Actualmente, la problemática que enfrentan las zonas costeras del Mediterráneo en general y la Comunidad Valenciana en particular, es la generación de grandes cantidades de agua residual urbana, principalmente durante la época estival, que son vertidas a través de los emisarios submarinos al medio ambiente marino/costero. Esta carga de contaminantes es tan grande que, en ocasiones, el medio receptor es incapaz de asimilarla a corto plazo, provocando episodios de polución que afectan de forma negativa la calidad de las aguas de baño. En este trabajo, se analizaron los procesos físicos, químicos y biológicos involucrados en la dinámica de los ambientes costeros y la calidad del agua en tres zonas afectadas por el vertido de los emisarios submarinos de Pinedo, Cullera y Gandía, en la Costa Valenciana. De forma concreta, los datos registrados en diversas campañas de campo permitieron evidenciar que la introducción de agua residual en estas zonas someras, con hidrodinámica suave y diferentes condiciones de vertido, genera una serie de afecciones significativas a corto-medio plazo sobre éste ecosistema costero. Las altas concentraciones de bacterias y nutrientes en la superficie, encontradas en las estaciones cercanas al punto de vertido, demuestran que la presencia de los diferentes contaminantes, en el medio receptor, se debe a que fueron liberados a través del efluente vertido por el emisario submarino. Además, se constató que, en algunos casos, no se cumple con la normativa europea sobre calidad de las aguas de baño. En la parte numérica, se realizó la calibración y validación de los modelos ROMS, LIMMIX y VISUAL PLUMES, que fueron utilizados para simular los diferentes efluentes vertidos a través de los emisarios submarinos. A pesar de que los modelos ROMS y LIMMIX no pudieron reproducir satisfactoriamente la zona del campo cercano, debido a la complejidad de los procesos que se conjugan en la superficie y de sus interacciones, con el modelo VISUAL PLUMES fue posible establecer una alternativa de mejora para el diseño de los vertidos de los emisarios submarinos de Gandía y Cullera. De este modo, se pudo comprobar que es posible realizar un diseño del emisario que garantice una mayor dilución y, sobre todo, que cumpla con la Normativa Europea para la calidad de las aguas de baño, incluso en el caso de que la calidad de los efluentes sea muy pobre, como sucede en el caso de agua poco o nada tratada / Actualment, la problemàtica que afronten les zones costaneres del Mediterrani en general i el País Valencià en particular, consisteix en la generació de grans quantitats d’aigua residual urbana, principalment durant l’època estival, que són abocades al medi ambient marí/costaner mitjançant els emissaris submarins. Aquesta càrrega de contaminants és tan gran que, a vegades, el medi receptor és incapaç d’assimilar-la a curt termini, provocant episodis de pol·lució que afecten de forma negativa la qualitat de las aigües de bany. En aquest treball, s´han analitzat els processos físics, químics i biològics involucrats en la dinàmica dels ambients costaners i la qualitat de l’aigua en tres zones afectades per l’abocament dels emissaris submarins de Pinedo, Cullera i Gandia, a la Costa Valenciana. De forma concreta, les dades enregistrades en diverses campanyes de camp van permetre evidenciar que la introducció d’aigua residual en aquestes zones somes, amb hidrodinàmica suau i diferents condicions d’abocament, genera una sèrie d’afeccions significatives a curt-mig termini sobre aquest ecosistema costaner. Les altes concentracions de bacteris i nutrients en la superfície, trobades en les estacions properes al punt d’abocament, demostren que la presència dels diferents contaminants, en el medi receptor, és deguda a que van ser alliberats a través de l’efluent abocat per l’emissari submarí. A més a més, es va constatar que, en alguns casos, no es compleix la normativa europea sobre qualitat de les aigües de bany. En la part numèrica, s’ha realitzat el calibrat i la validació dels models ROMS, LIMMIX i VISUAL PLUMES, que han estat utilitzats per simular els diferents efluents abocats a través dels emissaris submarins. Malgrat que els models ROMS i LIMMIX no han pogut reproduir satisfactòriament la zona del camp proper, degut a la complexitat dels processos que tenen lloc a la superfície i de les seves interaccions, amb el model VISUAL PLUMES ha estat possible establir una alternativa de millora per al disseny dels abocaments dels emissaris submarins de Gandia i Cullera. D’aquesta manera, s’ha pogut comprovar que és possible realitzar un disseny de l’emissari que garanteixi una major dilució i, sobre tot, que compleixi amb la Normativa Europea per a la qualitat de les aigües de bany, fins i tot en el cas que la qualitat dels efluents sigui molt pobre, como succeeix en el cas d’aigua poc o gens tractada. / One of the most important problems that occur in the Mediterranean coastal areas and particularly in the Valencian Community is the generation of large quantity of urban wastewater especially during the summer season, that is discharged into the sea through marine outfalls. These effluents may carry important loads of contaminants that often the environment is unable to assimilate, causing episodes of pollution that negatively affect the quality of bathing water. This work analyzed the physical, chemical and biological processes involved in the dynamics of coastal environments and water quality on three areas affected by the marine outfalls of Pinedo, Cullera and Gandia in the Valencia coast. The data were acquired in several field campaigns showed that the introduction of wastewater into these shallow areas with weak hydrodynamic and different discharge conditions generates a number of significant conditions, short to medium term, in this coastal environment. High concentrations of bacteria and nutrients in the surface at stations close to the discharging point, demonstrate the presence of different pollutants in the receiving waters due to the effluent discharged by the outfall. In addition, it was found that in some cases, it does not fulfill with the European Water Framework Directive for bathing water. In the numerical work, the calibration and validation of models ROMS, LIMMIX y VISUAL PLUMES was carried out. These numerical models were used to simulate the different effluents discharged through the marine outfalls. While ROMS and LIMMIX models could not satisfactorily reproduce the near field zone due to the complexity of the physical processes and their interactions that take place in the surface, it was with VISUAL PLUME model which made it possible to establish an improved design for Gandia and Cullera marine outfalls. Thus, it was found that it is possible to make a design to ensure higher dilution and, especially that satisfies the bathing water regulations, even in the case that the effluent quality is poor, as in the case of poor or untreated water.

