RESUMEN En el metabolismo bentónico de las zonas costeras y someras interactúan de forma compleja un gran número de procesos y factores tanto físicos como químicos y biológicos. La respiración bentónica y la regeneración de nutrientes en los fondos de arenas permeables del infralitoral han sido, tradicionalmente, poco estudiadas, sin embargo, éstas pueden tener una repercusión directa y transcendental en los ecosistemas costeros. Esta tesis tiene como propósito general la determinación de los flujos de oxígeno disuelto y nutrientes en la interfase sedimento-agua. Además, se plantea estudiar las posibles interacciones entre distintas variables ambientales e identificar aquellas más influyentes en el metabolismo bentónico sobre fondos de arenas finas y homogéneas. En este estudio se llevaron a cabo un total de ocho campañas de trabajo in situ en una estación de muestreo situada sobre fondos en los que se asienta la biocenosis de arenas finas bien calibradas y en cuya superficie se desarrollan tapices de microfitobentos. En estas campañas se tomaron muestras de la columna de agua, del sedimento y se instalaron trampas de sedimentación y cámaras de incubación bentónicas, tanto opacas como transparentes, sobre el sedimento a lo largo del ciclo anual. Además, se realizaron dos experimentos, bajo condiciones controladas en laboratorio, en los que se incubó la misma matriz granulométrica presente en la estación de muestreo y a la que se añadieron distintos niveles de materia orgánica y del bivalvo Spisula subtruncata respectivamente. La respiración bentónica de estas arenas finas infralitorales estuvo regulada por una pequeña fracción de materia orgánica presente en el sedimento, compuesta por carbono biopolimérico y pigmentos cloroplásticos, en condiciones de oscuridad. Ello supuso un consumo de oxígeno por parte del sedimento y una liberación de nitrógeno inorgánico disuelto y ácido ortosilícico hacia la columna de agua. En condiciones de luz, la correlación detectada entre la producción primaria neta y la irradiancia media incidente sobre la superficie del sedimento indicó que el microfitobentos tuvo un papel destacado en la producción de oxígeno y en el metabolismo de estos fondos. Las arenas finas bien calibradas, emplazadas en un ambiente meramente oligotrófico, se mostraron heterotróficas a lo largo del año, consumiendo oxígeno y liberando nitrógeno inorgánico disuelto y ácido ortosilícico a la columna de agua según los flujos diarios estimados, en los que se asumió que el intercambio ocurrido durante la fase diurna se corresponde con los flujos de las cámaras trasparentes y los de la fase nocturna a los flujos en oscuridad. Únicamente durante la primavera, estos fondos fueron autotróficos debido a la mayor irradiancia incidente en esta estación que estimuló la producción primaria realizada por el microfitobentos. Esta producción primaria bentónica fue superior a la producción planctónica en todas las campañas, realizadas todas ellas en circunstancias de estabilidad hidrodinámica sobre estos fondos someros. Los experimentos ex situ mostraron que la respiración bentónica respondió de forma más acusada en condiciones oligotróficas, lo que también conllevó un mayor incremento en la liberación de nitrógeno inorgánico disuelto, que en situaciones eutróficas o hipereutróficas. La presencia de S. subtruncata, una de las especies más abundantes en la estación de muestreo, también implicó incrementos del 60-75 % en el consumo de oxígeno y del 65-100 % en la liberación de nitrógeno inorgánico disuelto a densidades comprendidas entre los 400 y 850 ind m-2, debido a su metabolismo y actividad. / Sospedra Ciscar, J. (2014). Flujos de oxígeno y nutrientes entre sedimento y columna de agua: caso de las arenas finas infralitorales [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48466 / TESIS

Assessment of forest water-use (WU) is undoubtedly important and necessary, especially in water scarcity areas that are already suffering the main negative impacts of climate change. However, instead of just determining how much water is used by a forest, it is also important to evaluate how forest-WU responds to forest management practices such as thinning, a widely recognized alternative to promote improvements in the hydrologic balance while maintaining or improving forest resilience. Thus, this thesis proposes three integrated studies performed in an area of Aleppo pine subject to experimental thinning in Eastern Spain. The first study was modelling an artificial neural network (ANN) to estimate daily WU independently of forest heterogeneity provided by thinning. Stand WU was accurately estimated using climate data, soil water content and forest cover (correlation coefficient, R: 0.95; Nash-Sutcliffe coefficient, E: 0.90 and rootmean-square error, RMSE: 0.078mm/day). Then the ANN modelled was used for gapfilling when needed and those results were used in the following studies. The secondly study addressed the question of how tree-growth, WU and water balance changed as a consequence of thinning. To this end, the influence of thinning intensity and its effect at short-term (thinned in 2008) and at mid-term (thinned in 1998) on the water-balance components and tree-growth were investigated. The high-intensity thinning treatment showed significant increases in mean annual tree-growth from 4.1 to 17.3 cm2 yr -1 , a rate which was maintained in the mid-term. Mean daily WU ranged from 5 (control) to 18 (high intensity thinning) l tree-1 . However, when expressed on stand basis, daily WU ranged from 0.18 (medium intensity thinning) to 0.30 mm (control plot), meaning that in spite of the higher WU rates in the remaining trees, stand WU was reduced with thinning. Large differences were found in the water balance components between thinning plots and control. These differences might have significant implications to maintain forest resilience, and improve forest management practices. The third study, brings forth two interesting points and their responses to thinning, WU and intrinsic water-use efficiency (WUEi). First, the relationships between growth and climate were studied at mid-term in order to identify if thinning can improve forest resilience. Second, the relationships between WU and WUEi was explored to identify how these factors were affected by thinning at short-term. A substantial limitation of tree-growth imposed by climatic conditions was observed, although thinning changed the tree-growth-precipitation relationships. Significant differences in WUEi were found after thinning at mid-term, however no significant difference was observed at short-term. Despite this, in general WUEi decreased when precipitation increased, with different slopes for each thinning intensity. Different patterns of the relationship between WU and WUEi were found, being positive for thinned plots and negative for control plot at short-term. Finally this thesis suggest that thinning in Aleppo pine plantations is effective in changing the relationships between WU and WUEi, furthermore, this thesis introduces a novel contribution by looking at the inter-related effects on growth, WU, WUEi and water balance in Mediterranean forest subject to thinning. / Gualberto Fernandes, TJ. (2014). Water-oriented management in forest plantations: combining hydrology, dendrochronology and ecophysiology [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48476 / TESIS

