The growth of population density in some areas of the planet and the increasing fast advances in technology and energy issues, have resulted in a remarkable increment in the necessity for goods and services, with a subsequent over-exploitation and pollution of the environmental resources. Water, a non-renewable resource, does not escape from the harmful effects of human activity and its increasing pollution levels threaten the normal development of ecosystems and life as well. In the last decades, the occurrence of a new generation of contaminants has been detected in wastewaters, surface and underground waters, and even in drinking water. These substances, called "emerging contaminants" or "emerging pollutants", are not subject to regulation, but their recalcitrant character and their effects as endocrine disruptors suggest that their bio-accumulation will have severe consequences to the environment. These non-biodegradable compunds cannot be removed in conventional wastewater treatment plants, and there is a need for chemical processes to oxidize them at least to bio-degradable or non-toxic species. Advanced oxidation processes (AOPs) have demonstrated to be particularly useful in degrading and eventually mineralizing emerging contaminants, but the complexity of their mechanisms and the high reagent and energy costs involved, make necessary to develop options to improve their performance. This thesis specifically addresses the photo-Fenton process, an advanced oxidation process which has been widely applied and has demonstrated to be efficient in the degradation of recalcitrant organic contaminants. The objective of this thesis is to investigate and to propose operating alternatives to improve the performance of photo-Fenton process. For that aim, it was necessary to fulfill some specific objectives: to perform a detailed study of the variables involved in the process, propose its enhancement throughout a systematic dosage of hydrogen peroxide along the treatment span, simulate the process and to investigate opportunities to optimize the process batch recipe. In the first stage of the investigation, with a clear experimental approach, the variables involved in the process were studied and a novel, flexible and easy-to-implement hydrogen peroxide systematic dosage protocol was proposed, improving the mineralization of three emerging contaminants, reaching almost total mineralization in some of the cases. However, the effectiveness of the protocol is strongly influenced by the crossed effect between the involved parameters. In a subsequent stage, a computational approach, the process involving the proposed dosage protocol is simulated and the performance of the process was predicted at different operational conditions. The opportunities for improving process performance when the parameters concerning the dosage protocol are conveniently adjusted can be addressed. Finally, taking a step forward, a first attempt to investigate the alternatives for process optimization was investigated, demonstrating that operational costs can be reduced without diminishing the quality of the final product. As a final remark, this thesis supposes a step forward in the improvement of advanced oxidation processes and it opens the door to continue developing strategies to model, simulate and optimize these complex processes.

Combined sewer networks carry wastewater and storm water together. During normal operation all the water is delivered to wastewater treatment plants, where it is treated before being released to surrounding natural water bodies. However, during heavy rain events, the network capacity may become insufficient leading to untreated water discharges to the receiving environments. To mitigate these undesired effects, combined sewer networks are usually provided with detention tanks and flow redirection elements, managed to fully take advantage of the network capacity. In the last few decades automatic control techniques for the regulation of these storage and redirection elements have been developed, with real-time, global, model-based predictive ones being widely regarded as the most efficient ones due to their capacity to take advantage of instantaneous network measurements and rain intensity forecasts. In this thesis a complete methodology to develop a real-time, global, model-based predictive controller to minimize pollution effects in combined sewer networks is proposed. The physically-based model for open-channel flow is based on a set of partial differential equations, which must be solved numerically. Since in a real-time predictive control strategy the model equations must be solved many times to evaluate the effect of different control actions, the time needed to solve the equations limits the use of the physically-based model to small network instances with simple topologies. Therefore, it is a common practice to use simplified control-oriented models for real-time control. The first part of the thesis is focused on the development, calibration and validation of a simplified control-oriented model for water transport in combined sewer networks, taking into account three main features: accuracy, calibration ease and computational speed. The proposed model describes the flows through the most common elements and hydraulic structures present in combined sewer networks, some of which requiring the use of piecewise equations. Once the model equations are presented, calibration procedures to compute all the model parameters are developed. The modelling and calibration methodology is then applied to a real case study and validation results are provided. Finally, sensitivity analysis is conducted with respect to both the most relevant model parameters and the intensity of the considered rain scenarios. The second part of the thesis is devoted to model-based optimal control. First, the piecewise equations of the model are reformulated to obtain a general expression of the system by means of a set of linear equations and inequalities including continuous and binary variables. Using this general expression, matrix-based procedures for the formulation of Optimal Control Problems and State Estimation Problems are presented. Using an implementation of the case study network in a commercial sewer network simulator solving the complete physically-based model equations as virtual reality, the proposed model-based controller is evaluated. By iteratively solving State Estimation Problems and Optimal Control Problems and using the simulator to provide network measurements, a Receding Horizon Control strategy is simulated. The inclusion of State Estimation Problems in the control loop allows to perform output feedback control simulations taking into account that in a sewer network the number of available measurements is limited. Finally, a discussion of the results obtained with these simulations corresponding to different measurement availability scenarios is provided. / Les xarxes de clavegueram combinades transporten conjuntament aigües residuals i aigües pluvials. En absència de pluges, tota l'aigua és conduïda cap a plantes de tractament on és degudament tractada abans de ser retornada als cossos aquàtics adjacents. En canvi, durant episodis de pluja intensa, la capacitat de la xarxa pot esdevenir insuficient donant lloc a inundacions en zones