APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

The use of artificial wetlands for the treatment of domestic wastewater is growing due to their ability to eliminate contaminants and pathogens, reduce the heat island effect, promote biodiversity, and benefit local communities. These systems require little maintenance and can treat various types of wastewater. This thesis focuses on the integrated treatment of sludge and wastewater using French vertical flow wetlands, which do not require primary treatment, thus reducing costs. A wetland has been designed in Vilaplana, Tarragona, applying the BREEAM manual in a pioneering way to improve the environmental efficiency of the WWTP, promote resilience, enhance the well-being of residents, and encourage decarbonization. The operation of the chosen filter has been detailed, calculating the design parameters and considering hydrological aspects to ensure the system's functionality. The system includes three vertical filters in the first stage and two horizontal filters in the second stage, with surface areas of 1.2 m²/PE and 0.8 m²/PE respectively. The existing WWTP in Vilaplana, which will be replaced by this system, has been analyzed, considering the population, design flows, and pollutant loads. The location was chosen for its accessibility, proximity to streams, and absence of risks. The thesis applies BREEAM criteria in the management and sustainability of the project, evaluating risks to ensure effective mitigation. Land use has been optimized, contamination risks managed, and biodiversity protection implemented. Moreover, landscape impacts have been minimized, the environmental impact of materials analyzed, and efficient waste management and reuse promoted. Finally, the preliminary design has been evaluated according to BREEAM criteria, with plans drawn using AutoCAD.

The objective of this project is the optimization of resources, specifically, the recycling of gray water by applying physicochemical treatment systems to recycle this water in personal hygiene in the locker rooms of sports facilities. The aim is to study the physicochemical quality of this gray water obtained from the showers of sports facilities, thus generating a report with the most viable option for water recycling, verifying if the water can be used for reuse for personal hygiene, saving a very important volume of water and reduce the environmental impact generated by sports activities in the consumption of water in large quantities. The final objective is the installation of a pilot plant for the regeneration of water obtained from the changing rooms and its recycling and reuse for showers.

Water sensitive Urban design is a holistic methodology that respects that natural processes while ensuring that humans needs are harmonious with the natural environment with the aim of improving water quality and quantity, biodiversity and amenity. The intent of this study is to provide a holistic proposal for urban regeneration through understanding the predicted future impacts of climate change on the city of Barcelona and the relationship between the population density and the water cycle. A case study of the neighborhood of La Pau in Barcelona is analyzed where water sensitive urban design strategies (rainwater harvesting, green roofs, greywater reuse and infiltration) are examined under different climatic and population density scenarios. The historical and socio-economic context are analyzed to get a holistic overview of the neighborhood. Additionally, the water cycle is analyzed with the classification of zones and building typology to assess the capacity of self-sufficiency. For each zone and typology, possible interventions are provided to assess the level of self sufficiency and the impact on water quality and quantity, amenity and biodiversity of the neighborhood. The conclusions highlight the necessity of accommodating for climate change parameters and changing social dynamic throughout the urban regeneration process

This research explores the feasibility and potential of integrating solar-powered water reuse systems into residential buildings, with a focus on the A16-T and H5 typologies in La Pau, Barcelona. This research seeks to address problems regarding water scarcity and sustainable urban water management.

This project aims to design a treatment to clean urban wastewater from a rural nucleus with a small population. To do this, a collection of information has been made on the type of pollutants that we can find in small populations, taking into account the specific situation of the population (in our case Galera), also on the existing treatments and the technologies that we currently have for the sanitation of water

