permitiu avaliar o comportamento hidráulico do caudal, concentrações do influente e do efluente tratado, percentagem de redução da carga poluente e qualidade do efluente tratado, face aos requisitos de descarga no meio receptor natural e de utilização para rega. Instalaram-se ainda, dois ensaios para o estudo do potencial de reutilização do efluente tratado para rega, avaliando a sua interacção com o solo e com as plantas. O efluente tratado induziu, no ensaio laboratorial, uma menor mineralização do N orgânico dos ROB e em alguns casos a potencial imobilização do N mineral. O ensaio de campo mostrou que a rega com o efluente tratado resultou numa melhoria da qualidade da relva, que foi mais evidente quando combinada com a aplicação ao solo de lamas produzidas na ETAR. Em suma, o efluente tratado apresentou valências que permitem a sua reutilização, como alternativa à descarga no meio receptor natural.

De uma forma geral, as economias e as empresas dependem da conservação dos ecossistemas, pelo que a perda de biodiversidade e a degradação dos recursos naturais tem consequências negativas muito para além do ambiente, afetando a saúde pública, o desenvolvimento económico e a qualidade de vida das pessoas. O mercúrio é um poluente global, e tem sido objeto de preocupação e monitorização internacionais. Foi considerado uma substância prioritária na tomada de medidas para a redução das emissões de origem antropogénica e, com esse propósito, têm sido desenvolvidos programas internacionais que visam diminuir os riscos para a saúde humana e para o ambiente, bem como melhorar o conhecimento internacional quanto às emissões de mercúrio, o seu transporte, destino e impacte ambiental. A toxicidade do mercúrio e dos compostos de mercúrio há muito que tem vindo a ser documentada, estando associados a um grande número de doenças. Estas incluem alterações do sistema nervoso central, eretismo, arritmias e cardiomiopatias, lesões renais e falência respiratória. A exposição a valores baixos de mercúrio conduz a sintomas inespecíficos como fraqueza, fadiga, anorexia, perda de peso e perturbações gastrointestinais. A poluição crescente dos recursos hídricos, devida principalmente ao aumento de descargas de águas residuais não tratadas, levou à degradação da qualidade da água em todo o mundo e representa um risco crescente para a saúde pública, segurança dos alimentos, biodiversidade e ecossistemas. O acesso a água potável e a saneamento básico, bem como a gestão correta dos recursos hídricos são reconhecidos pelas Nações Unidas como essenciais à saúde humana, à sustentabilidade ambiental e à prosperidade económica. Os processos de tratamento de água para consumo e água residual geram resíduos sólidos que são denominados “lamas”. As lamas produzidas nas estações de tratamento de água (ETA) resultam da composição da água de origem e dos reagentes utilizados no processo de tratamento, enquanto as lamas produzidas nas estações de tratamento de águas residuais (ETAR) são constituídas maioritariamente pelo próprio afluente que chega à instalação (no âmbito deste trabalho, águas residuais urbanas). Todos os tipos de lamas têm potencial para serem usados na agricultura, desde que cumpram os requisitos de qualidade impostos pela legislação, nomeadamente, quanto a metais pesados, poluentes orgânicos e agentes patogénicos, entre outros. Tendo em conta que a necessidade de monitorização de mercúrio nas lamas é emergente, também é essencial garantir a qualidade e a confiabilidade dos resultados. Assim, é essencial a implementação e validação de métodos precisos e exatos, com baixos limites de deteção (LD) e de quantificação (LQ), sem os quais não é possível avaliar o cumprimento dos limites legais para o mercúrio. Com este propósito, otimizou-se e validou-se o método de “decomposição térmica, amalgamação e espectrofotometria de absorção atómica” (TDA-AAS) para a determinação de mercúrio em lamas de ETA e lamas de ETAR. O método TDA-AAS é linear entre 30 – 200 ng de mercúrio, com coeficientes de determinação na ordem de 0,9998 e coeficientes de variação do método de 1,35%. Os limites de deteção e quantificação são de 3 ng e 10 ng, respetivamente. Para uma toma de 0,6 g de uma amostra de lama com 15% de matéria seca, o limite de quantificação do método é de 0,33 mg Hg/kg matéria seca. O método é preciso, na gama de concentrações