Esta tesis tiene como objetivo principal contribuir al desarrollo de las mejores prácticas disponibles en la modelización del destino multimedia y de los efectos de compuestos farmacéuticos para evaluar su impacto en los ecosistemas. La distribución de fármacos a través de los distintos compartimentos ambientales representa un riesgo potencial de toxicidad para los ecosistemas acuáticos. La capacidad de ionización de muchos de estos compuestos en el medio ambiente es un reto para la modelización de su destino multimedia, de su exposición y efectos. El uso de modelos convencionales no polares representa un elevado nivel de incertidumbre en la modelización de la movilidad de compuestos orgánicos ionizables, y en la modelización de su biodisponibilidad para la exposición a organismos y para la degradación en el medio ambiente. El desarrollo y la evaluación de modelos alternativos que incluyan estos puntos son esenciales para mejorar la simulación del comportamiento ambiental de microcontaminantes. La comparación de modelos y la cuantificación de la incertidumbre de sus resultados son fundamentales para su correcta interpretación. Además, la cuantificación de estas incertidumbres es necesaria para establecer prioridades de monitoreo y de investigación adicional entre el gran número de fármacos activos en uso actual teniendo en cuenta las diferentes vías de contaminación ambiental. En este contexto, se consideraron los siguientes objetivos específicos: 1. Desarrollo de un modelo de destino multimedia, exposición y toxicidad con base en álgebra matricial y adaptado a compuestos farmacéuticos consistente con modelos de evaluación del impacto de ciclo de vida. 2. Desarrollo de un método para la cuantificación de la incertidumbre del modelo, incluyendo la incertidumbre de los modelos de regresión aplicados, y la identificación de los parámetros más pertinentes a la incertidumbre total. 3. Comparar y cuantificar las incertidumbres de los modelos alternativos en términos de los factores de caracterización y de los resultados finales de impacto, contribuyendo a la identificación de las mejores prácticas de modelización del destino multimedia, exposición y efectos de fármacos con base en los conocimientos científicos actuales. 4 Priorización de compuestos farmacéuticos en términos de su impacto probabilístico en los ecosistemas de agua dulce considerando las emisiones directas y indirectas de plantas de tratamiento de aguas para posterior monitorización e investigación adicional. Capítulo 1 establece el contexto de la tesis y sus objetivos. Capítulo 2 presenta un modelo de destino multimedia, exposición y efectos con base en álgebra matricial, adaptado a fármacos y consistente con el modelo consensual de la UNEP/SETAC, el modelo USEtox. Se presenta un enfoque para cuantificar la incertidumbre de los resultados del modelo usando el análisis de Monte Carlo. El enfoque incluye la incertidumbre asociada a los modelos de regresión utilizados y a los efectos tóxicos, y la variabilidad asociada a los parámetros ambientales y experimentales. El modelo se aplicó a fármacos detectados en lodos de depuradora, posteriormente aplicados a suelos agrícolas. En relación a los compuestos de mayor relevancia, los parámetros más influyentes en la evaluación probabilística de impacto fueron identificados así como temas para investigación futura. El capítulo 3 presenta una comparación detallada entre el modelo USEtox y el modelo alternativo adaptado a compuestos farmacéuticos. Este modelo alternativo incluye modelos de regresión para estimar parámetros teniendo en cuenta la fracción iónica de una molécula. La comparación se hizo al nivel de los factores de caracterización y al nivel de los resultados finales del impacto teniendo en cuenta tres escenarios de emisiones en distintos compartimientos ambientales. Los parámetros más sensibles de los modelos fueron identificados por análisis de Monte Carlo. Los capítulos 4 y 5 presentan una priorización de los fármacos detectados en plantas de tratamiento de aguas residuales europeas al nivel de su monitorización ambiental y de temas para investigación futura. En el Capítulo 4 las emisiones directas de efluentes al compartimiento de agua dulce son estudiadas. En el capítulo 5 se consideran las emisiones indirectas: la aplicación de lodos de depuración y de efluentes en suelos agrícolas como fertilizante y como agua de irrigación, respectivamente. Los temas de investigación futura se definieran tanto por la identificación de lagunas en el conocimiento acerca del comportamiento ambiental de los fármacos, como por la contribución de la incertidumbre de los parámetros estimados del modelo a la varianza de los impactos calculados. En el capítulo 6 se presentan las conclusiones generales y recomendaciones para trabajo futuro. Palabras clave: Modelo de destino multimedia, Análisis de incertidumbre, fármacos, microcontaminantes, compuestos orgánicos ionizables, ecotoxicidad en agua dulce, plantas de tratamiento de aguas residuales, lodos de depuración, agua regenerada, Evaluación de riego, Impacto comparativo probabilístico, Análisis de ciclo de vida, USEtox. / The overall objective of this dissertation is to contribute to the development of best available practices in environmental multimedia fate and effect modelling for ecosystem impacts assessment of pharmaceutical compounds. The distribution of pharmaceuticals through several environmental media poses a potential toxic hazard to freshwater ecosystems, among other endpoints. The ionising properties of pharmaceuticals represent additional challenges when modelling the multimedia fate, exposure, and effect of this class of chemicals. Large uncertainties are expected when modelling the mobility, as well as the bioavailability for uptake by exposed biota and degradation, of ionising organic chemicals using conventional models. The development and evaluation of alternative approaches that include these issues are essential for the improvement of micropollutants environmental behaviour simulation. Model comparison and quantification of uncertainties of model results are vital for their correct interpretation. Furthermore, the quantification of uncertainties of model results is detrimental to establish priorities for further monitoring, as well as research, the wide number of pharmaceutical active compounds currently in use considering the most important pathways of environmental contamination. In order to achieve that, the following specific objectives are addressed: 1. Develop a consistent matrix algebra framework for multimedia fate, multipathway exposure and toxicity effects models adapted for pharmaceutical compounds and consistent with life cycle impact assessment models. 2. Develop an approach to quantify the uncertainty of model results, accounting for regression model uncertainty, and identifying the main contributing parameters to overall uncertainty. 3. Compare and quantify the uncertainty of alternative model approaches on the level of characterisation factors as well as of final impact results, contributing to the identification of the best available practices on multimedia fate, exposure and effect modelling of PCs based on current scientific knowledge. 4. Prioritise pharmaceutical compounds on their probabilistic impact on freshwater ecosystems from both WWTP direct emissions and indirect emissions for further monitoring and research. Chapter 1 puts this dissertation into its context and defines its objectives. Chapter 2 presents a multimedia fate, exposure, and effect model based on matrix algebra adapted for pharmaceutical compounds and consistent with the UNEP/SETAC consensus model USEtox. An approach to quantify the uncertainty of model results using Monte Carlo analysis is presented. The approach accounts for the uncertainty of regression models and toxicity effects, as well as the variability of environmental parameters and experimental parameter values. The framework is applied to pharmaceuticals detected in biosolids following application on agricultural soils. The most influential parameters of the probabilistic comparative impact assessment were identified, as well as topics for further research for the compounds of most concern. Chapter 3 is a detailed comparison of the USEtox model with the alternative framework adapted for pharmaceutical compounds. The alternative framework includes regressions to estimate fate parameters that account for the ionized fraction of a molecule. The comparison has been performed at the level of characterisation factors as well as of final impact results for 3 emissions scenarios into different environmental media. The most sensitive model parameters in the estimation of ecotoxicological characterization factors of micropollutants were evaluated by Monte Carlo analysis in both the default USEtox model and in the alternative approach. Chapter 4 and 5 present a prioritisation of PCs detected in European wastewater treatment plants for further monitoring and research. Chapter 4 presents the pathway of direct discharge of WWTPs emissions to surface waters. In Chapter 5 the indirect emissions pathways to the freshwater compartment are addressed. The indirect emission pathways include the application of biosolids from WWTPs and of effluents as reclaimed water for irrigation, both on agricultural areas and landscapes. Research topics were defined by indentifying important gaps of knowledge as well as by computing the contribution of estimated model parameters’ uncertainty to the impact variance. Chapter 6 presents general conclusions on the research outlined and will provide recommendations for future research. Keywords: Multimedia fate model, Uncertainty analysis, Pharmaceuticals, Micropollutants, Dissociating organics, Freshwater ecotoxicity, Wastewater treatment plants, Biosolids, Land application, Reclaimed water, Probabilistic comparative impact, Risk Assessment, LCA, USEtox.

