Volatile Organic Compounds (VOCs) are one of the main groups of odour causing compounds in Waste Water Treatment Plants (WWTP). Adsorption technology is already established, in recent years the interest for the optimization of the costs associated with this technique has grown significantly. In particular, there are different options, from the use of low cost adsorbents, to reducing costs associated with carbon regeneration process. In this thesis, the adsorption of the three VOCs on sewage sludge based adsorbents was studied. It was proved that adsorbents obtained by chemical activation of sewage sludge with alkaline hydroxides are comparable to commercial activated carbons (ACs). Likewise, the adsorption of multicomponent gaseous streams was also studied. Related to the ACs regeneration, it was proposed a regeneration treatment of VOC saturated ACs with H2O2 based on advanced oxidation processes (AOP). The influence of the surface chemistry of ACs in this regeneration process was also studied. / Los compuestos orgánicos volátiles (COVs) son unos de los principales compuestos causantes de olores en las emisiones de EDARs. La adsorción es una técnica ampliamente utilizada para la eliminación de COVs en corrientes gaseosas y en los últimos tiempos ha crecido significativamente el interés para la optimización de los costes relacionados con esta técnica. En esta tesis se estudió el proceso de adsorción tres COVs en adsorbentes preparados a partir de lodos de EDAR, comprobando que adsorbentes obtenidos mediante activación química de lodos de depuradora son comparables a carbones activados comerciales (CAs). También se estudió la adsorción de corrientes multicomponente de COVs. En referencia a la regeneración del carbón activado, se propuso un tratamiento de regeneración con H2O2 de CAs saturados con COVs basado en los procesos avanzados de oxidación. Asimismo se estudió la influencia de la química superficial de los CAs en el proceso de regeneración con H2O2.

[ES] La Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible establece una serie de retos ambiciosos para la comunidad mundial denominados Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS). Entre ellos se encuentran retos específicos como el acceso al agua potable y al saneamiento y una mejor planificación de los recursos hídricos, además de objetivos dirigidos con el fin de combatir las desigualdades y la discriminación, entre los cuales se incluyen los siguientes objetivos generales "no dejar a nadie atrás" y "llegar primero a los más rezagados". Hasta la fecha, se ha demostrado que estos retos son difíciles de cumplir, en parte porque son complejos, pero también debido a la inercia política. Por otra parte, las potabilizadoras son capaces de suministrar agua segura para el consumo humano, sin embargo, es posible que su calidad se vea deteriorada a lo largo de su recorrido por el sistema de distribución antes su llegada al consumidor; si el abastecimiento de agua se ve restringido, las posibilidades de degradación de la calidad física, química y, sobre todo, microbiológica a nivel doméstico se incrementan, por ese motivo, para garantizar la calidad del agua se debe asegurar la integridad física, química y cualitativa del agua. Al aplicar los métodos de análisis de riesgos a los sistemas de agua potable para el consumo humano, se está desarrollando como una importante técnica de gestión preventiva, que ya está ofreciendo resultados muy significativos a la hora de anticiparse a eventuales situaciones de peligro, lo que permite intervenir con rapidez y evitar el impacto de los eventos de origen natural contra las infraestructuras y el agua para el consumo humano. En esta tesis se aborda la problemática de la seguridad del agua destinada al consumidor, identificando los fundamentos de la buena gobernanza y proponiendo un nuevo enfoque para llevar a cabo un análisis del riesgo a lo largo de la cadena del agua, integrando la modelización predictiva y las técnicas de árbol de eventos y de fallos. El estudio ha demostrado la gran capacidad del nuevo enfoque para reproducir escenarios reales y evaluar los niveles de ooquistes después del tratamiento, teniendo en cuenta la heterogeneidad de los aportes resultantes de diferentes niveles de ooquistes contenidos en las aguas superficiales, la eficiencia del tratamiento, los controles del proceso y los aportes de agua. El nuevo planteamiento también puede utilizarse para la evaluación de la exposición de otros agentes patógenos en el agua, y en todas las etapas de la cadena del agua, con el fin de evaluar el impacto real de las desviaciones o los fallos en las condiciones del proceso y los controles de seguridad sobre el riesgo para los consumidores provocado por los agentes patógenos. / [CA] L'Agenda 2030 per al desenvolupament Sostenible estableix una sèrie de reptes ambiciosos per a la comunitat mundial denominat Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS). Aquests inclouen reptes com l'accés a l'aigua, el sanejament segur i una millor gestió de l'aigua, igual que objectius per a afrontar la desigualtat i la discriminació incloent