P4141208 - Ecoprocesos para o tratamento de augas (Investigación e Desenvolvemento) - Curso 2013/2014

Información

• Créditos ECTS
• Créditos ECTS: 3.00
• Total: 3.0
• Horas ECTS
• Clase Expositiva: 10.00
• Clase Interactiva Laboratorio: 4.00
• Clase Interactiva Seminario: 12.00
• Horas de Titorías: 1.00
• Total: 27.0

Outros Datos

• Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007
• Departamentos: Enxeñaría Química
• Áreas: Enxeñaría Química
• Centro: Escola Técnica Superior de Enxeñaría
• Convocatoria: 2º Semestre de Titulacións de Grao/Máster
• Docencia e Matrícula: Primeiro Curso (1º 1ª vez)

Profesores

Nome	Coordinador
CAMPOS GOMEZ, JOSE LUIS.	NON
Mosquera Corral, Anuska.	SI

Horarios

Nome	Tipo Grupo	Tipo Docencia	Horario Clase	Horario exames
Grupo /CLE_01	Ordinario	Clase Expositiva	NON	NON
Grupo /CLIL_01	Ordinario	Clase Interactiva Laboratorio	NON	NON
Grupo /CLIS_01	Ordinario	Clase Interactiva Seminario	NON	NON
Grupo /TI-ECTS01	Ordinario	Horas de Titorías	NON	NON

Programa

Existen programas da materia para os seguintes idiomas:

Castelán

Galego

Inglés

Obxectivos da materia
O obxetivo da materia é que todos os estudiantes do Máster Universitario en Enxeñaría Química e de Bioprocesos troquen o seu concepto das plantas de tratamento de augas residuais como sistemas ambientais nos que se consumen materias primas e enerxía a consideralas como sistemas sostibles (EDAR do século XXI) para a producción de recursos, enerxía, auga reutilizable, productos de valor engadido (nutrientes, biopolímeros...), que poidan ser producidos e utilizados de forma económicamente viable.
Contidos
Os contidos que se desenvolven no curso son os contemplados de forma sucinta no descriptor da materia: “Estudio de distintas opcións para a transformación de EDARs como sumideiro de recursos en fontes de producción de enerxía, auga e nutrientes. Optimización enerxética operacional. Xeración e aproveitamento de enerxía. Recuperación de recursos: nitróxeno, fósforo, biopolímeros. Reutilización de augas. Novos desafíos: eliminación de contaminantes emerxentes e gases de efecto invernadoiro” tal como sinala a memoria do Máster. O programa da materia dividirase en 5 bloques que engloban os ítems anteriormente sinalados no descriptor.
Programa
Tema 1. Troco de paradigma: das plantas para a depuración a plantas de recuperación de recursos da auga residual
EDAR, balances de materia e enerxía asociados. Enerxía asociada a bombeo e equipos asociados. Enerxía asociada aos sistemas de aeración. Medidas para a reducción de requerimentos de enerxía en plantas convencionais, optimización enerxética. Novos esquemas para o deseño de plantas de recuperación de recursos. Novos retos para a concepción da EDAR do século XXI (disminución da producción de lamas, contaminantes emerxentes, gases de efecto invernadoiro).
Caso de estudio: optimización enerxética da operación dunha planta de tratamento de augas residuais.
Tema 2. Reutilización de augas residuais
A calidade da agua para a reutilización. Aspectos sanitarios na reutilización de augas. Lexislación e normativa. Tecnoloxías para a reutilización de augas: Coagulación-floculación, filtración en leitos granulares, uso de membranas de microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración e ósmose inversa. Desinfección de augas para a reutilización. Reutilización de augas na industria, uso urbano e agricultura. Recarga de acuíferos.
Caso de estudio: Aplicación de tecnoloxías para a eliminación de compostos emerxentes con fins de reutilización.
Tema 3. Estratexias para a optimización da producción e aproveitamento de enerxía
Optimización do uso da materia orgánica da auga residual para producir biogás. Dixestión anaerobia psicrófila. Alternativas para a eliminación do nitrógeno da liña de retorno de lamas e na liña principal dunha EDAR enfocados a minimizar as necesidades biolóxicas de materia orgánica. Ruta do nitrito. Proceso Anammox. Desnitrificación autótrofa. Producción de gases de efecto invernadoiro.
Caso de estudio: Aplicacións na liña de lamas e na liña de augas dunha EDAR. Implicacións enerxéticas na operación das EDARs.
Tema 4. Sistemas biolóxicos avanzados de alta carga con baixas tasas de producción de biomasa
Sistemas granulares. Formación de gránulos anaerobios. Procesos biolóxicos: anaerobios ou anóxicos. Criterios de deseño. Reactores de alta carga. Parámetros implicados na formación de gránulos aerobios. Operación de sistemas secuenciais. Procesos biolóxicos: aerobios, anaerobios e anóxicos. Parámetros fundamentais para o deseño. Tipos de reactores empregados.
Caso de estudio: Estudio da implementación dun sistema granular aerobio en sustitución do sistema de lamas activas.
Tema 5. Recuperación de productos valorizables das augas residuais.
Compostos de acumulación bacteriana. Bioplásticos e polihidroxialcanoatos (PHA). Propiedades e usos de PHA. Compostos de acumulación asociados á eliminación biolóxica da materia orgánica ou de fósforo. Proceso Phostrip. Producción de PHA en cultivos puros e mediante cultivos microbianos mixtos. Parámetros operacionais. Uso de augas residuais como sustrato para a producción de compostos de acumulación como os PHA.
Caso de estudio: Producción de biopolímeros a partir dun efluente industrial.

