Respirometric tests in a combined UASB-MBR system treating wastewater containing emerging contaminants at different OLRs and temperatures: Biokinetic analysis

This research focuses on the application of respirometric techniques to provide new insights into the biokinetic behaviour of bacterial species developed in an Upflow Anaerobic Sludge Blanked -UASB reactor combined with a membrane bioreactor -MBR, treating urban wastewater with emerging contaminants frequently found in this kind of effluents. The lab-scale pilot plant was operated at different metabolic and operational conditions by limiting the organic loading rate- OLR of the influent. In a first stage, the MBR was performed with suspended biomass, while in a second stage bio-supports were introduced to operate coexisting suspended and fixed biomass. From the results of the microscopic monitoring of sludge, it was concluded that the decrease in OLR resulted in a greater disintegration of the floc structure, more dispersed growth, and a low presence of inter-floccular bonds. However, no effect of toxicity or inhibition of microorganisms caused by the presence of emerging contaminants -ECs was determined. Kinetic modelling was carried out to study the behaviour of the system. The results showed a slowing down of biomass degradative capacity at low OLR stages and operating at low temperatures of mixed liquor. In addition, a decrease in oxygen consumption was observed with decreasing biodegradable substrate, resulting in lower degradation of organic matter. Mean values of specific oxygen uptake rate and heterotrophic biomass yield at low OLR were SOUR end = 1.49 and 1.15 mg O2· g MLVSS−1 h−1 and YH,MLSSV end = 0.48 and 0.28 mg MLVSS· mg COD−1substrate at stage 1 (suspended biomass) and stage 2 (suspended and supported biomass), respectively. From the analysis of the endogenous decomposition constant (kd), a higher cell lysis was determined operating with suspended biomass (kd = 0.03 d−1) in comparison to the operation coexisting suspended and supported biomass (kd = 0.01 d−1). Heterotrophic biomass yield values (YH, MLVSS = 0.48 ± 0.06, 0.40 ± 0.01 and 0.29 ± 0.01 mg MLVSS· mg COD−1substrate at high, medium and low OLR) showed lower sludge production at low OLR due to the influence of substrate limitation on cell growth.Spanish Ministry of Economy and Competitiveness through the projects “Combined System UASB + SMEBR + O3/AC (CTM 2016-76910-R)” and “Combined treatments for the degradation and/or elimination of emerging pollutants in water” (CTM 2013-46669-R) and University of Alicante

Removal of micropollutants from urban wastewater using a UASB reactor coupled to a MBR at different organic loading rates

This study examines the removal of micropollutants (MPs) in a hybrid process that combines anaerobic and aerobic redox conditions under different Organic Loading Rates (OLRs). A laboratory-scale pilot-plant composed of an Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor (UASB) combined with a membrane bioreactor (MBR) was operated. Six MPs were analyzed: the hormones estrone, 17-α-ethinyl estradiol and 17-β-estradiol, the plasticizer bisphenol A and the pharmaceuticals carbamazepine and diclofenac. In order to study its influence on removal efficiencies, the system was operated at three different OLRs: high (0.67 ± 0.15 kg COD/m3 d), medium (0.37 ± 0.06 kg COD/m3 d) and low (0.11 ± 0.02 kg COD/m3 d). The results demonstrated the synergistic effects due to the double biological treatment, with removal rates above 90% for the hormones and the plasticizer. Pharmaceuticals were the most resistant compounds, being only partially removed in the liquid phase. Removal rates of the MPs were higher at high OLR of the influent.Project CTM2013-46669-R: ‘Combined treatments for the degradation and / or elimination of emerging pollutants in waters’, on which this article is based, was partially funded by the Ministry of Economy and Competitiveness (MINECO) of the Government of Spain through the call for research grants to the R + D + i Projects "Challenges of the Society" (2013)

Sistema combinado UASB+MBR para la eliminación biológica de contaminantes emergentes, materia orgánica y nutrientes en aguas residuales urbanas