Objectiu i context Osona és una de les comarques catalanes, que més ha notat el darrer fenomen migratori de finals del segle XX. Algunes persones immigrants treballen com a cuidadores en residències per a gent gran. És en aquest context que es focalitza aquesta tesi doctoral. La recerca és un diagnòstic educatiu, un estudi de les necessitats formatives d’educació sanitària (i sociosanitària) de les persones immigrants cuidadores de gent gran. Per conèixer aquestes necessitats formatives i la situació d’aquestes persones, ens hem proposat estudiar, d’entrada, les tasques que fan, en profunditat. Al final, hi ha una proposta formativa per millorar la qualitat del servei professional, que hauria de repercutir en la qualitat de vida de les persones cuidades. Metodologia Qualitativa. La mostra de les residències geriàtriques se selecciona de manera intencionada, a partir de la publicació en línia1 dels establiments d’atenció per a les persones grans amb concert o conveni de col·laboració amb la Generalitat de Catalunya (ICASS). La direcció d’aquests establiments, que accepta participar en aquest estudi, és un informant clau. El grup diana inclou aquelles persones que compleixen els requisits de ser immigrants, cuidadores de gent gran, treballadores en residències geriàtriques de la comarca d’Osona i que no tenen responsabilitats directives. S’utilitza un qüestionari semi-estructurat per tal de guiar l’entrevista. També, l’observació directa, amb la finalitat de confirmar, aclarir i valorar tot el que s’ha dit. Finalment, es fa una triangulació per contrastar les informacions recollides a partir de diverses fonts. Resultats La mostra definitiva participant és de nou residències osonenques, quarantaquatre cuidadores immigrants entrevistades i sis d’observades. Les cuidadores són, majoritàriament, dones de 19 a 56 anys, procedents de Llatinoamèrica, Àfrica i Europa, sense nacionalitat espanyola, amb estudis secundaris i poca experiència com a cuidadores abans de treballar al centre residencial. L’educació sanitària i sociosanitària que tenen és poc homogènia i sol ser de tipus no formal. Les mancances formatives que sent el grup diana afecten totes les funcions: higiene personal (32%), habitació (32%), eliminació (86,5%), alimentació (59%), dormir (27%), registres (70,5%), moviment (41%), cures (86,4%), relació (70,5%), medicació (70,5%), neteja, planxa i altres funcions hostaleres (6,8%), reunions (38,6%), formació (93,2%) i altres (59%). L’observació confirma falta de recursos humans per realitzar totes les tasques validades i falta de temps per dedicar-se a algunes d’elles en concret. També, mostra l’existència de rutines, xoc cultural i col·lisions amb infermeria. I, també, afirma la disposició a formar-se. La triangulació ratifica les funcions, però hi ha discrepàncies en les tasques. Suggereix, entre altres coses, la possibilitat de millorar la qualitat del treball del grup diana a través de la formació. Conclusió i perspectives L’anàlisi dels resultats ens aporta evidències qualitatives de les necessitats d’aprenentatge d’aquestes persones cuidadores, que si bé són competents en les atencions proporcionades a les persones grans, podrien millorar la qualitat del conjunt de les tasques que fan. Pensem que és possible superar els dèficits detectats, mitjançant la proposta formativa específica que es fa, pertinent amb el treball que realitzen les cuidadores. L’acreditació oficial de la formació del grup diana, juntament amb la de l’experiència professional, els permetrà formalitzar la seva situació acadèmica d’aquí al 2015, considerada oficialment com a formació professional de grau mitjà, amb el títol de Tècnic en Atenció Sociosanitària (TAS). Aquesta recerca obre més interrogants i fa propostes per respondre’ls en properes investigacions. Paraules clau: cuidadora, gerocultora, gericultora, auxiliar de geriatria, educació sanitària i sociosanitària, diagnòstic educatiu, educació no formal. 1 http://www.gencat.cat/benestar/icass/info/estatgg.htm (02/11/2009) / Objective and background Osona is one of the Catalan regions which has noticed the most the last migratory phenomenon at the end of the twentieth century. Immigrant people use to work as caregivers in retirement homes. This doctoral thesis focuses in this issue. The research is an educational diagnosis, a study of the training needs of health (and long term care) education of caregivers of elderly people who are immigrant. In order to know these training needs and the situation of these people, our aim is to study, for a start, the tasks they do, in depth. Finally, there’s a training proposal to improve the professional service quality, which should have an effect in the life quality of the well cared people. Methodology Qualitative. The sample of retirement homes is selected deliberately, from an online publication1 of the retirement homes with accord or cooperation agreement with the Catalan Government (ICASS). The management of these establishments, who accepted to participate in the study, is a key reporter. The Target Group (TG) includes those people who are immigrants, caregivers of elderly people, and workers in retirement homes in Osona and without any executive responsibility. We use a semistructured questionnaire to guide the interview, and the direct observation, in order to confirm, clear up and value everything which has been said. Finally, we present a triangulation to contrast the information collected from different sources. Results The definitive participating sample is formed by nine retirement homes in Osona, forty-four immigrant caregivers interviewed and six observed. Caregivers are, mainly, women from 19 to 56 years old, from Latin America, Africa and Europe, without Spanish citizenship, with secondary studies and without experience as a caregiver before working in the retirement home. The health and long term care education they have isn’t very homogeneous and The training lacks the TG feels affect all the tasks: personal cleanliness (32%), room (32%), disposal (86,5%), feed (59%), sleep (27%), registration (70,5%), movement (41%), cares (86,4%), relationship (70,5%), medication (70,5%), cleaning, ironing and other catering tasks (6,8%), meetings (38,6%), training (93,2%) and others (59%). The observation confirms lack of human resources to do all the validated tasks, and lack of time to specially do some of them. It also corroborates the existence of routines, cultural clashes and collisions against sickbay. It also bears out the willingness to be trained. The triangulation ratifies the functions, but there are discrepancies in the tasks. It suggests, among other things, the possibility to improve the quality of the TG work through the training. Conclusions and perspectives The result analysis gives us qualitative evidences of the caregivers training needs, which, even they are competent with the provided attentions to elderly people, they could improve the quality of the tasks they do. We think that exceeding the detected deficits is possible, through the specific training proposal we do, appropriate with the work the caregivers do. The TG training official credentials, together with the professional experience, will allow them to formalize their academic situation in 2015, officially considered as an intermediate level specific vocational training, with the technician in health care degree (known as TAS). This research puts new questions about the issue and suggests answering them in early researches. Key words: caregiver, gerocultor, geriatric assistant, health education, long term care education, educational diagnosis, non-formal education. 1 http://www.gencat.cat/benestar/icass/info/estatgg.htm (02/11/2009)