propòsits generals per a "no deixar a ningú arrere" i "arribar primer als més ressagats". Fins hui, s'ha demostrat que aquests reptes són difícils de complir, en part perquè són complexos però també a causa de la inèrcia política. D'altra banda, les plantes de tractament d'aigua potable poden proveir aigua segura per al consum humà, però la seua qualitat es pot alternar durant el pas pel Sistema de Distribució d'Aigua abans d'arribar al consumidor; si el proveïment d'aigua és restringit, la possibilitat de deterioració de la qualitat física, química i principalment microbiològica a nivell intradomiciliària s'incrementa havent-se de protegir la integritat física, hidràulica i de qualitat de l'aigua per a garantir l'assegurament del subministrament de l'aigua potable. L'aplicació dels mètodes d'anàlisi de risc aplicats als serveis d'aigua i sanejament s'està convertint en una estratègia imprescindible en la gestió preventiva, que comença a mostrar resultats importants en l'anticipació oportuna de desastres potencials, facilitant les accions anticipades per a enfrontar les amenaces previsibles per a mitigar els impactes dels esdeveniments naturals en la infraestructura d'aigua i sanejament. En aquesta tesi s'aborda la problemàtica de la seguretat de l'aigua destinada al consumidor, identificant els fonaments de la bona governança i proposant un nou enfocament per a dur a terme una anàlisi de risc al llarg de la cadena de l'aigua, integrant la modelització predictiva i les tècniques d'arbre d'esdeveniments i de fallades. L'estudi ha demostrat la gran capacitat del nou enfocament per a reproduir escenaris reals i avaluar els nivells d'ooquistes després del tractament, tenint en compte l'heterogeneïtat de les aportacions resultants de diferents nivells d'ooquistes continguts en les aigües superficials, l'eficiència del tractament, els controls del procés. L'eficiència de la planta, l'eficiència del tractament, els controls del procés i les aportacions d'aigua. El nou plantejament també pot utilitzar-se per a l'avaluació de l'exposició d'altres agents patògens en l'aigua i en totes les etapes de la cadena de l'aigua, amb la finalitat d'avaluar l'impacte real de les desviacions o les fallades en les condicions del procés i els controls de seguretat sobre el risc per als consumidors provocat per agents patògens. / [EN] The 2030 Agenda for Sustainable Development sets out a series of ambitious challenges for the global community. These Sustainable Development Goals (SDGs) include targets for access to safe water and sanitation and improved water management, as well as goals to tackle inequality and discrimination, including overarching proposals to "leave no one behind" and "reach the most disadvantaged first". To date, these are challenges that have proved difficult to meet, partly because they are complex, but also because of political inertia. On the other hand, drinking water treatment plants can provide safe water for human consumption, but its quality can be altered during its passage through the water distribution system before it reaches the consumer; if the water sup-ply is restricted, the possibility of physical, chemical and mainly microbiological quality detection at the household level increases, and the physical, hydraulic and quality integrity of the water must be protected to ensure the safety of the drinking water supply. The application of risk analysis methods applied to water and sanitation ser-vices is becoming an important preventive management strategy, which is be-ginning to show significant results in the timely anticipation of potential disas-ters, facilitating anticipatory actions to address foreseeable hazards and to mit-igate the impacts of natural events on water and sanitation infrastructure. This thesis addresses the issue of consumer water safety by identifying the fundamentals of good governance and proposing a new approach for conduct-ing risk analysis along the water chain, integrating predictive modelling and event and fault tree techniques. The study has demonstrated the high capacity of the new approach to reproduce real scenarios and to evaluate the levels of oocysts after treatment, taking into account the heterogeneity of the inputs resulting from different levels of oocysts contained in the surface water, the efficiency of the treatment, the process controls and the water in-puts. The new approach can also be used for exposure assessment of other pathogens in water, and at all stages of the water chain, to assess the real im-pact of deviations or failures in process conditions and safety controls on the risk to consumers from pathogens. / Kombo Mpindou, GOM. (2023). Aportación a la implantación del análisis de riesgo en los sistemas de distribución del agua: caso del Cryptosporidium para distintos niveles de desarrollo tecnológico en la potabilizadora [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/193340