In Ecuador it has been recently noticed a relevant increase of interest on the conservation of natural resources, especially on the aquatic ecosystems, due to the high levels of biodiversity and ecosystem services that they provide. Among such ecosystems, the watersheds corresponding to headwaters are suffering increasing human pressures which exert negative effects on the ecosystem structure, composition and functioning, but the knowledge about such effects is still scarce. This dissertation focused on natural and nearly pristine streams of two Andean watersheds in the Southern Ecuador, between 2,900 and 3,730 metres above sea level. The main objectives were; 1) to examine the patterns of the structure and composition of the aquatic macroinvertebrate communities and its relation with the dominant riparian vegetation; 2) to analyse the influence of the fundamental environmental factors on the structure and density of the EPT communities (Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera), during periods without relevant hydrological disturbances; 3) to determine the main hydrological indices influencing the temporal dynamics of the aquatic communities at the mesohabitat scale; 4) to analyse the temporal variation of the main macroinvertebrate taxa during periods of maintained low flows in different types of habitat. To achieve these goals, different sampling methods were implemented, involving data collection regarding riparian vegetation, physico-chemical properties of the water, hydrology, hydraulics and aquatic macroinvertebrates during 40 months. Concerning the spatial patterns, the target streams showed very similar environmental and biological characteristics which determine the presence of a low number of taxa and the dominance of very few of them; some of those large-scale factors were the type of riparian vegetation and geology. The analyses at lower spatial scale in four streams showed differences in the community at mesohabitat and microhabitat scale. Specifically, it was demonstrated the critical influence of variables related with flow strength (velocity, Froude number, shear stress) on the presence and density of some taxa; such relations could be explained by the hydromorphological traits of the organisms to resist the flow, and other traits related with their feeding habits. Concerning the variation in time, it was demonstrated the critical role of the hydrological patterns in the temporal dynamics of the community. Specifically, the frequency and magnitude of high flows exert important effects on the densities of some taxa as well as on community metrics. The high-flow events produce the dragging of part of the community, even of some taxa adapted to swift water, producing a balancing effect in the community due to the reduction of the few dominant taxa. The analyses focused on the low-flow periods only, indicated the recovery in the proportions of the pioneer taxa (familia Chironomidae). However, these low flows and the increase of water temprature exerted a negative influence on the community, both on very frequent taxa (Chironomidae, Girardia, Hyalella) and on other taxa with more sensitivity to low flows (Ecuaphlebia). The increase of temperature pose negative effects on some sensitive taxa but it allows a faster development of some organisms with a multivoltine life-history. Finally, it is important to continue with these studies to get a better knowledge about the responses of the macroinvertebrate community to different scenarios of stream flow in the high mountain streams (annual cycles of extreme low or high flows). Such knowledge is fundamental for a eco-hydrological and sustainable management of these sensitive ecosystems, facing important threats such as climate change and flow regulation, and it is the base for environmental flows assessments. Besides, the biological characteristics and the ecology of many species is still a relevant field to be developed in this region. / Hoy en día en el Ecuador existe un mayor interés por la conservación de los recursos naturales, y especialmente por los ecosistemas acuáticos por la alta biodiversidad que albergan y los servicios ambientales que proporcionan al hombre. Entre ellos están las cuencas hídricas de cabecera, sometidas a una creciente presión antropogénica y a posibles efectos negativos en la estructura, composición y funcionamiento del ecosistema fluvial, aún poco conocidos en la región Andina. La comprensión de dichos efectos requiere primero el estudio de condiciones prístinas de referencia, incluyendo los análisis de la variación espacial y temporal de las comunidades. Por ello, se ejecutó esta investigación en arroyos cuasi-prístinos ubicados entre los 2,900 a 3730 metros de altitud en dos cuencas hidrográfica andinas al sur de Ecuador. Los objetivos fundamentales fueron: (1) Examinar los patrones de variación de la estructura y composición de las comunidades de macroinvertebrados acuáticos según el tipo de cobertura vegetal dominante en las riberas; (2) analizar la influencia de los principales factores ambientales en la estructura y densidad de las comunidades de EPT (Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera) durante períodos sin eventos hidrológicos elevados; (3) conocer los principales indicadores hidrológicos determinantes de la dinámica temporal de las comunidades acuáticas a escala de mesohábitat; y (4) analizar la variación de los principales taxones dominantes de la comunidad durante los caudales bajos según distintos tipos de hábitats. Para el cumplimiento los objetivos anteriores, se ejecutaron diferentes metodologías que implicaron la recolección de información sobre la vegetación de ribera, físico-química del agua, hidrología, hidráulica y macroinvertebrados acuáticos durante 40 meses. A nivel espacial, se encontró que estos arroyos de cabecera cuasi-prístinos con un buen estado de conservación comparten muchas de las características ambientales y biológicas, las cuales condicionan la presencia de un bajo número de taxones y el dominio de pocos grupos en estos ecosistemas de montaña debido a factores de gran escala, tales como la altitud, y específicamente por el tipo de cobertura vegetal y geología de la cuenca. Posteriormente, a mayor detalle, los análisis mostraron diferencias a escala de mesohábitat y microhábitat. Específicamente, se demostró que las variables relacionadas con la fuerza del flujo influyen de modo decisivo en la presencia y densidad de algunos macroinvertebrados. En cuanto a la variación en el tiempo, se observó que el patrón hidrológico es un factor clave en la dinámica temporal de las comunidades acuáticas. En concreto, la frecuencia y la magnitud de los caudales punta o picos actúan sobre la densidad de los taxones y métricas de la comunidad. Estos eventos altos de caudal causan un arrastre parcial sobre toda la comunidad, inclusive sobre los taxones adaptados a condiciones altas de flujo, dando como resultados un mejor equilibrio de la comunidad debido al descenso de los pocos taxones dominantes. Posteriormente, el análisis por separado en los períodos de caudal bajo indicó una recuperación de las proporciones de los taxones pioneros (familia Chironomidae) de estos ecosistemas. Sin embargo, se pudo detectar una cierta influencia negativa de estos niveles bajos de flujo y a su vez al incremento de la temperatura en la comunidad bentónica, tanto para los organismos habituales