Conventional treatment systems can be inefficient in removing and / or degradation of emerging contaminants (ECs) present in urban wastewater. Although aerobic biological technologies such as membrane bioreactors (MBR) have proven to be very effective, certain compounds are highly removed by anaerobic biological systems. This research focuses on the study of a system that combines the advantages of biological treatment aerobic and anaerobic in order to optimize the removal of ECs, organic matter and nutrients. For this have been analyzed the operation of a pilot plant consists of an Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) followed by a submerged MBR external configuration. The research was carried out in the first phase with aerobic biomass in suspension and in a second phase with supported biomass. The results confirm the synergy of both systems, achieving high removal efficiencies of the most persistent pollutants such as carbamazepine, diazepam, diclofenac, simazine, atrazine, linuron and terbuthylazine. Regarding the elimination of organic matter, nitrogen and phosphorous, overall yields were close to 97%, 45% y 35% respectively, being particularly high when biomass was supported.Los sistemas convencionales de depuración pueden ser poco eficientes en la eliminación y/o degradación de contaminantes emergentes (ECs) presentes en las aguas residuales urbanas. Aunque tecnologías biológicas aerobias como los biorreactores de membranas (MBR) han demostrado ser muy eficaces, determinados compuestos se eliminan en mayor grado mediante sistemas biológicos anaerobios. Esta investigación se centra en el estudio de un sistema que reune las ventajas de la depuración biológica aerobia y de la anaerobia con el fin de optimizar la eliminación de ECs, materia orgánica y nutrientes. Para ello se ha analizado el funcionamiento de una planta piloto compuesta por un reactor anaerobio de lechos fluidizados de flujo ascendente (UASB) seguido de un MBR en configuración externa sumergida. La investigación se ha realizado en una primera fase con la biomasa aerobia en suspensión y en una segunda fase con biomasa soportada. Los resultados confirman el efecto sinérgico de ambos sistemas, alcanzándose altos rendimientos de eliminación de los contaminantes más persistentes como carbamazepina, diazepam, diclofenaco, simazina, atrazina, linurón y terbutilazina. En cuanto a la eliminación de materia orgánica, nitrógeno y fósforo, los rendimientos globales fueron cercanos al 97%, 45 % y 35% respectivamente, siendo especialmente altos en la fase de biomasa soportada.Esta investigación ha sido desarrollada en el Instituto del Agua y las Ciencias Ambientales de la Universidad de Alicante en el marco del Proyecto CTM 2013-46669: Eliminación y/o degradación de contaminantes emergentes en aguas mediante tratamientos combinados, del Ministerio de Economía y Competitividad de España

Role of age and comorbidities in mortality of patients with infective endocarditis

[Purpose]: The aim of this study was to analyse the characteristics of patients with IE in three groups of age and to assess the ability of age and the Charlson Comorbidity Index (CCI) to predict mortality. [Methods]: Prospective cohort study of all patients with IE included in the GAMES Spanish database between 2008 and 2015.Patients were stratified into three age groups:<65 years,65 to 80 years,and ≥ 80 years.The area under the receiver-operating characteristic (AUROC) curve was calculated to quantify the diagnostic accuracy of the CCI to predict mortality risk. [Results]: A total of 3120 patients with IE (1327 < 65 years;1291 65-80 years;502 ≥ 80 years) were enrolled.Fever and heart failure were the most common presentations of IE, with no differences among age groups.Patients ≥80 years who underwent surgery were significantly lower compared with other age groups (14.3%,65 years; 20.5%,65-79 years; 31.3%,≥80 years). In-hospital mortality was lower in the <65-year group (20.3%,<65 years;30.1%,65-79 years;34.7%,≥80 years;p < 0.001) as well as 1-year mortality (3.2%, <65 years; 5.5%, 65-80 years;7.6%,≥80 years; p = 0.003).Independent predictors of mortality were age ≥ 80 years (hazard ratio [HR]:2.78;95% confidence interval [CI]:2.32–3.34), CCI ≥ 3 (HR:1.62; 95% CI:1.39–1.88),and non-performed surgery (HR:1.64;95% CI:11.16–1.58).When the three age groups were compared,the AUROC curve for CCI was significantly larger for patients aged <65 years(p < 0.001) for both in-hospital and 1-year mortality. [Conclusion]: There were no differences in the clinical presentation of IE between the groups. Age ≥ 80 years, high comorbidity (measured by CCI),and non-performance of surgery were independent predictors of mortality in patients with IE.CCI could help to identify those patients with IE and surgical indication who present a lower risk of in-hospital and 1-year mortality after surgery, especially in the <65-year group

Tecnologías electroquímicas aplicadas en el tratamiento de aguas: Electrocoagulación

