El crecimiento acelerado de los núcleos urbanos ha provocado que las aguas residuales urbanas sean una fuente importante de contaminación ambiental, siendo necesario desarrollar e implementar tecnologías enfocadas a prevenir y mitigar los graves problemas de contaminación. El uso de un reactor anaerobio de membrana sumergida (SAnMBR) para el tratamiento de aguas residuales urbanas es una alternativa que permite transformar la materia orgánica en biogás y minimizar los fangos producidos. Sin embargo produce un efluente con concentraciones de nitrógeno y fósforo similares a las del agua residual afluente, con concentraciones moderadas de materia orgánica biodegradable y metano disuelto y en ocasiones concentraciones significativas de sulfuro. Por tanto, el efluente del SAnMBR en caso de no poder ser reutilizado directamente para uso agrícola, debe ser tratado para poder ser vertido, reutilizado en usos industriales y evitar la emisión del sulfuro y el metano a la atmósfera. Hasta la fecha, la mayoría de investigaciones sobre el postratamiento de efluentes anaerobios se centran en estudiar los procesos de nitrificación, desnitrificación y eliminación biológica de fósforo de forma aislada, incluyendo el trabajo de algunos autores que emplean el sulfuro y el metano disuelto en los procesos de desnitrificación. Sin embargo, el estudio conjunto de todos los procesos para el tratamiento del efluente real de un reactor SAnMBR que trata agua residual urbana no ha sido realizado. El objetivo principal de esta tesis doctoral ha sido el estudio en conjunto de todos los procesos para el tratamiento del efluente de un reactor (SAnMBR) que trata agua residual urbana, mediante un proceso de fangos activados con configuración UCT. Tiene como fin conocer y cuantificar la influencia de diversos factores ambientales y de operación sobre el rendimiento y la eliminación biológica de nitrógeno, fósforo, sulfuro y metano disuelto presentes en el efluente de un SAnMBR que trata agua residual urbana. Inicialmente, se estudió el potencial de desnitrificación mediante la puesta en marcha y seguimiento de un reactor SBR (Sequencing Batch Reactor) a escala laboratorio, empleando los dadores de electrones (materia orgánica, sulfuro y metano disuelto) presentes en el efluente del SAnMBR. Posteriormente, se llevó a cabo el estudio en una planta piloto de fangos activados que permitió analizar la influencia de la temperatura, el tiempo de retención hidráulico (TRH) y la concentración de ácidos grasos volátiles, sulfuro y metano disuelto sobre los procesos de nitrificación, desnitrificación y eliminación biológica de fósforo. También, se estudió el efecto del sulfuro y el tiosulfato sobre la nitrificación mediante ensayos en laboratorio con fango de la planta piloto y fango procedente de estaciones depuradoras. Así mismo, se realizaron ensayos con sulfuro y ácidos grasos volátiles como dadores de electrones con el fin de evaluar su papel en la desnitrificación. Los resultados obtenidos en esta tesis permitieron determinar que el sulfuro actúa como inhibidor de la nitrificación. El TRH en este sistema tiene gran influencia, siendo necesarios TRH mayores a 16 h para disminuir el efecto inhibidor del sulfuro. También, se determinó que el tiosulfato no actuó como inhibidor de la nitrificación. Asimismo, se observó que además de los ácidos grasos volátiles, el sulfuro y el metano disuelto participan como dadores de electrones en la desnitrificación, observándose una mayor afinidad por el sulfuro que por los ácidos grasos volátiles. El seguimiento del proceso de eliminación biológica de fósforo ha permitido observar que los organismos acumuladores de polifosfatos presentan una elevada tolerancia a los cambios ambientales y operacionales experimentados en el sistema estudiado. Los resultados de esta tesis ponen de manifiesto que es posible combinar tratamientos anaerobios con sistemas de fangos activados y tratar efluentes provenientes de reactores anaerobios con un alto contenido de sulfuro. Esta combinación es de gran interés y presenta una alternativa tecnológicamente viable que permitiría la reutilización del agua tratada para varios usos.

The increasing population living in urban areas is producing larger amount of urban wastewater, which remains an important source of environmental pollution. Therefore, it is necessary to develop and implement new technologies focused on prevention and mitigation of the growing pollution problems associated. The use of a submerged anaerobic membrane reactor (SAnMBR), for urban wastewater treatment is an alternative to obtain biogas from transform organic matter, minimizing the sludge produced. However, the anaerobic reactor produces an effluent with nitrogen and phosphorus concentration similar to the influent, with moderate concentrations of biodegradable organic matter, dissolved methane and sometimes significant concentrations of sulphide. Therefore, the effluent from SAnMBR must be treated in order to be discharge or reused in order to prevent the emission of sulphide and methane into the atmosphere. Current studies on anaerobic effluent treatment are focused on studying the processes of nitrification, denitrification and biological phosphorus removal develop separately. Some authors have studied the denitrification processes using sulphide and dissolved methane. Nevertheless, the set of all processes for treating a SAnMBR effluent on the treating urban wastewater has not been studied. The main aim of this thesis is to study the processes for the treatment of the effluent from a reactor (SAnMBR) all together, dealing with urban waste water by a process of activated sludge UCT configuration. It also aims to understand and quantify the influence of various environmental and operating factors on the yield in the biological nitrogen removal, phosphorus, sulphide and dissolved methane present in the effluent from a SAnMBR reactor. Initially, the denitrification potential was studied by the implementation and monitoring of a SBR (Sequencing Batch Reactor) at laboratory scale, using the different electron donors (organic matter, sulphide and dissolved methane) present in the SAnMBR effluent. Subsequently, the study carried out in a pilot plant of activated sludge allowed analyzing the influence of temperature, hydraulic retention time (HRT) and the concentration of volatile fatty acids (VFA), sulphide and dissolved methane, on the nitrification, denitrification and biological phosphorus removal. The effect of sulphide and thiosulphate on the nitrification process was also studied during laboratory tests, using sludge from pilot plant and sludge from sewage treatment plants. Further ahead, some laboratory tests were also performed using sulphide and VFA, both as electron donors, in order to assess their role in the denitrification process. The results obtained from this study allowed us to determine that sulphide acts as a nitrification inhibitor. The HRT in this system has a massive influence, HRT greater than 16 hours is being required to reduce sulphide’s inhibitory effect. It is also determined that the thiosulphate does not participate as nitrification inhibitor. It was also determined that the addition of volatile fatty acids, sulphide and dissolved methane as electron donors take part in denitrification, showing a higher affinity for sulfur by volatile fatty acids. The process of biological phosphorus removal has allowed us to observe that the polyphosphate Accumulating organisms have high tolerance to environmental and operational changes experienced in the studied system. The results of this thesis show that, it is possible to combine anaerobic treatment with an activated sludge systems and treat effluents from anaerobic reactors with high sulphide content. This combination is of great interest because it presents a viable technological alternative that would allows the reuse of treated water for different uses.