Enxeñaría para o tratamento de augas

Os contidos desta materia configuráronse partindo dunha base común de coñecemento dos procesos convencionais de tratamento de augas, presentes en gran número de titulacións tanto de Ciencias Experimentais (Grao/Licenciado en CC. Ambientais, Química, etc.) como de Enxeñarías (Grao/Enxeñeiro Químico, Civil, etc.). Así, establécese un primeiro bloque de temas con aspectos xerais tales como caracterización de augas (urbanas e industriais), orixe, procesos convencionais de tratamento e cuestións lexislativas incluíndo aspectos de seguridade e saúde.
Posteriormente, o bloque segundo supón corpo central da materia, comprendendo 5 temas onde se van estudando os aspectos máis importantes dos reactores biolóxicos máis innovadores utilizados en plantas de tratamento de augas urbanas e industriais utilizando como criterios de estudo o mecanismo de retención da biomasa (suspensión, biopelícula ou membranas), as condicións redox aplicadas (anaerobios, anóxicos e aerobios) ou o obxectivo perseguido (eliminación de materia orgánica, nutrintes), facendo especial fincapé no concepto de sistemas híbridos.
Finalmente, o último bloque presenta de xeito máis cualitativo as novas ideas que se están desenvolvendo no campo do tratamento de augas residuais agrupadas en dous puntos: un relativo á redución de impactos e outro cara ás estratexias de revalorización que están cambiando completamente a idea clásica das plantas de tratamento de augas residuais.
O enfoque da materia será eminentemente práctico, incidindo nas clases de teoría e problemas nos tipos de unidades máis frecuentes utilizadas en función do criterio perseguido, así como dun xuízo crítico de vantaxes e inconvintes asociados a cada tecnoloxía.
O programa da materia contempla a posible realización dunha visita técnica a instalacións industriais que servirán para complementar a formación recibida no aula.

Os contidos que se desenvolven no curso articúlanse en torno os indicados no descritor da materia recollida no plan de estudos do Máster en Enxeñaría Ambiental:
• Augas residuais: tipoloxías, caracterización e obxectivos de tratamento
• Operacións unitarias nos procesos de potabilización e tratamento de augas residuaies
• Reactores biolóxicos
• Tecnoloxías innovadoras de tratamento
• Aspectos éticos, de seguridade e saúde

O programa da materia está dividido en 3 bloques de teoría con 9 temas básicos, que se detallan a continuación:

Programa

Bloque I: Aspectos xerais no tratamento de augas (8 h)
Tema 1. Caracterización de augas residuais (4)
Contaminación de augas receptoras. Tipificación das augas residuais. Caudal e carga contaminante. Fontes contaminantes: orixe doméstico, industrial e agropecuario. Características das augas residuais urbanas. Auga residual de orixe industrial. Auga pluvial.
Tema 2. Procesos convencionais de depuración e potabilización (2)
EDAR: Liña de augas e de lamas. ETAP: Liña de augas e de lamas. Principais operacións unitarias. Bombeo. Desbaste. Homoxeneización de caudais. Desareado e desengraxado. Sedimentación. Flotación. Procesos físico-químicos. Reactores biolóxicos. Procesos convencionais baseados en reactores de lamas activas.
Tema 3. Obxectivos actuais e novos desafíos. Aspectos de seguridade (2)
Regulamentos e obxectivos da depuración das augas residuais. Clasificación dos tratamentos: físicos, químicos e biolóxicos. Novos desafíos. Aspectos de seguridade e saúde nas plantas de tratamento de augas.

