lndice .Propiedades físicas del agua . ... Dureza de las aguas 1.4.12. ... Calidad del agua y la

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  • , lndice general

    Prlogo

    1. Qumica del agua

    1.1. Introduccin .

    1.2. Composicin del agua

    1.3. Propiedades fsicas del agua .

    1.4. Sinopsis de la qumica del agua

    1.4.1. Solubilidad. Efecto del in comn

    1.4.2. Precipitaciones qumicas ...

    1.4.3. Autoprotolisis del agua. pH .

    1.4.4. Fuerza de los cidos y bases .

    1.4.5. Hidrlisis . . . . . . .. . . .

    1.4.6. Hidrlisis de sales de cidos o base fuertes

    1.4. 7. Hidrlisis de sales de cidos y base dbiles

    1.4.8. Concentracin activa ... .. ... .. .. .

    XIX

    1

    1

    4

    5

    10

    11

    14

    14

    16

    17

    17

    20

    21

  • X

    1.4.9. Oxidacin reduccin

    1.4.10. rH . .. ....... .

    1.4.11. Dureza de las aguas

    1.4.12. Detergencia . .

    1.4.13. Cambio inico .

    1.5. Agua en la atmsfera: lluvia cida natural .

    1.6. Problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    ndice general

    30

    41

    42

    45

    47

    54

    55

    2. Oxgeno disuelto 69

    69

    69

    74

    76

    78

    79

    79

    2.1. Introduccin . . . . . . .

    2.2. Solubilidad del oxgeno

    2.3. Regulacin de los vertidos en los ros .

    2.4. Autodepuracin de los ros

    2.4.1. Desoxigenacin .

    2.4.2. Reoxigenacin ..

    2.4.3. Dficit de concentracin de oxgeno

    2.4.4. Evolucin de la concentracin de oxgeno causada por un vertido . . . . . . . . . 82

    2.5. Amperometra del oxgeno disuelto 84

    2.6. Oxmetros . . . . . . . . . . . 86

    2.7. Calibracin de los oxmetros . 87

    2.8. Sonda ptica de oxgeno disuelto 89

    3. Desinfeccin 93

    3.1. Introduccin . . . . . . . . . . 93

    3.2. Dinmica de la desinfeccin 94

    3.3. Desinfeccin con ozono . . 102

    3.4. Desinfeccin con dixido de cloro . 107

    3.5. Desinfeccin con luz ultravioleta . 109

  • ndice general

    3.6. Desinfeccin con cloro . . . . . . . . . . . . . .

    3.6.1. Anlisis de cloro en las aguas potables .

    3.7. Problemas .. . ... .. . . .

    4. Demanda bioqumica de oxgeno

    4.1. Introduccin . . . . . . . . . .

    4.2. Clculo de la frmula del agua residual .. .. ..

    4.2.1. Rendimiento de produccin de lodos

    4.3. Requerimientos nutricionales de la DBO .

    4.4. Conceptos relacionados con la DBO

    4.5. Disolucin de sales nutrientes .

    4.6. Medidores de la DBO .

    4.7. Cintica de la DBO . .

    4.8. Determinacin de las constantes cinticas de la DBO .

    4.8.1. Clculo de la determinacin de la DBO

    4.9. Calidad del agua y la DBO . .

    4.10. DBO de efluentes industriales

    5. Demanda qumica de oxgeno

    5.1. Introduccin . . . . . .

    5.2. Definicin de la DQO .

    5.3. Demanda qumica de oxgeno de sustancias puras

    5.4. Patrn para la medida de la DQO . . . . . . .

    5.5. Interferencias en la determinacin de la DQO

    5.6. Procedimiento y reactivos de la DQO .

    5.7. Determinacin de la absortividad . . .

    5.7.1. Determinacin de la f de patrones

    5.8. Demanda total de oxgeno

    5.9. Carbono orgnico total . .

    XI

    112

    117

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    121

    121

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    151

    153

  • XII

    50100 Demanda terica de oxgeno o o

    5 0110 Coeficientes de transformacin

    ndice general

    153

    153

    5011.1. Relacin de lodos activos y absorcin de nitrgeno 156

    5.120 Clculo de muestras compuestas 156

    5.130 Vertidos industriales o o o o 159

    6. Modelos dinmicos de tanques 161

    601. Introduccin o o o o o o o o o 161

    6020 Modelo dinmico de un tanque 162

    6030 Anlisis de un tanque de mezcla perfecta 168

    6.40 Transferencia de oxgeno-agua o o o o o o 17 4

    6050 Diseo de tanques reguladores de caudal 179

    60501. Clculo grfico de un ecualizador 180

    605020 Clculo numrico de un ecualizador o 182

    6060 Simulacin dinmica de un ecualizador

    60 7 o Problemas o o o o o o o o o o o o o

    185

    187

    7. Sedimentacin de slidos floculentos 197

    701. Introduccin o o o o o o o o o o o 197

    7020 Generalidades de lodos activos 197

    7030 Velocidad de sedimentacin o o 203

    7040 Flujo de slidos en el sedimentador o 208

    7050 Modelizacin del sedimentador secundario 212

    70501. Modelo dinmico simplificado del sedimentador 212

    705020 Modelo dinmico riguroso del sedimentador o 213

    8. Cintica de reacciones y reactores 223

    801. Introduccin o o o o o o o 223

    8020 Reacciones homogneas 224

  • ndice general XIII

