introducción ..................................................................................... 13 1
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INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 13 1. LAS AGUAS RESIDUALES ................................................................ 15 1.1. DEFINICIONES Y CLASIFICACIÓN ..................................................... 15 1.2. CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES URBANAS ............. 16 1.3. CARGAS CONTAMINANTES Y SU VARIACIÓN ................................... 22 1.4. CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS DE ESCORRENTÍA........................ 24 2. LA DEPURACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES ........................ 27 2.1. INTRODUCCIÓN ................................................................................ 27 2.2. TIPOS DE CONTAMINACIÓN ............................................................. 28 2.3. CONCEPTO DE DEPURACIÓN ............................................................ 31 2.4. MARCO LEGAL ................................................................................ 33 2.5. CLASIFICACIÓN Y RENDIMIENTOS DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES ..................................... 37 2.6. ESQUEMA GENERAL DE UNA EDAR BIOLÓGICA .............................. 43 2.7. ANÁLISIS Y DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DE UNA EDAR ............... 56 2.8. EMPLAZAMIENTO DE LA EDAR Y FACTORES CONDICIONANTES ...... 63 3. PRETRATAMIENTO ............................................................................ 71 3.1. OBJETIVOS DEL PRETRATAMIENTO .................................................. 71 3.2. ALIVIADERO DE ENTRADA .............................................................. 71 3.3. PREDESBASTE .................................................................................. 76 3.4. DESBASTE........................................................................................ 78 3.4.1. Tipología del desbaste ........................................................... 78 3.4.2. Parámetros de diseño ............................................................ 81 3.5. TAMIZADO ....................................................................................... 84 3.5.1. Tipología de tamices.............................................................. 85 3.5.2. Parámetros de diseño ............................................................ 88 3.6. DESARENADO .................................................................................. 88 3.6.1. Tipología de desarenadores................................................... 89 3.6.2. Clasificación y lavado de arenas .......................................... 97 3.6.3. Parámetros de diseño .......................................................... 100 3.7. DESENGRASADO ............................................................................ 103 3.8. HOMOGENEIZACIÓN DE CAUDALES ............................................... 105 3.8.1. Volumen del tanque de homogeneización ........................... 106 3.8.2. Consideraciones de diseño .................................................. 109 3.9. MEDIDA DE CAUDAL ..................................................................... 111 4. TRATAMIENTO PRIMARIO ............................................................. 121 4.1. OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO PRIMARIO ..................................... 121 4.2. TIPOS DE PROCESOS ...................................................................... 121 4.3. DECANTACIÓN PRIMARIA .............................................................. 122 4.3.1. Objetivo de la decantación primaria .................................. 122 4.3.2. Conceptos y tipos de sedimentación ................................... 122 4.3.3. Teoría básica de la sedimentación ...................................... 125 4.3.4. Tipología de decantadores .................................................. 129 4.3.5. Parámetros de diseño .......................................................... 141 4.3.6. Ventajas e inconvenientes de la decantación primaria ....... 146 4.4. FLOTACIÓN .................................................................................... 148 4.4.1. Concepto y objetivos de la flotación ................................... 148 4.4.2. Sistemas de flotación ........................................................... 149 4.4.3. Parámetros de diseño .......................................................... 151 4.5. TRATAMIENTO FÍSICO-QUÍMICO ..................................................... 152 4.5.1. Objetivos y fases del tratamiento físico-químico ................ 152 4.5.2. Coagulación y floculación .................................................. 154 4.5.3. Factores condicionantes de la coagulación-floculación .... 156 4.5.4. Principales coagulantes y reacciones químicas.................. 157 4.5.5. Ingeniería y diseño del tratamiento físico-químico ............ 162 4.5.6. Producción de fangos .......................................................... 167 4.5.7. Aplicaciones del tratamiento físico-químico ....................... 