Graphic summary
  • Show / hide key
  • Information


Scientific and technological production
  •  

1 to 50 of 443 results
  • NUMERICAL MODELLING OF CONSTRUCTED WETLANDS FOR WASTEWATER TREATMENT  Open access

     Samso Campa, Roger
    Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

    Read the abstract Read the abstract Access to the full text Access to the full text Open in new window  Share Reference managers Reference managers Open in new window

    Els aiguamolls construïts (AC) són sistemes de tractament d¿aigües residuals que aprofiten la capacitat de purificació dels aiguamolls naturals i n¿optimitzen el rendiment per complir regulacions d'abocaments tractats. Aquests sistemes són una alternativa d¿eficiència equiparable a les tecnologies de tractament convencionals per comunitats de fins a 2000PE, amb costos energètics i de manteniment menors. Malgrat això, els AC són poc fiables degut a la manca de coneixement sobre el seu funcionament i al fenomen de la colmatació. L¿enorme diversitat de tipologies i estratègies d¿operació dels AC, i el fet que operen a mercè de les condicions ambientals, fa que cada aiguamoll sigui únic en el seu gènere. En conseqüència, en força ocasions, els resultats d'estudis experimentals en AC no són extrapolables. Aquest fet converteix els models numèrics en una eina clau per estudiar el seu funcionament. Així, darrerament diversos models han proliferat com a eines de suport al disseny i operació dels AC i per comprendre millor els processos que s'hi donen. No obstant, el desenvolupament de models d¿AC es trobava una etapa embrionària. D¿acord amb això, els objectius del present treball han estat desenvolupar un model capaç de descriure els processos que tenen lloc en AC i aplicar-lo per millorar el coneixement sobre el seu funcionament a llarg termini. En aquest treball es desenvolupa un model d'AC en COMSOL Multiphysics, anomenat BIO_PORE. Permet simular flux subterrani i el transport de contaminants en medi porós. Implementa el model biocinètic Constructed Wetlands Model numero 1 (CWM1) per descriure l'eliminació de matèria orgànica, nitrogen i sofre així com el creixement dels bacteris habituals en AC. A més, BIO_PORE inclou dos paràmetres empírics (Mcap i Mbio_max) que milloren la descripció del creixement bacterià. El model es va calibrar amb dades experimentals d'un any de funcionament d¿un sistema pilot i l'efecte dels dos paràmetres introduïts es va avaluar amb un anàlisi de sensibilitat local. Posteriorment es va simular la dinàmica dels bacteris dins els AC. Al final del document es presenta una formulació per descriure la colmatació d¿origen biològic en medi porós i es realitza un experiment numèric per demostrar l¿impacte d¿aquest fenomen en la dinàmica dels AC. El principal resultat d¿aquest treball és el propi model BIO_PORE, que va permetre reproduir les concentracions efluents de contaminants durant tot un any de funcionament del sistema pilot. Mcap i Mbio_max van prevenir el creixement bacterià il¿limitat. Aquests dos paràmetres van ser responsables del bon ajust dels efluents simulats amb les mesurats experimentalment, fet que es va confirmar amb l¿anàlisi de sensibilitat posterior. Els resultats obtinguts amb el model es van utilitzar per construir un marc teòric conceptual, anomenat the Cartridge Theory, que descriu els patrons bàsics de funcionament dels AC de flux subsuperficial horitzontal. La teoria indica que les comunitats bacterianes es desplacen cap a la secció de sortida amb el temps, seguint l¿acumulació progressiva de sòlids inerts en la mateixa direcció. Segons aquest resultat els AC tenen una vida limitada, que correspon al temps després del qual les comunitats bacterianes es concentren tan aprop de la secció de sortida que la biomassa total no és capaç de proporcionar efluents de qualitat acceptable. La inclusió de la colmatació biològica del medi granular va ser requisit indispensable per reproduir correctament la distribució de bacteris i el flux i transport de contaminants dins els AC. Finalment, de resultes d'aquest treball també es fa evident que és necessari concentrar esforços en el desenvolupament del model BIO_PORE i en la seva calibració i validació.

    Constructed Wetlands (CWs) are a wastewater treatment technology that inherits the purification potential of natural wetlands and optimizes it to comply with regulations for treated discharges. CWs have become an equally performing alternative to conventional wastewater treatment technologies of communities up to 2000PE, with lower energy and maintenance costs. Despite their potential, CWs lack reliability, which holds back their full deployment in the territory. This fact results from the lack of understanding on their internal functioning and because they are prone to clogging. The enormous diversity of CWs typologies and operation strategies, and the fact that they operate at the mercy of the environmental conditions, makes each CW unique on its kind, and experimental studies are usually only representative of the studied system. This fact makes mathematical models essential to study their functioning. Several models for CWs have proliferated in the last dozen years to provide supporting tools for their design and operation as well as more insight into the treatment processes. However, compared to models utilized in similar disciplines, CWs models are still in an embrionary stage. Accordingly, the objectives of the current work were to develop a CWs model able to describe the most common processes taking place within CWs, and to use this model to shed light on the internal functioning of these systems in the long-term. The model, named BIO_PORE, was built in COMSOL Multiphysics and can simulate subsurface flow and pollutants transport in porous media. It also implements the biokinetic model Constructed Wetlands Model number 1 (CWM1) to describe the fate of organic matter, nitrogen and sulphur and the growth of the bacterial groups found in CWs. The model was calibrated with experimental data of a year of operation of a pilot system. Two empirical parameters (Mcap and Mbio_max ) were used to improve the description of bacterial growth obtained with CWM1 and to include the effects of solids accumulation on bacterial communities. The effect of these two parameters was evaluated using local sensitivity analysis. The model was later used to unveil the dynamics of bacterial communities within CWs. In addition, a theory was derived from simulation results, which aimed at describing the most basic functioning patterns of CWs based on the interaction between bacterial communities and accumulated solids. At the end of the document a mathematical formulation is presented to describe bioclogging and a numerical experiment is carried out to showcase its impact on simulation results. The main outcome of the current work was the BIO_PORE model. This model was able to reproduce effluent pollutant concentrations measured during an entire year of operation of the pilot system. Parameters Mcap and Mbio_max proved essential to prevent unlimited bacterial growth predicted by CWM1 near the inlet sections of CWs. These two parameters were also responsible for the good fitting with experimental data. This was confirmed with the sensitivity analysis, which demonstrated that they have a major impact on the model predictions for effluent COD and ammonia and ammonium nitrogen. The theory derived from simulation results indicated that bacteria move towards the outlet with time, following the accumulation of inert solids from inlet to outlet. This result may prove that CWs life-span is limited, corresponding to the time after which bacterial communities are pushed as much towards the outlet that their total biomass is not able to provide effluents with acceptable quality. The inclusion of bioclogging was a requisite to reproduce the bacterial distribution and fluid flow and pollutants transport within CWs. More work on the BIO_PORE model is required and more experimental data is necessary to calibrate and validate its results.