urbanes i abocaments d'aigua no tractada als medis receptors. Per tal de mitigar aquests efectes, les xarxes de clavegueram combinades acostumen a disposar de dipòsits de retenció i elements de redistribució del cabal, regulats amb la finalitat d'aprofitar al màxim la capacitat de la xarxa. En les últimes dècades s'han desenvolupat tècniques de control automàtic per a la regulació d'aquests elements d'emmagatzematge i redistribució, essent el control a temps real, global i predictiu basat en models la tècnica considerada més eficient, donat que és capaç de tenir en compte mesures instantànies del sistema i prediccions d'intensitat de pluja. En aquesta tesi, es proposa una metodologia completa per al desenvolupament d'un controlador a temps real, global i predictiu basat en model per minimitzar els efectes contaminants en xarxes de clavegueram combinades. El model físic que descriu els fluxos en canals oberts es basa en un sistema d'equacions en derivades parcials que s'ha de resoldre numèricament. Com que en una estratègia de control predictiu a temps real les equacions del model s'han de resoldre moltes vegades per avaluar els efectes de diferents accions de control, el temps necessari per resoldre les equacions limita l'ús del model físic a xarxes petites i amb topologies simples. Per tant, és una pràctica habitual utilitzar models simplificats orientats a control per al control a temps real. La primera part de la tesi es centra en el desenvolupament, calibratge i validació d'un model simplificat orientat a control del moviment de l'aigua en xarxes de clavegueram combinades, tenint en compte tres característiques principals: la precisió, la facilitat de calibratge i la velocitat computacional. El model presentat descriu el cabal a través dels elements i estructures hidràuliques més comunes en xarxes de clavegueram combinades, algunes de les quals requereixen l'ús de funcions definides a trossos. Una vegada les equacions del model han estat presentades, es desenvolupen procediments per al calibratge de tots els paràmetres del model. La metodologia de modelat i calibratge és aleshores aplicada a un cas d'estudi corresponent a una xarxa de clavegueram real i es presenten resultats de validació. Finalment, es duu a terme una anàlisi de sensitivitat respecte als paràmetres més rellevants del model i respecte a la intensitat dels escenaris de pluja considerats. La segona part de la tesi està dedicada al control òptim basat en el model. En primer lloc, les equacions definides a trossos del model són reformulades per obtenir una expressió del sistema en termes d'un conjunt d'equacions i desigualtats lineals incloent variables contínues i binàries. Usant aquesta expressió general es presenta un procediment basat en matrius per a la formulació de problemes de Control Òptim i Estimació d'Estat. Mitjançant una implementació de la xarxa del cas d'estudi en un simulador comercial de xarxes de clavegueram que resol les equacions del model físic complet com a realitat virtual, s'avalua el controlador basat en model descrit anteriorment. Resolent iterativament problemes d'Estimació d'Estat i de Control Òptim i utilitzant el simulador per obtenir mesures, se simula una estratègia de control amb horitzó lliscant. La inclusió de problemes d'Estimació d'Estat en llaç de control permet la simulació del controlador amb output feedback, tenint en compte que el nombre de mesures disponibles en una xarxa de clavegueram és limitat. Finalment, es discuteixen els resultats obtinguts en aquestes simulacions corresponents a diferents escenaris de disponibilitat de mesures

That is NIGHT, LIGHT and ENVIRONMENT make and is ARCHITECTURE. Night and environment, as time and space; (artificial) light as a connecting tool. The aim of the thesis is, therefore, to give visibility and affirm that architecture also has a nightly component and that artificial light is what connects architecture with environment during the night. Environment that is physically the same but its time and perceptibility changed. To show how lightning responds to this environment and how the architect focuses on the change of use, response and presence in the city by night. The first chapter NIGHT, defines concepts around this, looks at the role that HISTORY has given to it, the evolution of the relationship between MAN and SOC IETIES to night, and ends describing the night today. Items such NIGHT, as the interval between evening and morning in relation to TIME; NIGHT as time during which there is no day1ight in relation to LIGHT. We see that this time had always been CYCLICAL, with a clear distinction day/night but always struggle to extend and maximize the daytime, change with the Industrial Revolution. When the technology of artificial electric light could bring endless days, paradoxically society rediscovers the night and in the XXI century, we could say that we are going from ENDLESS DAY to ENDLESS NIGHT. This cycle entailed an always well marked duality that impacts all HUMAN ACTIVIT IES. DUALITY has become SIMULTANEITY, from a clear DISTINCTION, CHANGE and CONTRAST; we have entered a phase of simultaneous day/night space-time. We are facing a CULTURAL change. The second chapter we discuss LIGHT, physical reality, and therefore definable scientifically but also deeply rooted in the culture that concepts such as darkness, shadow or penumbra does not fit in these definitions and we need to complete them with the help of psychology, anthropology, sociology or art. We talk about AESTHETICS and POETICS, symbols and metaphors, about SILENCE/NOISE understood as altitudes toward s the environment. In the third chapter on ENVIRONMENT, we first s peak of MAN, who with the SENSES and SENSATIONS reaches RECOGNITION, adding MEMORY, MEMORIES and IMAGINAT ION; his first contact with the environment. Man with CYCLICAL VITAL RHYTHMS that determine also CYCLICAL ACTIVITIES. Then to explore the CITY, we build on three main aspects: 1. To review ENVIRONMENTAL inputs we refer to LANDSCAPE. On how to balance on the three key as pects of SUSTAINABLE DEVELOPMENT: ECOLOGICAL, ECONOMIC and SOC IAL. 2. In analyzing the PHYSICAL-MORPHOLOGICAL, we focus on the mechanisms of recognition and measurement REFERENCES, DISTANCES and EDGES to determine the READABILITY of an urban land. 3. This physical reality must overlap with USE, analyze therefore, SOCIO-C ULTURAL inputs that determine the appropriation of s pace in a certain way, depending on usage, the time of day, ADVERTISING, IMAGE... The TIME, it is thus crucial. In the fourth chapter to ARTIFICIAL LIGHT as TOOL, we distinguish permanent applications in ARCHIT ECTURE and URBANISM from EPHEMERAL event specific. In each of these fields, we discuss the history and describe the most important lighting options .In architectural ILLUMINATIONS we also discuss about PRESENCE/ABSENCE, architectural LANGUAGE, ICONIC-building, TRANSPARENCY/OPACI TY, IMMATERIALITY/MASS and MOVEMENT. N. URBAN LIGHTING, we discuss about LIGHTING PLANS, LIGHT, DARK and ICONIC LANDSCAPES. / Arquitectura: nit, llum i entorn , és a dir, la NIT, la LLUM i l'ENTORN tan i són ARQU ITECTURA Nit i entorn, com a temps i espai; la llum (artificial) com a eina creadora de lligams. L'objectiu de la tesi és, per tant, donar visibilitat i afirmar que l'arquitectura també té la seva com ponent nocturna i que és la llum