Publicações

A predictive model integrating adsorption kinetics and competitive isotherm models (Homogeneous Surface Diffusion Model, Freundlich-type and Fritz & Schlünder isotherms) was developed to describe and understand the competing mechanism(s) and the ionic strength (IS) role on microcystins (MC) and tannic acid (TA) competitive adsorption. The developed model showed good agreement with the experimental data obtained from batch adsorption tests and isotherms conducted with MC extracts and TA model solutions (single-solute and multicomponent, IS presence and absence) using a mesoporous powdered activated carbon (PAC). Results confirm that similar size molecules such as MC and TA are strong competitors and tannin-rich waters may severely affect MC residuals in the treated water. Unlike usually considered, both direct site and pore blockage mechanisms seem relevant. Competition effects appear to be more dependent on the competitor/contaminant molar ratio than on the initial concentrations. The IS affects the extent and the mechanisms of MC-TA competitive adsorption, reducing PAC dose for safe control of MC residuals. The developed model, including a Ds analysis, is an important tool to understand the competitive adsorption of similar size adsorbates.

Flash flooding is characterised by a rapid flooding phenomenon caused byintense rainfall. Despite being an extreme event with high uncertainty, therainfall-run-off process is often regarded as deterministic (rather than stochastic).In this paper, the Soil Conservation Service (SCS) flood hydrograph uncertaintyis quantified based on the Total Error Framework (TEF), and introducedinto the model by applying perturbation in the input data and model parameters.The random perturbation component is stochastically modelled. A sensitivityanalysis was carried out on the stochastic model parameters, using areal case study in the Azores (Portugal). The results showed that the floodhydrograph uncertainty varies over time, with its largest deviations occurring atthe beginning of the flooding because of the uncertainty associated with the SCSmethod curve number parameter (correlation coefficient R2 of 0.86). Rainfalluncertainty was responsible for the uncertainty in the hydrograph peaks

A paradigm shift is required towards managing urban water services in a more integrated and efficient way, which includes the use of advanced asset management in order to ensure high quality and adequate water supplies in the future. Here, Helena Alegre, Dídia Covas, Sérgio T Coelho, Maria do Céu Almeida and Maria Adriana Cardoso present the AWARE-P R & D project, which aims to produce adequate and effective support tools for assisting urban water utilities in decision making and rehabilitation planning.

A beta version of the European leading-edge support software project AWARE-P has been released, resulting from collaboration between Portugal

This work intends to study the adsorption of the cyanotoxins microcystin-LR (MC-LR) and anatoxin-a(ATX-a) on a nanofiltration membrane (150 Da molar mass cut-off and an isoelectric point of 5

The aim of this paper is to compare sorting and ranking methods for prioritization of rehabilitationinterventions of sewers, taking into account risk, performance and cost. For that purposemultiple criteria decision-aid (MCDA) methods such as ELECTRE TRI for sorting and ELECTRE III forranking are applied in a real case-study and the results obtained are compared. The case study is asmall sanitary sewer system from a Portuguese utility located in the metropolitan area of Lisbon. Theproblem to investigate is the prioritization of the sewer candidates for rehabilitation. The decisionmaker (a panel group of specialists) has chosen five assessment measures: water level andmaximum flow velocity (hydraulic performance indices), sewer importance and failure repair cost(collapse-related consequences of failure) and the risk of collapse. The results show that theoutcomes from ELECTRE III are easier to understand than those from ELECTRE TRI method. Twodifferent sets of weights were used, and the sorting and ranking results from both methods werefound to be sensitive to them. ELECTRE TRI method is not straightforward as it involves technicalparameters that are difficult to define, such as reference profiles and cut levels.

Performance assessment of water supply and wastewater services is today a major issue. Over thepast six years, the National Civil Engineering Laboratory (Portugal) has been developing performanceassessment systems for drinking water treatment plants (WTPs) and wastewater treatment plants(WWTPs). In 2009, a national field-test was launched in Portugal,

Water services are a strategic sector of large social and economic relevance. It is therefore essentialthat they are managed rationally and efficiently. Advanced water supply and wastewaterinfrastructure asset management (IAM) is key in achieving adequate levels of service in the future,particularly with regard to reliable and high quality drinking water supply, prevention of urbanflooding, efficient use of natural resources and prevention of pollution. This paper presents amethodology for supporting the development of urban water IAM, developed during the AWARE-Pproject as well as an appraisal of its implementation in four water utilities. Both water supply andwastewater systems were considered. Due to the different contexts and features of the utilities, themain concerns vary from case to case; some problems essentially are related to performance, othersto risk. Cost is a common deciding factor. The paper describes the procedure applied, focusing onthe diversity of drivers, constraints, benefits and outcomes. It also points out the main challengesand the results obtained through the implementation of a structured procedure for supporting urbanwater IAM.

Although the application of complex integrated models to wastewater systems is useful, it is oftendifficult to implement and not always suitable for the design of new systems or for their rehabilitation.Integrated simple approaches that allow assessing the environmental performance of urban wastewatersystems may be advantageous, especially during the initial phases of the system planning process.This paper presents an original, straightforward approach that can be used for planning, design andoperation of urban wastewater systems. The INtegrated Simplified Approach (INSA) combines theconcepts of performance indicators with mass balances and can be applied to wastewater systems asa management support tool, particularly in situations where there is lack of data, economic limitations ortime constraints.The INSA was applied to the Algés-Alcântara wastewater system to evaluate its environmentalperformance and to simulate the individual or combined impact of the rehabilitation measures proposed,thus defining their priority. The results clearly indicate that, despite the investment already madeupgrading the wastewater treatment plant (WWTP), the proposed interventions must be implemented toensure an acceptable environmental performance of the system. In addition, the results demonstrate thesignificant pollution loads present in stormwater, frequently higher than the pollution loads dischargedinto receiving waters during dry weather.

