Management of industrial wastewater discharges in river basins through agents'argumentation

La gestió de l'aigua residual és una tasca complexa. Hi ha moltes substàncies contaminants conegudes però encara moltes per conèixer, i el seu efecte individual o col·lgectiu és difícil de predir. La identificació i avaluació dels impactes ambientals resultants de la interacció entre els sistemes naturals i socials és un assumpte multicriteri. Els gestors ambientals necessiten eines de suport pels seus diagnòstics per tal de solucionar problemes ambientals. Les contribucions d'aquest treball de recerca són dobles: primer, proposar l'ús d'un enfoc basat en la modelització amb agents per tal de conceptualitzar i integrar tots els elements que estan directament o indirectament involucrats en la gestió de l'aigua residual. Segon, proposar un marc basat en l'argumentació amb l'objectiu de permetre als agents raonar efectivament. La tesi conté alguns exemples reals per tal de mostrar com un marc basat amb agents que argumenten pot suportar diferents interessos i diferents perspectives. Conseqüentment, pot ajudar a construir un diàleg més informat i efectiu i per tant descriure millor les interaccions entre els agents. En aquest document es descriu primer el context estudiat, escalant el problema global de la gestió de la conca fluvial a la gestiódel sistema urbà d'aigües residuals, concretament l'escenari dels abocaments industrials. A continuació, s'analitza el sistema mitjançant la descripció d'agents que interaccionen. Finalment, es descriuen alguns prototips capaços de raonar i deliberar, basats en la lògica no monòtona i en un llenguatge declaratiu (answer set programming). És important remarcar que aquesta tesi enllaça dues disciplines: l'enginyeria ambiental (concretament l'àrea de la gestió de les aigües residuals) i les ciències de la computació (concretament l'àrea de la intel·ligència artificial), contribuint així a la multidisciplinarietat requerida per fer front al problema estudiat. L'enginyeria ambiental ens proporciona el coneixement del domini mentre que les ciències de la computació ens permeten estructurar i especificar aquest coneixement.

SBR technology for wastewater treatment: suitable operational conditions for a nutrient removal

Actualment, la legislació ambiental ha esdevingut més restrictiva pel que fa a la descàrrega d'aigües residuals amb nutrients, especialment en les anomenades àrees sensibles o zones vulnerables. Arran d'aquest fet, s'ha estimulat el coneixement, desenvolupament i millora dels processos d'eliminació de nutrients. El Reactor Discontinu Seqüencial (RDS) o Sequencing Batch Reactor (SBR) en anglès, és un sistema de tractament de fangs actius que opera mitjançant un procediment d'omplerta-buidat. En aquest tipus de reactors, l'aigua residual és addicionada en un sol reactor que treballa per càrregues repetint un cicle (seqüència) al llarg del temps. Una de les característiques dels SBR és que totes les diferents operacions (omplerta, reacció, sedimentació i buidat) es donen en un mateix reactor. La tecnologia SBR no és nova d'ara. El fet, és que va aparèixer abans que els sistema de tractament continu de fangs actius. El precursor dels SBR va ser un sistema d'omplerta-buidat que operava en discontinu. Entre els anys 1914 i 1920, varen sorgir certes dificultats moltes d'elles a nivell d'operació (vàlvules, canvis el cabal d'un reactor a un altre, elevat temps d'atenció per l'operari...) per aquests reactors. Però no va ser fins a finals de la dècada dels '50 principis del '60, amb el desenvolupament de nous equipaments i noves tecnologies, quan va tornar a ressorgir l'interès pels SBRs. Importants millores en el camp del subministrament d'aire (vàlvules motoritzades o d'acció pneumàtica) i en el de control (sondes de nivell, mesuradors de cabal, temporitzadors automàtics, microprocessadors) han permès que avui en dia els SBRs competeixin amb els sistemes convencional de fangs actius. L'objectiu de la present tesi és la identificació de les condicions d'operació adequades per un cicle segons el tipus d'aigua residual a l'entrada, les necessitats del tractament i la qualitat desitjada de la sortida utilitzant la tecnologia SBR. Aquestes tres característiques, l'aigua a tractar, les necessitats del tractament i la qualitat final desitjada determinen en gran mesura el tractament a realitzar. Així doncs, per tal d'adequar el tractament a cada tipus d'aigua residual i les seves necessitats, han estat estudiats diferents estratègies d'alimentació. El seguiment del procés es realitza mitjançant mesures on-line de pH, OD i RedOx, els canvis de les quals donen informació sobre l'estat del procés. Alhora un altre paràmetre que es pot calcular a partir de l'oxigen dissolt és la OUR que és una dada complementària als paràmetres esmentats. S'han avaluat les condicions d'operació per eliminar nitrogen d'una aigua residual sintètica utilitzant una estratègia d'alimentació esglaonada, a través de l'estudi de l'efecte del nombre d'alimentacions, la definició de la llargada i el número de fases per cicle, i la identificació dels punts crítics seguint les sondes de pH, OD i RedOx. S'ha aplicat l'estratègia d'alimentació esglaonada a dues aigües residuals diferents: una procedent d'una indústria tèxtil i l'altra, dels lixiviats d'un abocador. En ambdues aigües residuals es va estudiar l'eficiència del procés a partir de les condicions d'operació i de la velocitat del consum d'oxigen. Mentre que en l'aigua residual tèxtil el principal objectiu era eliminar matèria orgànica, en l'aigua procedent dels lixiviats d'abocador era eliminar matèria orgànica i nitrogen. S'han avaluat les condicions d'operació per eliminar nitrogen i fòsfor d'una aigua residual urbana utilitzant una estratègia d'alimentació esglaonada, a través de la definició del número i la llargada de les fases per cicle, i la identificació dels punts crítics seguint les sondes de pH, OD i RedOx. S'ha analitzat la influència del pH i la font de carboni per tal d'eliminar fòsfor d'una aigua sintètica a partir de l'estudi de l'increment de pH a dos reactors amb diferents fonts de carboni i l'estudi de l'efecte de canviar la font de carboni. Tal i com es pot veure al llarg de la tesi, on s'han tractat diferents aigües residuals per a diferents necessitats, un dels avantatges més importants d'un SBR és la seva flexibilitat.