artificial qui la posa en relació amb l’entorn. Entorn que físicament és el mateix però que temporalment i perceptivament canvia. Mostrar com la utilització de la llum per a la il·luminació res pon a aquest entorn i com l'arquitecte enfoca el canvi d'ús , resposta i presencia en la ciutat nocturna. Un primer capítol NIT, defineix conceptes , busca en la HISTÒRIA el paper que se li ha donat, l'evolució de la relació de l'HOME i les SOCIETATS amb aquesta i descriu la nit actual. Apareixen conceptes com: NIT, com l'interval entre el vespre i el matí, en relació al TEMPS; NIT, com temps durant el qual no hi ha claror de dia, en relació a la LLUM. Aquest temps que havia estat sempre CÍCLIC, amb una clara distinció dia/nit però sempre amb una lluita per allargar i aprofitar al màxim el temps diürn, canviarà amb la Revolució Industrial. Quan la tecnologia de la llum artificial elèctrica permetria acostar l'home al DIA SENSE FI, paradoxalment la societat redescobreix la nit i al segle XXI estem passant a LA NIT SENSE FI. Aquest cicle comportava sempre una DUALITAT tot fent fluctuar les ACTIVITATS HUMANES, ara s'ha passat a SIMULTANETAT ESPACIO¬ TEMPORAL dia/nit. Estem davant un canvi CULTURAL. Un segon capítol LLUM, una realitat física, i per tant, definible científicament però alhora tan arrelada en la cultura que conceptes com obscuritat, foscor, ombra i penombra s'escapen de les definicions i ens cal completar-les amb l'ajuda de la psicologia, l'antropologia ,la sociologia o l'art. Parlem d'ESTÈTICA i POÈTICA de la llum , de simbologia i de metàfores , del SILENCl/SOROLL com a actituds davant l'entorn. En un tercer capítol ENTORN, parlem primer de l'HOME, que amb els SENTITS i les SENSACIONS arriba al RECONEIXEMENT i en sumar-hi la MEMÒRIA, el RECORD i la IMAGINACIÓ, al primer contacte amb l'entorn. L'home de RITMES VITALS CÍCLICS que determinen unes ACTIVITATS també CÍCLIQUES . Després analitzem la CIUTAT basant-nos en tres aspectes: 1. Per les consideracions MEDIOAMBIENTALS fem referència al PAISATGE, als antònims NATURNCIUTAT, a la POL·LUCIÓ LUMÍNICA: a com equilibrar els tres aspectes essencials del DESENVOLUPAMENT SOSTENIBLE: l'ECOLÓGIC, l'ECONÓMIC i el SOCIAL. 2. Per les FISICO-MORFOLÓGIQUES ens centrem en els mecanismes de reconeixement i mesura de REFERÈNCIES,DISTÀNCIES i LÍMITS per a determinar la LLEGIBILITAT d'un entorn urbà 3. A aquesta realitat física cal superposar-li l'ÚS, analitzem les consideracions SOC IO-CULTURALS per l'apropiació de l'espai d'una manera determinada, en funció de l'activitat, moment del dia, PUBLICITAT, IMATGE ... el TEMPS n'és la clau. En un quart capítol LLUM ARTIFICIAL COMA EINA, distingim les aplicacions permanents en ARQUITECTURA i URBANISME de les EFÍMERES FESTIVES. En cadascuna mostrem un recorregut històric i els tipus i maneres d’il·luminació possibles. En les IL·LUMINACIONS arquitectòniques parlem també d'ABSENCINPRESENCIA, de LLENGUATGE, d'EDIFICIS-ICONA, de TRANSPARENCINOPACITAT, d'IMMATERIALITAT/MASSA i MOVIMENT. En l'ENLLUMENAT parlem de PLANS D'IL·LUMINACIÓ URBANS, de PAISATGE LLUM, ICONA i FOSC. En el cinquè capítol reflexionem tot afirmant que estem en un moment de superació d'una UTOPIA, que ens permet d'entendre la il·luminació com un element EFÍMER. On serà la VOLUNTAT , la INTENCIÓ, qui acordarà si la nostra resposta és ALEATÒRIA, NECESSÀRIA o ABSURDA. Aquesta, vindrà determinada per la FUNCIÓ, l'ÚS o el SÍMBOL que se li vulgui donar. La resposta passa per buscar una HUMANITZACIÓ de la problemàtica dins de la CIUTAT i de la SOCIETAT. Els annexos FLÁNEUR i EXPRESSIONISME aporten més elements de REFLEXIÓ.

In the last decades, nitrate pollution has become a major threat to groundwater quality. The consequences include health concerns and environmental impacts. Nitrate contamination is mainly derived from agricultural practices, such as the application of manure as fertilizer. The Osona area (NE Spain) is one of the areas vulnerable to nitrate pollution from agricultural sources. Nitrate is derived from intensive farming activities and the high nitrate content results in a loss of water availability for domestic uses. The most important natural nitrate attenuation process is denitrification. Denitrifying bacteria are generally heterotrophic and use carbon compounds as the electron donor. Nevertheless, a limited number of bacteria are able to carry out chemolithotrophic denitrification, and to utilize inorganic compounds. Several field studies have suggested by means of geochemical and/or isotopic data that denitrification in some aquifers is controlled by pyrite oxidation. However, the feasibility of pyrite-driven denitrification has been questioned several times in laboratory studies. This thesis is concerned with the role of pyrite in denitrification and its potential use as a bioremediation strategy. Earlier studies showed the occurrence of denitrification processes in a small area located in the northern part of the Osona region and suggested that sulfide oxidation had an important role in natural attenuation. Therefore, the first part of this thesis deals with the characterization of the denitrification processes occurring in the Osona aquifer and their spatial and temporal variations. Denitrification processes linked to pyrite oxidation were identified in some zones of the studied area by means of multi-isotopic methods integrated with classical hydrogeological methods. Nitrate removal from groundwater can be accomplished by the enhancement of in situ biological denitrification. One such bioremediation strategy is biostimulation, which involves the addition of suitable electron donors and/or energy sources to stimulate indigenous denitrifying microorganisms. The second part of this thesis is devoted to clarify the role of pyrite as electron donor for denitrification and to evaluate the feasibility of a bioremediation strategy based on pyrite addition to stimulate native denitrifying bacteria. Nitrate consumption in experiments amended with pyrite and inoculated with “Thiobacillus denitrificans” demonstrated that this bacterium is able to reduce nitrate using pyrite as the electron donor. The efficiency in nitrate removal and the nitrate reduction rate depended on the initial nitrate concentration, pH and pyrite grain size. High nitrate removal efficiency was attained in long-term flow-through experiments under laboratory conditions similar to those found in slow-moving, nitrate-contaminated groundwater. In addition, biostimulation experiments performed with sediments and groundwater from the Osona aquifer showed that the addition pyrite stimulated the activity of the indigenous microbial community and enhanced the nitrate removal. Furthermore, the long-term efficiency of the process was demonstrated. Hence, biostimulation with pyrite could be considered to remediate nitrate contamination in groundwater in future water management strategies, although further research is needed, especially at field scale. It is critical for the success of the bioremediation strategy that not only the processes but also the microbial populations and their changes induced by the bioremediation treatment be well understood. The addition of pyrite resulted in an increase in the proportion of denitrifying bacteria and both autotrophic and heterotrophic denitrifiers were stimulated. Bacterial populations