Humidais construídos para a depuración de augas residuais urbanas: eliminación de nitróxeno, ensaios biolóxicos e respirometría en diferentes configuracións híbridas
- Autores: Verónica Torrijos Pérez
- Directores de la Tesis: Manuel Soto (codir. tes.), Isabel Ruiz Bolaños (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidade da Coruña ( España ) en 2018
- Idioma: gallego
- Número de páginas: 305
- Tribunal Calificador de la Tesis: Eloy Bécares Mantecón (presid.), Alberto de Vega Martín (secret.), Tania Carballeira Amarelo (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología Ambiental por la Universidad de A Coruña
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RUC
- Resumen
- español
Todavía hay muchas lagunas en la comprensión de los mecanismos de depuración y métodos de diseño de humedales construidos (HC) para aguas residuales, especialmente en relación con la aplicación de sistemas híbridos. El propósito de esta investigación es contribuir a un mejor conocimiento de la HC, a través de los siguientes objetivos específicos: a) el desarrollo de metodologías de laboratorio destinados a describir los procesos y la obtención de los parámetros cinéticos y estequiométricos, b) la obtención de estos parámetros para un sustrato sintético que simula aguas residuales domésticas; c) el avance en las concepción y diseño de HC híbridos. Se han desarrollado ensayos aerobios, anóxicos y anaerobios, así como técnicas respirométricos, para su aplicación en la caracterización de estos sistemas. Los HC se simularon mediante columnas de flujo descendente a escala de laboratorio que reproducen las condiciones reales, tanto de saturación hidráulica como de no saturación. Además, se ha prestado atención a los parámetros relacionados con la obstrucción del medio filtrante y las emisiones de gases de efecto invernadero.
Los HC híbridos basados en unidades de flujo horizontal (FH) y vertical (FV) subsuperficial buscan una nitrificación y desnitrificación eficaz mediante la combinación de condiciones anaerobias, anóxicas y aerobias. Se estudiaron la configuración de doble etapa y paso simple (FH + FH, VF + VF), la configuración Bp(VF + HF) (con bypass) y la R(FH + FV) (recirculación de efluente).
El porcentaje de eliminación de SST, DQO y DBO5 fue generalmente mayor al 95% en todos los sistemas. Los sistemas de paso único mostraron una eliminación de NT menor del 50% y velocidades de eliminación bajas (0,6-1,2 g NT/m2·d), aunque el sistema FV+FV alcanzó el 63% y 3,5 g NT/m2·d de eliminación a altas velocidades de carga. El sistema Bp(FV + FH) requiere un bypass de 40-50% y aumentó la eliminación de NT al 50-60% de forma sostenible. La recirculación del efluente ha mejorado significativamente la eficiencia y la tasa de eliminación de NT. El sistema R(FH+FV) mostró una eliminación constante de NT aproximadamente del 80% a velocidades de carga de 2 a 8 g NT/m2·d.
- galego
Existen aínda moitas carencias na comprensión dos mecanismos de depuración e nos métodos de deseño dos humidais construídos (HC) para a depuración de augas residuais, especialmente en relación coa aplicación de sistemas híbridos. O obxectivo da presente investigación é contribuír a un mellor coñecemento dos HC, a través dos seguintes obxectivos específicos: a) o desenvolvemento de metodoloxías de laboratorio destinadas a describir os procesos e á obtención de parámetros cinéticos e estequiométricos, b) a obtención destes parámetros cinéticos e estequiométricos para un substrato sintético que simula augas residuais domésticas; c) o avance na concepción e deseño de sistemas HC híbridos. Desenvolvéronse ensaios aerobios, anóxicos e anaerobios, así como as técnicas respirométricas para a súa aplicación na caracterización destes sistemas. Os HC simuláronse a escala de laboratorio mediante columnas de fluxo descendente que permiten reproducir as condicións reais, tanto de saturación hidráulica como de non saturación, de sistemas híbridos constituídos por varias unidades en serie. Ademais, prestouse de atención aos parámetros relacionados coa obstrución do medio filtrante e as emisións de gases de efecto invernadoiro.
Os HC híbridos constituídos por unidades de fluxo horizontal (FH) e vertical (FV) subsuperficial buscan unha nitrificación e desnitrificación efectivas mediante a combinación de condicións anaerobias, anóxicas e aerobias. Foron estudadas a configuración de dobre etapa e paso único (FH + FH, FV + FV), a configuración Bp(VF + HF) (con bypass de alimentación) e o sistema R (FH + FV) (con recirculación de efluente).
A eliminación porcentual de SST, DQO e DBO5 foi en xeral superior ao 95% en todos os sistemas. Os sistemas de paso único mostraron unha eliminación de NT inferior ao 50% e baixas taxas de eliminación (0,6-1,2 g de NT/m2·d), se ben o sistema FV+FV alcanzou o 63% e 3,5 g NT/m2·d de eliminación a altas velocidades de carga. O sistema Bp (FV+FH) requiriu un ratio de by-pass de 40-50% e aumentou as taxas de eliminación de NT a un 50-60% de forma sostible. A recirculación do efluente mellorou significativamente a eficiencia e taxa de eliminación de NT. O sistema R(FH+FV) mostrou unha eliminación estable de NT de aproximadamente o 80% a taxas de carga que variaron de 2 a 8 g NT/m2·d.
- English
Nowadays there are still numerous lacks in the understanding of the mechanisms of depuration as in the methods of design of the constructed wetlands (CWs), especially in relation to the application of hybrid systems. The goal of the present research is to contribute to a better knowledge of treatment CWs, through the following specific goals: a) the development of laboratory methodologies aimed at describing the processes and obtaining kinetic and stoichiometric parameters, b) obtaining these kinetic and stoichiometric parameters for a synthetic substrate simulating domestic wastewater; and c) the advance in the conception and design of hybrid CW systems. Aerobic, anoxic and anaerobic essays, as well as respirometric techniques were developed and applied in order to characterize these systems. CWs were simulated at lab scale through down flow columns that allow reproducing the real conditions, both of hydraulic saturation and non-saturation, of hybrid systems constituted by several units in series. In addition, attention was paid to parameters related with medium clogging and greenhouse gas emissions.
Hybrid CWs including subsurface horizontal flow (HF) and vertical flow (VF) steps look for effective nitrification and denitrification through the combination of anaerobic/anoxic and aerobic conditions. Several CW configurations including single pass systems (HF+HF, VF+VF), the Bp(VF+HF) arrangement (with feeding by-pass) and the R(HF+VF) system (with effluent recirculation) were tested.
The percentage removal of TSS, COD and BOD5 was usually higher than 95% in all systems. The single pass systems showed TN removal below the threshold of 50% and low removal rates (0.6-1.2 g TN/m2·d), except the VF+VF system which reached 63% and 3.5 g TN/m2·d removal but only at high loading rates. Bp(VF+HF) system required by-pass ratios of 40-50% and increased TN removal rates to approximately 50-60% in a sustainable manner. Effluent recirculation significantly improved the TN removal efficiency and rate. The R(HF+VF) system showed stable TN removals of approximately 80% at loading rates ranging from 2 to 8 g TN/m2·d.
- español
