Os módulos de membranas de ultrafiltração (UF) utilizados em Estações de Tratamento de Efluentes (ETEs) têm ciclo de vida finito e devem ser substituídos periodicamente, gerando resíduos sólidos inertes. Por outro lado, a presença de produtos farmacêuticos em concentrações crescentes nas águas superficiais, subterrâneas, residuárias e até mesmo na água potável é uma preocupação em todo o mundo. O processo de adsorção emergiu como uma tecnologia operacionalmente simples e eficiente para remover contaminantes refratários, como os fármacos. O desenvolvimento de materiais adsorventes alternativos visa redução de custos, aumento da seletividade, maior capacidade de regeneração, bem como uma alternativa de descarte de subprodutos de outras atividades. Assim, o objetivo geral do estudo foi produzir um carvão de membrana (MC) a partir da pirólise de membranas de ultrafiltração descartadas, feitas de fluoreto de polivinilideno (PVDF), e avaliar o desempenho do compósito carvão de membrana-bentonita (MCBT) sintetizado como adsorvente para a remoção de antibióticos da água. Foram considerados aspectos técnicos e econômicos. A pirólise foi otimizada em relação ao tempo de residência e à temperatura final para produção de MC por meio do planejamento composto central de experimentos, do método de superfície de resposta e do método de otimização do Gradiente Reduzido Generalizado. A pirólise de fibras de PVDF de membranas de UF descartadas em condições otimizadas (584 °C; 111 min) produz um MC com um número de iodo de 242,35 mg/g. Este MC, derivado da remoção de moléculas de flúor ou fluoreto de hidrogênio do PVDF, apresenta estabilidade térmica e domínios grafíticos, com área superficial de 345 m2/g, volume total de poros de 0,16 cm3/g e caráter microporoso. Com um baixo custo de produção estimado de 0,14 €/kg, encontra relevância em diversas aplicações industriais, ambientais e de pesquisa. Foi proposta uma metodologia para sintetizar o compósito MCBT combinando MC e argila bentonita na proporção de massa de 3:1. Estudos de caracterização do MCBT revelaram um material homogêneo com área superficial de 398 m2/g, volume total de poros de 0,18 cm3/g e diâmetro médio de poros microporosos de 1,8 nm, tornando-o um adsorvente de baixo custo. O MCBT exibiu capacidades máximas de adsorção de 34,0 mg/g para o antibiótico tetraciclina (TC) e 31,3 mg/g para o antibiótico enrofloxacina (ENR) em modo de batelada. Os estudos cinéticos favoreceram o modelo de pseudo-segunda ordem, indicando a quimissorção como mecanismo de adsorção. Estudos isotérmicos demonstraram adsorção em monocamada em regiões específicas da superfície do MCBT. A adsorção em modo contínuo apresentou cinética lenta, necessitando de tempo de contato prolongado. Por fim, testes de regeneração do MCBT utilizando diferentes agentes e concentrações mostraram uma diminuição na sua eficiência de remoção após o terceiro ciclo, possivelmente devido a fortes interações de quimissorção entre moléculas de TC ou ENR e o compósito MCBT. Assim, o MCBT desenvolvido pode ser aplicado para abordar questões em áreas ambientais, promovendo práticas eficientes em termos de recursos e soluções sustentáveis. | Ultrafiltration (UF) membrane modules used in Wastewater Treatment Plants (WWTPs) have a finite life cycle and must be replaced periodically, generating inert solid waste. On the other hand, the presence of pharmaceuticals in increasing concentrations in surface water, groundwater, wastewater and even drinking water is a concern worldwide. The adsorption process has emerged as an operationally simple and efficient technology to remove refractory contaminants such as pharmaceuticals. The development of alternative adsorbent materials aims to reduce costs, increase selectivity, greater regeneration capacity, as well as an alternative for disposing of by-products from other activities. Thus, the general objective of the study was to produce a membrane char (MC) from the pyrolysis of discarded ultrafiltration membranes made from polyvinylidene fluoride (PVDF) and to evaluate the performance of the synthesized membrane char-bentonite composite (MCBT) as an adsorbent for removing antibiotics from water. Technical and economic aspects were considered. Pyrolysis was optimized regarding the residence time and final temperature for MC production via the central composite design of experiments, the response surface method, and the Generalized Reduced Gradient optimization method. Pyrolyzing PVDF fibers from discarded UF membranes at optimized conditions (584 °C; 111 min) yields an MC with an iodine number of 242.35 mg/g. This MC, derived from the removal of fluoride or hydrogen fluoride molecules from PVDF, exhibits thermal stability and graphitic domains, with a surface area of 345 m2/g, total pore volume of 0.16 cm3/g, and