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Tratamiento biológico de aguas de desecho

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Descripción

El tratamiento biológico de las aguas residuales es un ejemplo clásico de procesos en gran escala que han tenido éxito en un área vital de la biotecnología, resultante de la aplicación coordinada de la ingeniería y la microbiología. Existe un vasto campo de sistemas biológicos de tratamiento de uso corriente en la purificación de aguas residuales industriales y domésticas, basados en los procesos aparentemente simples en los que una población mixta de microorganismos descomponen las materias orgánicas para utilizarlas como una fuente de nutrientes.


Características

  • ISBN: 9681819268
  • Páginas: 338
  • Tamaño: 17x24
  • Edición:
  • Idioma: Español
  • Año: 1998

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Contenido Tratamiento biológico de aguas de desecho

El tratamiento biológico de las aguas residuales es un ejemplo clásico de procesos en gran escala que han tenido éxito en un área vital de la biotecnología, resultante de la aplicación coordinada de la ingeniería y la microbiología. Existe un vasto campo de sistemas biológicos de tratamiento de uso corriente en la purificación de aguas residuales industriales y domésticas, basados en los procesos aparentemente simples en los que una población mixta de microorganismos descomponen las materias orgánicas para utilizarlas como una fuente de nutrientes. Las investigaciones microbiológicas han descubierto los mecanismos de dichos procesos, los cuales se han intensificado y acelerado por la aplicación de las técnicas de la ingeniería química. Este libro es un informe de estos procesos presentados desde el punto de vista de los procesos de ingeniería, con la finalidad de hacer inteligibles los aspectos microbiológicos al ingeniero y los aspectos de ingeniería al biólogo.Los objetivos del libro están implícitos en el título, con el énfasis en los procesos biológicos, y con breves referencias a los procesos físicos y químicos, donde sea apropiado. Se ha mantenido el enfoque en la forma más general posible, de manera que dé importancia al tratamiento de las aguas residuales, industriales y domésticas. Los procesos se consideran en términos de las dos clases principales de sistemas que se han desarrollado: sistemas de crecimiento en suspensión, como los procesos de lodos activados, y los sistemas de crecimiento adherido, como son los "biofiltros", con su más reciente avance en el uso del oxígeno de alta pureza y los lechos fluidificados. Los efectos de la contaminación nitrogenada han sido recientemente motivo de especial preocupación, y se tratará en capítulo aparte la remoción del material nitrogenado presente en las aguas residuales.Este libro se escribió con el fin de proporcionar una reseña preliminar de cada proceso, con una detallada consideración que conduzca a modelos cuantitativos para el estudiante más especializado. Al/itJáMts cá"tfa capítulo se da una lista dela nomenclatura usada en los modelos cuantitativos. Se considera que los informes detallados de la trayectoria de las reacciones bioquímicas están más allá del alcance de este libro. P. H. Clarke ha presentado una concisa reseña de dichas reacciones (1980: Microbiology and pollution: the biodegradation of natural and synthetic organjc compounds, Phil. Trans. R. Soc. Lond., B 290, 355-367).Expreso mi gratitud a los numerosos amigos y colegas que me han dado ayuda, consejos, información, aliento y apoyo moral en la preparación de este libro. Quisiera dar especialmente las gracias a mis colegas de la Universidad de Surrey, en los Departamentos de Ingeniería Química, Microbiología y Bioquímica, a los muchos miembros de la Thames Water Authority, Water Research Centre y de la Universidad de Surrey, así como a mis amigos del FarnhamChamber-musicClub. Debo mostrar también mi agradecimiento al Water Research Centre y a la sociedad de la Industria Química por haberme permitido los diagramas reproducidos de publicaciones en colaboración con Ellís Horwood Ltd.