en estos arroyos (Chironomidae, Girardia, Hyalella) como otros más sensibles (Ecuaphlebia) a las condiciones mínimas de caudal. Finalmente, es importante continuar con estos estudios con el objeto de conocer mejor la respuesta de la comunidad a diversos escenarios de regímenes de flujo (períodos anuales secos y muy húmedos) en estos ecosistemas acuáticos de montaña, siendo la base para una gestión eco-hidrológica y sostenible, ante las amenazas que sufren estos / Avui en dia a l'Equador existeix un major interès per la conservació dels recursos naturals, i especialment pels ecosistemes aquàtics, per l'alta biodiversitat que alberguen i els serveis ambientals que proporcionen a l'esser humà. Entre aquests estan les conques hídriques de capçalera, sotmeses a una creixent pressió antropogènica i a possibles efectes negatius en l'estructura, composició i funcionament de l'ecosistema fluvial, encara poc coneguts a la regió andina. La comprensió de tals efectes requereix, en primer lloc, l'estudi de les condicions primigènies de referència, incloent les anàlisis de la variació espacial i temporal de les comunitats. Per això mateix, s'executà aquesta recerca en rierols quasi-primigenis ubicats entre els 2,900 i 3,730 metres d'altitud en dues conques hidrogràfiques andines, al sud d'Equador. Els objectius fonamentals foren: (1) examinar els patrons de variació de l'estructura i composició de les comunitats de macroinvertebrats aquàtics segons el tipus de cobertura vegetal dominant a les riberes; (2) analitzar la influència dels principals factors ambientals en l'estructura i densitat de les comunitats de EPT (Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera) durant períodes sense esdeveniments hidrològics elevats; (3) conèixer els principals indicadors hidrològics determinants de la dinàmica temporal de les comunitats aquàtiques a escala de mesohàbitat; i (4) analitzar la variació dels principals taxons dominants de la comunitat durant els cabals baixos segons distints tipus d'hàbitats. Per al compliment dels objectius anteriors, s'executaren diferents metodologies que implicaren la recol·lecció d'informació de vegetació de ribera, físico-química de l'aigua, hidrologia, hidràulica, i macroinvertebrats aquàtics durant 40 mesos. A nivell espacial, es va trobar que aquests rierols de capçalera quasi-primigenis amb un bon estat de conservació comparteixen moltes de les característiques ambientals i biològiques, les quals condicionen la presencia d'un baix nombre de taxons i el domini de pocs grups en aquests ecosistemes de muntanya degut a factors de gran escala, com ara l'altitud, i específicament el tipus de cobertura vegetal i geologia de la conca. Posteriorment, a un major detall, les anàlisis mostraren diferències a escala de mesohàbitat i microhàbitat. Específicament, es demostrà que les variables relacionades amb la força del flux (velocitat, número Froude i tensió tallant) influeixen de forma decisiva en la presència i densitat d'alguns macroinvertebrats. Pel que fa a la variació en el temps, es va observar que el patró hidrològic és un factor clau en la dinàmica temporal de les comunitats aquàtiques. En concret, la freqüència i la magnitud dels cabals punta o pics actuen sobre la densitat dels taxons i mètriques de la comunitat. Aquests esdeveniments d'alts cabals causen un arrossegament parcial sobre tota la comunitat, inclusivament sobre els taxons adaptats a condicions altes de flux, donant com a resultat un millor equilibri de la comunitat a causa del descens dels pocs taxons dominants. Posteriorment, l'anàlisi per separat en els períodes de cabal baix va indicar una recuperació de les proporcions dels taxons pioners (família Chironomidae) d'aquests ecosistemes. No obstant, es va poder detectar una certa influència negativa d'aquests nivells baixos de flux i al mateix temps a l'increment de la temperatura, en la comunitat bentònica, tant per als organismes habituals en aquests rierols (Chironomidae, Girardia, Hyalella) com d'altres més sensibles (Ecuaphlebia) a les condicions mínimes de cabal. Finalment, és important continuar amb aquests estudis amb l'objectiu de conèixer millor la resposta de la comunitat a diversos escenaris de règims de flux (períodes anuals secs i molt humits) en aquests ecosistemes aquàtics de muntanya, base per a la bona gestió eco-hidrològica i sostenible, davant les amenaces que pateixen aque / Vimos Lojano, D. (2017). Influencia de las condiciones hidráulicas e hidrológicas en la variación espacial y temporal de las comunidades de macroinvertebrados acuáticos en ríos altoandinos de cabecera al sur de Ecuador [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86217 / TESIS

[ES] El aumento de la población y el uso incontrolado de recursos y materias primas a escala global ha provocado una pérdida de la calidad ambiental y ha puesto de manifiesto la necesidad de un cambio de la mentalidad de la sociedad. Este cambio ha de articularse a partir de una normativa centrada en los conceptos de sostenibilidad y economía circular y a través del desarrollo e implantación de tecnologías más eficaces y respetuosas con el medio ambiente. El campo de las aguas residuales es uno de los que presenta una mayor capacidad de desarrollo en términos de economía circular y sostenibilidad. Las aguas residuales actúan como sumideros de diferentes recursos como son la energía o los nutrientes como el nitrógeno y el fósforo. En la actualidad, el nitrógeno es eliminado del agua residual mediante tratamientos biológicos como la nitrificación-desnitrificación que, además de impedir la recuperación de este recurso, tienen un consumo energético elevado. Además, la producción industrial del nitrógeno amoniacal se centra en el proceso Haber-Bosch, el cual es también electro-intensivo. Por todo ello, la necesidad de recuperar el nitrógeno presente en el agua residual ha ido tomando fuerza en los últimos años. Los contactores de membrana de fibra hueca son considerados como una de las tecnologías más prometedoras para la recuperación de nitrógeno. Estas membranas se caracterizan por su hidrofobicidad, lo que permite únicamente el paso de sustancias gaseosas de una corriente a otra. Esta tecnología consiste en poner en contacto una disolución rica en nitrógeno amoniacal a un pH elevado y una disolución ácida. El pH elevado hace que el amonio presente se encuentre en forma de amoniaco gas el cual es capaz de atravesar la membrana siendo capturado en la corriente ácida, normalmente de ácido sulfúrico, dando lugar a una disolución de sulfato de amonio. Esta tecnología destaca por, ser selectiva para el nitrógeno amoniacal, su bajo consumo energético y sus bajas necesidades de espacio para su implementación. En este trabajo se realiza un estudio sobre la aplicación de los contactores de membrana de fibra hueca para la recuperación de nitrógeno en el campo de las aguas residuales, centrándose en los siguientes puntos: - Evaluación del efecto de los principales parámetros operacionales sobre el rendimiento y la velocidad del proceso. Los parámetros en cuestión son el pH, el caudal y la temperatura de la corriente alimento, la superficie de membrana disponible y las características de las corrientes ácida y de alimentación. - Desarrollo de un modelo matemático capaz de representar el proceso de recuperación, así como la evolución del pH durante el mismo. - Estudio económico y ambiental de la implantación de esta