RESUMEN
El crecimiento acelerado de los núcleos urbanos, la explotación inadecuada de los recursos naturales y la sensibilización y concienciación de la sociedad hacia la calidad ambiental, han puesto de manifiesto la necesidad de desarrollar e implementar tecnologías enfocadas a prevenir, mitigar, corregir y compensar los graves problemas de contaminación de origen antropogénico. Uno de los problemas que presenta especial interés en la actualidad es el tratamiento que debe darse a las aguas residuales en función de su destino y teniendo en cuenta su posible reutilización antes de su vertido.
A nivel legislativo, la Directiva 2000/60/EC del Parlamento Europeo y el Consejo de Europa establece un marco comunitario de acción en el ámbito de la política del agua, y en cuanto a depuración de agua se refiere, la Directiva 91/271/EC establece los límites de vertido de contaminantes procedentes de las estaciones de depuración de agua residual (EDAR), e introduce el concepto de zonas sensibles, en el que se establece la importancia de eliminar nutrientes, especialmente nitrógeno y fósforo, de las aguas residuales, en vista de su impacto negativo sobre los ecosistemas acuáticos. 
Diversos estudios han puesto de manifiesto la posibilidad de optimizar el funcionamiento de las EDAR mediante el empleo de procesos que permitan eliminar el nitrógeno amoniacal vía nitrito de corrientes de agua residual con elevada concentración de amonio, como es el caso de la corriente del sobrenadante deshidratado procedente de la digestión anaerobia de fangos. La investigación también ha abordado la mejora en la instrumentación y el análisis del proceso, promoviendo el desarrollo de metodologías y estrategias que permitan monitorizar, controlar y automatizar en tiempo real el funcionamiento de los procesos de nitrificación y desnitrificación vía nitrito, para cumplir los requisitos de vertido establecidos en la normativa, minimizar el impacto ambiental negativo y reducir costes operacionales en la explotación de las EDAR.  
El objetivo principal de este trabajo de tesis doctoral ha sido el estudio a escala de laboratorio del proceso de eliminación de nitrógeno vía nitrito, para eliminar el amonio de la corriente del sobrenadante procedente de la deshidratación de fangos estabilizados mediante digestión anaerobia.  
Inicialmente, se estudiaron diversas estrategias para optimizar la puesta en marcha del proceso SHARON operado para la nitritación parcial. Tras alcanzar un funcionamiento estable del proceso, se empleó biomasa procedente de este reactor para estudiar el efecto de diversos factores ambientales y de operación sobre los organismos amonioxidantes (AOB) y la calidad del efluente del reactor SHARON, respectivamente. Este estudio se realizó mediante experimentos respirométricos, los cuales permitieron conocer y cuantificar la influencia de estos factores ambientales y de operación sobre el rendimiento y la estabilidad del proceso SHARON. Los resultados del estudio se recogen y discuten en este documento de tesis doctoral.   
Posteriormente, se estudiaron diversas estrategias para optimizar la puesta en marcha del proceso SHARON operado para la nitrificación y desnitrificación vía nitrito, empleando una fuente externa de materia orgánica. A partir del análisis de la información aportada por los sensores de pH, potencial redox y oxígeno disuelto instalados en el reactor, y su relación con las concentraciones de los compuestos nitrogenados durante las etapas de puesta en marcha y seguimiento del proceso biológico, se desarrolló una estrategia de monitorización mediante la cual se establecieron los criterios de funcionamiento óptimo del proceso. Esta información fue empleada para desarrollar un sistema de control, basado en lógica difusa, utilizando sensores de pH y potencial redox para optimizar los procesos de nitrificación y desnitrificación vía nitrito en un reactor SHARON.  
El sistema de control desarrollado integra dos algoritmos de control independientes que permiten optimizar la duración de las etapas aerobias y anóxicas de cada ciclo de operación y, optimizar la dosificación de materia orgánica. El primero de los algoritmos permite ajustar de manera automática y optimizada la duración de las etapas aerobia y anóxica a partir del análisis en tiempo real de la evolución del perfil de pH en cada etapa, mientras que el segundo algoritmo emplea la información aportada por los sensores de pH y potencial redox para el control de la dosificación de materia orgánica al inicio de la etapa anóxica en cada ciclo de operación. 
En este documento de tesis doctoral se describe el desarrollo, implementación y validación del sistema de control en un reactor SHARON alimentado con sobrenadante sintético cuyas características reproducen la composición típica del sobrenadante de la digestión anaerobia de fangos, y con sobrenadante deshidratado de la digestión anaerobia de fangos procedente de la EDAR de la cuenca del Carraixet (Valencia).
Los resultados de funcionamiento obtenidos tras la implementación y validación del sistema de control ponen de manifiesto que es posible el control automático y en tiempo real del proceso de eliminación de nitrógeno vía nitrito con sensores robustos y de bajo coste, y que tiene como principal ventaja la flexibilidad y capacidad de adaptarse en tiempo real a las características de la corriente afluente y al estado del proceso.