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jueves, 5 de junio de 2014

FANGOS ACTIVOS.ELEMINACION BIOLOGICA DE NUTRIENTES


  ingenieria_arte: Fangos activos. Eliminación biológica de nutrientes.

Fangos activos. Eliminación biológica de nutrientes.  
Autor: Cortacans Torre,Juan Antonio

  • Páginas: 404
  • Tamaño: 17x24
  • Edición:
  • Idioma: Español
  • Año: 2014
  • 29,00 Euros 
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 El nitrógeno que está presente en las aguas residuales normalmente en forma reducida influye en los cauces de varias formas. Como nitrógeno amoniacal causa un consumo de oxígeno en las aguas, ya que da lugar procesos biológicos de oxidación a nitritos o nitratos. Tanto el nitrito como el amoniaco son tóxicos, por lo que su presencia en el agua puede producir la muerte de los peces. Para evitar ambos efectos se impone una transformación de ambos tipos de nitrógeno en las plantas (nitrificación).

El nitrógeno, junto con el fósforo, es un factor de eutrofización. Para evitar las consecuencias de la eutrofización hace falta una eliminación de nitrógeno. Esto se consigue con una desnitrificación biológica después de una nitrificación completa.

El fósforo es un nutriente que produce la eutrofización especialmente en aguas estancadas o que circulan a baja velocidad. En la mayor parte de los casos es el factor limitante del crecimiento de algas. Además de por precipitación química, el fósforo puede eliminarse por almacenamiento incrementado en la biomasa. Este sistema biológico ahorra gasto en precipitantes, evita el incremento de la salinidad en los cauces y reduce la producción de fangos y su contenido en metales.

CONTENIDO

CAPITULO 1. BASES DE LOS PROCESOS BIOLÓGICOS DE DEPURACiÓN DE AGUAS RESIDUALES    

1.1.INTRODUCCiÓN    
1.2.FUNCIONES DE NUTRICiÓN DE LOS SERES VIVOS    
1.3.RECAMBIO MATERIAL Y ENERGÉTICO    
1.4.TIPOS DE NUTRICiÓN    
1.5.RESPIRACiÓN    
1.6.CLASIFICACiÓN DE LOS MICROORGANISMOS EN FUNCiÓN DE LAS FUENTES DE ENERGíA Y CARBONO QUE UTILIZAN    
1.7.REACCIONES EN MEDIO AEROBIO    
1.7.1.MICROORGANISMOS HETERÓTROFOS    
1.7.2.MICROORGANISMOS AUTÓTROFOS QUIMIOSINTÉTICOS    
1.7.3.MICROORGANISMOS AUTÓTROFOS FOTOSINTÉTICOS    
1.8.EL AGUA RESIDUAL COMO DISOLUCiÓN ALIMENTICIA    
1.9.FUNCiÓN DE LAS ENZIMAS EN LOS PROCESOS BIOLÓGICOS DE DEPURACiÓN    
1.10.BIODEGRADACIÓN AEROBIA DE LA MATERIA ORGÁNICA. RELACIONES CINÉTICAS    
1.10.1.TASA DE CRECIMIENTO ESPECíFiCO    
1.10.2.CRECIMIENTO CELULAR EN FUNCiÓN DEL SUSTRATO UTILIZADO    
1.10.3.VELOCIDAD DE UTILIZACiÓN DE SUSTRATO EN CULTIVOS MICROBIANOS    
1.10.4.EFECTO DE lA CONCENTRACiÓN DE SUSTRATO SOBRE LA VELOCIDAD DE UTILIZACiÓN DE SUSTRATO    
1.11.MODELO MATEMÁTICO PARA lA BIODEGRADACIÓN DE MATERIA ORGÁNICA    