  • Grup d'enginyeria i microbiologia del medi ambient

     Ferrer Martí, Ivet; Puigagut Juarez, Jaume; Garfi, Marianna; Uggetti, Enrica; Avila Martin, Cristina; Carretero Ariza, Javier; Alvarez San Millan, Eduardo; Samso Campa, Roger; Lopes del Rei Passos, Fabiana; Gutierrez Martinez, Raquel; Solimeno, Alessandro; Corbella Vidal, Clara; Rodríguez, Frisso; Garcia Serrano, Joan
    Competitive project

     Share

  • Ecotechnologies for water treatment and recovery of resources

     Ferrer Martí, Ivet; Puigagut Juarez, Jaume; Garfi, Marianna; Uggetti, Enrica; Garcia Serrano, Joan
    Competitive project

     Share

  • Effect of Design and Operational Factors on the Removal of Emerging Organic Contaminants in Constructed Wetlands for Wastewater Treatment  Open access

     Avila Martin, Cristina
    Department of Hydraulic, Maritime and Environmental Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

    Read the abstract Read the abstract Access to the full text Access to the full text Open in new window  Share Reference managers Reference managers Open in new window

    L'aigua constitueix un recurs essencial per a la vida i la salut pública, i per tant la seva gestió sostenible és de vital importància. Per aquesta raó, el tractament de l'aigua residual i la seva reutilització constitueixen una pràctica clau en aquest plantejament. No obstant això, hi ha una preocupació generalitzada per la presència i possibles efectes adversos de contaminants emergents orgànics en el medi natural, els quals, en molts casos, no són eliminats completament a les plantes de tractament d'aigua residual convencionals. Els aiguamolls construïts han demostrat ser eficients en la seva capacitat per eliminar molts d'aquests contaminants, i representen una bona alternativa per al tractament d'aigua residual en petites comunitats ja que suposen baixos costos d'operació i manteniment. No obstant això, hi ha poca informació sobre les condicions (ja siguin les característiques de disseny o de les estratègies d'operació) que promouen l'eliminació d'aquests compostos en aquesta ecotecnologia.L¿objectiu d¿aquest treball és avaluar la capacitat de diferents configuracions d'aiguamolls construïts (vertical de flux subsuperficial, horitzontal de flux subsuperficial i de flux superficial) , així com l'efecte de diversos factors de disseny i funcionament (tractament primari, estratègia d'operació, freqüència d'alimentació, granulometria, ús de ventilació activa, càrrega hidràulica) en l'eliminació d'un conjunt de contaminants emergents orgànics, incloent tres fàrmacs antiinflamatoris no-esteroïdals (ibuprofè, diclofenac i acetaminofè), tres productes de la cura personal (tonalide , triclosan i oxibenzone) i dos disruptors endocrins (etinilestradiol i bisfenol A). Es van realitzar diversos assajos a escala experimental i pilot en sistemes d'aiguamolls construïts a Espanya i Alemanya. El rendiment de aiguamolls horitzontals de flux subsuperficial exhibeixen un patró estacional. L'ús d'un reactor anaerobi de flux ascendent per al tractament primari - en comptes d'un decantador convencional - va promoure un menor rendiment. En operar l'aiguamoll horitzontal en batch, alternant cicles de saturació i insaturació, va promoure l'existència de majors condicions redox, la qual cosa va millorar notablement l'eliminació dels compostos estudiats. La identificació d'un intermedi de degradació del bisfenol (en la línia operant en batch) suggereix que la biodegradació aeròbica podria constituir un mecanisme predominant d' eliminació d'aquesta substància quan prevalen condicions més oxidants.En aiguamolls de flux vertical, una freqüència d'alimentació més gran (bihorària vs. bihoraria) va reduir el rendiment d'alguns compostos. La presència de grava (4-8 mm) en lloc de sorra (1-3 mm) al llit principal dels aiguamolls verticals van exhibir una eficiència d¿eliminació significativament menor. Per contra, l'ús de ventilació activa en un aiguamoll de flux vertical saturat no va demostrar millorar l'eliminació del contaminants respecte al tipus convencional insaturat.Un sistema híbrid basat en una primera fase de l'aiguamoll vertical, un horitzontal de flux subsuperficial i un flux superficial en sèrie, ha demostrat ser una tecnologia molt robusta per al tractament d'aigua residual en petites comunitats, produint un efluent final adequat per a la seva reutilització per a diversos fins. L'eficiència general d'eliminació de contaminants emergents va ser molt alta (90 ± 11%), fins i tot sota càrregues hidràuliques altes, a causa de la combinació de diversos mecanismes d'eliminació abiòtics/biòtics (e.g. biodegradació, sorció, volatilització, hidròlisi, fotodegradació). Assaigs toxicològics realitzats juntament amb les injeccions d'antibiòtics durant la campanya de càrregues hidràuliques més altes van demostrar que la toxicitat general, estrogenicitat i activitats de tipus dioxina van ser eliminades satisfactòriament al llarg de les diferents unitats del sistema de tractament.