Las lesiones musculares del miembro inferior son habituales en futbolistas profesionales. Se clasifican de acuerdo a su severidad y a criterios radiológicos en: 1er grado (elongaciones, lesiones leves), 2º grado (rotura parcial, lesiones moderadas) y 3er grado (roturas completas, lesiones graves). Se realizó un análisis tetra polar de bioimpedancia localizada (L-BIA) a 50 kHz con un analizador de fase sensible para detectar alteración en la integridad de la estructura celular muscular e incrementos de acumulación de líquido a las 24 horas de la lesión en un total de 21 lesiones musculares en cuádriceps, isquiosurales y adductores diagnosticadas previamente por resonancia magnética (RM). El objetivo fue identificar el patrón de cambio en las variables de BIA indicativas de líquido (R, resistencia) e integridad estructural de membrana celular (Xc, reactancia) y PA (ángulo de fase) de acuerdo a la severidad de la lesión. Los porcentajes de cambio a las 24 horas de la lesión más significativos muestran una disminución en Xc, indicativo de una desestructuración tisular, mayor cuando más severa es la lesión: 1er grado (17,5 ± 4,6), 2º grado (32,9 ± 8,6) y 3er grado (52,9 ± 3,6). Además, en otras tres lesiones musculares de diferente severidad las mediciones de L-BIA se realizaron durante el proceso de recuperación observándose un aumento paulatino de los parámetros de BIA y déficits en el momento de la vuelta a la competición: de 6% para R y Xc en la lesión grado 1 y 2 y de 3% en R y 15% en Xc para la lesión de 3er grado. L-BIA puede usarse para comprender la fisiopatología de otras lesiones deportivas. Se estudiaron otras lesiones post-traumáticas en jugadores profesionales: miositis osificante, seroma intramuscular y bursitis trocantérica. En el caso de la miositis osificante, L-BIA mostró una disminución del 7-8% en Xc mientras que el porcentaje de cambio en R es insignificante (1%). Estos resultados concuerdan con la histología de esta entidad. En el caso del seroma y de la bursitis trocantérica sus cavidades acumulan líquido en su interior de ahí que los valores de L-BIA en estas lesiones con respecto al lado contralateral no lesionado muestran una gran destrucción de tejido muscular indicado por una disminución del 50% en Xc y del 24 al 31% en R a causa de la acumulación de líquido. Una vez el seroma y la sangre de la bursitis fueron evacuados los valores de L-BIA comparados con las medidas en el momento de la lesión aumentaron del siguiente modo: en el seroma intramuscular, 10% en R y 74% en Xc y en la bursitis, 20% en R y 24% en Xc. Tras lo expuesto anteriormente se puede concluir que L-BIA es un método práctico, seguro y no invasivo para la identificación (diagnóstico) de lesiones musculares y podría ser además un método para monitorizar la recuperación y contribuir a decidir el momento más adecuado para la vuelta a la competición. Se requieren futuros trabajos en esta línea para confirmar la utilidad de este método como herramienta para el médico del deporte. / Muscle injuries in lower limb are common among professional football players. They are classified according to severity and diagnosed with radiological assessment as: grade 1 (minor strain or minor injuries), grade 2 (partial rupture, moderate injuries) and grade 3 (complete rupture, severe injuries). Tetra-polar localized bioimpedance analysis (L-BIA) at 50 kHz made with a phase-sensitive analyzer was used to assess damage to the integrity of muscle structures and increases in fluid accumulation 24-h post-injury in 21 injuries in quadriceps, hamstring and adductors previously diagnosed with magnetic resonance imaging (MRI). The aim of this study was to identify the pattern of change in BIA variables as indicators of fluid [resistance (R)] and cell structure integrity [reactance (Xc) and phase angle (PA)] according to the severity of the MRI-defined injury. Most significant percent of change 24h after injury is shown with a significant decrease in Xc that indicates a pattern of disrupted soft tissue structure according to the severity of the injury: grade 1 (17,5 ± 4,6), grade 2 (32,9 ± 8,6) and grade 3 (52,9 ± 3,6). Thus, in other three muscle injuries of different severity in another players, L-BIA measurements had been made during the recovery phase until the return-to-play: deficits of the BIA parameters are 6% for R and Xc in grade I and II and 3% in R and 15% Xc for grade III injury. L-BIA can be useful to understand the pathophysiology and structural impairments of other types of sports related injuries to understand their behavior. Three types of post-traumatic injuries in professional soccer players were also studied: myositis ossificans, intramuscular seroma and trochanteric (hip) bursitis. In the case of myositis ossificans, L-BIA identified a 7-8% decrease in Xc whereas the percent of change obtained in R was negligible (1%). These results are in concordance with histological evidence. In the case of a seroma of the lower thigh and trochanteric bursitis, cavities in soft tissue accumulate fluid. Post-injury L-BIA, relative to the no-injured side, corroborated great muscle tissue destruction indicated by a 50% decrease in Xc and 24-31 % decrease in R due to fluid accumulation. Once the seroma and the blood in the bursitis had been removed L-BIA parameters, compared to the immediate post-injury measurement, increased as follows: in intramuscular seroma, 10 % in R and 74 % in Xc; in trochanteric bursitis, 20 % in R and 24 % in Xc. It’s possible to conclude that L-BIA It is a practical, safe, non-invasive method for field assessment of muscle injuries and could be an alternative method to monitor recovery and contribute to help to decide the return-to-play. Future studies are needed to confirm this method as an interesting tool for the sports physicians to diagnose and take the best decision to determine the return-to-play.