Bloque II: Procesos innovadores de tratamento biolóxico (22 h)
Tema 4. Introducción ós biorreactores (4 h)
Introducción. Microorganismos e cinética microbiana. Biorreactores e clasificación de tecnoloxías (biomasa en suspensión e en biopelícula). Balances e modelización de sistemas de crecemento en suspensión. Oxidación aerobia. Oxidación biolóxica do nitróxeno. Desnitrificación. Oxidación anaerobia de amonio. Eliminación de fósforo.
Tema 5. Procesos baseados en bioreactores con biomasa en suspensión (8 h)
Evolución do proceso de lodos activos: selección de tipos e consideracións de deseño. Procesos para a eliminación de DBO e nitrificación. Procesos para a eliminación biolóxica de nitróxeno.
Tema 6. Reactores biolóxicos de biomasa fixa, reactores de membrana e sistemas híbridos (2 h)
Tipos de procesos con biopelícula (leito fixo e leito móbil). Procesos mergullados e non mergullados. Sistemas híbridos. Uso de membranas no tratamento de augas, tipos e características. Fundamentos dos procesos de membranas. Ensuciamento e colmatación de membranas. Deseño e operación de procesos de membrana.
Tema 7. Tecnoloxías de tratamento anaerobio (8 h)
Bases dos procesos anaerobios. Factores a considerar no deseño e operación de equipos. Principais tecnoloxías: AC, UASB, EGSB, AF, IC. Estratexia operativa dos dixestores anaerobios. Aplicacións.


Bloque III: Novas perspectivas (2 h)
Tema 8. Desenvolvemento de tecnoloxías innovadoras e principais realizacións industriais (1 h)
Concepción de tecnoloxías innovadoras. Patentes e novos deseños. Análise das principais tecnoloxías existentes no mercado e principais realizacións industriais.
Tema 9. Estratexias de redución e valorización no tratamento de augas residuais urbanas (1 h)
Consideracións xerais. Redución de espazo: i) Tecnoloxías de lodo granular; ii) Aplicación de membranas; iii) Tratamento primario ampliado. Redución de emisións de microcontaminantes. Redución de emisións gaseosas e cheiros. Reutilización de augas. Recuperación de nutrintes, valorización de lodos e produción de enerxía.

Libros básicos
• Guang-Lo Ha C., Van Loosdrecht, M., Ekama, G. Brdjanovic, D. Biological Wastewater Treatment: Principles, modelling and design. 2nd Edition. IWA Publishing. London, UK (2020). Disponible como libro electrónico en B-USC: https://iacobus.usc.gal/permalink/34CISUG_USC/tmlevo/alma99101338386130…
Disponible on-line
• Metcalf & Eddy Inc. Wastewater Engineering. Treatment and reuse (5ª Ed.) New York: Editorial Mc-Graw Hill Higher Education, 2014. ISBN: 978-1-259-01079-8.
Sinatura ETSE: A213 13 H

Libros complementarios
• Henze, M., van Loodsdrecht. M.C.M., Ekama, G.A. Brdjanovic, D. Biological Wastewater Treatment: Principles, modelling and design. London: IWA Publishing, 2008.
ISBN: 978-1-843-39188-3
Sinatura ETSE: 213 17
• Henze, M., van Loodsdrecht. M.C.M., Ekama, G.A. Brdjanovic, D. Biological Wastewater Treatment: Principles, modelling and design. London: IWA Publishing, 2008.
ISBN: 978-1-843-39188-3
Sinatura ETSE: 213 17
• Udo Wiesmann, In Su Choi, Eva-Maria Dombrowski. Fundamentals of Biological Wastewater Treatment. Winheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., 2007. ISBN: 978-3-527-31219-1.
Disponible on-line
• Judd S. The MBR book (2ª Ed.). Amsterdam: Elsevier, 2011. ISBN 978-1-843-39518-8.
Sinatura ETSE: 213 32 A
• Poch, M. y J. M. Lema (Eds) Tecnologías y estrategias para el rediseño de EDAR.
USC: Santiago de Compostela, 2008. ISBN 978-84-691-7741-9.
Sinatura ETSE: 213 45 1
• Speece, R.E. Anaerobic biotechnology for industrial wastewaters.
Nashville: Archae Press, 1996. ISBN 0-9650226-0-9.
Sinatura ETSE: 213 9
• Van Haandel, A.C. and Lettinga, G. Anaerobic sewage treatment.
Chichester: John Wiley & Sons, 1994. ISBN 0-471-95121-8.
Sinatura ETSE: 213 22

Nesta materia o alumno adquirirá ou practicará unha serie de competencias xenéricas, desexables en calquera titulación universitaria, e específicas, propias da enxeñaría en xeral ou específicas da Enxeñaría Ambiental en particular.
De acordo co cadro de competencias que se deseñou para a titulación, traballarase:

