AGUIAR, Lissiana Magna Vasconcelos Aguiar. Efeitos comportamentais e neuroquímicos da melatonina em ratos submetidos à lesão estriatal com 6-ohda. 2002. 167 f. Dissertação (Mestrado em Farmacologia) - Universidade Federal do Ceará. Faculdade de Medicina, Fortaleza, 2002. / Submitted by denise santos (denise.santos@ufc.br) on 2012-04-13T14:02:09Z No. of bitstreams: 1 2002_dis_lmvaguiar.pdf: 969197 bytes, checksum: 3f00f95117189fd7e3ef25d03f5f7753 (MD5) / Approved for entry into archive by Eliene Nascimento(elienegvn@hotmail.com) on 2012-04-13T16:15:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2002_dis_lmvaguiar.pdf: 969197 bytes, checksum: 3f00f95117189fd7e3ef25d03f5f7753 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-13T16:15:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2002_dis_lmvaguiar.pdf: 969197 bytes, checksum: 3f00f95117189fd7e3ef25d03f5f7753 (MD5) Previous issue date: 2002 / The present work studied the neuroprotective effects of melatonin In vivo on the nigrostriatal dopaminergic system in rats after a unilateral 6-hydroxydopamine (6-OHDA) lesions in rat striatum. Results showed that the intrastriatal injection of 6-OHDA significantly decreases DA, DOPAC and HVA levels. Although there is also a decrease in 5-HT levels no changes were observed in 5-HIAA levels as compared to controls. On the other hand, melatonin (2, 5, 10 and 25 mg/kg, i.p., daily for 7 days) treatment starting 1 h after 6-OHDA lesions, partially reverses the decreases caused by 6-OHDA lesions on these neurotransmitter levels, and contents were brought to approximately 50% of that observed in the contralateral sides of controls or the melatonin treated group. Melatonin was more efficient at the doses of 5 and 10 mg/kg, i.p., and effects were similar between the lowest and highest doses characteristic of a bell-shaped type of response. Pretreatment and cronic treatment with melatonin at the 5mg/kg dose were also tested, cronic treatment promoted a recovey of monoamines levels more efficiently while the pretreatment effects were similar to the melatonin treatment at the dose of the 5mg/kg for 7 days. The apomorphine-induced rotational behavior (3 mg/kg, i.p.) was blocked by 60, 89, 78 and 47% after the doses of 2, 5, 10 and 25 mg/kg, i.p., respectively. Similarly, in this case the doses of 5 and 10 mg/kg were also more efficient. The cronic treatment blocked the rotational behavior by 86%. Melatonin (5mg/kg) produced an upregulation of D1 receptors associated with a decrease in Kd value. While no change was observed in maximum density of D2 receptors, the Kd value was also decreased, a similar effect was observed with its precursor N-acetylserotonin. Compared with sham-operated and expressed as a ratio relative to the contralateral side, there was an increase in the lipid peroxidation product malondialdehyde (MDA, 127%) on controls which was restored to normal levels on the melatonin treated group, suggesting the in vivo action of melatonin as an antioxidant. The present results may indicate a neuroprotective action of melatonin and suggest a possible role in the treatment of oxidative stress-induced neurodegenerative disease such as Parkinson’s disease. / Os efeitos da melatonina (Mel) in vivo foram estudados no sistema dopaminérgico nigroestriatal de ratos, utilizando um modelo experimental da doença de Parkinson que consiste na injeção intraestriatal da neurotoxina 6-hidroxidopamina (6-OHDA). Ratos Wistar, machos (200-250g) foram submetidos a lesão unilateral com 6-OHDA, tratados com melatonina nas doses de 2, 5, 10 e 25 mg/kg, i.p. 1 hora após a lesão e depois, diariamente durante 7 dias, quatro semanas após a lesão, foi realizado o teste rotacional e 24 horas depois os animais foram sacrificados, os seus cérebros dissecados e os estriados direito (ipsilateral – lado lesionado) e esquerdo (contralateral – lado não lesionado) utilizados para dosagens de monoaminas em HPLC e ensaios de binding dopaminérgico. Para as dosagens de malonildialdeído (MDA), os animais foram sacrificados no oitavo dia após a lesão. Os resultados demonstraram que a injeção intraestriatal de 6-OHDA diminuiu cerca de 77 à 85% os conteúdos das monoaminas e dos seus metabólitos no lado ipsilateral quando comparado com o lado contralateral nos controles. O tratamento com melatonina, nas doses estudadas, reverteu parcialmente as diminuições causadas pela lesão com 6-OHDA nos níveis destes neurotransmissores, e os conteúdos se aproximaram de 50% daqueles observados nos lados contralaterais dos controles ou dos grupos tratados com melatonina. A Mel foi mais eficiente na dose de 5 mg/kg, i.p., e os efeitos foram similares entre as doses mais baixas e as mais altas, característica de um tipo de resposta com a curva em forma de sino. O pré-tratamento e o tratamento crônico com melatonina na dose que obteve o melhor efeito também foram estudados, o tratamento crônico promoveu uma melhor recuperação dos níveis de monoaminas enquanto os efeitos do pré-tratamento foram similares aos do grupo Mel 5 mg/kg, durante 7dias. O comportamento rotacional induzido pela apomorfina (3 mg/kg) foi bloqueado em cerca de 60, 89, 78 e 47% nos grupos tratados com melatonina nas doses de 2, 5, 10 e 25 mg/kg, i.p., respectivamente. O tratamento crônico bloqueou o comportamento rotacional em cerca de 96% e o pré-tratamento 86%. A melatonina (5 mg/kg) produziu uma upregulation dos receptores D1 (Bmax: 277,8+/-25,8) associada com uma diminuição nos valores do Kd (1,5+/-0,1) quando comparado ao controle (Bmax:194,8+/-19,0; Kd:2,9+/-0,38). Um efeito similar foi observado com o tratamento com NAS (Bmax: 245,3+/-27,6; Kd: 1,1+/-0,28), precursor da melatonina. Foi verificado um aumento nos níveis de MDA, nos controles (127%), quando comparado com o grupo falso operado (104%), o tratamento com melatonina (106%) recuperou esses níveis à valores próximos do normal, sugerindo uma ação antioxidante da melatonina in vivo. Os resultados apresentados podem indicar uma ação neuroprotetora da melatonina e sugerem um possível papel no tratamento de doenças neurodegenerativas causadas pelo estresse oxidativo, como a doença de Parkinson.

