Créditos ECTS Créditos ECTS: 3
Horas ECTS Criterios/Memorias Trabajo del Alumno/a ECTS: 51 Horas de Tutorías: 3 Clase Expositiva: 9 Clase Interactiva: 12 Total: 75
Lenguas de uso Castellano, Gallego
Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007 - 822/2021
Centro Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Convocatoria: Segundo semestre
Docencia: Sin docencia (En extinción)
Matrícula: No matriculable (Sólo planes en extinción)
El objetivo de la materia es que todos los estudiantes del Máster Universitario en Ingeniería Química y de Bioprocesos cambien su concepto de las plantas de tratamiento de aguas residuales como sistemas ambientales en los que se consumen materias primas y energía a considerarlas como sistemas sostenibles (EDAR del siglo XXI) para la producción de recursos, energía, agua reutilizable, productos de valor añadido (nutrientes, biopolímeros...), que puedan ser producidos y utilizados de forma económicamente viable.
Los contenidos que se desarrollan en el curso son los contemplados de forma sucinta en el descriptor de la materia: “Estudio de distintas opciones para la transformación de EDARs como sumidero de recursos en fuentes de producción de energía, agua y nutrientes. Optimización energética operacional. Generación y aprovechamiento de energía. Recuperación de recursos: nitrógeno, fósforo, biopolímeros. Reutilización de aguas. Nuevos desafíos: eliminación de contaminantes emergentes y gases de efecto invernadero” tal como señala la memoria del Máster.
El programa de la materia se dividirá en 5 bloques que engloban los ítems anteriormente señalados en el descriptor.
El desarrollo de la asignatura se estructura en cinco temas para los que se indican las horas de Clases Expositivas (C.E.) y Clases Interactivas (C.I.) correspondientes:
Tema 1. Cambio de paradigma: de las plantas para la depuración a plantas de recuperación de recursos del agua residual (2 h C.E + 2 h C.I.)
EDAR, balances de materia y energía asociados. Energía asociada a bombeo y equipos asociados. Energía asociada a los sistemas de aeración. Medidas para la reducción de requerimientos de energía en plantas convencionales, optimización energética. Nuevos esquemas para el diseño de plantas de recuperación de recursos. Nuevos retos para la concepción de la EDAR del siglo XXI (disminución de la producción de lodos, contaminantes emergentes, gases de efecto invernadero). Objetivos de desarrollo sostenible. Economía circular en el sector del tratamiento de aguas residuales.
Caso de estudio: optimización energética de la operación de una planta de tratamiento de aguas residuales.
Tema 2. Reutilización de aguas residuales (2 h C.E + 2 h C.I.)
La calidad del agua para la reutilización. Aspectos sanitarios en la reutilización de aguas. Legislación y normativa. Tecnologías para la reutilización de aguas: Coagulación-floculación, filtración en lechos granulares, uso de membranas de microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y ósmosis inversa. Desinfección de aguas para la reutilización. Reutilización de aguas en la industria, uso urbano y agricultura. Recarga de acuíferos.
Caso de estudio: Aplicación de tecnologías para la eliminación de compuestos emergentes con fines de reutilización.
Tema 3. Estrategias para la optimización de la producción y aprovechamiento de energía (2 h C.E + 2 h C.I.).
Optimización del uso de la materia orgánica del agua residual para producir biogás. Digestión anaerobia psicrófila. Alternativas para la eliminación del nitrógeno de la línea de retorno de lodos y en la línea principal de una EDAR enfocados a minimizar las necesidades biológicas de materia orgánica. Ruta del nitrito. Proceso Anammox. Desnitrificación autótrofa. Producción de gases de efecto invernadero.
Caso de estudio: Aplicaciones en la línea de lodos y en la línea de aguas de una EDAR. Implicaciones energéticas en la operación de las EDARs (I).
Tema 4. Sistemas biológicos avanzados de alta carga con bajas tasas de producción de biomasa (2 h C.E + 2 h C.I.)
