TECNOLOGIA DE AGUAS RESIDUALES

Autor: Sáez Jiménez Cristina.
Año: 2004.
Universidad: CASTILLA-LA MANCHA.
Centro de lectura: Facultad de Ciencias Químicas .
Centro de realización: Facultad de Ciencias Químicas.

Resumen: En los últimos años la tecnología electroquímica ha experimentando un gran avance gracias al desarrollo de un nuevo material electródico: los recubrimientos de diamante dopado con boro (DDB). Este material ha demostrado una gran estabilidad química y unas buenas propiedades electroquímicas, que han conseguido que en pocos años se hayan desarrollado numerosas aplicaciones electroquímicas basadas en el mismo, y que van desde su uso en química electroanalítica hasta su aplicación en la electrooxidación de aguas residuales contaminadas con materia orgánica.Con estas buenas perspectivas depositadas en el empleo de los electrodos DDB, la presente tesis doctoral fue planteada con la finalidad de incrementar el conocimiento existente en cuanto al uso de ánodos DDB en el tratamiento de aguas residuales industriales. En un inicio, el objetivo general de este trabajo se concretó en el estudio de la viabilidad técnica y económica del tratamiento electroquímico de efluentes acuosos sintéticos contaminados con diversos hidroxibencenos, clorofenoles y nitrofenoles, empleando como material anódico electrodos DDB, y en la profundización en el conocimiento de la influencia de las condiciones de operación en el proceso. Este objetivo general se ha ido desglosando en una serie de objetivos parciales:- Identificación de los mecanismos de oxidación electroquímica de aguas residuales contaminadas con hidroxibencenos, clorofenoles y nitrofenoles, incluyendo la identificación de los productos intermedios y finales de tratamiento.- Determinación de la influencia de oxidantes inorgánicos electrogenerados en la superficie anódica sobre los procesos de oxidación electroquímica de los hidroxibencenos, clorofenoles y nitrofenoles.- Determinación de la influencia de las características del agua residual y de las condiciones de operación sobre los procesos de oxidación electroquímica de los hidroxibencenos, clorofenoles y nitrofenoles.- Modelización matemática del proceso electroquímico mediante modelos uni y multicomponentes. - Estimación económica del tratamiento electroquímico en función de las condiciones de operación y del material electródico.- Estudio de la evolución de la toxicidad de un agua residual durante el proceso de oxidación electroquímica.Para lograr los objetivos fijados se han realizado dos tipos de estudios experimentales: estudios voltamperométricos, que permiten elucidar los mecanismos de oxidación involucrados en el proceso y, estudios de electrolisis galvanostática en planta escala semipiloto, que permiten la identificación y cuantificación de los productos intermedios y finales de tratamiento, así como determinar la influencia que sobre ellos presentan las características del agua residual y las condiciones de operación. Los resultados obtenidos en estos estudios experimentales se han abstraído mediante el desarrollo de dos modelos matemáticos: un primer modelo unicomponente y con descripción fluidodinámica macroscópica, y otro modelo multicomponente y con descripción fluidodinámica de gradiente máximo. Ambos modelos han sido validados con los resultados obtenidos en los estudios anteriormente citados.Los estudios realizados han revelado que el empleo de recubrimientos de diamante dopado con boro (DDB) como material anódico en los procesos de oxidación electroquímica de compuestos orgánicos derivados del fenol, permite obtener la completa mineralización de la materia orgánica contenida en las aguas residuales estudiadas y que, además, el proceso electroquímico presenta una elevada eficacia, sólo limitada por la velocidad de los procesos de transferencia de materia.En el estudio voltamperométrico se ha comprobado que el electrodo DDB presenta una amplia ventana electroquímica, debido a los altos valores de los sobrepotenciales a los que aparecen los procesos de oxidación y reducción del agua. La presencia de compuestos orgánicos en la disolución provoca la aparición de distintos picos de oxidación-reducción característicos del compuesto fenólico estudiado. Un estudio pormenorizado de los mismos, permite elucidar los mecanismos de oxidación-reducción involucrados en el proceso global de oxidación de aguas residuales contaminadas con hidroxibencenos, clorofenoles y nitrofenoles. En el estudio de compuestos fenólicos sustituidos con grupos -Cl y/o -NO2 se ha comprobado la liberación de los mismos del anillo aromático, y la consiguiente aparición de nuevos picos correspondientes a los procesos de oxidación-reducción de las especies inorgánicas generadas en el proceso. En el estudio de electrolisis galvanostática se ha observado que el tratamiento electroquímico con electrodos DDB de aguas residuales contaminadas con hidroxibencenos, clorofenoles y nitrofenoles, produce la conversión total de la carga orgánica en dióxido de carbono y otros productos finales que dependerán de la naturaleza del contaminante. En aguas contaminadas con hidroxibencenos la oxidación se desarrolla a través de la formación secuencial de compuestos quinónicos, de compuestos alifáticos (esencialmente ácidos oxálico y maleico) y, finalmente, de dióxido de carbono. Por otro lado, el tratamiento electroquímico de clorofenoles y nitrofenoles lleva inicialmente a la liberación de los grupos cloro y nitro, respectivamente, del anillo aromático, dando lugar a la formación de compuestos quinónicos, que serán, posteriormente, oxidados a ácidos carboxílicos y dióxido de carbono. Además, en el tratamiento de aguas contaminadas con clorofenoles y nitrofenoles, se obtienen como productos finales compuestos organoclorados volátiles (en el caso de clorofenoles), y compuestos poliméricos (en el caso de los nitrofenoles) a partir de la condensación de las moléculas de aminofenol, generadas por reducción de las moléculas de nitrofenol en la superficie catódica. Las especies inorgánicas liberadas del anillo aromático sufren reacciones de oxidación y/o reducción durante el proceso electrolítico. Así, los átomos de cloro liberados de la molécula de clorofenol son oxidados en la superficie anódica para formar hipoclorito. El nitrógeno orgánico presente inicialmente en la molécula de nitrofenol es transformado en compuestos de nitrógeno inorgánico oxidado (nitritos y nitratos) y amonio. Una fracción del mismo permanece asociado a la materia orgánica como consecuencia del proceso de polimerización catódica. Las especies de nitrógeno oxidado (NO3- y NO2-) pueden ser reducidas catódicamente dando lugar a la formación de cationes amonio.Asimismo, se ha comprobado que la oxidación de los compuestos orgánicos ocurre tanto de forma directa (sobre la superficie del electrodo) como de forma indirecta (por la acción de los agentes oxidantes inorgánicos electrogenerados en el ánodo). Una u otra vía se ven favorecidas en función de la composición del agua residual y de las condiciones de operación mantenidas. Los procesos de oxidación indirecta tienen especial importancia en el tratamiento electroquímico de clorofenoles, debido a la liberación de átomos de cloro de su molécula que, posteriormente, pueden transformarse en hipoclorito (agente con gran poder oxidante). Además, la eficacia de los procesos de oxidación electroquímica estará muy influenciada por la composición del agua residual (tipo de producto orgánico, concentración, pH, electrolito soporte) y por las condiciones experimentales de operación (temperatura, densidad de corriente).El proceso de oxidación se ha modelizado de forma sencilla englobando la concentración de materia orgánica en un único parámetro, DQO, (modelo unicomponente en cuanto a su concepción cinética), y considerando al reactor electroquímico como un reactor de mezcla completa (aproximación macroscópica). En la modelización de estos procesos de electrolisis se ha constatado el efecto de los oxidantes electrogenerados en el medio (oxidación indirecta), y del desarrollo de reacciones catódicas reversibles en la eficacia del proceso de oxidación.Este sencillo modelo matemático sólo necesita disponer del valor de los parámetros operativos para su aplicación, y predice con gran precisión el tiempo que se necesita para obtener un grado de depuración determinado. Por estos motivos, se ha utilizado para determinar de una forma sencilla el consumo de energía eléctrica requerido por el tratamiento electroquímico, e incluso para el cálculo de los costes totales del tratamiento (coste energético e inmovilizado). Este estudio económico ha demostrado que el principal inconveniente para la implantación de esta tecnología es el precio del ánodo, diamante dopado con boro, y que el mayor esfuerzo investigador en los próximos años habrá que realizarlo en la reducción del coste de fabricación del diamante y en el diseño de celdas que maximicen la velocidad de los procesos de transferencia de materia.Finalmente, se ha modelizado la evolución de los compuestos intermedios y finales del tratamiento (modelo multicomponente). Para ello, se ha simulado el reactor electroquímico como la suma de reactores en serie de mezcla perfecta (aproximación de gradiente máximo). De acuerdo con este modelo, las zonas junto a los electrodos corresponden a las zonas de reacción electroquímica, donde sólo pueden ocurrir reacciones de tipo directo. El resto del volumen del reactor corresponde a la zona de reacción química, dónde pueden ocurrir reacciones de tipo indirecto. Para la modelización de las reacciones electroquímicas (oxidación directa) no es necesario introducir parámetros de ajuste en el modelo, dado que se asume una distribución de la carga eléctrica aplicada entre los diferentes procesos que pueden ocurrir sobre el electrodo, que depende de los potenciales de oxidación/reducción de dichos procesos. En el caso de los procesos de oxidación de naturaleza química (oxidación indirecta) se han introducido parámetros ajustables. El modelo ha sido validado con los datos experimentales obtenidos en los estudios galvanostáticos, reproduciendo con gran exactitud la evolución de la concentración de las diferentes especies y la evolución de la DQO, parámetro que totaliza a los distintos contaminantes orgánicos. Desafortunadamente, ni el modelo, ni los propios datos experimentales, son capaces de ajustar con éxito la evolución de la toxicidad. Esto puede ser debido al escaso conocimiento que existe en la actualidad sobre la modelización matemática de la toxicidad de mezclas de compuestos, ya que no existen modelos que consideren efectos sinérgicos y antagónicos (cuya cuantificación es de gran importancia en el cálculo de las toxicidades de mezcla), y/o al efecto de los compuestos traza que no se hayan detectado por medio de las técnicas analíticas empleadas, pero que tengan asociada una elevada toxicidad.En síntesis, se ha constatado que los procesos de oxidación electroquímica con electrodos basados en recubrimientos de diamante dopado con boro (DDB) permiten tratar con elevada eficacia efluentes acuosos contaminados con compuestos orgánicos derivados del fenol, tales como polihidroxibencenos, clorofenoles y nitrofenoles. El principal problema para la aplicación industrial de estos procesos radica en el elevado precio que presentan los recubrimientos de diamante con respecto al de otros materiales existentes en el mercado. No obstante, el desarrollo de nuevas técnicas de fabricación de electrodos DDB, que disminuyan los costes de producción de los mismos, hacen presagiar un futuro prometedor en el empleo de estos materiales en el tratamiento electroquímico de aguas residuales industriales.