   
CAPITULO 2. EL PROCESO DE FANGOS ACTIVOS  
  

2.1.GENERALIDADES    
2.2.El SOPORTE DE lA DEPURACiÓN (FANGO ACTiVO)    
2.3.FACTORES Y PARÁMETROS FUNDAMENTALES DEL PROCESO DE FANGOS ACTiVOS    
2.3.1.INFLUENCIA DEL TIEMPO DE AERACiÓN EN El DESARROLLO DE LA DEPURACiÓN    
2.3.2.INFLUENCIA DEL CONTENIDO DE SÓLIDOS EN El DESARROLLO DE LA DEPURACiÓN    
2.3.3.INFLUENCIA DE lA CARGA VOlUMÉTRICA (Cv)    
2.3.4.INFLUENCIA DE lA CARGA MASICA (Cm)    
2.3.5.LA EDAD DEL FANGO    
2.3.6.LA RECI RCUlACIÓN    
2.3.7.PRODUCCiÓN DE FANGOS EN EXCESO    
2.3.8.CONCENTRACiÓN DE OXíGENO    
2.3.9.CONSUMO DE OXíGENO    
2.4.APLICACiÓN DEL MODELO DE LAWRENCE y McCARTY AL PROCESO DE FANGOS ACTiVOS    
2.4.1.NOTACIONES Y DEFINICIONES    
2.4.2.BALANCE DE BIOMASA EN El SiSTEMA    
2.4.3.BALANCE DE SUSTRATO    
2.4.4.CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO EN BASE AL MODELO DE LAWRENCE y McCARTY    
2.5.MODELO DE EKAMA Y MARAIS    
2.6.MODELO Nº 1 DE LA IAWQ    
2.7.CARACTERíSTICAS DE DIFERENTES PROCESOS DE BIODEGRADACIÓN AEROBIA DE MATERIA ORGÁNiCA    
2.7.1.MEZCLA COMPLETA    
2.7.2.FLUJO PISTÓN    
2.7.3.ALIMENTACiÓN ESCALONADA    
2.7.4.CONTACTO-ESTABILIZACiÓN    
2.7.5.DOBLE ETAPA (A-B)    
2.8.SíMBOLOS    
   
