Ingeniería de aguas residuales, Volumen 1, 3ra Edición - METCALF & EDDY-FREELIBROS.ORG.pdf PDF

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INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES ¿ A T A M IE N T O , V 1 E T ID O ¥ : ^ U T IL IZ A C IO N INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES TRATAMIENTO, VERTIDO Y REUTILIZÁCION i 'T E E E E E .t E E E C I E ® i,, Volumen I M E T C A L F «& E B B Y , I I E L S PieyisasU poF GEOM GE TCM OBÁNOGLOUS Catedrático d...

Description

INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES ¿ A T A M IE N T O , V 1 E T ID O ¥ : ^ U T IL IZ A C IO N

INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES TRATAMIENTO, VERTIDO Y REUTILIZÁCION i 'T E E E E E .t

E E E C I E ® i,,

Volumen I M E T C A L F «& E B B Y , I I E L S PieyisasU poF GEOM GE TCM OBÁNOGLOUS Catedrático de Ingeniería Civil y Ambiental Universidad de Cainoinia, D avíes

F E A ! F I L E T L, B U E E E 1 I Vicepresinerne yacZas o de I/ieícalf A Eddy Inc

TErFáLeuáa 7 rnanUn réenner id je ld

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D D C C

T O L L O

M G Id T S C A d U

Je i I TFdLLC FA Z Departam ento de Ingeniería de Procesos Asesoría Técnica y Control, S. Á. (A.T.C.) PrdlEgn r j A I T -D E L

C cZ D C A C

Subdirector General de c a lc a d de las aguas

(I/IO P T ID J

í ■.L 1 1Er ¡ré f v "irlin ES ÜintEtn - ^JEE’vñ :jnE3 , enRAmU - NnaniDUm - -JUiA ^ .íílFV, a ire

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INGENIERIA DE AGUAS RESIDUALES» TDATÁM IENTO, V ERTID O Y REUTILIEACIOIT No está perm itida la reproducción total o parcial de este libro, ni s u tra ta m ie n O m io im ético, ni la transm isión de ningún? foirrn o poi cualquier medio, ya sea electrónico, m ecá­ nico, por fotocopia, poi legistro u otros m étodos, sin el permiso previo y por escrito de los titulares del Copyright. ARRECHOS RESEPPAADOS © 1995, respecto a la prim era edición en español por McGPYR/7“H¡LL/INTERhAI/IERI CAI IA DE ESPAÑA, S. A. Edificio Valrealty, 1.a planta Basauri, 17 28023 Aravaca (Madrid) Traducido de la tercera edición en inglés de WÁSTEWÁTER ENG1NEE1IMG. Treatuienp Disposal Reuse' ■ Copyright © MCMXCI, por McGraw-Iiil!, Inc ” ISBN: 0-07-041690-7 ■ ISBN: 84-481-1727-1 (Y o l I) ISBN: 84-481-1612-7 (Obra completa) D epósito legal: M. 26.848-1996 Editor: Antonio García Brage Cubierta: Estudio F, Piñuela Com puesto en F e r n á n ie s Ciudad, S, D m uñeco por: im presos y Revistas, S, A, (IMFRESm) •II/IPrESO BIT ESPAÑA - PRINTED IN SPAIN

Contenido

7 C L E J M E II P i ’Slog'D o 7

-3olici Ern e s p a ñ o la

I

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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S cC ro Ico sim ones p rin c ip a le s

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7 agí telo i 17 1.2 1.3

1.4 1.5 1€

T. a.'armenio do aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vertido y ion duración no ringos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 'Recuperación y ron duración do agoao residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Evacuación do eíluerdes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El papo! dol ingeniero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rofoiociciac bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

baguCo 2 2.1 2.2 2.3

iMgerleri? sanitaria: tima panorámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Caudales de aguas residuales . . . . . . . .

.................. .

Composición de ice caudales de aguas residuales Es broa o? ou de sos os oda1es de sguss resi Tí j ab as ieoirnien m de agua . . . . . . . . . . . . . C signo y caudales de las aguas lesiónales i " O

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7E 24 2.5 2.6 2.7

OOÍTE.'ÜDI muáfisis efe loe dams efe caudales efe aguas reeeeooaloc . . . . . . . . . . . . . . . Feóuceíon do íoc caudalec efe aguas reeeaaaloe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Temas efe delato y pe óblenme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ifeoioemioiae oilliogiáfícas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C a p illo 2 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8

Camafeos deas físicas, polínicas y teológicas ce_ age a íosidual. . . . . . . . . Carac ferie cicas físicas, definición y o rendad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Características cpiírnícas: ceunlmón y aplicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Características biológicas: cfeímicíón y aplicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . Composición do las aguas resido afes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estudios do caracterización dol agua residual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Temas ce debam y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Preferencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Capítulo 4

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8

febmnsterfstlcas de las aguas residuales

Objetivos, métodos y consideraciones sobre elproyecto del trata» miento de las aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

P.eglamentos y objetivos del ira-amiento deí agua residual . . . . . . . . . . . Clasificación de los métodos de tratamiento de las aguas residuales . . . . Aplicación de los métodos efe íiatamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elección de los diagramas de flujo de procesos y tratamientos . . . . . . . . Implantación de los programas de gestión efe las aguas residuales . . . . . Financiación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ternas efe debiste y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pmfeiencías oibiográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

■Capitulo o

41 46 49 51

di 53 59 73 103 124 127 130 135

137 137 141 143 147 157 162 165 166

lEtrefeuodóu al proyecto de plantas fie matamienfe ie agía m s l i i a l .