La Electroquímica juega en la actualidad un importante papel en numerosas áreas de la ciencia aplicada y la tecnología. En la actualidad están siendo desarrolladas diferentes tecnologías muy prometedoras basadas en procesos electroquímicos, entre las que destacan: la electro-coagulación, la electro-diálisis, la electro-flotación y la electro-deposición, entre otras. La electrocoagulación, EC, es un proceso que combina las ventajas de la coagulación convencional y de los tratamientos electroquímicos para eliminar contaminantes que se encuentran suspendidos, disueltos o emulsionados en el agua. El principio de la electrocoagulación se basa en la aplicación de una corriente eléctrica por medio de dos electrodos a una solución electrolítica, generando agentes desestabilizantes que neutralizan las cargas para la eliminación de contaminantes de la disolución. Se trata de una tecnología con un gran potencial debido a que supera los inconvenientes de las tecnologías clásicas, siendo medioambientalmente sostenible, versáltil, selectiva, segura, eficiente energéticamente y fácilmente operable y automatizable. A pesar de ser conocida desde hace décadas, la electrocoagulación es considerada en la actualidad una tecnología emergente en el tratamiento de aguas debido a la progresiva optimización del consumo energético del proceso y a los buenos resultados obtenidos en la eliminación de determinados compuestos. En el área del tratamiento de las aguas residuales, la electrocoagulación ha demostrado ser altamente efectiva en la eliminación de coloides (1-1000 nm) en la reducción de la DQO, eliminación de sales (amonio, sulfatos, fosfatos), eliminación de PCBs, cianuros, nitritos, fenoles, tensioactivos, tintes y colorantes, eliminación de grasas, aceites y emulsiones, electro-deposición de metales pesados (Zn, Pb, Ni, Cr) y, más recientemente, eliminación de contaminantes emergentes. A pesar de ello, sigue siendo una tecnología escasamente investigada frente a otras tecnologías electroquímicas como la electrodiálisis

Efecto de la carga orgánica en la eliminación de microcontaminantes, materia orgánica y nutrientes en un sistema UASB-MBR escala piloto para el tratamiento de aguas residuales de tipo urbano

La creciente demanda de reutilización de agua residual urbana, los elevados requerimientos de calidad, la preocupación por el medio ambiente y la presencia en las diferentes matrices de agua de compuestos orgánicos persistentes a los tratamientos biológicos convencionales han derivado en el desarrollo de nuevas tecnologías de depuración más eficientes y sostenibles para la obtención de aguas tratadas de alta calidad aptas para su reutilización. Aunque los procesos de tratamiento anaerobios son ampliamente conocidos, investigaciones recientes han puesto de manifiesto su eficiencia en combinación con otros sistemas en el tratamiento de ciertos microcontaminantes. No obstante, quedan aún por clarificar aspectos como la influencia de la carga orgánica del afluente en los rendimientos de eliminación de estos compuestos. Este estudio analiza el efecto de la carga orgánica del afluente en la eficiencia de eliminación de 30 microcontaminantes de diferente naturaleza, materia orgánica y nutrientes mediante un sistema combinado consistente en un reactor anaerobio de manto de fangos de flujo ascendente-UASB con un biorreactor de membranas –MBR. Se llevó a cabo también la evaluación de los principales parámetros de operación de la planta combinada, como son: el control del ensuciamiento de la membrana de microfiltración, la evolución de los MLSS, el oxígeno disuelto, la acidez del medio, el comportamiento biocinético de los fangos aerobios o la producción y calidad del biogás generado en el proceso de digestión anaerobia. Durante una primera fase experimental se operó una planta piloto escala laboratorio UASB-MBR a tres escalones de carga orgánica diferentes y con la biomasa aerobia suspendida. En una segunda fase experimental se introdujeron biosoportes en el tanque aerobio a fin de evaluar la influencia de la presencia de biomasa soportada en los rendimientos de eliminación de la planta combinada. Los resultados pusieron de manifiesto las sinergias establecidas entre ambos sistemas anaerobio y aerobio. La degradación de la materia orgánica fue superior al 97% durante toda la experimentación, con máximos superiores al 99% operando a cargas orgánicas altas y medias. El reactor UASB fue el principal responsable de las eliminaciones en cargas orgánicas altas mientras que, cuando descendió su rendimiento en cargas más bajas, fue el MBR el encargado de dichas eliminaciones. La eliminación de nutrientes en el reactor UASB fue muy limitada y se debió fundamentalmente a su acumulación por parte de la biomasa anaerobia activa para su asimilación celular. El MBR fue el principal responsable de la reducción de NT y PT, donde los altos tiempos de retención celular, un elevado ratio de recirculación entre el tanque de membranas y el tanque aerobio y la coexistencia de biomasa aerobia suspendida y soportada favorecieron el rendimiento de los procesos de nitrificación-desnitrificación, obteniendo rendimientos medios de eliminación de NT y PT del 35,5% y 40,0% y máximos del 44,8% y 54% respectivamente. Para la mayor parte de los 30 microcontaminantes las eficiencias de eliminación superiores al 90%. Los compuestos más recalcitrantes tanto al tratamiento anaerobio (UASB) como al tratamiento combinado en el UASB-MBR fueron las triazinas atrazina, simazina y terbutilazina, el linurón y, especialmente, los fármacos carbamazepina y diclofenaco. Los mayores rendimientos se obtuvieron cuando el influente estuvo en carga orgánica alta (0,7±0,1 kg DQO/m3·d) y con presencia de biomasa aerobia soportada, generando a la vez una alta tasa de producción de biogás (0,48 m3 biogás·kg DQO-1) con un contenido medio de CH4 del 73%, adecuado para su recuperación energética. La presencia de biomasa soportada mejoró las eliminaciones de todos los compuestos, especialmente de las triazinas, el linurón y la carbamazepina