tecnología a escala industrial en una depuradora. - Desarrollo de un sistema de control para su operación en continuo. / [CAT] L'augment de la població i l'ús incontrolat de recursos i matèries primeres a escala global ha provocat la pèrdua de qualitat ambiental i ha posat de manifest la necessitat d'un canvi de mentalitat de la societat. Aquest canvi ha d'articular-se d'acord amb una normativa centrada en els conceptes de sostenibilitat i economia circular i mitjançant el desenvolupament i implantació de tecnologies més eficients i respectuoses amb el medi ambient. El camp de les aigües residual és un dels que presenta major capacitat de desenvolupament en termes d'economia circular i sostenibilitat. Les aigües residuals actuen com a embornals de diferents recursos els quals arriben a les estacions depuradores com són l'energia o els nutrients com el nitrogen i el fòsfor. Actualment, el nitrogen és eliminat de l'aigua residual mitjançant tractaments biològics com la nitrificació-desnitrificació, que a més d'impedir la recuperació d'aquest recurs, té un consum energètic elevat. A més, la producció industrial del nitrogen amoniacal es basa en el procés de Haber-Bosch que és també electro-intensiu. Els comptadors de membrana de fibra buida son considerats com una de les tecnologies més prometedores per a la recuperació de nitrogen. Aquestes membranes es caracteritzen per la seua hidrofobicitat, la qual cosa permet únicament el pas de substàncies gasoses d'un corrent a altra. Aquesta tecnologia consisteix a posar en contacte una dissolució rica en nitrogen amoniacal a un pH elevat i una dissolució àcida. El pH elevat fa que l'amoni present es trobi en forma d'amoníac gas que és capaç d'entravessar la membrana sent capturat en el corrent àcida, normalment d'àcid sulfúric, i donant lloc a una dissolució de sulfat d'amoni. Aquesta tecnologia destaca per, ser selectiva per al nitrogen amoniacal, baix consum energètic i poques necessitats d'espai per a la seua implementació. En aquest treball es realitza un estudi sobre l'aplicació dels comptadors de membrana de fibra buida per a la recuperació de nitrogen en el camp de les aigües residuals, basant-se en els següents punts: - S'ha avaluat l'efecte dels principals paràmetres operacionals sobre el rendiment i la velocitat del procés. Aquests paràmetres són el pH, el cabal i la temperatura del corrent d'alimentació, la superfície de la membrana disponible i les característiques dels corrents àcides i d'alimentació. - S'ha desenvolupat un model matemàtic per tal de representar el procés de recuperació així com l'evolució del pH. - S'ha realitzat un estudi econòmic i ambiental de la implantació d'aquesta tecnologia a escala industrial en una depuradora - S'ha desenvolupat un sistema de control per a l'operació en continu. / [EN] Population growth and the global uncontrolled used of resources have reduced environmetal quality and highlighted the need for a change in society's mentality. This change should be carried out by new regulations based on the circular economy and sustainability and through the development and implementation of more efficcient evironmentally-friendly technologies. Wastewater treatment appears as one of the most promising industrial fields in terms of circular economy and sustainability. Wastewater acts as a sink of energy and nutrients such as nitrogen and phosphorous, which end up in wastwater treatment plants. Nitrogen is currently removed by the aerobic biological process called nitrification-denitrification. This process avoids the possibility of recovering nitrogen and requires a high energy consumption. Futhermore, ammonia is produced by the Haber-Bosch process, which also requires a lot of energy, thus increasing the need for nitrogen recovery from wastewater. The hollow fibre membrane contactor has appeared as a promising technology for nitrogen recovery. This hydrophobic membrane favours the passage of free ammonia gas from one side to the other without passing liquids. This technology puts a nitrogen-rich solution high pH stream in contact with an acid solution. The high pH makes ammonia appear as free ammonia gas, which is able to pass through the membrane. This free ammmonia is captured by an acid solution, usually sulphuric acid, producing an ammonia sulphate solution. The main advantages of this tecnology are its low energy consumption, small space requirements and the fact that it is selective to ammonia. This thesis describes an overall study of the potential of hollow fibre membrane contactor for nitrogen recovery from wastewater, for which the following aspects of the tecnlogy have been analyzed: - Operational parameters such as pH, feed Flow rate, temperature, membrane surface and the characteristics of the feed and acid stream. - A mathematical model able to represent pH and nitrogen evolution during the recovery process was developed. - An economical and environmental analysis focused on the implantation of this technology in a wastewater treatment plant. - A control system for optimizing continuous operations. / Noriega Hevia, G. (2021). Recuperación de nitrógeno mediante contactores de membrana: aplicación, modelación y control [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/178972 / TESIS

La Directiva Marco del Agua de la UE (2000/60/CE) (en adelante, DMA) tiene como objetivo establecer un marco para la protección de las aguas superficiales continentales, las aguas de transición, las aguas costeras y las aguas subterráneas, para prevenir todo deterioro adicional y proteger y mejorar el estado de los ecosistemas acuáticos. El objetivo final de la DMA es llegar a un buen estado ecológico de los ecosistemas acuáticos para el año 2015. Para lograr este objetivo se precisa caracterizar e identificar previamente la calidad ecológica de las masas de agua mediante elementos indicadores de calidad ecológica, bien sean biológicos, fisicoquímicos o hidromorfológicos. Otra de las acciones clave es realizar un ejercicio de intercalibración que asegure que los umbrales de las clases ecológicas para los diferentes elementos indicadores de calidad se correspondan con niveles comparables respecto a la alteración del ecosistema en los diferentes lugares a caracterizar. Uno de los indicadores biológicos que la DMA establece para determinar el estado ecológico de las masas de agua costeras es el fitoplancton. Dentro de éste hay dos aspectos: " Composición fitoplanctónica. " Biomasa fitoplanctónica (clorofila a), apartado donde se centra el trabajo de esta tesis doctoral. Esta tesis trata de establecer adecuadamente el modelo conceptual previo imprescindible para llegar a establecer los criterios pertinentes para definir las tipologías de las diferentes masas de agua del Mediterráneo, las zonas de referencia y los umbrales para establecer las clases de estado ecológico utilizando la clorofila a como parámetro indicador de calidad. En primer lugar, se analizan las implicaciones de la red de muestreos a la hora de determinar el estado trófico del sistema utilizando la clorofila a como parámetro indicador. / Hermosilla Gómez, Z. (2009). Desarrollo metodológico para la correcta evaluación del estado ecológico de las aguas costeras de la Comunidad Valenciana, en el ámbito de la Directiva Marco del Agua, utilizando la clorofila a como parámetro indicador de la calidad [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/6064 / Palancia

