La cooperación descentralizada: un nuevo instrumento de desarrollo. Estudio sobre el proyecto del Vallée de L’Orb y Cane-Iguaque para el tratamiento y purificación de agua y manejo de cuencas hidrográficas.

El propósito de este estudio de caso es identificar los retos y estrategias de los gobiernos locales para definir la cooperación descentralizada como un instrumento de desarrollo territorial en Colombia. Para ello, se analiza el proyecto Cane-Iguaque y Vallée de L’Orb et du Libron para el tratamiento y purificación de agua y manejo de cuencas hidrográficas, y se explica la manera en que se refuerzan las relaciones de cooperación colombo-francesas enmarcadas particularmente en el fortalecimiento institucional a partir del intercambio de experiencias, para generar nuevas y mayores capacidades de participación en el escenario internacional de las entidades territoriales del país.

L'aigua : del riu al riu. 'El agua : del río al río'.

Se expone el recorrido que hace el agua del río Llobregat a la altura de Manresa (Barcelona), para su consumo doméstico e industrial, hasta volver otra vez al río. El río entra en la planta potabilizadora, donde se le añade cloro y coagulantes, y pasa a la red de distribución. El agua potable contenida en los depósitos se controla mediante medidores de presión y válvulas, y se distribuye por las casas, industrias, etc. Las aguas residuales, junto con el agua de la lluvia, pasan por la depuradora de agua residual. La parte sólida se transporta a la planta de compostaje donde se transforma en adobo y el agua depurada se retorna al río, cerrando el ciclo.

Aplicación de programas informáticos a la docencia universitaria en materia de medio ambiente.

Realizado en la Escuela Politécnica Superior, por 2 profesores del centro. El objetivo era introducir las nuevas tecnologías en el currículo de la enseñanza medioambiental, en la modalidad de aplicación de software científico. Se aplicaron programas informáticos para tratar dos temas concretos: el funcionamiento de una depuradora de aguas residuales urbanas y el estudio de la dispersión de contaminantes en la atmósfera. Se elaboraron guías-tutoriales para el manejo de los programas informáticos y ejemplos con casos prácticos. Se aplicaron en las asignaturas de Contaminación en Industrias Agroalimentarias, del tercer curso de Ingeniería Técnica Agrícola y en la asignatura de Contaminación Industrial del tercer curso de Ingeniería Técnica Industrial, en las especialidades de Mecánica y Electrónica. La evaluación de los resultados de la aplicación de este proyecto se llevó a cabo por medio de unas encuestas pasadas a los alumnos, los cuales revelan un alto grado de satisfacción.

Proyecto de innovación educativa y curricular sobre el medio ambiente.

Proyecto interdisciplinar sobre Educación Ambiental dirigido al alumnado de segundo y tercero de BUP. El objetivo es proporcionar al alumnado recursos didácticos sobre el medio ambiente y su deterioro con el fin de aumentar sus conocimientos y desarrollar en ellos una actitud crítica. Cada una de las disciplinas mantiene sus objetivos específicos dentro de su programación, entre los que destacan: el recalentamiento de la atmósfera, fuentes de energía tradicionales y renovables (Ciencias de la Naturaleza); la distribución geográfica de los efectos de la contaminación sobre la población (Ciencias Sociales); la toma de posición ante la amenaza que representa la destrucción del equilibrio ecológico (conducta moral y ética) y el acercamiento al problema y opinión en otros países (lenguas extranjeras). Las actividades planteadas son: numerosas visitas a depuradoras de aguas residuales y centros de tratamiento de residuos; uso de nuevas tecnologías (grabación en vídeo de las visitas, realización de vídeo cartas); campaña de concienciación ecológica en el centro (limpieza, uso de contenedores de papel y pilas) y una exposición informativa de las actividades realizadas. Se evalúa dentro de los programas específicos de cada área. La memoria incluye los materiales realizados por el alumnado..

Propuesta curricular de Educación Ambiental.