Autor: RIBES BERTOMEU JOSEP.
Año: 2004.
Universidad: VALENCIA.
Centro de lectura: ESCOLA TÈCNICA SUPERIOR D'ENGINYERIA.
Centro de realización: ESCOLA TÈCNICA SUPERIOR D'ENGINYERIA.

Resumen: La depuració de les aigües residuals requereix la consumació de molts processos de transformació de forma simultània i/o consecutiva, que fan molt difícil el seu estudi. A més, la complexitat dels processos de depuració va en augment no sols per l'aparició de requisits d'abocament cada vegada més exigents, sinó també per les noves tendències cap al desenvolupament sostenible aplicades a aquest procés i centrades fonamentalment en l'estalvi energètic i la recuperació de nutrients de les aigües residuals per millorar el seu cicle de vida. Per aquest motiu, es fa necessari l'ús d'eines de simulació que tinguen en compte tots aquests processos mitjançant un model matemàtic adequat i ajuden a determinar i preveure el comportament de distints esquemes de tractament. Aquests simuladors han esdevingut una eina necessària tant en el disseny com en el control i optimització del funcionament d'estacions depuradores d'aigües residuals (EDARs).Seguint una nova filosofia de simulació de plantes de tractament, basada en l'ús d'un únic model per representar tots els processos físics, químics i biològics que tenen lloc en les EDARs, la línia de treball del grup d'investigació CALAGUA en el camp de la modelació i simulació d'EDARs s'ha centrat en el desenvolupament d'un model de qualitat general, que permet tenir en compte tant els processos biològics de transformació deguts a l'acció dels distints grups de microorganismes, com els processos que afecten al pH en el sistema i els processos de transferència de matèria entre les fases líquid - gas. Tanmateix, l'ús generalitzat d'un model de qualitat requereix la seua combinació amb un model de flux, fonamentalment en aquells elements on no es pot considerar que es produeix una mescla completa, com és el cas dels decantadors i espessidors en una EDAR. L'objectiu fonamental d'aquesta tesi ha sigut el desenvolupament i posterior validació d'un model de sedimentació general que permet simular les principals operacions de sedimentació que es donen en les EDARs, tant en decantadors primaris com secundaris i espessidors. Es tracta d'un model unidimensional, basat en la teoria del flux de sòlids de Kynch i la funció de sedimentació doble exponencial de Takács, que incorpora els processos de sedimentació floculada, sedimentació zonal i compressió.El model ha sigut aplicat a la simulació de decantadors i espessidors mitjançant la discretització del sistema en diferents capes horitzontals, considerades com una série de reactors de mescla completa interconnectats. Per poder representar els processos de transformació que es produeixen durant la sedimentació, s'ha incorporat el model general de qualitat BNRM1, desenvolupat pel grup d'investigació, i s'ha proposat un mètode iteratiu de resolució del sistema d'equacions obtingut de la discretització en capes del sedimentador.La validació del model de flux de sedimentació, junt amb el model de qualitat, s'ha realitzat mitjançant l'aplicació del model a la simulació del procés de fermentació - elutriació de fang primari en una planta pilot instal·lada en la depuradora del barranc del Carraixet a Alboraia (València).Finalment, s'ha comprovat el funcionament i la utilitat del model mitjançant la simulació d'una planta completa amb el programa DESASS, desenvolupat pel grup d'investigació, on s'inclouen els processos més importants que es poden donar en una EDAR: eliminació biològica de nutrients, fermentació del fang primari i digestió dels fangs. El model permet considerar conjuntament els processos de sedimentació dels sòlids i els processos bioquímics que també s'hi produeixen (desnitrificació en decantadors secundaris, fermentació del fang primari, elutriació dels AGV generats, solta de fósfor en espessidors per lisi dels microorganismes PAO, etc.).El model desenvolupat suposa un avanç important en la investigació dels processos de tractament d'aigües residuals, ja que permet abordar problemes d'optimització del procés global, mitjançant la simulació de plantes completes, ja siga per observació directa dels efectes d'una modificació en les condicions de funcionament d'un element qualsevol sobre el funcionament de la resta d'elements de la EDAR o per l'aplicació d'algoritmes matemàtics d'optimització, algoritmes de control avançant basat en el model, etc.L'estructura del model de flux permet la seua extensió a qualsevol procés on intervinguen partícules sòlides suspeses en l'aigua residual. Així, aquest model obri les portes al camp de la investigació de nous processos de depuració mitjançant la simulació d'elements on no es pot assumir la mescla completa, com ara reactors UASB, SBR amb l'etapa de sedimentació inclosa, etc, i la seua combinació amb els elements tradicionals d'una EDAR.

Autor: CUESTA AMAT GONZALO.
Año: 2004.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: Dep. Biotecnologia.
Centro de realización: Universidad Politécnica de Valencia.