En esta dissertación se desarrolló un modelo para evaluar técnica, económica y ambientalmente sistemas de recogida de agua de lluvia para aprovechamiento doméstico urbano. Se analizaron diferentes tipologías de vivienda (vivienda tipo casa y vivienda tipo apartamento) y diferentes sistemas (vivienda unifamiliar, edificio de apartamentos y barrio). Se encontraron los escenarios de viabilidad económica y ambiental y se desarrollaron submodelos específicos para la evaluación directa en un amplio rango de condiciones climáticas, precios y calidad del agua para sistemas de diferentes escalas urbanas. La disertación esta preparada en cinco partes y ocho capítulos. Parte I. INTRODUCCION y MARCO METODOLOGICO APLICADO La Parte I se divide en dos capítulos. El Capítulo 1 introduce el trabajo en general y presenta un marco integral de los recursos hídricos y su importancia en las ciudades. En este capítulo se incluye la oferta y la renovabilidad de los recursos hídricos en algunos países del mundo, y las demandas de agua urbanas y las tendencias de crecimiento urbano futuro. También se muestra una relación entre consumo doméstico de agua de red y la relación entre agua y energía. Por último se exponen, la justificación y los objetivos que llevaron al desarrollo de esta tesis. El Capítulo 2 presenta la metodología general que se desarrolló, dando un especial énfasis en la modelización de sistemas, análisis económico y de evaluación ambiental. Además, en este capítulo se incluyen los sistemas analizados y estudios de casos incluidos en la investigación, así como la validación realizada en el principal modelo desarrollado. Parte II. MODELADO DE LOS SISTEMAS DE RECOGIDA DE AGUA DE LLUVIA La Parte II incluye el Capítulo 3. Este capítulo presenta en detalle el desarrollo de un modelo de simulación de los sistemas de recogida de agua de lluvia y su evaluación comparativa con otros softwares existentes. Este software se llama Plugrisost como un acrónimo de pluviales, grises y la sostenibilidad. Además, en el capítulo se describen los factores determinantes que condujeron a su creación y las nuevas características incluidas para facilitar la evaluación integral de recogida de aguas pluviales. Parte III. ASPECTOS SOCIALES, OFERTA POTENCIAL Y LOS BENEFICIOS AMBIENTALES DE AGUA DEL LLUVIA EN ZONAS URBANAS La Parte III se compone de dos capítulos. El Capítulo 4 presenta un estudio sobre el potencial de captación de aguas pluviales en los países en vías de desarrollo, teniendo como estudio de caso a Colombia. Además, este estudio muestra que algunos aspectos socio-económicos pueden influir en el potencial para captar agua de lluvia. El Capítulo 5 analiza los impactos ambientales potenciales en el contexto de los nuevos barrios en los países en desarrollo, tomando como estudio de caso a Colombia. Este capítulo presenta los modelos que se pueden aplicar en las evaluaciones ambientales rápidas en estos escenarios. Parte IV. PRINCIPALES FACTORES EN EL ANÁLISIS ECONÓMICO Y MEDIOAMBIENTAL La Parte IV se compone de dos capítulos. El Capítulo 6 analiza la viabilidad económica y financiera y el impacto ambiental de los sistemas de RWH tomando como estudio de caso a España. Se desarrollan los modelos para evaluar económica y ambientalmente estos sistemas. Además, se exponen los factores determinantes que afectan a estas evaluaciones. El Capítulo 7 se centra en analizar el efecto potencial de la calidad del agua de red en el análisis económico y ambiental de los sistemas de recogida de agua de lluvia. La dureza del agua es el parámetro analizado en un amplio intervalo de condiciones urbanas y sistemas diferentes. Parte V. CONCLUSIONES Y PRÓXIMOS PASOS La Parte IV se compone de un capítulo. El Capítulo 8 presenta las conclusiones generales de la tesis de conformidad con los objetivos fijados. También se incluye un marco de ideas para futuras investigaciones que puedan seguir desarrollándose en los sistemas de recogida de agua de lluvia. / This dissertation developed a model to evaluate technical, economic and environmental aspects of rainwater harvesting systems for domestic urban use. Different types of housing (semi-detached house and apartment house) and different systems (one single-house, apartment building and neighborhood) were analyzed. Then, scenarios of economic and environmental viability were found and specific sub-models were developed for use in the direct evaluation of a wide range of climatic conditions, prices and quality of mains water in different urban scales. The dissertation is prepared into five main parts and eight chapters. Part I. INTRODUCTION and METHODOLOGICAL FRAMEWORK APPLIED Part I is divided into two chapters. Chapter 1 introduces the general work presenting a comprehensive framework of water resources and their importance in the cities. This chapter includes the supply and renewability of water resources in some countries of the world, and the urban water demands and trends of future urban growth. Also it is shown a relationship of domestic consumption of mains water and the relationship between water and energy. Finally, the motivations and the objectives that led to this dissertation are presented. Chapter 2 presents the general methodology that was developed, giving a special emphasis on system modelling, economic analysis and environmental assessment. In addition, this chapter includes the systems and case studies included in the research and validation carried on the main model developed. Part II. MODELLING RAINWATER HARVESTING SYSTEMS Part II includes the Chapter 3. This chapter presents in detail the development of a simulation model of RWH systems, and its benchmarking against other existing softwares. This software is called Plugrisost as an acronym for pluvials, grey and sustainability. In addition, the chapter describes the determinants factors that led to its creation and the new features included to facilitate the comprehensive assessment of rainwater harvesting. Part III. SOCIAL ASPECTS, POTENTIAL SUPPLY AND ENVIRONMENTAL BENEFITS OF RAINWATER IN URBAN AREAS Part III is composed of two chapters. Chapter 4 presents a study of the potential of rainwater harvesting in countries in process of development taking as a case study in Colombia. Additionally, this study shows that some socioeconomic aspects may influence the potential to capture rainwater. Chapter 5 discusses the potential environmental impacts in the context of new neighborhoods in developing countries, taking as a case study in Colombia. This chapter presents models that can be applied in rapid environmental assessments in these scenarios. Part IV. MAIN FACTORS IN THE ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL ANALYSIS Part IV is composed of two chapters. Chapter 6 analyzes the economic and financial viability and environmental impact of RWH systems taking as a case study in Spain. Models to asses economically and environmentally these systems are developed. Also, the determinants that affect these assessments are exposed. Chapter 7 is focused on analyzing the potential effect of water network quality in the economic and environmental analysis of RWH systems. Hardness of the water is the parameter analyzed over a broad range of urban conditions and different systems. Part V. CONCLUSIONS AND NEXT STEPS Part IV is composed of one chapter. Chapter 8 presents the overall findings of the dissertation in accordance with the stated objectives. It is also included future researches that may continue to be developed in RWH systems.