Las sequías en Cataluña son un fenómeno recurrente, que se ve amplificado por los efectos del cambio climático. En este contexto, urge la necesidad de tomar medidas para afrontar los desafíos hídricos del presente y el futuro. Este es el caso de un club deportivo en Cataluña, que busca implementar soluciones para mitigar el impacto de la escasez de agua, promoviendo a su vez una gestión más eficiente de este recurso. Dicho club deportivo, dispone de un sistema de depuración de aguas residuales; el cual consiste de dos depósitos de decantación, seguidos de dos reactores secuenciales por lotes o SBR, por sus siglas en inglés (Sequential Batch Reactor). Estas, una vez depuradas, se vierten al cauce de un río cercano. La idea principal es poder reutilizar esta agua depurada para regar sus jardines y pistas deportivas, mediante la implantación de un tratamiento de regeneración de las aguas. Para ello, se estudiaron diferentes tecnologías de regeneración, disponibles a escala comercial, para escoger cuál se podría implantar en el club deportivo, en función de la composición del efluente de la depuradora. Por esta razón, se realiza una caracterización fisicoquímica en las instalaciones del DEAB (Departament d'Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia) del agua de salida de la depuradora, y se contactó con tres empresas de tratamiento de aguas residuales para obtener cuatro ofertas con tecnologías de regeneración. A partir de estos datos y de las eficiencias de eliminación de cada tecnología según la literatura, se elaboró un balance másico por cada una de las ofertas recogidas. De esta manera, se pudo estimar la calidad del agua regenerada con las tecnologías que ofertaba cada empresa. En base a los resultados obtenidos, se llegó a la conclusión de que la tecnología más adecuada es la combinación de un filtro de arenas con unas membranas de ultrafiltración, ya que el efluente obtenido es de alta calidad, no sobrepasa los límites impuestos en el RD 1620/2007 y es la más viable económicamente. Además, este estudio también contempló el análisis del funcionamiento de la depuradora del club deportivo, para así proponer vías de mejora en la depuradora. Para ello, se calcularon los rendimientos de depuración a partir de una caracterización fisicoquímica del agua residual, afluente y efluente de la depuradora. Mediante los resultados obtenidos, se pudo concluir que la depuradora no opera eficientemente, ya que los rendimientos de depuración de los SST, DQO y turbidez eran relativamente bajos. Igualmente, se observó que los valores de salida de la depuradora superan los establecidos en la autorización concedida por la Agència Catalana de l'Aigua. Por esta razón, se decidió evaluar el funcionamiento del reactor por lotes secuenciales (SBR) que tiene el club deportivo, mediante la ratio F/M, la VCO, TRH, el porcentaje de eliminación de DQO y la cantidad de SST en el reactor. Por la falta de datos numéricos, no se pudo calcular estos parámetros operacionales y, por lo tanto, no se pudo concluir cómo funciona el reactor. Es necesario realizar un estudio más extenso del sistema de depuración del club deportivo, para identificar posibles problemas y tomar las medidas necesarias.

En un contexto de cambio climático global, que en la cuenca mediterránea se traduce en temperaturas cada vez más elevadas y episodios de sequía cada vez más severos, es de sentido común que hagamos un uso responsable del agua potable disponible. Por esta razón las administraciones públicas de todo el mundo fomentan técnicas de ahorro i reutilización del agua. Entre estas técnicas se encuentra la depuración de aguas residuales mediante humedales construidos, una técnica que ha probado su eficacia y utilidad especialmente en pequeños núcleos habitados alejados de los sistemas centralizados de depuración, debido a su bajo costo de construcción i mantenimiento, y a que se integran perfectamente en el paisaje, incluso mejorando la biodiversidad del entorno. En este trabajo se hace un análisis bibliográfico de diferentes experiencias de depuración de aguas residuales con humedales construidos en el mundo, y en Cataluña, con el objetivo de proponer el tipo de humedal construído más adecuado para la depuración de las aguas residuales de un establecimiento enoturístico ubicado en el Alt Empordà (Girona). También se analizan las características físicas, climáticas, hidrológicas, y de los hábitats naturales de la ubicación de este establecimiento, con el objetivo de proponer especies vegetales totalmente adaptadas a estas características. Por último, se realiza un ejercicio teórico de cálculo de qué dimensiones debería tener este humedal, basado en las últimas publicaciones científicas sobre este sistema de depuración. De esta manera, se ofrece un primer esbozo de las características que debería tener un humedal construído adaptado a unas características y requerimientos concretos. Palabras clave. Humedal construido, aguas residuales domésticas, aguas regeneradas, depuración de aguas residuales, soluciones basadas en la naturaleza, enoturismo, turismo mediterráneo, pequeño alojamiento turístico.

