Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente apresentada à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro | 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. | In the current scenario of great shortage of drinking water, with the severe climate changes and severe droughts we have seen, it is of great importance to find alternatives to how we obtain this essential resource for life. This work aimed to study the feasibility of reuse of treated wastewater for landscape irrigation, specifically in the irrigation of golf courses. As a case study, the effluent quality of the Vidago WWTP was analyzed with a view to this use. The initial results demonstrated that it would not be possible to make a direct use of this water for irrigation based on the results of microbiological analyzes. We proceeded to study different methodologies that could improve the results obtained, and subsequently carried out ultrafiltration tests through CMEM® membrane technology, obtaining a better-quality effluent, especially at the microbiological level. This treatment has proved to be very interesting in that it has some advantages compared to other processes and has proved to be favorable to achieve the proposed objectives. A more extensive and intensive testing program will be required to be integrated in the framework of a more complete technical-economic feasibility study, in order to better evaluate the performance of this membrane typology at different flow rates and treated effluent composition. However, the results indicate that this can be a good alternative to the use of network water for landscape irrigation. Currently, this pilot project of ultrafiltration through membrane technologies is under study to be dimensioned to the tributary flow of the Vidago WWTP

A graph theory based methodology for design of water network partitioning is proposed. Both multiple and single source networks are considered. In the first case the partition refers to the definition of isolated sectors, each of them supplied by its own sources. The shortest paths from each water source to each network node are found and each network node is assigned to be supplied exclusively by the source with the shortest path distance to it. The pipes to be closed are the edge separators of such partition. In the second case the partitioning problem refers to a division of the network in relatively small district metering areas (DMAs) each of them fed by a single pipe. A hierarchical tree for the graph is constructed using a breadth-first search. A recursive approach is applied on this tree to find the design flow rates in each pipe summing the demand of descendant nodes. Based on these flow rates the nodes belonging to each DMA are found. The pipes to be closed are defined as the chords between branches of the hierarchical tree lying below the feeding pipe. The procedure has been tested on a real medium city all-pipe water distribution network model.

In the last decades there have been some deficits in water deliveries that Mexico must make to the United States under the Water Treaty between the two countries. Population growth and the effects of climate change make possible foresee that the difficulties will increase in the future. This text analyzes the observed changes in rainfall in the basin, and a dynamic model is developed to estimate the effects of climate change on the water balance of the Conchos river basin, which contributes 87% of the amount of water established as Mexicans commitments in the Treaty. The results of three scenarios are shown and the effects on water availability in the basin are exposed. A sensitivity analysis is presented, with the Montecarlo method, regarding the main effects of climate change in the basin. To analyze the effects on irrigation, the main use of water in the basin, a adaptive dynamic model and its results are also presented. Finally, the expected effects on future availability are concluded, and general recommendations are made for adaptation to climate change.