estudada, tendo sido avaliado em condições de repetibilidade e de precisão intermédia (DPRr < 1% e DPRR < 6%). A exatidão do método em termos de veracidade (Er < 5,0%) e de precisão (DPR <7,0%), foi avaliada com dois materiais de referência. Determinou-se ainda a incerteza do método a partir dos dados de controlo de qualidade e de validação do método. A incerteza combinada do método (uc) é de 9,1% e a incerteza expandida (U) é de 19%, considerando k = 2. Das amostras analisadas, as lamas da ETA (n = 9) apresentam mercúrio abaixo do limite de quantificação do método, enquanto as amostras de lamas das ETAR (n = 37) contém mercúrio entre 0,60 – 1,3 mg Hg/kg matéria seca. Todas as amostras cumprem o requisito legal (quanto ao teor de mercúrio) para serem valorizadas na agricultura (< 16 mg/kg matéria seca). O método é simples de executar e mais célere que o método tradicional em uso no laboratório, podendo ser implementado como método de rotina na monitorização de mercúrio em lamas de ETA e lamas de ETAR. Os critérios adotados neste processo de validação demonstram a capacidade de o método TDA-AAS cumprir as normas nacionais e internacionais para determinação de mercúrio, como demonstrado pelos testes de linearidade, exatidão, precisão (repetibilidade e precisão intermédia), limiares analíticos e incerteza. O método TDA-AAS poderá ser acreditado pela norma NP EN ISO IEC 17025, sendo elegível para a realização de análises de monitorização e controlo oficiais.

A Carência Química de Oxigénio (inglês: “Chemical Oxygen Demand”) – COD, é um dos parâmetros analíticos que caracteriza os afluentes que chegam às Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR), na medida em que mede o nível de matéria orgânica contida nas águas residuais. Este parâmetro também é medido no efluente das ETAR com vista a monitorizar a sua qualidade/ e conformidade com a legislação. Este trabalho teve como objectivo inicial a avaliação e optimização da incerteza associada ao cálculo da eficiência de remoção de COD na ETAR de Setúbal com vista a permitir a obtenção de estimativas menos incertezas do rendimento do tratamento. Este estudo iniciou-se pelo desenvolvimento de modelos metrológicos do desempenho da determinação de COD em águas residuais com vista à produção de estimativas detalhadas da incerteza associada a estas determinações, referentes ao período de 2006 a 2009. Este trabalho envolveu a validação do método do dicromato de potássio por refluxo aberto através do estudo dos parâmetros do seu desempenho quantitativo. No que respeita à avaliação da incerteza associada aos seus resultados, recorrendo a uma abordagem passo a passo, foi possível identificar quais as fontes de incerteza, quantificá-las e ponderá-las relativamente à sua percentagem contributiva, permitindo assim efectuar acções correctivas no sentido de diminuir essa percentagem. Verificou-se da análise dos resultados obtidos nos pesos relativos das diferentes fontes de incerteza, que consoante a concentração do item analisado (i.e. amostra ou padrão), a componente maioritária de incerteza varia. Ou seja, para o Padrão de Controlo (P.C.) de 500 mg O2.L-1 tem-se como componente maioritária a incerteza da veracidade, u’veracidade, (≥ 50%) e relativamente às amostras a % de peso é maior para a incerteza da concentração desconhecida corrigida incompleta da amostra com uma ponderação de > 48% e que dessa percentagem as maiores fontes contributivas são do volume de sulfato de ferro e amónio hexahidratado gasto na titulação do branco com % maioritária de ± 60% e dos volumes de dicromato de potássio 0,04 M adicionado tanto para a amostra como para o branco com ± 17%. Como acções correctivas provenientes dos resultados, recomenda-se que a massa para a preparação do P.C. de 500 mg O2.L-1 seja aumentada, efectuando-se uma solução de maior volume, assim como para as amostras se recomenda especial atenção ao rigor com que se mede o volume V3(Br) durante a titulação do branco. O cálculo da eficiência de remoção de COD na ETAR de Setúbal, inicialmente estabelecido como o objectivo último deste trabalho, encontra-se em curso, constituindo trabalho futuro, já que carece do desenvolvimento de algoritmos de cálculo da incerteza associada à razão (R) de valores de determinações de COD, em afluentes e em efluentes da ETAR, com vista à optimização da qualidade desta determinação.