Este trabajo final de grado tiene como objetivo principal utilizar las capacidades de las cuales disponen los biofilms para realizar diferentes funciones, tales como la depuración de aguas a media escala, utilizando el mesocosmos (ambiente artificial), y, a gran escala, haciendo un control semanal de una planta piloto del mismo sistema, pero en dimensiones aplicables a la industria. Esto se ha conseguido mediante un experimento donde se evaluará la capacidad de asimilación de nutrientes de dos comunidades de biofilms y haciendo la monitorización semanal del mismo sistema, pero en una versión escalada, introduciendo nuevas variables y aumentando la complejidad del sistema. Por otro lado, el biofilm también se ha sometido a un estrés fitotóxico, en el caso de estudio, metales pesados, utilizando el biofilm como bioindicador para determinar la peligrosidad de tres efluentes provenientes de la industria minera, y, utilizando el mesocosmos, valorar cuál podría ser el impacto real de un posible vertido de estos efluentes en el río. Para evaluar la peligrosidad de este impacto, se ha hecho un segundo experimento y se ha ido monitorizando el estado del biofilm a lo largo de dos semanas bajo el efecto de estos efluentes. Así pues, en este trabajo se ha intentado introducir las dos ramas que conforman el grado en ingeniería de sistemas biológicos, la rama de la ingeniería y la rama biológica, para aprovechar al máximo la formación obtenida durante el grado. El mesocosmos es la herramienta de ingeniería utilizada en este trabajo, ya que permite estudiar sistemas de alta complejidad en condiciones de laboratorio, pudiendo controlar y limitar las posibles perturbaciones externas. El biofilm ha sido la herramienta biológica usada en este trabajo. Estos permiten estudiar cuáles son los impactos reales de los metales pesados sobre ecosistemas acuáticos gracias a su alta diversidad funcional y permiten ver cuáles son sus capacidades por la asimilación de diferentes nutrientes.

El agua, recurso vital para los ecosistemas y la salud humana, enfrenta desafíos críticos debido a la escasez y la contaminación. Implementar sistemas de tratamiento de aguas residuales es de vital importancia, ya que permiten eliminar de manera efectiva los contaminantes presentes y asegura el cumplimiento de los estándares de calidad establecidos antes de devolverlas a la naturaleza. Como resultado de este proceso, se generan subproductos en forma de lodos, los cuales, tras un tratamiento adecuado, pueden ser empleados como fertilizantes orgánicos en la agricultura. Con el fin de evaluar la viabilidad del uso de lodos de depuradoras en la agricultura, se han llevado a cabo análisis detallados de los lodos de las Estaciones de Depuración de Aguas Residuales del municipio de Vic, específicamente de la EDAR La Guixa, y del municipio de Santa Eulalia de Riuprimer. Estos análisis se centran en la caracterización fisicoquímica y microbiológica de los lodos provenientes de las depuradoras de aguas residuales que fueron aplicados en los humedales y el estudio del potencial fitotóxico de los lodos para la aplicación en los campos de cultivo. Dichos análisis son fundamentales para asegurar la conformidad con las regulaciones establecidas, como el Real Decreto 1310/1990, con el objetivo de prevenir posibles impactos negativos en el medio ambiente y proteger la salud de los ecosistemas agrícolas, obteniendo como beneficio la mejora de la fertilidad del suelo y el aumento de la productividad de los cultivos mediante el uso de los lodos. Los análisis de los lodos de las estaciones depuradoras La Guixa y Santa Eulalia de Riuprimer indican que los valores de pH varían entre 4,5 y 7,5, y la conductividad es inferior a 4 dS/cm. Se detecta la presencia de nutrientes y metales pesados, estos últimos no superando los límites establecidos por la normativa del Real Decreto 1310/1990. Los nutrientes, junto con la materia orgánica, son adecuados para el crecimiento de las plantas en aplicaciones agrícolas. Aunque no se encontró Salmonella, sí se detectaron E. coli, helmintos y coliformes fecales por lo que sería necesario un tratamiento adicional para garantizar la inactividad completa. Las pruebas de germinación y crecimiento de raíces mostraron resultados superiores al control, confirmando la ausencia de toxicidad en los lodos. Estos hallazgos respaldan que los lodos de las dos estaciones de depuradoras son estables y aptos para uso agrícola y ayudan a contribuir en la gestión sostenible de residuos orgánicos, mejorando la calidad del suelo y reduciendo la necesidad de fertilizantes químicos. Esto promueve una producción de alimentos más segura y sostenible.