closely related to the “Xanthomonadaceae” might probably be the dominant autotrophic denitrifiers that used pyrite as the electron donor in the biostimulated experiments. The N and O isotopic enrichment factors associated with the pyrite‐driven denitrification were computed and used to recalculate the extent of the natural nitrate attenuation in the Osona aquifer. This refinement becomes useful to predict the evolution of the contaminant in the aquifer, and it should be taken into account for potential implementation of induced remediation techniques. The isotopic approach was proved to be an excellent tool to identify and quantify natural denitrification processes in the field, and to monitor the efficacy of bioremediation strategies in the laboratory. In order to improve the long-term performance of potential bioremediation strategies based on pyrite-driven denitrification, it is necessary to know the contribution of attached and free-phase denitrifying bacteria to this process in aquifers. The last part of this thesis addresses the ability of “T. denitrificans” to grow and colonize pyrite surfaces. In the colonization experiments, attachment onto pyrite surface was required for at lest a small number of the cells in order to accomplish pyrite-driven denitrification. Nevertheless, both attached and planktonic cells probably contributed to the overall denitrification. However, the details of the relative roles of the two phases and the specific mechanisms remain to be addressed. / A les darreres dècades, la contaminació de nitrat de l’aigua subterrània ha esdevingut un dels principals problemes que afecten la qualitat dels recursos hídrics subterranis. La presència de nitrat a l’aigua subterrània està relacionada, principalment, amb pràctiques agrícoles, com per exemple, l’ús intensiu de purins com a fertilitzant orgànic. La comarca d’Osona (Catalunya) és una de les àrees declarades vulnerables a la contaminació per nitrat d’origen agrícola. El nitrat procedeix principalment de la intensa activitat agrícola i ramadera. El principal procés d’atenuació natural del nitrat és la desnitrificació. La majoria dels bacteris desnitrificants són heteròtrofs i usen compostos orgànics com a font d’electrons. Tanmateix, també existeixen bacteris desnitrificants autòtrofs que són capaços d’usar compostos inorgànics, com a donants d’electrons. Estudis de camp previs han demostrat a partir de dades geoquímiques i/o isotòpiques que en alguns aqüífers la desnitrificació està controlada per l’oxidació de pirita. Tot i així, hi ha estudis de laboratori que qüestionen la viabilitat de la desnitrificació lligada a l’oxidació de pirita (compost inorgànic donant d’electrons). En aquesta tesi s’estudia el paper de la pirita en la desnitrificació i la seva possible aplicació com a estratègia de bioremediació d’aigües contaminades amb nitrat. Estudis previs demostraren l’ocurrència de processos de desnitrificació a Osona, en una petita àrea situada en el sector nord de la zona d’estudi. Els resultats d’aquests estudis suggereixen que l’oxidació de sulfurs hi juga un paper molt important en l’atenuació natural. A la primera part de la tesi s’exposa la caracterització dels processos de desnitrificació que tenen lloc en l’aqüífer d’Osona, així com de les seves variacions temporals i espacials. S’han usat mètodes multi-isotòpics integrats amb mètodes hidrogeològics clàssics, que han servit per identificar l’existència de processos de desnitrificació lligats a l’oxidació de pirita en algunes zones de l’àrea d’estudi. L’eliminació del nitrat de l’aigua subterrània pot aconseguir-se mitjançant estratègies que incentiven la desnitrificació biològica in situ. Una de les estratègies de bioremediació in situ és la bioestimulació, que consisteix en afegir donants d’electrons o fonts d’energia apropiades per tal d’estimular l’activitat de bacteris desnitrificants existents en el medi. En la segona part de la tesi s’esbrina el paper de la pirita com a potencial donant d’electrons en els procés de desnitrificació i s’avalua la viabilitat d’una estratègia de bioremediació, basada en l’addició de pirita per estimular l’activitat de bacteris desnitrificants autòctons. Experiments amb pirita i inoculats amb “Thiobacillus denitrificans” han demostrat que aquest bacteri és capaç de reduir el nitrat utilitzant la pirita com a donant d’electrons. A més a més, s’ha determinat que l’eficiència i la velocitat de reducció del nitrat depèn de la seva concentració inicial, del pH i de la mida de gra de la pirita. En experiments de flux continu, de llarga durada que simulen el flux d’aigües subterrànies contaminades amb nitrat, s’han aconseguit altes eficiències en l’eliminació del nitrat. A més a més, s’han realitzat experiments de bioestimulación amb pirita usant aigua subterrània i sediments de l’aqüífer d’Osona. Aquests experiments han demostrat que afegint pirita s’aconsegueix d’estimular l’activitat dels bacteris desnitrificants autòctons i, per tant, induir i/o augmentar la desnitrificació. També, s’ha provat l’alta eficiència d’aquest procés a llarg termini. Per tant, l’ús de la pirita podria tenir-se en compte com a estratègia per a l’eliminació de nitrat en properes mesures de gestió dels recursos hídrics. Tanmateix, cal més investigació, i especialment, a escala de camp. Per aconseguir l’èxit amb la bioremediació cal conèixer amb detall els processos i les poblacions microbiològiques que intervenen en els canvis poblacionals associats al tractament de bioremediació. Els resultats dels experiments de bioestimulació han demostrat que els bacteris desnitrificants autòtrofs dominants en el sistema són probablement poblacions relacionades amb Xanthomonadaceae. L’addició de pirita puposa un increment en la proporció de bacteris desnitrificants i produeix l’estimulació tant dels desnitrificants autòtrofs com dels heteròtrofs. A més a més, s’han calculat els factors d’enriquiment isotòpic de N i O associats al procés de desnitrificació per oxidació de pirita. Aquests factors d’enriquiment s’han usat per recalcular el grau d’atenuació natural del nitrat que té lloc en l’aqüífer d’Osona. Aquest recàlcul pot ser d’utilitat a l’hora de predir l’evolució de la contaminació en l’aqüífer i cal tenir-lo en compte a l’hora d’implementar possibles tècniques de remediació induïda. Per tant, la metodologia isotòpica ha demostrat ser una eina excel∙lent per identificar i quantificar processos de desnitrificació natural i per monitoritzar l’eficàcia d’estratègies de bioremediació en el laboratori. Per millorar el rendiment i la durabilitat de potencials estratègies de bioremediació basades en la desnitrificació i oxidació de pirita és necessari conèixer la contribució relativa dels bacteris desnitrificants planctònics i dels bacteris adherits als sediments. Així, a l’última part de la tesi l’interès s’enfoca en l’avaluació de l’habilitat de “T. denitrificans” en colonitzar i créixer sobre la superfície de la pirita. Els resultats experimentals de colonització suggereixen que per aconseguir la desnitrificació amb pirita com a donant d’electrons, cal que una part dels bacteris s’adhereixi a la superfície de la pirita. No obstant, sembla que ambdós bacteris, adherits i planctònics, contribueixen al procés global. Tanmateix, queda pendent d’examinar el paper específic de cada tipus en la desnitrificació.