[ES] La problemática de los metales pesados en cuerpos de agua superficial se ha observado a nivel mundial y ha sido objeto de múltiples estudios. La presencia de metales en concentraciones por encima de los límites establecidos adquiere mayor relevancia cuando estos se encuentran en fuentes de agua para abastecimiento público. Esta investigación toma como área de estudio a la Microcuenca Milluni, la cual se encuentra cercana de actividades mineras pasadas e ilegales que afectan directamente sobre sus recursos hídricos. Milluni está ubicada en el departamento de La Paz y es una fuente natural de agua para dos ciudades importantes de Bolivia, La Paz y El Alto (540 000 habitantes aproximadamente). El objetivo de esta tesis doctoral es estudiar la implementación de la Ósmosis Inversa (OI) operada a bajas presiones como alternativa sostenible de tratamiento para eliminar la contaminación minera en las aguas de Milluni. Adicionalmente se busca contribuir a la gestión de recursos hídricos, con énfasis en el control de la de calidad de agua en la zona. Esta investigación doctoral se desarrolló en cuatro etapas. En la primera etapa se hizo la caracterización de los cuerpos de agua superficiales para identificar el metal pesado más peligroso presente en Milluni. Para ello, se diseñó un programa de monitoreo considerando las particulares características y limitaciones en la gestión del agua del área. En la segunda etapa del estudio se formularon dos mecanismos para fortalecer la gestión del agua de Milluni, planteando complementar el programa de monitoreo tradicional con la herramienta de teledetección de contaminantes e identificar las partes interesadas de Milluni, para contribuir a la toma de decisiones de la zona. En la tercera etapa de la investigación se diseñó, montó y puso en marcha una planta piloto de OI, tecnología seleccionada debido a su alta eficiencia en la separación de compuestos iónicos del agua. Además, se realizó un diseño de experimentos para estudiar el comportamiento y eficiencia de una membrana tipo ULP 2540 Marca Keensen. Finalmente, en la cuarta etapa se desarrolló un análisis estadístico de los resultados experimentales obtenidos, y la validación de los mismos por medio de un modelo matemático basado en el modelo de concentración de polarización de Spiegler-Kedem. El modelo incluyo un factor de ajuste de temperatura tipo Arrhenius, para obtener una predicción precisa del rendimiento del proceso. Esta tesis doctoral concluye que es posible remover el arsénico presente en aguas sintéticas utilizando la OI operada en condiciones sostenibles de presión (presiones bajas). Se ha demostrado que el uso de esta tecnología a baja presión no afecta a la eficiencia de separación del proceso y contribuye a disminuir el costo energético durante la operación. Este aporte es significativo en situaciones donde se cuenta con pocos recursos económicos y existen riesgos inminentes sobre la salud pública y los ecosistemas, como es el caso de la contaminación del agua por arsénico en Milluni, Bolivia. / [CA] La problemàtica dels metals pesats en cossos d'aigua superficial s'ha observat a nivell mundial i ha segut objecte de múltiples estudis. La presència de metals en concentracions per damunt dels llímits establits adquirix major rellevància quan estos es troben en fonts d'aigua per a abastiment públic. Esta investigació pren com a àrea d'estudi a la Microcuenca Milluni, la qual es troba propenca d'activitats mineres passades i illegals que afecten directament sobre els seus recursos hídrics. Milluni està ubicada en el departament de la Pau i és una font natural d'aigua per a dos ciutats importants de Bolívia, La Pau i L'Alt (540 000 habitants aproximadament). L'objectiu d'esta tesis doctoral és estudiar l'implementació de la Òsmosis Inversa (OI) operada a baixes pressions com a alternativa sostenible de tractament per a eliminar la contaminació minera en les aigües de Milluni. Adicionalment es busca contribuir a la gestió de recursos hídrics, en émfasis en el control de la de calitat d'aigua en la zona. Esta investigació doctoral es va desenrollar en quatre etapes. En la primera etapa es va fer la caracterisació dels cossos d'aigua superficials per a identificar el metal pesat més perillós present en Milluni. Per a això, es va dissenyar un programa de monitoreo considerant les particulars característiques i llimitacions en la gestió de l'aigua de l'àrea. En la segona etapa de l'estudi es varen formular dos mecanismes per a enfortir la gestió de l'aigua de *Milluni, plantejant complementar el programa de monitoreo tradicional en la ferramenta d' teledetección de contaminants i identificar les parts interessades de Milluni, per a contribuir a la presa de decisions de la zona. En la tercera etapa de l'investigació es va dissenyar, va montar i va posar en marcha una planta pilot de OI, tecnologia seleccionada per la seua alta eficiència en la separació de composts iònics de l'aigua. Ademés, es va realisar un disseny d'experiments per a estudiar el comportament i eficiència d'una membrana tipo ULP 2540 Marca Keensen. Finalment, en la quarta etapa es va desenrollar un anàlisis estadístic dels resultats experimentals obtinguts, i la validació dels mateixos per mig d'un model matemàtic basat en el model de concentració de polarisació de Spiegler-Kedem. El