    Water of quality constitutes a scarce and essential resource for life and public health, and its sustainable management is of crucial importance. Thus, wastewater treatment, reuse and reclamation represent a key practice in that approach. Nevertheless, there is a generalized concern about the occurrence and possible adverse effects of emerging organic contaminants such as pharmaceutical and personal care products in the environment, which are often not well removed in conventional wastewater treatment plants. Constructed wetlands have shown promise in their ability to remove a variety of these contaminants, and represent a good alternative for wastewater treatment in small communities, having low operational and maintenance expenses. However, there is a need in increasing the knowledge about the conditions that promote the removal of these compounds within this ecotechnology. This thesis aims at evaluating the capacity of different wetland configurations (vertical subsurface flow, horizontal subsurface flow and free water surface), as well as the effect of various design and operational factors (primary treatment, operation strategy, loading frequency, grain size, use of active aeration, hydraulic loading rate) on the removal of a variety of emerging organic contaminants, including three non-steroidal anti-inflammatory drugs (ibuprofen, diclofenac and acetaminophen), three personal care products (tonalide, triclosan and oxybenzone) and two endocrine disrupting compounds (ethinylestradiol and bisphenol A). Assays were carried out at experimental and pilot scale in constructed wetland systems in Spain and Germany. In order to achieve approximate steady state conditions of the influent concentrations of the target emerging organic contaminants and to obtain a more reliable estimate of the removal efficiency of the systems, continuous injection experiments were performed at experimental-scale systems. The performance of horizontal subsurface flow wetlands exhibited a seasonal pattern. The use of a hydrolitic upflow sludge blanket reactor -as opposed to a conventional settler- for the primary treatment of wastewater resulted in reduced performance. Conversely, operating the horizontal wetlands in batch, alternating cycles of saturation and unsaturation, promoted the existence of higher redox conditions, enhancing the removal of target compounds. The identification of an intermediate product of bisphenol A (promoted by the operation in batch) suggests that aerobic biodegradation could constitute a principal removal mechanism of this substance when a higher redox status prevail. In VF wetlands, a higher loading frequency (bi-hourly vs. hourly) showed to perform significantly worse on the removal of some EOCs. The occurrence of gravel (4-8 mm) as opposed to sand (1-3 mm) in this type of systems exhibited a significantly lower treatment performance. Conversely, the use of active aeration in a saturated vertical flow wetland did not show to enhance contaminant removal in respect to the typical unsaturated vertical wetland. A hybrid treatment system based on a vertical wetland stage and a horizontal subsurface flow and free water surface wetlands in series has proved to be a very robust technology for wastewater treatment in small communities, producing a final effluent suitable for its reuse in various applications. Overall removal efficiency of emerging contaminants was very high (90 ± 11%), even under high hydraulic loads, presumaby due to the combination of various abiotic/biotic removal mechanisms (e.g. biodegradation, sorption, volatilization, hydrolysis, photodegradation). Toxicological assays performed together with the injection of antibiotics at high hydraulic loading rates showed that general toxicity, estrogenicity and dioxin-like activities were well removed along the different units of the treatment system.