La investigación sobre el conflicto por la gestión del servicio de acueducto en Dosquebradas, es un estudio que aprovecha el enfoque ofrecido por la ecología política, para explicar la manera como en un municipio colombiano se presentan desacuerdos entre la administración municipal y las asociaciones de acueductos comunitarios para la solución del problema de desabastecimiento de agua potable para los habitantes pobres de la localidad.Este conflicto ambiental aparece por la presencia principalmente de tres factores: En primer lugar, la urbanización del municipio de Dosquebradas en manos de particulares, sin control y orientación estatal obligó a los pobladores a construir sus propios sistemas de abastecimiento de agua potable. Se trata de asentamientos periurbanos, en muchos casos sin licencias ni permiso de urbanismo, que convirtió el territorio biquebradense desde 1948 en una feria de predios. Como consecuencia de ello, una gran proporción de urbanizaciones se han construido sin garantía de acceso a los servicios públicos de agua.En segundo lugar, esta situación se ha dado en el marco de unas políticas ambientales y de servicios públicos municipales, regionales y nacionales que han favorecido progresivamente la mercantilización del sector en general y del servicio público en particular, y su traspaso a manos de actores privados o empresas mixtas. Con ello, se debilitó la responsabilidad estatal en la prestación de los servicios públicos a la población más pobre.Estos dos antecedentes, contrastaron con un modelo de gestión colectiva del servicio de acueducto, que en Dosquebradas comenzó desde 1925. Para los habitantes de diferentes zonas de Dosquebradas, la autogestión fue y continúa siendo la solución más efectiva para cubrir muchas de sus necesidades básicas como apertura de brechas, caminos, vías y saneamiento básico, construcción de acueducto y alcantarillado. Sin embargo, este modelo de gestión colectiva se debilitó a medida que parte de los líderes de las Juntas de Acción Comunal y de las Asociaciones de acueductos comunitarios, ante la urgencia por satisfacer las múltiples necesidades de los pobladores pobres a quienes representaban y mantener las infraestructuras necesarias para garantizar el servicio de acueducto a mayor número de habitantes, se articularon a redes clientelares de políticos que ofrecían solución a las demandas de la población en épocas electorales, para luego generalmente incumplirlas durante el desarrollo de la gestión pública. A cambio de ello, los directivos redujeron la autonomía política que caracteriza al modelo de gestión colectiva del agua, ya que su gestión para sostener la infraestructura dependió en algunos casos de promesas irresueltas por parte de los políticos de turno.El conflicto ambiental que afronta hoy el municipio de Dosquebradas contrapone a distintos prestadores que gestionan el servicio de acueducto, a la sociedad civil y las instituciones públicas, y se manifiesta como una competencia entre dos modelos de prestación del servicio público de agua potable, el estatal-empresarial y el colectivo. Cada uno de estos modelos supone esquemas distintos de propiedad de la infraestructura, de administración y de organización social. Se encuentra conectado con una problemática más global de confrontación por el manejo y la administración de los recursos naturales, que forma parte del proceso de mercantilización y privatización del agua y los servicios públicos en Colombia, América Latina y el mundo.NOTA BENE: En la actualidad, la autora es docente de la Universidad Tecnológica de Pereira. / The research about the Dosquebradas conflict for management aqueduct service to be considering from theory politics ecology, for to explain in a Colombian municipality the way disagreement between city hall and community aqueduct association for solution the abasto problem the potable water for poor resident of this locality.This environmental conflict emerges because: one, the particular cultural and socio-politics characteristics of housing development. The private person has had responsibility of housing development and the poor person was not having aqueduct service. It neither has had state control. Two, the politics environmentalist and public's services municipal, regional and national has evolution for privateers. Three, the collective systems of administration for abasto of water was debilitate.The environmental conflict of Dosquebradas is principality one confrontation between civil society and public's institution, one competition between the state model and collective model for to pay attention the public's services. Each model has different types of infrastructure property, administration and social organization. The environmental conflict of Dosquebradas is communicate with the grown-ups problems is concerned to negotiations of natural resources, also with the water privatization, as well with to attend public's services for poor people in Colombia, Latin America and the world.

El sistema de fangs activats és el tractament biològic més àmpliament utilitzat arreu del món per la depuració d'aigües residuals. El seu funcionament depèn de la correcta operació tant del reactor biològic com del decantador secundari. Quan la fase de sedimentació no es realitza correctament, la biomassa no decantada s'escapa amb l'efluent causant un impacte sobre el medi receptor. Els problemes de separació de sòlids, són actualment una de les principals causes d'ineficiència en l'operació dels sistemes de fangs activats arreu del món. Inclouen: bulking filamentós, bulking viscós, escumes biològiques, creixement dispers, flòcul pin-point i desnitrificació incontrolada. L'origen dels problemes de separació generalment es troba en un desequilibri entre les principals comunitats de microorganismes implicades en la sedimentació de la biomassa: els bacteris formadors de flòcul i els bacteris filamentosos. Degut a aquest origen microbiològic, la seva identificació i control no és una tasca fàcil pels caps de planta. Els Sistemes de Suport a la Presa de Decisions basats en el coneixement (KBDSS) són un grup d'eines informàtiques caracteritzades per la seva capacitat de representar coneixement heurístic i tractar grans quantitats de dades. L'objectiu de la present tesi és el desenvolupament i validació d'un KBDSS específicament dissenyat per donar suport als caps de planta en el control dels problemes de separació de sòlids d'orígen microbiològic en els sistemes de fangs activats. Per aconseguir aquest objectiu principal, el KBDSS ha de presentar les següents característiques: (1) la implementació del sistema ha de ser viable i realista per garantir el seu correcte funcionament; (2) el raonament del sistema ha de ser dinàmic i evolutiu per adaptar-se a les necessitats del domini al qual es vol aplicar i (3) el raonament del sistema ha de ser intel·ligent.En primer lloc, a fi de garantir la viabilitat del sistema, s'ha realitzat un estudi a petita escala (Catalunya) que ha permès determinar tant les variables més utilitzades per a la diagnosi i monitorització dels problemes i els mètodes de control més viables, com la detecció de les principals limitacions que el sistema hauria de resoldre. Els resultats d'anteriors aplicacions han demostrat que la principal limitació en el desenvolupament de KBDSSs és l'estructura de la base de coneixement (KB), on es representa tot el coneixement adquirit sobre el domini, juntament amb els processos de raonament a seguir. En el nostre cas, tenint en compte la dinàmica del domini, aquestes limitacions es podrien veure incrementades si aquest disseny no fos òptim. En aquest sentit, s'ha proposat el Domino Model com a eina