A Iniciativa Nacional de Avaliação de Desempenho de ETA e ETAR urbanas «PASt21» (2009 2011) é um projecto de I&DT que teve como objectivos desenvolver e testar a segunda geração dos sistemas de avaliação de desempenho de ETA e ETAR urbanas. Quando aplicados na sua totalidade, estes sistemas envolvem o tratamento de um elevado volume de dados para o cálculo das variáveis e das medidas de avaliação de desempenho (indicadores e índices). A aplicação manual destes sistemas corresponderia portanto a uma tarefa morosa e complexa, propensa à geração de erros e com fraca reprodutibilidade.Assim, desenvolveu-se a ferramenta de cálculo PAStool®, apostando nas seguintes características: software de fácil utilização

A central component of the European Green Deal is the EU Action Plan

Wastewater treatment plants (WWTPs) play a key role in the overall urban water cycle by controlling urban contaminants and thus preventing their release in the environment. During the LIFE IMPETUS project (LIFE14/ENV/PT/000739) we developed and tested novel powderedactivated carbons (PACs) for improved control of PhCs and organic matter (OM) in urban WWTPs with conventional activated sludge (CAS) treatment. The lab-scale experimental data in single- and multi-solute conditions in will allow benchmarking our engineered biomass-derived PACs with golden commercial PACs in scenarios with varying amounts of EfOM. Through advanced data modelling, this approach allows estimating the PAC dose required for a given removal of the target-PhCs in urban watewater treatment.

Management of urban areas is complex. They are vulnerable and continuously evolving, with interacting strategic services, assets and stakeholders. Potential effects of climate dynamics and natural hazards such as intense precipitation events, tidal effects or droughts, may significantly impact the strategic services, people, natural environment and economy. These challenges require a multidisciplinary approach to urban resilience, incorporating interdependencies between systems. In this light, a resilience assessment framework was developed based on a multidisciplinary approach integrating risk related aspects, cascading effects, contributions from the society and urban risk awareness as well as impact of climate change. It provides an objective-driven resilience diagnosis of urban cities and services, tracking the progress of resilience over time. The paper briefly presents the framework and the main results of its application to three cities with diverse contexts, focusing on the mentioned aspects. It demonstrates that the framework supports identification of improvement opportunities contributing to reduce risk to climate change hazards.

A ocorrência de incrustações de carbonato de cálcio em sistemas de abastecimento é um fenómeno relativamente complexo que pode acontecer quando a água à entrada do sistema tem dureza elevada e existem condições favoráveis à precipitação, que se podem alterar ao longo do sistema. Os precipitados acumulam-se na rede originando obstruções com diferentes níveis de gravidade que podem atingir 90-100% da secção das condutas. Este problema afeta seriamente a qualidade do serviço, reduzindo a pressão e a quantidade de água nos pontos de consumo, causando interrupções no abastecimento, e originando um aumento dos gastos com energia para bombeamento da água e com a limpeza e substituição de condutas e equipamentos. O artigo apresenta um estudo sobre o potencial incrustante da água de consumo num sistema de abastecimento localizado em Portugal e a sua evolução desde a origem até aos pontos de consumo. Apresentam-se também os resultados da caraterização química, mineralógica e microestrutural das incrustações formadas nesse sistema. Este tipo de estudos permite apoiar a tomada de decisão das entidades gestoras na operação e reabilitação da rede, através da identificação de locais críticos e de fatores de risco que importa controlar.

As afluências indevidas a sistemas de coletores ou a sistemas naturais são fonte reconhecida de problemas funcionais, com grandes consequências para as entidades gestoras (EG), as comunidades e o meio ambiente. As mudanças climáticas tendem a agravar a magnitude destas afluências, bem como acelerar a deterioração dos componentes dos sistemas. O controlo efetivo de afluências indevidas requer a identificação de mecanismos específicos de causa-efeito e os tipos predominantes em cada caso. Sendo que estas afluências podem ter consequências em diversas dimensões do desempenho das EG, afigura-se como essencial adotar uma abordagem integrada para o planeamento da atuação para o controlo destas afluências. Neste artigo apresenta-se a relevância do problema a partir da informação disponível. A abordagem integrada iAFLUI para planeamento da atuação para controlo de afluências indevidas é descrita. Esta centra-se na perspetiva das EG, assumindo o alinhamento com o planeamento estratégico, tendo em conta as características da organização e o sistema gerido, sendo aplicável a diferentes tipos de afluências indevidas e sistemas. A aplicação a 22 EG permitiu validar a abordagem e consolidar o sistema de avaliação de desempenho específico.