CAPITULO 3. BASES TEÓRICAS DE lA NITRIFICACIÓN y DESNITRIFICACIÓN    

3.1.INTRODUCCiÓN    
3.2.FUNDAMENTOS MICROBIOLÓGICOS DE LA ELIMINACiÓN DE NITRÓGENO    
3.3.ESTEQUIOMETRíA DE LA NITRIFICACIÓN    
3.3.1.REACCIONES ENERGÉTICAS Y DE SíNTESiS    
3.3.2.ALCALlNIDAD y Ph    
3.3.3.NECESIDADES DE OXíGENO    
3.4.CINÉTICA DE LA NITRIFICACIÓN    
3.4.1.EFECTOS DE LA CONCENTRACiÓN DEL AMONIO EN EL CRECIMIENTO DE NITRIFICANTES    
3.4.2.EFECTOS DE LOS FACTORES MEDIOAMBIENTALES EN EL CRECIMIENTO DE LAS NITRIFICANTES    
3.4.3.EXPRESiÓN CINÉTICA COMBINADA    
3.4.4.RELACiÓN DE TASA DE CRECIMIENTO Y TASA DE OXIDACiÓN    
3.4.5.TASA DE CRECIMIENTO NETO    
3.5.PROCESO DE FANGOS ACTIVOS CON BIODEGRADACIÓN DE MATERIA ORGÁNICA Y NITRIFICACIÓN    
3.5.1.BALANCE DEL SISTEMA    
3.5.2.NITRÓGENO EN FORMA DE NITRATOS EN EL EFLUENTE    
3.5.3.PRODUCCiÓN DE FANGOS    
3.5.4.VOLUMEN DEL REACTOR AEROBIO    
3.5.5.DEMANDA TEÓRICA DE OXíGENO ESTEQUIOMETRíA DE LA DESNITRIFICACIÓN    
3.6.1.RECUPERACiÓN DE OXíGENO Y ALCALlNIDAD EN LA DESNITRIFICACIÓN    
3.6.2.REACCIONES DE ENERGíA Y SíNTESIS CON DONADORES DE ELECTRONES DE APORTACiÓN    
3.7.CINÉTICA DE LA DESNITRIFICACIÓN    
3.7.1.EFECTOS DE LA CONCENTRACiÓN DE NITRATOS    
3.7.2.EFECTOS DE LA CONCENTRACiÓN DE CARBONO    
3.7.3.EXPRESION CINÉTICA COMBINADA    
3.7.4.EFECTOS DE LOS FACTORES MEDIOAMBIENTALES EN LA DESNITRIFICACIÓN    
3.8.CONDICIONES PARA EL DESARROLLO DE LA DESNITRIFICACIÓN   
3.8.1.DESNITRIFICACIÓN POSTCONECTADA    
3.8.2.DESNITRIFICACIÓN PRECONECTADA    
3.8.3.DESNITRIFICACIÓN SIMULTANEA, INTERMITENTE y ALTERNANTE    
3.8.4.NITRIFICACIÓN y DESNITRIFICACIÓN EN PLANTAS DE VARIAS ETAPAS    
3.9.PARÁMETROS BÁSICOS PARA EL DISEÑO DE LA NITRIFICACIÓN DESNITRIFICACIÓN    
3.9.1.EDAD DEL FANGO GLOBAL    
3.9.2.DETERMINACiÓN DE LA ZONA ANÓXICA    
3.9.3.PRODUCCiÓN DE FANGOS Y VOLUMEN DEL REACTOR GLOBAL   
3.9.4.REQUERIMIENTOS DE OXíGENO    
3.10.MODELO Nº 1 DE LA IAWQ    
3.10.1.COMPONENTES    
3.10.2.PROCESOS    
3.10.3.CINÉTICA DE LOS PROCESOS MICROBIOLÓGICOS    
3.10.4.FORMA OPERATIVA    
3.11.SIMBOLOS    
   
CAPITULO 4. DIMENSIONAMIENTO DE PROCESOS DE NITRIFICACIÓN y DESNITRIFICACIÓN    

4.1.INTRODUCCiÓN    
4.2.DIMENSIONAMIENTO SEGUN EPA (PROCESS DESIGN MANUAL FOR NITROGEN CONTROL)    
4.2.1. NITRIFICACIÓN    
4.2.1.1.CLASIFICACiÓN DE LOS PROCESOS DE NITRIFICACIÓN    
4.2.1.2.OXIDACiÓN DE CARBONO ORGÁNICO-NITRIFICACIÓN    
4.2.1.3.NITRIFICACIÓN SEPARADA    
4.2.1.4.EFECTOS DE LA RELACiÓN DB05/NTK EN EL CONTROL DE LA MASA DE FANGOS    
4.2.2.DESNITRIFICACIÓN    
4.2.2.1.CINÉTICA DE LOS SISTEMAS DE DESNITRIFICACIÓN EN MEZCLA TOTAL    
4.2.2.3.EJEMPLO DE DISEÑO PARA MEZCLA TOTAL    
4.3.DIMENSIONAMIENTO SEGUN WPCF (AHORA WEF), COMPARATIVO CON EP A    
4.3.1.COMPARACION DISEÑO EPA Y WPCF PARA NITRIFICACIÓN REACTOR DE MEZCLA TOTAL    
4.3.2.EJEMPLO NUMÉRICO DE DISEÑO SEGÚN EPA Y WPCF PARA NITRI FICACIÓN    
4.4.NUEVOS DESARROLLOS DE EPA Y WEF    
4.4.1.EVOLUCiÓN DEL PROCESO DE CÁLCULO SEGÚN EPA    
4.4.2.MANUAL DE LA WEF    
4.5.DIMENSIONAMIENTO SEGÚN NORMA A-131 [ATV]    
4.5.1.GENERALIDADES    
4.5.2.REACTOR BIOLÓGICO    
4.5.3.DECANTADORES SECUNDARIOS    
4.5.4.BASES DEL DIMENSIONAMIENTO    
4.5.5.DIMENSIONAMIENTO DEL REACTOR BIOLÓGiCO    
4.5.5.1.DIMENSIONAMIENTO EN BASE A ENSAYOS EN PLANTA PILOTO    
4.5.5.2.DIMENSIONAMIENTO EN BASE A LA EXPERIENCiA    
4.5.6.DIMENSIONAMIENTO DE UN SELECTOR AEROBIO    
4.5.7.FÓRMULAS EN QUE SE BASAN LAS TABLAS DE DiSEÑO    
4.5.8.ANEXO:DETERMINACiÓN DE LA PRODUCCiÓN DE FANGOS Y DEL CONSUMO DE OXíGENO PARA ELIMINACiÓN DEL CARBONO EN BASE A LA DQO    
4.5.9.EJEMPLO DE DIMENSIONAMIENTO CON NITRIFICACIÓN PRECONECTADA    
4.6.COMPARACiÓN DE CRITERIOS DE DISEÑO    
4.6.1.NITRIFICACIÓN    
4.6.2.DESNITRIFICACIÓN    
4.7.SíMBOLOS    
   