per dissenyar conceptualment el sistema.Finalment, segons el darrer objectiu referent al seguiment d'un raonament intel·ligent, l'ús d'un Sistema Expert (basat en coneixement expert) i l'ús d'un Sistema de Raonament Basat en Casos (basat en l'experiència) han estat integrats com els principals sistemes intel·ligents encarregats de dur a terme el raonament del KBDSS. Als capítols 5 i 6 respectivament, es presenten el desenvolupament del Sistema Expert dinàmic (ES) i del Sistema de Raonament Basat en Casos temporal, anomenat Sistema de Raonament Basat en Episodis (EBRS). A continuació, al capítol 7, es presenten detalls de la implementació del sistema global (KBDSS) en l'entorn G2. Seguidament, al capítol 8, es mostren els resultats obtinguts durant els 11 mesos de validació del sistema, on aspectes com la precisió, capacitat i utilitat del sistema han estat validats tant experimentalment (prèviament a la implementació) com a partir de la seva implementació real a l'EDAR de Girona. Finalment, al capítol 9 s'enumeren les principals conclusions derivades de la present tesi. / The activated sludge system is the most widely used technology for biological wastewater treatment in the world. Its successful performance relies on the correct operation of both the bioreactor and the secondary settler. When settleability deteriorates, the inefficient separation of biomass can affect the quality of the activated sludge effluent, implying on most occasions an impact on the receiving ecosystem. These kind of undesired situations, known as activated sludge solids separation problems, are one of the main causes of inefficiency in activated sludge systems. They include: filamentous bulking, non-filamentous bulking, biological foaming, dispersed growth, pin-point floc and rising sludge. The origin of solids separation problems is (except from rising sludge) an imbalance between the different microbiological communities responsible for the biomass settleability: the floc-forming bacteria and the filamentous bacteria. Due to this microbiological origin, their identification and control is a tough task for plant operators. Knowledge-Based Decision Support Systems (KBDSS) are a group of tools from the Artificial Intelligence domain characterized by their capability to represent heuristic knowledge and to work with large amounts of data. The main objective of the present thesis is to develop and validate a KBDSS specially designed to support plant operators to handle solids separation problems of microbiological origin occurring in activated sludge systems. In order to achieve this objective, the developed KBDSS must accomplish with the following characteristics: (1) the implementation of the system must be viable and realistic in order to ensure its proper operation; (2) the reasoning process followed by the system must be dynamic and evolutive in order to match the necessities of the domain and (3) the reasoning must be also intelligent,.First of all, in order to guarantee the feasibility of the system, a thorough study, at a local scale (Catalonia) has contributed to the determination of the most common parameters generally used to diagnose, monitor and control these problems as well as to the detection of the existing limitations that the suggested KBDSS should overcome. The results obtained from past applications of KBDSS has demonstrated that the main bottleneck in developing KBDSS is the structure of the knowledge base (KB), where all the knowledge acquired from the domain is represented, together with the necessary reasoning processes. In our approach, the additional complexity and the corresponding necessities imposed by the dynamic nature of the domain exacerbate the limitations in developing a feasible system. In this case, a previous conceptualisation phase was considered in which a conceptual design of the system was set up. The Domino Model was suggested as a tool to conceptually design the system. Finally, in order to efficiently fulfill its main tasks, the last main objective or characteristic that the KBDSS must accomplish is the use of intelligent reasoning. In our approach, an Expert system (based on expert knowledge) and a Case-Based Reasoning System (based on experiential knowledge) have been and integrated as the main intelligent tools to carry out the goals of the KBDSS. In chapter 5 the development of the dynamic ES is presented. In chapter 6, a new temporal approach for classical CBRS is depicted, the Episode-Based Reasoning System (EBRS). Next, in chapter 7 some details of the KBDSS implementation in the G2 environment are presented. After that, in chapter 8 the results obtained during the 11 months of validation are depicted, including the results regarding the accuracy, adequacy, usefulness and usability of the system, which have been validated both experimentally (before the implementation) and as a result of the system's implementation in the Girona WWTP. Finally, in chapter 9, the main conclusions derived from the present thesis are enumerated.

La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu UPC / This thesis is based on the study of colour elimination of textile effluents which contain reactive dyes. Reactive dyes are widely used in the dyeing of cotton and other cellulosic fibre. However they exhibit a low degree of exhaustion and low biodegradability, being necessary the application of specific treatments prior to their discharge to the biological treatment. Much of the new methods of colour removal can be classified in three major groups: Advanced oxidation methods (AOM), coagulation with natural products and the selection of specific microorganisms. In this thesis one representative technique of each of these three groups has been selected: treatment by electrochemical oxidation, coagulation with a natural byproduct and enzymatic treatment. The electrochemical oxidation has been applied to synthetic effluents with reactive dyes. The behaviour of the decoloured effluents has been studied, before and after the mixing with the rest of textile wastewater, in order to verify if the electrochemical treatment could affect negatively to the subsequent biological treatment with activated sludge. With this aim the biodegradability of the decoloured effluents has been studied by electrolytic respirometric techniques, which can show inhibitory or toxicity phenomena. The results demonstrate that the electrochemical treatment do not cause problems of inhibition of microbial growth, if the effluent is previously been aerate for 24 hours. This process ensures that the decoloured wastewater can be sent to the biological treatment. The influence of oxidant products generated in the electrochemical treatment has been evaluated in two pilot plants of biological treatment by activated sludge. Consideration has been given to monitoring the microscopic observation of activated sludge as bioindicator of the proper functioning of the treatment plants. It is concluded that the wastewater with reactive dyes can be treated by an electrochemical process to remove colour and the resulting effluent can be treated directly by activated sludge without prior removal of the residual chlorine which can be formed during the electrochemical treatment, only a longer time of adaptation is required in the implementation of the sewage system. A second method of textile wastewater decolourisation has been studied. The use of a natural coagulant extracted from seeds of Moringa oleífera tree in substitution of higher cost methods which require the addition of chemical products. The results obtained with Moringa Oleifera are compared with those obtained using a chemical coagulant and polyelectrolyte. Furthermore, dyeing tests of cotton fabrics were performed with decoloured water. The quality dyeing was compared respect to reference dyeing carried out with clean water. The promising results obtained in this study suggest the use of natural resources in the wastewater textile treatment, mainly in countries with less economic power. Two dyes with different reactive groups (vinylsulphone and chlorotriazine) have been treated with the enzyme laccase in order to study its applicability on the decolourisation of textile effluents. The influence of different parameters is studied, such as the addition of mediator, the concentration of salt and the dye hydrolysis. It is concluded that the addition of mediator or co-substrate is not necessary, the presence of salt in the dye effluent (NaCl) does not inhibit the enzymatic activity and the hydrolysis of the studied dyes does not affect the enzymatic action. 