Em zonas urbanas interiores e, paradoxalmente, também costeiras, a água constitui um desafio crescente pela, também frequentemente crescente, escassez promovida pelo aumento da ocorrência, severidade e duração de secas a par do aumento da procura devido ao crescimento económico e populacional. É, portanto, necessário acelerar a transformação para economias inteligentes no uso de água, entre outros aspetos, reduzindo o consumo de água potável e aumentando a reutilização de água em usos não potáveis, compatíveis com a qualidade da água para reutilização. Para tal, é preciso aumentar a confiança e a segurança na reutilização de água. A avaliação do risco constitui a ferramenta chave para o efeito, mas os procedimentos para a sua realização, em particular, o estabelecimento dos cenários de exposição, não estão ainda agilizados. Os cenários de exposição estabelecem de que modo e em que circunstâncias as populações e o ambiente podem estar expostos aos perigos. No presente artigo apresenta-se uma metodologia para a construção de cenários de exposição aos perigos com impacto na saúde humana, que integra uma solução digital em desenvolvimento no projeto europeu B-WaterSmart

The removal of pharmaceutical compounds (PhCs) from water has numerous challenges mainly associated with their low concentration and varied nature and physicalo-chemical properties. Activated carbon adsorption and ozonation are considered consolidated technologies, with confirmed cost-efficient elimination of organic microcontaminants and toxicity in several full-scale wastewater treatment plants (WWTPs), namely in Switzerland and in Germany. Several biomass precursors, activation agents, and routes were explored at lab-scale (including cork processing by-products and carob processing acid residues pinpointing pine nut shell (PNS) as the most promising raw material: PAC steam activated sample PNS77/Steam performed similarly to the commercial golden standards (from Cabot-Norit and Chemviron). PNS-derived PAC production was scaled-up using CO2 activation and results prove that, for similar burn-off degrees, steam and CO2 activation attain similar and excellent textural properties. PACs were tested in WWTP mixed liquor and secondary effluent. Data modelling (HSDM

Water treatment improvement is mandatory to face current water quality challenges, being a focus of EU societal challenges and of CQE/FCUL and NES/LNEC strategic research. The main objective of this work was the development of high-performing powdered activated carbons (PACs) prepared by steam activation of pine nut shells (PNS/Steam activated carbons) within the framework of EMPOWER+ project. These materials will be evaluated for different technologies/applications of PAC focused on drinking water treatment.

Este trabalho apresenta uma abordagem inovadora de apoio à definição de medidas operacionais de melhoria da eficácia do tratamento de águas residuais urbanas. A abordagem assenta na utilização de um método simples e consolidado de determinação da fiabilidade do tratamento de águas residuais (proposto pela USEPA) que permite estabelecer a concentração média necessária e os desvios-padrões máximos permitidos para conformidade da descarga a uma determinada fiabilidade. Utilizando dados de 5 anos (2015

Um dos atuais desafios das entidades gestoras de edifícios, designadamente as que se referem a edifícios de uso coletivo, é o processo de tomada de decisão sobre quais os elementos ou componentes a reabilitar prioritariamente, verificando-se que, muito frequentemente, as intervenções implementadas são do tipo reativo, não se relacionando as necessidades de reabilitação ou intervenção com o desempenho do edifício. A abordagem da gestão de ativos de acordo com as normas ISO 55000 é atualmente reconhecida como essencial para a qualidade e sustentabilidade dos ativos físicos como os edifícios de uso coletivo e auxilia as entidades gestoras na promoção da sua resiliência, na adaptabilidade a situações adversas, na melhoria da resposta em situações extremas e no cumprimento de exigências de regulamentação. No presente artigo apresenta-se a situação atual da gestão de ativos de edifícios de uso coletivo em Portugal, sendo identificadas as oportunidades que se colocam às entidades gestoras. Neste contexto, em 2022 será promovida pelo LNEC a iEUC - Iniciativa para a Gestão de Ativos de Edifícios de Uso Coletivo, através da qual se prevê a disseminação de uma metodologia para a gestão deste tipo de ativos e a correspondente capacitação de entidades gestoras nacionais.

O Guia Técnico n.º 27 concretiza a 4.ª geração do sistema de avaliação da qualidade dos serviços da ERSAR, sendo o resultado de um excelente exemplo de colaboração entre a ERSAR, enquanto entidade reguladora, o Laboratório Nacional de Engenharia Civil e a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, a quem não podíamos deixar de agradecer, alargando este agradecimento ao universo das entidades gestoras reguladas, cujos contributos prestados durante a consulta ao setor foram integrados nesta versão final.

The European project LIFE IMPETUS demonstrated low-investment, low-energy, flexible, and easy to implement measures for improving the removal of pharmaceutical compounds in urban wastewater treatment plants (WWTPs) with activated sludge (CAS) treatment, the most common biological process in those plants in Portugal and worldwide.The project addressed two major groups of technical solutions: i) operating strategies to enhance the biological treatment for PhC removal, measures identified using sound benchmarking tools, and ii) powdered activated carbon (PAC) addition to the biological reactor, using eco-friendly adsorbents, to control the recalcitrant PhCs and those with incomplete and variable biological removal. These technical guidelines compile the best practices and best lessons learned in LIFE IMPETUS project regarding PhC monitoring and improvement of PhC control in urban CAS-WWTPs using the approached technical solutions. The document aims at an easy and comprehensive use by water practitioners, water regulators, academia, and students of different backgrounds, answering to the questions of what, where, how, how much (cost), and when to monitor and control PhCs in urban CAS-WWTPs. Incentives for PhC control in urban WWTPs are also tackled.

The Technical Guide presents the 4th generation of the service quality assessment system, which abandons some 3rd generation indicators and adds new ones to respond to the latest challenges to supply services, urban waste water management and urban waste management. Changes are also made to definitions and benchmarks for some indicators are adjusted.