    El agua constituye un recurso escaso y esencial para la vida y la salud pública, y por ende su gestión sostenible es de vital importancia. Por esta razón, el tratamiento del agua residual y su reutilización constituyen una práctica clave en este planteamiento. Sin embargo, existe una preocupación generalizada por la presencia y posibles efectos adversos de contaminantes emergentes orgánicos en el medio natural, tales como los fármacos y productos del cuidado personal, los cuales, en muchos casos, no son eliminados de manera eficiente en las plantas de tratamiento de agua residual convencionales. Los humedales construidos han demostrado ser eficientes en su capacidad para eliminar muchos de estos contaminantes, y representan una buena alernativa para el tratamiento de agua residual en pequeñas comunidades ya que suponen bajos costes de operación y mantenimiento. Sin embargo, existe poca información acerca de las condiciones (ya sean las características de diseño o las estrategias de operación) que promueven la eliminación de estos compuestos en esta ecotecnología. Este trabajo de investigación tiene como objetivo evaluar la capacidad de diferentes configuraciones de humedales construidos (vertical de flujo subsuperficial, horizontal de flujo subsuperficial y de flujo superficial), así como el efecto de varios factores de diseño y funcionamiento (tratamiento primario, estategia de operación, frecuencia de alimentación, granulometría, uso de aireación activa, carga hidráulica) en la eliminación de un conjunto de contaminantes emergentes orgánicos, incluyendo tres fármacos anti-inflamatorios no-esteroideos (ibuprofeno, diclofenaco y acetaminofen), tres productos del cuidado personal (tonalide, triclosan y oxibenzone) y dos disruptores endocrinos (etinilestradiol y bisfenol A). Se realizaron varios ensayos a escala experimental y piloto en sistemas de humedales construidos en Barcelona y Sevilla (España), y en Leipzig (Alemania). Para lograr aproximar condiciones de estabiidad en las concentraciones de contaminantes emergentes orgánicos en el afluente, y obtener así una estimación más fiable de la eficiencia de eliminación de los sistemas, se realizaron experimentos de inyección continua en los sistemas a escala experimental. La eliminación de los contaminantes estudiados en humedales horizontales de flujo subsuperficial exhibió un patrón estacional, posiblemente debido a una mayor biodegradación, volatilización e incorporación por las plantas a mayores temperaturas. En este tipo de humedal el uso de un reactor anaeróbico de flujo ascendente para el tratamiento primario -en vez de un decantador convecional- confirió condiciones más reducidas al sistema, lo cual promovió un menor rendimiento. En cambio, al operar el humedal horizontal en batch, alternando ciclos de saturación e insaturación, promovieron la existencia de mayores condiciones redox, lo cual mejoró notablemente la eliminación de los compuestos estudiados. La identificación de un intermedio de degradación del bisfenol A en este sistema de tratamiento (en la línea operando en batch) sugiere que la biodegradación aeróbica podría constituir un mecanismo predominante de elminación de esta sustancia cuando prevalencen conditiones más oxidantes. En humedales de flujo vertical, la frecuencia de alimentación (horaria/bihoraria) mostró diferencias significativas en la eliminación de algunos compuestos. Esto podria atribuirse a un menor tiempo de contacto y reducida renovación del oxígeno que se dan a frecuencias de alimentación menores. Además, la presencia de grava (4-8 mm) en lugar de arena (1-3 mm) en el lecho principal de los humedales verticales exhibió una eficiencia de elminación significativamente menor. El tamaño más pequeño de la arena se traduce en poros más pequeños que proporcionan una mejor capacidad de filtración, un área superficial mayor para el crecimiento de biofilm y un tiempo de contacto mayor. Por el contrario, el uso de aireación activa en un humedal de flujo vertical saturado no demostró mejorar la eliminación del contaminantes con respecto al tipo convencional insaturado. Un sistema de tratamiento híbrido basado en una primera fase de humedal vertical y un humedal horizontal de flujo subsuperficial y uno de flujo superficial en serie, ha demostrado ser una tecnología muy robusta para el tratamiento de agua residual en pequeñas comunidades, produciendo un efluente final adecuado para su reutilización para varios fines. La eficiencia general de eliminación de contaminantes emergentes fue muy alta (90 ± 11%), incluso bajo cargas hidráulicas altas, posiblemente debido a la combinación y sinergia de varios mecanismos de eliminación abióticos/bióticos (e.g., biodegradación, sorción, volatilización, hidrólisis, fotodegradación). Ensayos toxicológicos realizados junto con las inyecciones de antibióticos durante la campaña de cargas hidráulicas más altas demostraron que la toxicidad general, estrogenicidad y actividades de tipo dioxina fueron eliminadas satisfactoriamente a lo largo de las diferentes unidades del sistema de tratamiento.

    L'aigua constitueix un recurs escàs i essencial per a la vida i la salut pública, i per tant la seva gestió sostenible és de vital importància. Per aquesta raó, el tractament de l'aigua residual i la seva reutilització constitueixen una pràctica clau en aquest plantejament. No obstant això, hi ha una preocupació generalitzada per la presència i possibles efectes adversos de contaminants emergents orgànics en el medi natural, com ara els fàrmacs i productes de la cura personal, els quals, en molts casos, no són eliminats de manera eficient a les plantes de tractament d'aigua residual convencionals. Els aiguamolls construïts han demostrat ser eficients en la seva capacitat per eliminar molts d'aquests contaminants, i representen una bona alternativa per al tractament d'aigua residual en petites comunitats ja que suposen baixos costos d'operació i manteniment. No obstant això, hi ha poca informació sobre les condicions (ja siguin les característiques de disseny o de les estratègies d'operació) que promouen l'eliminació d'aquests compostos en aquesta ecotecnologia. Aquest treball de recerca té com a objectiu avaluar la capacitat de diferents configuracions d'aiguamolls construïts (vertical de flux subsuperficial, horitzontal de flux subsuperficial i de flux superficial) , així com l'efecte de diversos factors de disseny i funcionament (tractament primari, estratègia d'operació, freqüència d'alimentació, granulometria, ús de ventilació activa, càrrega hidràulica) en l'eliminació d'un conjunt de contaminants emergents orgànics, incloent tres fàrmacs antiinflamatoris no-esteroïdals (ibuprofè , diclofenac i acetaminofè ), tres productes de la cura personal (tonalide , triclosan i oxibenzone) i dos disruptors endocrins (etinilestradiol i bisfenol A). Es van realitzar diversos assajos a escala experimental i pilot en sistemes d'aiguamolls construïts a Barcelona i Sevilla (Espanya), i a Leipzig (Alemanya). Per aconseguir aproximar condicions d’estabilitat en les concentracions de contaminants emergents orgànics en l'afluent, i obtenir així una estimació més fiable de l'eficiència d'eliminació dels sistemes, es van realitzar experiments d'injecció contínua en els sistemes a escala experimental. L'eliminació dels contaminants estudiats en aiguamolls horitzontals de flux subsuperficial exhibeixen un patró estacional, possiblement a causa d'una major biodegradació, volatilització i incorporació per les plantes a majors temperatures. En aquest tipus d'aiguamoll l'ús d'un reactor anaerobi de flux ascendent per al tractament primari - en comptes d'un decantador convencional - conferir condicions més reduïdes al sistema, el qual va promoure un menor rendiment. En canvi, en operar l'aiguamoll horitzontal en batch, alternant cicles de saturació i insaturació, van promoure l'existència de majors condicions redox, la qual cosa va millorar notablement l'eliminació dels compostos estudiats. La identificació d'un intermedi de degradació del bisfenol A en aquest sistema de tractament (en la línia operant en batch) suggereix que la biodegradació aeròbica podria constituir un mecanisme predominant d' eliminació d'aquesta substància quan prevalen condicions més oxidants. En aiguamolls de flux vertical, la freqüència d'alimentació (horària/bihoraria) va mostrar diferències significatives en l'eliminació d'alguns compostos. Això es podria atribuir a un menor temps de contacte i reduïda renovació de l'oxigen que es donen a freqüències d'alimentació menors. A més , la presència de grava (4-8 mm) en lloc de sorra (1-3 mm) al llit principal dels aiguamolls verticals van exhibir una eficiència d’eliminació significativament menor. La mida més petita de la sorra es tradueix en porus més petits que proporcionen una millor capacitat de filtració, una àrea superficial més gran per al creixement de biofilm i un temps de contacte més gran. Per contra, l'ús de ventilació activa en un aiguamoll de flux vertical saturat no va demostrar millorar l'eliminació del contaminants respecte al tipus convencional insaturat. Un sistema de tractament híbrid basat en una primera fase de l'aiguamoll vertical i un aiguamoll horitzontal de flux subsuperficial i un flux superficial en sèrie, ha demostrat ser una tecnologia molt robusta per al tractament d'aigua residual en petites comunitats, produint un efluent final adequat per a la seva reutilització per a diversos fins. L'eficiència general d'eliminació de contaminants emergents va ser molt alta (90 ± 11%), fins i tot sota càrregues hidràuliques altes, possiblement a causa de la combinació i sinergia de diversos mecanismes d'eliminació abiòtics/biòtics (e.g. biodegradació, sorció, volatilització, hidròlisi, fotodegradació). Assaigs toxicològics realitzats juntament amb les injeccions d'antibiòtics durant la campanya de càrregues hidràuliques més altes van demostrar que la toxicitat general, estrogenicitat i activitats de tipus dioxina van ser eliminades satisfactòriament al llarg de les diferents unitats del sistema de tractament.

