Tratamiento Biológico de Aguas Residuales : Principios, Modelación y Diseño.

Cubíerta -- Copyright -- Prólogo -- Editores de la versión en Español -- Sobre el libro y el curso en línea -- Tabla de Contenido -- 1. Desarrollo del Tratamiento de Aguas Residuales -- 1.1. Factores mundiales para el saneamiento -- 1.2 Historia del tratamiento de las aguas residuales -- Referencias -- Agradecimientos -- 2. Metabolismo Microbiano -- 2.1 Introducción -- 2.2 Elementos de microbiología -- 2.2.1 Clasificación de los microrganismo -- 2.2.2 Estructura de la célula y componentes -- 2.2.3 Funciones de las bacterias -- 2.2.4 Caracterización de las bacterias -- 2.2.4.1 Hibridación fluorescente in situ -- 2.2.4.2 Reacción de polimerasa en cadena y la electroforesis en gel con gradiente desnaturalizante -- 2.2.5 Bionergética bacteriana -- 2.2.6 Requerimientos nutricionales para el crecimiento microbiano -- 2.2.7 Fuentes de carbono y energía y la diversidad microbiana -- 2.2.8 Condiciones ambientales (oxígeno, temperatura, toxicidad) -- 2.2.8.1 Oxígeno -- 2.2.8.2 Temperatura -- 2.3 Estequiometría y energética -- 2.3.1 Demanda química de oxígeno teórica (DQOt) y los equivalentes de electrones -- 21 2.3.2 Crecimiento celular -- 2.3.3 Rendimiento y energía -- 2.3.3.1 Energía del catabolismo -- 2.3.3.2 Fracción de síntesis y rendimiento de biomasa -- 2.3.3.3 Rendimiento observado de la estequiometría -- 2.3.3.4 Estimación del rendimiento verdadero a partir de la bioenergética -- A. Reacción que proporciona energía (catabolismo) -- B. Energía requerida para síntesis de células (anabolismo) -- C. Energía total para la reacción de crecimiento (metabolismo) -- D. Rendimiento verdadero (Y) -- 2.3.3.5 Ejemplo: Estimar el rendimiento verdadero a partir de la bioenergética para la oxidación aerobia de glucosa con amoníaco como fuente de nitrógeno -- A. Reacción que proporciona energía (catabolismo).

B. Energía requerida para síntesis de células (anabolismo) -- C. Energía total para la reacción de crecimiento (metabolismo) -- D. Rendimiento verdadero en unidades de masa -- 2.4 Cinética -- 2.4.1 Tasa de utilización de sustrato -- 2.4.1.1 Función de saturación -- 2.4.1.2 Función de inhibición -- 2.4.2 Tasa de crecimiento -- 2.4.3 Valores de parámetros estequiométricos y cinéticos -- Referencias -- Nomenclatura -- Abreviaciones -- Símbolos -- 3. Caracterización de las Aguas Residuales -- 3.1 El origen de las aguas residuales -- 3.2 Contaminantes en aguas residuales -- 3.3 DBO y DQO -- 3.4 Persona equivalente y carga por habitante -- 3.5 Componentes principales -- 3.6 Componentes especiales -- 3.7 Microorganismos -- 3.8 Aguas residuales especiales y corrientes internas reciclables de las plantas -- 3.9 Relación entre contaminantes -- 3.10 Variaciones -- 3.11 Caudales de aguas residuales -- 3.12 Residuos generadas en los hogares -- 3.13 Diseño de aguas residuales aplicado a los hogares -- 3.14 Aguas residuales y las fracciones de biomasa -- 3.15 Lista de símbolos de las variables para los modelos -- 3.16 Protocolos de caracterización -- 3.17 Ejemplo de composición de un afluente, bioreactor y efluente -- 3.18 La huella de las aguas residuales -- Referencias -- 4. Remoción de Materia Orgánica -- 4.1 Introducción -- 4.1.1 Transformaciones en un reactor biológico -- 4.1.2 Modelos de estado estacionario y modelos de simulación dinámica -- 4.2 Condiciones operativas de un sistema de lodos activados -- 4.2.1 Regímenes de mezclado -- 4.2.2 Tiempo de retención de sólidos (TRS) -- 4.2.3 Tiempo de retención hidráulico nominal (TRHn) -- 4.2.4 Relación entre la edad de lodos y el tiempo de retención hidráulico -- 4.3 Simplificaciones del modelo -- 4.3.1 Utilización completa de la materia orgánica biodegradable -- 4.4 Ecuaciones del sistema en estado estacionario.