O projeto Avaler+

These technical guidelines provides guidance on the use of the hybrid process of powdered activate carbon adsorption and ceramic microfiltration for sustainable drinking water production. They were developed based on the field demonstration of the technology, in Portugal, with a pilot prototype, within the LIFE Hymenb project LIFE12 ENV/PT/001154 "Tailoring hybrid membrane processes for sustainable drinking water production", conducted by LNEC - the National Civil Engineering Laboratory and Águas do Algarve, S.A.

O objetivo do presente Guia é a apresentação e a especificação dosistema correspondente à 2.ª geração de avaliação da qualidade dosserviços de abastecimento de água, de saneamento de águas residuaisurbanas e de gestão de resíduos urbanos prestados pelas entidadesgestoras sujeitas a regulação.Este sistema constitui uma peça fundamental do modelo de regulaçãoem implementação pela ERSAR, sumariamente descrito neste Guia emais detalhadamente descrito em [1], nomeadamente no que respeitaà componente da regulação da qualidade do serviço, de forma a tornarpossível a avaliação quantificada.Note-se que, de acordo com o disposto na alínea e) do n.º 1 do artigo 5.ºdo Decreto-Lei n.º 277/2009, de 2 de outubro, a ERSAR tem atribuiçõesnão apenas para assegurar a regulação da qualidade de serviço prestadoaos utilizadores pelas entidades gestoras, mas também para avaliaro desempenho dessas entidades, promovendo a melhoria dos níveis deserviço. É no quadro destas atribuições que se pretende promover estesistema de avaliação da qualidade dos serviços de águas e resíduos.A 2.ª geração do sistema de avaliação da qualidade do serviço resultouda análise crítica do sistema de indicadores adotado na 1.ª geração e darespetiva aplicação desde 2004 ao universo das entidades concessionáriase teve em conta o estado atual de conhecimentos e a experiênciainternacional entretanto adquirida.Para além da identificação e da especificação de todos os componentesdo sistema de avaliação, e em particular do conjunto de indicadores dequalidade do serviço a utilizar em cada um dos três tipos de serviços,são também definidos os procedimentos de avaliação, através dadefinição da informação a obter, do cálculo de indicadores, da sua interpretaçãoe análise comparativa, numa perspetiva de benchmarking, eda produção do relatório de síntese.

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O objectivo do presente Guia é a apresentação e a especificação do sistema correspondente à 2.ª geração de avaliação da qualidade dos serviços de abastecimento de água, de saneamento de águas residuais urbanas e de gestão de resíduos urbanos prestados pelas entidades gestoras sujeitas a regulação. Este sistema constitui uma peça fundamental do modelo de regulação em implementação pela ERSAR, sumariamente descrito neste Guia e mais detalhadamente descrito em [1], nomeadamente no que respeita à componente da regulação da qualidade do serviço, de forma a tornar possível a avaliação quantificada. Note-se que, de acordo com o disposto nas alíneas e) do artigo 5.º do Decreto-Lei n.º 277/2009, de 2 de Outubro, a ERSAR tem atribuições não apenas para assegurar a regulação da qualidade de serviço prestado aos utilizadores pelas entidades gestoras bem como para avaliar o desempenho dessas entidades, promovendo a melhoria dos níveis de serviço. É no quadro destas atribuições que se pretende promover este sistema de avaliação da qualidade dos serviços de águas e resíduos. A 2.ª geração do sistema de avaliação da qualidade do serviço resultou da análise crítica do sistema de indicadores adoptado na 1.ª geração e da respectiva aplicação desde 2004 ao universo das entidades concessionárias e teve em conta o estado actual de conhecimentos e a experiência internacional entretanto adquirida. Para além da identificação e da especificação de todos os componentes do sistema de avaliação, e em particular do conjunto de indicadores de qualidade do serviço a utilizar em cada um dos três tipos de serviços, são também definidos os procedimentos de avaliação, através da definição da informação a obter, do cálculo de indicadores, da sua interpretação e análise comparativa, numa perspectiva de benchmarking, e da produção do relatório de síntese.

Os objetivos da nova DARU são ambiciosos, exigindo maior eficácia e eficiência

Asset management (AM) has become increasingly important in various sectors and organizations over the lastfew decades. This introductory chapter provides an overview of asset management to facilitate a comprehensive understanding of AM, summarizing its application to urban drainage asset management (UDAM), an asset-intensive sector. The chapter includes a short history, from general AM to UDAM, and refers to milestones, key organizations, and standards. It describes AM principles and different perspectives to approach the subject. The UDAM context is outlined, providing the general processes which can influence strategic, tactical, or operational decision levels, accounting for the specific perspectives and objectives on the subject. The main approaches applied to UDAM are broadly described, some of which incorporate a balance of costs, risks, opportunities, and performance, while others focus on specific aspects. The chapter presents different types of approaches to AM, ranging from those based on condition, reliability, and risk to those based on value, followed by those based on performance or quality of service, highlighting common aspects or overlaps between them. When appropriate, guidance to the chapters where additional information on the subject can be found is provided. Finally, challenges, limitations and opportunities are highlighted.