Efecto de la carga orgánica en la eliminación de microcontaminantes, materia orgánica y nutrientes en un sistema UASB-MBR escala piloto para el tratamiento de aguas residuales de tipo urbano

La creciente demanda de reutilización de agua residual urbana, los elevados requerimientos de calidad, la preocupación por el medio ambiente y la presencia en las diferentes matrices de agua de compuestos orgánicos persistentes a los tratamientos biológicos convencionales han derivado en el desarrollo de nuevas tecnologías de depuración más eficientes y sostenibles para la obtención de aguas tratadas de alta calidad aptas para su reutilización. Aunque los procesos de tratamiento anaerobios son ampliamente conocidos, investigaciones recientes han puesto de manifiesto su eficiencia en combinación con otros sistemas en el tratamiento de ciertos microcontaminantes. No obstante, quedan aún por clarificar aspectos como la influencia de la carga orgánica del afluente en los rendimientos de eliminación de estos compuestos. Este estudio analiza el efecto de la carga orgánica del afluente en la eficiencia de eliminación de 30 microcontaminantes de diferente naturaleza, materia orgánica y nutrientes mediante un sistema combinado consistente en un reactor anaerobio de manto de fangos de flujo ascendente-UASB con un biorreactor de membranas –MBR. Se llevó a cabo también la evaluación de los principales parámetros de operación de la planta combinada, como son: el control del ensuciamiento de la membrana de microfiltración, la evolución de los MLSS, el oxígeno disuelto, la acidez del medio, el comportamiento biocinético de los fangos aerobios o la producción y calidad del biogás generado en el proceso de digestión anaerobia. Durante una primera fase experimental se operó una planta piloto escala laboratorio UASB-MBR a tres escalones de carga orgánica diferentes y con la biomasa aerobia suspendida. En una segunda fase experimental se introdujeron biosoportes en el tanque aerobio a fin de evaluar la influencia de la presencia de biomasa soportada en los rendimientos de eliminación de la planta combinada. Los resultados pusieron de manifiesto las sinergias establecidas entre ambos sistemas anaerobio y aerobio. La degradación de la materia orgánica fue superior al 97% durante toda la experimentación, con máximos superiores al 99% operando a cargas orgánicas altas y medias. El reactor UASB fue el principal responsable de las eliminaciones en cargas orgánicas altas mientras que, cuando descendió su rendimiento en cargas más bajas, fue el MBR el encargado de dichas eliminaciones. La eliminación de nutrientes en el reactor UASB fue muy limitada y se debió fundamentalmente a su acumulación por parte de la biomasa anaerobia activa para su asimilación celular. El MBR fue el principal responsable de la reducción de NT y PT, donde los altos tiempos de retención celular, un elevado ratio de recirculación entre el tanque de membranas y el tanque aerobio y la coexistencia de biomasa aerobia suspendida y soportada favorecieron el rendimiento de los procesos de nitrificación-desnitrificación, obteniendo rendimientos medios de eliminación de NT y PT del 35,5% y 40,0% y máximos del 44,8% y 54% respectivamente. Para la mayor parte de los 30 microcontaminantes las eficiencias de eliminación superiores al 90%. Los compuestos más recalcitrantes tanto al tratamiento anaerobio (UASB) como al tratamiento combinado en el UASB-MBR fueron las triazinas atrazina, simazina y terbutilazina, el linurón y, especialmente, los fármacos carbamazepina y diclofenaco. Los mayores rendimientos se obtuvieron cuando el influente estuvo en carga orgánica alta (0,7±0,1 kg DQO/m3·d) y con presencia de biomasa aerobia soportada, generando a la vez una alta tasa de producción de biogás (0,48 m3 biogás·kg DQO-1) con un contenido medio de CH4 del 73%, adecuado para su recuperación energética. La presencia de biomasa soportada mejoró las eliminaciones de todos los compuestos, especialmente de las triazinas, el linurón y la carbamazepina