CAPíTULO 5. BASES TEÓRICAS DE lA ELIMINACiÓN BIOlÓGICA DE FÓSFORO    

5.1. INTRODUCCiÓN    
5.2. FUNDAMENTOS DE lA ELIMINACiÓN BIOlÓGICA    
5.3. PRECIPITACiÓN QUíMICA SIMUl TANEA A lA ELIMINACiÓN BIOlÓGICA    
5.4. RUTAS BIOQuílMICAS CON SUSTRATO UNICO PROPUESTAS PARA lA TOMA INCREMENTADA DE FÓSFORO    
5.4.1. RUTA BIOQuíMICA BASADA EN lA TOMA DE GlUCOSA    
5.4.2. RUTA BIOQuíMICA BASADA EN lA TOMA DE ACETATO    
5.4.3. RESUMEN COMPARATIVO DE MODELOS BIOQUíMICOS    
5.4.4. DETERIORO DE lA TOMA INCREMENTADA DE FÓSFORO POR lA PRESENCIA DOMINANTE DE MICROORGANISMOS SIN ACUMULACiÓN DE POLlFOSFATOS    
5.5. ESTEQUIOMETRíA DE lA REDISOlUCIÓN DE P043- y TOMA SIMUl TAN EA SUSTRA TO    
5.6. ESTEQUIOMETRíA DE lA REDISOlUCIÓN DE P043- y TOMA INCREMENTADA DE P    
5.7. PROBLEMAS E INDETERMINACIONES EN lA ELIMINACiÓN BIOlÓGICA DE FÓSFORO    
5.7.1. DESNITRIFICACIÓN EN lOS PROCESOS DE ELIMINACiÓN BIOlÓGICA DE FÓSFORO    
5.7.2. INFLUENCIA DE lA NATURALEZA DE lA DQO INFlUENTE    
5.7.3. BACTERIAS G    
5.7.4. IMPORTANCIA DEL CONTENIDO DE CATIONES DEL AGUA RESIDUAL    
5.8. FORMAS DE OPERACiÓN PARA lA RETIRADA BIOlÓGICA DEL FÓSFORO    
5.8.1. PROCESOS EN LíNEA    
5.8.2. PROCESO PHOSTRIP    
5.8.3. FACTORES QUE LIMITAN EL RENDIMIENTO DE LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS DE ELIMINACiÓN DE FÓSFORO    
5.8.4. POSIBILIDADES DE OPTIMIZACIÓN DE LA ELIMINACiÓN BIOLÓGICA DE FÓSFORO    
5.9. SíMBOLOS    
   