RESUMEN: La contaminación del agua se ha convertido en un desafío global que perjudica la salud física y ambiental de millones de personas. Los recursos hídricos están actualmente amenazados debido al incremento de contaminantes emergentes de origen antropogénico procedentes tanto de sectores industriales como de otro tipo de fuentes contaminantes. Entre estos contaminantes, las sustancias poli- y perfluoroalquílicas (PFASs) son compuestos altamente persistentes que han sido liberados al medio ambiente debido a su amplio uso en numerosas aplicaciones industriales y domésticas desde hace más 50 años. La alta resistencia de los PFASs a los tratamientos de agua convencionales hace necesario desarrollar tecnologías avanzadas capaces de tratar las emisiones de PFASs y aguas contaminadas, con bajo costo y alta eficiencia. Las estrategias fotoquímicas y electroquímicas han surgido como tecnologías prometedoras para la eliminación de PFASs, debido a su capacidad de mineralización de la materia orgánica. Esta tesis tiene como objetivo estudiar la aplicación de diferentes tecnologías electroquímicas y fotoquímicas para la remediación de PFAS en agua. | ABSTRACT: Water pollution is a crucial global challenge that harm physical and environmental health of millions of people. Water resources are currently threatened due to the increased presence of anthropogenic emerging contaminants from industrial and non-industrial sectors. Among these contaminants, poly- and perfluoroalkyl substances (PFASs) are persistent compounds that have been extensively released to the environment due to their use in a wide variety of industrial and household applications for more than 50 years. The inherent resistance of PFASs to conventional water treatments makes necessary to develop advanced technologies to deal with PFASs emissions and polluted water, with low-cost and high efficiency. Electrochemical and photochemical strategies have become promising technologies for PFAS removal due to the capability to mineralize organic matter. This thesis aims at the study on the application of different electrochemical and photochemical technologies for the remediation of PFAS in water. | The research described in this thesis was conducted at the Environmental and Bioprocess Technologies (EBT) Research Group in the Department of Chemical and Biomolecular Engineering at the University of Cantabria. This research was financially supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness and the European Regional Development Fund through the projects: CTM2013-44081-R (RETOS-FEDER, UE), “Development of innovative technologies for the treatment of perfluorinated contaminants in water”; and, CTM2016-75509-R (RETOSFEDER, UE), “Advanced strategies for the integration of membranes and electrocatalytic and photocatalytic processes for the elimination of persistent pollutants”. The author of the thesis would also like to express her gratitude to the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness for the FPI postgraduate research grant (BES-2014-071045) and a predoctoral mobility grant for conducting short stays in R&D Centers (EEBB-I-17- 12384). This research stay was developed in the Department of Civil and Environmental Engineering at Colorado School of Mines (United States of America) over the period June-September 2017, under the supervision of Professor Timothy J. Strathmann. Due to all of these, a warm thanks towards these institutions is extended.

La presente investigación tuvo como objetivo general evaluar de los parámetros de operación de un módulo de ultrafiltración en la obtención de agua potable a partir de agua de rechazo que proviene de un sistema de osmosis inversa. Se ha construido un módulo de ultrafiltración a nivel piloto utilizando un tanque de almacenamiento de 250 L, membrana de ultrafiltración en espiral SpiraSep BM-90 de 0,05 µm de porosidad, lámpara de rayos ultravioleta de 235,7 nm de 30 W para asegurar la desinfección microbiológica y evaluado los parámetros de operación como presión, flujo y concentración de agua de rechazo. Así mismo, se ha cuantificado la turbidez, pH, conductividad, solidos totales disueltos, cloruros, dureza total, bacterias coliformes totales, echerichia coli y bacterias coliformes termotolerantes en el agua producida. Los parámetros de operación más adecuados son: la presión de 3 psi, flujo de 5 L/min. Obteniendo agua producto cuyas características físico químicas se encuentren por debajo de los LMP establecidos según D.S 031-2010 SA y la desinfección de los parámetros microbiológicos fueron excelentes, ya que se eliminó el 100% de los microorganismos presentes al inicio del trabajo de investigación.

The selection of new genotypes of forage spineless cacti is essential, mainly due to the limited number of existing materials, for this the evaluation of the physiological aspects can be an important criterion to consider. In this context, an experiment was carried out from January to November 2016 at the Benjamim Maranhão Experimental Station, belonging to EMEPA-PB in the municipality of Tacima, state of Paraíba, Brazil, objectifying to evaluate the quantum yield and water use efficiency of forage spineless cacti genotypes in the Brazilian Semiarid. The experiment was conducted in a randomized block with 6 treatments, corresponding to the genotypes V07 Negro Michoacan, V14 Califórnia, T03 Raio Vigor, T42 Amarilla Vach, FR Direkteur e F16 Oreja de Elefante, all of Mexican origin, originating from the EMEPA germplasm bank in three replicates, with 20 plants per experimental unit. The evaluated variables were chlorophyll a fluorescence initial, maximum and variable, in addition to the variable/initial fluorescence ratio, potential quantum income, efficiency of rainfall use, water accumulation and cultural hydric footprint. The genotypes V07 and V14 were more efficient (P | A seleção de novos genótipos de palma forrageira é essencial, principalmente pelo reduzido número de materiais existentes, para isto a avaliação dos aspectos fisiológicos pode ser um importante critério a se considerar. Neste contexto, realizou-se um experimento de janeiro a novembro de 2016 na Estação Experimental Benjamim Maranhão, pertencente à EMEPA-PB no município de Tacima, estado da Paraíba, Brasil, objetivando avaliar o rendimento quântico e eficiência de uso da água de genótipos de palma forrageira no Semiárido brasileiro. O experimento foi conduzido em blocos casualizados, com seis tratamentos, correspondentes aos genótipos V07 Negro Michoacan, V14 Califórnia, T03 Raio Vigor, T42 Amarilla Vach, FR Direkteur e F16 Oreja de Elefante, todos de origem mexicana, oriundos do banco de germoplasma da EMEPA e três repetições, com 20 plantas por unidade experimental. As variáveis avaliadas foram fluorescência da clorofila a inicial, máxima e variável, além da relação fluorescência variável/inicial, rendimento quântico potencial, eficiência do uso da chuva, acúmulo de água e pegada hídrica cultural. Os genótipos V07 Negro Michoacan e V14 Califórnia se mostraram (P

