Assessment, modelling and mitigation of greenhouse gas emissions from water resource recovery facilities
Davant la creixent demanda d'aigua per a diferents usos, les aigües residuals han cobrat impuls com a font alternativa i fiable d'aigua, canviant el paradigma de la gestió de les aigües residuals, que ha passat de ser tractament i eliminació a ser reutilització, reciclatge i recuperació de...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2021 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:265696 |
| Acceso en línea: | https://ddd.uab.cat/record/265696 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Tractament aigües residuals Tratamiento de aguas residuales Wastewater treatment Modelització Modelización Modelling Gasos d'efecte hivernacle Gases de efecto invernadero Greenhouse gas Tecnologies |
| Sumario: | Davant la creixent demanda d'aigua per a diferents usos, les aigües residuals han cobrat impuls com a font alternativa i fiable d'aigua, canviant el paradigma de la gestió de les aigües residuals, que ha passat de ser tractament i eliminació a ser reutilització, reciclatge i recuperació de recursos. En aquest sentit, les plantes de tractament d'aigües residuals (EDAR) s'estan transformant en estacions de recuperació de recursos de l'aigua (ERRA). L'objectiu principal de les ERRA no és només aconseguir una bona qualitat de l'efluent, sinó també recuperar recursos, aigua i energia de forma sostenible. A més, en els últims anys ha augmentat la preocupació per la sostenibilitat de les actuals EDAR, amb especial atenció a la petjada de carboni a causa de l'impacte de les emissions de gasos d'efecte hivernacle (GEH) en el canvi climàtic. Per això, moltes empreses d'aigua han pres consciència de les possibles emissions de GEH i hi ha una creixent necessitat de reduir aquestes emissions i d'identificar els factors que controlen les emissions de GEH de les EDAR. L'N2O es produeix i s'emet durant l'eliminació biològica de nitrogen (EBN) a les EDAR. A causa del seu alt potencial d'escalfament global, la petjada de C de les EDAR és molt sensible a les emissions de N2O. La modelització matemàtica dels processos de EBN ha guanyat una major atenció amb vista a una millor comprensió de la producció, acumulació i emissió de N2O. L'objectiu d'aquesta tesi és avançar en el desenvolupament, coneixement i aplicació de noves estratègies operatives i de control per a mitigar les emissions de N2O durant el tractament de les aigües residuals. A la primera part, es va utilitzar el model cinètic ASM2d-N2O, que té en compte la producció de N2O a les EDAR amb eliminació de C/N/P, per estudiar les emissions associades d'una EDAR a escala real amb dues línies independents. El model ASM2d-N2O es va calibrar amb dades experimentals obtinguts en condicions dinàmiques. Es va obtenir un bon ajust del model durant el calibratge dinàmic, donant una bona descripció dels nutrients i les emissions de N2O. A la segona part de la tesi, es va monitoritzar i avaluar el rendiment i les emissions de N2O i CH4 durant el funcionament a llarg termini d'una nova configuració d'ERRA, la mainstream SCEPPHAR. Els factors d'emissió de N2O i CH4 a llarg termini calculats estaven en el rang baix de la literatura. Es van aplicar diferents estratègies d'aireació per estudiar l'impacte en les emissions de N2O en el reactor de nitrificació. L'aireació intermitent va ser l'estratègia d'aireació que més va mitigar les emissions de N2O en el reactor de nitrificació. Finalment, es va implementar un model per a tota la planta que descriu l'eliminació de la demanda química d'oxigen (DQO) i els compostos de C, N i P, actualitzat per tenir en compte les emissions de GEH, dins el Model de Simulació de Benchmarking número 2 (BSM2). El model proposat incloïa les principals vies de producció biològica de N2O i descrivia mecànicament les emissions de CO2 en els reactors de fangs activats, així com la producció de biogas del digestor anaeròbic. Es van proposar noves estratègies de control per obtenir un alt rendiment de la planta, així com la recuperació de nutrients i la mitigació de les emissions de GEH en el context de tota la planta. Les estratègies de control aplicades van conduir a un rendiment global més sostenible i eficient de la planta en termes de millor qualitat de l'efluent, reducció dels costos operatius i menors emissions de GEH. |
|---|