Proyecto de Educación Ambiental que tiene en su desarrollo una aplicación transversal. Se lleva a cabo en seminarios de Física y Química, Matemáticas, Inglés y Ciencias Naturales. Los objetivos son: concienciar al alumno de la importancia del medio ambiente; y estudiar el entorno natural con métodos científicos (observación interpretación de datos). En el desarrollo del proyecto se han realizado, entre otras, las siguientes actividades: estudio de suelos, observación e identificación de seres vivos, estudio de la contaminación del aire, análisis microbiológico de muestras de agua, reciclado de papel, etc. Como complemento a estas actividades se han efectuado salidas y excursiones (visitas a la depuradora de aguas residuales, al centro de control de contaminación atmosférica, etc.). En el proceso de evaluación se utiliza un cuestionario para medir los conocimientos iniciales y otro, al final de la experiencia, para controlar los cambios de actitud, conceptos y procedimientos de los alumnos.

El agua, una sustancia diferente e indispensable : propuesta didáctica para un aprendizaje significativo.

Consta de dos módulos y dos anexos. El Módulo I constituye una propuesta didáctica para el estudio del agua. Está estructurado de acuerdo con el modelo constructivista de enseñanza y aprendizaje de las ciencias. Se utiliza el estudio del agua como contexto a través del cual se desarrollan y aplican de forma significativa las diversas teorías que explican determinados fenómenos físicos y químicos y sus aplicaciones a procesos concretos. El Módulo II presenta una aproximación al conocimiento teórico de la estructura y propiedades de la molécula del agua que soporta y fundamenta la experimentación realizada en el Módulo II. Se hace un estudio detallado del agua y se trata la molécula del agua como justificación de las propiedades y aplicaciones que presenta. En el Anexo I aparece un glosario en el que vienen recogidos los términos usados en esta unidad. El Anexo II ofrece una descripción de la estación depuradora de aguas residuales de Barranco Seco II y propone una visita y una serie de actividades relacionadas con esta..

El medio ambiente al alcance de todos.

Presentación de una experiencia sobre el tema de medio ambiente realizado en dos institutos de Ciudad Real con alumnos de tercero de BUP y COU. Se pretende conocer el entorno cercano, conocer los orígenes de la propia ciudad, cómo está configurado su paisaje, qué se hace con los residuos sólidos urbanos y qué respuesta han dado los organismos oficiales. Para ello se realizan un conjunto de visitas precedidas por un sondeo de opiniones. Las visitas se han dirigido al Yacimiento de Alarcos, a la estación depuradora de aguas residuales, al centro de tratamiento de Cabeza del Palo y a la Finca Galiana. Contiene los textos explicativos de las visitas, legislación sobre aguas y residuos sólidos y mapas.

Water?

Este recurso presenta a los lectores jóvenes de una manera muy visual, la idea del proceso de reciclaje del agua y los residuos: aguas grises, aguas residuales, recogida de aguas pluviales. Incluye fotografías; consejos y actividades de diversión. Tiene glosario, bibliografía y sitios web.

Los lodos.

Este estudio analiza los residuos producidos en las Plantas de Depuración de las Aguas Residuales Urbanas (EDAR), en particular los lodos, un tipo de residuo que no puede ser vertido a los ríos. Se recoge aquí una clasificación de estos residuos, su composición, modalidades de tratamiento, eliminación, aprovechamiento, y ventajas e inconvenientes del empleo de lodos residuales. También se pone de manifiesto cuál es la actuación de otros países, y se recogen recomendaciones para el uso agrícola de los lodos.

Multivariate Statistical Process Control and Case-Based Reasoning for situation assessment of Sequencing Batch Reactors

ABSRACT This thesis focuses on the monitoring, fault detection and diagnosis of Wastewater Treatment Plants (WWTP), which are important fields of research for a wide range of engineering disciplines. The main objective is to evaluate and apply a novel artificial intelligent methodology based on situation assessment for monitoring and diagnosis of Sequencing Batch Reactor (SBR) operation. To this end, Multivariate Statistical Process Control (MSPC) in combination with Case-Based Reasoning (CBR) methodology was developed, which was evaluated on three different SBR (pilot and lab-scales) plants and validated on BSM1 plant layout.