The number of climate-related disasters has progressively increased in the last two decades and this trend will drastically exacerbate in the medium- and long-term horizons according to climate change projections. In this framework, through a multi-disciplinary team and a strong background acquired in recent projects, ICARIA aims to promote the use of asset-level modeling to achieve a better understanding of climate related tangible direct and indirect impacts on critical assets due to complex, cascading, and compound disasters. Furthermore, it takes into account the related risk reduction provided by suitable, sustainable, and cost-effective adaptation solutions. ICARIA focuses on both (i) critical assets and services that were not designed for potential climate change-related impacts that can increase the unplanned outages and failures, and (ii) on housing, natural areas, and population. Cutting edge methods regarding climate scenario building, asset-level-coupled models, and multi-risk assessment approaches will be implemented and replicated in three EU regions to understand how future climate scenarios might affect critical assets and to provide decision-making support tools to private and public risk owners to assess the costs and benefits of various adaptation solutions.

Activated carbons are versatile adsorbents that can play a crucial role in the enhancement of wastewater treatment, namely by controlling organic microcontaminants of emerging concern (CECs) and organic matter. These materials have a 100-year market availability, large scientific testing at lab-scale and applicability in consolidated technologies. However, the use of activated carbons at full-scale wastewater treatment is still emerging, driven by the increasing awareness on environmental and human threats mainly resulting from CECs. The present chapter reviews the literature on the application of activated carbons in full- or large pilot-scale plants, highlighting the state-of-art knowledge on practical issues on operational set-ups, improvements on water overall quality, and costs. The selection criteria and properties of the powdered and granular (PAC and GAC) materials used, and the pros and critical aspects of their application, relevant for product development and process optimisation, are also analysed and determine the research needs proposed for a technical, economic, and environmentally sustainable application of activated carbon in full-scale advanced wastewater treatment.

Urban areas are dynamic, complex, and vulnerable systems involving multiple strategic services such as water supply, wastewater, and stormwater and waste management. Climate-change trends may directly affect the urban water cycle, through heavy rainfall, tides, and droughts, potentially causing cascading impacts with serious consequences for people, the natural and built environments, and the economy. These challenges to urban areas require an integrated and sustainable approach to increase their resilience, with the allocation of the needed resources, including the development and implementation of disaster risk reduction (DRR) strategies, plans, and regulations in all relevant sectors. This chapter describes a resilience-assessment framework to be used by cities and urban-service managers. It considers a structured and objective-driven assessment aiming at supporting the development and monitoring of cities' and urban services' resilience action plans, thus contributing to appropriate DRR investments. Our approach considers four resilience dimensions: organizational, spatial, functional, and physical. It is aligned with the UNDRR's Disaster Resilience Scorecard for Cities and addresses the priorities of the Sendai Framework for Disaster Risk Reduction. In this chapter, we apply the resilience-assessment framework to the waste and mobility sectors in Lisbon (Portugal), identifying main opportunities to enhance their resilience and supporting the development of resilience and DRR strategies.

Atualmente os sistemas urbanos de água são reconhecidos como infraestruturas in­dispensáveis de suporte para a prestação de serviços públicos de primeira necessida­de à saúde e bem-estar das populações e à economia das sociedades

This paper aims to explain why and how innovative technologies are enablers of strategic asset management (SAM) of water supply, wastewater and storm water systems.

Urban areas are dynamic, complex, and vulnerable systems involving multiple strategic urban services, stakeholders, and citizens. Strategic services essential to society include water and sewerage (water supply, and wastewater and stormwater management), waste management, energy supply, public lighting, transport, and public security. The potential effects of climate dynamics on the urban areas might lead to the aggravation of existing fragile conditions and the emergence of new hazards or risk factors, with major impacts on strategic urban services, people, the natural and built environment, and the economy. Climate change challenges to urban areas thus require an integrated and sustainable approach to increase their resilience, with the allocation of the needed resources at all administrative levels. These include the development and implementation of disaster risk reduction (DRR) strategies, policies, plans, laws, and regulations in all relevant sectors (UNISDR, 2015). This chapter describes a resilience assessment framework to be used by cities and urban-service managers. The framework considers a structured and objective-driven assessment aiming at supporting the development and monitoring of cities

This chapter briefly presents concepts and methodologies to support the management of urban drainage infrastructure. After the introduction, data requirements for assessing the condition of urban drainage systems are presented. Data can be collected in different ways. Data analysis allows for determining structural and functional issues and system performance. The causes and consequences of failures are required for condition assessment and are the subject of the risk section. Any intervention in the urban drainage system has a cost that must be assessed. Mathematical modelling of the urban drainage systems has an advantage for evaluating the hydraulic and structural performance. Decisions on the management of urban drainage rehabilitation need to be addressed considering the different points of view or aspects that are often contradictory. This may be addressed by using multi-criteria decision analysis methodologies.

Urban water services make use of extensive networked infrastructures - water supply and drainage systems. Efficient management of these services relies on the quality of measurements of hydraulic variables in pipes and sewers to support robust analysis of systems

This research aims at developing a comprehensive approach for assessing the energy use and efficiency in wastewater systems, considering the water-energy-greenhouse gas (W-E-G) emissions nexus supported by methods and tools, such as a tailored energy balance and a performance assessment system (PAS). This approach is aligned with continuous improvement principles and allows carrying out the diagnosis of energy efficiency in wastewater systems supporting the building of a portfolio of energy use improvement measures responding to strategic objectives and attending to the systems

Drinking water storage tanks are essential components of water supply systems to store water, to level off pressure in networks and to meet emergency storage. They are also frequent sources of deterioration of drinking water quality and safety owing to inadequate tank design and operation. Mostly, existing tanks design, dimensions and operation do not account for water mixing and renewal.