En el context de la transició cap a la sostenibilitat urbana un dels majors reptes que encaren les societats modernes és l’aprovisionament d'aigua, un recurs que és reconegut cada vegada més com a valuós mentre la quantitat i qualitat disponibles en disminueixen. La creixent evidència d'escassetat d'aigua a nivell mundial promou la necessitat de treballar en possibles sinèrgies entre les diferents fonts d’aigua existents i a diferents escales per tal de desenvolupar una xarxa més integrada, eficient i equitativa. Aquesta tesi es centra en l’aprofitament de l’aigua de pluja com a recurs endogen local amb el potencial per aconseguir un metabolisme més circular capaç de tancar els fluxos d'aigua i de complir amb els objectius d’autosuficiència hídrica en entorns urbans. Aquesta estratègia pot ajudar a reduir les infraestructures de captació i tractament necessàries per l'aigua potable, així com les de gestió i tractament d'aigües residuals, a la vegada que permet un major control del d’avingudes i inundacions en entorns urbans. No obstant actualment hi ha una manca de coneixement al voltant de quina és l’estratègia més adequada per a recollir aigües pluvials aplicable a cada escala urbana per una banda, i per l’altra la quantitat i qualitat del l’aigua d’escolament tampoc ha estat abordada en detall sota les condicions climàtiques i ambientals pròpies de les zones Mediterrànies (més concretament a Espanya). L'objectiu d'aquesta tesi és donar resposta a aquestes preguntes mitjançant el plantejament, l’avaluació i la validació del potencial i les avantatges de l’aprofitament d’aigües pluvials amb el menor impacte possible per tal d’assolir una millora en el cicle urbà de l’aigua en regions Mediterrànies. Per tal d'avaluar l'ecoeficiència de diverses estratègies de captació d'aigües pluvials en barris de nova construcció i determinar així l'estratègia òptima ambientalment, la infraestructures necessàries per la recollida, emmagatzematge i subministrament han estat dissenyades i avaluades des de la perspectiva de l’Anàlisi de Cicle de Vida (ACV). A més, diverses variables que afecten directament aquests sistemes han estat seleccionades i avaluades convenientment; entre elles s’inclou el model de densitat urbana, l'escala d’estudi , la ubicació del tanc dins de l'edifici, l'alçada d’aquest i per últim l’estratègia de subministrament d'aigua. Els resultats determinen l’impacte ambiental de cada escenari al llarg del cicle de vida de les infraestructures i indiquen l'opció ambientalment òptima per la recollida d'aigües pluvials a diferents escales. L'avaluació de la quantitat i qualitat potencial de d’aquest recurs en un entorn urbà s'ha desenvolupat per mitjà d'un estudi de cas experimental. Per a dur-lo a terme, set superfícies de captació diferents van ser seleccionats dins del campus de la UAB per cadascuna de les quals va ser adaptada una instal·lació de recollida i emmagatzematge de pluvials al llarg d’un període de 22 mesos de campanya experimental . La selecció de les diferents superfícies de captació es va realitzar d'acord amb dos criteris : el material de la superfície i el seu tipus d'ús . L'avaluació de la quantitat consistir en el càlcul dels models de regressió d'escolament - precipitació , l'estimació de la coeficient d’escolament (RC) global i l'abstracció inicial, mentre que les avaluacions de qualitat comprenen una varietat significativa dels paràmetres fisicoquímics i microbiològics. Els resultats van ser analitzats des d'un enfocament estadístic per validar la seva significança i correlació. Els criteris ambientals resultants d’aquesta tesi estan pensats per ajudar a definir les estratègies òptimes i determinar els usos de l'aigua de pluja amb els que millor s’aconsegueix la transició cap a la sostenibilitat de les zones urbanes, així com el redisseny més ecoeficient de les xarxes d'aigua urbana en el context del canvi climàtic. Aquests resultats poden servir d'orientació en la planificació i disseny urbà mitjançant la integració de criteris ambientals en els processos de presa de decisions. / In the context of transition towards urban sustainability one of the major challenges facing modern societies is the provision of water, a resource that is increasingly recognized as a valuable resource while the quantity and quality available is decreasing. The growing evidence of water scarcity worldwide enhance the need to work on synergies among the different existing water sources and urban scales in order to develop more integrated, efficient and equitable water networks. In this sense, this dissertation focuses on the use of rainwater as a local endogenous resources to achieve a more circular metabolism able to close water flows and capable of accomplish urban water self-sufficiency. This can help to reduce the collection and treatment infrastructure needs for drinking water as well as the management and treatment of wastewater while having a greater control of floods in urban environments. However, there is still a lack of knowledge on which is the most adequate rainwater harvesting (RWH) strategy for each urban scale on one hand, while on the other the quantity and quality of runoff has yet not been addressed under the local climatic and environmental conditions of Mediterranean areas (more specifically in Spain). The aim of this research was to answer this question by investigating, evaluating and validating the potential and advantages of using rainwater to achieve, with the lower impact possible, the improvement of the water cycle in urban areas located within the Mediterranean climate. In order to evaluate the eco-efficiency of several RWH strategies for newly built neighbourhoods and to determine the environmentally optimum strategy, the necessary rainwater collection, storage and distribution infrastructures were designed and then environmentally assessed through a Life Cycle Assessment (LCA) approach. In addition, several variables that directly affect RWH infrastructures were selected and conveniently assessed; these include the urban density model, the building scale, the tank location within the building, the building height and at last the water supplying strategy. The results evaluate the environmental performance of each scenario and indicate the most environmentally friendly option for rainwater harvesting at different scales. The assessment of the potential RWH quantity and quality in an urban environment was developed by means of an experimental case study. To develop it, seven different catchment surfaces were selected within the UAB campus for which an experimental RWH installation was adapted and run over a period of 22 months of experimental campaign. The selection of catchment areas was done according to two criteria: surface material and type of use of the surface. The quantity assessment consisted of the calculation of the runoff –rainfall regression models, the estimation of the global RC and of the initial abstraction, while quality assessments comprised a significant variety of physicochemical and microbiological parameters. From a statistical approach all results were tested for significance and correlated. The resulting environmental criteria are thought so to define the optimal strategies and uses of rainwater that best leads towards the sustainability of urban areas as well as the most eco-efficient redesign of urban water grids in the context of climate change. These results may provide useful guidance in urban planning and design by integrating environmental criteria into the decision-making processes.