In the last few years, the number of municipal wastewater treatment plants (WWTP) in Portugal increased significantly resulting in the production of large quantities of “mixed sludge” (primary sludge + activated sludge) that should undergo stabilization. Aerobic stabilization of “mixed sludge” has been shown to cause poorer dewatering properties and, at the same time, increases the biopolymer needs. Anaerobic digestion of sewage sludge has been applied to WWTP for decades. It is a well known, efficient and environmentally sustainable technology which enables energy production as heat, electricity and/or vehicle fuel, as well as, stabilization and volume reduction of sludge. The management and handling of wastewater sludge is a global challenge and represents for most of the wastewater treatment plants a considerable cost. The solid part of wastewater sludge consists in general of 60 to 70% of organic matter; the rest is inert or inorganic. The organic matter in the sludge binds large parts of the water, resulting in increased sludge volumes. Many wastewater treatment plants in Portugal (serving more than 40 000 inhabitants equivalents) use an anaerobic digestion for stabilization of the generated solids, i.e., to degrade the organic matter and to minimize the sludge volumes. On the other hand it is important to increase the production of renewable energy. Typical sewage sludge comprises of primary sludge separated from wastewater during pre-settling and biological excess sludge from the activated sludge system. Characteristics of sewage sludge differ somewhat in different countries and areas e.g. due to water consumption and local industry. Total solids (TS) content is usually low and sludge volume high unless some of the water is removed prior to sludge treatment. Biological stabilization of sludge aims at degradation of volatile solids (VS), the organic content of the sludge, and subsequent decrease in sludge volume. Moreover, nitrogen and phosphorous contents are important, especially when the stabilized sludge is being reused as fertilizer or soil improver. Sewage sludge contains easily biodegradable materials and it is typical methane production potential is approximately 300–400 m3/ t VS added. Lipid-rich materials are known to have high methane production potentials, but their degradation products, long-chain fatty acids (LCFA), may be severely inhibitive to methanogenesis. The inhibition was long assumed irreversible, but lately it has been proved reversible with increasing consumption of acetate and butyrate indicating the recovery. Moreover, when digesting lipid-rich materials, a lag phase is usually noticed between LCFA and methane production. Grease trap sludge comprises of greasy materials separated from wastewaters of e.g. restaurants and institutional kitchens. Composting may be applied for grease trap sludge, but its high moisture content makes it technically unsuitable. Anaerobic digestion offers a better option as it is able to treat wet materials. Digestion of grease trap sludge alone is not feasible due to relatively small amounts produced and high likelihood of LCFA inhibition.In the last few years, the number of municipal wastewater treatment plants (WWTP) in Portugal increased significantly resulting in the production of large quantities of “mixed sludge” (primary sludge + activated sludge) that should undergo stabilization. Aerobic stabilization of “mixed sludge” has been shown to cause poorer dewatering properties and, at the same time, increases the biopolymer needs. Anaerobic digestion of sewage sludge has been applied to WWTP for decades. It is a well known, efficient and environmentally sustainable technology which enables energy production as heat, electricity and/or vehicle fuel, as well as, stabilization and volume reduction of sludge. The management and handling of wastewater sludge is a global challenge and represents for most of the wastewater treatment plants a considerable cost. The solid part of wastewater sludge consists in general of 60 to 70% of organic matter; the rest is inert or inorganic. The organic matter in the sludge binds large parts of the water, resulting in increased sludge volumes. Many wastewater treatment plants in Portugal (serving more than 40 000 inhabitants equivalents) use an anaerobic digestion for stabilization of the generated solids, i.e., to degrade the organic matter and to minimize the sludge volumes. On the other hand it is important to increase the production of renewable energy. Typical sewage sludge comprises of primary sludge separated from wastewater during pre-settling and biological excess sludge from the activated sludge system. Characteristics of sewage sludge differ somewhat in different