167 5. TRATAMIENTO SECUNDARIO (1) ................................................. 169 5.1. LA DEPURACIÓN BIOLÓGICA ......................................................... 169 5.1.1. Introducción......................................................................... 169 5.1.2. Fundamentos de microbiología ........................................... 171 5.1.3. Definiciones ......................................................................... 178 5.2. OBJETIVOS DEL TRATAMIENTO SECUNDARIO O BIOLÓGICO .......... 180 5.3. BASES CIENTÍFICAS DE LA DEPURACIÓN BIOLÓGICA AEROBIA ..... 180 5.3.1. Mecanismo de la depuración biológica aerobia ................. 180 5.3.2. Cinética del crecimiento bacteriano ................................... 182 5.3.3. Esquema general de la depuración biológica aerobia ....... 186 5.3.4. Actuación de los microorganismos...................................... 188 5.3.5. Fuentes de energía y de carbono ........................................ 188 5.3.6. Factores condicionantes de la depuración biológica ......... 189 5.4. CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS BIOLÓGICOS DE TRATAMIENTO ................................................................................ 191 5.5. PROCESOS AEROBIOS DE CULTIVO EN SUSPENSIÓN. FANGOS ACTIVADOS ..................................................................................... 193 5.5.1. Introducción......................................................................... 193 5.5.2. Descripción del proceso de fangos activados ..................... 196 5.6. PARÁMETROS DE DISEÑO .............................................................. 199 5.7. ESQUEMAS FUNCIONALES ............................................................. 207 5.7.1. Valores de los parámetros de diseño ................................... 219 5.8. NECESIDADES DE OXÍGENO ........................................................... 220 5.9. TÉCNICAS DE AIREACIÓN .............................................................. 225 5.10. CONSIDERACIONES DE DISEÑO .................................................... 231 5.11. CONTROL DEL PROCESO DE FANGOS ACTIVADOS ........................ 232 5.12. PROBLEMAS OPERACIONALES DEL SISTEMA DE FANGOS ACTIVADOS................................................................................... 236 5.13. OBSERVACIÓN MICROSCÓPICA DEL FANGO ................................. 240 5.14. VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL SISTEMA DE FANGOS ACTIVADOS................................................................................... 247 5.15. BIORREACTORES DE MEMBRANAS (BRM) .................................. 247 5.15.1. Introducción....................................................................... 247 5.15.2. Configuraciones de los BRM............................................. 248 5.15.3. Operación, tipología y configuraciones de membranas ... 251 5.15.4. Ventajas e inconvenientes de los BRM .............................. 260 5.15.5. Parámetros de diseño ........................................................ 264 5.15.6. Comparativa de procesos .................................................. 268 6. TRATAMIENTO SECUNDARIO (2) ................................................. 271 6.1. PROCESOS AEROBIOS DE CULTIVO FIJO. LECHOS BACTERIANOS ... 271 6.1.1. Principios de funcionamiento de los lechos bacterianos.... 272 6.1.2. Esquema básico de una EDAR de lechos bacterianos ....... 273 6.1.3. Aspectos funcionales de los lechos bacterianos ................. 275 6.1.4. Parámetros de diseño .......................................................... 283 6.1.5. Clasificación de los lechos bacterianos. Esquemas funcionales ........................................................................... 284 6.1.6. Valores de los parámetros de diseño. .................................. 288 6.1.7. Modelos de cálculo de lechos bacterianos ......................... 289 6.1.8. Problemas operacionales de los lechos bacterianos .......... 294 6.2. CONTACTORES BIOLÓGICOS ROTATIVOS (CBR) ............................ 296 6.2.1. Concepto y principios de funcionamiento ........................... 296 6.2.2. Aspectos relativos al diseño ................................................ 298 6.2.3. Parámetros de diseño .......................................................... 302 6.2.4. Dimensionamiento de los biodiscos .................................... 303 6.2.5. Problemas operacionales de los CBR ................................. 313 6.2.6. Ventajas e inconvenientes de los CBR................................. 314 6.3. SISTEMAS DE BIOMASA FIJA SOBRE LECHO MÓVIL ....................... 314 6.3.1. Introducción......................................................................... 314 6.3.2. Clasificación y tipología ..................................................... 316 6.3.3. Configuraciones de operación ............................................ 317 6.3.4. Análisis comparativo ........................................................... 319 6.4. DECANTACIÓN SECUNDARIA ......................................................... 320 6.4.1. Decantación secundaria para fangos activados ................. 