In the last decades there have been some deficits in water deliveries that Mexico must make to the United States under the Water Treaty between the two countries. Population growth and the effects of climate change make possible foresee that the difficulties will increase in the future. This text analyzes the observed changes in rainfall in the basin, and a dynamic model is developed to estimate the effects of climate change on the water balance of the Conchos river basin, which contributes 87% of the amount of water established as Mexicans commitments in the Treaty. The results of three scenarios are shown and the effects on water availability in the basin are exposed. A sensitivity analysis is presented, with the Montecarlo method, regarding the main effects of climate change in the basin. To analyze the effects on irrigation, the main use of water in the basin, a adaptive dynamic model and its results are also presented. Finally, the expected effects on future availability are concluded, and general recommendations are made for adaptation to climate change.

Fármacos e Produtos de cuidados pessoal (em inglês pharmaceuticals and personal care products– PPCPs) são antibióticos, analgésicos, esteroides, antidepressivos, antipiréticos, estimulantes, antimicrobiais, desinfetantes, fragrâncias, cosméticos e muitas outras substâncias químicas, utilizados largamente e diariamente. Esses produtos podem entrar diretamente ou indiretamente nos sistemas aquáticos por meio de atividades antropogênicas como descarga de esgotos, pecuária, fertilizante e lixiviados de aterros sanitários, resultando na presença em água superficial e subterrânea em níveis de concentração de ng/L a µg/L.   Algumas dessas substâncias são reconhecidas como endocrine disrupting chemicalse tem-se demonstrado que os antibióticos e antimicrobiais causam efeitos subinibitórios nos ecossistemas (Rosi-Marshall and Royer, 2012). Apesar disso, essas substâncias ainda estão fora do escopo de regulamentação e monitoramento da legislação brasileira. Em outros países, como nos Estados Unidos e em diversos países europeus, vêm crescendo a regulamentação destes compostos. Os estudos em águas subterrâneas ainda são poucos, no entanto os PPCPs estão presentes nos sistemas aquíferos e suas condições de ocorrência são pouco conhecidas, principalmente no que tange a biodegradabilidade e o fluxo desses compostos nesses sistemas. Neste artigo é apresentada uma síntese da literatura sobre as ocorrências dos poluentes de preocupação emergente presentes em águas subterrâneas, visando apresentar um cenário global sobre o conhecimento destas substâncias

A atividade humana sem o controle necessário tem sido responsável pela contaminação de corpos hídricos, seja pelo despejo de esgoto sem tratamento, seja pelo manejo irresponsável dos resíduos sólidos. A presença de cianobactérias é um importante bioindicador de qualidade dos mananciais, já que indicam alterações de nutrientes com muita rapidez, como no caso da eutrofização. O presente estudo teve como objetivo verificar a ocorrência de cianobactérias no Ribeirão São Lourenço, manancial responsável pelo abastecimento do município de Ituiutaba-MG. As amostras foram coletadas mensalmente a partir do mês de Janeiro de 2006 até Setembro de 2016. Nota-se que apenas em agosto de 2015 houve elevação preocupante na densidade de cianobactérias. O não estabelecimento de uma correlação significativa entre o número de células e os parâmetros avaliados demonstra ser necessária a adoção de estratégias mais eficientes de monitoramento e predição dos afloramentos no manancial avaliado.