Ingeniería y gestión del medio ambiente. 2.Tratamiento de aguas industriales.

El trabajo presenta el análisis técnico y económico para llevar a cabo una propuesta de tratamiento y reuso del agua residual industrial en una empresa de fabricación de vidrios de seguridad. Inicialmente se explica y detalla el marco teórico del concepto de producción más limpia y las diferentes tecnologías limpias; se describen las principales operaciones unitarias aplicables al tratamiento de aguas residuales industriales; y la legislación peruana vigente que regula los niveles de contaminación en los efluentes residuales industriales. Posteriormente, se establece el diagnóstico actual de la empresa, así como la descripción y análisis de las causas del problema central. En último lugar, se desarrolla la propuesta de solución a través de una planta de tratamiento de aguas residuales industriales que incluya el reúso del agua, y se proponen las conclusiones y recomendaciones finales del estudio.

Este documento muestra los argumentos considerados para poder identificar una oportunidad de mejora y efectuar una propuesta eficiente en la reducción de los valores de los parámetros de la caracterización de los efluentes líquidos tratados de una manufacturera de aceite vegetal para consumo humano. El documento sintetiza el marco teórico que describe la caracterización, las tecnologías y los métodos para el tratamiento de aguas residuales aplicable a una manufacturera de oleaginosos; luego se describe la situación actual, el análisis del proceso y el método actual donde se logra identificar el problema y las causas para posteriormente proponer un plan de tratamiento para la reducción del impacto ambiental luego de una evaluación de la alternativa de solución con lo que se busca lograr beneficios ambientales y económicos, asegurando el cumplimiento de las exigencias de la nueva reglamentación y finalmente permitiendo a la empresa ser una organización sostenible. / Tesis

El presente trabajo es una propuesta de estudio de factibilidad para la construcción de 150 viviendas unifamiliares para el programa “Techo Propio”, en la comunidad de Qhellqhanqha ubicada en el distrito de Ollantaytambo, provincia de Urubamba, departamento de Cusco. El proyecto en mención consiste en el diseño y habilitación urbanística, el cual se estima en base a la cantidad de habitantes proyectada a 30 años, abarca también el diseño y planteamiento estructural de tres módulos de viviendas unifamiliares, elaboradas bajo las normas y reglamentos actuales de diseño teniendo en cuenta las normas vigentes del presente programa nacional de vivienda Techo Propio que promueve el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento; estos modelos serán evaluados y comparados en base al costo, el tiempo de ejecución, el confort, entre otros, y de esta manera escoger la mejor alternativa. De igual manera, se plantea el uso de paneles solares como alternativa de viviendas autosustentables, el desarrollo de un sistema de tratamiento de aguas residuales con el uso de biodigestores, y la implementación de muros trombe para la calefacción en las viviendas.

[ES] La demanda de agua y la contaminación del agua son dos problemas ligados no solo de los últimos años sino también para el futuro. Mucho se ha hecho en el pasado para eliminar los contaminantes emergentes (CEC) de los sistemas acuáticos, utilizando diferentes tipos de técnicas; entre ellos, los mediados por luz han obtenido gran atención en los últimos años, debido a su alta eficiencia y sus bajos costos. Entre todas estas técnicas, se han desarrollado Procesos Avanzados de Oxidación y Reducción (AOPs y ARPs, respectivamente) para eliminar eficientemente las CECs. En detalle, en esta tesis se ha investigado el uso de moléculas orgánicas como fotocatalizadores en combinación con luz solar y visible; La riboflavina y la eosina Y han sido seleccionadas como fotocatalizadores por sus diferentes propiedades químicas: la primera es una molécula natural, conocida por sus propiedades oxidativas, mientras que la segunda es un colorante sintético. El objetivo principal de esta tesis doctoral fue investigar la degradación de varias clases de CEC mediante el uso de fotocatalizadores orgánicos y luz visible. En detalle, se monitorearon las tendencias de degradación de cada CEC frente al tiempo en diferentes condiciones de trabajo, con el fin de encontrar el mejor sistema de fotodegradación. Además, se investigó el mecanismo de funcionamiento mediante la determinación de los principales fotoproductos y mediante el estudio de las especies reactivas generadas, involucradas en los procesos. Se realizaron pruebas de toxicidad adicionales para tener una visión general de todos los participantes del sistema. Al final, toda la información se combinó para postular un mecanismo de degradación hipotético para todos los CEC. Más concretamente, la tesis se podría dividir en dos partes principales: en los capítulos 3 y 4 se llevó a cabo la oxidación de CECs, mientras que en