Competencias básicas

CB 6. Posuír e comprender coñecementos que proporcionen unha base ou oportunidade para ser orixinais no desenvolvemento e/ou aplicación de ideas, a miúdo nun contexto de investigación.
CB 7. Que os estudantes saiban aplicar os coñecementos adquiridos e a súa capacidade para resolver problemas en contornos novos ou pouco coñecidos dentro de contextos máis amplos (ou multidisciplinares) relacionados coa súa área de estudo.
CB 8. Que o alumnado sexa capaz de integrar coñecementos e enfrontarse á complexidade de formular xuízos a partir dunha información que, sendo incompleta ou limitada, inclúa reflexións sobre as responsabilidades sociais e éticas vinculadas á aplicación dos seus coñecementos e xuízos.
CB 9. Que os estudantes saiban comunicar as súas conclusións e os coñecementos e razóns últimas que as sustentan a públicos especializados e non especializados de forma clara e sen ambigüidades.
CB 10. Que os estudantes teñan as habilidades de aprendizaxe que lle permitan continuar estudando de forma que será en gran parte autodirixida ou autónoma.

Competencias xerais

CG 1. Identificar e enunciar problemas ambientais.
CG 3. Ser capaz de asumir a responsabilidade do propio desenvolvemento profesional e da súa especialización nunha ou varias áreas de estudo.
CG 4. Aplicar os coñecementos de matemáticas, física, química, bioloxía e outras ciencias naturais, obtidos mediante o estudo, a experiencia e a práctica, con razoamento crítico para establecer solucións económicamente viables a problemas técnicos.

Competencias Transversais
CT 1. Desenvolver habilidades asociadas ao traballo en equipo: cooperación, liderado, saber escoitar.
CT 3. Adaptarse aos cambios, sendo capaz de aplicar tecnoloxías novas e avanzadas e outros avances relevantes, con iniciativa e espírito emprendedor.
CT 4. Demostrar razoamento crítico e autocrítico, capacidade analítica e sintética.
CT 5. Elaborar, redactar e defender publicamente informes e proxectos científicos e técnicos.
CT 6. Valorar o valor da calidade e da mellora continua, actuando con rigor, responsabilidade e ética profesional no marco do compromiso co desenvolvemento sostible.

Competencias específicas

CE 1. Saber avaliar e seleccionar a teoría científica axeitada e a metodoloxía precisa do ámbito de estudo da Enxeñaría Ambiental para formular xuízos a partir de información incompleta ou limitada incluíndo, cando sexa necesario e pertinente, unha reflexión sobre a responsabilidade social ou ética vinculada. á solución proposta en cada caso.
CE 2. Coñecer en profundidade as tecnoloxías, ferramentas e técnicas no ámbito da enxeñaría ambiental para poder comparar e seleccionar alternativas técnicas e tecnoloxías emerxentes.
CE 3. Desenvolver a autonomía suficiente para participar en proxectos de investigación e colaboracións científicas ou tecnolóxicas dentro do ámbito temático da Enxeñaría Ambiental, en contextos interdisciplinares e, se é o caso, cunha alta compoñente de transferencia de coñecemento.
CE 4. Deseñar produtos, procesos, sistemas e servizos da industria de procesos, así como a optimización doutros xa desenvolvidos, tomando como base tecnolóxica as distintas áreas da Enxeñaría Ambiental.
CE 8. Abordar un problema real de Enxeñaría Ambiental desde unha perspectiva científico-técnica, recoñecendo a importancia de buscar e xestionar a información existente e a lexislación aplicable.

A Aula Virtual da USC empregarase a través da aplicación Moodle, como ferramenta de comunicación co alumnado, ofrecéndolle información sobre o horario lectivo ao longo do curso na aula e materiais complementarios para o estudo da materia (apuntes do profesor, así como documentos científicos). artigos técnicos), fomentando o estudo autónomo do alumno e a xestión de fontes bibliográficas en inglés.