A dynamic knowledge-based decision support system to handle solids separation problems in activated sludge systems: development and validation

El sistema de fangs activats és el tractament biològic més àmpliament utilitzat arreu del món per la depuració d'aigües residuals. El seu funcionament depèn de la correcta operació tant del reactor biològic com del decantador secundari. Quan la fase de sedimentació no es realitza correctament, la biomassa no decantada s'escapa amb l'efluent causant un impacte sobre el medi receptor. Els problemes de separació de sòlids, són actualment una de les principals causes d'ineficiència en l'operació dels sistemes de fangs activats arreu del món. Inclouen: bulking filamentós, bulking viscós, escumes biològiques, creixement dispers, flòcul pin-point i desnitrificació incontrolada. L'origen dels problemes de separació generalment es troba en un desequilibri entre les principals comunitats de microorganismes implicades en la sedimentació de la biomassa: els bacteris formadors de flòcul i els bacteris filamentosos. Degut a aquest origen microbiològic, la seva identificació i control no és una tasca fàcil pels caps de planta. Els Sistemes de Suport a la Presa de Decisions basats en el coneixement (KBDSS) són un grup d'eines informàtiques caracteritzades per la seva capacitat de representar coneixement heurístic i tractar grans quantitats de dades. L'objectiu de la present tesi és el desenvolupament i validació d'un KBDSS específicament dissenyat per donar suport als caps de planta en el control dels problemes de separació de sòlids d'orígen microbiològic en els sistemes de fangs activats. Per aconseguir aquest objectiu principal, el KBDSS ha de presentar les següents característiques: (1) la implementació del sistema ha de ser viable i realista per garantir el seu correcte funcionament; (2) el raonament del sistema ha de ser dinàmic i evolutiu per adaptar-se a les necessitats del domini al qual es vol aplicar i (3) el raonament del sistema ha de ser intel·ligent. En primer lloc, a fi de garantir la viabilitat del sistema, s'ha realitzat un estudi a petita escala (Catalunya) que ha permès determinar tant les variables més utilitzades per a la diagnosi i monitorització dels problemes i els mètodes de control més viables, com la detecció de les principals limitacions que el sistema hauria de resoldre. Els resultats d'anteriors aplicacions han demostrat que la principal limitació en el desenvolupament de KBDSSs és l'estructura de la base de coneixement (KB), on es representa tot el coneixement adquirit sobre el domini, juntament amb els processos de raonament a seguir. En el nostre cas, tenint en compte la dinàmica del domini, aquestes limitacions es podrien veure incrementades si aquest disseny no fos òptim. En aquest sentit, s'ha proposat el Domino Model com a eina per dissenyar conceptualment el sistema. Finalment, segons el darrer objectiu referent al seguiment d'un raonament intel·ligent, l'ús d'un Sistema Expert (basat en coneixement expert) i l'ús d'un Sistema de Raonament Basat en Casos (basat en l'experiència) han estat integrats com els principals sistemes intel·ligents encarregats de dur a terme el raonament del KBDSS. Als capítols 5 i 6 respectivament, es presenten el desenvolupament del Sistema Expert dinàmic (ES) i del Sistema de Raonament Basat en Casos temporal, anomenat Sistema de Raonament Basat en Episodis (EBRS). A continuació, al capítol 7, es presenten detalls de la implementació del sistema global (KBDSS) en l'entorn G2. Seguidament, al capítol 8, es mostren els resultats obtinguts durant els 11 mesos de validació del sistema, on aspectes com la precisió, capacitat i utilitat del sistema han estat validats tant experimentalment (prèviament a la implementació) com a partir de la seva implementació real a l'EDAR de Girona. Finalment, al capítol 9 s'enumeren les principals conclusions derivades de la present tesi.

Biological nutrient removal in SBR technology: from floccular to granular sludge

Biological nutrient removal has been studied and applied for decades in order to remove nitrogen and phosphorus from wastewater. However, more anthropogenic uses and the continued demand for water have forced the facilities to operate at their maximum capacity. Therefore, the goal of this thesis is to obtain more compact systems for nutrient removal from domestic wastewater. In this sense, optimization and long-term stabilization of high volume exchange ratios reactors, treating higher volumes of wastewater, have been investigated. With the same target, aerobic granular sludge was proposed as a reliable alternative to reduce space and increase loading rates in treatment plants. However, the low organic loading rate from low-strength influents (less than 1 Kg COD•m-3d-1) results in slower granular formation and a longer time to reach a steady state. Because of that, different methodologies and operational conditions were investigated in order to enhance granulation and nutrient removal from domestic wastewater.

