Development of an environmental decision support system to enhance coagulation in drinking water treatment plants

Abstract

Currently, the access to safe drinking water remains to be crucial for mankind development. Due to the geographical context, changes in demography and climate change perspectives, there are regions where water resources are being altered in terms of quantity and quality, compromising future generations availability. Within this context, drinking water treatment plants (DWTPs) are aimed to remove water pollutants through several processes to produce safe drinking water. For DWTPs, one of the main challenges is natural organic matter (NOM), a group of organic compounds which has the capacity to react during the water treatment to generate disinfection by-products (DBPs).

Inside the drinking water treatment train, coagulation is a conventional physicochemical treatment presenting high potential in terms of NOM removal. From here, the optimisation of coagulation for NOM removal at full-scale level can be achieved based on water quality. DWTPs digitalisation is increasing, providing a number of online measurements which allow to control NOM from the catchment to the final produced waters, including coagulation step.

The main objective of this thesis is the development of enhanced coagulation environmental decision support systems (EDSS) aimed to optimise coagulation for NOM removal at three surface water DWTPs located in the Mediterranean region

Actualment, l’accés de la població a l’aigua potable segueix essent un bé crucial per mantenir/assegurar el desenvolupament humà cap una societat del benestar. A causa del context geogràfic/demogràfic i el canvi climàtic, hi ha regions on el volum i la qualitat dels recursos hídrics disponibles es pot veure compromès per les generacions futures. En aquest context, el procés de potabilització de l’aigua comprèn un seguit de processos i tractaments que té com objectiu eliminar contaminants i generar aigua apte pel consum humà, procés realitzat a les estacions de tractament d’aigua potable (DWTPs). D’entre aquests contaminants, en aigües superficials destaca la matèria orgànica natural (NOM), un seguit de compostos orgànics la seva presència dels quals suposa un repte per la gestió degut a la capacitat per generar subproductes derivats de la desinfecció (DBPs).

En el tractament de l’aigua potable, la coagulació és un tractament fisicoquímic convencional que presenta major potencial per l’eliminació de la NOM. A partir d’aquí, l’optimització de la coagulació e escala operacional es pot dur a terme en base la qualitat de l’aigua produïda. Contemplant el marc de digitalització, les DWTPs disposen d’un seguit de mesures en línia per monitoritzar paràmetres relacionats amb la NOM, des de la captació de l’aigua fins la finalització del tractament, incloent la coagulació.

L’objectiu principal d’aquesta tesi és el desenvolupament d’uns sistemes d’ajut a la decisió ambiental (EDSS) per la coagulació millorada destinats a eliminar la NOM a tres DWTPs de captació d’aigua superficial en la regió mediterrània