CAPITULO 6. DIMENSIONAMIENTO DE PLANTAS PARA LA ELIMINACIÓN BIOlÓGICA DE FÓSFORO
   

6.1.INTRODUCCIÓN    
6.2.CRITERIOS DE DIMENSIONAMIENTO SEGÚN LAS HOCHSCHULEN ALEMANAS    
6.3.DIMENSIONAMIENTO SEGÚN MEIER    
6.4.MODELO PARA LA ELIMINACiÓN BIOLÓGICA DE FÓSFORO POR MEDIO DE LA DETERMINACiÓN EN PLANTA PILOTO DE LAS SECUENCIAS DE TOMA Y REDISOLUCIÓN DE FÓSFORO    
6.4.1.INTRODUCCIÓN    
6.4.2.CORRELACIONES OBTENIDAS    
6.4.3.DIMENSIONAMIENTO    
6.4.4.VENTAJAS DEL MODELO    
6.5.MODELO Nº 2 DE LA IWA    
6.5.1.SENTIDO DE SU APLICACiÓN    
6.5.2.SUPUESTOS O RESTRICCIONES ASOCIADOS CON LA APLICACiÓN DEL MODELO    
6.5.3.CLASIFICACiÓN DE MICROORGANISMOS SEGUN EL A.S.MODELO Nº2    
6.6.DIMENSIONAMIENTO SEGÚN NORMA A-131 (ATV)    
6.7.MODELO ESTÁTICO SiMPLIFICADO    
6.7.1.HIPÓTESIS DE PARTIDA    
6.7.2.ECUACIONES EN RÉGIMEN ESTACIONARIO    
6.7.2.1.REDISOLUCIÓN ANAERÓBICA DE FÓSFORO Y TOMA DE ACETATO    
6.7.2.2.UTILIZACiÓN AERÓBICA DEL PHB Y TOMA DE FÓSFORO    
6.7.2.3.CULTIVOS MIXTOS    
6.7.3.EJEMPLO DE CÁLCULO DE UN CULTIVO MIXTO    
6.7.4.EFECTO DE LA FERMENTACIÓN ÁCIDA EN EL DISEÑO EN ESTADO ESTACiONARIO    
6.7.5.SíMBOLOS    
   
APÉNDICE 1.- DIMENSIONAMIENTO DEL DECANTADOR SECUNDARIO    
1.INTRODUCCiÓN    
2.ESQUEMA DEL CONJUNTO REACTOR-DECANTADOR    
3.DEFINICIONES Y SíMBOLOS DE LOS PARÁMETROS UTILIZADOS    
4.VALORES LíMITE PARA LA APLlCABILlDAD DE LA NORMA    
5.ZONAS Y FUNCIONES DE LOS DECANTADOR    
6.DIMENSIONAMIENTO    
6.1.PARÁMETROS DE PARTIDA    
6.2.PARÁMETROS DE DiSEÑO    
6.2.1.VELOCIDAD ASCENSIONAL    
6.2.2.CONCENTRACiÓN DE SÓLIDOS EN EL FONDO DEL DECANTADOR
6.2.3.CONCENTRACiÓN DE SÓLIDOS EN EL FANGO RECIRCULADO    
6.2.4.PORCENTAJE DE RECIRCULACIÓN    
6.3.DIMENSIONES DEL DECANTADOR    
6.3.1.SUPERFICIE DE DECANTACiÓN    
6.3.2.ZONA DE AGUACLARA    
6.3.3.ZONA DE SEPARACiÓN    
6.3.4.ZONA DE ALMACENAMIENTO    
6.3.5.ZONA DE ESPESAMIENTO    
6.4.VELOCIDAD DEVERTIDO    
7.EJEMPLO DE DIMENSIONAMIENTO    

REFERENCIAS CITADAS EN EL TEXTO