Resumen: Los actinomicetos nocardioformes que contienene ácidos micólicos (mycolata) pertenecen al suborden Corynebacterinea, orden Actinomycetales. Este grupo de microorganismos contiene especies filamentosas que causan problemas de formación de espumas biológicas ("foaming") en plantas de tratamiento de aguas residuales con sistemas de fangos activos. .Estas espumas interfieren en el proceso de desputación de aguas residuales, ya que retienen hasta el 40% de los sólidos en suspensión. La presencia de especies patógenas en este grupo de microorganismos implica un riesgo para la salud pública y por lo tanto la necesitad de detectar estas especies. Para caracterizar mycolata se han utilizando los sistemas miniaturizados API,ZYM, API ID32 C y MicroLog que permiten la realizaciçón de muchas pruebas bioquímicas en poco tiempo. Las pruebas bioquímicas obtenidas por los sistemas API en ocasiones no diferencias todas las especies de este grupo. el único sistema miniaturizado que permite diferenciar todas las cepas de referencia es el sistema Micro-Log. De todos los caracteres quimiotaxonómicos el más importante es la detección de áccidos micólicos, ya que los mycolta son los únicos que contienen estos compuestos. Con la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se han caracterizado cepas de Nocardia de referencia, así como aislados de muestras de fango utilizando iniciadores previamente descritos. Para caracterizar especies de Gordonia aisladas de fangos se han diseñado unos iniciadores específicos que amplifican todas las cepas Gordonia de referencia. Los iniciadores diseñados para Rhodococcus amplifican todas las especies de referencia de este género. La detección de la especia patógena R. equi se realiza con los iniciadores diseñados previametne para esta especie. El rendimiento en el aislamiento de mycolata se ha mejorado gracias a los trtamientos de descontaminación aplicados a las muestras de fango que reducen la microbiota acompañante de rápido crecimiento. Se han seleccionado tres medios de cultivo con los que se pueden aislar los géneros más importantes en la formación de espumas. Para detectar las principales especies productoras de espumas sin utilizar métodos dependientes dell cultivo se ha utilizado la técnica de la hibridación in situ con sondas fluorescentes (FISH). En primera lugar se ha optimizado el método de permeabilización de las células para facilitar el accewso de la sonda al DNA.Se han utilizado dos métodos de permeabilización y se ha medido la intensidad de la señal utilizando la sonda EUB 338, específica para el dominio Bacteria. Aunque con los dos métodos no se han obserevado diferencias significativas en la señal, el método propuesto por de los Reyes et. al(1998) se considera más adecuado ya que no altera tanto la morfología celular como el propuesto por Carr et añ (2003). Con las sondas Myb-736 y Myc-657, especificas del grupo mycolata, se ha obtenido señal en todas las cepas de referencia previamente permeabilizadas. Con la sonda G.am-205, especifica para Gordonia amarae, se han detectado cepas de esta especie tanto en cultivo duro como en muestras ambientales. con la técnica de enriquecimiento se ha conseguido aumentar la señal de hibridación.

Autor: Fiol Santaló Núria.
Año: 2004.
Universidad: GIRONA.
Centro de lectura: Escola Politècnica Superior .
Centro de realización: Escola Politècnica Superior.

Resumen: La adsorción sobre carbón activo es un tratamiento que se realiza de forma habitual para eliminar metales contaminantes de efluentes acuosos. Con el fin de reducir los costes de los tratamientos actuales se están realizando estudios con adsorbentes de bajo coste para sustituir los adsorbentes convencionales utilizados en los tratamientos de aguas residuales. En esta tesis se ha estudiado el aprovechamiento de diversos residuos vegetales procedentes de procesos agrícolas o industriales como adsorbentes para la eliminación de metales de soluciones acuosas. En concreto, los objetivos generales de este trabajo se pueden englobar en dos: conocer la posibilidad de utilizar residuos de hueso de oliva como adsorbente de metales divalentes en solución acuosa, tales como el Cd(II), Cu(II), Ni(II) y Pb(II), y en segundo lugar, evaluar la utilización de cuatro residuos vegetales (corteza de yohimbe, raspo de uva, corcho y hueso de oliva) para la extracción de Cr(VI) de soluciones acuosas y encapsular polvo vegetal en alginato cálcico, con el fin de obtener bolas esféricas de un nuevo adsorbente que presente una morfología mas adecuada para ser utilizado en sistemas de eliminación en continuo. Los datos cinéticos de adsorción se modelaron con el modelo cinético de pseudo-segundo orden, con el que se determinó la velocidad inicial de adsorción de los metales sobre los adsorbentes. Los modelos de isotermas de Langmuir y Freundlich fueron utilizados para describir los equilibrios de adsorción y calcular los parámetros característicos de las respectivas isotermas.En los ensayos con mezclas binárias de metales, los resultados se trataron con el modelo ampliado de Langmuir. En este estudio se determinó, en primer lugar, que el hueso de oliva es un buen adsorbente de los metales divalentes estudiados. Se determinó que la adsorción de los metales variaba con el pH de la solución y que la presencia de sales en solución provocaba un descenso de la adsorción. También se determinó la competencia en la adsorción entre los metales al realizar ensayos en mezclas binarias. En los estudios de adsorción de Cr(VI) con los cuatro materiales se determinó que estos vegetales pueden adsorber el metal en disolución, aunque el raspo de uva y la corteza de yohimbe presentaron mayores capacidades máximas de adsorción. Los análisis de espectroscopía fotoelectrónica de Rayos-X realizados sobre el raspo de uva y la corteza de yohimbe, después del contacto con soluciones de Cr(VI), demostraron la presencia del metal en dos estados de oxidación, Cr(VI) y Cr(III), evidenciando la participación del mecanismo de reducción de Cr(VI) en la adsorción del metal sobre los materiales. Con la encapsulación del raspo de uva en alginato cálcico se incrementó de forma significativa la capacidad de adsorción de cromo en comparación con su utilización en la forma original. Se analizaron los datos experimentales con un modelo de difusión lineal y se determinó el coeficiente de difusión en la adsorción de varios adsorbentes preparados con distintos porcentajes de raspo de uva en su interior. Para finalizar, se realizaron estudios preliminares de adsorción de Cr(VI) en continuo, utilizando columnas de pequeño tamaño rellenas con el sorbente formado por bolas de raspo de uva encapsulado en alginato cálcico. Mediante estos experimentos se determinó el efecto en la adsorción de Cr(VI) de diversos parámetros operacionales tales como la concentración inicial, el caudal y la altura de lecho. El modelo de transferencia de materia y disfusión en columna utilizado para el tratamiento de los datos experimentales indicó el efecto de la concentración inicial y el caudal en los coeficientes de transferencia de materia y difusión. El modelo BDST no predijo correctamente el tiempo de servicio experimental determinado en los ensayos realizados a distintos parametros de operación debido a la complejidad del proceso de adsorción. Con estos ensayos preliminares se establecieron las bases de la adsorción de Cr(VI) con el nuevo sorbente en sistemas en continuo para realizar posteriores estudios de eliminación del metal utilizando columnas de mayor tamaño.

Autor: VIDAL ROBERTO NURIA.
Año: 2004.
Universidad: GIRONA.
Centro de lectura: FACULTAD DE CIENCIAS.
Centro de realización: UNIVERSIDAD DE GIRONA.