microporous character. With an estimated low production cost of 0.14 €/kg, it finds relevance in various industrial, environmental, and research applications. A methodology to synthesize the MCBT composite by combining MC and bentonite clay in a mass ratio of 3:1 was proposed. Characterization studies of MCBT revealed a homogenous material with a surface area of 398 m2/g, total pore volume of 0.18 cm3/g, and microporous average pore diameter of 1.8 nm, making it a cost-effective adsorbent. MCBT exhibited maximum adsorption capacities of 34.0 mg/g for antibiotic tetracycline (TC) and 31.3 mg/g for antibiotic enrofloxacin (ENR) in batch mode. Kinetic studies favored the pseudo-second-order model, indicating chemisorption as the adsorption mechanism. Isotherm studies demonstrated monolayer adsorption on specific regions of the MCBT surface. Continuous mode adsorption showed slow kinetics, requiring prolonged contact time. Finally, MCBT regeneration tests using different agents and concentrations showed a decrease in its removal efficiency after the third cycle, possibly due to strong chemisorption interactions between TC or ENR molecules and the MCBT composite. Thus, the developed MCBT can be applied to address issues in environmental areas, promoting resource-efficient practices and sustainable solutions. | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Se estima que la Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP) puerto Mallarino genera residuos sólidos ordinarios y especiales provenientes de sus actividades administrativas, operativas y de mantenimiento, los cuales son gestionados mediante estrategias internas que han presentado falencias en el manejo adecuado de los residuos sólidos. El presente proyecto tuvo como objetivo formular una propuesta técnica de gestión integral de los residuos sólidos ordinarios generados en los procesos de tratamiento y de las actividades desarrolladas por el personal, así como residuos especiales generados por las actividades de mantenimiento en la PTAP Puerto Mallarino. Este objetivo se cumplió a partir de 3 objetivos: Caracterizar los residuos sólidos ordinarios y especiales generados en la PTAP puerto Mallarino y los aspectos técnicos de la gestión actual de los residuos; proponer alternativas técnicas para la gestión de los residuos sólidos ordinarios, así como, recomendaciones para la gestión de los residuos especiales; y plantear indicadores de control, seguimiento y evaluación para la gestión de residuos sólidos. En primer lugar, para caracterizar los residuos sólidos se llevó a cabo la clasificación y pesaje por fracciones de material de los residuos depositados en los contenedores primarios existentes en la PTAP. Mientras que, para caracterizar los aspectos técnicos de la gestión actual se realizó visitas de campo para recopilar información a través de revisión de documentos, facturas, entrevistas, medición y observación. También, se construyó un árbol de problemas del cual se identificó el problema central y las necesidades de mejora de la gestión actual. El segundo objetivo se realizó a partir de la construcción de un árbol de objetivos asociado al árbol de problemas realizadas anteriormente. Para esto, se realizó una búsqueda bibliográfica y de normativa local y nacional, que dio paso a la identificación de alternativas técnicas de solución para la gestión de residuos. Posteriormente, se realizó un proceso de evaluación de alternativas donde se seleccionaron las óptimas para el contexto de la PTAP. Posteriormente, para el tercer objetivo se plantearon indicadores teniendo en cuenta el manual para la implementación de Sistemas de Gestión Integral de Residuos Sólidos en entidades públicas y las alternativas técnicas de solución seleccionadas. Dentro de los resultados más importantes, se encontró que 12,69 kg de residuos sólidos ordinarios son generados al día, de los cuales aproximadamente el 21% son aprovechables y el 47% son biorresiduos, y se calculó una producción per cápita de 0,18 kg/empleado*día; adicionalmente, se identificaron falencias y oportunidades de mejora en los componentes de almacenamiento, recolección interna y externa. Así mismo, la implementación de las alternativas técnicas de solución seleccionadas le permitirá a la PTAP puerto Mallarino reducir en un 41% la cantidad de residuos sólidos ordinarios enviados al relleno sanitario. Finalmente, los indicadores planteados posibilitarán medir el desempeño de la gestión de los residuos sólidos y tomar acciones estratégicas de manera oportuna. | It is estimated that the Puerto Mallarino Drinking Water Treatment Plant (DWTP) generates ordinary and special solid waste from its administrative, operational and maintenance activities, which are managed through internal strategies that have presented shortcomings in the proper management