  • E-01196

     Puigagut Juarez, Jaume; Alvarez San Millan, Eduardo; Ferrer Martí, Ivet; Garcia Serrano, Joan
    Competitive project

     Share

  • PRODUCCION Y DIGESTION DE BIOMASA ALGAL PRODUCIDA A PARTIR DE AGUAS RESIDUALES

     Carretero Ariza, Javier; Ferrer Martí, Ivet; Lopes del Rei Passos, Fabiana; Gutierrez Martinez, Raquel; Uggetti, Enrica; Garcia Serrano, Joan
    Competitive project

     Share

  • Producción de biogás a partir de microalgas cultivadas en aguas residuales

     Ferrer Martí, Ivet; Lopes del Rei Passos, Fabiana; Garcia Serrano, Joan
    Reunión de la Mesa Española de Tratamiento de Aguas
    p. 151-152
    Presentation's date: 2012-10-05
    Presentation of work at congresses

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Safeguarding Water resources in INdia with Green and Sustainable

     Garfi, Marianna; Avila Martin, Cristina; Puigagut Juarez, Jaume; Samso Campa, Roger; Garcia Serrano, Joan
    Competitive project

     Share

  • Safeguarding Water resources in INdia with Green and Sustainable

     Garcia Serrano, Joan; Garfi, Marianna; Avila Martin, Cristina
    Competitive project

     Share

  • Natural Water Systems and Treatment Technologies to cope with Water Shortages in Urbanised Areas in India

     Ferrer Martí, Ivet; Alvarez San Millan, Eduardo; Avila Martin, Cristina; Carretero Ariza, Javier; Garfi, Marianna; Garcia Serrano, Joan
    Competitive project

     Share

  • FP7-308336-NaWaTech - Natural Water Systems and Treatment Technologies to cope with Water Shortages in Urbanised Areas in India

     Garfi, Marianna; Garcia Serrano, Joan; Puigagut Juarez, Jaume; Avila Martin, Cristina
    Competitive project

     Share

  • Biogas production from microalgae grown in wastewater: effect of microwave pretreatment

     Lopes del Rei Passos, Fabiana; Garcia Serrano, Joan; Ferrer Martí, Ivet
    Young Algaeneers Symposium
    p. 74
    Presentation's date: 2012-06-14
    Presentation of work at congresses

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Microalgae production and wastewater treatment in high rate algal ponds and low-cost tubular photobioreactors

     Lopes del Rei Passos, Fabiana; Garcia Serrano, Joan; Ferrer Martí, Ivet
    Young Algaeneers Symposium
    p. 24
    Presentation's date: 2012-06-15
    Presentation of work at congresses

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • SEWAGE SLUDGE TREATMENT IN CONSTRUCTED WETLANDS. Technical, economic and environmental aspects applied to small communities of the Mediterranean Region.  Open access  awarded activity

     Uggetti, Enrica
    Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

    Read the abstract Read the abstract Access to the full text Access to the full text Open in new window  Share Reference managers Reference managers Open in new window