[EN] Phosphorus is very important in life because it plays an essential role in biological processes. The main use of phosphorus is in the fertilizer industry in the form of phosphates. These phosphates come mainly from phosphate rocks which might be exhausted in 50-100 years. The overexploitation of phosphate rocks has resulted in decreased quality of reserves, and it has raised the cost of extraction, processing and shipping. Moreover, phosphorus coming from wastewater, phosphate rock dissolution, and soil with an excessive supply of fertilizer, is deposited on the surface water bodies causing a serious pollution problem called eutrophication. One of the systems most used to reduced phosphorus levels in the wastewater is the enhanced biological phosphorus removal (EBPR). This process involves capturing biologically, alternating between anaerobic oxic/anoxic conditions, the wastewater phosphorus through the phosphorus accumulating organisms (PAOs). However, one of the main problems of this process is that the glycogen accumulating organisms (GAOs) compete with PAOs for volatile fatty acids (VFA). Even though there have been many studies on the factors affecting competition between PAOs and GAOs, there are still many unanswered questions regarding the metabolism of PAOs when they lack energy reserves in the form of intracellular polyphosphates (poly-P) and its effect on the population dynamics of PAOs and GAOs in an activated sludge system. Therefore, the main goal of this dissertation is to study short- and long-term the metabolic behavior of the PAOs to different levels of poly-P; to analyze the population dynamics of microorganisms involved in the process EBPR; to model mathematically that metabolic behavior; and finally, to evaluate the possible recovery of phosphorus by extracting poly-P present in the PAOs. In the short- and long-term study was observed a metabolic shift correlates with the content in poly-P so that under low contents of poly-P the PAOs are able to behave as GAOs but without a significant development of the GAO population. Although, in both studies was observed the same metabolic behavior, from the microbiological point of view were observed some differences. In the short-term, the PAO Type II clearly showed the metabolic shift, while long-term were the PAO Type I. From the experiments performed, necessary expressions (stoichiometric and kinetic) were developed to include new behaviors observed (metabolic rate) in metabolic models existing today. Monod type expressions were developed and implemented on the model of the PAOs to represent the change between the typical stoichiometric parameters of PAO and GAO metabolism. The model was calibrated and validated showing the ability to correctly represent the metabolic change of PAOs under low concentrations of poly-P. When was observed that with low concentrations of poly-P the PAOs have the ability to change its metabolism, without the process was deteriorated by the development of the GAO population, two operating strategies were evaluated to obtain a stream rich in phosphorus to allow later retrieval. The strategies studied differed in the level of extraction of the poly-P from PAOs. In the first strategy, it was extracted less than 40 % of poly-P, while the second strategy, it came to extract more than 90 % of poly-P. The second strategy showed a higher extraction efficiency, achieving recover up to 81 % of the phosphorus present in the wastewater. As a result, of work performed four articles were generated, three of them published in journals of particular importance (2 in the journal Water Research and 1 in the journal Chemical Engineering Journal) constituting the main body of this thesis. / [ES] El fósforo es de gran importancia para la vida debido a que desempeña un papel esencial en los procesos biológicos. El principal uso del fósforo está en la industria de los fertilizantes en forma de fosfatos. Estos fosfatos provienen principalmente de las rocas fosfáticas, las cuales podrían llegar a agotarse entre los próximos 50 y 100 años. La sobreexplotación de la roca fosfática, ha generado una disminución en la calidad de las reservas, y ha elevado el coste de su extracción, procesamiento y transporte marítimo. Por otra parte, el fósforo proveniente de las aguas residuales, de la disolución de las rocas fosfáticas y de los suelos con excesivo aporte de fertilizantes, se deposita en los cuerpos de aguas superficiales produciendo un grave problema de contaminación llamado eutrofización. Uno de los sistemas más empleados para reducir los niveles de fósforo en el agua residual es el proceso de eliminación biológica de fósforo (EBPR). Este proceso implica capturar biológicamente, alternando entre condiciones anaerobias óxicas/anóxicas, el fósforo del agua residual mediante organismos acumuladores de fósforo (PAOs). Sin embargo, uno de los principales problemas de este proceso, es la competencia de las PAOs con los organismos acumuladores de glucógeno (GAOs) por los ácidos grasos volátiles (AGV). Aunque si bien se han realizado muchos estudios sobre los factores que afectan la competencia entre PAOs y GAOs, existen aún muchas preguntas sin respuesta en relación al metabolismo de las PAOs cuando estas carecen de reservas energéticas en forma de polifosfatos intracelulares (poli-P) y a su efecto sobre la dinámica de las poblaciones de PAOs y GAOs en un sistema de fangos activados. Es por ello que el objetivo principal de esta tesis doctoral consiste en: estudiar a corto y largo plazo el comportamiento metabólico de las PAOs al cambiar el contenido en poli-P; analizar la dinámica poblacional de los microorganismos implicados en el proceso de EBPR; modelizar matemáticamente dicho comportamiento metabólico y por último evaluar la posible recuperación de fósforo mediante la extracción del poli-P presente en las PAOs. En el estudio a corto y largo plazo se observó un cambio metabólico correlacionado con el contenido en poli-P, de forma que a bajos contenidos de poli-P las PAOs se comportaban metabólicamente como las GAOs, pero sin que estas últimas se llegaran a desarrollar de forma significativa. A pesar de observar el mismo comportamiento metabólico en ambos estudios, desde el punto de vista microbiológico se observaron diferencias. A corto plazo, las PAO Tipo II mostraron claramente el cambio metabólico, mientras que a largo plazo fueron las PAO Tipo I. A partir de los experimentos realizados, se desarrollaron las expresiones necesarias (estequiométricas y cinéticas) para incluir los nuevos comportamientos observados (cambio metabólico) en los modelos metabólicos existentes en la actualidad. Expresiones tipo Monod fueron desarrolladas e implementadas en el modelo de las PAOs para representar el cambio entre los parámetros estequiométricos típicos del metabolismo PAO y GAO. El modelo fue calibrado y validado mostrando la capacidad de representar correctamente el cambio metabólico de las PAOs a concentraciones bajas de poli-P. Al observar que las PAOs tienen la habilidad de cambiar su metabolismo a bajas concentraciones de poli-P, sin que se deteriorara el proceso por el desarrollo de las GAOs, se evaluaron dos estrategias de operación para la obtención de una corriente rica en fósforo que permita su posterior recuperación. Las estrategias estudiadas se diferenciaban en el nivel de extracción de poli-P de las PAOs. En la primera estrategia se extraía menos