Industrial desalination plants are one of the most necessary installations today, but they have a drawback, the water is consumed at the same point it is produced. Thanks to the union of the worlds of fluid mechanics and renewable energies, different small-scale projects have been developed to be able to produce clean water anywhere in the world. The aim of this project is to develop a desalination plant that works thanks to solar energy and can be transported wherever it is necessary to generate clean water.

El cambio climático y la constante explotación de los océanos hacen que muchas especies marinas pierdan sus hábitats naturales y en consecuencia se vean cada vez más en peligro de extinción. Las tortugas marinas son unas de las principales especies afectadas. Para la protección de estas especies hay mucho trabajo de conservación y concienciación que se lleva a cabo desde diferentes organismos como instituciones con la implementación de legislación como medida preventiva. También hay gran parte de entidades que intervienen en los procesos de la protección como lo hace la fundación y centro por la recuperación de animales marinos CRAM en el Prat del Llobregat. Dedicados a proteger curar y reintroducir tortugas marinas en todo el territorio. Este trabajo de final de grado tiene como objetivo la redacción de un protocolo de analíticas de aguas para la fundación CRAM para monitorizar los parámetros fisicoquímicos del agua y poder prevenir una posible afectación a las tortugas que se encuentran en recuperación. También la creación de una base de datos para grabar los análisis y poder tener constancia y seguimiento.

In CHAPTER I – CONTEXTUAL FRAMEWORK the meaning of the SDGs is described, the importance of SDG No. 06 and its relationship with other SDGs is revealed. Likewise, the importance of water is also explained due to its condition as a fragile and scarce resource on Earth. In this chapter, the problem of water in Peru is also highlighted, especially in the northern region, Piura. Finally, the purpose, hypothesis, and objectives are established. In CHAPTER II – THEORETICAL FRAMEWORK water and its types in nature are described, based on the understanding of the Water Cycle. Likewise, the unitary processes of water treatment are also explained, where the application of ultraviolet rays for disinfection and the electrodialysis treatment for the desalination of brackish water stand out for their innovative approach in the area. In CHAPTER III – SYSTEMS OF OBTAINING AND POTABILIZATION OF WATER the two systems of water purification are proposed. The first proposal is a surface water purification system for use in emergency cases after natural disasters in the area. The second proposal is a brackish groundwater desalination system for use in hotels by the beach in northern Peru. In both cases, the background, the geographical area of application and the design and the manufacture of the prototype are described beforehand. In CHAPTER IV - RESULTS, the costs and results of both proposals are explained, classified according to the technical, health, economic and social approach. Likewise, this chapter mentions the professionals who were part of each technological development. Finally, in CHAPTER V - CONCLUSIONS the conclusions of each proposal are pointed out, where it is emphasized that each prototype is effective, economical and represents a real alternative to the deficient drinking water supply system in northern Peru.