La present memòria té com a principals objectius investigar sobre la relació dels diferents protozous ciliats vers els paràmetres d'enginyeria que s'utilitzen per al cootrol dels reactors biològics de fangs actius de les estacions depuradores d'aigües residuals, així com poder utilitzar els resultats obtinguts per al millorament del funcionament i control de les plantes depuradores d'aigües residuals. Per altra banda i per a comprendre els factors limitants dels reactors biològics s'estudien diversos tòxics, concretament s'efectua l'estudi en bioassatjos i s'han escollit dos metalls pesants (el Zinc i el Plom) i el Fenol. Posteriorment s'efectua l'estudi del Zinc en Planta Pilot. Alhora s'analitza també un control de les concentracions de metall en una planta pilot experimental i en una planta urbana. L'estudi es basa en els resultats de les anàlisis biològiques, físiques i químiques obtingudes en una planta pilot i en tres plantes depuradores urbanes durant un any.L'estudi dels microorganismes i específicament dels ciliats ens aporta informació en dos camps el de la sistemàtica, i ecologia de les espècies del sistema que constitueix els fangs actius i en el funcionament biològic de les plantes de fangs actius. L'estudi de les metodologies emprades en aquest camp ens ha portat a aprofundir-les per treure'n més informació. Hem elaborat noves metodologies i hem efectuat modificacions a d'altres ja existents. Destaquem els principals resultats i cooclusions obtinguts;1) Es determinen faunísticameot 33 espècies de ciliats. El nombre d'espècies fixades al substrat és superior a les altres formes i cal destacar l'Ordre Peritrichida. En nombre d'individus els ordres Peritrichida i Hypotrichida són els més abundants i en algun cas l'abundàocia de l'ordre Scuticociliatid correspon a elevats creixements de Uronema marinum.2) Es desenvolupa una equació matemàtica per tal de poder quantificar fàcilment els difernts tipus d'organismes filamentosos en viu i en fresc. Després de la realització de nombroses observacions s'ha arribat a la conclusió que existeix una relació molt estreta entre la longitud d'un segment i el nombre d'interseccions que s'obté creuant aquest segment amb una mostra de línies a l'atzar i independentment de la forma d'aquestes línies o filaments. S'obté que el nombre d'interseccions obtingudes és directament proporcional a la longitud total dels filaments d'una mostra.3) Es desenvolupa un nou model d'enginyeria per tal de valorar l'edat dels fangs. L'estudi del citat model amb dades reals demostra la seva utilitat obtenint interessants resultats sobre la dinàmica de poblacions mentre augmenta l'edat dels fangs. S'obté que per sobre de 12 dies d'edat de fangs no hi ha augment de la concentració de ciliats.En l'estudi de la relació entre els paràmetres físico-químics i les concentracions de protozous ciliats, el paràmetre que dóna un coeficient de correlació més elevat a nivell multivariant (múltiples espècies) i univariant (una sola espècie) és l'edat de fangs obtinguda a partir del model proposat.4) S'estudia la variació de la velocitat de divisió cel.lular, el resultat del qual enfront a la concentració d'individus ens dóna un nou valor de judici, tant o més important per valorar la relació de les espècies amb un detenninat paràmetre i per poder trobar el rang òptim de desenvolupament de cada espècie. Es determina per a cada espècie estudiada la variació de la velocitat de divisió segons els següents paràmetres físico-químics: Oxigen dissolt, edat de fangs (a partir del model proposat), càrrega màssica i DBO, de decantador primari i secundari.5) L'estudi de l'afinitat de les espècies de ciliats ens permet concloure que la interdependència que existeix respecte entre les espècies es efímera i canvia d'una estació a un altre. Per tant, les associacions trobades varien principalment segons els valors dels paràmetres físico-químics.6) S'observa que existeix una relació inversament proporcional entre la diversitat específica dels ciliats i la càrrega màssica. Essent així els ciliats indicadors no tan sols de la qualitat de l'aigua tractada sinó de la qualitat de l'aigua que entra en el procés.7) En l'estudi de la toxicitat del Zn s'observa que la seva disponibilitat pot variar al llarg del tractament. En l'efluent es produeix una redissolució del Zn, atribuïble molt probablement a la disminució de la matèria orgànica. La seva toxicitat indueix l'encistament d' Opercularia minima. Respecte el Pb s'observa que en les aigües residuas utilitzades precipita tot, i a 550 mg/l. màxima concentració testejada no es produeixen efectes tòxics.8) La concentració d'oxígen dissolt és un dels principals factors que limiten la velocitat de creixement cel.lular dels ciliats, essent el gènere Vorticella el que necessita una concentració més elevada d'oxigen dissolt per sobre de 3 ppm per assolir una velocitat de divisió més elevada.9) L'augment de la concentració de ciliats significa una reducció de la DBO, de l'efluent, si bé per disminuir-la per sota dels 15 ppm, ha d'augmentar molt el quocient (concentració de ciliats/càrrega màssica) respecte la DB05 de l'efluent, la corba que s'obté té una forma semblant a una exponencial inversa.10) Es proposen unes taules estadístiques per relacionar els diferents organismes i els paràmetres d'enginyeria. La utilització de les quals optimitza el diagnòstic. Aquestes taules estadístiques es basen amb les dades obtingudes i s'obté per a cada concentració d'individus d'una espècie determinada un valor mitjà de cada paràmetre físico-químic estudiat. Per a cada valor mitjà també s'obté la seva variança, de forma que alhora de pronosticar un paràmetre físico-químic s'efectua la mitjana ponderada respecte la variança. / This thesis aims to study the relationship between protozoan ciliates and the engineeringparameters that are used in activated sludge wastewater treatment plants. The results may be used to improve the functioning and control of such plants. Furthermore, in order to understand the limiting factors in biological reactors, various toxics are studied: zinc, lead and phenol. The study is based on the results of biological, chemical and physical analyses obtained in a pilot plant and in three urban sewage treatment plants over one year. Methodological studies in this field have not only provided more information but have also helped in the modification and development of existing methods.1) A mathematical equation bas been developed which will easily aid the counting the different kinds of filamentous organisms "in vivo".2) A new engineering model bas been developed which will determine the MCRT. The study of this model with real data demonstrated its utility, since interesting results were obtained on the of population dynamics as the MCRT varies.3) We study variation in the cell growth rate, whose results constitute new values for characterization of the process.4) We determine the existence of an inverse proportional relationship between ciliate specific diversity and organic loading rate.5) It was observed that availability of zinc could vary during the treatment. Its toxicity induced encystement of "Opercularia minima". In sewage water lead salts were rapidly precipitated, and when the maximum concentration tested reached 500 mg/l no toxic effects were observed.