320 6.4.2. Decantación secundaria para lechos bacterianos y CBR .. 328 6.4.3. Parámetros de diseño .......................................................... 328 7. ELIMINACIÓN DE NUTRIENTES................................................... 331 7.1. INTRODUCCIÓN .............................................................................. 331 7.2. ELIMINACIÓN BIOLÓGICA DEL NITRÓGENO ................................... 332 7.2.1. Justificación de la eliminación del nitrógeno ..................... 332 7.2.2. Los compuestos del nitrógeno en el agua residual ............. 332 7.2.3. Proceso de nitrificación ...................................................... 334 7.2.4. Parámetros de diseño de la nitrificación ............................ 336 7.2.5. Proceso de desnitrificación ................................................. 340 7.2.6. Parámetros de diseño de la desnitrificación ....................... 342 7.2.7. Esquemas funcionales ......................................................... 345 7.3. EL PROCESO SHARON-ANAMMOX .......................................... 347 7.4. ELIMINACIÓN DEL FÓSFORO .......................................................... 349 7.4.1. Eliminación química del fósforo ......................................... 349 7.4.2. Eliminación biológica del fósforo ....................................... 349 7.5. ELIMINACIÓN CONJUNTA DE NITRÓGENO Y FÓSFORO ................... 352 8. TRATAMIENTO DE FANGOS .......................................................... 359 8.1. INTRODUCCIÓN .............................................................................. 359 8.2. ORIGEN DE LOS FANGOS ............................................................... 359 8.3. PRODUCCIÓN DE FANGOS .............................................................. 360 8.4. CARACTERÍSTICAS Y COMPOSICIÓN DE LOS FANGOS .................... 361 8.5. HIDRÁULICA DE LOS FANGOS........................................................ 362 8.6. TRATAMIENTO DE FANGOS ............................................................ 364 8.6.1. Planteamiento general ........................................................ 364 8.6.2. Fases del tratamiento .......................................................... 365 8.7. ESPESAMIENTO DE FANGOS ........................................................... 369 8.7.1. Generalidades...................................................................... 369 8.7.2. Técnicas de espesamiento ................................................... 370 8.8. ESPESAMIENTO POR GRAVEDAD .................................................... 371 8.8.1. Descripción de la unidad de tratamiento............................ 371 8.8.2. Parámetros de diseño .......................................................... 373 8.9. ESPESAMIENTO POR FLOTACIÓN.................................................... 375 8.9.1. Descripción de la unidad de tratamiento............................ 376 8.9.2. Parámetros de diseño .......................................................... 377 8.10. DIGESTIÓN AEROBIA ................................................................... 378 8.10.1. Generalidades.................................................................... 378 8.10.2. Sistemas de funcionamiento .............................................. 380 8.10.3. Sistemas de aireación ........................................................ 382 8.10.4. Parámetros de diseño ........................................................ 384 8.10.5. Consideraciones de diseño ................................................ 390 8.11. DIGESTIÓN ANAEROBIA ............................................................... 391 8.11.1. Descripción del proceso .................................................... 391 8.11.2. Parámetros de diseño ........................................................ 392 8.11.3. Tipología de procesos ........................................................ 397 8.11.4. Mezclado del digestor ........................................................ 403 8.11.5. Calefacción del digestor .................................................... 405 8.11.6. Producción, almacenamiento y aprovechamiento del gas...................................................................................... 406 8.11.7. Consideraciones de diseño ................................................ 409 8.12. COMPARACIÓN ENTRE DIGESTIÓN AEROBIA Y ANAEROBIA ........ 411 8.13. ACONDICIONAMIENTO DEL FANGO .............................................. 413 8.14. DESHIDRATACIÓN DE FANGOS ..................................................... 414 8.14.1. Generalidades.................................................................... 414 8.14.2. Filtros banda ..................................................................... 416 8.14.3. Filtros prensa..................................................................... 420 8.14.4. Centrífugas ........................................................................ 422 8.15. DISPOSICIÓN FINAL DE LOS FANGOS ........................................... 424 BIBLIOGRAFÍA...................................................................................... 431