Different analytical methodologies have been developed for the determination of odorous compounds and synthetic fragrances in water and air WWTP samples from Girona and Tarragona provinces. With regards to the odorous compounds, different methods have been developed, based on SPME and thermal desorption, for their determination in water and air samples. A group of the analytes have been detected in the samples at μg/L and μg/m3 levels, and some of them still surpass their odour threshold values. With regards to the fragrances, a SPME method has been developed for their monitorization in two WWTPs and it has been observed that some of them are not completely eliminated along the wastewater treatment. Moreover, two conventional tertiary treatments (UV and chlorination) have been evaluated for their elimination in waters. Some transformation products have been tentatively identified. / S’han desenvolupat diferents metodologies analítiques per a la determinació de compostos olorosos i fragàncies sintètiques en mostres d'aigua i aire procedents d’EDARs de les províncies de Girona i Tarragona. Pel que fa als compostos olorosos, s'han desenvolupat diferents mètodes, basats en la SPME i en la desorció tèrmica, per a la seva determinació en aigua i aire. S’han detectat alguns dels anàlits en les mostres analitzades, la majoria a nivells de μg/L i μg/m3, tot i que en algunes ocasions per sobre dels seus llindars de percepció olfactiva. Pel que fa a les fragàncies, s'ha desenvolupat un mètode basat en la SPME per a la seva monitorització en dues EDARs i s'ha comprovat que algunes d'elles no són eliminades al llarg del tractament de l’aigua residual. També s'han avaluat dos tractaments terciaris convencionals (UV i cloració) per a la seva eliminació en aigües i s'han investigat els productes de transformació.

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El crecimiento continuo de las ciudades, o la ocurrencia de un evento extraordinario de lluvia, en muchas ocasiones sobrepasa las medidas de diseño de algunos de los elementos del drenaje urbano (principalmente elementos de captación y colectores) provocando que el sistema de drenaje de una población sea incapaz de desalojar el escurrimiento por dicho evento. El resultado final, es una inundación. Las consecuencias de ello son problemas de circulación para vehículos y personas, daños materiales, e incluso la pérdida de vidas humanas, en función principalmente de los valores de las variables hidráulicas como el calado y la velocidad del flujo. En este contexto, es clara la necesidad de contar con herramientas numéricas para reproducir dichos eventos y proponer actuaciones. Por este motivo, en este trabajo se presenta el desarrollo de un modelo numérico integrado uni/bidimensional, para el cálculo de los procesos hidráulicos que ocurren en el drenaje urbano de forma totalmente acoplada. Por un lado el drenaje urbano se compone de diferentes elementos y por el otro el modelo numérico integrado se forma de diferentes modelos numéricos, el resultado de ello y para efectos prácticos y de modelación numérica son modelos de tejados, calles, elementos de captación, conductos y unión de conductos. Cada modelo dispone de al menos una opción de modelación numérica, que permite calcular el proceso hidráulico en el elemento correspondiente. De esta forma, el modelo numérico integrado se puede utilizar de forma conjunta, o cada uno de los modelos de forma separada. El modelo de tejados emplea las ecuaciones de la onda cinemática en una dimensión y las ecuaciones de aguas poco profundas en dos dimensiones para modelar el proceso de transformación lluviaescurrimiento y la propagación del flujo en los tejados. Por su parte el modelo de calles únicamente emplea las ecuaciones de aguas poco profundas en dos dimensiones para calcular el proceso de transformación lluvia‐escurrimiento y la propagación del flujo en las calles. Es importante destacar que, para que la modelación sea más realista, el flujo proveniente de los tejados puede descargar ya sea de forma puntual o de forma uniforme tanto en las calles como en los colectores. En los colectores y en las uniones de una red de alcantarillado ocurren fenómenos hidráulicos complejos, de ahí que se cuente con diferentes alternativas para su cálculo. De esta forma, en el modelo de conductos, se emplean las ecuaciones de Saint Venant en una dimensión para el cálculo del flujo en lámina libre. Para el cálculo de flujo en presión se dispone de tres opciones: el método de la ranura de Preissmann, dos modelos de dos ecuaciones (ecuaciones de flujo en lámina libre y ecuaciones de flujo en presión): uno considera flujo incompresible en presión y otro flujo compresible en presión. Además, se dispone de una formulación para considerar el efecto que el aire atrapado (ya sea delante de un frente de onda de presión o entre dos frentes de onda de presión) tiene sobre la hidrodinámica del flujo. En el modelo de la unión de conductos se cuenta con dos aproximaciones: la formulación en una dimensión, empleada por la mayoría de modelos y una formulación en dos dimensiones basada en las ecuaciones de aguas poco profundas en dos dimensiones. La interacción entre el sistema de drenaje mayor (tejados, calles, áreas verdes, áreas grises, canales naturales y canales artificiales, etc.) y el sistema de drenaje menor (colectores, uniones, compuertas, etc.), conocida como drenaje urbano dual, es un proceso complejo pero fundamental, se realiza en los puntos físicos correspondientes a la localización espacial de los elementos de captación (fuentes y sumideros). De esta forma en el modelo de los elementos de captación, los caudales de intercambio de este proceso, se pueden estimar con la metodología Flumen y/o empleando las ecuaciones tipo orificio y vertedero. Desde el punto de vista numérico, para la solución de las ecuaciones de flujo en lámina libre en una dimensión, las ecuaciones de flujo en presión en una dimensión y las ecuaciones de aguas poco profundas en dos dimensiones, se emplean esquemas numéricos en volúmenes finitos, capaces de calcular discontinuidades y frentes de onda en la solución, sin necesidad de técnicas adicionales. En cambio, para la solución de las ecuaciones de la onda cinemática en una dimensión, se utiliza un esquema en diferencias finitas. Además, se usa el método de las características para la imposición de condiciones de contorno y el método de Newton‐Raphson para la solución de sistemas de ecuaciones no lineales. Para cada uno de los modelos