del 40 % de poli-P, mientras que en la segunda estrategia se llegaba a extraer más del 90 % de poli-P. La segunda estrategia mostró una eficacia de extracción superior, consiguiendo recuperar hasta el 81 / [CAT] El fòsfor és de gran importància per a la vida a causa que exerceix un paper essencial en els processos biològics. El principal ús del fòsfor està en la indústria dels fertilitzants en forma de fosfats. Aquests fosfats provenen principalment de les roques fosfatades, les quals podrien arribar a esgotar-se entre els pròxims 50 i 100 anys. La sobreexplotació de la roca fosfatada, ha generat una disminució en la qualitat de les reserves, i ha elevat el cost de la seua extracció, processament i transport marítim. D'altra banda, el fòsfor provinent de les aigües residuals, de la dissolució de les roques fosfatades i dels sòls amb excessiva aportació de fertilitzants, es diposita en els cossos d'aigües superficials produint un greu problema de contaminació anomenat eutrofització. Un dels sistemes més utilizats per a reduir els nivells de fòsfor en l'aigua residual és el procés d'eliminació biològica de fòsfor (EBPR). Aquest procés implica capturar biològicament, alternant entre condicions anaeròbies aeròbies/anòxies, el fòsfor de l'aigua residual mitjançant organismes acumuladors de fòsfor (PAOs). No obstant açò, un dels principals problemes d'aquest procés, és la competència de les PAOs amb els organismes acumuladors de glucogen (GAOs) pels àcids grassos volàtils (AGV). Encara que si bé s'han realitzat molts estudis sobre els factors que afecten la competència entre PAOs i GAOs, existixen encara moltes preguntes sense resposta en relació al metabolisme de les PAOs quan aquestes careixen de reserves energètiques en forma de polifosfat intracel·lulars (poli-P) i al seu efecte sobre la dinàmica de les poblacions de PAOs i GAOs en un sistema de fangs activats. És per això que l'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral consisteix en: estudiar a curt i llarg termini el comportament metabòlic de les PAOs en canviar el contingut en poli-P; analitzar la dinàmica poblacional dels microorganismes implicats en el procés de EBPR; modelatge matemàticament d'aquest comportament metabòlic i finalment avaluar la possible recuperació de fòsfor mitjançant l'extracció del poli-P present en les PAOs. En l'estudi a curt i llarg termini es va observar un canvi metabòlic correlacionat amb el contingut en poli-P, de manera que a baixos continguts de poli-P les PAOs es comportaven metabolicament com les GAOs, però sense que aquestes últimes s'arribaren a desenvolupar de forma significativa. Malgrat observar el mateix comportament metabòlic en tots dos estudis, des del punt de vista microbiològic es van observar diferències. A curt termini, les PAO Tipus II van mostrar clarament el canvi metabòlic, mentre que a llarg termini van ser les PAO Tipus I. A partir dels experiments realitzats, es van desenvolupar les expressions necessàries (estequiomètriques i cinètiques) per a incloure els nous comportaments observats (canvi metabòlic) en els models metabòlics existents en l'actualitat. Expressions tipus Monod van ser desenvolupades e implementades en el model de les PAOs per a representar el canvi entre els paràmetres estequiomètrics típics del metabolisme PAO i GAO. El model va ser calibrat i validat mostrant la capacitat de representar correctament el canvi metabòlic de les PAOs a concentracions baixes de poli-P. En observar que les PAOs tenen l'habilitat de canviar el seu metabolisme a baixes concentracions de poli-P, sense que es deteriorara el procés pel desenvolupament de les GAOs, es varen avaluar dues estratègies d'operació per a l'obtenció d'un corrent ric en fòsfor que permeta la seua posterior recuperació. Les estratègies estudiades es diferenciaven en el nivell d'extracció de poli-P de les PAOs. En la primera estratègia es va extraure menys del 40 % de poli-P, mentre que en la segona estratègia s'arribava a extraure més del 90 % de poli-P. La segona estratègia va mostrar una eficàcia d'extracció superior, aconseguint recuperar fins al 81 % del fòsfor p / Acevedo Juárez, B. (2016). Estudio y modelación matemática del cambio metabólico de las bacterias responsables de la eliminación biológica de fósforo en el tratamiento de aguas residuales [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62585 / TESIS

A nivel legislativo, la Directiva 2000/60/EC del Parlamento Europeo y el Consejo de Europa establece un marco comunitario de acción en el ámbito de la política del agua, y en cuanto a depuración de agua se refiere, la Directiva 91/271/EC establece los límites de vertido de contaminantes procedentes de las estaciones de depuración de agua residual (EDAR), e introduce el concepto de zonas sensibles, en el que se establece la importancia de eliminar nutrientes, especialmente nitrógeno y fósforo, de las aguas residuales, en vista de su impacto negativo sobre los ecosistemas acuáticos. Diversos estudios han puesto de manifiesto la posibilidad de optimizar el funcionamiento de las EDAR mediante el empleo de procesos que permitan eliminar el nitrógeno amoniacal vía nitrito de corrientes de agua residual con elevada concentración de amonio. El objetivo principal de este trabajo de tesis doctoral ha sido el estudio a escala de laboratorio del proceso de eliminación de nitrógeno vía nitrito, para eliminar el amonio de la corriente del sobrenadante procedente de la deshidratación de fangos estabilizados mediante digestión anaerobia. Inicialmente, se estudiaron diversas estrategias para la puesta en marcha del proceso SHARON operado para la nitritación parcial. Tras alcanzar un funcionamiento estable del proceso se estudió el efecto de diversos factores ambientales y de operación sobre los organismos amonioxidantes (AOB) y la calidad del efluente, respectivamente. Por otro lado, a partir del análisis de la información aportada por los sensores de pH, potencial redox y oxígeno disuelto instalados en el reactor, y su relación con las concentraciones de los compuestos nitrogenados, determinados durante las etapas de puesta en marcha y seguimiento del proceso biológico de nitrificación y desnitrificación vía nitrito, se desarrolló una estrategia de monitorización, en donde se establecieron los criterios de funcionamiento óptimo del proceso. Esta información fue empleada para d / Claros Bedoya, JA. (2012). ESTUDIO DEL PROCESO DE NITRIFICACIÓN Y DESNITRIFICACIÓN VÍA NITRITO PARA EL TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE CORRIENTES DE AGUA RESIDUAL CON ALTA CARGA DE NITRÓGENO AMONIACAL [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17653 / Palancia