4.4.1 Para el afluente -- 4.4.2 Para el sistema -- 4.4.2.1 Masa de sólidos suspendidos volátiles (SSV) en el reactor -- 4.4.2.2 Masa de sólidos suspendidos inorgánicos (SSI) en el Reactor -- 4.4.2.3 Masa de SST en el reactor -- 4.4.2.4 Demanda carbonácea de oxígeno -- 4.4.3 Volumen del reactor y tiempo de retención -- 4.4.4 Irrelevancia del TRH -- 4.4.5 Concentración de DQO en el efluente -- 4.4.6 Balance de masa de la DQO (o balance de electrones) -- 4.4.7 Fracción activa de lodos -- 4.4.8 Diseño en estado estacionario -- 4.4.9 Procedimiento de diseño en estado estacionario -- 4.5 Ejemplo de diseño -- 4.5.1 Efectos de la temperatura -- 4.5.2 Cálculos para la degradación de materia orgánica -- 4.5.3 Balance de masa de la DQO -- 4.6 Requerimientos de volumen del reactor -- 4.7 Determinación de la concentración de sólidos suspendidos totales (SST) -- 4.7.1 Costo del reactor biológico -- 4.7.2 Costo del clarificador secundario -- 4.7.3 Costo total -- 4.8 Demanda carbonacea de oxígeno -- 4.8.1 Condiciones de estado estacionario (promedios diarios) -- 4.8.2 Condiciones cíclicas (dinámicas) diarias -- 4.9 Producción diaria de lodos -- 4.10 Diseño y control del sistema -- 4.10.1 Sistema controlado por la masa de lodos -- 4.10.2 Sistema controlado por la edad de lodos (Control Hidráulico) -- 4.11 Selección de la edad de lodos -- 4.11.1 Edad de lodos baja (1 a 5 días) -- 4.11.1.1 Plantas convencionales -- 4.11.1.2 Lagunas aireadas -- 4.11.2 Edad de lodos intermedia (10 a 15 días) -- 4.11.3 Edad de lodos alta (20 días o más) -- 4.11.3.1 Plantas aerobias -- 4.11.3.2 Plantas aerobias‐anóxicas -- 4.11.3.3 Plantas anaerobias‐anóxicas‐aerobias -- 4.11.4 Factores predominantes aplicados al dimensionamiento de un sistema de lodos activados -- 4.11.5 Comentarios generales -- Referencias -- Nomenclatura -- Abreviaciones -- 5. Remoción Biológica de Nitrógeno.