ÍNDICE

Prefacio  
 
Capítulo 1 La contaminación y su control

 
1.1 Introducción  
1.2 La necesidad del tratamiento de aguas residuales  
1.3 Alternativas para el tratamiento residual en el lugar  
1.4 Causas de la contaminación  
1.4.1 Envenenamiento  
1.4.2 El efecto de los nutrientes disueltos  
1.4.3 Contaminación térmica  
1.4.4 Eutroficación  
1.4.5 Contaminación nitrogenada  
1.4.5.1 Amoniaco  
1.4.5.2 Nitrógeno oxidado  
1.5 Evaluación de la demanda de oxígeno  
1.5.1 Demanda bioquímica (o biológica) de oxígeno (DBO  
1.5.2 Evaluación química de la demanda de oxígeno  
1.5.2.1 Valor de permanganato (VP  
1.5.2.2 Demanda química de oxígeno (DQO  
1.5.2.3 Carbono orgánico total (COT  
1.5.3.4 Demanda total de oxígeno (DTO  
1.6 Medición del oxígeno disuelto  
1.6.1 El electrodo de oxígeno  
1.7 Nomenclatura  
1.8 Bibliografía  
1.9 Publicaciones oficiales  
 
Capítulo 2 Transferencia de oxígeno
 
2.1 Consideraciones fundamentales  
2.1.1 Modelos teóricos  
2.1.2 Grupos adimensionales  
2.1.3 Contacto de gas a líquido  
2.1.3.1 Sistemas de burbujas  
2.1.3.2 Aeración superficial  
2.2 Factores que afectan la concentración interfacial  
2.2.1 Temperatura  
2.2.2 Presión parcial  
2.2.3 Efectos de otros solutos  
2.3 Efectos de la concentración en el volumen de líquido  
2.4 Factores que afectan el coeficiente de transferencia de masa  
2.4.1 Aeración por burbujas  
2.4.1.1 Velocidad de elevación  
2.4.1.2 Correlaciones para el coeficiente de transferencia de masa  
2.4.1.3 Absorción de oxígeno  
2.4.2 Sistemas agitados por burbujas  
2.4.3 Reaeración natural de las corrientes de agua  
2.4.4 Efectos de los solutos  
2.4.5 Efecto de la temperatura  
2.5 Factores que afectan el área interfacial  
2.5.1 Aeración por burbujas  
2.5.1.1 Efecto de la temperatura  
2.5.2 Sistemas agitados por burbujas  
2.6 Factores que afectan el producto de transferencia de masa kL.a  
2.6.1 Aeración por burbujas  
2.6.2 Sistemas de burbujas agitados  
2.6.3 Aeradores superficiales  
2.6.4 Efecto de la temperatura sobre kL.a  
2.6.5 Efectos de los solutos sobre kL.a  
2.6.6 Efectos de otros materiales sobre la transferencia de oxígeno  
2.7 Nomenclatura  
2.8 Referencias  
 
Capítulo 3 El proceso de los lodos activados

3.1 Fundamentos del proceso  
3.1.1 Parámetros de operación  
3.1.1.1 Concentración de los lodos  
3.1.1.2 Tiempo de residencia de los lodos (TRL  
3.1.1.3 Nivel de carga de la planta  
3.1.1.4 Tiempo de retención  
3.1.2 Efectos de los parámetros de operación  
3.2 Procesos a diferentes niveles de carga  
3.2.1 Tratamiento convencional  
3.2.2 Tratamiento a alta tasa  
3.2.3 Aeración con crecimiento disperso  
3.2.4 Aeración prolongada  
3.2.5 Estabilización por contacto  
3.3 Regímenes de mezcla  
3.4 Modo de operación  
3.5 Sistemas de aeración  
3.5.1 Sistemas de aeración por burbujas  
3.5.1.1 Difusores de burbujas finas  
3.5.1.2 Difusores de burbuja media  
3.5.1.3 Dispositivos de burbuja gruesa  
3.5.1.4 Dispositivos de cortante hidráulico  
3.5.1.5 Sistemas de gas disuelto  
3.5.2 Sistemas de aeración mecánica  
3.5.2.1 Aeradores superficiales  
3.5.2.1.1 Aeradores de paletas  
3.5.2.1.2 Aeradores de turbina  
3.5.2.2 Sistemas combinados de agitación y aeración por aspersión  
3.5.2.3 Chorros de líquido  
3.6 Características de los lodos  
3.6.1 Floculación  
3.6.2 Protozoarios en los lodos  
3.6.3 Problemas de los lodos  
3.6.3.1 Esponjamiento del lodo  
3.6.3.2 Desfloculación  
3.6.3.3 Flóculos punta de alfiler  
3.6.3.4 Lodo ascendente  
3.6.3.5 Formación de espuma espesa  
3.6.3.6 Hongos de aguas negras  
3.6.4 Actividad de los lodos  
3.6.5 Descarga de lodos  
3.6.6 Importancia de las propiedades de los lodos  
3.7 Nomenclatura  
3.8 Referencias  
 