of solid waste. The objective of this project was to formulate a technical proposal for the integral management of ordinary solid waste generated in the treatment processes and activities carried out by the personnel, as well as special waste generated by maintenance activities at the Puerto Mallarino WTP. This objective was met based on 3 objectives: to characterize the ordinary and special solid waste generated at the Puerto Mallarino DWTP and the technical aspects of current waste management; to propose technical alternatives for the management of ordinary solid waste, as well as recommendations for the management of special waste; and to propose control, follow-up and evaluation indicators for solid waste management. First, to characterize the solid waste, the classification and weighing by material fractions of the waste deposited in the primary containers at the PTAP was carried out. To characterize the technical aspects of current management, field visits were made to gather information through document review, invoices, interviews, measurements and observation. Also, a problem tree was constructed to identify the central problem and the needs for improvement of the current management. The second objective was based on the construction of an objective tree associated with the problem tree previously made. For this purpose, a bibliographic search and a search of local and national regulations were carried out, which led to the identification of technical alternatives for waste management solutions. Subsequently, a process of evaluation of alternatives was carried out where the optimal ones were selected for the context of the WWTP. Subsequently, for the third objective, indicators were proposed taking into account the manual for the implementation of Integrated Solid Waste Management Systems in public entities and the selected technical solution alternatives. Among the most important results, it was found that 12.69 kg of ordinary solid waste are generated per day, of which approximately 21% are usable and 47% are biowaste, and a per capita production of 0.18 kg/employee*day was calculated; additionally, shortcomings and opportunities for improvement were identified in the components of storage, internal and external collection. Likewise, the implementation of the selected technical alternative solutions will allow the PTAP Puerto Mallarino to reduce by 41% the amount of ordinary solid waste sent to the sanitary landfill. Finally, the proposed indicators will make it possible to measure the performance of solid waste management and take strategic actions in a timely manner | Pasantía organizacional (Ingeniero Ambiental)-- Universidad Autónoma de Occidente, 2025 | Pregrado | Ingeniero(a) Ambiental

[ES] El presente trabajo evalúa las distintas alternativas para reutilización de aguas y nutrientes derivados del proceso de tratamiento de aguas residuales urbanas por una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR), evaluando el caso concreto de la EDAR de Pinedo (Valencia). Tras una revisión del marco conceptual de reutilización de aguas y nutrientes en el marco de una economía circular, se identifican 8 alternativas: E1. Tratamiento de agua en EDAR; E2. Tratamiento de agua en filtro verde; E3. Recuperar fósforo en EDAR; E4. Realizar obras de distribución del agua para riego; E5. Reutilizar agua regenerada para riego; E6. Valorización agrícola de lodos; E7. Cogeneración y codigestión; E8. Cultivo de algas. En el caso del sistema Pinedo se identifican los procesos de depuración del agua y recuperación de nutrientes y los posibles destinos para la valorización de los productos del proceso. Se evalúan dichos destinos para el aprovechamiento agrícola y la mejora del ecosistema en el parque natural de la Albufera. Se realiza un análisis DAFO de las distintas alternativas. Se contempla la generación de emisiones de Gases de Efecto Invernadero en alternativas que incluyen la utilización de filtros verdes y compostaje de lodos. Se concluye que existe un potencial todavía por explotar para un aprovechamiento más eficientes de los procesos, el aprovechamiento agrícola del agua y nutrientes, la reducción de dependencia de fertilizantes, la utilización de filtros agrícolas y naturales para completar el proceso de regeneración de agua, y la reducción de emisiones. Todas las opciones requieren inversiones, pero deben verse acompañadas por una formación adecuada de los usuarios de los productos del proceso, en particular de los agricultores. | [EN] This study explores the options for reuse of water and nutrients from the process of treatment of urban waste water by waste water treatment plant (WWTP), evaluating the specific case of the WWTP of Pinedo (Valencia). Following a review of the conceptual framework of reuse of water and nutrients within a circular economy, 8 options were identified. 