Ao inicio do curso facilitarase aos alumnos o seguinte material en formato electrónico:
• GUÍA DOCENTE: a guía docente aprobada para a materia.
• CALENDARIO: unha guía onde se indicará a planificación detallada de actividades, para poder preparar previamente o temario a tratar nas clases.
• PRESENTACIÓNS: as presentacións-guía usadas polo profesor e que resumen os principais contidos de cada tema.
• PROBLEMAS: os boletíns de problemas resoltos (nalgúns casos).
• MATERIAL COMPLEMENTARIO: para cada tema como lexislación relevante, artigos científicos, enlaces a páxinas web con contido de interese (produtos, empresas, etc.)

Docencia
• Clases expositivas e interactivas: As clases realizaranse combinando tanto a clase maxistral (exposición e debate de temas) como en forma de seminarios (exercicios) onde o profesor tratará de salientar os aspectos máis destacados do estado da arte, e onde se verificará a asimilación de contidos por parte do alumnado. Por iso é moi importante que o alumno traballe o material dispoñible para favorecer a interacción profesor-alumno.
• Traballo en equipo: o alumnado ten previsto realizar un traballo en equipo, que exporá oralmente na última titoría da materia.
• Visita a unha instalación industrial: a visita a unha Estación Depuradora de Augas Residuais contémplase como complemento necesario dos temas sinalados sempre que sexa posible. Preténdese implicar ao alumnado na citada visita mediante a realización dunha avaliación a través dun cuestionario.
• Titoría Grupal: Realizarase unha titoría grupal centrada na modelización de reactores biolóxicos mediante a folla de cálculo Excel.

Docencia telemática
• Titorías individualizadas: realizaranse a demanda do estudante presenciais ou eventualmente mediante a plataforma MS Teams.

Nos supostos de realización fraudulenta de exercicios ou probas, aplicarase o disposto na Normativa de avaliación do rendemento académico do alumnado e revisión da cualificación.

Nesta materia, a ponderación CE é do 50%, correspondendo o 50% restante a unha proba final.
A cualificación do alumno é unha media ponderada entre o rendemento do mesmo nas partes nas que se evalúa o mesmo: exame, rendemento no aula (participación, traballo cooperativo) e visita técnica.

Actividades que comprende a Avaliación Continua

A Avaliación Continua comprende o seguimento das seguientes actividades:
• Cuestionarios de seguimento: 3 Cuestionarios curtos (15 min) a realizar de xeito individual.
• O traballo en equipo consistirá nunha breve presentación (uns 3-4' máximo por persoa) arredor da presentación dunha tecnoloxía innovadora. Valorarase especialmente a información cuantitativa.
• A titoría grupal avaliarase mediante un pequeno exercicio de modelado para resolver en Excel. Para facerse en equipos.
• A visita técnica avaliarase mediante un cuestionario que se entregará ao alumnado o día da visita, que deberán cubrir durante a visita e entregar ao remate da visita. Para facerse individualmente.
• Con “comportamento proactivo” preténdese avaliar a actitude diaria de cada alumno, especialmente: a) demostra que a materia e as discusións que se desenvolven na aula están actualizadas; b) comentarios pertinentes sobre o discutido; c) motivación e actitude positiva na clase, entre outras. Para facerse individualmente.
Exame final (presencial)
• O exame constará de dúas partes ben diferenciadas: cuestións teóricas e problemas numéricos a resolver para os que se pode utilizar calculadora e formulario. Debe obterse un mínimo de 3 sobre 10 en ambas as partes.

Tomarase a consideración de "non presentado" se non se asiste a ningunha actividade de avaliación (examen, traballo en equipo ou visita técnica). De non asistir só a un deles, a cualificación na primeira oportunidade quedará "suspensada".
Os que teñan que acudir á segunda oportunidade conservarán as cualificacións obtidas no traballo en equipo, visita técnica e comportamento proactivo na aula. Se non participaches nunha actividade específica, terás preguntas adicionais:
- No caso de non participar no traballo en equipo, incluiranse preguntas sobre tecnoloxías innovadoras.
- Se non participaron na visita técnica, incluiranse preguntas sobre a mesma.