numéricos implementados en primer lugar se evalúa su funcionamiento y desempeño, posteriormente se valida y en algunos casos se realiza alguna aplicación, primero de forma separada y posteriormente empleando más de un modelo numérico Para ello, se emplean casos de referencia, resultados de otros modelos numéricos, soluciones analíticas y ensayos de laboratorio existentes en la literatura técnica. Los resultados de este proceso indican que los modelos numéricos son capaces de reproducir de forma aceptable y con un nivel de precisión adecuado los tipos de flujo modelados: flujo en lámina libre en régimen lento y en régimen rápido, flujo en presión positiva y negativa, además de las transiciones que se pueden presentar entre estos flujos, como frente seco mojado y cambio de flujo en lámina libre a flujo en presión (flujo mixto), incluso con la presencia de aire atrapado. Por otra parte, el modelo numérico integrado se aplica a dos cuencas urbanas totalmente distintas entre sí, por su geometría, las características de los elementos del drenaje urbano, y las condiciones y variedad de flujos que ocurren. Los resultados obtenidos permiten decir que el modelo es capaz de resolver esta variedad de flujos de forma razonable y funcionar de forma integrada entre los elementos del drenaje urbano. Ello permite pensar que, el modelo numérico integrado se puede utilizar en el cálculo de los procesos hidráulicos del drenaje urbano, con un desempeño satisfactorio. / Due to the continuous growth of the cities and the extreme rain events, the design of current urban drainage systems may not be adequate (especially inlet elements and sewer pipes), and this can result in the fact that these urban drainage systems are not able any more to evacuate the runoff. The final result is flood. The consequences of this can be problems transport and material damages, including loss of human lives, depending on the velocity and level of water. In this context, it is clear that new numerical tools are needed in order to reproduce these events and propose actions. For this reason, this work presents a completely coupled one/two‐dimensional numerical model to calculate hydraulic processes that occur in urban drainage. Urban drainage includes different elements that are integrated in the numerical model, like roofs, streets, inlet elements, pipes and junctions. Therefore, there is at least one numerical model for every element, which allows to calculate the corresponding hydraulic process. In this way, the integrated numerical model can be used together, or part by part, as separated models for each element. The model of the roofs uses the one dimensional kinematic wave equations and the two‐dimensional shallow water equations to model the rainfall‐runoff transformation process and the propagation of the flow over the roofs. The model for the streets only uses the two‐dimensional shallow water equations in order to calculate the rainfall‐runoff transformation process and the propagation of the flow in the streets. It is important to mention, in order to be more realistic, that the flow from the roofs can discharge either in punctual or uniform mode either on the streets or in the sewer pipes. In the sewer pipes and in the junctions of the sewage system, complex hydraulic phenomena occur, therefore there are different options for calculation. For the model of the pipes, to calculate the free surface flow the one dimensional Saint‐Venant equations are used. For the calculation of the pressurized flow there are three options: the Preissmann slot method and two models with two equations (equations of free‐surface flow and equations of pressurized flow): one considering the pressurized flow to be incompressible and the other considers it compressible. Moreover, there is a formulation for the effects of the air that is trapped (it can be trapped in front of a pressure wave or between two wave fronts of pressure waves). The model of the junctions has two approximations: a one dimensional approximation conventionally used by other models and formulation in two dimensions based on the shallow water equations. The interactions between the major (roofs, streets, green areas, grey areas, natural canals and artificial canals) and the minor drainage system (sewer pipes, junctions, gates, etc.) known as urban dual drainage is a complex but fundamental process that occurs in some physical points: sources and sinks. The discharges through the inlet elements can be approximated by the Flumen methodology or using the orifice or weir equations. From the numerical point of view, the solution of the one dimensional Saint Venant equations, the one dimensional pressurized flow equations and the two dimensional shallow water equations are solved by finite volumes numerical schemes, which are able to calculate discontinuities and wave fronts in the solution without the need of additional techniques. On the other hand, for the solution of the one dimensional kinematic wave equations a finite differences scheme is used. Moreover, the method of characteristics is used in order to impose boundary conditions and the Newton‐Raphson method is used to solve non‐linear systems of equations. For each numerical model the results and the performance are evaluated and later validated, first each model separately and then together. In order to do this, reference cases, results of other numerical models, analytical solutions and laboratory experiments existing in the technical literature are used. The results of this process show that the numerical models are able to reproduce in an acceptable way and with an adequate level of precision the different types of flow: free surface flow in subcritical/supercritical regime, flow under negative or positive pressure and the transitions that can be present between these flow types: dry‐wet front and change from free surface flow to pressurized flow (mixed flow) including the presence of trapped air. On the other hand, the integrated numerical model is used in two completely different urban catchments. These catchments have different geometries, different elements of urban drainage and different conditions and flows. The obtained results show that the model is able to solve properly this variety of flows and it can account for the different elements of urban drainage in a coupled way. This leads to the conclusion that the integrated numerical model can be used in the calculation of the hydraulic processes taking place in urban drainage with satisfactory performance.