Nature-Based Solutions (NBS) are crucial to achieving the goals of the United Nations Agenda 2030 for sustainable development and other global agendas, such as the Paris Agreement on Climate Change. In the last decade, the NBS umbrella concept has become more relevant intending to contribute to urban resilience and to address the climate change challenges. NBS are living solutions inspired by nature that use or mimic natural processes intending to face several societal challenges, from the perspective of resource-efficient use and the promotion of economic and environmental benefits. Currently, cities are encouraged to understand and measure the NBS contribution to identify adequate strategies for enhancing resilience and prioritize investments accordingly. The objective of the present thesis is to promote and enhance the NBS implementation in cities, focused on solutions for stormwater management and control. Based on the analysis of their contribution to urban resilience, the potential to meet environmental, social, and economic challenges and to adapt across diverse urban scales and contexts is demonstrated. In this sense, a Resilience Assessment Framework (RAF) to assess the NBS contribution to urban resilience was developed. This framework aims to assess the NBS contribution to urban resilience. Moreover, a Guidance for the RAF application in cities with different resilience maturity was developed, which involved the RAF validation by seven cities (from a national and international context), that participated voluntarily in this phase. In this context, the developed RAF is comprehensive and multidimensional. It is driven by the definition of objectives, criteria, and metrics, according to the proposed structure for assessing the water supply and wastewater system service performance in the framework of the ISO 24500 standards of the International Organization for Standardization. For an oriented assessment of the criteria, qualitative and quantitative metrics were defined, considering data from different sources and complexity. Reference values were also identified and metrics' classifications were defined. In this classification, each answer is associated with a resilience development level, intending to assess the NBS contribution to urban resilience on a normalized scale. To support the RAF application to cities with different resilience maturity (in terms of resilience and available information), three analysis degrees (essential, complementary, and comprehensive) and a set of metrics were proposed, which are pre-defined in the guidance for the RAF application. To support the selection of the analysis degree more adequate to any city, a structure to characterize the city's profile was developed. This complementary profile also supports the interpretation of the RAF results, both at the city and at the level of specific NBS. To conclude, the application of the RAF essential analysis degree to the seven participating cities, with different challenges regarding urban resilience and NBS, and of the comprehensive analysis degree (complete RAF) to Porto´s urban area, through an assemble assessment at the city and NBS levels, were presented.

Over the past two decades, performance assessment (PA) has been one of the areas show-ing the greatest advancement in the water sector. PA aims to measure effectiveness and/or efficiency of an activity or process using performance metrics, supporting the decision-making process and the continuous improvement of water utilities. Despite the potential benefits, few projects, and initiatives on PA have been undertaken regarding storm water systems (SWS). The present thesis aims to develop a performance assessment framework (PAF), applicable to both conventional SWS and sustainable urban drainage systems (SUDS), objective driven and focused on systems

Infrastructure asset management (IAM) has been increasingly becoming a key topic in the mind-set shift of the water sector managers and policy makers, allowing to assist in the operational, tactical and strategic decision-making in urban water infrastructures. Nevertheless, IAM implementation by the water utilities is still far from needed and not widespread, due to several challenges and constraints, mainly associated with limited human, technological and financial resources. The current research aims at enhancing urban water infrastructure asset management through an integrated decision-making approach, that includes novel methodologies for condition assessment, service life prediction and cost modelling. This approach can be applied at three assessment levels

Este trabalho tem como objetivo melhorar a eficiência energética dos sistemas de abastecimento de água através do desenvolvimento de uma metodologia orientada por objetivos e com recurso ao balanço energético e a métricas de desempenho que permitem identificar as principais origens de ineficiência energética dos sistemas, comparar diferentes alternativas de intervenção e contribuir para a melhoria contínua destes sistemas.A metodologia de investigação seguida contempla desenvolvimentos científicos aliados a uma aplicação prática num conjunto alargado de casos de estudo através de ferramentas de cálculo automático desenvolvidas para o efeito. Os desenvolvimentos científicos consistem na formulação matemática de um balanço energético flexível em termos de dados necessários para a sua implementação; o desenvolvimento de métricas de desempenho que permitem identificar a origem das ineficiências energéticas (equipamentos, perdas de água ou configuração e operação) e a sua sistematização numa metodologia que segue os princípios de melhoria contínua (Plan-Do-Check-Act). A aplicação a casos de estudo é efetuada em três etapas. A primeira etapa consiste na aplicação do balanço energético agregado e métricas de desempenho para diagnosticar ineficiências a nível global em sistemas sem modelo matemático. A segunda etapa consiste na aplicação de um balanço detalhado com recurso a modelos matemáticos, bem como uma análise de sensibilidade aos diferentes métodos. A terceira etapa centra-se na aplicação detalhada de dois casos de estudo para ilustrar a metodologia.Os principais resultados são: i) uma metodologia integrada para o diagnóstico água-energia em sistemas de abastecimento de água; ii) um novo balanço energético para sistemas de abastecimento de água; iii) resultados da aplicação do balanço e das métricas de eficiência energética em 110 sistemas; iv) ferramentas para cálculo das diferentes formulações de balanço energético e de métricas de desempenho; e v) valores reais e exemplos de soluções não convencionais que conduziram a melhorias de desempenho energético.