No description available.

Nowadays, mesophilic anaerobic processes (under 35ºC) predominate but they show to be unable to accomplish the new specifications. Consequently, only the migration to higher temperature conditions, i.e. thermophilic operation, seems to be capable of producing stabilized sludge that meets the new restrictions related to the presence of harmful bacteria. In addition, the effect of anaerobic digestion on organic micropollutants has scarcely been studied. Moreover, the temperature impact on these compounds in anaerobic digestion of sewage sludge has also not been elucidated.The overall objective of this work is to study the fate of some organic micropollutants during raw sewage sludge (RSS) anaerobic digestion and the effect of thermophilic temperature conditions on treatment efficiency, when compared with mesophilic anaerobic. To this purpose, a mesophilic and thermophilic anaerobic digester were operated using Waste Activated Sludge (WAS) as inoculum and the effects of Hydraulic Retention Time (HRT) reduction and its influence on the fate of the selected organic micropollutants (namely, PAH, DEHP, AOX, PCB, NPE and LAS) were studied. Furthermore, the effect of a complementary treatment, namely the ultrasonic pretreatment, on the biodegradability of the organic feed and the behaviour of the subsequent anaerobic digestion was also examined, focussing on the micropollutants reduction.The main conclusions of every set experimental are presented:Start-up and HRT reduction· The use of WAS as inoculum for anaerobic digesters start-up represents a good option specially under thermophilic conditions.· Thermophilic anaerobic digestion is a good alternative to mesophilic digestion in order to improve specific biogas production.· The similar values of organic matter removal (VS) registered in both digesters.· 8 days was found to be the minimum HRT for the thermophilic digester, since VFA accumulation and pH decrease inhibited the process when working at a lower HRT. Organic micropollutants removal· Organic micropollutants removal efficiency was enhanced under thermophilic conditions.· The HRT influence was clearly observed for DEHP and PCB, independently of digestion temperature. However, it was temperature dependent for PAH, AOX, LAS and espcially for NPE.· NPE and DEHP are identified as the more recalcitrants contaminants.· The thermophilic conditions were not ensured the sludge safety conditions for agriculture use.· The accumulation of some compounds as NP and LCB was observed.· NP was stated as the intermediate compound of NPEO anaerobic degradation. Moreover, LCB were generated during HCB reductive dechlorination during anaerobic digestion.· Monitoring the metabolites of cited contaminants can be elucidated their biodegradation mechanisms and prevent any undesirable effects.Ultrasound-anaerobic digestion combined treatment· Organic matter removal, SBP and naphthalene removal were enhanced using the combined treatment in both digesters.· High organic matter removal, SBP and napthalene removal was registered in the thermo-digester.· Higher was enhancement of organic matter removal, SBP and naphthalene removal in the meso-digester than in the thermo-digester. · Pyrene removal was nearly the same with and without pretreatment.· It seems that the ultrasonic pretreatment affect more the mesophilic than the thermophilic digestion.· The results obtained in this combined treatment (ultrasound + anaerobic digestion) are promising and suggest the convenience of other investigations of other combined treatments to enhance the stabilized sludge quality.