Distribución da calificación
Avaliación Continua 5 puntos
- Cuestionarios 3
- Traballo en equipo 1,5
- Proactividade 0,5
Exame final 5 puntos
- Teoría (mín. 30%) 3
- Problemas (mín. 30%) 2
TOTAL 10 puntos

AVALIACIÓN DE COMPETENCIAS

As competencias a desenvolver son:
• Básicas: CB6, CB7, CB8, CB9, CB10
• Xerais: CG1,CG3,CG4
• Transversais: CT1, CT3, CT4, CT5, CT6
• Específicas: CE1, CE2, CE3, CE4, CE8

Prevese a súa evaluación do seguinte xeito:
• Clases expositivas: CG1, CB6, CB7, CB8, CB10,
• Clases interactivas: CB7, CB8, CB10, CE1, CE4, CE8, CT3, CT4, CT6
• Comportamiento proactivo: CG1, CB9, CE1
• Tutoría grupal y trabajo en grupo: CG4, CB8, CB9, CE2, CE3, CE8, CT1, CT5
• Visita técnica: CG3
• Cuestionarios y exámenes: CB6, CB9, CB10,

A materia ten unha carga de traballo equivalente a 4,5 ECTS que se distribúen como se indica na táboa. As horas presenciais indican o número de horas de clases da materia, a través das distintas actividades que se realizan, o factor indica a estimación de horas que o alumno ten que dedicar por hora de actividade, sendo as horas de autonomía. calcular o produto do factor multiplicado polas actividades e a carga de traballo total que implica cada actividade.

Distribución das actividades formativas en horas totais e créditos ECTS

Actividade Horas totais
Clases maxistrais 14
Seminarios 18
Titorías do grupo 4
exame 2
Traballo por conta propia 74.5
Total 112,5 (4,5 ECTS)

ACTIVIDADES FORMATIVAS
Clases expositivas
• Clases presenciais
• Clases en liña
• Participación de relatores empresariais externos
• Participación de relatores/investigadores de prestixio
clases interactivas
• Seminarios e clases prácticas (solución de problemas, discusión de casos)
• Prácticas de campo ou visitas a instalacións industriais
clases de titoría
• Titorías grupais programadas
• Titorías individuais
Traballo autónomo do alumno
• Estudo e traballo persoal do alumno
• Elaboración da presentación para a defensa pública de obras
Exame
• Realización do exame

METODOLOXÍAS DOCENTES
• MD1-Clases maxistrais participativas
• MD5-Visitas técnicas a empresas e institucións
• MD6-Uso de encerados clásicos e dixitais
• MD7-Aprendizaxe baseada na resolución de problemas, casos prácticos e proxectos (ABP)
• MD8-Titorías individualizadas e colectivas
• MD10-Uso de materiais audiovisuais (presentacións, vídeos, etc.)
• MD11-Aprendizaxe cooperativa: (i) traballo en grupo, (ii) desenvolvemento de materiais didácticos entre o alumnado, (iii) gamestorming
• MD13-Utilización do ensino telemático
• MD14-Exposicións orais de temas previamente preparados, incluíndo debate con compañeiros e profesores.
• MD15-Utilización de software especializado, bases de datos e recursos web. Apoio docente en liña (Campus Virtual)

Ter coñecementos básicos sobre a contaminación das augas e os procesos convencionais de tratamento de augas residuais. Se é preciso reforzalos, o profesor pode achegar materiais para tal fin.
É importante que o alumnado estude previamente aqueles textos, documentos ou artigos que se indican na guía docente. É fundamental ter un dominio medio da lingua inglesa.
Recoméndase o uso do campus virtual como eixo vertebrador de todas as actividades a realizar sobre a materia.
Recomendacións para a docencia telemática:
• De acordo coas normas de avaliación telemática, é necesario dispor de micrófono e cámara para a realización de exames telemáticos, ademais de que estes aparellos melloran moito a interacción co profesor.
• Mellorar as competencias informacionais e dixitais cos recursos dispoñibles na USC.

O idioma vehicular da materia será o castelán en consonancia coa decisión estratéxica do Máster que defineu como fundamental a captación de alumnado procedente doutras comunidades autónomas ou países.