Conceptual design of wastewater treatment plants using multiple objectives

La implementació de la Directiva Europea 91/271/CEE referent a tractament d'aigües residuals urbanes va promoure la construcció de noves instal·lacions al mateix temps que la introducció de noves tecnologies per tractar nutrients en àrees designades com a sensibles. Tant el disseny d'aquestes noves infraestructures com el redisseny de les ja existents es va portar a terme a partir d'aproximacions basades fonamentalment en objectius econòmics degut a la necessitat d'acabar les obres en un període de temps relativament curt. Aquests estudis estaven basats en coneixement heurístic o correlacions numèriques provinents de models determinístics simplificats. Així doncs, moltes de les estacions depuradores d'aigües residuals (EDARs) resultants van estar caracteritzades per una manca de robustesa i flexibilitat, poca controlabilitat, amb freqüents problemes microbiològics de separació de sòlids en el decantador secundari, elevats costos d'operació i eliminació parcial de nutrients allunyant-les de l'òptim de funcionament. Molts d'aquestes problemes van sorgir degut a un disseny inadequat, de manera que la comunitat científica es va adonar de la importància de les etapes inicials de disseny conceptual. Precisament per aquesta raó, els mètodes tradicionals de disseny han d'evolucionar cap a sistemes d'avaluació mes complexos, que tinguin en compte múltiples objectius, assegurant així un millor funcionament de la planta. Tot i la importància del disseny conceptual tenint en compte múltiples objectius, encara hi ha un buit important en la literatura científica tractant aquest camp d'investigació. L'objectiu que persegueix aquesta tesi és el de desenvolupar un mètode de disseny conceptual d'EDARs considerant múltiples objectius, de manera que serveixi d'eina de suport a la presa de decisions al seleccionar la millor alternativa entre diferents opcions de disseny. Aquest treball de recerca contribueix amb un mètode de disseny modular i evolutiu que combina diferent tècniques com: el procés de decisió jeràrquic, anàlisi multicriteri, optimació preliminar multiobjectiu basada en anàlisi de sensibilitat, tècniques d'extracció de coneixement i mineria de dades, anàlisi multivariant i anàlisi d'incertesa a partir de simulacions de Monte Carlo. Això s'ha aconseguit subdividint el mètode de disseny desenvolupat en aquesta tesis en quatre blocs principals: (1) generació jeràrquica i anàlisi multicriteri d'alternatives, (2) anàlisi de decisions crítiques, (3) anàlisi multivariant i (4) anàlisi d'incertesa. El primer dels blocs combina un procés de decisió jeràrquic amb anàlisi multicriteri. El procés de decisió jeràrquic subdivideix el disseny conceptual en una sèrie de qüestions mes fàcilment analitzables i avaluables mentre que l'anàlisi multicriteri permet la consideració de diferent objectius al mateix temps. D'aquesta manera es redueix el nombre d'alternatives a avaluar i fa que el futur disseny i operació de la planta estigui influenciat per aspectes ambientals, econòmics, tècnics i legals. Finalment aquest bloc inclou una anàlisi de sensibilitat dels pesos que proporciona informació de com varien les diferents alternatives al mateix temps que canvia la importància relativa del objectius de disseny. El segon bloc engloba tècniques d'anàlisi de sensibilitat, optimització preliminar multiobjectiu i extracció de coneixement per donar suport al disseny conceptual d'EDAR, seleccionant la millor alternativa un cop s'han identificat decisions crítiques. Les decisions crítiques són aquelles en les que s'ha de seleccionar entre alternatives que compleixen de forma similar els objectius de disseny però amb diferents implicacions pel que respecte a la futura estructura i operació de la planta. Aquest tipus d'anàlisi proporciona una visió més àmplia de l'espai de disseny i permet identificar direccions desitjables (o indesitjables) cap on el procés de disseny pot derivar. El tercer bloc de la tesi proporciona l'anàlisi multivariant de les matrius multicriteri obtingudes durant l'avaluació de les alternatives de disseny. Específicament, les tècniques utilitzades en aquest treball de recerca engloben: 1) anàlisi de conglomerats, 2) anàlisi de components principals/anàlisi factorial i 3) anàlisi discriminant. Com a resultat és possible un millor accés a les dades per realitzar la selecció de les alternatives, proporcionant més informació per a una avaluació mes efectiva, i finalment incrementant el coneixement del procés d'avaluació de les alternatives de disseny generades. En el quart i últim bloc desenvolupat en aquesta tesi, les diferents alternatives de disseny són avaluades amb incertesa. L'objectiu d'aquest bloc és el d'estudiar el canvi en la presa de decisions quan una alternativa és avaluada incloent o no incertesa en els paràmetres dels models que descriuen el seu comportament. La incertesa en el paràmetres del model s'introdueix a partir de funcions de probabilitat. Desprès es porten a terme simulacions Monte Carlo, on d'aquestes distribucions se n'extrauen números aleatoris que es subsisteixen pels paràmetres del model i permeten estudiar com la incertesa es propaga a través del model. Així és possible analitzar la variació en l'acompliment global dels objectius de disseny per a cada una de les alternatives, quines són les contribucions en aquesta variació que hi tenen els aspectes ambientals, legals, econòmics i tècnics, i finalment el canvi en la selecció d'alternatives quan hi ha una variació de la importància relativa dels objectius de disseny. En comparació amb les aproximacions tradicionals de disseny, el mètode desenvolupat en aquesta tesi adreça problemes de disseny/redisseny tenint en compte múltiples objectius i múltiples criteris. Al mateix temps, el procés de presa de decisions mostra de forma objectiva, transparent i sistemàtica el perquè una alternativa és seleccionada en front de les altres, proporcionant l'opció que més bé acompleix els objectius marcats, mostrant els punts forts i febles, les principals correlacions entre objectius i alternatives, i finalment tenint en compte la possible incertesa inherent en els paràmetres del model que es fan servir durant les anàlisis. Les possibilitats del mètode desenvolupat es demostren en aquesta tesi a partir de diferents casos d'estudi: selecció del tipus d'eliminació biològica de nitrogen (cas d'estudi # 1), optimització d'una estratègia de control (cas d'estudi # 2), redisseny d'una planta per aconseguir eliminació simultània de carboni, nitrogen i fòsfor (cas d'estudi # 3) i finalment anàlisi d'estratègies control a nivell de planta (casos d'estudi # 4 i # 5).