los capítulos 5 y 6 se evaluaron las condiciones reductoras. En detalle, en los capítulos 3 y 4, se oxidaron tres compuestos farmacéuticos en presencia de riboflavina acetilada (RFTA) y luz visible. Específicamente, se investigaron carbamazepina, atenolol y noscapina en condiciones oxidativas. Los estudios de fotodegradación de los compuestos iniciales y de sus fotoproductos fueron importantes para comprender su oxidación natural en los sistemas acuosos naturales. Todas las vías oxidativas se consideraron en un mecanismo de degradación hipotético final. Además, en los capítulos 5 y 6, se investigó la fotodegradación de algunos ejemplos de estabilizadores UV de benzotriazol (BUVS). Los BUVS son compuestos muy recalcitrantes, que no se ven afectados en condiciones oxidativas. En consecuencia, se probaron múltiples sistemas fotocatalíticos y, finalmente, varios BUVS se degradaron en condiciones reductoras en presencia de RFTA o eosina Y (EOY) como fotocatalizadores, un donante de sacrificio como DABCO y luz visible. Al igual que en los capítulos anteriores, las mediciones fotoquímicas fueron necesarias para determinar la principal ruta de degradación y las especies químicas reactivas involucradas en el proceso. Se han realizado experimentos adicionales en presencia de otros donantes de sacrificio y agua marina para recrear un entorno natural real para estudios futuros. / [CA] La demanda d'aigua i la contaminació de l'aigua són dos problemes lligats no sols dels últims anys sinó també per al futur. Molt s'ha fet en el passat per a eliminar els contaminants emergents (CECs) dels sistemes aquàtics, utilitzant diferents tipus de tècniques; entre ells, els mediats per llum han obtingut gran atenció en els últims anys, a causa de la seua alta eficiència i els seus baixos costos. Entre totes aquestes tècniques, s'han desenvolupat Processos Avançats d'Oxidació i Reducció (AOPs i ARPs, respectivament) per a eliminar eficientment les CECs. Detalladament, en aquesta tesi s'ha investigat l'ús de molècules orgàniques com fotocatalizadores en combinació amb llum solar i visible; la riboflavina i l'eosina I han sigut seleccionades com fotocatalizadores per les seues diferents propietats químiques: la primera és una molècula natural, coneguda per les seues propietats oxidatives, mentre que la segona és un colorant sintètic. Detalladament, es van monitorar les tendències de degradació de cada CEC enfront del temps en diferents condicions de treball, amb la finalitat de trobar el millor sistema de fotodegradación. A més, es va investigar el mecanisme de funcionament mitjançant la determinació dels principals fotoproductos i mitjançant l'estudi de les espècies reactives generades, involucrades en els processos. Es van realitzar proves de toxicitat addicionals per a tindre una visió general de tots els participants del sistema. Al final, tota la informació es va combinar per a postular un mecanisme de degradació hipotètic per a tots els CEC. Més concretament, la tesi es podria dividir en dues parts principals: en els capítols 3 i 4 es va dur a terme l'oxidació de CECs, mentre que en els capítols 5 i 6 es van avaluar les condicions reductores. Detalladament, en els capítols 3 i 4, es van oxidar tres compostos farmacèutics en presència de riboflavina acetilada (RFTA) i llum visible. Específicament, es van investigar carbamazepina, atenolol i noscapina en condicions oxidatives. Els estudis de fotodegradación dels compostos inicials i dels seus fotoproductos van ser importants per a comprendre la seua oxidació natural en els sistemes aquosos naturals. Totes les vies oxidatives es van considerar en un mecanisme de degradació hipotètic final. A més, en els capítols 5 i 6, es va investigar la fotodegradación d'alguns exemples d'estabilitzadors UV de benzotriazol (BUVS). Els BUVS són compostos molt recalcitrants, que no es veuen afectats en condicions oxidatives. En conseqüència, es van provar múltiples sistemes fotocatalíticos i, finalment, diversos BUVS es van degradar en condicions reductores en presència de RFTA o eosina I (EOY) com fotocatalizadores, un donant de sacrifici com DABCO i llum visible. Igual que en els capítols anteriors, els mesuraments fotoquímics van ser necessàries per a determinar la principal ruta de degradació i les espècies químiques reactives involucrades en el procés. S'han realitzat experiments addicionals en presència d'altres donants de sacrifici i aigua marina per a recrear un entorn natural real per a estudis futurs. / [EN] Water request and water pollution are two bonded problems not only of the last years but also for the future. A lot has been done in the past in order to eliminate contaminants of emerging concerned (CECs) from the aquatic systems, using different kind of techniques; among them, those mediated by light have obtained great attention in the last years, due to their high efficiency and their low costs. Among all these techniques, Advanced Oxidation and Reduction Processes (AOPs and ARPs, respectively) have been developed