The use of simulation as an upgrading tool has been tested on real wastewater treatment plants (WWTP). Currently, the new WWTP have the possibility to monitor some process variables as the flows, oxygen concentrations and, some physical properties as temperature or pH. This thesis has been divided in two main sections: i) the use of the GPS-X software as an upgrading tool for real WWTP and ii) the use of the wavelet filter for the analysis of the online data / Els objectius que es planteja la present tesi doctoral són: i) efectuar una revisió dels models mecanístics de depuració d’aigües residuals, ii) avaluar-ne la fiabilitat en la simulació d’estacions depuradores d’aigües residuals reals, iii) estudiar la problemàtica de disposar de gran quantitat de dades en línia, iv) presentar la tècnica de filtrat de dades amb wavelets i v) avaluar la capacitat de filtrat de les wavelets en les dades disponibles en línia d’una EDAR urbana que enregistra els cabals d’operació i concentracions d’oxigen dissolt en línia

La present tesi pretén recollir l'experiència viscuda en desenvolupar un sistema supervisor intel·ligent per a la millora de la gestió de plantes depuradores d'aigües residuals., implementar-lo en planta real (EDAR Granollers) i avaluar-ne el funcionament dia a dia amb situacions típiques de la planta. Aquest sistema supervisor combina i integra eines de control clàssic de les plantes depuradores (controlador automàtic del nivell d'oxigen dissolt al reactor biològic, ús de models descriptius del procés...) amb l'aplicació d'eines del camp de la intel·ligència artificial (sistemes basats en el coneixement, concretament sistemes experts i sistemes basats en casos, i xarxes neuronals).Aquest document s'estructura en 9 capítols diferents. Hi ha una primera part introductòria on es fa una revisió de l'estat actual del control de les EDARs i s'explica el perquè de la complexitat de la gestió d'aquests processos (capítol 1). Aquest capítol introductori juntament amb el capítol 2, on es pretén explicar els antecedents d'aquesta tesi, serveixen per establir els objectius d'aquest treball (capítol 3). A continuació, el capítol 4 descriu les peculiaritats i especificitats de la planta que s'ha escollit per implementar el sistema supervisor.Els capítols 5 i 6 del present document exposen el treball fet per a desenvolupar el sistema basat en regles o sistema expert (capítol 6) i el sistema basat en casos (capítol 7). El capítol 8 descriu la integració d'aquestes dues eines de raonament en una arquitectura multi nivell distribuïda. Finalment, hi ha una darrer capítol que correspon a la avaluació (verificació i validació), en primer lloc, de cadascuna de les eines per separat i, posteriorment, del sistema global en front de situacions reals que es donin a la depuradora / The present document wants to gather the experience obtained in the development of a Supervisory System for optimal WWTP management and control, its implementation in a real plant (Granollers WWTP) and its evaluation in the day-to-day operation with typical plant situations. This Supervisory System combines and integrates classical control of WWTP (automatic controller for maintaining a fixed dissolved oxygen level in the aeration tank, use of mathematical models to describe the process.) with the application of tools from the Artificial Intelligence field (knowledge-based systems, mainly expert systems and cased-based systems, and neural networks).This document has been structured into nine chapters. The first part is introductory with a review of the state-of-the-art in wastewater treatment control and supervision and the explanation of the complexity of WWTP management (chapter 1). This introductory chapter together with the second one, where the antecedents to the present thesis are reviewed, are good for the establishment of the objectives (chapter 3). Next, chapter 4 describes the peculiarities and specificities of the selected plant to implement the Supervisory System.Chapters 5 and 6 of the present document explain the work carried out to develop and build the knowledge base of the rule-based or expert system (chapter 6) and the case-based system (chapter 7). Chapter 8 illustrates the integration of these reasoning techniques into a distributed multi-layer architecture. Finally, there is a last chapter focused on the evaluation (verification and validation) of, first of all, each one of the techniques individually, and lately, of the overall Supervisory System when facing with real situations taking place in the wastewater treatment plant.

La present tesi proposa una metodologia de disseny conceptual d'estacions depuradores d'aigües residuals (EDAR) mitjançant la combinació del procés de decisió jeràrquic i l'anàlisi de decisions multicriteri. El document s'inicia amb una breu introducció als principals camps abordats pel treball: el disseny dels processos químics en general, el disseny de les estacions depuradores d'aigües residuals en particular, i l'anàlisi de decisions multicriteri aplicada a la gestió ambiental. Seguidament, es fixen els objectius del treball i es descriuen tant la metodologia com el material de suport informàtic utilitzats. Per validar i contrastar la metodologia de disseny presentada, es desenvolupa un cas d'estudi on es porta a terme el disseny conceptual d'una EDAR que presenta els mateixos requeriments que l'EDAR que opera actualment al municipi de Granollers. Inicialment es presenta la informació de partida i tot seguit es defineixen els objectius de disseny, així com el conjunt de criteris que s'utilitzaran per avaluar en quina mesura es compleixen aquests objectius. Els objectius de disseny són de diferents tipus: ambientals, tècnics, socials i econòmics, i el conjunt de criteris utilitzats, concretament 33, també es classifica segons aquestes quatre categories. Cadascun dels criteris presenta un determinat pes d'importància relativa en la presa de decisions. Finalment, es desenvolupa tot el procés de decisió fins a obtenir el disseny complet de l'EDAR. El procés de decisió s'ha dividit en dues parts diferenciades però que alhora s'entrellacen: la línia d'aigua i la línia de fang. El procés de decisió presenta un total de divuit qüestions amb un màxim de quatre alternatives per pregunta (dotze qüestions corresponen a la línia d'aigua, i sis a la línia de fangs). Per solucionar cadascuna d'aquestes qüestions, s'avaluen les alternatives proposades respecte a un conjunt de criteris triats de la llista inicial. Aplicant el procés de decisió multicriteri anomenat SMART (simple multiattribute rating technique), es combinen els resultats de les alternatives respecte a cada criteri, tenint en compte la importància de cada criteri per obtenir un sol valor per alternativa. Per quantificar