The collaboration between the University of Barcelona and Acciona Agua was focused on optimizing greenhouses hydric resources. The functionality of a combined treatment had to be assessed, when applied to the discard stream of a recycling system of the Advanced Greenhouse leachates. The coupling consisted on an Advanced Oxidation Processes (AOP), photo-Fenton, based on hydroxyl radical oxidative potential, produced by the interaction between Fe2+ and H2O2, and a slow sand filtration column acting as a bioreactor. The recycling system will require the synergy of chemical and biological processes to be able to work efficiently with the particular characteristics of greenhouses effluents: high salinity content and the presence of pesticides. Two recycling strategies proposed by the project defined two conductivity thresholds that the coupled system should be able to cope with. The first strategy proposed a simple semi-closed system that recycled nutrient solution from the hydroponics crops until a maximum value of 11 mS•cm(-1), phytotoxicity limit. Part of the current was then diverted to be treated by the integrated system. The second strategy introduced reverse osmosis membrane technology that concentrated that diverted stream, sending the permeate for its reuse directly to the greenhouse, while the brine had to be treated by the coupled process. In this case the maximum level of salinity in the effluents could reach conductivities close to those for seawater, around 50 mS•cm(-1). The performance of photo-Fenton reaction was essayed in order to improve the knowledge regarding this treatment technique. On the first place, this AOP and the ozonation process were compared. Results shown that increasing toxicity of ozonation effluents confirmed the choice of photo-Fenton as the most adequate treatment for pesticide polluted effluents. Experimental design criteria allowed then to determine optimal working conditions depending on the content of the reaction media, and enabled to prove the existence of endogenous catalyst inhibition in the presence of fosetyl-Al. Salinity essays were finally performed, yielding positive results even for highest conductivity effluents. Those positive results were also reflected in the increase of the biodegradability of the treated effluents, what leaded to the next step of the research. Biocompatibility of pretreated effluents was essayed by means of sequencing batch reactors (SBR). These devices were used to show how photo-Fenton indeed increased biodegradability of the effluents, and how it grown until a certain point when more hydrogen peroxide did not lead to better results. They were also utilized to assess the biocompatibility of high salinity pretreated effluents, as a first step towards the coupling with the slow sand filtration at high conductivities. Results obtained were extremely encouraging, given that even for the highest salinity concentrations (10 and 50 mS•cm(-1)), the performance of the bioreactor achieved an organic content reduction for more than 80% of the loaded concentration, which compared to the 10-20% removal achieved by photo-Fenton, justifies the need of combining both treatments. Guided by those positive results, the load of the slow sand filtration column with different salinity pretreated effluents was performed. Also positive results were obtained. The achieved elimination of the organic content was more than 75% when loaded with 10 mS•cm-1 effluent, and the refractory fraction (the remaining organic matter that cannot be oxidized either by photo-Fenton reaction or by the biomass metabolism) was the lowest also for this high conductivity. Molecular biology tools, MTBs, used in this thesis were based on cloning and sequencing techniques of 16S rRNA genes. They allowed characterizing the bacterial population of one of the assessed SBRs and of the different loading stages of the slow sand filtration column. They showed how with the increase of salinity, the population in the slow sand filtration column loosed diversity, despite the fact that the performance of the column was still proficient. This fact stated how a very different microbial consortium could be developing the same functions as others. According to obtained results, it could be finally concluded that the coupling between photo-Fenton reaction and slow sand filtration column could be an effective treatment alternative for implementing the recycling strategies of hydroponics greenhouse leachates proposed by CENIT-MEDIODIA Project. For its part, MBTs were revealed as powerful tools to characterize microbial population and increase the understanding of the bioreactions taking part in bioremediation. / Esta tesis se enmarca en la colaboración entre el Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Barcelona y el Departamento de I+D de Acciona Agua S.A.U, en el marco del Proyecto CENIT- MEDIODIA (2007-2010). Esta iniciativa la componen un consorcio de empresas un consorcio de empresas y centros de investigación que unieron esfuerzos de innovación en el desarrollo de un nuevo concepto de Invernaderos Hidropónicos Avanzados. La colaboración entre la Universidad de Barcelona y Acciona Agua se centró en la optimización de los recursos hídricos de dichos invernaderos. Así se evaluó la funcionalidad de un tratamiento combinado que integrara un Proceso de Oxidación Avanzada (reacción foto-Fenton), y un reactor biológico (columna de arena de filtración lenta), aplicados a la corriente de desecho de un sistema de recirculación de lixiviados provenientes del nombrado invernadero avanzado. Las particularidades de dicho sistema de reciclado harían que el sistema combinado tuviese que trabajar con efluentes con alto contenido en pesticidas (metomilo, imidacloprid y fosetyl-Al, fueron escogidos para simular los lixiviados de invernadero) y conductividades entre 11 y 50 mS•cm-1. De este modo el principal objetivo del proceso integrado sería el de conseguir la máxima eliminación de los compuestos xenobióticos y de la carga orgánica que los acompañe en el efluente tratado. Así pues, la experimentación se llevó a cabo frente a tres aspectos relacionados con el sistema combinado: estudio de la reacción foto-Fenton, ensayos con biorreactores, y empleo de herramientas de biología molecular (MBT, en sus siglas en inglés) aplicadas a la caracterización de la biomasa desarrollada en los biorreactores ensayados. Según los resultados obtenidos, se llegó a la conclusión de que la combinación de la reacción foto-Fenton y la columna de filtración lenta podría ser una alternativa de tratamiento eficaz para la aplicación de las estrategias de reciclaje de los lixiviados hidroponía presentadas en Proyecto CENIT-MEDIODIA. Además, MBT se revelaron como poderosas herramientas para caracterizar la población microbiana de distintos biorreactores y las funciones que desempeñan.