in order to efficiently remove CECs. In detail, in this thesis the use of organic molecules as photocatalysts has been investigated in combination with solar and visible light; riboflavin and eosin Y have been selected as photocatalysts for their different chemical properties: the first is a natural molecule, well-known for its oxidative properties, while the second one is a synthetic dye. The main aim of this doctoral thesis was to investigate the degradation of various classes of CECs through the use of organic photocatalysts and visible light. In detail, degradation trends of each CEC was monitored vs time under different working conditions, in order to find the best photodegradation system. Moreover, the operating mechanism was investigated through the determination of the main photoproducts and through the study of the generated reactive species, involved in the processes. Additional toxicity tests were performed in order to have an overall view of all the participants of the system. At the end, all the information was combined to postulate an hypothetical degradation mechanism for all the CECs. More specifically, the thesis could be divided in two main parts: in chapters 3 and 4 oxidation of CECs was carried out, while in chapters 5 and 6 reductive conditions were evaluated. In detail, in chapters 3 and 4, three pharmaceutical compounds were oxidized in the presence of acetylated riboflavin (RFTA) and visible light. Specifically, carbamazepine, atenolol and noscapine were investigated under oxidative conditions. Photodegradation studies of the initial compounds and of their photoproducts were important in order to understand their natural oxidation in the natural aqueous systems. All the oxidative pathways were considered in a final hypothetical degradation mechanism. Moreover, in chapters 5 and 6, the photodegradation of a few examples of the benzotriazole UV-stabilizers (BUVSs) was investigated. BUVSs are very recalcitrant compounds, not affected under oxidative conditions. Consequentially, multiple photocatalytic systems were tested and finally, various BUVSs were degraded under reductive conditions in the presence of RFTA or eosin Y (EOY) as photocatalysts, a sacrificial donor as DABCO and visible light. As in the previous chapters, photochemical measurements were necessary to determine the main degradation pathway and the reactive chemical species involved in the process. Additional experiments in the presence of other sacrificial donors and marine water have been performed in order to recreate a real natural environment for future studies. / Pavanello, A. (2022). Novel Mechanistic Insights on the Photoredox Degradation of CECs Using Organic Photocatalysts [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191002

Tesis por compendio / [ES] The pursuit of sustainable development in urban areas is crucial due to their significance as the primary human habitat and resource consumer. Rapid urbanization poses significant challenges for city management, necessitating actions to ensure sustainability and mitigate resource depletion. The conservation of water resources turns out to be an important focus, particularly in society's development due to the number of factors that depend on this resource. Water resources are essential for, serving critical roles in human health, agriculture, and industry, while also facilitating economic activities, cultural values, and climate regulation. In this context, the sustainability of water systems encompasses social, environmental, economic, and asset dimensions. Nevertheless, the accelerated social growth, exacerbates the strain on water supplies, necessitating measures to ensure sustainability. Key considerations include ensuring equitable access to water services, minimizing environmental impact, implementing cost-effective policies, and enhancing infrastructure resilience. Adopting sustainable practices encounters obstacles, particularly in data measurement and analysis, hindered by the complexities of emerging technologies. Addressing these challenges requires leveraging indicators to assess progress towards Sustainable Development Goals (SDGs) quantitatively. Despite significant strides, evaluating progress toward SDGs remains a complex task, particularly in urban water systems. Consequently, ongoing efforts are essential to advance sustainable development initiatives and ensure the long-term viability of urban water resources. Even though the SDGs have motivated several projects to advance sustainable development. However, it is complex to determine the progress made in fulfilling these goals, especially in particular cases like urban water systems. The development of a framework to measure sustainability in urban water systems contributes to the decision- making process to optimize system performance across the entire water cycle. These decision-making processes are crucial for various stakeholders, including governmental entities, the general population, and, of course, water resource