countries and areas e.g. due to water consumption and local industry. Total solids (TS) content is usually low and sludge volume high unless some of the water is removed prior to sludge treatment. Biological stabilization of sludge aims at degradation of volatile solids (VS), the organic content of the sludge, and subsequent decrease in sludge volume. Moreover, nitrogen and phosphorous contents are important, especially when the stabilized sludge is being reused as fertilizer or soil improver. Sewage sludge contains easily biodegradable materials and it is typical methane production potential is approximately 300–400 m3/ t VS added. Lipid-rich materials are known to have high methane production potentials, but their degradation products, long-chain fatty acids (LCFA), may be severely inhibitive to methanogenesis. The inhibition was long assumed irreversible, but lately it has been proved reversible with increasing consumption of acetate and butyrate indicating the recovery. Moreover, when digesting lipid-rich materials, a lag phase is usually noticed between LCFA and methane production. Grease trap sludge comprises of greasy materials separated from wastewaters of e.g. restaurants and institutional kitchens. Composting may be applied for grease trap sludge, but its high moisture content makes it technically unsuitable. Anaerobic digestion offers a better option as it is able to treat wet materials. Digestion of grease trap sludge alone is not feasible due to relatively small amounts produced and high likelihood of LCFA inhibition.Most often, sewage sludge is digested alone, though co-digestion with other substrates could be beneficial regarding the increase biogas production and income through gate fees. Anaerobic co-digestion is reported to offer several benefits over stand alone material digestion, such as, increased cost-efficiency (one plant for several materials), increased degradation of the treated materials due to synergistic effects, optimization of moisture and nutrient content. It also promote the dilution of inhibitive compounds, such as ammonia and degradation products of lipids, as well as increased biogas production. As it may also offer acceptable alternative to current disposal strategies because it reduces volume of “mixed sludge” stabilized producing a residue that can be use for soil conditioning. This study was performed to examine the feasibility of mesophilic anaerobic co-digestion of municipal sewage sludge and the grease trap sludge removed from the pre-treatment of the wastewater treatment plant. This issue is of primary importance considering that carbon addition (“grease trap sludge removed”), performed to allow more efficient nutrient removal, accounts to a significant extend for the cost in wastewater treatment plants. With this approach the organic fraction of “the fat removed” is diverted from landfill disposal and can be used as a carbon source to enhance the biogas production. The co-digestion of sludge from grease trap and sewage sludge was performed in laboratory “batch” reactors. The addition of 5% of organic matter from grease trap sludge to sewage sludge digesters was seen to increase the biogas yield of 4 times more.

A deterioração progressiva dos recursos hídricos e a grande quantidade de água poluída gerada pelas sociedades modernas faz com que as estações de tratamento de águas residuais (ETAR) tenham uma extrema importância na prevenção e controlo da qualidade da água. Numa ETAR, o processo de lamas activadas é a tecnologia mais comumente usada para remover poluentes orgânicos das águas residuais (por meio de suspensão de biomassa bacteriana). Esta é a tecnologia com melhor custo- benefício, é muito flexível e pode ser adaptada a diferentes tipos de águas residuais. Por conseguinte, é muito importante compreender e modelar os processos biológicos utilizados numa ETAR, por forma a estimar os custos de tratamento com maior precisão e estabelecer uma melhor relação custo-eficácia. Neste trabalho a discussão centra-se no estabelecimento de análises e modelos estatísticos a fim de quantificar e caracterizar padrões de interacção entre as águas residuais dos afluentes que são tributários para as ETAR, as variáveis hidro-meteorológicas, as variáveis físico- químicas e as variáveis de custos associados aos tratamentos. O procedimento de modelação estatística foi aplicado a um conjunto de ETAR localizadas na região Noroeste de Portugal, em que os dados foram observados num período de dois anos (de Janeiro de 2015 até Dezembro de 2016). As metodologias desenvolvidas contribuíram para o aumento da eficiência de gestão, em particular da eficiência energética e da sustentabilidade dos sistemas de tratamento e exploração de águas residuais.