Resumen: La present tesi proposa una metodologia de disseny conceptual d'estacions depuradores d'aigües residuals (EDAR) mitjançant la combinació del procés de decisió jeràrquic i l'anàlisi de decisions multicriteri. El document s'inicia amb una breu introducció als principals camps abordats pel treball: el disseny dels processos químics en general, el disseny de les estacions depuradores d'aigües residuals en particular, i l'anàlisi de decisions multicriteri aplicada a la gestió ambiental. Seguidament, es fixen els objectius del treball i es descriuen tant la metodologia com el material de suport informàtic utilitzats. Per validar i contrastar la metodologia de disseny presentada, es desenvolupa un cas d'estudi on es porta a terme el disseny conceptual d'una EDAR que presenta els mateixos requeriments que l'EDAR que opera actualment al municipi de Granollers. Inicialment es presenta la informació de partida i tot seguit es defineixen els objectius de disseny, així com el conjunt de criteris que s'utilitzaran per avaluar en quina mesura es compleixen aquests objectius. Els objectius de disseny són de diferents tipus: ambientals, tècnics, socials i econòmics, i el conjunt de criteris utilitzats, concretament 33, també es classifica segons aquestes quatre categories. Cadascun dels criteris presenta un determinat pes d'importància relativa en la presa de decisions. Finalment, es desenvolupa tot el procés de decisió fins a obtenir el disseny complet de l'EDAR. El procés de decisió s'ha dividit en dues parts diferenciades però que alhora s'entrellacen: la línia d'aigua i la línia de fang. El procés de decisió presenta un total de divuit qüestions amb un màxim de quatre alternatives per pregunta (dotze qüestions corresponen a la línia d'aigua, i sis a la línia de fangs). Per solucionar cadascuna d'aquestes qüestions, s'avaluen les alternatives proposades respecte a un conjunt de criteris triats de la llista inicial. Aplicant el procés de decisió multicriteri anomenat SMART (simple multiattribute rating technique), es combinen els resultats de les alternatives respecte a cada criteri, tenint en compte la importància de cada criteri per obtenir un sol valor per alternativa. Per quantificar els criteris referents a l'operació del procés i les de tipus econòmic s'han utilitzat els programes GPS-X i CapdetWorks respectivament. Pel que fa als criteris no quantificats mitjançant aquests programes, s'han resolt de manera qualitativa i mitjançant manuals de disseny i també tenint en compte l'opinió d'experts en aquest camp. L'alternativa que obté un pes més elevat és la recomanada per al procés de decisió. El cas d'estudi finalitza un cop s'obté el disseny complet de l'EDAR. Per integrar tots aquests elements que hem esmentat i donar suport al desenvolupament del procés de decisió s'ha utilitzat el programa DRAMA (Design Rationale Management). A continuació, es fa una anàlisi comparativa entre l'EDAR que hi ha actualment al municipi de Granollers i l'EDAR resultat del cas d'estudi. Es descriu el diagrama de flux que conforma l'EDAR de Granollers i el diagrama de flux de l'EDAR resultat de l'estudi, se'n fa una anàlisi comparativa justificant cadascuna de les decisions preses en el cas d'estudi i, finalment, es fa una discussió de resultats on es reflecteixen els avantatges associats d'aplicar la metodologia de disseny conceptual proposada. Finalment, es presenten les conclusions de la tesi. Els principals resultats de la tesi es van publicar el 2002 a la revista internacional Industrial and Engineering Chemistry Research (N. Vidal, R. Bañares-Alcántara, I. Rodríguez-Roda i M. Poch: "Design of wastewater treatment plants using a conceptual design methodology", Industrial and Engineering Chemistry Research, 41 (20), pàg. 4993-5005) i la continuació de la línia de recerca al Laboratori d'Enginyeria Química i Ambiental de la UdG ha comportat la presentació del treball de recerca de Xavi Flores "Procés de decisió jeràrquic combinat amb anàlisi multicriteri per al suport al disseny conceptual de sistemes de fangs actius d'una estació depuradora d'aigües residuals" i la presentació dels resultats parcials al congrés internacional de la 9th IWA Conference on Design, Operation and Economics of Large Wastewater Treatment, que va tenir lloc el setembre passat a Praga ("Combining hierarchical decision process with multi-criteria analysis for conceptual design of WWTP", X. Flores, N. Vidal, A. Bonmatí, J. B. Copp i I. Rodríguez-Roda).

Autor: VIVES FABREGAS M. TERESA.
Año: 2004.
Universidad: GIRONA.
Centro de lectura: FACULTAT DE CIENCIAS .
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS.

Resumen: Actualmente, la legislación ambiental se ha convertido más restrictiva por lo que concierne al vertido de aguas residuales con nutrientes, especialmente en las llamadas áreas sensibles o zonas vulnerables. A partir de este hecho, se ha estimulado el conocimiento, desarrollo y mejora de los procesos de eliminación de nutrientes. El Reactor Discontinuo Secuencial (RDS) o Sequencing Batch Reactor (SBR) en inglés, es un sistema de tratamiento de fangos activados que opera mediante un procedimiento de llenado-vaciado. En este tipo de reactores, el agua residual es adicionada en un solo reactor que trabaja por cargas repitiendo un ciclo (secuencia) a lo largo del tiempo. Una de les características de los SBR es que todas las diferentes operaciones (llenado, reacción, sedimentación y vaciado) se dan en el mismo reactor. La tecnología SBR no es nueva. De hecho, apareció antes que el sistema de tratamiento continuo de fangos activados. El precursor de los SBR fue un sistema de llenado-vaciado que operaba en discontinuo. Entre los años 1914 y 1920, surgieron ciertas dificultades muchas de ellas a nivel de operación (válvulas, cambios de caudal de un reactor a otro, elevado tiempo de atención por parte del operario...) para estos reactores. Pero no fue hasta finales de la década de los '50 principios de los '60, con el desarrollo de los nuevos equipamientos y las nuevas tecnologías, cuando volvió a resurgir el interés en los SBRs. Importantes mejoras en el campo de los suministro de aire (válvulas motorizadas o de acción neumática) y en el de control (sondas de nivel, medidores de caudal, temporizadores automáticos, microprocesadores) han permitido que hoy en día los SBRs compitan con los sistemas convencionales de fangos activados. El objetivo de la presente tesis es la identificación de las condiciones de operación adecuadas para un ciclo según el tipo de agua residual en la entrada, las necesidades del tratamiento y la calidad deseada de la salida utilizando la tecnología SBR. Estas tres características, el agua a tratar, las necesidades del tratamiento y la calidad final deseada determinan en gran medida el tratamiento a realizar. Así pues, para poder adecuar el tratamiento a cada tipo de agua residual y a sus necesidades, han sido estudiados diferentes estrategias de alimentación. El seguimiento de los cambios de las medidas en línea de pH, OD y RedOx proporciona información sobre el proceso. A su vez, otro parámetro que se puede calcular a partir del OD es la OUR que también da información del proceso. Se han evaluado las condiciones de operación para eliminar nitrógeno de una agua residual sintética utilizando una estrategia de alimentación escalonada, a partir del estudio del efecto del número de alimentaciones, la definición de la longitud y el número de fases por ciclo, y la identificación de los puntos críticos siguiendo las sondas de pH, OD y RedOx. Se ha aplicado la estrategia de alimentación escalonada a dos aguas residuales diferentes: una procedente de una industria textil y la otra, de los lixiviados de un vertedero. En las dos aguas residuales se estudió la eficiencia del proceso a partir de las condiciones de operación y de la velocidad de consumo de oxigeno. Mientras que en el agua residual textil el principal objetivo era eliminar materia orgánica, en el agua procedente de los lixiviados del vertedero era eliminar materia orgánica y nitrógeno. Se han evaluado las condiciones de operación para eliminar nitrógeno y fósforo de una agua residual urbana utilizando una estrategia de alimentación escalonada, a partir del estudio de la definición de la longitud y el número de fases por ciclo, y la identificación de los puntos críticos siguiendo las sondas de pH, OD y RedOx. Se han analizado la influencia del pH y la fuente de carbono para eliminar fósforo de un agua sintética a partir del estudio del incremento de pH en dos reactores con diferentes fuentes de carbono y el estudio del efecto de cambiar la fuente de carbono. Como se puede apreciar a lo largo de la tesis, donde se han tratado diferentes aguas residuales para a diferentes necesidades, una de las ventajas más importantes de los SBR es su flexibilidad.

Autor: VAZQUEZ DIAZ ISABEL.
Año: 2004.
Universidad: OVIEDO.
Centro de lectura: E.P.S. DE INGENIERIA DE GIJON.
Centro de realización: E.P.S. DE INGENIERIA DE GIJON.