Statistical modeling suggests that antiandrogens in effluents from wastewater treatment works contribute to widespread sexual disruption in fish living in English rivers.

BACKGROUND: The widespread occurrence of feminized male fish downstream of some wastewater treatment works has led to substantial interest from ecologists and public health professionals. This concern stems from the view that the effects observed have a parallel in humans, and that both phenomena are caused by exposure to mixtures of contaminants that interfere with reproductive development. The evidence for a "wildlife-human connection" is, however, weak: Testicular dysgenesis syndrome, seen in human males, is most easily reproduced in rodent models by exposure to mixtures of antiandrogenic chemicals. In contrast, the accepted explanation for feminization of wild male fish is that it results mainly from exposure to steroidal estrogens originating primarily from human excretion. OBJECTIVES: We sought to further explore the hypothesis that endocrine disruption in fish is multi-causal, resulting from exposure to mixtures of chemicals with both estrogenic and antiandrogenic properties. METHODS: We used hierarchical generalized linear and generalized additive statistical modeling to explore the associations between modeled concentrations and activities of estrogenic and antiandrogenic chemicals in 30 U.K. rivers and feminized responses seen in wild fish living in these rivers. RESULTS: In addition to the estrogenic substances, antiandrogenic activity was prevalent in almost all treated sewage effluents tested. Further, the results of the modeling demonstrated that feminizing effects in wild fish could be best modeled as a function of their predicted exposure to both anti-androgens and estrogens or to antiandrogens alone. CONCLUSION: The results provide a strong argument for a multicausal etiology of widespread feminization of wild fish in U.K. rivers involving contributions from both steroidal estrogens and xeno-estrogens and from other (as yet unknown) contaminants with antiandrogenic properties. These results may add farther credence to the hypothesis that endocrine-disrupting effects seen in wild fish and in humans are caused by similar combinations of endocrine-disrupting chemical cocktails.

The effects of low-temperature potato storage and washing and soaking pre-treatments on the acrylamide content of French fries

BACKGROUND: Since the discovery in 2002 of acrylamide in a wide range of foods, there has been much work done to explore mechanisms of formation and to reduce acrylamide in commercial products. This study aimed to investigate simple measures which could be used to reduce acrylamide formation in home-cooked French fries, using potatoes from three cultivars stored under controlled conditions and sampled at three time points. RESULTS: The reducing sugar content for all three cultivars increased during storage, which led to increased acrylamide levels in the French fries. Washing and soaking (30 min or 2 h) raw French fries before cooking led to reductions in acrylamide of up to 23, 38 and 48% respectively. Pre-treated fries were lighter in colour after cooking than the corresponding controls. CONCLUSION: Pre-treatments such as soaking or washing raw French fries in water reduce acrylamide and colour formation in the final product when cooking is stopped at a texture-determined endpoint. (c) 2008 Society of Chemical Industry.