70-90% of decolourisation is obtained, depending on the dye. Finally, it has been carried out the comparative study of the results obtained by the three selected methods of colour removal. It is concluded that the electrochemical treatment is the most efficient, with 95-100% of colour removal, in front of 91-94% obtained by the natural coagulant extracted from Moringa Oleifera and 70-90% of decolourisation reached by the enzymatic treatment. / La presente Tesis Doctoral se basa en el estudio de la eliminación del color de efluentes textiles con colorantes reactivos. Los colorantes reactivos son ampliamente utilizados en la tintura de algodón y otras fibras celulósicas. Sin embargo presentan un grado de agotamiento bajo y son poco biodegradables, por lo que requieren de un tratamiento específico previo a su descarga a la depuradora biológica. Buena parte de los nuevos métodos de eliminación del color pueden ser clasificados en tres grandes grupos: los métodos de oxidación avanzada (MOA), la coagulación con productos naturales y la selección de microorganismos específicos. En esta Tesis Doctoral se ha seleccionado una técnica concreta de cada uno de estos tres grupos. Para ello se han realizado diferentes estudios mediante tratamiento de oxidación electroquímica, coagulación con un subproducto natural y tratamiento enzimático. La oxidación electroquímica se ha utilizado en efluentes sintéticos con colorantes reactivos y una vez tratados se ha estudiado su comportamiento antes y después de mezclarse con el resto de aguas residuales textiles, para comprobar si podían repercutir negativamente frente a un tratamiento posterior de depuración biológica con fangos activados. Se ha estudiado la biodegradabilidad de estos efluentes decolorados utilizando la técnica de respirometría electrolítica para determinar si existe algún problema de inhibición o toxicidad. Los resultados obtenidos demuestran que el tratamiento electroquímico no presenta problemas de inhibición frente a los microorganismos, si previamente los efluentes han sido aireados durante 24 horas. Este proceso asegura que el agua residual tratada seguidamente en una planta de depuración biológica no causará ningún problema sobre los fangos. Se ha comprobado la influencia de estos productos oxidantes generados durante el tratamiento electroquímico en dos plantas piloto de depuración por fangos activados. Se concluye que el agua residual con colorantes reactivos puede ser tratada mediante un proceso electroquímico para eliminar el color y el efluente resultante puede ser tratado directamente por fangos activados, sin previa eliminación del cloro residual que pueda haberse formado durante la electroquímica. Se ha estudiado un segundo método de decoloración, utilizando un coagulante natural extraído de las semillas del árbol Moringa oleifera, para decolorar aguas residuales textiles, en substitución de métodos de mayor coste económico que requieren el uso de reactivos químicos. Se compararon los resultados con los obtenidos usando un coagulante químico y polielectrolito, y se realizaron pruebas de tintura con el agua decolorada comparándola frente a referencias teñidas con agua limpia. Los buenos resultados obtenidos permiten pensar en la utilización de recursos naturales en países con menor poder económico para que puedan llevar a cabo tecnologías de depuración. Se han tratado dos colorantes con diferentes grupos reactivos (vinilsulfona y clorotriazina) con el enzima Laccase para estudiar su aplicabilidad en efluentes textiles para la decoloración, evaluando la influencia de parámetros, tales como la adición de mediador, la concentración de sales y la hidrólisis del colorante. De los resultados obtenidos puede concluirse que no es necesaria la adición de mediador o co-sustrato, que la presencia de sales en el efluente de tintura (NaCl) no inhibe la acción del enzima y que la hidrólisis de los colorantes estudiados no afecta la acción del enzima, obteniéndose decoloraciones del 70-90%, dependiendo del colorante. Finalmente se realiza un estudio comparativo de los resultados obtenidos de los tres métodos seleccionados para la eliminación del color, llegando a la conclusión de que el tratamiento electroquímico es el más eficiente, con eliminaciones de color del 95-100%, frente al 91-94% en el caso de utilizar coagulante natural extraído de Moringa Oleífera y 70-90% de decoloración con el tratamiento enzimático.

This paper aims to describe a methodology of calculation based on a vector analysis to characterize and simulate light pollution emitted by outdoor lighting installation in a particular case. The initial approach was performed, identifying pollution sources in a city, and classifying the case studies in terms of geometric place analyzed characteristics, the photometric characteristics of luminaires, Reflections flow pavement reflections side walls and the presence of street trees. Then the collected data were treated by computer, and simulations of case studies with the help of a lighting software calculation is performed. The values extracted in the previous step is processed considering the vector methodology proposed, and were plotted in a polar curve or resulting global photometry. The results obtained in developing this methodology allowed quantify, model and analyze the spatial distribution of the light intensity emitted in no useful addresses, caused by different types of artificial lighting facilities in terms of urban structure analyzed. / El presente trabajo tiene como objetivo describir una metodología de cálculo basada en un análisis vectorial, que permite caracterizar y simular la Contaminación Lumínica emitida por una instalación de alumbrado exterior en un caso determinado. Para ello se realizó un planteamiento inicial, identificando los focos contaminantes en una población, y clasificando los casos de estudio teniendo en cuenta: las características geométricas del lugar analizado, las características fotométricas de las luminarias, las reflexiones del flujo en pavimentos, las reflexiones en paredes laterales y la presencia de arbolado viario. Posteriormente los datos recogidos se trataron informáticamente, y se realizaron simulaciones de los casos de estudio con la ayuda de un programa de cálculo lumínico. Los valores extraídos en el paso anterior se procesaron teniendo en cuenta la metodología vectorial propuesta, y se graficaron en una curva polar o fotometría global resultante. Los resultados obtenidos al desarrollar esta metodología permitieron cuantificar, modelizar y analizar la distribución espacial de la intensidad luminosa emitida en direcciones no útiles, causado por los diferentes tipos de instalaciones de alumbrado artificial en función de la estructura urbana analizada.