Sistemas granulares. Formación de gránulos anaerobios. Procesos biológicos: anaerobios o anóxicos. Criterios de diseño. Reactores de alta carga. Parámetros implicados en la formación de gránulos aerobios. Operación de sistemas secuenciales. Procesos biológicos: aerobios, anaerobios y anóxicos. Parámetros fundamentales para el diseño. Tipos de reactores empleados.
Caso de estudio: Aplicaciones en la línea de lodos y en la línea de aguas de una EDAR. Implicaciones energéticas en la operación de las EDARs (II).
Tema 5. Recuperación de productos valorizables de las aguas residuales (2 h C.E + 4 h C.I.).
Compuestos de acumulación bacteriana. Bioplásticos y polihidroxialcanoatos (PHA). Propiedades y usos de PHA. Compuestos de acumulación asociados a la eliminación biológica de la materia orgánica o de fósforo. Proceso Phostrip. Producción de PHA en cultivos puros y mediante cultivos microbianos mixtos. Parámetros operacionales. Uso de aguas residuales como sustrato para la producción de compuestos de acumulación como los PHA. Producción de ácidos grasos volátiles. Produción de exopolímeros.
Caso de estudio: Aplicaciones en la línea de lodos y en la línea de aguas de una EDAR. Implicaciones energéticas en la operación de las EDARs (III).
Bibliografía básica
- METCALF & EDDY INC. Wastewater Engineering. Treatment and resource recovery. 5ª Edición (edición internacional). New York: Editorial Mc-Graw Hill Higher Education, 2014. ISBN: 978-1-259-01079-8 Código ETSE: A213 13
Bibliografía complementaria (artículos; normas)
- ARROJO, B. MOSQUERA-CORRAL, A., GARRIDO, J.M. e MÉNDEZ, R. Aerobic granulation with industrial wastewater in sequencing batch reactors. Water Research [en liña]. 2004, 38, 3389 – 3399 [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en: 10.1016/j.watres.2004.05.002
- ASANO, T. e BAHRI, A. Global challenges to wastewater reclamation and reuse. En: JAN LUNDQVIST (ed.). On the water front. World Water Week. Stockholm: Stockholm International Water Institute-SIWI, 2011, vol. 2, pp. 65-73. ISBN : 978-91-975872-8-0
- BEUN, J.J., HENDRIKS, A., VAN LOOSDRECHT, M.C.M., MORGENROTH, E., WILDERER, P.A. e HEIJNEN, J.J. Aerobic granulation in a sequencing batch reactor, Water Research [en liña]. 1999, 33(10), 2283-2290 [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en: 10.1016/S0043-1354(98)00463-1
- BLANCO, A., ORDÓÑEZ, R. e HERMOSILLA, D. 100% Reutilización de agua para fabricar 100% papel recuperado. Infoenviro [en liña]. 2009, 91-94 [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en: http://eprints.ucm.es/11887/1/Infoenviro2009Aguas_definitivo.pdf
- CAMPOS, J.L., VÁZQUEZ-PADÍN, J.R., FERNÁNDEZ, I., FAJARDO, C., SECA, I., MOSQUERA-CORRAL, A. e MÉNDEZ, R. Procesos avanzados de eliminación de nitrógeno: nitrificación parcial, Anammox, desnitrificación autótrofa. En: MOSQUERA-CORRAL A. (ed.). Tecnologías Avanzadas para el Tratamiento de Aguas Residuales. 2ª ed. Santiago de Compostela: Editorial Lápices 4, 2013, pp. 127-156. ISBN 13: 978-84-692-5028-0
- GARRIDO, J.M., FDZ-POLANCO, M. e FDZ-POLANCO, F. Working with energy mass balances: a conceptual framework to understand the limits of municipal wastewater treatment. Water Science and Technology [en liña]. 2013, 67(10), 2294-2301 [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en: 10.2166/wst.2013.124
- GONZÁLEZ, Y., MEZA, J.C., GONZÁLEZ, O. e CÓRDOVA, J.A. Síntesis y biodegradación de polihidroxialcanoatos: plásticos de origen microbiano. Revista Internacional de Contaminación Ambiental [en liña]. 2013, 29(1), 77-115 [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en: http://www.scielo.org.mx/pdf/rica/v29n1/v29n1a7.pdf
- Guía para la aplicación del R.D. 1620/2007 por el que se establece el Régimen Jurídico de la Reutilización de las Aguas Depuradas [en liña]. España: Centro de publicaciones del Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino, 2010 [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en: https://www.miteco.gob.es/es/agua/publicaciones/GUIA%20RD%201620_2007__…