els criteris referents a l'operació del procés i les de tipus econòmic s'han utilitzat els programes GPS-X i CapdetWorks respectivament. Pel que fa als criteris no quantificats mitjançant aquests programes, s'han resolt de manera qualitativa i mitjançant manuals de disseny i també tenint en compte l'opinió d'experts en aquest camp. L'alternativa que obté un pes més elevat és la recomanada per al procés de decisió. El cas d'estudi finalitza un cop s'obté el disseny complet de l'EDAR. Per integrar tots aquests elements que hem esmentat i donar suport al desenvolupament del procés de decisió s'ha utilitzat el programa DRAMA (Design Rationale Management). A continuació, es fa una anàlisi comparativa entre l'EDAR que hi ha actualment al municipi de Granollers i l'EDAR resultat del cas d'estudi. Es descriu el diagrama de flux que conforma l'EDAR de Granollers i el diagrama de flux de l'EDAR resultat de l'estudi, se'n fa una anàlisi comparativa justificant cadascuna de les decisions preses en el cas d'estudi i, finalment, es fa una discussió de resultats on es reflecteixen els avantatges associats d'aplicar la metodologia de disseny conceptual proposada. Finalment, es presenten les conclusions de la tesi. Els principals resultats de la tesi es van publicar el 2002 a la revista internacional Industrial and Engineering Chemistry Research (N. Vidal, R. Bañares-Alcántara, I. Rodríguez-Roda i M. Poch: "Design of wastewater treatment plants using a conceptual design methodology", Industrial and Engineering Chemistry Research, 41 (20), pàg. 4993-5005) i la continuació de la línia de recerca al Laboratori d'Enginyeria Química i Ambiental de la UdG ha comportat la presentació del treball de recerca de Xavi Flores "Procés de decisió jeràrquic combinat amb anàlisi multicriteri per al suport al disseny conceptual de sistemes de fangs actius d'una estació depuradora d'aigües residuals" i la presentació dels resultats parcials al congrés internacional de la 9th IWA Conference on Design, Operation and Economics of Large Wastewater Treatment, que va tenir lloc el setembre passat a Praga ("Combining hierarchical decision process with multi-criteria analysis for conceptual design of WWTP", X. Flores, N. Vidal, A. Bonmatí, J. B. Copp i I. Rodríguez-Roda). / This thesis proposes a methodology for the conceptual design of wastewater treatment plants (WWTP) via a combination of a hierarchical decision process and multicriteria decision analysis. We begin with a brief introduction into the main fields of study involved in this work: the design of chemical processes in general; the design of wastewater treatment plants in particular and multicriteria decision analysis as applied to environmental management. We go on to outline the objectives of the study and then describe our methodology as well as the computer-based support tools used. In order to evaluate and contrast our design methodology, we present a study case in which a conceptual design is developed for a WWTP which has the same requirements as the actual WWTP currently in operation in the town of Granollers. First, we present the initial information and then define the design objectives, as well as the set of criteria that will be used in order to evaluate the degree to which the objectives have been met.The design objectives are of different types: environmental, technical, social and economical; the set of criteria, of which there are 33 in all, are also classified into these four categories. Each of the criteria has a specific weighting in terms of their importance in taking decisions. Next, we go through the whole decision process leading to the completion of the design of the WWTP. The decision process has been divided into two parts which are differentiated but at the same time, interconnected: the water line and the sludge line. The decision process involves a total of eighteen questions (twelve for the water line and six for the sludge line) with a maximum of four alternatives per question. In order to answer each question, the proposed alternatives are evaluated in relation to a set of criteria chosen from the initial list. Applying the multicriteria decision process known as SMART (simple multiattribute rating technique), the results for the alternatives with respect to each criteria are combined, bearing in mind the importance of each criteria, in order to get a single value for each alternative. To get the results for those alternatives relating to the operation of the process and those to do with economical factors, we used the GPS-X and CapdetWorks programmes, respectively. The criteria not quantified by means of these programmes were resolved by qualitative means and through the use of design manuals, in addition to taking expert opinion into account. The alternative that obtains the highest weighting is the one which is recommended by the decision process. The study case is completed once a complete design of the WWTP is obtained. In order to integrate all the elements we have mentioned, and to assist the development of the decision process, we employed the programme known as DRAMA (Design Rationale Management). We then go on to give a comparative analysis between the real WWTP in Granollers and the WWTP resulting from our study case. We describe and compare the flow diagrams in both cases, providing justification for each of the decisions taken in the study case and then discuss the results, reflecting on the advantages to be gained from using the methodology of conceptual design we propose. Finally, we present the conclusions of our thesis.The main results of this thesis were published, in 2002, in the international magazine, Industrial and Engineering Chemistry Research (N. Vidal, R. Bañares-Alcántara, I. Rodríguez-Roda and M. Poch: "Design of wastewater treatment plants using a conceptual design methodology", Industrial and Engineering Chemistry Research, 41 (20), pages 4993-5005). Continuing work in this line of research at the Laboratori d'Enginyeria Química i Ambiental at the University of Girona has led to the research work by Xavi Flores, Procés de decisió jeràrquic combinat amb anàlisi multicriteri per al suport al disseny conceptual de sistemes de fangs actius d'una estació depuradora d'aigües residuals (A hierarchical decision process combined with multicriteria analysis to assist conceptual design of active sludge systems in a wastewater treatment plant) and the presentation of the preliminary results at the 9th IWA Conference on Design, Operation and Economics of Large Wastewater Treatment, which took place in September, 2003, in Prague ("Combining hierarchical decision process with multi-criteria analysis for conceptual design of WWTP", X. Flores, Núria Vidal, August Bonmatí, J. B. Copp and Ignasi Rodríguez-Roda).