model incloc un factor d'ajust de temperatura tipo Arrhenius, per a obtindre una predicció precisa del rendiment del procés. Esta tesis doctoral conclou que és possible remoure l'arsènic present en aigües sintètiques utilisant la OI operada en condicions sostenibles de pressió (pressions baixes). S'ha demostrat que l'us d'esta tecnologia a baixa pressió no afecta a l'eficiència de separació del procés i contribuïx a disminuir el cost energètic durant l'operació. Este aporte és significatiu en situacions a on es conta en pocs recursos econòmics i existixen riscs imminents sobre la salut pública i els ecosistemes, com és el cas de la contaminació de l'aigua per arsènic en Milluni, Bolívia. / [EN] The problem of heavy metals in surface water bodies has been observed worldwide and has been the subject of multiple studies. The presence of metals in concentrations above the established limits becomes more relevant when they are found in water sources for public supply. This research takes the Milluni Micro-basin as a study area, which is close to past and illegal mining activities that directly affect its water resources. Milluni is located in the department of La Paz and is a natural source of water for two important cities in Bolivia, La Paz and El Alto (approximately 540,000 inhabitants). This doctoral thesis aims to study the implementation of Reverse Osmosis (RO) operated at low pressures as a sustainable treatment alternative to eliminate mining contamination in Milluni waters. Additionally, it seeks to contribute to the management of water resources, with an emphasis on the control of water quality in the area. This doctoral research was developed in four stages. In the first stage, surface water bodies were characterized to identify the most dangerous heavy metal present in Milluni. For this, a monitoring program was started considering the particular characteristics and limitations of water management in the area. In the second stage, two mechanisms were formulated to strengthen Milluni's water management, proposing to complement the traditional monitoring study program with the contaminant remote sensing tool and to identify the invited parties of Milluni to contribute to the decision-making of the area. In the third stage of the investigation, a RO pilot plant was worked on, assembled, and started up, a technology selected due to its high efficiency in separating ionic compounds from water. In addition, a design of experiments was carried out to study the behavior and efficiency of a ULP 2540 Keensen brand membrane. Finally, in the fourth stage, a statistical analysis of the experimental results obtained was presented, and their validation using a mathematical model based on the Spiegler-Kedem polarization concentration model. The model includes an Arrhenius-type temperature adjustment factor to accurately predict the process performance. This doctoral thesis concludes that it is possible to remove the arsenic present in synthetic waters using the RO operated under sustainable pressure conditions (low pressures). It has been shown that the use of this technology at low pressure does not affect the separation efficiency of the process and contributes to lower energy costs during operation. This contribution is significant in situations with few economic resources and imminent risks to public health and ecosystems, as is the case of water contamination by arsenic in Milluni, Bolivia. / Alvizuri Tintaya, PA. (2022). Estudio de la ósmosis inversa operada a baja presión como tratamiento de una fuente natural contaminada por actividad minera, en la micro cuenca Milluni en Bolivia, para el abastecimiento de agua segura a poblaciones [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191428

Aiming for sustainable sanitation systems can provide benefits among a vast range of Sustainable Development Goals. In this study the sustainability of potential options for renovating or upgrading thewastewater treatment plant in Tupiza, a rapidly growing city in theSouthern highlands of Bolivia, was evaluated. The local context was characterized by increasing issues of flooding which in recent years has destroyed important wastewater treatment infrastructure and polluted sources of water for several downstream communities. Three system options consisting of different treatment technologies were evaluated against four criteria of sustainability; health,technical, environmental and financial and institutional. A "conventional" option consisting of waste stabilization ponds was compared against two more options with added steps of treatment, such as constructed wetlands, anaerobic reactors and alkaline and ammonia treatment of sludge. Social acceptance and demand of reuse of treated wastewater and sludge in agriculture was evaluated using qualitative research analysis. Results indicate that the systems with added treatment steps could help improve several areas of sustainability such as risks of disease transmission, space efficiency, treatment capacity and efficiency as well as enable safe reuse of sludge and wastewater in agriculture. Implementation of