Capítulo 4 Modelos de los procesos de los lodos activados

 
4.1 Modelos de la cinética de la reacción  
4.2 Modelos de crecimiento microbiano  
4.3 Remoción no asociada con el crecimiento  
4.4 Decaimiento de las células microbianas  
4.5 Tiempo de residencia de los lodos  
4.6 Rendimiendo del crecimiento  
4.7 Carga de los lodos ("Relación A/M  
4.8 Requerimiento de oxígeno  
4.9 Pérdida de viabilidad  
4.10 Limitaciones de los flóculos  
4.10.1 Modelo de orden cero  
4.10.2 "La ecuación de tasa biológica" (ETB  
4.11 Modelos dinámicos  
4.11.1 Modelo de nivel de enzimas  
4.11.2 Modelo de absorción  
4.11.3 Análisis de series de tiempo  
4.12 Efectos de la temperatura  
4.13 Nomenclatura  
4.14 Referencias  
 
Capítulo 5 Procesos avanzados de lodos activados
  
5.1 El proceso de "tiro profundo  
5.1.1 Descripción del proceso  
5.1.2 Carga del proceso  
5.1.3 Propiedades de los lodos  
5.1.4 Construcción de la planta  
5.1.5 Consideraciones generales  
5.2 Sistemas de oxígeno de alta pureza  
5.2.1 Sistemas cerrados  
5.2.1.1 El Sistema "Unox  
5.2.1.1.1 Carga del proceso  
5.2.1.1.2 Configuración del proceso  
5.2.1.1.3 Dispositivos de transferencia de oxígeno  
5.2.1.2 El sistema "Oases  
5.2.1.3 Otros sistemas cerrados  
5.2.2 Sistemas de tanque abierto  
5.2.2.1 El sistema "Vitox  
5.2.2.2 El proceso "Megox  
5.2.2.3 El proceso "Primox  
5.2.2.4 El proceso "Marox  
5.3 Referencias  
 
Capítulo 6 Sistemas de película biológica

6.1 Sistemas de medio fijo  
6.1.1 La película de lama microbiana  
6.1.1.1 El desarrollo de la película  
6.1.1.2 Ecología de la lama  
6.1.2 Medios de soporte sólido  
6.1.2.1 Empaques "convencionales  
6.1.2.2 Medios plásticos de empaque  
6.1.2.2.1 Configuración de los medios fabricados de soporte  
6.1.2.2.2 Funcionamiento de los empaques plásticos  
6.1.4 Parámetros de operación de los percoladores  
6.1.4.1 Carga de nutrientes  
6.1.4.2 Carga hidráulica  
6.1.4.3 Tiempo de residencia de la lama  
6.1.5 Operación de percoladores  
6.1.5.1 Tratamiento a tasa baja  
6.1.5.2 Recirculación  
6.1.5.3 Doble filtración  
6.1.5.4 Doble "filtración alternada" (DFA  
6.1.5.5 Tratamiento a tasa alta  
6.1.5.6 Producción de humus  
6.1.5.7 Efectos de la temperatura  
6.1.5.8 Sistemas sumergidos  
6.1.6 Modelos cuantitativos del funcionamiento del percolador  
6.1.6.1 Modelos empíricos  
6.1.6.2 Modelos de reactor  
6.1.6.3 Modelos de película biológica  
6.1.6.3.1 Aproximación del orden cero  
6.1.6.3.2 Aproximación de primer orden  
6.1.6.3.3 Modelo general  
6.1.6.3.4 La "ecuación de la tasa biológica  
6.1.6.4 Combinación de los modelos de reactor y película  
6.1.6.5 Limitación del oxígeno  
6.1.7 Comparación con los sistemas de lodos activados  
6.2 Sistemas de medios en movimiento  
6.2.1 Contactores biológicos rotativos  
6.2.2 Sistemas de lecho fluidizado  
6.2.2.1 Fluidización  
6.2.2.2 Medios sólidos de soporte  
6.2.2.3 Sistemas de oxigenación  
6.2.2.4 Recuperación de la biomasa  
6.2.2.5 Operación del proceso  
6.3 Nomenclatura  
6.4 Referencias  
 