- HERNÁNDEZ, F., MOLINOS, M. e SALA-GARRIDO, R. Eficiencia energética, una medida para reducir los costes de operación en las estaciones depuradoras de agua residuales. Tecnología del Agua, 2011, 326, 46-54. ISSN 0211-8173
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- LUO, Y., GUO, W., NGO, H.H., NGHIEM, L.D., HAI, F.I., ZHANG, J., LIANG, S., e WANG, X.C. A review on the occurrence of micropollutants in the aquatic environment and the fate and removal during wastewater treatment. Science of the Total Environment [en liña]. 2014, 472-474, 619-641 [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en: 10.1016/j.scitotenv.2013.12.065
- MELGAREJO, J. Efectos ambientales y económicos de la reutilización del agua en España. Clm. Economía [en liña]. 2009, 15, 245-270 [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en: http://www.clmeconomia.jccm.es/pdfclm/melgarejo_clm_15.pdf
- MORALEJO-GÁRATE H., MOSQUERA-CORRAL A., KLEEREBEZEM R., CAMPOS J.L. e VAN LOOSDRECHT M.C.M. Innovative processes for resources recovery from wastewaters: PHA production. En: OMIL PRIETO, F. y SUÁREZ MARTÍNEZ S. (eds.). Innovative technologies for urban wastewater treatment plants. Santiago de Compostela: Editorial Lápices 4, 2012, pp. 261-296. ISBN 978-84-695-3514-1
- MORALES,N., VAL DEL RÍO, A., VÁZQUEZ-PADÍN, J.R., MÉNDEZ R., MOSQUERA-CORRAL, A. e CAMPOS, J.L. Integration of the Anammox process to the rejection water and main stream lines of WWTPs [en liña]. Chemosphere, 2015, 140, 99-105 [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en: 10.1016/j.chemosphere.2015.03.058
- MOSQUERA-CORRAL, A., FIGUEROA, M., MORALES, N., VAL, A., CAMPOS, J.L. e MÉNDEZ, R. Tecnologías basadas en biomasa granular aerobia. En: MOSQUERA-CORRAL A. (ed.). Tecnologías Avanzadas para el Tratamiento de Aguas Residuales. 2ª ed. Santiago de Compostela: Editorial Lápices 4, 2013, pp. 47-68. ISBN 13: 978-84-692-5028-0
- PÉREZ-PARRA, J. Depuración y reutilización de aguas residuales para riego. Curso superior de especialización. Mejora de la eficiencia del uso del agua en cultivos protegidos, Cajamar, 447-469 [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en: https://www.publicacionescajamar.es/publicacionescajamar/public/pdf/ser…
- REAL DECRETO 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas. BOE 294, 50639-50661. [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en: https://www.boe.es/diario_boe/txt.php?id=BOE-A-2007-21092
- REHM, B.H.A. Bacterial polymers: biosynthesis, modifications and applications. Nature Reviews, Microbiology, Advance online publication [en liña]. 2010, 1-15 [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en: 10.1038/nrmicro2354
- SARPONG G., GUDE V.G. e MAGBANUA B.S.Energy autarky of small scale wastewater treatment plants by enhanced carbon capture and codigestion – A qualitative analysis Energy Conversion and Management [en liña]. 2019, 199, 111999 [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en doi: 10.1016/j.enconman.2019.111999
- SIEGRIST, H., SALZGEBER, D., EUGSTER, J. e JOSS, A. Anammox brings WWTP closer to energy autarky due to increased biogas production and reduced aeration energy for N-removal. Water Science and Technology [en liña]. 2008, 57(3), 383-388 [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en: 10.2166/wst.2008.048
- SIMÓN, P., LARDÍN, C. e ABELLÁN, M. Optimización energética en EDAR de la región de Murcia. Ingeniería Civil [en liña]. 2012, 168, 93-112 [consultado 20 de maio 2021]. Dispoñible en: http://hispagua.cedex.es/sites/default/files/hispagua_articulo/Ingcivil…
- VAN HAANDEL, A.C. e LETTINGA, G. Anaerobic sewage treatment. A Practical Guide for Regions with a Hot Climate. Chichester, England: John Wiley & Sons Ltd., 1994. ISBN 978-0471951216
En esta materia el alumno adquirirá o practicará una serie de competencias genéricas y específicas, propias de la ingeniería en general y específicas de la ciencia y tecnología de tratamiento de aguas en particular.