Na ultima década, a necessidade da definição de objectivos de gestão por parte das entidades gestoras, e a correspondente necessidade de verificação do cumprimento dos objectivos estabelecidos, levaram à implementação de iniciativas para o estudo e desenvolvimento de metedologias no domínio de avaliação de desempenho dos serviços de saneamento. O presente trabalho tem como principal objectivo, a avaliação do desempenho das nove infraestruturas em exploração pela SIMLIS, SA, tendo-se seleccionado, para este efeito, doze indicadores de desempenho,distribuídos pelos domínios da qualidade da água tratada; da eficiência e fiabilidade da ETAR; da utilização de água, energia e materiais; e da gestão de subprodutos. Como aspectos da avaliação de desempenho foram seleccionados, a conformidade com a licença de descarga, a qualidade da água rejeitada no meio recetor, a eficiência global da ETAR, o consumo de energia, o consumo de reagentes, a utilização de águas residuais tratadas, a produção e valorização de lamas e a produção de biogás. Para o processo de avaliação de desempenho, definiu-se um período de análise de um ano, nomeadamente o ano de 2013, para o qual se estabeleceram metas para cada um dos indicadores a avaliar. Conclui-se que a avaliação de desempenho é uma ferramenta essencial à gestão, pois permitiu analisar, não só o desempenho global da entidade gestora, mas também, avaliar o desempenho individual de cada uma das infraestruturas. Foi ainda possível, em alguns casos, avaliar o desempenho das ETAR em função do tipo de processo de tratamento utilizado. O uso adequado desta ferramenta de avaliação de desempenho permitiu à SIMLIS, de uma forma mais eficiente, aplicar acções correctivas quando identificados problemas e optimizar recursos, sendo usada como ferramenta de apoio à decisão.

As águas residuais hospitalares são frequentemente descarregadas em redes de saneamento públicas e, quando não são sujeitas a um tratamento adequado, conduzem ao desenvolvimento e disseminação de bactérias resistentes a antibióticos. Estas bactérias são capazes de entrar em contacto com o ser humano, direta ou indiretamente, podendo levar a uma infeção com consequências graves. Este trabalho teve como principal objetivo o estudo da prevalência de Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA) em águas residuais do Centro Hospitalar de Trásos-Montes e Alto Douro (CHTMAD). Para além disso, foi também analisada a prevalência de MRSA em águas tratadas na Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) do Hospital de S. Pedro com o intuito de verificar a sua eficácia. Cada um dos isolados foi sujeito a testes de suscetibilidade a antibióticos e foi avaliada a sua capacidade de formação de biofilme. Noventa e seis amostras foram recolhidas entre outubro de 2019 e março de 2020: 24 do Hospital de S. Pedro, 24 do Hospital de Proximidade de Lamego, 24 do Hospital Distrital de Chaves e 24 da ETAR do Hospital de S. Pedro. O isolamento das bactérias foi realizado através de meios seletivos de crescimento e testes bioquímicos para confirmação. A suscetibilidade foi determinada através do método de difusão de disco Kirby-Bauer e, para além disso, foi realizado ainda o Teste-D. Por fim, a capacidade de formação de biofilme das bactérias foi analisada através do ensaio em placa de microtitulação e do método Vermelho do Congo agar. Foram isolados 45 MRSA dos efluentes hospitalares e 1 MRSA das águas residuais tratadas na ETAR do Hospital de S. Pedro, o que revela que o tratamento realizado não é totalmente eficaz. 96% dos isolados foram considerados multirresistentes e 43% apresentou o fenótipo iMLSB. Todos apresentam capacidade de produção de biofilme. Assim, o problema das infeções por MRSA resulta não só da ocorrência de multirresistências, mas também do aparecimento de bactérias capazes de formar biofilmes e, para combater esta problemática, devemos implementar uma perspetiva One Health, tendo em conta MRSA associados a humanos e a animais e, também, potenciais fontes de contaminação ambiental, como as ETARs, integrando os vários sistemas de saúde e o ecossistema.