RESUMEN Los peces nativos son indicadores de la salud de los ecosistemas acuáticos, y se han convertido en un elemento de calidad clave para evaluar el estado ecológico de los ríos. La comprensión de los factores que afectan a las especies nativas de peces es importante para la gestión y conservación de los ecosistemas acuáticos. El objetivo general de esta tesis es analizar las relaciones entre variables biológicas y de hábitat (incluyendo la conectividad) a través de una variedad de escalas espaciales en los ríos Mediterráneos, con el desarrollo de herramientas de modelación para apoyar la toma de decisiones en la restauración de ríos. Esta tesis se compone de cuatro artículos. El primero tiene como objetivos modelar la relación entre un conjunto de variables ambientales y la riqueza de especies nativas (NFSR), y evaluar la eficacia de potenciales acciones de restauración para mejorar la NFSR en la cuenca del río Júcar. Para ello se aplicó un enfoque de modelación de red neuronal artificial (ANN), utilizando en la fase de entrenamiento el algoritmo Levenberg-Marquardt. Se aplicó el método de las derivadas parciales para determinar la importancia relativa de las variables ambientales. Según los resultados, el modelo de ANN combina variables que describen la calidad de ribera, la calidad del agua y el hábitat físico, y ayudó a identificar los principales factores que condicionan el patrón de distribución de la NFSR en los ríos Mediterráneos. En la segunda parte del estudio, el modelo fue utilizado para evaluar la eficacia de dos acciones de restauración en el río Júcar: la eliminación de dos azudes abandonados, con el consiguiente incremento de la proporción de corrientes. Estas simulaciones indican que la riqueza aumenta con el incremento de la longitud libre de barreras artificiales y la proporción del mesohabitat de corriente, y demostró la utilidad de las ANN como una poderosa herramienta para apoyar la toma de decisiones en el manejo y restauración ecológica de los ríos Mediterráneos. El segundo artículo tiene como objetivo determinar la importancia relativa de los dos principales factores que controlan la reducción de la riqueza de peces (NFSR), es decir, las interacciones entre las especies acuáticas, variables del hábitat (incluyendo la conectividad fluvial) y biológicas (incluidas las especies invasoras) en los ríos Júcar, Cabriel y Turia. Con este fin, tres modelos de ANN fueron analizados: el primero fue construido solamente con variables biológicas, el segundo se construyó únicamente con variables de hábitat y el tercero con la combinación de estos dos grupos de variables. Los resultados muestran que las variables de hábitat son los ¿drivers¿ más importantes para la distribución de NFSR, y demuestran la importancia ecológica de los modelos desarrollados. Los resultados de este estudio destacan la necesidad de proponer medidas de mitigación relacionadas con la mejora del hábitat (incluyendo la variabilidad de caudales en el río) como medida para conservar y restaurar los ríos Mediterráneos. El tercer artículo busca comparar la fiabilidad y relevancia ecológica de dos modelos predictivos de NFSR, basados en redes neuronales artificiales (ANN) y random forests (RF). La relevancia de las variables seleccionadas por cada modelo se evaluó a partir del conocimiento ecológico y apoyado por otras investigaciones. Los dos modelos fueron desarrollados utilizando validación cruzada k-fold y su desempeño fue evaluado a través de tres índices: el coeficiente de determinación (R2 ), el error cuadrático medio (MSE) y el coeficiente de determinación ajustado (R2 adj). Según los resultados, RF obtuvo el mejor desempeño en entrenamiento. Pero, el procedimiento de validación cruzada reveló que ambas técnicas generaron resultados similares (R2 = 68% para RF y R2 = 66% para ANN). La comparación de diferentes métodos de machine learning es muy útil para el análisis crítico de los resultados obtenidos a través de los modelos. El cuarto artículo tiene como objetivo evaluar la capacidad de las ANN para identificar los factores que afectan a la densidad y la presencia/ausencia de Luciobarbus guiraonis en la demarcación hidrográfica del Júcar. Se utilizó una red neuronal artificial multicapa de tipo feedforward (ANN) para representar relaciones no lineales entre descriptores de L. guiraonis con variables biológicas y de hábitat. El poder predictivo de los modelos se evaluó con base en el índice Kappa (k), la proporción de casos correctamente clasificados (CCI) y el área bajo la curva (AUC) característica operativa del receptor (ROC). La presencia/ausencia de L. guiraonis fue bien predicha por el modelo ANN (CCI = 87%, AUC = 0.85 y k = 0.66). La predicción de la densidad fue moderada (CCI = 62%, AUC = 0.71 y k = 0.43). Las variables más importantes que describen la presencia/ausencia fueron: radiación solar, área de drenaje y la proporción de especies exóticas de peces con un peso relativo del 27.8%, 24.53% y 13.60% respectivamente. En el modelo de densidad, las variables más importantes fueron el coeficiente de variación de los caudales medios anuales con una importancia relativa del 50.5% y la proporción de especies exóticas de peces con el 24.4%. Los modelos proporcionan información importante acerca de la relación de L. guiraonis con variables bióticas y de hábitat, este nuevo conocimiento podría utilizarse para apoyar futuros estudios y para contribuir en la toma de decisiones para la conservación y manejo de especies en los en los ríos Júcar, Cabriel y Turia. / Olaya Marín, EJ. (2013). Ecological models at fish community and species level to support effective river restoration [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/28853 / TESIS

Los corredores riparios en ambientes semiáridos mediterráneos son ecosistemas de gran biodiversidad y complejidad. En ellos confluyen una gran variedad de perturbaciones naturales capaces de crear un mosaico espacial y temporal con pocos paralelos en otros ecosistemas. Sin embargo, a pesar de su valor, los ecosistemas riparios están amenazados debido a los altos niveles de intervención humana. La construcción de presas (y la consecuente manipulación del caudal) está considerada como la perturbación humana más importante que se cierne sobre ellos. Esta tesis ha tenido como objetivo analizar el ecosistema ripario, abarcando diferentes escalas espaciales y temporales, y centrándose en los factores que influyen en la distribución, estructura, composición, calidad y dinámica de su vegetación, tanto en tramos naturales como hidrológicamente alterados de ríos mediterráneos, concretamente de la Demarcación Hidrográfica del Júcar (Este de España). Para lograr este objetivo, se han hecho los siguientes aportes a la investigación: A) Determinar los patrones de distribución de especies leñosas riparias en el gradiente transversal de la ribera y definir grupos de especies con respuesta similar a las condiciones físicas del hábitat; B) Comparar la respuesta de dichas especies en tramos naturales y alterados hidrológicamente; C) Definir curvas de respuesta y gremios hidrológicos de especies en tramos con régimen natural; D) Establecer los principales factores que determinan la calidad del hábitat ripario y fluvial y los patrones longitudinales de la composición florística, así como de las características del hábitat fluvial en un segmento hidrológicamente alterado; E) Describir los cambios espacio-temporales en la estructura y complejidad de la vegetación, y los cambios temporales en el régimen de caudales del corredor ripario de un tramo hidrológicamente alterado. Los objetivos anteriores fueron abordados con diferentes metodologías que implicaron la combinación de diversas fuentes de información y un esfuerzo importante en la toma de datos en varios lugares de estudio de los ríos Cabriel, Mijares y Serpis. Para cumplir con los objetivos A y B, se llevaron a cabo un muestreo de suelos y un muestreo georreferenciado de vegetación a través de transectos transversales al cauce en dos tramos naturales y tres regulados. Los datos fueron analizados con estadística robusta y multivariante. Para cumplir el objetivo C, el muestreo georreferenciado anterior (junto con un muestreo dendrocronológico) fue acoplado con un modelo hidráulico en los dos tramos naturales, con el fin de obtener la serie temporal de cotas del agua a la que habían estado expuestas cada una de las plantas durante su vida. La respuesta de las especies y su posible agregación en gremios hidrológicos fue comparada mediante estadística robusta en relación a la duración de la inundación, duración de la inundación durante el período de crecimiento, duración continua de la inundación, frecuencia de inundación y elevación de la planta respecto al caudal base. Para lograr el objetivo D, toda la sección regulada del río Serpis (desde la presa Beniarrés - hasta la desembocadura; 40 km) se dividió en segmentos. En cada uno de ellos se llevó a cabo un inventario de flora y se aplicaron índices hidromorfológicos. Los segmentos fueron agrupados de acuerdo a su composición florística y características del hábitat fluvial utilizando diferentes técnicas de estadística multivariante. Finalmente se discutieron los factores principales que controlan los patrones espaciales de la composición florística, las características del hábitat fluvial, la calidad del hábitat ribereño y la heterogeneidad del hábitat fluvial. Para alcanzar el objetivo E, se combinaron series históricas de caudales y su manipulación humana con imágenes aéreas históricas (reveladoras de cambios en la cubierta vegetal) y observaciones de campo de la distribución de edades de la vegetación y morfología del corredor ripario del río Mijares en los últimos 60 años. De esta información, se extrajeron métricas del paisaje e índices hidrológicos para identificar y resumir los cambios espacio-temporales en la estructura de la ribera y en el régimen de caudales. El estudio a escala transversal nos ayudó a comprender en cada uno de los tramos la zonación de las especies leñosas riparias en función de la morfología y características del suelo, revelando que la alteración del caudal puede influir en la modificación de los patrones posicionales de las especies. Se definieron tres gremios hidrológicos: ¿altamente tolerante a la inundación¿, ¿tolerante intermedio¿ y ¿de transición entre ripario y terrestre¿. El estudio a escala longitudinal sugirió que la respuesta de la vegetación a un cambio hidrológico es altamente dependiente de la geomorfología local. Se constató que los factores principales que determinan los patrones hidromorfológicos y florísticos son un régimen de caudales artificial y altamente variable (identificado en los segmentos con peor calidad del hábitat ripario y fluvial), la presencia de estructuras laterales en el cauce y las características geomorfológicas. Como efectos importantes de la regulación del caudal a largo plazo, el estudio a escala espacio-temporal reveló un aumento en la cobertura y densidad de la vegetación leñosa, una deriva en la composición de especies y una disminución en las áreas de sedimento desnudo (esencial para el reclutamiento de las especies riparias pioneras), junto con una reducción sincrónica en la complejidad de la ribera. Estos cambios estarían relacionados con la disminución de la magnitud y variabilidad de los caudales en las últimas seis décadas. Solo una mejor comprensión de los procesos ecohidrológicos y de las implicaciones de la alteración hidrológica sobre los ecosistemas riparios mediterráneos podrá apoyar la integración eficaz de estos sistemas en las decisiones de gestión del agua. / Garófano Gómez, V. (2013). Riparian vegetation patterns according to hydrogeomorphological factors at different spatial and temporal scales in Mediterranean rivers [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/29395 / TESIS

Con el aumento de la población y de la demanda de bienes y servicios a escala global, se ha producido un deterioro en la calidad y disponibilidad del agua, poniendo de manifiesto la necesidad inminente de un cambio de mentalidad en la sociedad. Este cambio debe incluir, tanto la intensificación de las disposiciones legales que permitan prevenir la contaminación, como el desarrollo e implementación de tecnologías de depuración más eficaces, sostenibles y respetuosas con el ambiente. En la actualidad, en la mayoría de países desarrollados el tratamiento de aguas residuales urbanas está basado en los sistemas de fangos activados como tratamiento principal. Estos sistemas se caracterizan por presentar un elevado consumo energético y una alta generación de fango biológico, que debe ser sometido a algún tratamiento de estabilización previo a su reutilización o disposición final. Una alternativa a estas tecnologías son los sistemas basados en procesos anaerobios, cuya implementación supone mayor sostenibilidad, menor coste económico y energético, y menor impacto ambiental. Sin embargo, es necesario superar las limitaciones asociadas a las bajas velocidades de crecimiento de la biomasa anaerobia (en comparación con los microorganismos aerobios) y a la baja eficacia en la separación de la biomasa mediante procesos de sedimentación. La combinación del proceso anaerobio de degradación de la materia orgánica con un proceso de filtración con membranas, permite superar los inconvenientes mencionados, pudiéndose establecer tiempos de retención celular elevados sin necesidad de incrementar el volumen de reacción y obtener un efluente de alta calidad. Una de las ventajas de los sistemas anaerobios es la recuperación de parte de la energía contenida en la materia orgánica en forma de metano. Sin embargo, cuando hay presencia de sulfato en el medio se desarrollan bacterias sulfatorreductoras, las cuales compiten por los sustratos, reduciéndose la eficiencia en la conversión de materia orgánica a metano, y generando sulfuro de hidrógeno (sulfurogénesis), que inhibe los procesos biológicos y disminuye la calidad del biogás generado. Debido a la importancia que tiene el proceso de sulfurogénesis en los sistemas de tratamiento de aguas residuales, varios autores han propuesto modelos matemáticos que incluyen los procesos biológicos, físicos y químicos asociados a las bacterias sulfatorreductoras. Sin embargo, no existe un modelo global que permita simular en conjunto los procesos que tienen lugar tanto en la línea de agua como en la de fango, y donde esté incluido este proceso. También es destacable la ausencia de una metodología sistemática para la calibración de los parámetros de los modelos anaerobios de tratamiento de aguas residuales. El objetivo principal de la presente tesis doctoral es la modelación matemática del tratamiento anaerobio de aguas residuales urbanas con elevado contenido de sulfato. Con este fin, se ha desarrollado un modelo matemático capaz de describir el proceso biológico de sulfurogénesis y se ha propuesto una metodología de calibración de los parámetros. El modelo desarrollado ha sido incorporado al modelo global Biological Nutrient Removal Model No. 2 (BNRM2). Tanto el modelo como la metodología de calibración han sido validados mediante simulación con el programa DESASS, comparando los resultados predichos por el modelo con los valores experimentales obtenidos en un biorreactor anaerobio de membranas a escala demostración / Durán Pinzón, F. (2013). Modelación matemática del tratamiento anaerobio de aguas residuales urbanas incluyendo las bacterias sulfatorreductoras. Aplicación a un biorreactor anaeroio de membranas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34778 / TESIS