Resumen: El agua residual procedente de la fabricación de coque contiene cantidades considerables de ciertos compuestos tóxicos como fenoles, tiocianatos, cianuros y amonio cuya presencia en medios acuosos está severamente limitada por la legislación vigente. Para la eliminación de estos compuestos se han sugerido distintos tratamientos físico-químicos y biológicos a lo largo de los últimos años. En este trabajo se ha realizado el estudio de la viabilidad de un tratamiento biológico para el agua residual procedente del proceso de fabricación de coque que se lleva a cabo en las instalaciones que la empresa ARCELOR posee en Avilés. Una vez caracterizada el agua residual se estudió la depuración de la misma mediante un proceso de lodos activos en tanque agitado a escala de laboratorio con objeto de eliminar tanto la materia orgánica como los compuestos nitrogenados. En este estudio se comprobaron distintas configuraciones de trabajo (una, dos y tres etapas) y se optimizaron distintos parámetros como el tiempo de residencia hidraulico, relación de recirculación y dosis de reactivos. Se llevaron a cabo ensayos en discontinuo con el fin de estudiar la influencia que algunos factores como el pH y la concentración de nitrógeno amoniacal ejercen sobre la biodegradabilidad de distintos compuestos. Asimismo, también se estudió la biodegradación de las aguas de coquería en un reactor SBR escala semi-piloto situado en las instalaciones de ARCELOR en Avilés, empleando distintos tiempos de residencia hidraulicos. Esta planta constaba de un tanque de enfriamiento en el que se llevaba a cabo el "stripping" del nitrógeno amoniacal, un tanque de homogenización y un bio-reactor de 1,5 m3 controlado por un PLC. Tanto a escala de laboratorio como de planta piloto se obtuvieron elevados rendimientos de biodegradación de los distintos contaminantes. En el caso de la planta de laboratorio, una vez que se habían optimizado las condiciones de trabajo, se alcanzaron valores medios de 82,0, 98,7, 97,7 y 99,2% para las eliminaciones de DQO, fenoles, SCN- y N-total respectivamente. Aunque para la biodegradación de fenoles el empleo de un tiempo de residencia hidráulico de 18 horas fue suficiente para alcanzar porcentajes de eliminación del 95%, la presencia de otros compuestos de más lenta biodegradación, como el SCN-, hizo necesario tener que trabajar con tiempos más altos, superiores a 40 horas. Mediante distintos ensayos en discontinuo, utilizando técnicas analíticas y respirométricas, se determinaron los parámetros cinéticos y estequiométricos del agua residual y del proceso de biodegradación que permitieron la implementación del "Activated Sludge Model Nº1" (ASM1). En función de las características del efluente obtenido en el proceso biológico, éste se sometió a otros tratamientos físico-químicos de afino, tales como adsorción y coagulación-floculación, con el fin de disminuir las concentraciones de los distintos contaminantes presentes en el mismo.

Autor: HENRÍQUEZ ESPINOSA FÉLIX RAMÓN.
Año: 2004.
Universidad: LAS PALMAS DE GRAN CANARIA.
Centro de lectura: E.T.S. INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: E.T.S. INGENIEROS INDUSTRIALES.

Resumen: Con el objetivo de conocer el estado real de la depuración de aguas residuales en Panamá y aportar mejoras en el funcionamiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales, esta investigación realiza un inventario del estado real de cada planta con respecto a las aguas que entran y salen de cada una; también realiza una simulación de remoción de sólidos para una comparación de eficiencia de las plantas. La parte experimental realizada a cada planta de aguas residuales en Panamá consistió en analizar los parámetros fundamentales de entrada y salida de cada depuradora tomando datos de análisis durante tres meses del año (de marzo de 2003 a mayo de 2003); en cada planta se realizaron cuatro muestras durante el día en períodos de punta y valle, con los resultados experimentales de las trece plantas de aguas residuales COPANIT 35-2000 de la República de Panamá y con la norma 29/1985 BOE 103-30-0486 de España. Consideramos esto como un gran aporte ya que no existe documentación alguna que haya evaluado el comportamiento de estas plantas en todo el territorio Nacional. Para poder realizar la simulación de los procesos en las diferentes etapas que pasa el agua residual se tuvo que hacer un diseño de los diagramas de cada planta para realizar la simulación, utilizando el modelo matemático G.P.S.-X 4,02.

Autor: ALVAREZ RODRIGUEZ JUAN ANTONIO.
Año: 2003.
Universidad: A CORUÑA.
Centro de lectura: FACULTAD DE CIENCIAS.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS.

Resumen: La digestión anaerobia es una alternativa cada vez mas consolidada y utilizada, especialmente en el tratamiento de efluentes de media y alta carga. Las principales ventajas de la digestión anaerobia frente al tratamiento aerobio son la producción de biogás que, en general, satisface las demandas energéticas de la planta o incluso puede llegar a generar una cantidad extra de energía, y una escasa producción de lodo en exceso. Además, la digestión anaerobia se puede aplicar tanto en tratamientos centralizados como descentralizados, al tiempo que constituye un tratamiento de bajo coste. La aplicación de la digestión anaerobia al tratamiento de aguas residuales de baja carga es mas novedosa y solo se considera consolidada en el caso de países tropicales, puesto que a temperaturas inferiores a 20º C (caso de Galicia), la tecnología anaerobia no esta suficientemente desarrollada y la eficacia de tratamiento de efluentes de baja carga es insuficiente. El objetivo general del trabajo fue analizar el tratamiento anaerobio en planta piloto de aguas residuales urbanas brutas de baja carga orgánica y a baja temperatura ambiente (entre 14 y 20º C). La planta piloto se instaló en la depuradora de Santiago de Compostela (EDAR Silvouta). El trabajo presenta un primera capitulo dedicado a la revisión bibliografica y un segundo capitulo en que se detallan los materiales y métodos utilizados a lo largo de la experimentación. Aspectos metodológicos concretos fueron especificados en cada uno de los capítulos. En el tercer capitulo se estudiaron las alternativas de puesta en marcha de un reactor UASB (upflow anaerobic sludge bed) en planta piloto a baja temperatura, en distintas condiciones de operación. En el capitulo cuarto se analizo el desarrollo de un sistema UASB acoplado a un digestor de lodos tratando aguas residuales; este sistema fue pensado para evitar el deterioro del manto de lodo por retención de substancias biodegradables inhibitorias que se acumulan en el lodo sobre todo a bajas temperaturas. El capitulo quinto recoge los resultados del tratamiento hidrolitico anaerobio en aguas residuales en un digestor HUSB (hydrolytic upflow sludge bed) a escala piloto. En el capitulo sexto se evalúo el rendimiento de un sistema en doble etapa HUSB-UASB tratando aguas residuales brutas, operando la primera unidad como digestor hidrolitico-acidogencico y la segunda como digestor metanogenico. En el capitulo séptimo se estudio la puesta en marcha del sistema en doble etapa mediante la adición de substrato fácilmente biodegradable (sacarosa) al segundo digestor, y se aborda la influencia de la velocidad ascendente sobre el funcionamiento del sistema. Por ultimo en el capitulo octavo se presenta un estudio en detalle de la metodología y el interés de la determinación de la actividad microbiana en lodos de digestores anaerobios tratando aguas residuales urbanas.

Autor: FRANCISCO DIAZ JUAN PABLO DE.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE MADRID.
Centro de lectura: E.T.S.I. DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS.
Centro de realización: ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS.

Resumen: La investigación ha analizado el efecto que produce la temperatura en los procesos de depuración biológica por fangos activos, desarrollando la influencia de dicho factor en cada una de las etapas de la línea de agua de una estación depuradora. Se ha considerado que los efectos de la temperatura en los procesos meramente físicos, son mínimos, únicamente provocados por la variación de la densidad del agua residual. En cambio, la influencia de la temperatura en los rendimientos obtenidos en el reactor biológico y en la posterior decantación, es más acusada, por afectar al crecimiento y desarrollo de los microorganismos responsables de la depuración biológica. La temperatura afecta a gran parte de los parámetros, tales como la edad del fango, producción de lodos, etc. Se ha comprobado que el efecto puede ser tal, que puede llegar a congelar el desarrollo microbiano, inhibiendo el proceso de depuración biológica. La línea de investigación ha seguido tres vías diferentes: estudio de rendimientos en estaciones depuradoras reales, ensayos de choque en las estaciones depuradoras reales y ensayos de laboratorio. Una vez contrastado y validado los resultados obtenidos por las tres vías diferentes, se han analizado y discutido obteniendo unas curvas y coeficientes que definen la influencia de la temperatura en la depuración biológica por fangos activos.

Autor: Serralta Sevilla Joaquin.
Año: 2003.
Universidad: VALENCIA.
Centro de lectura: Facultad de Matemáticas.
Centro de realización: Unuiversidad de Valencia.