No cenário atual de grande escassez de água potável, com as alterações climáticas acentuadas e as secas severas que vimos vivendo, é de grande importância a procura de alternativas à forma como obtemos este recurso essencial à vida. Este trabalho visou estudar a viabilidade da reutilização da água residual tratada para rega paisagística, concretamente na rega de campos de golfe. Como caso de estudo, foi analisada a qualidade do efluente da ETAR de Vidago com vista a esta utilização. Os resultados iniciais demonstraram que não seria possível efetuar uma utilização direta dessa água para irrigação com base nos resultados das análises microbiológicas. Procedeu-se então a estudos sobre diferentes metodologias que poderiam melhorar os resultados obtidos, tendo-se posteriormente, efetuado ensaios de ultrafiltração, através da tecnologia membranar CMEM® , obtendo-se um efluente de melhor qualidade, especialmente a nível microbiológico. Este tratamento revelou-se muito interessante, na medida em que apresenta algumas vantagens, relativamente a outros processos e demonstrou ser favorável para atingir os objetivos propostos. Será necessário um programa de ensaios mais extensivo e intensivo a integrar no quadro de um estudo de viabilidade técnico-económica mais completo, por forma a melhor se avaliar a performance desta tipologia de membranas em distintos regimes de caudal e composição do efluente tratado. No entanto os resultados apontam que esta pode ser uma boa alternativa ao uso de água de rede para a rega paisagística. Atualmente, este projeto piloto de ultrafiltração através das tecnologias membranares está em fase de estudo para ser dimensionado ao caudal de afluente da ETAR de Vidago.

Aquando da reestruturação do setor de saneamento de águas residuais em Portugal, nomeadamente as infraestruturas, houve necessidade de se optar por uma linha de tratamento que apresenta consumos energéticos elevados em certas fases do processo, nomeadamente no arejamento do efluente. Tendo em conta o elevado preço dos equipamentos responsáveis por estes consumos e o facto de que as infraestruturas são relativamente recentes face à sua vida útil, não é vantajoso a sua substituição por alternativas mais eficientes. Por forma a melhor entender a problemática em questão e determinar a viabilidade técnica e económica de soluções alternativas, foi realizado um estudo aprofundado dos processos utilizados nas ETAR, de aproveitamentos hidroelétricos (nomeadamente centrais mini-hídricas), de sistemas de cogeração com utilização de biogás produzido na própria instalação e ainda metodologias de gestão energética. Das soluções equacionadas, a solução que se mostrou mais interessante, não só a nível económico mas também a nível processual, foi a implementação do sistema de cogeração, obtendo-se valores de retorno de investimento consideravelmente interessantes do ponto de vista do investidor.

O presente relatório, desenvolvido no âmbito do estágio curricular realizado na empresa H2Tec, de novembro de 2024 a julho de 2025, expõe um estudo técnico e económico sobre a viabilidade da implementação de turbinas hidráulicas em Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR), com o propósito de otimizar o aproveitamento do caudal e da altura de queda disponíveis para a geração de energia elétrica renovável. O projeto em questão incidiu sobre duas Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) de diferentes dimensões, nomeadamente as localizadas em Cacia e Miranda do Corvo. Nesse sentido, foram avaliadas as condições hidráulicas, os tipos de turbinas mais adequados e os desafios da sua integração nas infraestruturas existentes. Foram tidos em consideração diversos outros fatores, designadamente os caudais sazonais, o impacto ambiental, os custos de instalação e o retorno do investimento. Com base em dados reais de funcionamento e de consumo de energia, foram propostas soluções técnicas adaptadas a cada caso, utilizando turbinas Kaplan e Turgo. Os resultados obtidos reforçam a viabilidade e o interesse estratégico da implementação de sistemas de produção hidroelétrica em ETAR, contribuindo para a autossuficiência energética e para a sustentabilidade do setor.