Many NGOs have tried to implement cooperation projects in water services in Africa. A percentage of them has been successful when it comes to sustainability but a significant proportion has failed . Discovering and analyzing the conditions that make the sustainability of development cooperation projects has been the ultimate goal of our research. A first objective was to determine the limitations that development projects in water services face in the process of sustainable urbanization. In a subsequent step we have tried to study whether the acceptance of private water connections meets the demand generated by the target population. Moreover, the comparison of the evolution of cooperation projects in the four case studies allowed us to determine whether the interaction of stakeholders ensures the inclusion of all actors and the optimal response to the needs of the final beneficiaries. We have employed various methodological instruments. First we have addressed four case studies where focus groups and interviews with key informants have been conducted in the qualitative analysis. It has also been supplemented by the quantitative study from developed questionnaires to the target population. For data processing three software tools have been used EPANET, SPSS and ArcGIS. Among the final conclusions we highlight the need to focus on continuous support for cooperation projects in water services for a period not less than ten years. The second final conclusion indicates that all projects studied required a strengthening of the structures responsible for decision making. In our case studies institutional sustainability has proven to be the weakest dimension. The third final conclusion is the need to sacrifice the sense of ownership of the systems implemented in the community for longer than the time period of implementation. The case study in Idjwi shows that the interventions where there has been more participation from the external organization, resulting in a reduction in the sense of ownership, show better rates of progress towards sustainability. The fourth final conclusion is the need to offer alternatives to the population to have access to improved services. The data show that residents of the case study in Maputo could not access the services offered for a domestic connection due to the economic conditions attached to such service. The fifth final conclusion establishes the need to incorporate the specific needs of the vulnerable population in the overall approach. In the case study of Wukro public standpipes have been reduced although they served part of the population infected with HIV who have fewer economic resources and higher water needs . The sixth final conclusion would be the creation of a methodology to address the sustainability of cooperation projects in water services. A template is provided which can be used by the implementing agencies, both NGOs as funding agencies, in order to assess the sustainability of projects. This tool includes indicators grouped into five areas: economic, technical, health-environment, social and institutional . The evaluation of these indicators will both analyze long -term outcomes of an implementation and guide the formulation of the objectives of the implementation in the design stage. / Nombroses *ONGDs han intentat implementar projectes de cooperació en serveis d'aigua a Àfrica. D'ells un percentatge ha estat reeixit a l'hora d'aconseguir la sostenibilitat però una proporció important no ho ha aconseguit. Descobrir i analitzar les condicions que marquen la sostenibilitat dels projectes de cooperació i desenvolupament ha constituït la finalitat última de la nostra recerca. Un primer objectiu ha estat determinar les limitacions en el procés d'urbanització sostenible a les quals s'enfronten els projectes de desenvolupament en serveis d'aigua. En un pas posterior hem tractat d'estudiar si l'acceptació de connexions domiciliàries a la xarxa de proveïment cobreix la demanda generada per la població beneficiària. A més la comparativa de l'evolució dels projectes de cooperació en els quatre casos d'estudi ens ha permès esbrinar si l'articulació dels actors implicats garanteix la inclusió de tots els agents i l'òptima resposta a les necessitats dels beneficiaris finals. S'han emprat diversos instruments de metodològics. En primer lloc s'han abordat quatre casos d'estudi on s'han dut a terme grups focals i entrevistes a informadors clau dins de l'anàlisi qualitativa. A més s'ha complementat amb l'estudi quantitatiu procedent dels qüestionaris desenvolupats entre la població beneficiària. Per al processament de dades s'ha comptat amb tres eines informàtiques *EpaNET, *SPSS i *ArcGIS.Entre les conclusions finals destaquem la necessitat d'enfocar els projectes de cooperació en serveis d'aigua sota el prisma de la necessitat d'acompanyament per part de les agències *implementadores per un termini no inferior a deu anys. La segona conclusió final indica que els projectes estudiats requerien tots ells un enfortiment de les estructures encarregades de la presa de decisions. La dimensió classificada com a sostenibilitat institucional ha resultat en els nostres casos d'estudi ha demostrat ser la més feble. La tercera conclusió final és la necessitat de sacrificar el sentiment d'apropiació dels sistemes implementats entre la comunitat durant un període superior als terminis d'implementació. El cas d'estudi en *Idjwi demostra que en un període de deu anys les intervencions on hi ha hagut major intervencionisme, resultant en una reducció del sentiment d'apropiació, mostren millors índexs d'avanç cap a la sostenibilitat. La quarta conclusió final tracta sobre l'oferta d'alternatives a la població per poder accedir als serveis millorats en els projectes de cooperació. Les dades demostren que els residents del cas d'estudi de Maputo no podien accedir als serveis oferts per realitzar una connexió domèstica a causa de les condicions econòmiques associades a tal servei. La cinquena conclusió final estableix la necessitat d'incorporar els requeriments específics de la població vulnerable dins de l'enfocament global. En el cas d'estudi de *Wukro s'han reduït els punts de subministrament per mitjà de fonts públiques que servia a la part de la població infectada amb el virus del VIH i que tenint menys recursos econòmics presenta necessitats d'aigua majors. La sisena conclusió final seria la conformació d'una metodologia per abordar la sostenibilitat dels projectes de cooperació en serveis d'aigua. S'aporta un format de treball a manera de plantilla que pot ser utilitzat per les agències *implementadoras, tant *ONGDs com a agències finançadores, en l'avaluació de la sostenibilitat dels projectes. Aquesta eina dissenya indicadors agrupats en cinc àrees: sostenibilitat econòmica, tècnica, salut-ambienti, social i institucional. L'avaluació d'aquests indicadors servirà tant per analitzar a llarg termini els resultats d'una implementació com per guiar els objectius de la formulació d'aquesta implementació en l'etapa de disseny.

The application of sewage sludge from wastewater treatment plants on agricultural soils has become an increasing practice in recent years, derived from its environmental benefits (recycling of organic matter and nutrients). However, there are a few studies regarding the risks and benefits for both the environment and the human health, probably because of the complexity of the problem and the high stakeholders’ expectations. The objective of this thesis was to develop methodological tools to support the management of sewage sludge on agricultural soils. Fate, human exposure and health risk models were developed, evaluated and integrated. Furthermore, decision models were built up and integrated into Geographic Information System (GIS) so as to indicate the best agricultural areas to amend with sewage sludge. The use of these tools provides more confident decisions regarding this practice. / La aplicación de lodos residuales de depuradora en suelos agrícolas se ha convertido en una práctica cada vez más extensa en los últimos años, derivada de sus beneficios ambientales. Sin embargo, hay pocos estudios sobre los riesgos y beneficios tanto para el medio ambiente como para la salud humana, probablemente debido a la complejidad del problema y las altas expectativas de los participantes en la toma de decisiones. El objetivo de esta tesis fue desarrollar métodos para la gestión de lodos de depuradora en suelos agrícolas. Se desarrollaron, evaluaron e integraron modelos de transporte, exposición humana y riesgos para la salud. Así mismo, se construyeron modelos de decisión y se integraron en Sistemas de Información Geográfica (SIG) para indicar las mejores zonas agrícolas donde aplicar lodos de depuradora. El uso de estas herramientas proporciona decisiones más fiables con respecto a esta práctica.