Estudos experimentais e clínicos amparam a participação do estresse oxidativo na progressão da doença renal na doença renal policística autossômica dominante (DRPAD). A administração do agente antioxidante N-acetilcisteína (NAC), por sua vez, apresenta efeitos benéficos em vários modelos animais de injúria renal. Neste estudo, utilizamos um camundongo cístico gerado por meio do cruzamento de uma linhagem portadora de um alelo floxed Pkd1 com outra que expressa nestin-Cre para avaliar os efeitos da NAC sobre um modelo ortólogo à DRPAD humana. O tratamento de longo prazo com NAC foi iniciado na concepção, nascimento, desmame ou oito semanas de idade, de modo a permitir a avaliação de seus efeitos em diferentes fases da vida. Nossas análises revelaram que a administração de NAC reduziu o nível de substâncias reativas com ácido tiobarbitúrico e aumentou o de glutationa nos rins de camundongos císticos tratados com NAC desde a concepção (Ci-NAC-Conc) comparados a animais císticos não tratados (Ci-Co). A excreção urinária de óxido nítrico também foi maior em camundongos císticos tratados com NAC. Animais Ci-NAC-Conc apresentaram ureia sérica, número de cistos renais, índice cístico e fibrose intersticial renal mais baixos que os camundongos Ci-Co. Animais Ci-NAC-Conc apresentaram, além disso, fração de ejeção e fração de encurtamento de ventrículo esquerdo maiores que camundongos Ci-Co, assim como menor fibrose cardíaca. O tratamento com NAC iniciado na concepção aumentou a sobrevida dos animais císticos. Notavelmente, o peso corpóreo mostrou-se significantemente menor em camundongos Ci-NAC-Conc que nos animais Ci-Co em todas as idades avaliadas, uma diferença não observada entre animais não císticos tratados e não tratados com NAC. Ainda é incerto se todas as ações observadas da NAC são causadas por suas propriedades antioxidantes. Esses resultados apóiam efeitos benéficos de tratamento precoce com NAC em camundongos císticos deficientes em Pkd1, determinados pela melhora de seus fenótipos renal, cardíaco e sistêmico. Nossos achados também revelam uma redução não deletéria no crescimento corpóreo, induzida pela administração de longo prazo de NAC no background deficiente em Pkd1 avaliado. Nossos dados abrem uma linha de pesquisa significativa e provavelmente robusta para se intervir nos fenótipos renal, cardíaco e sistêmico da DRPAD / Oxidative stress has been postulated to participate in the progression of renal disease in autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD). The antioxidant N-acetylcysteine (NAC), in turn, has been shown to determined beneficial effects on several animal models of renal injury. In the current study, a cystic mouse generated by breeding a Pkd1 floxed allele with a nestin Cre expressing line was used to evaluate the potential therapeutic effects of NAC on a model orthologous to human ADPKD. Long-term NAC treatment was initiated at conception, birth, weaning or 8 weeks of life, to allow the evaluation of its effects on different phases of life. Our analyses revealed that NAC decreased thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and increased glutathione levels in the kidneys of mice treated with NAC since conception (CY-NAC-Con) compared with non-treated cystic animals (CY-Ctl). Nitric oxide urinary excretion was also higher in NAC-treated cystic mice. These animals showed lower serum urea nitrogen (SUN), number of renal cysts, cystic index and renal interstitial fibrosis than CY-Ctl mice. CY-NAC-Con animals displayed, in addition, higher left ventricle ejection fraction and fractional shortening compared with CY-Ctl mice, as well as decreased cardiac fibrosis. NAC treatment started at conception increased the survival of cystic mice, demonstrating beneficial systemic effects. Interestingly, body weight was significantly lower in CY-NAC-Con than CY-Ctl mice at all evaluated times, a difference not observed between non-cystic animals treated and not treated with NAC Whether all observed NAC actions are caused by its antioxidant properties is yet not clear. These results support beneficial effects of early treatment with NAC on Pkd1-deficient cystic mice, by determining improvement in their renal, heart and systemic phenotypes. Our findings also reveal a non-deleterious reduction in body growth induced by long-term NAC administration in the evaluated Pkd1-deficient background. Our data open a likely significant and robust research track to intervene in renal, extra-renal and systemic ADPKD phenotypes

La implementació de la Directiva Europea 91/271/CEE referent a tractament d'aigües residuals urbanes va promoure la construcció de noves instal·lacions al mateix temps que la introducció de noves tecnologies per tractar nutrients en àrees designades com a sensibles. Tant el disseny d'aquestes noves infraestructures com el redisseny de les ja existents es va portar a terme a partir d'aproximacions basades fonamentalment en objectius econòmics degut a la necessitat d'acabar les obres en un període de temps relativament curt. Aquests estudis estaven basats en coneixement heurístic o correlacions numèriques provinents de models determinístics simplificats. Així doncs, moltes de les estacions depuradores d'aigües residuals (EDARs) resultants van estar caracteritzades per una manca de robustesa i flexibilitat, poca controlabilitat, amb freqüents problemes microbiològics de separació de sòlids en el decantador secundari, elevats costos d'operació i eliminació parcial de nutrients allunyant-les de l'òptim de funcionament. Molts d'aquestes problemes van sorgir degut a un disseny inadequat, de manera que la comunitat científica es va adonar de la importància de les etapes inicials de disseny conceptual. Precisament per aquesta raó, els mètodes tradicionals de disseny han d'evolucionar cap a sistemes d'avaluació mes complexos, que tinguin en compte múltiples objectius, assegurant així un millor funcionament de la planta. Tot i la importància del disseny conceptual tenint en compte múltiples objectius, encara hi ha un buit important en la literatura científica tractant aquest camp d'investigació. L'objectiu que persegueix aquesta tesi és el de desenvolupar un mètode de disseny conceptual d'EDARs considerant múltiples objectius, de manera que serveixi d'eina de suport a la presa de decisions al seleccionar la millor alternativa entre diferents opcions de disseny. Aquest treball de recerca contribueix amb un mètode de disseny modular i evolutiu que combina diferent tècniques com: el procés de decisió jeràrquic, anàlisi multicriteri, optimació preliminar multiobjectiu basada en anàlisi de sensibilitat, tècniques d'extracció de coneixement i mineria de dades, anàlisi multivariant i anàlisi d'incertesa a partir de simulacions de Monte Carlo. Això s'ha aconseguit subdividint el mètode de disseny desenvolupat en aquesta tesis en quatre blocs principals: (1) generació jeràrquica i anàlisi multicriteri d'alternatives, (2) anàlisi de decisions crítiques, (3) anàlisi multivariant i (4) anàlisi d'incertesa. El primer dels blocs combina un procés de decisió jeràrquic amb anàlisi multicriteri. El procés de decisió jeràrquic subdivideix el disseny conceptual en una sèrie de qüestions mes fàcilment analitzables i avaluables mentre que l'anàlisi multicriteri permet la consideració de diferent objectius al mateix temps. D'aquesta manera es redueix el nombre d'alternatives a avaluar i fa que el futur disseny i operació de la planta estigui influenciat per aspectes ambientals, econòmics, tècnics i legals. Finalment aquest bloc inclou una anàlisi de sensibilitat dels pesos que proporciona informació de com varien les diferents alternatives al mateix temps que canvia la importància relativa del objectius de disseny.El segon bloc engloba tècniques d'anàlisi de sensibilitat, optimització preliminar multiobjectiu i extracció de coneixement per donar suport al disseny conceptual d'EDAR, seleccionant la millor alternativa un cop s'han identificat decisions crítiques. Les decisions crítiques són aquelles en les que s'ha de seleccionar entre alternatives que compleixen de forma similar els objectius de disseny però amb diferents implicacions pel que respecte a la futura estructura i operació de la planta. Aquest tipus d'anàlisi proporciona una visió més àmplia de l'espai de disseny i permet identificar direccions desitjables (o indesitjables) cap on el procés de disseny pot derivar. El tercer bloc de la tesi proporciona l'anàlisi multivariant de les matrius multicriteri obtingudes durant l'avaluació de les alternatives de disseny. Específicament, les tècniques utilitzades en aquest treball de recerca engloben: 1) anàlisi de conglomerats, 2) anàlisi de components principals/anàlisi factorial i 3) anàlisi discriminant. Com a resultat és