Resumen: El interés por la eliminación de nitrógeno y fósforo de las aguas residuales ha aumentado en la última década debido al incremento en la eutrofización de ríos, lagos y costas. Inicialmente, la eliminación de contaminantes por vía biológica se limitaba a la materia orgánica y al nitrógeno, realizándose la eliminación de fósforo mediante procesos químicos. Sin embargo, la experiencia muestra que la utilización de los procesos biológicos permite disminuir los costes de operación, tanto por la no adición de reactivos químicos como por la menor producción de fangos. En consecuencia, el número de plantas de tratamiento de aguas residuales que incorporan sistemas para la eliminación de nutrientes por medios biológicos se ha incrementado significativamente. En varias investigaciones se ha indicado que los mecanismos de eliminación biológica de fósforo requieren ciertas cantidades de ácidos grasos volátiles. La fermentación de fango primario con la finalidad de producir la cantidad de ácidos volátiles requerida es un nuevo tratamiento que empieza a incorporarse en algunas estaciones de tratamiento de aguas residuales. En este sentido, la modelación matemática de los procesos de eliminación biológica de nutrientes se ha revelado como una herramienta necesaria para el diseño, simulación y control óptimo de estos procesos. Aunque en la bibliografía se han propuesto diferentes modelos para representar los procesos de eliminación biológica de fósforo y fermentación de fango primario, la mayor parte no consideran un parámetro de elevada influencia en el metabolismo de las bacterias como es el pH. El objetivo principal de esta tesis ha sido el desarrollo de un modelo químico para el cálculo del pH que pudiera incorporarse a los modelos matemáticos utilizados para representar los distintos tratamientos biológicos de las aguas residuales. El modelo propuesto incorpora a modelos biológicos que describen procesos dinámicos el conjunto de especies químicas que afectan al valor del pH en sistemas de eliminación biológica de nutrientes y sus principales interacciones en condiciones de equilibrio. La resolución del conjunto de ecuaciones algebraicas resultante mediante el programa de cálculo del equilibrio químico MINTEQA2 permite un cálculo riguroso de la composición en el equilibrio y facilita la inclusión de nuevos componentes y procesos que deban ser tenidos en determinados sistemas. En este trabajo también se ha desarrollado un modelo del proceso de fermentación de fango primario utilizando la misma nomenclatura y terminología que los modelos de fangos activados para facilitar su incorporación en un modelo global. Con el fin de comprobar la capacidad de predicción del modelo desarrollado para el cálculo de pH, éste se ha incorporado al modelo del proceso de fermentación de fango primario propuesto en esta tesis, y al modelo de fangos activados ASM2d. El modelo de fermentación ampliado con el modelo químico ha sido capaz de reproducir el funcionamiento en estado estacionario de cuatro fermentadores de laboratorio operados a distintos tiempos de retención celular. El modelo simuló de forma precisa la generación de ácidos volátiles observada en los distintos reactores así como los descensos en el valor del pH y la alcalinidad. Por otra parte, el modelo ASM2d ampliado con el modelo de cálculo de pH ha sido capaz de reproducir los resultados obtenidos en cuatro experimentos llevados a cabo en un reactor SBR, operado alternando condiciones anaerobias y aerobias para conseguir la eliminación biológica de fósforo. El tiempo de retención celular, así como las concentraciones de acético y fósforo en el alimento, se modificaron en los distintos experimentos. Además de las variaciones en las concentraciones de acético y fósforo, el modelo permitió simular de forma precisa, la evolución del pH y la alcalinidad a lo largo del ciclo para los distintos experimentos.

Autor: RICO DE LA HERA CARLOS.
Año: 2003.
Universidad: VALLADOLID.
Centro de lectura: FACULTAD DE CIENCIAS.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS.

Resumen: La transformación de las explotaciones ganado vacuno lechero en intensivas ha dado lugar a un desequilibrio entre los sectores agrícola y ganadero, de tal forma que en las granjas de este tipo, los ganaderos se encuentran con grandes volúmenes de un estiércol semilíquido para el que no disponen los depósitos donde almacenarlo ni de terreno donde aplicarlo para su óptimo aprovechamiento por las plantas, ocasionando daños al medio ambiente, principalmente a las aguas. En el presente trabajo se ha abordado la gestión del estiércol desde su origen en las propias explotaciones, desarrollando un proceso de tratamiento que permite aprovechar los recursos contenidos en el estiércol, así como evitar los problemas de contaminación ocasionados por la fracción líquida del estiércol, la más dañina para el medio ambiente debido a su fluidez. El proceso de tratamiento comienza en el propio estercolero de la explotación, adaptado a un sistema de flujo pintón donde se desarrollan las etapas hidrolítica y acidogénica del proceso anaerobio, con un THR y una temperatura que impide el desarrollo de la etapa metanogénica. A continuación se llevó a cabo una separación de las fracciones sólida y líquida del estiércol con empleo de reactivos químicos de tal forma que la fracción líquida obtenida presenta la mayoría de su DQO en forma soluble, debida a lOS agv . Finalmente esta fracción líquida fue tratada en reactores anaerobios de alta carga, tecnología UASB, a escala laboratorio. Se alcanzaron elevadas Bv, de hasta 50 Kg DQO/(m3.d), con eliminaciones de DQO por encima del 80% y producciones volumétricas de CH4 de hasta 13 L CH4/(L.d). No ha sido objeto de la Tesis el estudio de los post-tratamientos aplicables al efluente anaerobio para dejarlo en condiciones de vertido o reutilización aunque sí han sido planteados. Tampoco el estudio de los tratamientos aplicables a la fracción sólida, aunque la producción de metano obtenida mediante la digestión anaerobia de esta fracción sólida fue lo suficientemente atractiva como para considerarla como la principal alternativa de tratamiento. Sometiendo el estiércol al tratamiento global propuesto, se consigue una fracción sólida estabilizada, ideal como acondicionador y fertilizante del suelo y una fracción líquida en condiciones de vertido o reutilización. La energía generable a través del metano obtenido en la digestión anaerobia de las fracciones sólida y líquida del estiércol deparó un balance energético positivo del sistema, obteniéndose 260 Kwh por tonelada de estiércol con un contenido en ST de 100 g/l (80% SV).

Autor: EXPOSITO VELEZ GERMAN ANTONIO.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE MADRID.
Centro de lectura: E.T.S.I. CAMINOS, CANALES Y PUERTOS.
Centro de realización: ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS.

Resumen: En este trabajo se evalúa el comportamiento de un sistema de depuración anaerobia por fases para el tratamiento de la fracción líquida de los residuos ganaderos, porcinos y vacunos, previo paso por tamiz de 1 mm a fin de obtener una reducción considerable de la DQO, además de permitir poder tratar lo retenido como residuo sólido apto para el compostaje u otro aprovechamiento. El modelo experimental, consistió, para cada línea de tratamiento, vacuno y porcino, en un digestor de mezcla completa, con un volumen útil de 30 l, usado para la fase ácida, y uno para la fase metánica, de 60 l, trabajando a flujo pistón, con la ayuda de una bomba de recirculación interna. La temperatura de trabajo fue la ambiente en los digestores ácidos y de 35º C en los metánicos, es decir, se operó siempre en el rango mesofílico. El punto óptimo de funcionamiento del sistema por fases para la digestión anaerobia del purín porcino se obtuvo para una carga de 2.66 g DQO/l/d (2.24 kg SST/m3/d) en el digestor ácido y 1.33 g DQO/l/d (1.12 kg SST/m3/d) en el metánico, correspondiente a un caudal de 2 l/día de purín, con un TRH de 30 días en el digestor metánico y 15 días en el ácido, habiéndose obtenido remociones de materia orgánica (como DQO) del 79% y 63%, de ST de 61% y 38% y de SV de 74% y 46%, en el sobrenadante y mezcla del efluente del digestor metánico, respectivamente. En cuanto a la producción de biogás, se obtuvo un promedio de conversión de 0.9 m3 de biogás/ kg de SV eliminados. El punto óptimo de funcionamiento del sistema por fases para la digestión anaerobia del purín vacuno se obtiene para una carga de 2.76 g DQO/l/d (3.26 kg SST/m3/d) en el digestor ácido y 1.38 g DQO/l/d (1.63 kg SST/m3/d) en el metánico, correspondiente a un caudal de 2.5 l/día de purín, con un TRH de 24 días en el digestor metánico y 12 días en el ácido, habiéndose obtenido remociones de materia orgánica (como DQO) del 73% y 59%, de ST de 49% y 31% y de SV de 57% y 38%, en el sobrenadante y mezcla del efluente del digestor metánico, respectivamente. Se obtuvo un promedio de conversión de 0.6 m3 de biogás/ kg de SV eliminados.

Autor: MONTERO DE ESPINOSA DÍEZ DE TEJADA RAMÓN.
Año: 2003.
Universidad: EXTREMADURA.
Centro de lectura: CIENCIAS.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS.