As estações de tratamento de águas residuais (ETAR) são atualmente alvo de esforços de melhoria do seu desempenho técnico, ambiental e económico. Empresas, reguladores e organismos de financiamento têm utilizado sistemas de avaliação de desempenho para apoiar as suas decisões. Neste contexto, o LNEC desenvolveu a 1.ª e 2.ª geração do sistema de avaliação de desempenho (PAS) de ETAR baseado em indicadores (PIs) e índices de desempenho (PXs). Para ambos, os valores de referência para o julgamento do desempenho são elementos chave. Apesar de serem elementos cruciais, os valores de referência precisavam ainda de ser definidos para avaliar e melhorar o desempenho das ETAR com foco na eficiência energética e gestão de afluências pluviais. Assim, o objetivo da tese foi desenvolver a terceira geração do PAS com valores de referência para avaliar o desempenho. Os PIs e PXs focam os objetivos principais da ETAR, ou seja, garantir a sustentabilidade técnica, econômica e ambiental, garantindo um tratamento eficaz e fiável com o consumo mínimo de energia, reagentes e produção de lamas. A estratégia seguida consistiu em desenvolver ou selecionar a partir da segunda geração do PAS sub-conjuntos de PIs e PXs de acordo com os objetivos, nomeadamente, eficácia, fiabilidade, desempenho energético e consumo de reagentes e gestão das lamas. Os valores de referência foram derivados com base numa revisão da literatura, equações empíricas e/ou estudos de campo e, sempre que aplicável, incorporam o efeito de parâmetros chave, de modo a avaliar o efeito das variações de caudal e de concentração. Foi desenvolvida uma análise estatística dos PXs para avaliar a fiabilidade da ETAR. Foi também demonstrada a flexibilidade do sistema de avaliação de desempenho para diferentes objetivos e uma abordagem para diagnosticar oportunidades de melhoria do desempenho, utilizando os PIs e PXs num ciclo PDCA (plan-do-check-act).

Este trabalho de investigação teve como objectivo principal propor, aplicar e validar uma metodologia que permitisse transformar dados de consumo urbano de água, obtidos a partir de sistemas de telemetria, em informação útil para a gestão dos serviços de água e para os consumidores.A metodologia encontra-se estruturada em quatro módulos: planeamento e monitorização,processamento de dados, produção de informação de caracterização e previsão eclassificação. Tirando partido de dados de consumo telemedidos aos vários níveis, desde o cliente individual às zonas de medição e controlo (ZMC), procede-se à aplicação dametodologia para caracterização de grandes consumidores, previsão do consumodoméstico nocturno, avaliação do efeito da variação de pressão no consumo autorizado enas perdas de água e previsão do consumo em ZMC.Para além da metodologia estruturada para a análise de consumos, as principaiscontribuições inovadoras são o desenvolvimento de modelos de previsão e de classificação do consumo em ZMC, em função das variáveis explicativas mais significativas, e a obtenção de expressões para a variação do consumo autorizado e das perdas reais com a pressão.O trabalho desenvolvido contribuirá para um uso mais eficiente da água, através de ummelhor conhecimento sobre as várias componentes do consumo urbano de água, assimcomo para o estabelecimento de critérios de projecto e de exploração da rede maissustentados.

Os serviços de abastecimento de água (SAA) têm vindo a incorporar princípios desustentabilidade na sua prática de gestão. O estado da arte em metodologias de avaliação dedesempenho de SAA mostrou a necessidade de abordar especificamente o tratamento,considerado insatisfatoriamente nas abordagens sistematizadas existentes.Na presente dissertação desenvolveu-se um sistema de avaliação de desempenho (PAS) deestações de tratamento de água (ETA), orientado por objectivos, normalizado e quantitativo,destinado a apoiar a tomada de decisão, e cobrindo os domínios qualidade da água tratada,eficiência/fiabilidade, utilização de água, energia e materiais, gestão de subprodutos, segurança,recursos humanos e económico financeiros.O PAS integra uma componente para avaliação do desempenho global, baseada em indicadoresde desempenho, e uma componente para avaliação do desempenho operacional, baseada emíndices de desempenho que avaliam, numa escala 0-300, a qualidade da água tratada, eficiênciasdas várias operações/processos unitários (OPU) e sua relação com condições de operação.Foi desenvolvida uma ferramenta de cálculo automático do PAS.A aplicação do PAS a cinco ETA de características diversas permitiu avaliar a evoluçãotemporal do seu desempenho, comparar estações e OPU, e identificar oportunidades de melhoriana operação das OPU, na qualidade da água tratada e utilização de recursos.

A 3rd edition of the Replicability and Transferability Plan was produced, building on the 2018 and 2016 editions. This plan defines a strategy for the valorisation of the results.

This document contains an outline of the project main results.

LIFE IMPETUS main achievements and outputs include new products/methods/tools, new knowledge & best practices, stakeholders involvement & outreach, as expected; two awards and a rich after-LIFE plan and good perspectives for replication & exploitation

This document presents the LIFE Impetus project for dissemination across Europe.

O projeto Avaler+

O projeto Avaler+

Este relatório insere-se no estudo AVALER+ (Avaliação e sustentabilidade energética dos serviços urbanos de água) e estabelece a metodologia preconizada para o cálculo dos balanços energéticos nas etapas de captação, transporte e distribuição de água e na etapa de recolha e transporte de águas residuais e pluviais. O presente documento tem como objetivo melhorar a formulação proposta por Mamade et al. (2017) e por Mamade (2019) para cálculo do balanço energético nas etapas de captação, adução e distribuição de água e desenvolver uma abordagem análoga para a etapa de recolha e transporte de águas residuais.