Se ha realizado un estudio comparativo del funcionamiento de una planta de biodiscos (RBC) convencional y de otra planta RBC con alternancia en el sentido del flujo, analizando la cinética de crecimiento de la biopelícula, la eliminación de la materia orgánica y del nitrógeno y la incidencia de la alternancia sobre las variables de control de la planta. Se diseñaron dos plantas de iguales características con dos etapas cada una, que funcionaron con agua residual sintética y con tiempo de retención hidráulico de 90 minutos. Se estableció un plan experimental con cargas orgánicas afluentes de 11, 66, 23, 32 y 34,98 gDQO/m2.d y periodos de alternancia de 24, 12, y 6 horas. La primera etapa de la planta convencional mostró en todo momento mayores espesores de biopelícula, alcanzando con altas cargas (34,98 gDQO/m2.d), 6mm, que colmataron los espacios entre discos, mientras en la planta con alternancia en el sentido del flujo no se alcanzaron nunca espesores mayores de 3,8 mm. El oxígeno disuelto fue siempre mayor en la planta con alternancia. Concluyendo que con esta planta, funcionando ambas plantas con igual carga orgánica afluente, podremos tratar aguas con cargas más elevadas, ejerciéndose menores cargas estructurales y alcanzando una mayor igualdad en la estandarización de las características de los ejes de discos. El análisis de la DQO y del COT muestra que no hay significativamente diferencia en su reducción , excepto en algunos casos con cargas medias (23,32 gDQ0/m2.d) y altas (34,98 gDQO/m2.d) y largos períodos de alternancia (24 horas), en las que en la planta con alternancia se produce una mayor reducción. La eliminación de nitrógeno no fue significativamente diferente con cargas altas, encontrándose diferencia con cargas medias y bajas cargas y largos períodos de alternancia; encontrando mejores resultados con cargas bajas en la planta con alternancia y con cargas medias en la planta convencional.

La determinació de l’índex alfa total en aigües és d’interès per ser un dels paràmetres inclòs en la legislació nacional e internacional associada a la qualitat de l’aigua per al consum humà. Aquest índex informa de la concentració d’emissors alfa continguts en l’aigua referits a un patró emissor alfa. Concretament en el nostre país, el control de la qualitat de l’aigua està regulat pel Reial Decret 140/2003. La determinació de l’índex d’alfa total en aigües és un assaig aparentment senzill, però a conseqüència de la variabilitat isotòpica que pot presentar una aigua i els procediments utilitzats, es poden obtenir resultats molt diferents, inclús en ordres de magnitud. A més a més, en certs casos el valor de l’índex alfa total no concorda amb el valor obtingut al sumar les activitats dels emissors alfa determinats en la mostra d’aigua. Per tot això es considera necessari dur a terme un estudi experimental, en el qual es determinin tots els possibles factors que influeixin en la variabilitat dels resultats i realitzar un procediment suficientment detallat en el qual s’estableixi tant l’ interval de validació com les condicions més adequades d’utilització, de forma que es pugui garantir que el resultat que s’obté sigui el més representatiu possible i que aquesta variabilitat romanent es tingui en compte en la determinació de la incertesa associable al resultat. Per una altra banda, a causa de la gran importància de l’aigua i les cada cop més exigents disposicions legals en quant a la depuració d’aigües residuals i tractament d’aigua potable, la construcció d’estacions de tractaments han anat incrementant notablement en els últims anys en un gran nombre de països. Com a conseqüència, grans quantitats de residus sòlids o llots son generats cada any com a subproducte d’aquestes plantes de tractament, per als quals s’apliquen diferents alternatives d’aprofitament i eliminació. Durant els processos habituals de tractament per a l’obtenció d’aigua potable i de depuració d’aigua residual, els isòtops radioactius es poden distribuir en les diferents etapes dels cicles de tractament, com les resines d’intercanvi, carbó actiu, filtres, membranes, materials absorbents i finalment en els subproductes produïts (fangs o llots), on es pot concentrar-se un percentatge elevat d’isòtops radioactius. Les aigües més afectades per la radioactivitat natural son les aigües d’aqüífers subterranis, ja que els processos de circulació lenta afavoreixen la seva incorporació. Els isòtops presents generalment a les aigües són els isòtops naturals d’Urani i Radi, 210Pb, 210Po, 222Rn i el 40K. També existeix la possibilitat de contaminació amb isòtops d’origen artificial que provenen de la indústria nuclear i de les probes nuclears. Per tant es considera d’interès realitzar un estudi detallat de la distribució dels isòtops radioactius en les diferents fases dels processos de potabilització i depuració convencionals o amb nous mètodes i en els subproductes generats per tal de poder valorar el possible impacte radiològic associat a la potabilització i reutilització de les aigües i dels subproductes. / Gross alpha activity measurement is one of the simplest radioanalytical procedures which are widely applied as screening techniques in the fields of radioecology, environmental monitoring and industrial applications. It is used as the first step to perform a radiological characterization of drinking water. According to the WHO guidelines (2011), this screening parameter must be measured in drinking water to ensure that it is safe for consumption. Different methods are used to measure gross alpha activity. Two of them, the classic ones, are based on evaporation (EPA, 1980) or co-precipitation (EPA, 1984) of the sample, using either a gas proportional counter or a solid scintillator detector. Another alternative method based on concentration of the sample and measurement by liquid scintillation counting (ASTM, 1996), is being increasingly used. The gross alpha activity of a water sample is an estimate of the actual alpha activity of the water sample (excluding radon). However, it is usually considered that gross alpha activity must be very close to the sum of alpha emitter activities, though in general this is not the case. There are many other factors (e.g., alpha particle energies, calibration standard used, time elapsed from sample preparation to measurement and variability of the results between methods) that affect the gross alpha measurement causing major differences between the gross alpha activity values and the sum of the activities of the main alpha emitters. For this reason, we propose to conduct an eminently experimental study to determine most of the possible factors that may be involved in the above mentioned variability of the results. In addition, we intend to propose a detailed procedure on that basis to establish both their range of validity and the most suitable conditions for their use, thereby ensuring: (A) that the result obtained is the most representative of the sample's real total alpha activity; (B) that it is subject to the lowest technically possible variability; and (C) that this remaining variability is taken into account in determining the uncertainty associated with the result. In this context, we propose to study these aforementioned considerations using the co-precipitation method. Aditionally, given the problems with the scarcity and quality of water, the implementation of water treatment plants has been significantly increasing over the last years in several countries. Consequently, large quantities of solid wastes or sludge are generated every year which can be re-used for different applications. These solid wastes may contain all kind of pollutants, including significant levels of radioactivity. For these reasons, it is considered important studying the occurrence and behavior of radioactivity in water treatment plants. Although radioactivity in water treatment plants has been studied by some authors, we propose an original work analyzing the radioactive temporal evolution in different water treatment plants in which drinking and wastewater are treated. These plants have been selected taking into account both variations in water source and the treatment applied. This thesis contributes to these goals by analyzing the factors that affect the gross alpha measurement, involving an optimization and validation of the co-precipitation method and studying the behavior of radionuclides in water treatment plants. To this end, Part I provides a comprehensive analysis for the optimization and validation of the gross alpha activity determination using the co-precipitation method. Then, in Part II, we present a set of case studies related to the radionuclide behavior and the temporal evolution of the radioactivity in different drinking water and wastewater treatment plants.