funding mechanisms covering the entire sanitation service chain as well as flood mitigation measures resulted essential in ensuring the long-term functionality of such improvements. This project was intended as a pre-study and identified several areas of future research including additional evaluation of nutrient content in effluent, investigation of a possible certification process for recycled byproducts from the wastewater treatment plant, risk assessment of floods of different magnitudes, evaluation of the long-term economic impact of having improved systems and evaluationof local institutional capacity surrounding the sanitation service chain in Tupiza. / Hållbara sanitetssystem för med sig många fördelar som kan främja majoriteten av de globala hållbarhetsmålen. I denna studie utreds hållbarheten i potentiella alternativ för renovering eller uppgradering av ett avloppsreningsverk i Tupiza, en snabbt växande stad i södra Bolivias högland. Den lokala kontexten präglades av en tilltagande översvämmningsproblematik som de senaste åren bidragit till förstörelse av central infrastruktur for avloppsvattenrening samt påföljande vattenföroreningar i samhällen nedströms reningsverket. Tre systemalternativ beståendes av olika reningstekniker utreddes utefter fyra hållbarhetskategorier; hälsa, teknologi, miljö samt finansiell/institutionell. Ett konventionellt alternativ som utgjordes av stabiliseringsdammar jämfördes mot två mer avancerade alternativ med ytterligare reningssteg såsom anlagd våtmark, anaerobiska reaktorer samt alkali- och ammoniakbehandling av slam. Social acceptans och efterfrågan för återanvändning av behandlat avloppsvatten och slam inom lantbruket utreddes i en kvalitativ forskningsstudie. Resultaten tyder på att system med fler reningssteg kan främja flera hållbarhetsområden såsom risk för överföring av sjukdomar, yteffektivitet, reningskapacitet och effektivitet samt möjliggöra säkert återanvändande av slam och avloppsvatten i jordbruket. Implementering av mekanismer för finansiering som täcker hela sanitetskedjan samt åtgärder mor översvämningar visade sig vara centrala för att säkerställa långsiktig funktion av sådana förbättringar. \\\\Det här projektet var menat som en förstudie och identifierade flertalet områden för vidare forskning såsom ytterligare utvärdering av näringsinnehåll i utgående vatten, utredning av möjlig certifieringsprocess för återvunna produkter från avloppsreningsverket, analys av översvämningsrisker av olika magnituder, utvärdering av den indirekta ekonomiska effekten av att ha system med fler reningssteg samt utvärdering av lokal institutionell kapacitet för hela servicekedjan för sanitet i Tupiza. / En este estudio se evaluó la sostenibilidad de opciones potenciales para renovar o mejorar la planta de tratamiento de aguas residuales de Tupiza, una ciudad de rápido crecimiento en las tierras altas del sur de Bolivia. En los últimos años, el contexto local se ha caracterizado por la ocurrencia de lluvias de mayor intensidad. Estas ocasionaron inundaciones que en efecto causaron daños importantes en la infraestructura de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR). El deterioro de la infraestructura provocó el derrame de aguas residuales al río y la contaminación del agua en las comunidades ubicadas en la cuenca baja. Trés opciones de sistemas de tecnologías de tratamiento de aguas residuales para la renovación y/o mejoro de la planta de Tupiza fueron evaluadas considerando cuatro criterios de sostenibilidad: Salud, tecnolgía, ambiental y financiera/institucional. Por otra parte la aceptación social y demanda de reúso de aguas residuales y lodos tratados en la agricultura se evaluaron mediante un análisis de investigación cualitativa. La opción convencional que consiste en estanques de estabilización de desechos, se comparó con dos otras alternativas que incluyen pasos adicionales de tratamiento, como son humedales artificiales, reactores anaeróbicos y tratamiento de lodos con urea y cal. Los resultados indican que los sistemas de pasos adicionales de tratamiento podrían ayudar a mejorar diferentes aspectos de sostenibilidad, como los riesgos de transmisión de enfermedades, la eficiencia espacial,  la capacidad y eficiencia de tratamiento y la posibilidad de reutilización segura de lodos y aguas residuales en la agricultura. La implementación de mecanismos de financiación que cubren toda la cadena de servicios de saneamiento, así como las medidas de mitigacióin de inundaciones se mostraron esenciales para garantizar la funcionalidad a largo plazo de tales mejoras. La tesis es un estudio preliminar e identificó varias áreas de investigación futuras, la evaluación adicional del contenido de nutrientes en el efluente, la investigación de un posible proceso de certificación de subproductos reciclados de la PTAR, la evaluación de riesgos de inundaciones de diferentes magnitudes, la evaluación del impacto económico a largo plazo de la implementación de sistemas con pasos adicionales de tratamiento y la evaluación  de capacidad institucional local a lo largo de la cadena de servicios de sanemiento.