El agua subterránea, como principal fuente de agua dulce a nivel mundial, constituye aproximadamente el 97% del suministro total de agua dulce en la Tierra. Sin embargo, este recurso vital está expuesto a la contaminación derivada de actividades humanas como la agricultura, la ganadería y la industria. En particular, el uso de fertilizantes, la aplicación de pesticidas y el uso indiscriminado de antibióticos pueden infiltrarse en el suelo, llegar a los acuíferos y dar lugar a la presencia de contaminantes, como antibióticos, pesticidas y genes de resistencia a los antibióticos. En el marco de este estudio, se investigó la eficiencia de un sistema de tecnología verde, basado en microalgas i bacterias junto con pellets de madera y corcho, en la eliminación de antibióticos, pesticidas y genes de resistencia a los antibióticos en aguas subterráneas contaminadas por explotación agrícola. La abundancia de tres genes de resistencia a antibióticos (ARGs) (sul1, qnrS1 y tetM), así como el gen de integrasa de integrones de clase 1 (inlt1), relacionado con la movilización de genes entre bacterias, se determinó en aguas subterráneas a tratar y en diferentes puntos de la planta piloto mediante qPCR. Además, también se analizó el gen 16S rRNA, utilizado como indicador de la abundancia bacteriana en las muestras de estudio. En las mismas muestras también se analizaron antibióticos y pesticidas utilizando tecnologías de espectrometría de masas con cromatografía líquida (HPLC-MS y/o GC-MS). Los resultados obtenidos indican que la tecnología basada en microalgas y bacterias en conjunto con pellets de madera y corcho podría ser óptima para la eliminación de ARGs, sin embargo, es importante garantizar que las bacterias introducidas en el sistema, encargadas en la eliminación de contaminantes en el agua, no sean portadoras de dichos genes. Por otra parte, la tecnología verde utilizada en el presente estudio mostró ser eficaz en la eliminación de antibióticos y pesticidas en aguas contaminadas. Los resultados destacan la importancia de abordar estos problemas y demuestran la eficacia de tecnologías verdes en la eliminación de estos contaminantes, contribuyendo así a la preservación de la calidad del agua y la protección del medio ambiente

Aquest estudi té com a objectiu avaluar la qualitat de l'aigua regenerada per a ús hortícola, considerant-ne diferents paràmetres, com ara la concentració de nutrients, la presència de contaminants microbiològics i la salinitat, entre altres. A més, també es vol analitzar la idoneïtat d'aquesta aigua per a l'ús en reg hortícola. S'ha fet servir el Reial Decret 1620/2007, les directrius de la UNE-ISO_16075-1 i els estàndards agronòmics de la FAO, per a avaluar la idoneïtat de l'aigua de les corredores de Gavà, s'han comparat els resultats obtinguts al laboratori amb els màxims i mínims establerts a cadascun d'ells. S'ha observat que per a la majoria de paràmetres físics, com la conductivitat elèctrica, els sòlids en suspensió i la terbolesa, ens trobem per sota dels màxims designats, a quasi totes les corredores. Per als paràmetres químics ens trobem per sota de les recomanacions de la FAO a tots els ions analitzats a excepció de les concentracions de potassi. El elements traça (metalls) estan per sota dels valors màxims establerts als estàndards de la FAO. La relació d'adsorció de Sodi és >3 meq/l, per tant està per sobre de l'establert al Reial Decret 1620/2007, el fòsfor i el sodi es situen per sobre l'establert a la UNE-ISO_16075-1, i el nitrogen supera el Reial Decret. Per a analitzar la composició de sals i les dinàmiques de l'aigua s'ha fet servir el Diagrama Triangular de Piper, que ens ha indicat que a totes les corredores es presenta el mateix tipus d'aigua, clorurada sòdica-potàssica i es tenen els mateixos problemes de intrusió marina. Aquest treball preveu contribuir amb els Objectius de Desenvolupament Sostenible: l'ODS 6, Gestió de l'Aigua Regenerada; ODS 2, Augmentar la productivitat Agrícola i Assegurar la Sostenibilitat dels sistemes productors d'aliments, especialment en el context de les corredores de Gavà, on la demanda d'aigua és alta i els recursos hídrics són limitats.

L'agricultura es veu afectada pel canvi climàtic, que afecta directament i negativament als cultius. A més d'aquest problema, cada vegada hi ha més gent en el món i aquest no té recursos suficients per a mantenir-nos a tots. Per tant, tenim el deure d'intentar resoldre aquest problema. Els cianobacteris necessiten nutrients per a créixer, com el nitrogen i el fòsfor. Aquests nutrients poden procedir d'efluents secundaris de plantes de tractament d'aigües residuals. Alimentant als cianobacteris amb aquests efluents, estaríem utilitzant un residu com a recurs. A més, els cianobacteris tenen una activitat bioestimulant perquè elles mateixes produeixen fitohormones que ajuden a les plantes a créixer, per la qual cosa, en aplicar-les a les plantes, aquestes creixeran més ràpidament i augmentaran els recursos. El projecte consta de tres parts principals. La primera va consistir a fer créixer el cultiu de Synechocystis sp. amb aigua residual en un fotobioreactor i es va mesurar la seva productivitat, que va resultar ser 74 mg·L-1·d-1, a part es va fer un control dels nutrients i dels paràmetres de creixement. A la segona part del projecte es va tractar d'esbrinar quin era el millor mètode per a lisar la cèl·lula de Synechocysti sp. per a fer accessibles les fitohormones. El mètode triat va ser el sonicador que posteriorment es va tractar d'optimitzar el procés afegint menys cicles, en total es va optar per fer 10 cicles. Finalment, l'última part de l'experiment es va basar a realitzar una sèrie de bioassajos amb llavors i plàntules a partir de Synechocystis sp. cultivat en un medi BG-11, amb la finalitat de conèixer l'efecte bioestimulant d'aquests cianobacteris i quantificar-lo. De mitjana, el Synechocystis sp. va causar un efecte entre 1 ppm i 5 ppm de citoquinines.