Carbamazepine removal from low-strength municipal wastewater using a combined UASB-MBR treatment system

An Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor combined with a two-stage membrane bioreactor were operated for 193 days in order to evaluate the biological removal of carbamazepine (CBZ) from low-strength municipal wastewater. The system worked in three different organic load stages (0.7 ± 0.1 kg COD·m−3·d−1, 0.4 ± 0.1 kg COD·m−3·d−1 and 0.1 ± 0.0 kg COD·m−3·d−1) to assess the impact of the influent OLR on operational parameters such as anaerobic and aerobic sludge retention time (SRT), acidity, volatile fatty acids (VFAs), biomass activity or biogas production. The highest carbamazepine removals were achieved during the anaerobic stage (UASB reactor), reaching averages of 48.9%, 48.0% and 38.2% operating at high, medium and low OLR, respectively. The aerobic treatment (MBR) served as post-treatment, improving the removals, and the global UASB-MBR system reached averages of 70.0%, 59.6% and 49.8% when the influent was at medium and low OLR, respectively. The results demonstrate the potential of combined biological systems on the removal of recalcitrant pharmaceuticals.Spanish Ministry of Economy and Competitiveness through the projects ‘Combined System UASB + SMEBR + O3/AC (CTM2016-76910-R)’ and ‘Combined treatments for the degradation and/or elimination of emerging pollutants in water’ (CTM2013-46669-R) and University of Alicante

Using reclaimed water in dual pressurized water distribution networks. Cost analysis

Reclaimed water can be used for non-potable applications to reduce water consumption from freshwater sources. In several regions, the full potential of reusing treated wastewater has not yet been exploited. Establishing a circular economy could promote the acceptance of reclaimed water as an alternative water supply source. This study investigates the feasibility of constructing a treatment plant to supply reclaimed water for non-potable applications using a dual water distribution network, from an engineering cost standpoint

Elementos clave en los Trabajos Fin de Grado en Ingeniería Civil en el marco del EEES

Las enseñanzas universitarias oficiales de Grado concluyen con un Trabajo Fin de Grado integrado en el Plan de Estudios de la titulación que evalúa la adquisición de contenidos y competencias asociados a la titulación. La asignatura 33569 Trabajo Fin de Grado, impartida en el Grado en Ingeniería Civil de la Universidad de Alicante tiene como objetivo desarrollar un proyecto o estudio de naturaleza profesional en el ámbito de la Ingeniería Civil atendiendo a la normativa específica y Reglamento establecidos en la Universidad de Alicante. No obstante, dado que el Grado en Ingeniería Civil impartido en la Universidad de Alicante cuenta con tres especialidades de muy diferente naturaleza: construcciones civiles, hidrología y transportes y servicios urbanos, existe una importante heterogeneidad en los diferentes ámbitos y especialidades abarcados en los Trabajos Fin de Grado. Aunque la asignación al alumnado puede adscribirse a diferentes talleres en función de la tipología del Trabajo a desarrollar, factores como la capacidad de trabajar de manera autónoma, el nivel de dificultad que ha decidido asumir el alumno, la formación en específica en la materia del tutor y/o cotutor, o la composición del Tribunal asignado y su conocimiento en la temática a abordar, entre otros factores, pueden suponer un importante obstáculo tanto a la hora de establecer criterios a seguir por el alumnado en la fase de ejecución y redacción del Trabajo como durante la fase de evaluación del Trabajo por parte del Tribunal. El objetivo del presente estudio es analizar la incidencia de esos factores e identificar elementos clave para la correcta elección, desarrollo, redacción, exposición y defensa del Trabajo Fin de Grado. Se determinan problemas y errores leves, moderados e inadmisibles, los cuales pueden ser utilizados como indicadores para su ponderación e inclusión en una matriz de doble entrada que sirva de herramienta de apoyo al alumnado (autoevaluación), al profesorado tutor y al tribunal evaluador. Del estudio de los trabajos defendidos entre 2013-2014 y 2021-2022 se concluye que la adscripción a una tipología específica de taller, la especialidad del tutor y la composición del Tribunal evaluador no fueron óbice para alcanzar la excelencia. El alumnado que alcanzó mejores calificaciones defendió dentro de la convocatoria ordinaria. No obstante, la mayor parte del alumnado opta por dilatar la defensa, como indican las tasas de rendimiento y no presentados, defendiendo con calificaciones más bajas dentro de las convocatorias extraordinarias