El trabajo reporta el estudio realizado sobre 5,15-difenilporfirinas sulfonadas. La sulfonación de la 5,15-difenilporfirina (DPP) con H2SO4 conc. procedió sobre la posición C2 del anillo de porfirina y en las posiciones para de los anillos fenílicos obteniéndose las porfirinas 2-sulfonato-5,15-bis(4-sulfonatofenil)porfirina (DPPS3), 5,15-bis(4-sulfonatofenil)porfirina (DPPS2A), 5-fenil-2-sulfonato-15-(4-sulfonato-fenil)porfirina (DPPS2B), 15-fenil-5-(4-sulfonatofenil)porfirina (DPPS1A) y 2-sulfonato-5,15-difenilporfirina (DPPS1B). Al utilizar H2SO4 fumante (30% SO3) la sulfonación de la DPP procedió sobre las posiciones meso libres del anillo de porfirina y para-fenílicas obteniéndose la 5,15-disulfonato-10,20-bis(4-sulfonatofenil)porfirina (DPPS4). La bromación con NBS en DMF de DPPS3 y 2-sulfonato-5,15-bis(4-sulfonatofenil)porfirina de zinc (II) (ZnDPPS3) resultó en la obtención de las porfirinas 10-bromo-2-sulfonato-5,15-bis(4-sulfonatofenil)porfirina (BrDPPS3) y 10-bromo-2-sulfonato-5,15-bis(4-sulfonatofenil)porfirina de zinc (II) (ZnBrDPPS3) respectivamente. Con los experimentos de RMN1H, 13C, NOESY1H1H, COSY1H1H, HMBC y HSQC1H13C y 1H15N se determinó que el equilibrio tautomérico a temperatura ambiente en las porfirinas DPPS3 y BrDPPS3 se encuentra desplazado hacia el tautómero trans H-N22/H-N24, concluyendo que la posición meso en las 5,15-diarilporfirinas tiene mayor influencia sobre el comportamiento cinético del tautomerismo H-N que la sustitución en la posición beta(C2). El estudio de la homoasociación de estas porfirinas demostró que a mayor grado de sustitución hay menor grado de agregación tanto en medio neutro como en medio ácido. Las porfirinas DPPS3, BrDPPS3, DPPS2A, DPPS2B, ZnDPPS3, ZnBrDPPS3, H2DPPS3, H2BrDPPS3 forman agregados tipo H. Las porfirinas H2DPPS2A y H2DPPS2B forman agregados de tipo J de geometría múltiple. La sustitución en las posiciones meso con grupos sulfonato evita la agregación de DPPS4 y H2DPPS4. El estudio por fotólisis de destello láser de los porfirinoides solubles en D2O estudiados nos indicó que a concentraciones diluidas y en ausencia de oxígeno se genera un estado triplete que se desactiva al estado fundamental por un solo camino pero que en disoluciones en las cuales hay presencia de agregados el estado triplete se desactiva por dos caminos según el modelo siguiente S0←T1→T'1→S0. En presencia de O2 los estados transitorios tanto de disoluciones diluidas como concentradas (1,0·10-7 M a 1,0·10-3 M) de los porfirinoides estudiados siguen sólo un camino de desactivación. En la mayoría de los casos estudiados, el aumento de la concentración en disoluciones genera una disminución del rendimiento cuántico de la especie transitoria pero a partir de concentraciones en las cuales hay presencia de agregados el rendimiento cuántico de la especie transitoria aumenta, en los casos de TPPS4 y la ZnTPPS4 el aumento de la concentración siempre resulta en un aumento en la formación del transitorio. De los porfirinoides estudiados los que dan mejores rendimientos cuánticos de producción de oxígeno singlete son las porfirinas base libre (TPPS4 > DPPS3 > BrDPPS3 > ZnDPPS3 > MgClo > ZnTPPS4 > ZnFTS4 > CuFTS4). En el caso de TPPS4, BrDPPS3, ZnBrDPPS3 y ZnTPPS4, el rendimiento cuántico de O2(1-delta-g) aumenta para disoluciones concentradas (aprox. 1,0·10-4 M).

Wastewater treatment plants (WWTPs) are characterized by their high organic matter and nutrient removal efficiency, but also by their high energy consumption. In the current context where resources are increasingly scarce, all feasible strategies to save energy emerge as an important issue for the sustainable management of WWTPs. In this thesis, sewage sludge (SS) anaerobic co-digestion with available organic wastes, coming from different sources and having different compositions, was proposed as an interesting strategy to approach an energy self-sufficient scenario for wastewater treatment by means of an improved biogas production. The studied co-digestion strategies were focused on the effect of the co-substrates composition -lipids, by adding grease waste (GW) from the dissolved air unit of the WWTP; alcohols, by adding crude glycerol (CGY) from a biodiesel facility; and of mixed composition, when adding the organic fraction of municipal solid waste (OFMSW)- and the effect of operational temperatures mesophilic and thermophilics on the general performance of the SS anaerobic digesters. This approach was evaluated in terms of methane yield and the stability of the process. Methane productivity increased 2.3 and 2.2 times in comparison with sewage sludge mono-digestion when the GW added amounted to 26% and 27% of the COD inlet under mesophilic and thermophilic temperature conditions, respectively. The addition of GGY showed a 2.5 increase in methane productivity under mesophilic temperature, while in thermophilic range the co-digestion showed great instability mainly due to volatile fatty acids accumulation. Addition of the OFMSW showed a 3 to 5 times increase in methane productivity compared to SS mono-digestion, when the OFMSW added amounted respectively to 51% and 33% of the COD inlet under mesophilic and thermophilic conditions respectively. The biomass acclimatization brought about by a slow increase of the influent dose of GW, could be a good strategy to increase fat degradation and reduce the inhibitory effect of LCFAs. Thermophilic co-digestion showed a lesser tolerance to LCFAs than mesophilic, and therefore, the adaptation time to grease waste was longer. Thermophilic anaerobic co-digestion of SS with CGY proved to be very unstable due to the extreme pH of CGY and its fast decomposition into volatile fatty acids. On the other hand, mesophilic co-digestion showed a good performance, concluding that doses above 2% v/v of CGY did not bring about an improvement on the methane yield. In this case, it can be concluded that the optimization strategy based on the C/N ratio must be modulated by other factors such as the characteristics of crude glycerol (particularly its pH and total alkalinity) and the operational temperature. The OFMSW was proved to be a suitable co-substrate both under mesophilic and thermophilic temperature conditions. Results suggest that the addition of the OFMSW could be an adequate strategy to promote the activity of thermophilic saturated fatty acid oxidizers and acetoclastics methanogenic bacteria. In addition, the evolution of specific activities was assessed and used as a feasible tool to explain and manage the response of the system, especially when conventional control parameters were not enough to explain the performance of the reactor. Within the obtained results, it has been demonstrated that co-digestion is a suitable approach to optimize the energy balance of a WWTP. But, depending on the composition of the organic waste and the temperature range of operation, different operational strategies should be put into practice to find the most stable process, and avoid inhibitory episodes. Based on the results obtained with the strategies studied in this PhD thesis, sewage sludge co-digestion with different organic wastes could be expected to represent an attractive alternative to attain energy self-sufficient wastewater treatment operations, and perhaps even net energy producing WWTPs / Les Estacions de Depuració d’Aigües Residuals (EDARs) es caracteritzen per la seva elevada eficiència en l’eliminació de la matèria orgànica i nutrients, però també per el seu elevat consum energètic. En aquesta tesis, la co-digestió anaeròbia de fangs d'EDAR amb residus orgànics de diferent orígens i composicions, s'ha proposat com una estratègia atractiva per apropar-se a un escenari de tractament d'aigües residuals autosostenible energèticament, per mitjà de la millora de la producció de biogàs. L’estudi de l'estratègia de co-digestió es va centrar en l'efecte de la composició dels co-substrats (lípids mitjançant l'adició de residus greixosos procedents de la unitat de flotació per aire dissolt -DAF- de l’EDAR, alcohols mitjançant l'adició de glicerina crua d'una industria de producció de biodièsel, i una composició mixta aportada per la fracció orgànica de residus municipals -FORM-), i l'efecte de la temperatura d'operació (mesòfil i termòfil) en el rendiment general del procés