Resumen: De entre los diversos métodos para la depuración de aguas residuales, destacan aquellas relacionadas con el uso del ozono. Algunas de las principales técnicas que emplean ozono son: * Ozonación clásica * Ozonación con peróxido de hidrógeno * Ozonación con radicación UV * Ozonación catalítica, siendo esta última la empleada en esta Tesis y la que actualmente está en un proceso de I+D. Se procedió a la eliminación de ácido oxálico, compuesto éste elegido como contaminante modelo, mediante técnicas de ozonación catalítica. Se emplearon para ello como catalizadores: óxidos de Cobalto, Titanico e Hierro soportados sobre gamma-alúmina, TiO2 en polvo, sales disueltas de Co(II), Fe(III) y Ti(III) y finalmente Carbón Activo. Se realizaron estudios de la influencia de variables y estudios cinéticos de los diferntes sistemas (ozono+catalizador), así como estudios previos de descomposición de ozono sobre los catalizadores anteriormente citados, para verificar si el ozono descomponía sobre ellos, generando radicales libres, y si de hacerlo, en que cuantía influían estos radicales en la posterior eliminación de ácido oxálico en los diferentes sistemas catalíticos. Finalmente, se realiza un estudio de la ozonación catalítica de fenol, compuesto este elegido para simular un agua residual, puesto que su reacción con ozono genera gran cantidad de compuestos refractarios al poder oxidante del mismo, tales como el ácido oxálico. Se emplea para ello carbón activo y los óxidos metálicos de Co, Ti Fe como catalizadores.

Autor: FRANCO URÍA AMAYA.
Año: 2003.
Universidad: SANTIAGO DE COMPOSTELA.
Centro de lectura: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR.
Centro de realización: INSTITUTO DE INVESTIGACIÓNS TECNOLÓXICAS.

Resumen: En este trabajo, se estudió el efecto de la aplicación de flujo pulsante sobre diferentes tipos de equipos de tratamiento anaerobio/anóxico de aguas residuales de alta carga. Fueron evaluadas la eficacia de depuración y la estabilidad del proceso desde el punto de vista operacional, así como las características de la biomasa desarrollada en cada tipo de reactor. En primer lugar se llevó a cabo el estudio de la influencia de un sistema sobre reactores de tipo UASB inoculados con lodo floculento. Para ello se emplearon tres reactores, dos operadores mediante flujo pulsante (P1 y P2), y el restante fue operado sin pulsación (NP) como referencia. En el reactor P1 se pulso conjuntamente una mezcla de los caudales de alimentación y recirculación, mientras que en el reactor P2, que operaba sin recirculación, sólo se pulsó la alimentación. Para generar el flujo pulsante se instaló un pulsador elástico de membrana (PEM) a la entrada del reactor, cuya apertura estaba controlada por una electroválvula. Se realizaron dos experimentos de puesta en marcha de 50 días de duración, en lo que se alcanzó una velocidad de carga orgánica de aproximadamente 25 kg DQO/m3 d. Los dos experimentos siguieron el mismo protocolo para el incremento de carga, siendo la única diferencia entre ambos el empleo de distintas frecuencias de pulsación en los reactores P1 y P2, con la finalidad de estudiar el efecto de la frecuencia de pulsación sobre la mejora de la puesta en marcha y la granulación de la biomasa en cada reactor. El segundo objetivo fue evaluar la influencia de la pulsación sobre las características del lodo granular anaerobio. La composición del agua residual tratada afecta a las propiedades del lodo de tal modo que, aunque éste sea de naturaleza granular, puede provocar el desarrollo de un lecho de biomasa con malas características. Para realizar este estudio, se llevó a cabo un experimento de puesta en marcha durante 123 días empleando el mismo equipo experimental que en el Capítulo 3 (reactores NP, P1 y P2). La frecuencia de pulsación con la que se operó cada uno de los reactores pulsados fue la que se determinó como mejor a la vista de los resultados obtenidos en experimentos anteriores. El efecto de la pulsación fue evaluado en términos de estabilidad y eficacia durante la etapa de operación, mediante el análisis periódico del efluente del reactor y al final del experimento mediante la determinación de las características de la biomasa granular desarrollada en cada reactor (concentración, actividad, distribución de tamaños, etc.). Posteriormente se aplicó el flujo pulsante en la puesta en marcha y operación en condiciones de sobrecarga de reactores UAF inoculados con biomasa floculenta. El objetivo consistía en mejorar los problemas que presentan este tipo de reactores (fundamentalmente, la colmatación del relleo por el crecimiento de biomasa), motivo por el que se han visto desplazados por los reactores de lecho de lodo. Se llevó a cabo un estudio comparativo entre tres reactores al igual que en experimentos anteriores, pero en este caso de lecho relleno Raschig de PVC, emplenado la frecuencia de pulsación óptima. Se estudió, entre otros parámetros, la colonización del soporte y la cantidad de biomasa retenida en cada unos de los reactores. Por último, se estudió la influencia de la pulsación sobre la operación y granulación de reactores USB anóxicos desnitrificantes inoculados con lodo metanogénico granular. El experimento se dividió en dos etapas, una primera de adaptación del lodo metanogénico a la presencia de nitrato, en la que se incrementó progresivamente la velocidad de carga nitrogenada hasta alcanzar aproximadamente 1 kg N-NO3/m3 d, y otra de maduración, en la que los reactores fueron sometidos a fuentes incrementos de las velocidades de carga orgánica y nitrogenada, alcanzando valores de aproximadamente 67 Kg DQO/m3 d y 12 kg N-NO3/m3 d al final de los 130 días de operación. La finalidad de someter a los rectores a altas cargas era evaluar la capacidad de cada reactor para retener biomasa en condiciones de elevada producción de gas, ya que este suele ser uno de los principales problemas en los digestores donde se lleva a cabo el proceso de desnitrificación.

Autor: RAMOS RIDAO ÁNGEL FERMÍN.
Año: 2003.
Universidad: GRANADA.
Centro de lectura: INGENIEROS DE CAMINOS.
Centro de realización: ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS.

Resumen: El medio ambiente litoral europeo constituyen importantes recursos económicos y son áreas naturales de alto interés ecológico que en los últimos años han recibido altas concentraciones de diversos contaminantes procedentes de las distintas aguas residuales, principalmente industrial y urbana. Esta contaminación es causante de cambios en el ecosistema que ponen en peligro no solo los hábitas naturales sino también la salud pública. Para proteger este recurso, las distintos marcos jurídicos han establecido límites de vertido para numerosos contaminantes, entre ellos, amonio, nitrato y fenol, implicando de esta manera la necesidad de tratar los distintos efluentes que viertan dicho medio. Entre los distintos tratamientos para estos contaminantes, los tratamientos biológicos se presentan como una alternativa viable tanto económica como técnicamente, destacando entre ellos, las tecnologías basadas en biopelícula fija y en especial los sistemas de Lechos Inundados por las múltiples ventajas que posee. Este trabajo de investigación tiene como objetivo la aplicación de la tecnología de los sistemas de lechos inundados en el tratamiento de eliminación de compuestos nitrogenados y fenólicos procedentes de un efluente salino industrial, mediante el esquema de proceso de pre-desnitrificación y utilizando como material de relleno o soporte de la biopelícula un residuo de ladrillo. A partir de los resultados obtenidos se ha podido concluir que, la tecnología y el sistema se muestra viable desde el punto de vista biológico, con un material de relleno con capacidad de regular el pH del medio líquido en el que se encuentre inundado. Proceso, donde la carga hidráulica idónea, para la reducción de la DQO, fenol y nitrógeno, está comprendida entre 0.7-0.8 m3/m2 día, y en donde se obtiene una nitrificación completa para un caudal de aireación de 13.58 m3/m2 hora.

Autor: BARAT BAVIERA RAMÓN.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: Dep. Ingenieria Hidraulica y Medio Ambiente.
Centro de realización: Universidad Politécnica de Valencia.