Davant de la problemàtica que està patint el delta de l'Ebre per la sequera i la pujada del nivell del mar i en conseqüència l'augment de la salinitat als camps d'arròs, ens proposem donar una solució a aquest problema amb un sistema de drenatge soterrat que disminueixi els nivells de salinitat del sòls. L'objectiu d'aquest treball serà dissenyar un sistema de drenatge subterrani viable tècnica, econòmica i ambientalment, en les condiciones actuals de les terres de regadiu de l'hemidelta esquerre de l'Ebre que actualment disposa únicament de drenatge superficial. El propòsit principal es controlar millor la salinitat als arrossars, amb l'objectiu d'incrementar els rendiments del cultiu i estalviar aigua. En segon lloc, obrir les opcions d'introduir altres cultius, per si en un futur les circumstàncies econòmiques del cultiu d'arròs o la menor disponibilitat d'aigua per regar ho requereixen. Un sistema viable en tots els àmbits estudiats i necessari per a mantenir els rendiments i la possibilitat de cultivar al delta amb els recents episodis de sequera, ja sigui arròs o altres cultius si hi ha futures restriccions de cabals d'aigua.

En el presente trabajo se expone el funcionamiento de un reactor de lodos activados y la incorporación de distintas tecnologías para mejorar su operación, monitorización, reducir costos operáticos y de instalación, y que hasta pueden ser útiles en la prevención de riesgos y accidentes laborales. Se exponen distintas tecnologías de comunicación, medición, monitorización, control y automatismo industrial. Se presentan tecnologías como redes Wi-Fi, buses de datos, sensores analógicos, sensores digitales, actuadores, comunicación LoRa, microcontroladores ESP 32 y una plataforma en la nube llamada ThingSpeak, que, entre otras funciones, se utiliza para almacenar datos de operación y visualizarlos en tiempo real. Luego de hacer un análisis de estas tecnologías, se profundiza en su aplicación en un sistema de lodos activados y como puede mejorar los aspectos antes mencionados. Por último, se dan líneas de actuación para futuros trabajos que están relacionados con este.

Aquest projecte planteja uns escenaris de subministrament de diferents volums d'aigua regenerada procedent de l'ERA de Gavà-Viladecans a l'àmbit de les corredores del Delta, amb l'objectiu d'avaluar i comparar en volum i unitats monetàries els resultats obtinguts a cada escenari i poder identificar el màxim rendiment econòmic per volum aportat ( /m3). Els resultats han sigut exposats en forma de taula, fet que ha permès obtenir una visió global de cada escenari i la quantificació detallada de cada impacte. El present estudi ha aflorat uns beneficis d'entre 1,33 i 2,64 /m3 en funció de l'escenari estudiat. D'altra banda ha sorgit un nou escenari fruit de la fusió de dos d'existents. Pel que fa a l'impacte social, s'ha realitzat una entrevista a un agricultor de la zona amb nombroses hectàrees i s'ha observat la importància d'aquest recurs per al correcte desenvolupament econòmic de l'àmbit de les corredores de Gavà-Viladecans.

The Project studies and proposes a revitalization of the River Ter through the capture of atmospheric water and its infiltration into the aquifer in order to increase the flow of the River and regenerate the biodiversity of the fluvial environment.