de digestió anaeròbia dels fangs d'EDAR. La producció de metà es va incrementar entre 2,3 i 2,2 vegades en comparació amb la mono-digestió dels fangs d'EDAR quan l'adició del residu greixós representava el 26% i el 27% de la DQO d’entrada, durant la digestió mesòfila i termòfila respectivament. L'adició de la glicerina crua va mostrar un increment en la producció de metà de 2,5 vegades durant la digestió mesòfila, mentre que el procés de co-digestió en condicions termòfiles va mostrar una elevada inestabilitat, principalment deguda a l’acumulació d’àcids grassos volàtils. L'adició de FORM va incrementar la producció de metà entre 3 i 5 vegades més que la mono-digestió dels fangs d'EDAR, quan l'adició de FORM va ser del 51% i el 33% de la DQO d'entrada, a temperatures de operació mesòfiles i termòfiles respectivament. L'adaptació de la biomassa mitjançant increments lents de la dosis del residu greixós, es va demostrar com una bona estratègia per incrementar la degradació dels lípids i reduir l'efecte inhibitori dels àcids greixosos de cadena llarga. La co-digestió termòfila va mostrar una menor tolerància als àcids greixosos de cadena llarga que la digestió mesòfila, i per tant, el temps d¿ adaptació de la biomassa termòfila va ser superior. La co-digestió anaeròbia termòfila dels fangs amb la glicerina crua va mostrar una gran inestabilitat degut al pH extrem que presentava la glicerina i la seva ràpida descomposició en àcids grassos volàtils. Per un altra banda, la co-digestió mesòfila va mostrar un bon rendiment, concloent que dosis addicionals de glicerina per damunt de 2% v/v no mostraren una millora en el rendiment de metà. L'estratègia d'optimització basada en la relació C/N cal que sigui modulada per altres factors com les característiques de la glicerina crua (especialment el pH i l’alcalinitat total) i la temperatura d'operació. La FORM es va mostrar com un co-substrat adequat per a treballar tant a rangs de temperatures mesòfiles com termòfiles. Els resultats obtinguts suggereixen que l'adició de la FORM podria ser una estratègia vàlida per fomentar l'activitat de les poblacions termòfiles oxidats d’àcids grassos saturats, i les poblacions metanogèniques acetoclàstiques. Així mateix, l'evolució de les activitats específiques es va avaluar com una eina viable per explicar i gestionar les respostes del sistema, especialment quan els paràmetres de control convencionals no van mostrar-se adequats per explicar el rendiment del reactor. Els resultats obtinguts han demostrat que la co-digestió es un bon enfocament per optimitzar el balanç energètic del les EDARs. Basant-se en els resultats obtinguts amb les estratègies de co-digestió de fangs d'EDAR estudiades en esta PhD tesis, s'espera que la co-digestió dels fangs amb diferents residus orgànics, representen una alternativa atractiva per aconseguir l’autosuficiència energètica de les EDARs, i fins i tot, que les EDARs es converteixin en instal·lacions productores netes d'energia.

This thesis focused on the feasibility of substituting, partially or totally, drinking water treatment plant (DWTP) conventional pre-treatment by membrane based units, in particular by ultrafiltration (UF). For such purpose, bench and pilot scale tests with natural water were conducted, first, to address the technical feasibility and, second, to optimize its performance in order to determine whereas the proposed scheme was competitive from hydraulic and quality perspectives with the current conventional pre-treatment. Moreover, tailored microbes based tests were defined to assess its proper functioning and reliability, and additional advantages related to direct UF besides those purely related to the pre-treatment unit were investigated. The case study selected was Sant Joan Despí DWTP (Barcelona, Spain) due to its particularities: it treats Llobregat River water, which is a highly variable water resource in terms of quality and quantity, and it is a complex multistage system. As a result, this study covered a wide range of conditions and the technology under consideration could be pushed to its limits. Results showed that direct UF of raw river water was a competitive alternative to dioxichlorination, coagulation/flocculation, settling and sand filtration. The pilot plant was able to continuously treat raw river water during 2 years, independently of its quality (e.g. turbidity > 1,000 NTU), delivering water of high and stable quality, both physico-chemically and microbiologically. In terms of pre-treated water quality, most of the physico-chemical parameters monitored presented lower values and variability in the direct UF scheme than in the conventional pre-treatment process. From a microbiological perspective, the direct UF scheme tested ensured an average removal of > 5 log10 units of bacteria and viruses greater than 60 nm. The highest water yields achieved ranged between 94.0%-94.7% in optimal conditions, involving 1 or 2 chemically enhanced backwashes (CEBs) per day, transmembrane pressure (TMP) below 1 bar, filtration fluxes of 40¿70 L/(m2¿h) and low reagents consumption. When a micro-coagulation previous to the UF was applied, the increase of the hydraulic resistance during filtration was decreased and stabilized, especially in winter, the hydraulic cleaning efficiency raised and the CEB frequency diminished. Since fouling indicators (SDI15 and MFI0.45) of the direct UF permeate were lower than those associated to the conventional pre-treatment, the subsequent reverse osmosis (RO) unit would require less chemical cleanings and thus, its lifetime would be extended. In addition to this, besides the economic savings associated to the significant reduction of reagents dosed within the direct UF scheme (chemical disinfectants and coagulants mainly), a minimization of risk of RO membrane degradation was demonstrated. Studies concerning the effects on physico-chemical and transport properties of RO membranes exposed to chemicals used within the conventional pre-treatment scheme but avoided in the direct UF treatment were also undertaken. An advanced characterisation of the exposed membranes enabled understanding the RO membranes performance changes with its composition and structure modification. The implementation of direct UF would imply the pre-treatment being a single membrane filtration step. This has advantages in terms of process complexity, space requirements, as well as avoidance of chemical based disinfectants dosage. Nevertheless, the preservation of its separating properties along time is of utmost importance, especially from a microbiological standpoint. Consequently, microbes based tailored tests aiming at assessing membrane integrity were defined and conducted periodically, to determine the removal capacity reliability of the pre-treatment scheme proposed in this thesis. Results showed that membrane integrity had not been compromised despite the challenging conditions that direct UF posed. / Aquesta tesis s'ha centrat en l'estudi de la substitució, total o parcial, de l'etapa de pre-tractament d'estacions de tractament d'aigua potable (ETAPs) per processos de membrana, en particular per ultrafiltració (UF). Per a tal fi, es van realitzar experiments a nivell laboratori i pilot per, en primer lloc, avaluar la seva viabilitat tècnica, i en segon, optimitzar el seu funcionament per determinar així si l'esquema de tractament proposat era competitiu des d'un punt de vista hidràulic i de qualitat amb el pre-tractament convencional actual. A més, es van definir assajos per assegurar el seu correcte funcionament i fiabilitat, i es van identificar avantatges addicionals a les purament associades a l'etapa de pre-tractament. El cas d'estudi seleccionat va ser l'ETAP de Sant Joan Despí (Barcelona) degut a les seves particularitats: tracta aigua del riu Llobregat, que és un recurs altament variable en termes de qualitat i quantitat, i és un sistema multi-etapa complex. En conseqüència aquest estudi va cobrir un ampli rang de condicions i va permetre portar la tecnologia en qüestió a condicions límit. Els resultats vam mostrar que la UF directa d'aigua crua de riu és capaç de substituir, i resulta competitiva, amb la dioxicloració, coagulació/floculació, decantació i filtració per sorra. La planta pilot va ser capaç de tractar contínuament