La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPC / Ensuring good water quality is becoming a major challenge in urban areas. Urban aquifers may suffer pollution from different recharge sources such as water leakage from sewer and septic systems, seepage from rivers, seawater intrusion, and losses from water supply network among others. As a result, a wide range of organic pollutants are found in urban aquifers. Since these pollutants enter the groundwater environment through the aforementioned sources, their occurrence depends on the transport mechanisms as well as the chemical and biochemical processes that occurred simultaneously. Thus, a proper assessment of groundwater quality requires an understanding of all the processes that affect these pollutants. However, the quantification of these processes is not an easy task. The aims of this thesis are to investigate the occurrence of emerging organic contaminants (EOCs) and the processes that affect them in an urban aquifer. An extensive review including the occurrence and fate of EOCs in Spanish groundwater and the evaluation of potential sources of contamination was carried out. Among organic contaminants found in groundwater, we have analysed pharmaceutically active compounds (PhACs), drugs of abuse (DAs) and personal care products in urban groundwater of Barcelona. The main sources of pollution of EOCs in urban areas are sewer leakage loss and infiltration from waste water treatment plants. Once these contaminants enter the aquifer, their concentrations are affected by numerous processes, including concentration at the source, dilution, adsorption and degradation. Many EOCs are removed from water by transformation or degradation, especially if the water has undergone a broad range of redox states. Therefore, identifying and quantifying the redox processes along a flow line is a key issue. In order to quantify such processes, we have proposed an approach using mixing ratios. The application of environmental isotopes coupled with hydrochemistry data using mixing ratios has provided the isotopic quantification of groundwater recharge sources and the occurrence of redox processes such as sulphate reduction, aerobic respiration and denitrification. The approach enabled us: (1) to quantify the mixing ratios into groundwater (2) to evaluate redox processes. / Garantir una bona qualitat de l'aigua s'està convertint en un seriós problema en les zones urbanes. Els aqüífers urbans poden patir contaminació de diverses fonts de recàrrega, com fuites d'aigua de clavegueram i fosses sèptiques, filtracions des dels rius contaminats, intrusió marina, i pèrdues de la xarxa de proveïment d'aigua, entre d'altres. Per això, en els aqüífers urbans es troben diversos contaminants orgànics. La presència i evolució d'aquests contaminants als aqüífers depèn dels mecanismes de transport, així com dels processos químics i bioquímics. Per tant, una correcta avaluació de la qualitat de l'aigua subterrània requereix un enteniment de tots els processos que afecten aquests contaminants. No obstant això, la quantificació d'aquests processos no és una tasca fàcil. Els objectius d'aquesta tesi són investigar la presència de contaminants orgànics emergents (COEs) i els processos que els afecten en un aqüífer urbà. S'ha dut a terme una extensa revisió bibliogràfica de la presència de COEs en les aigües subterrànies d'Espanya, juntament amb l'avaluació de possibles fonts de contaminació. Entre els contaminants orgànics que es troben en les aigües subterrànies, s'han analitzat nombrosos fàrmacs, drogues d'abús i productes de cura personal en l'aigua subterrània urbana de Barcelona. Les principals fonts de contaminació dels COEs en zones urbanes són la pèrdua de les xarxes de clavegueram i els efluents de les estacions depuradores d'aigües residuals. Una vegada que aquests contaminants són presents a l'aqüífer, les seves concentracions es veuen afectades per nombrosos processos, incloent dilució, adsorció i degradació. Molts COEs poden ser eliminats de l'aigua subterrània per processos de transformació o degradació, especialment si l'aqüífer ha passat per diferents estats redox. Per això, la identificació i quantificació dels processos redox a l'aqüífer és una qüestió clau. Per quantificar aquests processos, s'ha proposat un mètode que utilitza les proporcions de mescla. L'aplicació dels isòtops ambientals juntament amb les dades hidroquímiques ha proporcionat la quantificació isotòpica de fonts de recàrrega d'aigua subterrània i l'ocurrència de processos redox, com la sulfato reducció, la respiració aeròbica i desnitrificació. L'ús d'aquestes metodologies ha permès: (1) quantificar les proporcions de barreja en l'aigua subterrània i (2) avaluar els processos redox. / Garantizar una buena calidad del agua se está convirtiendo en un gran problema en zonas urbanas. Los acuíferos urbanos pueden sufrir contaminación a través de diversas fuentes de recarga, como fugas de agua de alcantarillado y fosas sépticas, las filtraciones desde los ríos contaminados, intrusión marina, y pérdidas de la red de abastecimiento de agua, entre otros. Por ello, en los acuíferos urbanos se encuentran numerosos contaminantes orgánicos. La presencia y evolución de estos contaminantes en los acuíferos depende de los mecanismos de transporte, así como de los procesos químicos y bioquímicos. Por lo tanto, una correcta evaluación de la calidad del agua subterránea requiere la evaluación de todos los procesos que afectan a estos contaminantes. Sin embargo, la cuantificación de estos procesos no es una tarea fácil. Los objetivos de la presente tesis son determinar la presencia de contaminantes orgánicos emergentes (COEs) y los procesos que los afectan en un acuífero urbano. Se ha llevado a cabo una extensa revisión bibliográfica de la presencia de COEs en las aguas subterráneas de España y la identificación de posibles fuentes de contaminación. Entre los contaminantes orgánicos que se encuentran en las aguas subterráneas, se han analizado numerosos fármacos, drogas de abuso y productos de cuidado personal en las aguas subterráneas urbanas de Barcelona. Las principales fuentes de contaminación de los COEs en zonas urbanas suelen ser las pérdidas de las redes de alcantarillado y los efluentes de las estaciones depuradoras de aguas residuales. Una vez que estos contaminantes están presentes en el acuífero, sus concentraciones se ven afectadas por numerosos procesos, incluyendo dilución, adsorción y degradación. Muchos COEs pueden ser eliminados del agua subterránea por procesos de transformación o degradación, especialmente si en el acuífero ha pasado por diferentes estados redox. Por ello, la identificación y cuantificación de los procesos redox en el acuífero es una cuestión clave. Para cuantificar estos procesos, se ha propuesto un método que utiliza las proporciones de mezcla. La aplicación de los isótopos ambientales junto con los datos hidroquímicos ha proporcionado la cuantificación isotópica de fuentes de recarga de agua subterránea y la ocurrencia de procesos redox, como la sulfato reducción, la respiración aeróbica y desnitrificación. El uso de estas metodologías ha permitido: (1) cuantificar las proporciones de mezcla en el agua subterránea y (2) evaluar los procesos redox.

The biological treatment of industrial wastewater containing high nitrogen concentrations (>1000 mg N L-1) and low biodegradable organic matter (bCOD) such as landfill leachate is nowadays challenging. Conventional nitrification-denitrification of such wastewater implies high operational costs associated with aeration requirements and external bCOD supply. Partial nitritation (PN) combined with anaerobic ammonium oxidation (anammox) has become a more sustainable alternative treatment of this kind of industrial wastewaters.The research presented in this thesis involves changes on operational parameters such as aeration phases length and operational temperature decrease in a PN sequencing batch reactor (PN-SBR) treating mature landfill leachate to reduce energy requirements. The PN-SBR startup and operation was assessed at fully aerobic conditions at 25 and 35oC as well as the implementation of anoxic feedings to promote heterotrophic denitrification via NO2-at 35oC.Successful demonstration of the PN process robustness was achieved despite changing operational temperature or the inclusion of anoxic feedings / El tractament biològic d’aigües residuals industrials que contenen altes concentracions de nitrogen (>1000 mg N L-1) i baixa concentració de matèria orgànica biodegradable (bCOD) com són els lixiviats d’abocador és a dia d’avui un repte. El tractament convencional mitjançant nitrificació-desnitrificació d’aquest tipus d’aigües residuals industrials implica costos molt elevats degut a l’aeració i la necessitat de l’adició de bCOD externa. El procés de nitritació parcial (PN) combinat amb la oxidació anaeròbia d’amoni (anammox) resulta una alternativa més sostenible pel tractament biològic d’aquest tipus d’aigües.La investigació presentada en aquesta tesi suposa canvis operacionals en el reactor PN com són la duració de les fases aeròbies i la baixada de la temperatura operacional en un reactor discontinu seqüencial (SBR) de PN tractant lixiviat d’abocador madur per reduir els requeriments energètics. Els resultats obtinguts demostren que es va aconseguir exitosament el funcionament robust del PN-SBR tot i els canvis operacionals