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1. Pretel Jolis, Ruth. Environmental and economic sustainability of submerged anaerobic membrane bioreactors treating urban wastewater .

Degree: 2015, Universitat Politècnica de València

[EN] Anaerobic MBRs (AnMBRs) can provide the desired step towards sustainable wastewater treatment, broadening the range of application of anaerobic biotechnology to low-strength wastewaters (e.g. urban ones) or extreme environmental conditions (e.g. low operating temperatures). This alternative technology gathers the advantages of anaerobic treatment processes (e.g. low energy demand stemming from no aeration and energy recovery through methane production) jointly with the benefits of membrane technology (e.g. high quality effluent, and reduced space requirements). It is important to highlight that AnMBR may offer the possibility of operation in energy neutral or even being a net energy producer due to biogas generation. Other aspects that must be taken into account in AnMBR are the quality and nutrient recovery potential of the effluent and the low amount of sludge generated, which are of vital importance when assessing the environmental impact of a wastewater treatment plant (WWTP). The main aim of this Ph.D. thesis is to assess the economic and environmental sustainability of AnMBR technology for urban wastewater treatment at ambient temperature. Specifically, this thesis focusses on the following aspects: (1) development of a detailed and comprehensive plant-wide energy model for assessing the energy demand of different wastewater treatment systems at both steady- and unsteady-state conditions; (2) proposal of a design methodology for AnMBR technology and identification of optimal AnMBR-based configurations by applying an overall life cycle cost (LCC) analysis; (3) life cycle assessment (LCA) of AnMBR-based technology at different temperatures; and (4) evaluation of the overall sustainability (economic and environmental) of AnMBR for urban wastewater treatment. In this research work, a plant-wide energy model coupled to the extended version of the plant-wide mathematical model BNRM2 is proposed. The proposed energy model was used for assessing the energy performance of different wastewater treatment processes. In order to propose a guidelines for designing AnMBR at full-scale and to identify optimal AnMBR-based configurations, the proposed energy model and LCC were used. LCA was used to assess the environmental performance of AnMBR-based technology at different temperatures. An overall sustainability (economic and environmental) assessment was conducted for: (a) assessing the implications of design and operating decisions by including sensitivity and uncertainty analysis and navigating trade-offs across environmental and economic criteria.; and (b) comparing AnMBR to aerobic-based technologies for urban wastewater treatment. This Ph.D. thesis is enclosed in a national research project funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation entitled "Using membrane technology for the energetic recovery of wastewater organic matter and the minimisation of the sludge produced" (MICINN project CTM2008-06809-C02-01/02). To obtain representative results that could be extrapolated to full-scale plants, this research… Advisors/Committee Members: Ferrer Polo, José (advisor), Robles Martínez, Ángel (advisor), Ruano García, María Victoria (advisor).

Subjects/Keywords: BNRM2; DESASS; Plant-wide energy model; Urban wastewater treatment; CAPEX/OPEX; Design methodology; Industrial-scale hollow-fibre membranes; Submerged anaerobic MBR (AnMBR); Full-scale design; Biomethane; Global warming potential; Life cycle analysis; Renewable energy; Carbon neutral.

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APA (6th Edition):

Pretel Jolis, R. (2015). Environmental and economic sustainability of submerged anaerobic membrane bioreactors treating urban wastewater . (Doctoral Dissertation). Universitat Politècnica de València. Retrieved from http://hdl.handle.net/10251/58864

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Pretel Jolis, Ruth. “Environmental and economic sustainability of submerged anaerobic membrane bioreactors treating urban wastewater .” 2015. Doctoral Dissertation, Universitat Politècnica de València. Accessed January 19, 2020. http://hdl.handle.net/10251/58864.

MLA Handbook (7th Edition):

Pretel Jolis, Ruth. “Environmental and economic sustainability of submerged anaerobic membrane bioreactors treating urban wastewater .” 2015. Web. 19 Jan 2020.

Vancouver:

Pretel Jolis R. Environmental and economic sustainability of submerged anaerobic membrane bioreactors treating urban wastewater . [Internet] [Doctoral dissertation]. Universitat Politècnica de València; 2015. [cited 2020 Jan 19]. Available from: http://hdl.handle.net/10251/58864.

Council of Science Editors:

Pretel Jolis R. Environmental and economic sustainability of submerged anaerobic membrane bioreactors treating urban wastewater . [Doctoral Dissertation]. Universitat Politècnica de València; 2015. Available from: http://hdl.handle.net/10251/58864

2. Durán Pinzón, Freddy. Modelación matemática del tratamiento anaerobio de aguas residuales urbanas incluyendo las bacterias sulfatorreductoras. Aplicación a un biorreactor anaeroio de membranas.