managers. Considering the above, the main objective of this doctoral thesis consists of the development of a methodology to measure and categorize hydraulic systems according to their contribution to sustainability from their three dimensions. The methodology is based on the implementation of a series of indicators linked to each of the goals of the Sustainable Development Goals established by the UN. In this way and as a result of this work, it will be possible to categorize any type of urban water system with labels that indicate the level of contribution to achieving the SDGs and highlight the importance of water resources in meeting the SDGs. Also, another objective of the methodology's implementation is to validate by assessing the progress of the indicators if it is sufficient, or if acceleration and additional measures are required. This will serve as a benchmarking tool, as a support point for decision-making by the different actors involved in hydraulic management, thus achieving more sustainable water management. To achieve this objective, the doctoral thesis has been developed in three phases, the results of which have been published in 3 articles in indexed journals (JCR). The phases of work development are as follows: (i) Contextualization and development of the methodology (Publication I): an investigation was carried out on the concept of sustainability and what it encompassed, as well as the definition of the goals, their progress, and indicators currently used by both the UN and other entities for the evaluation of these. To complement this, case studies of urban hydraulic systems in which sustainability was evaluated were reviewed. Based on the information collected and as a result of the research, the evaluation methodolo / [CA] La cerca del desenvolupament sostenible en les zones urbanes és crucial a causa de la seua importància com a principal hàbitat humà i consumidor de recursos. La ràpida urbanització planteja desafiaments importants per a la gestió de la ciutat, la qual cosa requerix accions per a garantir la sostenibilitat i mitigar l'esgotament dels recursos. La conservació del recurs hídric resulta ser un focus important, particularment en el desenvolupament de la societat a causa de la quantitat de factors que depenen d'este recurs. Els recursos hídrics són essencials per a exercir funcions crítiques en la salut humana, l'agricultura i la indústria, al mateix temps que faciliten les activitats econòmiques, els valors culturals i la regulació del clima. En este context, la sostenibilitat dels sistemes hídrics abasta dimensions socials, ambientals, econòmiques i d'actius. No obstant això, el creixement social accelerat exacerba la pressió sobre el subministrament d'aigua, la qual cosa requerix mesures per a garantir la sostenibilitat. Les consideracions clau en este assumpte inclouen garantir l'accés equitatiu als servicis d'aigua, minimitzar l'impacte ambiental, implementar polítiques rendibles i millorar la resiliència de la infraestructura. L'adopció de pràctiques sostenibles troba obstacles, particularment en el mesurament i anàlisi de dades, obstaculitzats per les complexitats de les tecnologies emergents. Per a abordar estos desafiaments és necessari aprofitar els indicadors per a avaluar quantitativament el progrés cap als Objectius de Desenvolupament Sostenible (*ODS). Malgrat els importants avanços, avaluar el progrés cap als *ODS continua sent una tasca complexa, particularment en els sistemes d'aigua urbans. En conseqüència, els esforços continus són essencials per a promoure iniciatives de desenvolupament sostenible i garantir la viabilitat a llarg termini dels recursos hídrics urbans. Encara que els *ODS han motivat diversos projectes per a avançar en el desenvolupament sostenible. No obstant això, és complex determinar els avanços en el compliment d'estes metes, especialment en casos particulars com els sistemes d'aigua urbans. El desenvolupament d'un marc per a mesurar la sostenibilitat en els sistemes d'aigua urbans contribuïx al procés de presa de decisions per a optimitzar el rendiment del sistema al llarg de tot el cicle de l'aigua. Estos processos de presa de decisions són crucials per a diverses parts interessades, incloses entitats governamentals, la població en general i, per descomptat, els administradors de recursos hídrics. Considerant l'anterior, l'objectiu principal d'esta tesi doctoral consistix en el desenvolupament d'una metodologia per a mesurar i categoritzar els sistemes hidràulics segons la seua contribució a la sostenibilitat des de les seues tres dimensions. La metodologia es basa en la implementació d'una sèrie d'indicadors vinculats a cadascuna de les metes dels Objectius de Desenvolupament Sostenible establits per l'ONU. D'esta manera i com a resultat d'este treball, serà possible categoritzar qualsevol tipus de sistema d'aigua urbà amb etiquetes que indiquen el nivell de contribució a l'assoliment dels *ODS i ressalten la importància dels recursos hídrics en el