La tecnología para depurar las aguas continúa renovándose en investigación y desarrollo, con nuevas aportaciones de procedimientos, materiales e instrumentación que mejoran los procesos de descontaminación existentes. El agua en su uso se carga de sustancias, que le confieren propiedades perjudiciales para la salud de los organismos superiores, de modo que ha de ser descontaminada, en tal extensión que al ser devuelta a los cauces receptores, su impacto sea de mínima perturbación del cauce natural receptor.
En este libro se expone la química del agua, así como los cálculos de los procesos de descontaminación, que ocurren en las aguas, ya en ríos, ya en plantas depuradoras, realizando su modelización matemática, y su resolución informática, de la forma más sencilla para que técnicos de diferentes formaciones, que convergen en el ámbito de las aguas, puedan comprenderlos, suministrándose las ecuaciones de aplicación y los programas que las resuelven, ya numérica o gráficamente, haciendo uso de los programas MatLab, Simulink y Maple.
1. Química del agua
1.1. Introducción
1.2. Composición del agua
1.3. Propiedades físicas del agua
1.4. Sinopsis de la química del agua
1.5. Agua en la atmósfera: lluvia ácida natural
1.6. Problemas
2. Oxígeno disuelto
2.1. Introducción
2.2. Solubilidad del oxígeno
2.3. Regulación de los vertidos en los ríos
2.4. Autodepuración de los ríos
2.5. Amperometría del oxígeno disuelto
2.6. Oxímetros
2.7. Calibración de los oxímetros
2.8. Sonda óptica de oxígeno disuelto
3. Desinfección
3.1. Introducción
3.2. Dinámica de la desinfección
3.3. Desinfección con ozono
3.4. Desinfección con dióxido de cloro
3.5. Desinfección con luz ultravioleta
3.6. Desinfección con cloro
3.7. Problemas
4. Demanda bioquímica de oxígeno
4.1. Introducción
4.2. Cálculo de la fórmula del agua residual
4.3. Requerimientos nutricionales de la DBO
4.4. Conceptos relacionados con la DBO
4.5. Disolución de sales nutrientes
4.6. Medidores de la DBO
4.7. Cinética de la DBO
4.8. Determinación de las constantes cinéticas de la DBO
4.9. Calidad del agua y la DBO
4.10. DBO de efluentes industriales
5. Demanda química de oxígeno
5.1. Introducción
5.2. DefinicióndelaDQO
5.3. Demanda química de oxígeno de sustancias puras
5.4. Patrón para la medida de la DQO
5.5. Interferencias en la determinacióndelaDQO
5.6. Procedimiento y reactivos de la DQO
5.7. Determinación de la absortividad
5.8. Demanda total de oxígeno
5.9. Carbono orgánico total
5.10. Demanda teórica de oxígeno
5.11. Coeficientes de transformación
5.12. Cálculo de muestras compuestas
5.13. Vertidos industriales
6. Modelos dinámicos de tanques
6.1. Introducción
6.2. Modelo dinámico de un tanque
6.3. Análisis de un tanque de mezcla perfecta
6.4. Transferencia de oxígeno-agua
6.5. Diseño de tanques reguladores de caudal
6.6. Simulación dinámica de un ecualizador
6.7. Problemas7. Sedimentación de sólidos floculentos
7.1. Introducción
7.2. Generalidades de lodos activos
7.3. Velocidad de sedimentación
7.4. Flujo de sólidos en el sedimentador
7.5. Modelización del sedimentador secundario
8. Cinética de reacciones y reactores
8.1. Introducción
8.2. Reacciones homogéneas
8.3. Dependencia de la concentración
8.4. Reacción de biodegradación
8.5. Reactores químicos
8.6. Modelización de la degradación de la materia carbonácea
8.7. Depuración de aguas residuales en humedales artificiales
8.8. Reactores reales
8.9. Características de los reactores biológicos en la depuración de aguas
8.10. Redimensionando reactores
8.11. Problemas
9. Modelización del proceso de lodos activos
9.1. Introducción
9.2. Velocidad de dilución y lavado del reactor
9.3. Relación de recirculación de lodos
9.4. Reactor biológico con recirculación
9.5. Tasa de crecimiento y edad de lodos
9.6. Modelo matemático del reactor biológico
9.7. Valores de los parámetros cinéticos
9.8. Modelo matemático del tratamiento secundario
10. Eliminación biológica de nitrógeno y fósforo
10.1. Introducción
10.2. Transformaciones relevantes del nitrógeno
10.3. Formas del nitrógeno
10.4. Impacto de los compuestos nitrogenados
10.5. Caracterización de los compuestos nitrogenados
10.6. Estequiometría de la nitrificación
10.7. Cinética del proceso de nitrificación
10.8. Conversión del nitrógeno orgánico a amonio
10.9. Factores que afectan la cinética de nitrificación
10.10. Edad de lodos
10.11. Desnitrificacion
10.12. Características microbiológicas de la desnitrificación
10.13. Estequiometría de la desnitrificación
10.14. Cinética de la desnitrificación
10.15. Representación matricial de la desnitrificación
10.16. El fósforo en las aguas residuales
10.17. Impacto del fósforo
10.18. Sistemas de eliminación del fósforo
10.19. Fundamento de la eliminación biológica del fó sforo
10.20. Reacciones de la eliminación del fósforo
10.21. Constante de rendimiento en la eliminación biológica del fósforo
10.22. Cinética de la eliminación biológica del fósforo
10.23. Matriz de las principales ecuaciones de la eliminación biológica del fósforo
10.24. Factores perturbadores del proceso de eliminación de fósforo
10.25. Consideraciones finales
11. Respirometría de lodos activos
11.1. Introducción
11.2. Oxidación bioquímica
11.3. Consumo específico de oxígeno
11.4. Respirogramas
11.5. Toxicidad como inhibición respirométricaA. Integración con MatLab y Maple
A.1. Integración
A.2. Integración simbólica de ecuaciones diferenciales
A.3. Integración de ecuaciones diferenciales con la transformada de Laplace
A.4. Integración de ecuaciones diferenciales lineales de primer orden
A.5. Integración numérica de ecuaciones diferenciales
A.6. Integración con SIMULINK
B. Determinación de retrasos y derivadas
B.1. Cálculo numérico de derivadas
B.2. Cálculo numérico de retrasos
C. Medidas, errores y correlación
C.1. Medidas y unidades
C.2. El sistema internacional de unidades
C.3. Definiciones de errores
C.4. Errores en las medidas analógicas y digitales
C.5. Errores aleatorios y la distribución normal
C.6. Expresión de los resultados
C.7. Cifras significativas
C.8. Notaciones científica y técnica
C.9. El límite de confianza
C.10. Error de una medida directa
C.11. Propagacióndeerrores
C.12. Minimización de errores aleatorios
C.13. Criterio de rechazo de valores discordantes
C.14. Procedimientos para disminuir los errores determinados
C.15. Correlación de datos experimentales