Cloacibacterium normanense gen. nov., sp nov., a novel bacterium in the family Flavobacteriaceae isolated from municipal wastewater

Phenotypic and phylogenetic studies were performed on three isolates of an unknown Gram-negative, facultatively anaerobic, non-motile, yellow-pigmented, rod-shaped organism isolated from raw sewage. 16S rRNA gene sequence analysis indicated that these strains were members of the Bergeyella-Chryseobacterium-Riemerella branch of the family Flavobacteriaceae. The unknown bacterium was readily distinguished from reference strains by 16S rRNA gene sequencing and biochemical tests. The organism contained menaquinone MK-6 as the predominant respiratory quinone and had a DNA G + C content of 31 mol%. A most probable number-PCR approach was developed to detect, and estimate the numbers of, this organism. Untreated wastewater from one plant yielded an estimated count of 1.4 x 10(5) cells ml(-1), and untreated wastewater from a second plant yielded an estimated count of 1.4 x 10(4) cells ml(-1). Signal was not detected from treated effluent or from human stool specimens. On the basis of the results of the study presented, it is proposed that the unknown bacterium be classified in a novel genus Cloacibacterium, as Cloacibacterium normanense gen. nov., sp. nov., which is also the type species. The type strain of Cloacibacterium normanense is strain NRS1(T) (=CCUG 46293(T)=CIP 108613(T) =ATCC BAA-825(T) = DSM 15886(T)).

Putting the coke in coke

The story of cocaine: from royalty to popular refresher... Surprising as it sounds, Coca Cola gets its name from one of its original ingredients - cocaine. And although the drug's now illegal, this wasn't always the case. But how did it become popular, what led to its downfall, and how does Coca Cola come in to it?

Assessing the benefits of domestic hot fill washing appliances

Washing machine and dishwasher appliance use accounts for approximately 10% of electricity demand in EU households. The majority of this demand is due to the operation of electric heating elements inside appliances. This paper investigates the potential benefits that can be realised by adding a hot fill connection to washing appliances, with respect to carbon emissions, demand side management and renewable energy integration. Initial laboratory testing of new hot and cold fill appliances has resulted in modifications to optimise hot fill intake, and a novel numerical model presents a method of characterising appliance electricity use in different configurations. In order to validate model findings and test the use of new hot fill appliances in situ, a pilot study has recorded appliances’ resource consumption at one-minute resolution in fourteen households. The addition of hot fill reduced the total dishwasher and washing machine electricity consumption by 38% and 67% respectively. Depending on how hot water is supplied to appliances it is estimated that hot fill use results in an annual household carbon saving of up to 147 kgCO2. Further to direct electricity reduction, hot fill appliances can offer a method of time shifting demand away from peak periods without inconveniencing occupants’ lifestyles.

Rainfastness of poly(vinyl alcohol) deposits on Vicia faba leaf surfaces: from laboratory-scale washing to simulated rain

Rainfastness is the ability of agrochemical deposits to resist wash-off by rain and other related environmental phenomena. This work reports laboratory-scale and raintower studies of the rainfastness of fluorescently labeled poly(vinyl alcohol) (PVA) using fluorescent microscopy combined with image analysis. Samples of hydrolyzed PVA exhibit improved rainfastness over a threshold molecular weight, which correlates with PVA film dissolution, swelling, and crystalline properties. It was also established that the rainfastness of PVA scaled with the molecular weight over this threshold. These PVA samples were further characterized in order to determine the effect of the crystallinity on rainfastness. The quantification of rainfastness is of great interest to the field of agrochemical formulation development in order to improve the efficacy of pesticides and their adjuvants.

Sanitation assessment of wastewater treated by stabilization ponds for potential reuse in agricultural irrigation sanitation assessment

Wastewater reuse has become an important alternative to agricultural irrigation; on the other hand, it poses concern with regard to public health. Total coliform and Escherichia coli concentration, presence of helminth eggs and Salmonella, and physical-chemical parameters were evaluated in raw and treated wastewater. Chemical and biochemical oxygen demand removal efficiency was 74.6 and 77.9%, respectively. As for organic nitrogen, total phosphorus, and total suspended solids, total efficiency removal was 17.4, 12.5, and 32.9%, respectively. The average density of total coliforms and E. coli was 3.5 x 10(9) and 1.8 x 10(8) MPN/100 mL and 1.1 x 10(7) MPN/100 mL and 3.9 x 10(5) MPN/100 mL for raw and treated wastewater, respectively. Ascaris eggs were observed in 80.8% of the samples collected, and viable eggs in 42.3% of the samples. Salmonella was detected in 36.4% of the samples. The values observed in treated wastewater did not show the adequate bacteriological quality, as recommended by World Health Organization (Geneva, Switzerland). Therefore, additional measures should be taken to achieve an improved microbiological and parasitological quality.