No Avaler+, a avaliação da eficiência energética e sustentabilidade nos serviços urbanos de águas é operacionalizada através de um plano de ação composto por três partes: diagnóstico, seleção de alternativas e apoio na implementação de monitorização de medidas. Neste documento sintetizam-se os resultados alcançados com a aplicação do plano na parte do diagnóstico de eficiência energética nas 13 entidades gestoras (EG) de serviços urbanos de águas. Este documento é parte integrante do Deliverable D33 que inclui também um relatório por EG participante (com o Plano de ação

Neste documento apresentam-se os resultados do diagnóstico de eficiência energética numa das 13 entidades gestoras (EG) de serviços urbanos de águas participantes no projeto Avaler+, a EG A, e integra o Deliverable D3.3 do projeto. A EG A é responsável pela drenagem em alta, tratamento e descarga de águas residuais. Os gastos com energia para tratamento em sistemas de águas residuais têm nesta EG um peso significativo nos gastos operacionais ajustados, representando 17 % em 2018. O consumo de energia no tratamento de águas residuais representou 99.8 % do consumo total de energia na EG, uma vez que a drenagem em alta é maioritariamente gravítica. A etapa de tratamento de águas residuais foi eficaz (qualidade da água tratada em conformidade com a licença de descarga); em eficiência energética, o desempenho foi mediano em energia consumida por massa removida. A etapa de tratamento de águas residuais foi depois analisada para cada um dos sistemas de ETAR da EG A. Verificou-se que todas as ETAR foram eficazes em 2018 e que o consumo por ETAR, em relação ao consumo total da EG, variou entre 18 % na ETAR 2 e 32 % no sistema de ETAR 4 e 5. O consumo de energia por carga removida mostra potencial de melhoria de eficiência energética. Para o sistema de ETAR 4 e 5, que foi considerada um dos críticos, foram realizadas campanhas de medição de consumo de energia em cada processo das ETAR. Os resultados da campanha mostraram que o arejamento foi responsável pelo maior consumo de energia nas ETAR 4 e 5, representando 19 % do consumo de energia da EG A, e apresentou um desempenho mediano. O arejamento na ETAR 4 tem 50% das turbinas em fim de vida e com rendimento baixo, pelo que foi considerado o processo crítico. Os resultados agora alcançados no diagnóstico (Tarefa 3) constituem a base para o estudo de alternativas (Tarefa 4).

Neste documento apresentam-se os resultados do diagnóstico de eficiência energética numa das 13 entidades gestoras (EG) de serviços urbanos de águas participantes no projeto Avaler+, a EG B, e integra o Deliverable D3.3 do projeto. A EG B é responsável por 2 etapas dos sistemas urbanos de águas: i) recolha e transporte de águas residuais, ii) tratamento e descarga. Os gastos com energia em 2017 tiveram um peso significativo (15%) nos gastos totais. A etapa de tratamento e descarga de águas residuais foi a que consumiu em 2017 mais energia (81%), seguida da etapa de drenagem (19%). Na etapa de tratamento de águas residuais (que representa 81% do consumo total de energia na EG) os resultados dos indicadores de eficácia mostram 100% de conformidade no tratamento de águas residuais e os de eficiência energética mostram desempenho bom em termos de energia consumida por volume tratado e mediano por massa removida. Esta etapa foi dividida em 23 ETAR, mas uma das ETAR representa 71% do consumo total da EG. Verificou-se que todas as ETAR tiveram desempenho bom em conformidade em 2017 e o consumo de energia da ETAR 1 teve um desempenho bom, mas como representa uma grande fatia do consumo energético, foi selecionada de modo a analisar eventuais potenciais de melhoria de eficiência energética. Nesta ETAR 1 foram realizadas campanhas de medição de consumo de energia em cada processo da ETAR e o arejamento foi responsável pelo maior consumo de energia na ETAR 1, representando 45% do consumo de energia da EG B e com desempenho mediano. Na etapa de recolha e transporte de águas residuais (que representa 19% do consumo total de energia na EG), o equipamento de bombeamento apresenta globalmente um desempenho mediano; em termos de eficácia, o desempenho insatisfatório em água residual recolhida. Esta etapa foi dividida em 2 componentes e a instalação elevatória 1 com 7,4 % do consumo total da EG apresentou um desempenho insatisfatório. Os resultados alcançados no diagnóstico (Tarefa 3) constituem a base para o estudo de alternativas (Tarefa 4).

Este estudo visa aumentar a confiança na reutilização segura da água, utilizando tecnologias de tratamento avançado como ultrafiltração, ozonização e osmose inversa para avaliar a sua eficácia e limitações. Desenvolvido numa estação de tratamento de águas residuais (ETAR), o estudo comparou a qualidade da água resultante de processos em grande escala, como a ultrafiltração, com água tratada adicionalmente através de um sistema piloto de ozonização e osmose inversa, ou apenas osmose inversa. Todos os esquemas de tratamento estudados produziram água adequada ao consumo humano.

EXCLUSIVO: AWARE-P vence prémio alemão e conquista novo reconhecimento internacional: É a primeira vez que é distinguido um projecto de um país que não fala alemão, entrevista de Ana Santiago (Jornalista do Jornal Água & Ambiente - Portal Ambiente Online) a Helena Alegre, 19 de Agosto de 2014

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