aigua crua durant 2 anys, independentment de la seva qualitat (ex. terbolesa d'entrada > 1000 NTU), produint aigua de qualitat alta i estable, tant fisicoquímicament com microbiològicament. La majoria dels paràmetres fisicoquímics avaluats van presentar valors inferiors i amb menor variabilitat en l'esquema d'UF directa que en el pre-tractament convencional. Des d'una perspectiva microbiològica, l'esquema d'UF directa avaluat va assegurar una eliminació > 5 log10 unitats de bactèries i virus de tamany superior a 60 nm. El rendiment hídric va oscil.lar entre 94.0-94.7% en condicions òptimes, requerint 1 o 2 contra rentats químics al dia, una pressió transmembrana per sota d'1 bar, fluxos de filtració entre 40-70 L/(m2.h) i un baix consum de reactius químics. En aplicar una micro-coagulació prèvia a la UF, l'increment de la resistència hidràulica durant la filtració va disminuir i es va estabilitzar, l'eficiència del contra rentat va augmentar, i la freqüència dels contra rentats químics va davallar. Degut a que els indicadors d'embrutiment (SDI15 i MFI0.45) del permeat d'UF directa van resultar inferiors als del pretractament convencional, és d'esperar que la unitat següent d'osmosis inversa (OI) precisi menys neteges químiques i per tant, la seva vida útil es prolongui. Addicionalment, a part de l'estalvi econòmic associat a la reducció significativa de reactius dosificats en l'esquema l'UF directa (desinfectants químics i coagulants principalment), es va demostrar una disminució del risc de degradació de les membranes d'OI. Es van dur a terme estudis avaluant els efectes de l'exposició de certs químics (dosificats en el pre-tractament convencional però no en l'UF directa) en les propietats fisicoquímiques i de transport de membranes d'OI. Una caracterització avançada va permetre relacionar els canvis de funcionament de les membranes d'OI amb els seus canvis de composició i d'estructura. La implementació de la UF directa implica que el pre-tractament consisteixi únicament en una etapa de filtració. Això suposa avantatges en termes de complexitat del procés, requeriments d'espai així com d'evitar l'ús de desinfectats químics. Tanmateix, la preservació de les seves propietats de separació al llarg del temps és de gran importància, sobretot des d'un punt de vista microbiològic. En conseqüència, es van definir i dur a terme periòdicament assajos en base a microorganismes per avaluar la integritat de la membrana d'UF directa. Els resultats van indicar que la integritat de la membrana d'UF s'havia preservat durant els 2 anys d'estudi, malgrat les condicions severes que la UF directa va suposar

Els plastificants són additius o monòmers dels plàstics que s'empren durant la fabricació d'aquests per modificar propietats fisicoquímiques. Poden arribar al medi ambient a partir de focus industrials, ja que són produïts en grans quantitats, així com per l'ús quotidià dels plàstics i abocaments d'aigües residuals. A part, degut que s'utilitzen en envasos alimentaris, poden migrar d'aquests als aliments que hi estan en contacte. El riu Besòs es va monitoritzar per tal de determinar el nivell de plastificants, degut que és un dels rius amb més impacte antropogènic a Barcelona, i es van detectar el DEHP, NP, DBP, BPA, OP i BP. Per tal de determinar el risc ambiental dels nivells detectats, es va estudiar l'ecotoxicitat utilitzant la D. magna i calculant les LC(50) per a cada plastificant, que juntament amb els nivells detectats, es va determinar que el DEHP i el NP van produir riscos significatius, amb valors superiors a 10 en alguns casos (a partir de 1 ja es considera risc). Es va monitoritzar el riu Llobregat a l'entrada i sortida d'una potabilitzadora i es van detectar en el riu el DEHP, BPA, DBP, NP, BP i OP, de major a menor concentració, a un màxim de 3000 ng L-1, mentre que a la sortida, la concentració de tots els compostos va disminuir: el BPA, OP i BP es van eliminar de forma completa, mentre que pel DEHP el DBP i el NP, les eliminacions van ser al voltant del 80%. L'eliminació es deu a l'eficàcia dels tractaments que s'apliquen a les aigües, com pot ser la cloració, l'exposició a llum UV i l'osmosi inversa, capaç d'interaccionar amb els analits i degradar-los. El BPA es va escollir per realitzar un estudi de fotodegradació i es van calcular les cinètiques de degradació en aigua de milli-Q, aigua de riu i aigua amb àcids húmics a 5 ppm, mostrant que la presència de matèria orgànica podia augmentar el temps de vida mitjana del BPA. Mitjançant la tècnica LC-HRMS es van identificar 5 fotoproductes, els quals es van aplicar a un estudi toxicològic en D. magna, sent lleugerament més tòxics que el propi BPA. Finalment, es va monitoritzar la presència de plastificants en begudes refrescants. Es van analitzar 50 mostres de diferents begudes refrescants i envasos i es van detectar NP, BPA i BP en un 50, 22 i 20% de les mostres, respectivament, a una concentració màxima de 7000 micrograms L-1. Els nivells detectats en les mostres es van comparar amb els valors legislats de TDI, els quals van estar molt per sota i no van suposar cap perill per la salut. També es van calcular les LC(50) dels compostos utilitzant cèl·lules humanes, mostrant que les cadenes alquíliques de major longitud, presenten major toxicitat. Els resultats obtinguts mostren que els plastificants es troben de forma ubiqua al medi ambient i els rius analitzats, on algunes concentracions arriben a superar els màxims legislats per la Unió Europea. Per altra banda, en el cas d’aigua de riu que s’utilitza pel consum humà, després de tractaments de purificació, van aconseguir eliminar la presència d’aquests compostos. En el cas de les begudes, el propi envàs pot ser causant de la presència de plastificants a través de la migració. Aquests compostos, degut al seu elevat ús i descàrrega continuada al medi ambient i a les seves propietats i efectes, han de ser avaluats de forma extensa per assegurar que no suposen un risc ni pel medi ambient ni per la salut humana. / Plasticizers are a group of substances added to plastics to modify their physical properties and have been used for a long period of time in the industry. The aim of this thesis was to develop an ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry method for the analysis of 21 plastic monomers and plasticizers and to evaluate their presence in river waters, drinking water and in beverages. Plasticizers and bisfenol A were monitored along the Besós river waters (Catalonia, Spain) in 3 periods. Concentration levels and Lethal Concentrations (LC50) measured with Daphnia magna as a model organism for aquatic toxicity were used to evaluate the impact of plasticizers DEHP and NP showed high risk quotients with values higher than 10, whereas other compounds did not pose any impact. To evaluate the impact of plasticizers and bisphenol A in drinking water, inlet and treated waters from the Drinking Water Treatment Plant located in Llobregat River were monitored. DEHP, BPA, DBP, NP, BP and OP were detected in river at a maximum concentration of 3000 ng L-1, whereas the levels decreased after treatment. BPA, OP and BP were completely removed, and DEHP, DBP and NP had elimination efficiency higher than 80%. Because bisphenol A is an endocrine disruptor, its photodegradation was studied. Kinetic constants in milli-Q and river water were influenced by the presence of organic matter, increasing the half life. High resolution mass spectrometry allowed the identification of 5 photoproducts that tested in D. magna, showed higher toxicity than bisphenol A. Finally, the presence of plasticizers in beverages was monitored in 50 samples to determine their migration. NP, BPA and BP were detected in 50, 22 and 20% of the samples. Levels detected were between 100 and 7000 ng L-1 and compared to tolerable daily intake, no risk to human health was observed. To determine potential effects, LC50 for plasticizers were calculated using carcinogenic human cells JEG-3. Overall, the studies performed in this thesis indicate that plasticizers are ubiquitous compounds in river waters, but have little impact in drinking water due to the high efficiency of the treatment systems. However, in beverages, migration can affect the finally quality of product although the concentrations are still below TDI.