    During the last years, the implementation of new Wastewater Treatment Plants has lead to a significant increase of sludge production. As a response, sludge valorisation in agriculture is the preferred option nowadays, ensuring the return of organic constituents, nutrients and microelements to crop fields. In practice, sludge treatments should provide a final product suitable for land application, with reasonable investment as well as operational and maintenance costs. In this sense, sludge treatment wetlands (STW) appear as a suitable technology for sludge management from an economic and environmental point of view. The main objective of this research work was to assess the suitability of STW for sludge management; with special focus on small communities of the Mediterranean Region. To this end, technical, environmental and economic aspects of the treatment were studied in 3 full-scale systems and in a pilot plant located in Catalonia. A comparison with conventional treatments for sludge management is presented in order to establish the most favourable solution for the Catalan context. As the final result from this work, design and operation criteria are proposed as a guide for STW implementation in small Mediterranean communities. The study of the performance of the full-scale STW suggests good treatment efficiency. Moisture content was reduced by 16-30%, reaching efficiencies similar to those of conventional dewatering technologies. On the other hand, VS were reduced up to 30-49%VS/TS, suggesting the progressive sludge stabilisation and mineralisation. Similar values were found at the end of the treatment in the pilot plant. In this case the sludge volume was reduced around 80% and TS increased up to 16-24%. However, the observed VS reduction (up to 50%VS/TS) after 2 months without feeding, indicates that longer resting periods should be applied in order to increase mineralisation of the sludge. A finite element model able to simulate sludge dewatering in STW was developed by combining the evapotranspiration (ET) and the Terzaghi¿s consolidation theory representing water percolation. The model allows for the determination of the most appropriate feeding frequency as a function of the sludge height stored on the wetland. Similarly, the sludge loading rate is determined as a function of ET, feeding frequency and sludge height. On the whole, the model implemented is a useful tool for the establishment of standardised criteria of STW operation. The characterisation of the final product from the pilot plant and from three full-scale systems demonstrated the suitability of biosolids as organic fertilisers. DRI values indicated the partial stabilisation of the product. Moreover, the absence of phytotoxicity and the heavy metals concentrations below the legal thresholds confirmed their viability to be reused in agriculture. However, in the pilot plant, pathogens were still present after 2 resting months, confirming the necessity of a longer resting period. Monitoring the stabilisation degree as phytotoxicity, heavy metals and pathogens' concentration during the final resting period would help optimising its duration. Looking at the environmental aspects, the static chamber method was successfully adapted to the determination of gas emissions from STW. Aerobic conditions before sludge feeding, characterised by low methane emissions and high nitrous oxide emissions, were strongly altered by fresh sludge feeding, which increases CH4 emissions and reduces N2O emissions. According to the measured emissions, the Global warming potential of STW corresponds to 17kgCO2eq/PE¿y, which is from 2 to 9 times lower than that of sludge centrifugation and transport. Besides,the economic and environmental assessment indicates STW with direct land application as the most cost-effective technique, which is also characterised by the lowest environmental impact.Thus STW are the best solution to manage waste sludge in decentralised small communities.

  • Biotechnology for Africa¿s sustainable water supply

     Garfi, Marianna; Avila Martin, Cristina; Garcia Serrano, Joan
    Competitive project

     Share

  • Water.cat - catalan r&d network for water technologies

     Garcia Serrano, Joan; Blade i Castellet, Ernest; Espino Infantes, Manel; Puigagut Juarez, Jaume; Garfi, Marianna
    Competitive project

     Share

  • Clogging in Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetlands. Mesures, design factors and prevention strategies  Open access  awarded activity

     Pedescoll Albacar, Anna
    Department of Agri-Food Engineering and Biotechnology, Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

    Read the abstract Read the abstract Access to the full text Access to the full text Open in new window  Share Reference managers Reference managers Open in new window

    Constructed wetlands are alternative systems to conventional wastewater treatment for small communities (up to 2000 PE). This is mainly due to that operation and maintenance costs are reduced. Despite the advantages, the clogging of the bed is the most important trouble encountered by the managers of subsurface flow wetlands treatment systems. The solids accumulation in the interstitial spaces of the gravel over time causes the decrease of both, hydraulic conductivity and porosity. This leads in the development of preferential paths and short-circuiting of the water through the wetland, which converge in overland flow and contaminant removal efficiency decrease. Therefore, clogging is the main limiting factor of the life span of a subsurface flow constructed wetland. The strategies to reverse clogging imply important economic investments. Generally, the most widespread option is the replacement of gravel. Hence the need to measure realibly the degree of clogging of a system in order to identify the factors that influence this phenomenon and to search new configurations and strategies to delay its progress, thus operations needed to reverse it. Therefore, the aims of this thesis must contribute to establish new design criteria and operation of horizontal subsurface flow constructed wetlands to minimize clogging processes without reducing the contaminant removal efficiency. Then, the objectives were to compare a method to measure hydraulic conductivity in situ, based on falling head permeameter, in order to determine the state of clogging of wetlands and its horizontal distribution; to determine the most suitable indicator to assess clogging in horizontal subsurface flow wetlands; to identifie new design and operation parameters likely to cause or encourage the clogging of the filter medium; and to analyse two new configurations in a pilot scale system in terms of contaminant removal and clogging development. Among the different clogging indicators analysed (drenable porosity, hydraulic conductivity, accumulated solids and effective volume from a tracer test), hydraulic conductivity seems to be the best one. Firstly, because hydraulic conductivity provides information about the hydraulic behaviour inside the bed, and linked appropriately with the accumulated solids (a correlation of 74.5% was found between both indicators). Secondly, because its application in full-scale wetlands is more straightforward than other techniques.

    Los humedales construidos son una alternativa al tratamiento convencional de agua residual para pequeños municipios (hasta 2000 hab-eq) ya que son fáciles de operar y mantener y tienen un coste de explotación bajo. El mayor inconveniente a que se enfrentan los explotadores de sistemas de tratamiento con humedales subsuperficiales es la colmatación del lecho. Con el tiempo, la acumulación de sólidos de diversa naturaleza en los espacios intersticiales del medio filtrante, provoca la disminución de la conductividad hidráulica y la porosidad iniciales de la grava. Esto conduce al desarrollo de caminos preferenciales y cortocircuitos en el curso del agua que convergen en la aparición de agua en superficie. A la larga, esto puede comprometer la capacidad depurativa del sistema. Por ello, la colmatación supone el factor limitante de la vida útil de un humedal construido. Las estrategias para solventar la colmatación, una vez se ha producido, son costosas y pasan por realizar inversiones no despreciables. Generalmente la opción más extendida es el cambio del material granular. De ahí la necesidad de medir, de manera fiable, en qué grado un sistema está colmatado, identificar los factores que influyen en el fenómeno e indagar en nuevas configuraciones y estrategias que permitan retrasar el avance de la colmatación y consigo, aplazar las intervenciones necesarias para devolver al sistema un estado óptimo de funcionamiento. Los objetivos de esta tesis doctoral han de contribuir a establecer nuevos criterios de diseño y operación de humedales construidos de flujo subsuperficial horizontal para minimizar, o cuanto menos retrasar, la colmatación de estos sistemas, sin mermar la eficiencia de eliminación de contaminantes del agua residual. Por ello, los objetivos son cuantificar la precisión y exactitud de un método de medición in situ de la conductividad hidráulica, basado en el permeámetro de carga variable, para la determinación del grado de colmatación de un lecho y la distribución horizontal de la misma; estudiar la idoneidad de diferentes indicadores de la colmatación de un humedal de flujo subsuperficial horizontal; evaluar la incidencia de diferentes factores de diseño y operación de humedales de flujo subsuperficial horizontal en el proceso de la colmatación; y caracterizar (en términos de eficiencia de eliminación de contaminantes y de evolución de la colmatación) dos nuevas configuraciones de humedales construidos a escala piloto.