possible un millor accés a les dades per realitzar la selecció de les alternatives, proporcionant més informació per a una avaluació mes efectiva, i finalment incrementant el coneixement del procés d'avaluació de les alternatives de disseny generades. En el quart i últim bloc desenvolupat en aquesta tesi, les diferents alternatives de disseny són avaluades amb incertesa. L'objectiu d'aquest bloc és el d'estudiar el canvi en la presa de decisions quan una alternativa és avaluada incloent o no incertesa en els paràmetres dels models que descriuen el seu comportament. La incertesa en el paràmetres del model s'introdueix a partir de funcions de probabilitat. Desprès es porten a terme simulacions Monte Carlo, on d'aquestes distribucions se n'extrauen números aleatoris que es subsisteixen pels paràmetres del model i permeten estudiar com la incertesa es propaga a través del model. Així és possible analitzar la variació en l'acompliment global dels objectius de disseny per a cada una de les alternatives, quines són les contribucions en aquesta variació que hi tenen els aspectes ambientals, legals, econòmics i tècnics, i finalment el canvi en la selecció d'alternatives quan hi ha una variació de la importància relativa dels objectius de disseny. En comparació amb les aproximacions tradicionals de disseny, el mètode desenvolupat en aquesta tesi adreça problemes de disseny/redisseny tenint en compte múltiples objectius i múltiples criteris. Al mateix temps, el procés de presa de decisions mostra de forma objectiva, transparent i sistemàtica el perquè una alternativa és seleccionada en front de les altres, proporcionant l'opció que més bé acompleix els objectius marcats, mostrant els punts forts i febles, les principals correlacions entre objectius i alternatives, i finalment tenint en compte la possible incertesa inherent en els paràmetres del model que es fan servir durant les anàlisis. Les possibilitats del mètode desenvolupat es demostren en aquesta tesi a partir de diferents casos d'estudi: selecció del tipus d'eliminació biològica de nitrogen (cas d'estudi # 1), optimització d'una estratègia de control (cas d'estudi # 2), redisseny d'una planta per aconseguir eliminació simultània de carboni, nitrogen i fòsfor (cas d'estudi # 3) i finalment anàlisi d'estratègies control a nivell de planta (casos d'estudi # 4 i # 5). / The implementation of EU Directive 91/271/EEC concerning urban wastewater treatment promoted the construction of new facilities and the introduction of nutrient removal technologies in areas designated as sensitive. The need to build at a rapid pace imposed economically sound approaches for the design of the new infrastructures and the retrofit of the existing ones. These studies relied exclusively on the use of heuristic knowledge and numerical correlations generated from simplified activated sludge models. Hence, some of the resulting wastewater treatment plants (WWTPs) were characterized by a lack of robustness and flexibility, bad controller performance, frequent microbiology-related solids separation problems in the secondary settler, high operating and maintenance costs and/or partial nutrient removal, which made their performance far from optimal. Most of these problems arose because of inadequate design, making the scientific community aware of the crucial importance of the conceptual design stage. Thus, these traditional design approaches should turn into more complex assessment methods in order to conduct integrated assessments taking into account a multiplicity of objectives an hence ensuring a correct plant performance. Despite the importance of this fact only a few methods in the literature addressed the systematic evaluation of conceptual WWTP design alternatives using multiple objectives. Yet, the decisions made during this stage are of paramount importance in determining the future plant structure and operation. The main objective pursued in this thesis targets the development of a systematic conceptual design method for WWTP using multiple objectives, which supports decision making when selecting the most desirable option amongst several generated alternatives. This research work contributes with a modular and evolutionary approach combining techniques from different disciplines such as: a hierarchical decision approach, multicriteria decision analysis, preliminary multiobjective optimization using sensitivity functions, knowledge extraction and data mining techniques, multivariate statistical techniques and uncertainty analysis using Monte Carlo simulations. This is accomplished by dividing the design method into 4 different blocks: (1) hierarchical generation and multicriteria evaluation of the design alternatives, (2) analysis of critical decisions, (3) multivariate analysis and, finally, (4) uncertainty analysis. The first block of the proposed method, supports the conceptual design of WWTP combining a hierarchical decision approach with multicriteria analysis. The hierarchical decision approach breaks down the conceptual design into a number of issues that are easier to analyze and to evaluate while the multicriteria analysis allows the inclusion of different objectives at the same time. Hence, the number of alternatives to evaluate is reduced while the future WWTP design and operation is greatly influenced by environmental, technical, economical and legal aspects. Also, the inclusion of a sensitivity analysis facilitates the study of the variation of the generated alternatives with respect to the relative importance of the objectives. The second block, analysis of critical decisions, is tackled with sensitivity analysis, preliminary multiobjective optimization and knowledge extraction to assist the designer during the selection of the best alternative amongst the most promising alternatives i.e. options with a similar overall degree of satisfaction of the design objectives but with completely different implications for the future plant design and operation. The analysis provides a wider picture of the possible design space and allows the identification of desirable (or undesirable) WWTP design directions in advance.The third block of the proposed method, involves the application of multivariate statistical techniques to mine the complex multicriteria matrixes obtained during the evaluation of WWTP alternatives. Specifically, the techniques used in this research work are i) cluster analysis, ii) principal component/factor analysis, and iii) discriminant analysis. As a result, there is a significant improvement in the accessibility of the information needed for effective evaluation of WWTP alternatives, yielding more knowledge than the current evaluation methods to finally enhance the comprehension of the whole evaluation process. In the fourth and last block, uncertainty analysis of the different alternatives is further applied. The objective of this tool is to support the decision making when uncertainty on the model parameters used to carry out the analysis of the WWTP alternatives is either included or not. The uncertainty in the model parameters is introduced, i.e input uncertainty, characterising it by probability distributions. Next, Monte Carlo simulations are run to see how those input uncertainties are propagated through the model and affect the different outcomes. Thus, it is possible to study the variation of the overall degree of satisfaction of the design objectives, the contributions of the different objectives in the overall variance to finally analyze the influence of the relative importance of the design objectives during the selection of the alternatives. Thus, in comparison with the traditional approaches the conceptual design method developed in this thesis addresses design/redesign problems with respect to multiple objectives and multiple performance measures. Also, it includes a more reliable decision procedure that shows in a systematic, objective and transparent fashion the rationale way a certain alternative is selected and not the others. The decision procedure provides to the designer/decision maker with the alternative that best fulfils the defined objectives, showing its main advantages and weaknesses, the different correlations between the alternatives and evaluation criteria and dealing with the uncertainty prevailing in some of the model parameters used during the analysis. A number of case studies, selection of biological nitrogen removal process (case study #1), optimization of the setpoints in two control loops (case study #2), redesign to achieve simultaneous organic carbon, nitrogen and phosphorus removal (case study #3) and evaluation of control strategies at plant wide level (case studies #4 and #5), are used to demonstrate the capabilities of the conceptual design method.