Development of an air-scour control system for membrane bioreactors

The thesis involves the development and implementation of a new and robust control system based on permeability trends but at the same time capable of reducing aeration proportionally to permeate flux. Permeability was made a key parameter for directly comparing temporary changes in membrane performance. Transmembrane pressure and flux were gathered every 10 seconds and permeability values were automatically calculated; different mathematical algorithms were applied for the signal filtering of on-line data. Short term and long term permeability trends were compared once a day, and a control action was applied proportionally to the short term/long term permeability ratio without exceeding the aeration flow recommended by the membrane suppliers.

Knowledge-based modelling and simulation of operational problems of microbiological origin in wastewater treatment plants

The activated sludge and anaerobic digestion processes have been modelled in widely accepted models. Nevertheless, these models still have limitations when describing operational problems of microbiological origin. The aim of this thesis is to develop a knowledge-based model to simulate risk of plant-wide operational problems of microbiological origin.For the risk model heuristic knowledge from experts and literature was implemented in a rule-based system. Using fuzzy logic, the system can infer a risk index for the main operational problems of microbiological origin (i.e. filamentous bulking, biological foaming, rising sludge and deflocculation). To show the results of the risk model, it was implemented in the Benchmark Simulation Models. This allowed to study the risk model's response in different scenarios and control strategies. The risk model has shown to be really useful providing a third criterion to evaluate control strategies apart from the economical and environmental criteria.