    Els aiguamolls construïts són una alternativa al tractament convencional d’aigua residual per a petits municipis (fins 2000 hab-eq) degut, principalment, a la facilitat en llur operació i manteniment y a les reduïdes despeses d’explotació. L’inconvenient més important amb què es troben els explotadors de sistemes de tractament amb aiguamolls subsuperficials és la colmatació del llit. Al llarg del temps, l’acumulació de sòlids de diversa natura en els espais intersticials de la grava, provoca la disminució de la conductivitat hidràulica i la porositat inicials. Això condueix al desenvolupament de camins preferencials i curtcircuits en el curs de l’aigua a través de l’aiguamoll, que convergeixen en l’aparició d’aigua en superfície, i que, a llarg termini pot comprometre la capacitat depurativa del sistema. Per això, la colmatació suposa el factor limitant de la vida útil d’un aiguamoll construït. Les estratègies per a fer front a la colmatació, un cop s’ha produït, passen per realitzar inversions econòmiques gens menyspreables. Generalment, l’opció més extesa és la reposició del material granular. D’aquí neix la necessitat de mesurar, de manera fiable, el grau de colmatació d’un sistema, d’identificar aquells factors que influeixen en el fenomen y qüestionar noves configuracions y estratègies que permetin retardar l’avenç de la colmatació, i per tant ajornar les intervencions necessàries per tornar al sistema a l’estat òptim de funcionament. Per tot això els objectius d’aquesta tesi doctoral han de contribuir a establir nous criteris de disseny i operació d’aiguamolls construïts de flux subsuperficial horitzontal per tal de minimitzar la colmatació d’aquests sistemes, sense minvar l’eficiència d’eliminació de contaminants de l’aigua residual. Els objectius específics són quantificar la precisió i exactitud d’un mètode de mesura in situ de la conductivitat hidràulica, basat en el permeàmetre de càrrega variable, per a la determinació de l’estat de colmatació d’un llit així com la distribució horitzontal d’aquesta; determinar l’indicador més adecuat per avaluar la colmatació d’un aiguamoll construït de flux subsuperficial horitzontal; identificar nous paràmetres de disseny y operación susceptibles de causar o afavorir la colmatación del medi filtrant; i caracteritzar (en termes d’eliminació de contaminants i d’evolució de la colmatación) dues noves configuracions d’aiguamolls construïts a escala pilot.

  • Properties of biosolids from sludge treatment wetlands for land application

     Uggetti, Enrica; Ferrer Martí, Ivet; Llorens, Esther; Güell, David; Garcia Serrano, Joan
    Date of publication: 2010-07-01
    Book chapter

    View View Open in new window  Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • CWM1-RETRASO: a dynamic numerical model for subsurface horizontal flow constructed wetlands

     Llorens, Llorens, E.; Saaltink, Maarten Willem; Garcia Serrano, Joan
    Wetland Pollutant Dynamics and Control
    p. 75-76
    Presentation's date: 2009-09-22
    Presentation of work at congresses

    View View Open in new window  Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • 3RD WETLAND POLLULANT DYNAMICS AND CONTROL (WETPOL 2009)

     Avila Martin, Cristina; Puigagut Juarez, Jaume; Uggetti, Enrica; Cadena, Erasmo; Samso Campa, Roger; Carretero Ariza, Javier; Garfi, Marianna; Lopes del Rei Passos, Fabiana; Alvarez San Millan, Eduardo; Garcia Serrano, Joan
    Competitive project

     Share

  • The Role of natural wastewater treatment systems in the protection of water resources

     Llorens Ribes, Esther; Ferrer Martí, Ivet; Garcia Serrano, Joan
    Date of publication: 2009-08
    Book chapter

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Tratamiento de lodos de depuradora con lechos de macrófitos acuáticos

     Uggetti, Enrica; Llorens Ribes, Esther; Pedescoll Albacar, Anna; Ferrer Martí, Ivet; Garcia Serrano, Joan; Castellnou, R
    Date of publication: 2009-08
    Book chapter

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Biodegradabilty properties of solids accumulated in a full scale subsurface flow constructed wetland

     Garcia Serrano, Joan; Puigagut Juarez, Jaume; Llorens Ribes, Esther; Baqué, F
    Date of publication: 2009-08
    Book chapter

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • El Paper dels sistemes naturals de tractament d'aigües residuals en la protecció dels recursos hídrics

     Garcia Serrano, Joan
    Congrés UPC Sostenible 2015
    Presentation's date: 2009-07-09
    Presentation of work at congresses

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Ayuda a inscripcion de investigadores de paises en vias de desarrollo y estudiantes, y a la publicación del libro de abstracts congr

     Lopes del Rei Passos, Fabiana; Carretero Ariza, Javier; Samso Campa, Roger; Garfi, Marianna; Avila Martin, Cristina; Ferrer Martí, Ivet; Alvarez San Millan, Eduardo; Cadena, Erasmo; Puigagut Juarez, Jaume; Garcia Serrano, Joan
    Competitive project