Tesi realitzada als laboratoris d'Aigües de Barcelona (AGBAR) / Les drogues d'abús i els fàrmacs estan considerats com contaminants d'interès emergent en el medi aquàtic, és a dir, són substàncies que no estan incloses en els programes habituals de control i monitorització d'aigües, tot i que s'ha demostrat la seva presència en el medi ambient. Donat que aquests contaminants són possibles candidats a ésser regulats en futures legislacions, l'objectiu d'aquesta memòria ha estat desenvolupar metodologies d'anàlisi a nivells traça per poder quantificar la seva presència en el medi aquàtic i conèixer el seu comportament al llarg dels tractaments, tant en les plantes depuradores com en les potabilitzadores. S'han desenvolupat metodologies d'anàlisi per drogues d'abús i fàrmacs, basades en l'extracció en fase sòlida i determinació per cromatografia de líquids acoblada a l'espectrometria de masses en tàndem. En tots els casos s'han trobat límits de quantificació, que permeten la detecció d'aquests contaminants en les tres matrius aquoses a nivells de ng/L. S'han analitzat les drogues d'abús en aigües residuals, a les entrades i sortides de les depuradores. Les eliminacions calculades a partir de les concentracions trobades van indicar que els tractaments aplicats no són suficientment efectius per eliminar completament aquests contaminants, i per tant es poden trobar en les aigües superficials on s'aboquen les aigües depurades. S'ha estudiat la presència de drogues i fàrmacs en les aigües superficials. En concret, l'aigua del riu Llobregat al llarg de tota la conca i exhaustivament a l'entrada de la planta potabilitzadora de Sant Joan Despí. Els estudis han demostrat que aquests contaminants es troben en l'aigua superficial en concentracions més baixes que a la sortida de les depuradores i que són susceptibles d'entrar a la planta potabilitzadora. Tanmateix, han permès tenir localitzats els punts més contaminats del riu per aquests tipus de compostos i veure que segueixen un comportament estacional, trobant les màximes concentracions a l'hivern i a la tardor. En aquest treball s’ha estudiat també la presència de drogues d’abús i fàrmacs en les aigües potables, tant a la sortida de la potabilitzadora de Sant Joan Despí com en aixetes de consumidors de les principals ciutats espanyoles i d’altres països europeus, sud-americans i del Japó. La conclusió és que alguns contaminants (p.ex. cafeïna, nicotina, benziolecgonina, ibuprofè) poden arribar a les aixetes dels consumidors encara que a nivells de traça (pocs ng(L). Un cop vist que les drogues d’abús i fàrmacs es poden trobar en les tres matrius d’aigua, es va portar a terme un estudi sobre el tractament avançat en aigua residual basat en membranes d’osmosi inversa, per a l’eliminació de les drogues d’abús, arribant a la conclusió que és molt més efectiu que els tractaments convencionals més comuns utilitzats avui en dia. A més es va provar que l’efectivitat amb tres membranes diferents és similar, de manera que es va triar la membrana que requeria menys energia pel seu funcionament. Així mateix s’ha estudiat com els tractaments que s’apliquen en la potabilitzadora de Sant Joan Despí eliminen els fàrmacs i les drogues d’abús. Els resultats obtinguts demostren que s’aconsegueixen bones eliminacions pràcticament per tots els compostos estudiats, tant amb el tractament convencional (que inclou ozonització i filtració per carbó) com amb el tractament avançat (que inclou membranes d’ultrafiltració i osmosi inversa), tot i que aquest darrer les millora fins a un 15% per compostos com la nicotina. / Drugs of abuse and pharmaceuticals are considered contaminants of emerging concern in the aquatic environment. Given that these contaminants are potential candidates to be regulated in future legislations, the objective of this thesis has been devoted to develop a methodology for their analysis at trace levels; to quantify its presence in the aquatic environment as well as to improve the knowledge of their behaviour in different types of water treatments plants. Analytical methods for drugs of abuse and pharmaceuticals, based on solid phase extraction and liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry have been developed. In all cases, the quantification limits achieved, allowed the detection of contaminants at trace levels (ng/L). Drugs of abuse in influents and effluents of wastewaters treatment plants (WWTP) were analyzed. Results showed that the applied treatments are not enough effective and these pollutants can reach surface waters. The presence of drugs and pharmaceuticals in surface waters were studied in Llobregat river and their basin and at the intake of the drinking water treatment plant (DWTP) in Sant Joan Despi. Results showed that these compounds are present in surface waters at lower concentrations than in effluents of WWTPs and therefore they can enter to the DWTP. Moreover, it has also allowed to keep track of the most polluted river points, and to verify that they follow a seasonal pattern, with the highest concentrations in winter and autumn. This work has also studied the presence of drugs of abuse and pharmaceuticals in treated waters from the DWTP and from tap waters of main Spanish cities and other countries. The principal conclusion is that few of these contaminants (i.e. caffeine, nicotine, benzoilecgonine, ibuprofen) can reach tap waters at trace levels (few ng/L). A study on the advanced wastewater treatment based on reverse osmosis membranes showed that it is much more effective than conventional treatments commonly used in most WWTPs. No significant differences between the three kinds of membranes tested was observed and the membranes which requires less energy is proposed. Likewise, studies of how tratments applied in DWTPs of Sant Joan Despí eliminated pharmaceuticals and drugs of abuse were carried out. Good eliminations for almost all studied compounds in the conventional treatment (using ozonation and carbon filtration) as in advanced tratment (with ultrafiltration and reverse osmosis membranes) were achevied, although with the latter the elimination is improved up to 15% for compounds such as nicotine.