    8.2.1. Alternativas a la ecuacin de Monod . 230

    8.3. Dependencia de la concentracin . . . . . . . 230

    8.3.1. Mtodo integral de anlisis de datos . 230

    8.3.2. Mtodo diferencial de anlisis de datos 237

    8.4. Reaccin de biodegradacin . . . . . . . 240

    8.4.1. Dependencia de la temperatura . 242

    8.4.2. Dependencia del pH . . . 245

    8.4.3. Limitacin por nutrientes 247

    8.5. Reactores qumicos . . . . . . . . 248

    8.5.1. Reactor continuo de mezcla perfecta . 248

    8.5.2. Reactor de flujo pistn . . . . . . . . . 250

    8.6. Modelizacin de la degradacin de la materia carboncea . 256

    8.7. Depuracin de aguas residuales en humedales artificiales . 259

    8.8. Reactores reales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261

    8.8.1. Anlisis de reactores en serie con trazadores 264

    8.9. Caractersticas de los reactores biolgicos en la depuracin de aguas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272

    8.9.1. Reactor de mezcla completa . 272

    8.9.2. Reactor de flujo pistn . . . . 272

    8.9.3. Reactores de mezcla perfecta en cascada. 273

    8.9.4. Proceso contacto estabilizacin . . . 27 4

    8.9.5. Proceso de alimentacin escalonada 274

    8.9.6. Proceso de oxidacin extendida y sedimentacin en una misma balsa . . 275

    8.1 O. Redimensionando reactores

    8.11. Problemas . . . . . . . . . .

    9. Modelizacin del proceso de lodos activos

    9.1. Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . .

    276

    282

    297

    297

  • XIV ndice general

    9.2. Velocidad de dilucin y lavado del reactor . 299

    9.2.1. Reactor biolgico sin recirculacin 299

    9.3. Relacin de recirculacin de lodos 302

    9.4. Reactor biolgico con recirculacin 303

    9.5. Tasa de crecimiento y edad de lodos 305

    9.6. Modelo matemtico del reactor biolgico 307

    9.7. Valores de los parmetros cinticos . . . . 310

    9. 7 .1. Simulacin del reactor biolgico en estado estacionario311

    9.7.2. Evolucin del sustrato en el sedimentador 315

    9.8. Modelo matemtico del tratamiento secundario . 316

    9.8.1. Modelo dinmico del proceso de lodos activos 317

    9.8.2. Modelo estacionario del proceso de lodos activos 324

    10. Eliminacin biolgica de nitrgeno y fsforo 333

    10.1. Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . 333

    10.2. Transformaciones relevantes del nitrgeno 333

    10.3. Formas del nitrgeno . . . . . . . . . . . . 334

    10.4. Impacto de los compuestos nitrogenados 337

    10.5. Caracterizacin de los compuestos nitrogenados 338

    10.6. Estequiometra de la nitrificacin 339

    10.6.1. Oxgeno demandado . . 340

    10.6.2. Consumo de alcalinidad 341

    10.6.3. Produccin de biomasa nitrificante . 341

    10.7. Cintica del proceso de nitrificacin 342

    10.7.1. Degradacin de auttrofos . 343

    10.8. Conversin del nitrgeno orgnico a amonio 343

    10.9. Factores que afectan la cintica de nitrificacin 347

    10.9.1. Efecto de la concentracin de oxgeno disuelto 347

  • ndice general

    10.9.2. Efecto del pH en la nitrificacin .

    10.9.3. Efecto de la temperatura .

    10.1 O. Edad de lodos . . . . . . . . . . .

    10.11. Desnitrificacion . .. .. .. . . .. .

    1 0.12. Caractersticas microbiolgicas de la desnitrificacin . . . . . . . . . . . .

    XV

    348

    350

    351

    . 352

    . 352

    10.13. Estequiometra de la desnitrificacin . 353

    10.13.1.Desnitrificacin con metanol .. .. .. . .. . .. . . 353

    10.14. Cintica de la desnitrificacin . ... .. .... . .. . . . .. 354

    10.14.1.Desarrllo de los desnitrificantes ... .

    1 0.14.2.Hidrlisis de las partculas orgnicas

    10.14.3.Degradacin de los desnitrificantes .

    354

    356

    357

    10.15. Representacin matricial de la desnitrificacin ... .. ... 357

    1 0.16. El fsforo en las aguas residuales . 359

    10.17. Impacto del fsforo .. . . . . . . . 360

    10.18. Sistemas de eliminacin del fsforo . . .. 361

    10.19. Fundamento de la eliminaci::Sn biolgica del fsforo . 361

    10.20. Reacciones de la eliminacin del fsforo . 362

    10.20.1.Etapa anaerbica 364

    10.20.2.Etapa aerbica . . 364

    10.20.3.Proceso anaerbico y aerbico global 365

    10.21. Constante de rendimiento en la eliminacin biolgica del fsforo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365

    10.22. Cintica de la eliminacin biolgica del fsforo .. 365

    10.22.1.Condiciones anaerbicas.

    1 0.22.2.Condiciones aerbicas

    10.22.3.Condiciones anxicas

    10.23. Matriz de las principales ecuaciones de la eliminacin biol -

    365

    366

    366

    gica del fsforo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

  • XVI ndice general

    10.24.Factores