Resumen: Los graves problemas de eutrofización que en la actualidad afectan a ríos, lagos y costas han suscitado un mayor interés en la eliminación biológica de nutrientes en las aguas residuales, en especial nitrógeno y fósforo. Inicialmente, el tratamiento de los contaminantes por vía biológica se limitaba a la materia orgánica y al nitrógeno, realizándose la eliminación del fósforo por vía química mediante la adición de reactivos. En la actualidad, debido a las ventajas que presenta la eliminación biológica de fósforo, ha aumentado el número de plantas de tratamiento de aguas residuales que incorporan este proceso en su esquema de tratamiento.En el tratamiento biológico de aguas residuales, especialmente en la eliminación biológica de fósforo, se han observado fenómenos de precipitación inducidos de forma natural en algunas etapas del proceso. Esto es debido a que las condiciones en determinados puntos de la planta (pH, concentración de fosfatos y de cationes metálicos, etc.) son adecuadas para la formación de distintas especies sólidas. Este mecanismo de fijación del fósforo por vía química puede llegar a representar hasta un 80% del fósforo particulado presente en el sistema.Por otro lado, la modelación matemática de la eliminación biológica de nutrientes se ha revelado como una herramienta necesaria para el diseño y simulación de estos procesos. Aunque en la bibliografía se han propuesto diferentes modelos, la mayor parte no consideran los fenómenos de precipitación de fósforo inducidos biológicamente.Los objetivos principales de la presente tesis son: el desarrollo de un modelo matemático que permita simular los procesos de precipitación-redisolución inducidos biológicamente en el tratamiento de aguas residuales y el estudio de la influencia del calcio sobre la eliminación biológica de fósforo.El modelo propuesto considera que se alcanza rápidamente el equilibrio químico para todas las reacciones ácido-base.

Autor: SERRA BIGAS ELVIRA.
Año: 2003.
Universidad: GIRONA.
Centro de lectura: UNIVERSIDAD DE GIRONA.
Centro de realización: UNIVERSITAT DE GIRONA.

Resumen: El lodo biológico se produce en la plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales. El tratamiento y la gestión de los lodos es uno de los problemas más importantes en el campo del tratamiento de las aguas residuales. Esta situación se prevé que empeorará en un futuro próximo debido a un incremento en el volumen de lodo producido asociado a una exigencia de niveles de depuración más altos y debido al aumento del número de depuradoras en servicio. Por otra parte, las limitaciones que presentan las opciones tradicionales de gestión de lodos, hace necesario buscar soluciones innovadoras efectivas para solucionar el problema que supone la gestión de los excedentes de lodos biológicos. Los lodos biológicos son de naturaleza carbonosa y con un alto contenido en materia orgánica. Estas características permiten la conversión del lodo en un sólido adsorbente de tipo carbonoso. Esta conversión ofrece el doble benefició de reducir el volumen de lodo que ha de ser gestionado y al mismo tiempo permite la producción de un sólido adsorbente con un coste inferior a la de los adsorbentes convencionales (carbones activos comerciales). Hasta el momento, los tratamientos a alta temperatura han demostrado su efectividad para realizar el proceso de transformación de los excedentes de lodo biológico en un sólido adsorbente de tipo carbonoso. Como alternativa a estos procesos a alta temperatura, se propone un nuevo proceso de obtención de un sólido adsorbente a partir de lodos de temperatura, mediante un proceso a baja temperatura combinando el tratamiento por microondas con la adición de un reactivo químico (H2SO4). La presente tesis analiza el tratamiento de los excedentes de lodos biológicos utilizando un tratamiento mediante microondas i l'addició de ácido sulfúrico (H2SO4), al mismo tiempo analiza la posibilidad de utilizar los sólidos adsorbentes obtenidos para mejorar la calidad de las aguas residuales. Parámetros de operación como pueden ser la cantidad de ácido sulfúrico adicionada al lodo, el nivel de potencia del horno microondas i el tiempo de tratamiento se modificaran para poder determinar la influencia que puedan tener sobre la calidad del sólido adsorbente. Una vez determinada la calidad de los distintos sólidos adsorbentes, se evalúa su capacidad para la eliminación de colorantes y metales en fase líquida. Los resultados obtenidos se comparan con los obtenidos al utilizar un carbón activo derivado de lodos y un carbón activo comercial.

Autor: QUINTANILLA GÓMEZ M. ASUNCIÓN.
Año: 2003.
Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
Centro de lectura: QUÍMICA.
Centro de realización: FACULTAD CIENCIAS QUÍMICAS DE LA UNIVERSIDAD COMPLUTENSE.

Resumen: En esta Tesis se ha estudiado la oxidación húmeda de fenol con un catalizador comercial de cobre. Se ha elegido el fenol como compuesto modelo debido a que es un contaminante refractario muy extendido en las aguas residuales de la industria, se forma como intermedio en la oxidación de compuestos aromáticos de elevado peso molecular y se ha empleado frecuentemente en los trabajos de la bibliografía que estudian la oxidación húmeda y la oxidación avanzada, como modelo de aguas industriales con contaminantes de naturaleza fenólica. Se ha seleccionado un catalizador de cobre como fase activa, ya que este metal presenta una actividad catalítica elevada en la oxidación de fenol en fase acuosa. Se ha considerado el tratamiento de oxidación húmedad en condiciones de pH ácido y básico. En ambos casos se ha determinado la ruta de oxidación catalítica de fenol, que resulta diferente, se han propuesto mecanismos de reacción vía radicales libres que explican dichas rutas de oxidación, se ha medido la toxicidad de los intermedios identificados en cada caso y se ha analizado la evolución de dicha toxicidad durante la oxidación de fenol, tanto a pH ácido como a pH básico. Además, en la oxidación catalítica de fenol en condiciones ácidas, se ha llevado a cabo un estudio detallado de la lixiviación de la fase activa (cobre) y su efecto en la oxidación de fenol en la fase líquida. Se han analizado los factores que afectan a dicha lixiviación de cobre, la cinética de la lixiviación y la influencia del cobre en disolución en la velocidad de oxidación y mineralización de fenol. Asimismo, en la oxidación de fenol en condiciones básicas, se ha realizado el estudio cinético de la desaparición de fenol, determinándose el modelo cinético de la velocidad de oxidación de fenol

Autor: FERNÁNDEZ NAVA YOLANDA.
Año: 2003.
Universidad: OVIEDO.
Centro de lectura: MARINA CIVIL .
Centro de realización: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA GIJÓN.

Resumen: La eliminación en vertedero de residuos constituye la última opción en la llamada "jerarquía de opciones" en la gestión de residuos de la Unión Europea. A pesar de ello, sigue siendo hoy en día una de las técnicas más utilizadas tanto para residuos urbanos como industriales. Los lixiviados producidos en estos vertederos deben recogerse y tratarse adecuadamente para evitar la contaminación del terreno y de las aguas superficiales y subterráneas. En el caso de lixiviados procedentes de depósitos de seguridad de residuos industriales de tipo inorgánico de COGERSA, la principal contaminación de los mismos es debida a la presencia de metales pesados y, en algunos caso, también de amonio. El intercambio iónico es una de las técnicas convencionales de elminación de metales pesados más empleada. Las resinas de intercambio iónico ( aniónicas, catiónicas, quelatantes, absorbentes) permiten eliminar diferentes componentes constituyentes de efluentes industriales con rendimientos elevados. Además, en la eliminación de metales pesados y otros conocimientos, como el nitrógeno amoniacal, las zeolitas son también materiales intercambiadores muy empleados. Se ha estudiado el comportamiento de diferentes materiales intercambiadores (resinas y zeolitas) en la eliminación de los metales pesados Cd y Zn y del amonio presentes en lixiviados de depósitos de seguridad de residuos industriales de tipo inorgánico recogidos en las instalacines de COGERSA, con el objetivo de seleccionar aquellos materiales que alcancen mayores rendimientos. Una vez elegida la resina quelatante Amberlite IRC 718 como la más adecuada para eliminar los metales pesados Cd y Zn, se han realizado ensayos en columna, con el objetivo de optimizar las variables del proceso de intercambio en lechos de relleno (flujo de carga, concentración del regenerante, flujo de la etapa de regeneración) y conocer mejor su comportamiento frente a este tipo de efluente. El proceso de intercambio en lechos de relleno se ha aplicado al tratamiento del lixiviado real, utilizando las variables de operación óptimas seleccionadas en la etepa anterior. Respecto a la eliminación del amonio, los materiales seleccionados fueron dos zeolitas sintéticas: 5A y 13X, con los que se realizaron ensayos en discontinuo y en columna. Con los datos obtenidos de estos ensayos en columna se propone un diseño de una planta de tratamiento del lixiviado, analizando también los costes económicos de la misma.