Estudos experimentais e clínicos amparam a participação do estresse oxidativo na progressão da doença renal na doença renal policística autossômica dominante (DRPAD). A administração do agente antioxidante N-acetilcisteína (NAC), por sua vez, apresenta efeitos benéficos em vários modelos animais de injúria renal. Neste estudo, utilizamos um camundongo cístico gerado por meio do cruzamento de uma linhagem portadora de um alelo floxed Pkd1 com outra que expressa nestin-Cre para avaliar os efeitos da NAC sobre um modelo ortólogo à DRPAD humana. O tratamento de longo prazo com NAC foi iniciado na concepção, nascimento, desmame ou oito semanas de idade, de modo a permitir a avaliação de seus efeitos em diferentes fases da vida. Nossas análises revelaram que a administração de NAC reduziu o nível de substâncias reativas com ácido tiobarbitúrico e aumentou o de glutationa nos rins de camundongos císticos tratados com NAC desde a concepção (Ci-NAC-Conc) comparados a animais císticos não tratados (Ci-Co). A excreção urinária de óxido nítrico também foi maior em camundongos císticos tratados com NAC. Animais Ci-NAC-Conc apresentaram ureia sérica, número de cistos renais, índice cístico e fibrose intersticial renal mais baixos que os camundongos Ci-Co. Animais Ci-NAC-Conc apresentaram, além disso, fração de ejeção e fração de encurtamento de ventrículo esquerdo maiores que camundongos Ci-Co, assim como menor fibrose cardíaca. O tratamento com NAC iniciado na concepção aumentou a sobrevida dos animais císticos. Notavelmente, o peso corpóreo mostrou-se significantemente menor em camundongos Ci-NAC-Conc que nos animais Ci-Co em todas as idades avaliadas, uma diferença não observada entre animais não císticos tratados e não tratados com NAC. Ainda é incerto se todas as ações observadas da NAC são causadas por suas propriedades antioxidantes. Esses resultados apóiam efeitos benéficos de tratamento precoce com NAC em camundongos císticos deficientes em Pkd1, determinados pela melhora de seus fenótipos renal, cardíaco e sistêmico. Nossos achados também revelam uma redução não deletéria no crescimento corpóreo, induzida pela administração de longo prazo de NAC no background deficiente em Pkd1 avaliado. Nossos dados abrem uma linha de pesquisa significativa e provavelmente robusta para se intervir nos fenótipos renal, cardíaco e sistêmico da DRPAD / Oxidative stress has been postulated to participate in the progression of renal disease in autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD). The antioxidant N-acetylcysteine (NAC), in turn, has been shown to determined beneficial effects on several animal models of renal injury. In the current study, a cystic mouse generated by breeding a Pkd1 floxed allele with a nestin Cre expressing line was used to evaluate the potential therapeutic effects of NAC on a model orthologous to human ADPKD. Long-term NAC treatment was initiated at conception, birth, weaning or 8 weeks of life, to allow the evaluation of its effects on different phases of life. Our analyses revealed that NAC decreased thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and increased glutathione levels in the kidneys of mice treated with NAC since conception (CY-NAC-Con) compared with non-treated cystic animals (CY-Ctl). Nitric oxide urinary excretion was also higher in NAC-treated cystic mice. These animals showed lower serum urea nitrogen (SUN), number of renal cysts, cystic index and renal interstitial fibrosis than CY-Ctl mice. CY-NAC-Con animals displayed, in addition, higher left ventricle ejection fraction and fractional shortening compared with CY-Ctl mice, as well as decreased cardiac fibrosis. NAC treatment started at conception increased the survival of cystic mice, demonstrating beneficial systemic effects. Interestingly, body weight was significantly lower in CY-NAC-Con than CY-Ctl mice at all evaluated times, a difference not observed between non-cystic animals treated and not treated with NAC Whether all observed NAC actions are caused by its antioxidant properties is yet not clear. These results support beneficial effects of early treatment with NAC on Pkd1-deficient cystic mice, by determining improvement in their renal, heart and systemic phenotypes. Our findings also reveal a non-deleterious reduction in body growth induced by long-term NAC administration in the evaluated Pkd1-deficient background. Our data open a likely significant and robust research track to intervene in renal, extra-renal and systemic ADPKD phenotypes