compliment dels *ODS. Així mateix, un altre objectiu de la implementació de la metodologia és validar avaluant l'avanç dels indicadors si és suficient, o si es requerix acceleració i mesures addicionals. Això servirà com a ferramenta de benchmarking, com a punt de suport per a la presa de decisions dels diferents actors implicats en la gestió hidràulica, aconseguint així una gestió més sostenible de l'aigua. Per a aconseguir este objectiu, la tesi doctoral s'ha desenvolupat en tres fases, els resultats de les quals s'han publicat en 3 articles en revistes indexades (*JCR). Les fases del desenvolupament del treball són les següents: (i) Contextualització i desenvolupament de la metodologia (Publicació I): es va realitzar una investigació sobre e / [EN] The pursuit of sustainable development in urban areas is crucial due to their significance as the primary human habitat and resource consumer. Rapid urbanization poses significant challenges for city management, necessitating actions to ensure sustainability and mitigate resource depletion. The conservation of water resources turns out to be an important focus, particularly in society's development due to the number of factors that depend on this resource. Water resources are essential for, serving critical roles in human health, agriculture, and industry, while also facilitating economic activities, cultural values, and climate regulation. In this context, the sustainability of water systems encompasses social, environmental, economic, and asset dimensions. Nevertheless, the accelerated social growth, exacerbates the strain on water supplies, necessitating measures to ensure sustainability. Key considerations include ensuring equitable access to water services, minimizing environmental impact, implementing cost-effective policies, and enhancing infrastructure resilience. Adopting sustainable practices encounters obstacles, particularly in data measurement and analysis, hindered by the complexities of emerging technologies. Addressing these challenges requires leveraging indicators to assess progress towards Sustainable Development Goals (SDGs) quantitatively. Despite significant strides, evaluating progress toward SDGs remains a complex task, particularly in urban water systems. Consequently, ongoing efforts are essential to advance sustainable development initiatives and ensure the long-term viability of urban water resources. Even though the SDGs have motivated several projects to advance sustainable development. However, it is complex to determine the progress made in fulfilling these goals, especially in particular cases like urban water systems. The development of a framework to measure sustainability in urban water systems contributes to the decision- making process to optimize system performance across the entire water cycle. These decision-making processes are crucial for various stakeholders, including governmental entities, the general population, and, of course, water resource managers. Considering the above, the main objective of this doctoral thesis consists of the development of a methodology to measure and categorize hydraulic systems according to their contribution to sustainability from their three dimensions. The methodology is based on the implementation of a series of indicators linked to each of the goals of the Sustainable Development Goals established by the UN. In this way and as a result of this work, it will be possible to categorize any type of urban water system with labels that indicate the level of contribution to achieving the SDGs and highlight the importance of water resources in meeting the SDGs. Also, another objective of the methodology's implementation is to validate by assessing the progress of the indicators if it is sufficient, or if acceleration and additional measures are required. This will serve as a benchmarking tool, as a support point for decision-making by the different actors involved in hydraulic management, thus achieving more sustainable water management. To achieve this objective, the doctoral thesis has been developed in three phases, the results of which have been published in 3 articles in indexed journals (JCR). The phases of work development are as follows: (i) Contextualization and development of the methodology (Publication I): an investigation was carried out on the concept of sustainability and what it encompassed, as well as the definition of the goals, their progress, and indicators currently used by both the UN and other entities for the evaluation of these. To complement this, case studies of urban hydraulic systems in which sustainability was evaluated were reviewed. Based on the information collected and as a result of the research, the evaluation methodolo / Garcia Rodriguez, CA. (2024). Development of a Methodology to Characterize Sustainability in Hidraulic Systems by Applying Indicators that Evaluate Goals Contained in the Sustainable Development Goals [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213236 / Compendio