5.1 Introducción a la nitrificación -- 5.2 Cinética de la nitrificación -- 5.2.1 Crecimiento -- 5.2.2 Cinética del crecimiento -- 5.2.3 Respiración endógena -- 5.3 Cinética del proceso -- 5.3.1 Concentración de amonio en el efluente -- 5.4 Factores que afectan el proceso de nitrificación -- 5.4.1 Características del afluente -- 5.4.2 Temperatura -- 5.4.3 Zonas no aireadas -- 5.4.3.1 Fracción máxima permisible de masa no aireada -- 5.4.4 Concentración de oxígeno disuelto (OD) -- 5.4.5 Caudales y cargas cíclicas -- 5.4.6 pH y alcalinidad -- 5.5 Requerimientos de nutrientes para la producción de lodos -- 5.5.1 Requerimientos de nitrógeno -- 5.5.2 Remoción de N (y P) por medio de la producción de lodos -- 5.6 Consideraciones de diseño -- 5.6.1 Concentración de NTK en el efluente -- 5.6.2 Capacidad de nitrificación -- 5.7 Ejemplo de diseño de un sistema con nitrificación -- 5.7.1 Efecto de la nitrificación en el pH del licor mezclado -- 5.7.2 Edad de lodos mínima requerida para nitrificación -- 5.7.3 Concentración de N en el agua residual cruda -- 5.7.4 Concentración de N en el agua residual clarificada -- 5.7.5 Comportamiento del proceso de nitrificación -- 5.8 Remoción biológica de nitrógeno mediante desnitrificación heterótrofa -- 5.8.1 Interacción entre la nitrificación y la remoción -- 5.8.2 Beneficios de la desnitrificación -- 5.8.3 Remoción de nitrógeno por medio de la desnitrificación -- 5.8.4 Cinética de la desnitrificación -- 5.8.5 Sistemas de desnitrificación -- 5.8.5.1 El sistema de Ludzack‐Ettinger -- 5.8.5.2 El sistema Bardenpho de 4 etapas -- 5.8.6 Tasas de desnitrificación -- 5.8.7 Potencial de desnitrificación -- 5.8.8 Fracción de masa anóxica primaria mínima -- 5.8.9 Influencia de la desnitrificación en la demanda de oxígeno y en el volumen del reactor -- 5.9 Desarrollo y demostración del procedimiento de diseño.

5.9.1 Revisión de los cálculos previos -- 5.9.2 Selección de la fracción de la masa de lodos no aireada -- 5.9.3 Desempeño de sistema MLE para desnitrificación -- 5.9.3.1 Relación de recirculación del licor mezclado (a) óptima -- 5.9.3.2 Sistema MLE balanceado -- 5.9.3.3 Efecto de la relación de concentración de NTK/DQO en el afluente -- 5.9.3.4 Diagrama de sensibilidad del sistema MLE -- 5.10 Volumen del sistema y demanda de oxígeno -- 5.10.1 Volumen del sistema -- 5.10.2 Demanda diaria total promedio de oxígeno -- 5.11 Diseño, operación y control del sistema -- Referencias -- Nomenclatura -- 6. Remoción Innovadora de Nitrógeno -- 6.1 Introducción -- 6.2 Impacto de los procesos en líneas secundarias -- 6.3 El ciclo del nitrógeno -- 6.4 Eliminación de N mediante nitrito -- 6.5 Oxidación anaerobia de amonio -- 6.6 Bio-aumentación -- 6.7 Conclusiones -- Referencias -- Nomenclatura -- 7. Remoción Biológica Aumentada de Fósforo -- 7.1 Introducción -- 7.2 Principios de la remoción biológica aumentada de fósforo (EBPR) -- 7.3 Mecanismo de los sistemas de EBPR -- 7.3.1 Antecedentes -- 7.3.2 Microorganismos para la remoción biológica de P -- 7.3.3 Prerequisitos -- 7.3.4 Observaciones -- 7.3.5 Mecanismo de remoción biológica de P -- 7.3.5.1 En el reactor anaerobio -- 7.3.5.2 En el reactor aerobio subsecuente -- 7.3.5.3 Modelo cuantitativo anaerobio-aerobio de PAO -- 7.3.6 DQO fermentable y DQO lentamente biodegradable -- 7.3.7 Funciones de la zona anaerobia -- 7.3.8 Influencia de la recirculación del oxígeno y el nitrato en el reactor anaerobio -- 7.3.9 Desnitrificación realizado por PAOs -- 7.3.10 Relación entre DQO afluente y lodo -- 7.4 Optimización y desarrollo de sistemas con EBPR -- 7.4.1 Principios para la optimización de EBPR -- 7.4.2 Descubrimiento -- 7.4.3 Sistema PhoStrip -- 7.4.4 Bardenpho Modificado.

7.4.5 Sistemas Phoredox o anaerobio/óxico (A/O).

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