Bibliografía básica e complementaria
Libros básicos
• Metcalf & Eddy Inc. "Wastewater Engineering. Treatment and reuse". 4ª Edición. Editorial Mc-Graw Hill, (2003).
• Henze, M., van Loodsdrecht. M.C.M., Ekama, G.A. Brdjanovic, D. “Biological Wastewater Treatment: Principles, modelling and design”. IWA Publishing. London, UK (2008).
Material complementario (libros)
• U.S. Environmental Protection Agency. “Evaluation of energy conservation measures for wastewater treating facilities” (2010).
• Speece, R.E. “Anaerobic biotechnology for industrial wastewaters”, Archae Press, Tennessee (1996).
• Tecnologías y estrategias para el rediseño de EDAR. Poch, M. y J. M. Lema (Eds) Ed. Lapices 4, Santiago de Compostela (2008).
Material complementario (artigos; normas)
• Arrojo B., Mosquera-Corral A., Garrido J.M. and Méndez R. (2004). Aerobic granulation with industrial wastewater in sequencing batch reactors. Water Research, 38, 3389 – 3399.
• Fernández I., Vázquez-Padín J.R., Mosquera-Corral A., Campos J.L. and Méndez R. (2008). Biofilm and granular systems to improve Anammox biomass retention. Biochemical Engineering Journal, 42, 308-313.
• Mosquera-Corral A., de Kreuk M.K., Heijnen J.J. and van Loosdrecht M.C.M. (2005). Effects of oxygen concentration on N-removal in an aerobic granular sludge reactor. Water Research, 39, 2676 – 2686.
• Siegrist H., Salzgeber D., Eugster J. and Joss A. (2008). Anammox brings WWTP closer to energy autarky due to increased biogas production and reduced aeration energy for N-removal. Water Science and Technology 57(3), 383-388.