Competencias generales y básicas:
CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
CG1.- Haber adquirido conocimientos avanzados y demostrado, en un contexto de investigación científica y tecnológica o altamente especializado, una comprensión detallada y fundamentada de los aspectos teóricos y prácticos y de la metodología de trabajo en uno o más campos de estudio.
CG3.- Ser capaces de predecir y controlar la evolución de situaciones complejas mediante el desarrollo de nuevas e innovadoras metodologías de trabajo adaptadas al ámbito científico/investigador, tecnológico o profesional concreto, en general multidisciplinar, en el que se desarrolle su actividad.
CG6.- Tener habilidad para solucionar problemas que son poco familiares, incompletamente definidos, y tienen especificaciones en competencia, considerando los posibles métodos de solución, incluidos los más innovadores, seleccionando el más apropiado, y poder corregir la puesta en práctica, evaluando las diferentes soluciones de diseño.
CG8.- Realizar la investigación apropiada, emprender el diseño y dirigir el desarrollo de soluciones de ingeniería, en entornos nuevos o poco conocidos, relacionando creatividad, originalidad, innovación y transferencia de tecnología.
CG15.- Adaptarse a los cambios estructurales de la sociedad motivados por factores o fenómenos de índole económico, energético o natural, para resolver los problemas derivados y aportar soluciones tecnológicas con un elevado compromiso de sostenibilidad.
Competencias específicas:
CE3.- Aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con el área de estudio de Ingeniería Química.
CE4.- Capacidad para aplicar el método científico y los principios de la ingeniería y economía, para formular y resolver problemas complejos en procesos, equipos, instalaciones y servicios, en los que la materia experimente cambios en su composición, estado o contenido energético, característicos de la industria química y de otros sectores relacionados entre los que se encuentran el farmacéutico, biotecnológico, materiales, energético, alimentario o medioambiental.
Competencias transversales:
CT2.- Adaptarse a los cambios, siendo capaz de aplicar tecnologías nuevas y avanzadas y otros progresos relevantes, con iniciativa y espíritu emprendedor.
CT4.- Capacidad analítica, crítica y de síntesis.
En el apartado de evaluación se indican las tareas específicas en las que se evaluarán las diferentes competencias.
Se seguirá la metodología de la materia equivalente en el nuevo plan de estudios, que oferta docencia presencial:
P4142207 - Ecoprocesos para el tratamiento de aguas
Se seguirá el sistema de evaluación de la materia equivalente en el nuevo plan de estudios, que oferta docencia presencial:
P4142207 - Ecoprocesos para el tratamiento de aguas
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Anuska Mosquera Corral
- Departamento
- Ingeniería Química
- Área
- Ingeniería Química
- Teléfono
- 881816779
- Correo electrónico
- anuska.mosquera [at] usc.es
- Categoría
- Profesor/a: Catedrático/a de Universidad