1. Improvement in WWTP processes for water treatment; 2. Water treatment through “green filters”; 3. Recover phosphorus in WWTP; 4. Improve infrastructure of distribution of water for irrigation; 5. Reuse treated water for irrigation; 6. Agricultural use of sludge; 7. Cogeneration and codigestion; and 8. Cultivation of algae. In the case of the system related to the Pinedo WWTP, the study evaluates the water treatment and nutrient recovery processes and possible destinations for water and nutrients reuses. Water and nutrients reuse contributes to agricultural development and to improve the ecosystem in the Albufera Natural Park. A SWOT analysis of the different options was carried out. Reducing GHG emissions involve the use of green filters and the sludge composting. There is a untapped potential for more efficient processes for agricultural use of water and nutrients, reduced dependence on fertilizers, using of agricultural and natural filters to complete the process, and reducing emissions. All options require investments and must be accompanied by adequate training of users of the products generated by the process, particularly farmers. | [CA] El present treball avalua les diferents alternatives per a reutilització d'aigües i nutrients derivats del procés de tractament d'aigües residuals urbanes per una Estació Depuradora d'Aigües Residuals (EDAR), avaluant el cas concret de l'EDAR de Pinedo (València). Després d'una revisió del marc conceptual de reutilització d'aigües i nutrients en una economia circular, s'identifiquen 8 alternatives: 1. Tractament d'aigua en EDAR; 2. Tractament d'aigua en filtre verd; 3. Recuperar fòsfor en EDAR; 4. Realitzar obres de distribució de l'aigua per a reg; 5. Reutilitzar aigua regenerada per a reg; 6. Valorització agrícola de llots; 7. Cogeneració i codigestió; i 8. Cultiu d'algues. En el cas del sistema Pinedo, s’identifiquen els processos de depuració de l'aigua i recuperació de nutrients i les possibles destinacions per valorització dels productes del procés. S'avaluen aquests destinacions per a l'aprofitament agrícola i la millora de l'ecosistema en la parc natural de l'Albufera. Es realitza una anàlisi DAFO de les diferents alternatives. Es contempla la generació d'emissions de gasos d'efecte hivernacle en alternatives que inclouen la utilització de filtres verds i compostatge de fangs. Es conclou que existeix un potencial encara per explotar per a un aprofitament més eficients dels processos, l'aprofitament agrícola de l'aigua i nutrients, la reducció de dependència de fertilitzants, la utilització de filtres agrícoles i naturals per a completar el procés de regeneració d'aigua, i la reducció d'emissions. Totes les opcions requereixen inversions, i s'han de veure acompanyades per una formació adequada dels usuaris dels productes del procés, en particular dels agricultors. | TFGM | García Ibáñez, CI. (2016). Alternativas desde la Economía Circular para la reutilización de agua y nutrientes de la EDAR de Pinedo en el cultivo del arroz de la Albufera de Valencia. http://hdl.handle.net/10251/68398.

Groundwater resources are important sources of drinking water in Africa, and they are hugely important in sustaining urban livelihoods and supporting a diverse range of commercial and agricultural activities. Groundwater has an important role in improving health in sub-Saharan Africa (SSA). An estimated 250 million people (40% of the total) live in urban centres across SSA. SSA has experienced a rapid expansion in urban populations since the 1950s, with increased population densities as well as expanding geographical coverage. Estimates suggest that the urban population in SSA will double between 2000 and 2030. The quality status of shallow urban groundwater resources is often very poor due to inadequate waste management and source protection, and poses a significant health risk to users, while deeper borehole sources often provide an important source of good quality drinking water. Given the growth in future demand from this finite resource, as well as potential changes in future climate in this region, a detailed understanding of both water quantity and quality is required to use this resource sustainably. This paper provides a comprehensive assessment of the water quality status, both microbial and chemical, of urban groundwater in SSA across a range of hydrogeological terrains and different groundwater point types. Lower storage basement terrains, which underlie a significant proportion of urban centres in SSA, are particularly vulnerable to contamination. The relationship between mean nitrate concentration and intrinsic aquifer pollution risk is assessed for urban centres across SSA. Current knowledge gaps are identified and future research needs highlighted.