Competencias
Nesta materia o alumno adquirirá ou practicará unha serie de competencias xenéricas e específicas, propias da enxeñaría en xeral e específicas da ciencia e tecnoloxía de tratamento de augas en particular.
Competencias xerales e básicas:
CG1.- Haber adquirido coñecementos avanzados e demostrado, nun contexto de investigación científica e tecnolóxica ou altamente especializado, unha comprensión detallada e fundamentada dos aspectos teóricos e prácticos e da metodoloxía de traballo nun ou mais campos de estudio.
CG2.- Saber aplicar e integrar os seus coñecementos, a comprensión destos, a súa fundamentación científica e as súas capacidades de resolución de problemas en entornos novos e definidos de forma imprecisa, incluíndo contextos de carácter multidisciplinar tanto investigadores como profesionais altamente especializados.
CG3.- Ser capaces de predecir e controlar a evolución de situacións complexas mediante o desenvolvemento de novas e innovadoras metodoloxías de traballo adaptadas ao ámbito científico/investigador, tecnolóxico ou profesional concreto, en xeral multidisciplinar, no que se desenvolve a súa actividade.
CG6.- Ter habilidade para solucionar problemas que son pouco familiares, incompletamente definidos, e teñen especificacións en competencia, considerando os posibles métodos de solución, incluidos os mais innovadores, seleccionando o mais axeitado, e poder correxir a posta en práctica, avaliando as diferentes solucións de deseño.
CG8.- Realizar a investigación axeitada, emprender o deseño e dirixir o desenvolvemento de solucións de enxeñaría, en entornos novos ou pouco coñecidos, relacionando creatividade, orixinalidade, innovación e transferencia de tecnoloxía.
CG15.- Adaptarse aos trocos estructurais da sociedad motivados por factores ou fenómenos de índole económico, enerxético ou natural, para resolver os problemas derivados e aportar solucións tecnolóxicas cun elevado compromiso de sostibilidade.
Competencias específicas:
CE3.- Aplicar os coñecementos adquiridos e a súa capacidade de resolución de problemas en entornos novos ou pouco coñecidos dentro de contextos mais amplos (ou multidisciplinares) relacionados coa área de estudio de Enxeñaría Química.
CE4.- Capacidade para aplicar o método científico e os principios da enxeñaría e economía, para formular e resolver problemas complexos en procesos, equipos, instalacións e servicios, nos que a materia experimente trocos na súa composición, estado ou contido enerxético, característicos da industria química e doutros sectores relacionados entre os que se encontran o farmacéutico, biotecnolóxico, materiais, enerxético, alimentario ou medioambiental.
Competencias transversais:
CT2.- Adaptarse aos trocos, sendo capaz de aplicar tecnoloxías novas e avanzadas e outros progresos relevantes, con iniciativa e espíritu emprendedor.
CT4.- Capacidade analítica, crítica e de síntese.

Metodoloxía da ensinanza
Antes do inicio do curso facilitarase aos alumnos unha guía onde se indicará a planificación detallada de actividades, indicando os diversos artigos, capítulos ou libros dos que é necesaria a súa lectura previa á clase. As clases realizaranse en forma de seminario onde o profesor tratará de facer fincapé nos aspectos mais destacables do estado da arte, e onde se verificará a asimilación dos contidos por parte dos alumnos. Ademais, está planificada a realización de traballos por parte dos alumnos.
Realizarase 1 práctica de 4 horas na que os alumnos aplicarán os contidos vistos en clase a unha etapa de tratamento ou recuperación dun producto dunha planta depuradora coa fin de optimizar o proceso, por exemplo:
-Seguimento de ciclos de acumulación nun reactor de producción de biopolímeros.
-Caracterización da actividade de biomasa Anammox como parámetro de control da operación dun reactor de eliminación autótrofa de nitróxeno.

Sistema de evaluación
A calificación do alumno será unha media ponderada entre o rendimento do mesmo nos seguintes catro ítems: Informe do profesor sobre o rendemento na materia, calidade do traballo realizado, rendemento no laboratorio e o exame. No traballo a realizar os alumnos (en grupos de 2) resolverán os casos de estudio propostos polo profesor en cada tema. A importancia de cada un dos ítems a avaliar é a seguinte:

1. Titoría 10%.
2. Calidade do traballo realizado 45%.
3. Rendemento do traballo realizado no laboratorio 15%.
4. Exame 30%.
Para superar a materia é preciso obter, ao menos, o 50% da nota de Titorías e do Exame e obter unha cualificación global mínima de 5,0 puntos.

En caso de non superar a materia na convocatoria de xuño, na recuperación seguirase tendo en conta a calificación obtida nos diferentes ítems. O exame de xullo terá unha estructura idéntica á da convocatoria de xuño.
Tempo de estudo e traballo persoal
A materia ten unha carga de traballo equivalente a 3 ECTS que se reparten da forma que se sinala na táboa. As horas presenciais indican o número de horas de clases da materia, a través das diversas actividades que se realizan, o factor indica a estimación de horas que ten que adicar o estudiante por hora de actividade, sendo as horas de traballo autónomo un cómputo do producto do factor polas actividades e o total a carga de traballo que supón cada actividade.
Distribución da actividade formativa en ECTS
Actividade Horas presenciais H. traballo alumno ECTS
Clases maxistrais 10 10 0,80
Seminarios 12 14 1,04
Prácticas Lab. 4 5 0,36
Titorías grupo 1 4 0,20
Subtotal 27 33 2,40
Titorías individualizadas 1 4 0,20
Exame e revisión 2 8 0,40
Total 30 45 3,00

Recomendacións para o estudo da materia
É importante que os alumnos estudien previamente aqueles textos, documentos ou artigos que se vaian sinalando na guía docente. É imprescindible ter un dominio medio ou alto do idioma inglés.
Observacións
A materia será impartida en español.