     Share

  • Treatment of sludge by jeans the use of drying reed beds: technical aspects

     Garcia Serrano, Joan
    7th International Workshop on Nutrient Cycling and Retention in Natural and Constructed Wetlands
    Presentation's date: 2009-04-22
    Presentation of work at congresses

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • TRATAMIENTO DE LODOS DE DEPURADORA CON LECHOS DE MACRÓFITOS ACUÁTICOS: EVALUACIÓN DE SU FUNCIONAMIENTO Y ESTABLECIMIENTO DE CRITERIO

     Uggetti, Enrica; Alvarez San Millan, Eduardo; Carretero Ariza, Javier; Garcia Serrano, Joan
    Competitive project

     Share

  • El Paper dels sistemes naturals de tractament d'aigües residuals en la protecció dels recursos hídrics

     Llorens Ribes, Esther; Ferrer Martí, Ivet; Garcia Serrano, Joan
    Congrés UPC Sostenible 2015
    Presentation of work at congresses

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • CRITERIOS DE DISEÑO DE NUEVAS CONFIGURACIONES DE HUMEDALES CONSTRUIDOS. SEGUIMIENTO 2008-2011

     Avila Martin, Cristina; Puigagut Juarez, Jaume; Uggetti, Enrica; Samso Campa, Roger; Carretero Ariza, Javier; Garfi, Marianna; Cadena, Erasmo; Alvarez San Millan, Eduardo; Ferrer Martí, Ivet; Garcia Serrano, Joan
    Competitive project

     Share

  • Treatment processes in sludge drying reed beds

     Uggetti, Enrica; Ferrer Martí, Ivet; Llorens Ribes, Esther; Garcia Serrano, Joan
    3rd Wetland Pollutant Dynamics and Control Symposium WETPOL 2009
    Presentation of work at congresses

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Treatment of sludge by means of drying reed beds: technical aspects

     Uggetti, Enrica; Pedescoll Albacar, Anna; Llorens Ribes, Esther; Ferrer Martí, Ivet; Castellnou, Roger; Molist, Jordi; Garcia Serrano, Joan
    7th International Workshop on Nutrient Cycling and Retention in Natural and Constructed Wetlands
    p. 1-2
    Presentation of work at congresses

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Treatment of sludge by jeans the use of drying reed beds: technical aspects

     Uggetti, Enrica; Pedescoll Albacar, Anna; Llorens Ribes, Esther; Ferrer Martí, Ivet; Castellnou, R; Molist, J; Garcia Serrano, Joan
    7th International Workshop on Nutrient Cycling and Retention in Natural and Constructed Wetlands
    Presentation of work at congresses

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Recomanacions de disseny pel tractament de fangs de depuradora amb llits de macròfits

     Uggetti, Enrica; Llorens Ribes, Esther; Ferrer Martí, Ivet; Garcia Serrano, Joan
    Date: 2008-11
    Report

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Biodegradabilty properties of solids accumulated in a full scale subsurface flow constructed wetland

     Garcia Serrano, Joan; Baqué, Ferran; Puigagut Juarez, Jaume; Llorens Ribes, Esther
    International Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control
    p. 415-418
    Presentation's date: 2008-11-04
    Presentation of work at congresses

    View View Open in new window  Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Design key factors of horizontal flow constructed wetlands

     Garcia Serrano, Joan
    Date of publication: 2008-10
    Book chapter

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Sludge dewatering and mineralization in two full-scale drying reed beds in Catalonia, Spain

     Uggetti, Enrica; Llorens Ribes, Esther; Pedescoll Albacar, Anna; Ferrer Martí, Ivet; Garcia Serrano, Joan; Castellnou, R
    Date of publication: 2008-09
    Book chapter

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Recomanacions de disseny del tractament de fangs de depuradora amb llits de macròfits

     Llorens Ribes, Esther; Uggetti, Enrica; Ferrer Martí, Ivet; Garcia Serrano, Joan
    Date: 2008-07
    Report

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Informe científico-técnico

     Llorens Ribes, Esther; Ferrer Martí, Ivet; Garcia Serrano, Joan
    Date: 2008-07
    Report

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Sludge dewatering through drying reed beds: evaluation of two full-scale systems in Catalonia, Spain

     Uggetti, Enrica; Llorens Ribes, Esther; Pedescoll Albacar, Anna; Ferrer Martí, Ivet; Garcia Serrano, Joan; Castellnou, R
    Date of publication: 2008-06
    Book chapter

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Evaluation of key factors involved in the design of horizontal subsurface flow constructed wetlands

     Garcia Serrano, Joan; Mujeriego Sahuquillo, Rafael; Barragan, J; Castro, A; Aguirre, A; Alvarez San Millan, Eduardo
    Date of publication: 2008-05
    Book chapter

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Long term diurnal variations on contaminant removal in high rate ponds treating urban wastewater

     Garcia Serrano, Joan; Mujeriego Sahuquillo, Rafael
    Date of publication: 2008-05
    Book chapter

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Faecal bacteria and bacteriophage inactivation in a full-scale UV disinfection system used for wastewater reclamation

     Garcia Serrano, Joan; Mujeriego Sahuquillo, Rafael
    Date of publication: 2008-05
    Book chapter

     Share Reference managers Reference managers Open in new window

  • Influencia del tamaño de la materia orgánica en la eficiencia de la depuración de aguas residuales en humedales construidos de flujo subsuperficial

     Garcia Serrano, Joan; Caselles Osorio, Aracelly; Corzo Hernandez, Angelica; Aguirre, Paula Andrea
    Date of publication: 2008-05
    Book chapter

     Share Reference managers Reference managers Open in new window