In the last two decades an increasing presence of organic substances such drugs, pesticides, etc. has been detected in water which may affect the health of the organisms and the environment. Some of these contaminants remain in the water after the usual treatment in sewage plants. This fact makes evident the need of introduction of the tertiary treatments that allow the complete elimination of these substances. This Doctoral Thesis researches for the elimination of different organic and emerging compounds present in water by means of the adsorption with new activated carbons. In particular, new carbon materials from different wastes, coal, synthetic materials, which have been produced and characterized, allow the adsorption of the organic compounds widely used in society. Different characteristics of the adsorbents (chemical composition, functional groups, texture, etc.) and of adsorbates (dimensions, hydrophobicity, pKa, functional groups, etc.) that influence on the adsorption process have been studied. Moreover, in this work, an analysis and kinetic model have been proposed. The analytic model allow, by chemometrics, enhancing the quantification of two or more organic compounds in solution by spectroscopy UV-vis. The kinetic model proposed provides a better comprehension and interpretation, as a better prediction of the different parameters on the adsorption process. In this sense, the following Thesis presents five works which have allowed a better comprehension of the adsorption process by means carbon materials from different origin. The first work, “highly microporous activated carbons from biocollagenic wastes as adsorbents or aromatic pollutants in water originating from industrial activities”, about the texture and chemical composition of activated carbon from biocollagenic wastes which have been studied in order to observe how these parameters affect on the adsorption of aromatic monosubstitued compounds. Moreover, different variables as temperature and activating agent are studied in the process of manufacture activated carbons. The second work, “Removal of pharmaceutical and Iodinated Contrast Media (ICM) compounds on carbon xerogels and activated carbons. NOM and textural properties influences”, shows the important role of pore size distribution in activated carbon which plays on the adsorption of different pharmaceuticals (salicylic acid, paracetamol, diclifenac, etc.) and iodinated contrast media (iohexol, iodixanol, iomeprol, etc) of different size. The influence of natural organic matter (NOM) in water is also studied in the adsorption of the all pollutants. The adsorption of paracetamol, phenol and salicylicacid in different coal-based activated carbon is showed in the contain of the work “Removal of pharmaceutical pollutants in water using coal-based activated carbons”. In this work, the chemical characteristics on the surface of activated carbons are studied in order to observe the influence in the adsorption of different organic compounds; and also the influence of the pH water. The results showed an increase of adsorption of salicylates due to the presence of sulphur on the surface of the adsorbent. The fourth work; “Multicomponent adsorption on coal-based activated carbons on aqueous media: new cross-correlation analysis method”, as a continuation of the previous work, shows a new chemometric technique that allows to analysis the binary and ternary solutions correctly by UV-vis spectroscopy. Moreover, the competitive effect between two or three molecules is studied on the adsorption process. In the last work, “Role of activated carbon properties in atrazine and paracetamol adsorption equilibrium and kinetics”, a new kinetic model is proposed for the adsorption of paracetamol and atrazine using activated carbon from sewage sludge and two, commercial, activated carbons. / En les darreres dues dècades s’ha detectat un increment de la presència de substàncies orgàniques com els fàrmacs, els pesticides,... en l’aigua que poden afectar la salut dels éssers vius i del medi ambient. Algun d'aquests contaminants romanen en les aigües després d’haver passat pels tractaments habituals en les plantes depuradores de tractament. Aquest fet fa evident la necessitat de la implantació de tractament terciaris que permetin la seva completa eliminació. La present Tesi doctoral estudia l’eliminació de diferents compostos orgànics i emergents presents en aigua mitjançant la tecnologia d’adsorció amb nous carbons activats. Concretament, s'han produït i caracteritzat nous materials carbonosos procedents de residus, carbó mineral, materials sintètics, ... que permeten adsorbir diferents compostos orgànics d'ampli us en la nostra societat. S'han estudiat les característiques dels adsorbents (composició química, grups funcionals, porositat) i dels adsorbats (dimensions, hidrofobicitat, pKa, grups funcionals...) que influeixen en el procés d’adsorció. A més a més, en aquest treball, s'han proposat dos nous models, un d'anàlisi i un altre cinètic. El model analític permet, mitjançant la quimiometria, millorar la quantificació de dos o més compostos orgànics presents en una mescla per espectroscòpia UV-vis. El model cinètic proposat proporciona una millor comprensió i interpretació, així com una millor predicció dels diferents paràmetres del procés d'adsorció. En aquest sentit, en la següent Tesi es presenten cinc treballs que han permès una millor comprensió del procés d’adsorció mitjançant materials carbonosos de diferents procedències. En el primer treball, “Highly microporous activated carbons from biocollagenic wastes as adsorbents or aromatic pollutants in water originating from industrial activities”, s'ha estudiat com afecta la textura i la composició química de carbons activats procedents de residus de pells en l'adsorció de compostos aromàtics monosubtituits. A més a més s’estudia com afecten diferents variables com temperatura i agent activant en el procés de fabricació dels carbons activats. El segon treball, “Removal of pharmaceutical and Iodinated Contrast Media (ICM) compounds on carbon xerogels and activated carbons. NOM and textural properties influences”, posa de manifest el rellevant paper que juga la distribució de porus d’un carbó activat en l’adsorció de diferents fàrmacs (àcid salicílic, paracetamol, diclofenac, ...) i agents de contrast (iohexol, iodixanol, iomeprol,...) de diferent mida. També, s’ha estudiat la influència de la matèria orgànica present en l’aigua en l’adsorció de tots els contaminants. L’estudi de l’adsorció de paracetamol, fenol i àcid salicílic en diferents carbons activats procedents de carbó mineral es reflexa en el treball “Removal of pharmaceutical pollutants im water using coal-based activated carbons”. En aquest treball s'estudia la influència de les característiques químiques de la superfície dels carbons activats en l’adsorció dels diferents compostos orgànics, així com la influència del pH de les aigües. Els resultats van mostrar un augment de l’adsorció de salicilats degut a la presència de sofre en l'adsorbent. El quart treball, “Multicomponent adsorption on coal-based activated carbons on aqueous media: new cross-correlation analysis method”, és una continuació del treball anterior. En aquest cas, es presenta un nova tècnica quimiomètrica que permet analitzar correctament mescles binàries i ternàries per espectroscòpia UV-vis. A més s’estudia l’efecte competitiu entre dues o tres molècules en el procés d'adsorció. El cinquè i últim treball, "Role of activated carbon properties in atrazine and paracetamol adsorption equilibrium and kinetics", planteja un nou model cinètic per a l’adsorció de paracetamol i atrazina mitjançant carbó activat procedent de fangs de depuradora i dos carbons comercials.