Capítulo 7 Eliminación de nitrógeno y fósforo

7.1 Introducción  
7.1.1 Aspectos nutricionales  
7.2 Remoción del nitrógeno  
7.2.1 Fuentes de los residuos nitrogenados  
7.2.2 Nitrificación  
7.2.2.1 Cinética de la nitrificación  
7.2.2.1.1 La máxima tasa específica de crecimiento  
7.2.2.1.2 Coeficiente de saturación, A^s  
7.2.2.1.3 Coeficiente específico de tasa de decaimiento, b  
7.2.2.1.4 Coeficiente de rendimiento del crecimiento Y  
7.2.2.2 Factores ambientales que afectan la nitrificación  
7.2.2.2.1 El efecto del pH sobre la nitrificación  
7.2.2.2.2 El efecto de la concentración del oxígeno disuelto en la nitrificación  
7.2.2.3 Tasas de nitrificación  
7.2.2.4 Procesos biológicos de nitrificación  
7.2.2.4.1 Sistemas combinados  
7.2.2.4.2 Proceso de etapas separadas  
7.2.3 Desnitrificación  
7.2.3.1 Cinética de la desnitrificación  
7.2.3.2 Efectos de la temperatura sobre la desnitrificación  
7.2.3.3 Efectos del pH sobre las desnitrificación  
7.2.3.4 Efectos del oxígeno disuelto  
7.2.3.5 Inhibición de la desnitrificación  
7.2.4 Procesos biológicos de remoción del nitrógeno  
7.2.4.1 Sistemas combinados  
7.2.4.2 Sistemas de etapas separadas  
7.2.5 Remoción no biológica del nitrógeno  
7.2.5.1 Arrastre por aire  
7.2.5.2 Cloración  
7.2.5.3 Intercambio de iones  
7.2.5.4 Otros métodos  
7.3 Remoción del fósforo  
7.3.1 Fuentes del fósforo en las aguas residuales  
7.3.2 Remoción fisicoquímica del fósforo  
7.3.3 Remoción biológica del fósforo  
7.3.3.1 El proceso "Bardenpho  
7.3.3.2 El proceso "Phostrip  
7.4 Remoción de otros materiales por tratamiento biológico  
7.5 Nomenclatura  
7.6 Referencias  
 
Capítulo 8 Tratamiento de lodos y procesos anaeróbicos
  
8.1 Tratamiento de los lodos  
8.1.1 Espesamiento de lodos  
8.1.2 Estabilización de lodos  
8.1.3 Acondicionamiento de lodos  
8.1.4 Deshidratación de lodos  
8.1.5 Secado e incineración de lodos  
8.1.6 Los lodos como fertilizantes  
8.1.7 Otros procesos de aprovechamiento de los lodos  
8.2 Procesos anaeróbicos  
8.2.1 Mecanismo de la digestión anaeróbica  
8.2.2 Procesos de tratamiento anaeróbico  
8.2.2.1 Digestores convencionales  
8.2.2.2 Lechos anaeróbicos empacados  
8.2.2.3 Procesos anaeróbicos de contacto  
8.2.3 Biogás  
8.3 Referencias y bibliografía

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