Integrating microbial electrochemical systems in constructed wetlands: a new paradigm for treating wastewater in samll communities
- Autores: María Aránzazu Aguirre Sierra
- Directores de la Tesis: Abraham Esteve Núñez (dir. tes.), Juan José Salas Rodríguez (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jordi Mas i Gordi (presid.), Eloy García Calvo (secret.), Carlos Alberto Arias Páez (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Resumen
- español
El tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones constituye actualmente uno de los principales retos para lograr el buen estado ecológico de las aguas superficiales establecido por la Directiva Marco del Agua. Las características especiales de las pequeñas poblaciones hacen que estas requieran tecnologías sostenibles y descentralizadas, con bajos costes energéticos. En este contexto, las tecnologías electroquímicas microbianas pueden proporcionar soluciones energéticamente eficientes.
Las tecnologías electroquímicas microbianas, constituyen un conjunto de tecnologías enfocadas al estudio de aquellos procesos producto de la interacción entre microorganismos y materiales conductores de la electricidad, y que corresponde al campo emergente de la electromicrobiología. La ventaja de emplear comunidades electroactivas es que los materiales electroconductores pueden acelerar el metabolismo microbiano en aquellos sistemas anaerobios típicamente limitados en aceptores de electrones. Uno de los campos en los que estas tecnologías han sido más investigadas es el tratamiento de aguas residuales. Pero el principal desafío al que se enfrentan las MET es la aplicación de estos sistemas a escala real.
En esta tesis se ha explorado la integración de esta tecnología emergente con humedales artificiales, ya que son una buena alternativa para el tratamiento de aguas residuales en pequeñas comunidades debido a su bajo coste de instalación y operación, no exenta de ciertos inconvenientes, principalmente la gran superficie requerida por habitante.
El objetivo general de la investigación se centró en mejorar el tratamiento de contaminantes en los humedales artificiales mediante la incorporación de las tecnologías electroquímicas microbianas, con el propósito final de reducir su tamaño clásico, permitiendo la instalación de la tecnología en cualquier pequeña población, con un coste energético nulo.
Las conclusiones de esta tesis se expresan a modo de pregunta-respuesta. Se discute el nuevo concepto de METland, como tecnología mixta de tratamiento de aguas residuales. La notable mejora en la eficiencia del tratamiento hace de los METland una tecnología prometedora para el tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones. El descubrimiento de que los procesos bioelectroquímicos pueden tener lugar en ambientes tanto anaerobios como aerobios, ha sentado las bases para el diseño los futuros METlands.
- English
The wastewater treatment (WWT) in small populations constitutes nowadays one of the main challenges to achieve the good ecological status of surface waters established by the Water Framework Directive. The concept of good ecological status demands to ensure the physicochemical and hydromorphological conditions to allow the equilibrium of the biological communities of the surface waters. The special characteristics of small populations require sustainable and decentralized technologies with low energy costs. In this context microbial electrochemical technologies (METs) can provide energy efficient solutions.
METs constitute a set of technologies focused on the study of those processes produced by the interaction between microorganisms and materials conducting electricity, and which corresponds to the emerging field of electromicrobiology. The clear advantage of exploiting electroactive communities is that materials can boost microbial metabolism in anaerobic systems that are typically electron acceptor limited. WWT field has shown a vast potential for applying that innovative technologies from the very beginning. In spite of the strong potential the main challenge that microbial electrochemical technologies face is the scaling-up of the systems.
In this thesis we have explored the integration of this emergent technology with constructed wetlands since they are a good alternative for wastewater treatment in small communities due to their low installation and operation cost. However, they are not exempt from certain drawbacks such as the large area required per inhabitant.
The final considerations of this thesis are expressed under a questionanswer mode. The remarkable improvement in treatment efficiency makes METland a promising technology for wastewater treatment in small populations. Furthermore, a new concept has been introduced both in the field of WWT and the METs: the concept of METland. The discovery that bioelectrochemical processes can take place in either anaerobic or aerobic environments has laid the groundwork for the design of future generation of METlands.
- español