Degree: 2014, Universitat Politècnica de València

Con el aumento de la población y de la demanda de bienes y servicios a escala global, se ha producido un deterioro en la calidad y disponibilidad del agua, poniendo de manifiesto la necesidad inminente de un cambio de mentalidad en la sociedad. Este cambio debe incluir, tanto la intensificación de las disposiciones legales que permitan prevenir la contaminación, como el desarrollo e implementación de tecnologías de depuración más eficaces, sostenibles y respetuosas con el ambiente. En la actualidad, en la mayoría de países desarrollados el tratamiento de aguas residuales urbanas está basado en los sistemas de fangos activados como tratamiento principal. Estos sistemas se caracterizan por presentar un elevado consumo energético y una alta generación de fango biológico, que debe ser sometido a algún tratamiento de estabilización previo a su reutilización o disposición final. Una alternativa a estas tecnologías son los sistemas basados en procesos anaerobios, cuya implementación supone mayor sostenibilidad, menor coste económico y energético, y menor impacto ambiental. Sin embargo, es necesario superar las limitaciones asociadas a las bajas velocidades de crecimiento de la biomasa anaerobia (en comparación con los microorganismos aerobios) y a la baja eficacia en la separación de la biomasa mediante procesos de sedimentación. La combinación del proceso anaerobio de degradación de la materia orgánica con un proceso de filtración con membranas, permite superar los inconvenientes mencionados, pudiéndose establecer tiempos de retención celular elevados sin necesidad de incrementar el volumen de reacción y obtener un efluente de alta calidad. Una de las ventajas de los sistemas anaerobios es la recuperación de parte de la energía contenida en la materia orgánica en forma de metano. Sin embargo, cuando hay presencia de sulfato en el medio se desarrollan bacterias sulfatorreductoras, las cuales compiten por los sustratos, reduciéndose la eficiencia en la conversión de materia orgánica a metano, y generando sulfuro de hidrógeno (sulfurogénesis), que inhibe los procesos biológicos y disminuye la calidad del biogás generado. Debido a la importancia que tiene el proceso de sulfurogénesis en los sistemas de tratamiento de aguas residuales, varios autores han propuesto modelos matemáticos que incluyen los procesos biológicos, físicos y químicos asociados a las bacterias sulfatorreductoras. Sin embargo, no existe un modelo global que permita simular en conjunto los procesos que tienen lugar tanto en la línea de agua como en la de fango, y donde esté incluido este proceso. También es destacable la ausencia de una metodología sistemática para la calibración de los parámetros de los modelos anaerobios de tratamiento de aguas residuales. El objetivo principal de la presente tesis doctoral es la modelación matemática del tratamiento anaerobio de aguas residuales urbanas… Advisors/Committee Members: Ribes Bertomeu, Jose (advisor), Serralta Sevilla, Joaquín (advisor).

Subjects/Keywords: Bacterias sulfatorreductoras (SRB); Biorreactor anaerobio de membranas (AnMBR); Biological Nutrient Removal Model No. 2 (BNRM2); Calibración de modelos; DEsign and Simulation of Activated Systems (DESASS); Metodología de calibración de modelos; Modelación matemática; Simulación; Sulfato; Sulfurogénesis; Tratamiento de aguas residuales urbana

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APA (6th Edition):

Durán Pinzón, F. (2014). Modelación matemática del tratamiento anaerobio de aguas residuales urbanas incluyendo las bacterias sulfatorreductoras. Aplicación a un biorreactor anaeroio de membranas. (Doctoral Dissertation). Universitat Politècnica de València. Retrieved from http://hdl.handle.net/10251/34778

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Durán Pinzón, Freddy. “Modelación matemática del tratamiento anaerobio de aguas residuales urbanas incluyendo las bacterias sulfatorreductoras. Aplicación a un biorreactor anaeroio de membranas. ” 2014. Doctoral Dissertation, Universitat Politècnica de València. Accessed January 19, 2020. http://hdl.handle.net/10251/34778.

MLA Handbook (7th Edition):

Durán Pinzón, Freddy. “Modelación matemática del tratamiento anaerobio de aguas residuales urbanas incluyendo las bacterias sulfatorreductoras. Aplicación a un biorreactor anaeroio de membranas. ” 2014. Web. 19 Jan 2020.

Vancouver:

Durán Pinzón F. Modelación matemática del tratamiento anaerobio de aguas residuales urbanas incluyendo las bacterias sulfatorreductoras. Aplicación a un biorreactor anaeroio de membranas. [Internet] [Doctoral dissertation]. Universitat Politècnica de València; 2014. [cited 2020 Jan 19]. Available from: http://hdl.handle.net/10251/34778.

Council of Science Editors:

Durán Pinzón F. Modelación matemática del tratamiento anaerobio de aguas residuales urbanas incluyendo las bacterias sulfatorreductoras. Aplicación a un biorreactor anaeroio de membranas. [Doctoral Dissertation]. Universitat Politècnica de València; 2014. Available from: http://hdl.handle.net/10251/34778

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