ATS

5.1 Impacto de los caudales y cargas corita mina ufes sobre el proyecto ce íes plannas de tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . fe. . . . . . . 5.2 Evaluación y deferminaelón de loe caudales efe proyecto . . . . . . . . . . b. 5.3 Evaluación y determinación de las cargas contaminantes de proyecto . . . 5.4 Elección de los procesos efe tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 Elementos del diseño conceptual de procesos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6 Temas de debate y probfemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.7 Pmfeiencías biblicgi afleas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

170 170 177 191 208 218 220

Apera ciernes físicas unitarias . . . ................... .. ..................................

221

1/[edición ce can dales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desbaste . . . . . . fe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eloffiogeneización efe cario ales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mezclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Seaímení ación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sedimente'aión acelere ó a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............

224 223 232 242 251 275

'Capitulo 6 6.1 6.2 6.36.4 6.5

6-6

741 5T z: ¡iro 6.7 6.8 6.9 5 10

F h la c ió n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Finí ación eo n ed m g ia n u D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tiansiemncia ah gases . .............. Volatilización y a n a c o e de oompueslec orgánicos míadhes ÍCCVd) en íes instalaciones sie íTatamienlc c1e no aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . 6.11 Ternas de oeoa e y p„ oblemos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.12 Inferencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o . . . . . . . . . . . . . . . .

327 334 340

Cagó roí:

343

7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 7.10 7.11 7.12

:

Porreme

puancGC acaOuzss

.............................

Oaecipilaciéc quOzona . . . . . . . . . . . . . 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Adsorción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desinfección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desinfección cor hoco 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Decloración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desinfección con diónico de cloro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desinfección con cloruro de bromo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desinfección con ozono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desinfección con sayos ulna viólelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Otras aplicaciones químicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Temas de debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Preferencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

'Capitule C Procesos biológicos unitarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.T

Panorámica geneiai del Iraianuerrio lielogies oei agua icsicha! . . . . . .

8.2: ’ I n ío c d u c c ió n al m e cabo borne m : m e d i a n o

8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 2 10 3.11 8.12 8.13 3 14

........................

i/líeioorganismos ampo: lames en el Vaiamiemo biológico s>l agua re­ sidual . . . . . . . . . . . o. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............. Creciizfiiemo bao T us no Cinética del crecincienco oiológicc ................... Procesos biológicos de tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Procesos cíe mammíemo aerobio de cishr/c en suspensión . . . . . . . . . . Procesos aerobios de tratamiento de cuPivo fijo . . . . . . . . . . . . . . . . . . Procesos de Oatamiento anacíobios de cudr/os en suspensión . . . . . . . Procesos anaerobios de tratamiento de eulbvo fijo . . . . . . . . . . . . . . . . Eliminación biológica de ñu to en he . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Procesos de ti atamiento por lagunajo (estanques) Temas de debate y piobíeneas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . fufeienoisc Ohmiográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

¡

277 223 314

345 358 2h 1 377 390 393 394 397 399 401 403 406

409 09 VQ

415 412 421 430 436 459 478 488 489 óD1' 500 504

7/d'T-UrdEI I 13

Ceqiboh 3' FnqeVr be bQeímmmuns goo a el da taimen:: vszec y emeeie: do7 agua 'residual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1 9.2

.

lu ja s de barras y Tornees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T :■semacVo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

O'Pf 527 517

CONTENIDO 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 9 53 9.11 9.12 9.13 9.14 9.15

Eliminacmn de arenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hc:t_ogeneización y regulación de_ caudal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . tinas aceraciones de preda memento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tanques de oeoamacmn pilmama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Teres unidades y ope; aciones pam _a elimin aoiór ce eolio es . . . . . . . . CrecíptPmón química . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desinfección con compuestos de moro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oíros sistemas de desur lección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F os taima clon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Control de Gimes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Coniicc de las emisiones de COVs en las insinuaciones de tm n m ie n m m aguas resícuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Temas de debate y pm Temas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Freí esencias hibli opísimas . . .4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C apítu lo 10

528 533 537 538 553 555 353 577 580 584 591 598 600

P r o y e c to de ímstaladomes p a r a el team irilem o biológico del agria

residual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

603

El proceso de lon gos activados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Selección y diseño de las instalaciones físicas para el proceso de fangos activados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D iseñ o del proceso ce fangos activados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L agunas aireadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Filtros percoladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Corrí sudores biológicos mía ti ms (FcECs) P rocesos com b in ad os ne í.a ía m m n ío aerobio E stanques de estabilización . . ..............

605 633 673 687 698 714 723 729

Ternas de tieoale y pioelemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dmü Ireíemncias b ib lm g i ancas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i . . . . . . . . . .

745 750

Capítulo 11

7ub

10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7

10.8

1C 5

11.1 11.2 11.3

Tratamiento avanzado dei agua residual . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Necesidad del traíamiemío avanzado de m.s aguas residuales Tecnologías empleadas en el tratamiento az/anzano de las aguais residuales. Eliminación de los colmos suspeudioms res íou a íes rnedismíe fil ir ación en medio granulai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eliminación de sólidos suspendidos residuales por nuomí animado . . . C ontim i de nutrientes . . i . . . ..............

11.4 11.5 11.6 C o m /eiS ió n dei amoníaco p o r n itiifiosm ón b i o m g r a . . . . . . . . . . . . . . 11.7 .Elimina ción del nitiogeno por m tii f r aoión/ deerntriboaoión biológica , , 11.8 Eliminación biológica del fósforo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.9' Eliminad cu conpmia de mtiógmzc y fósforo m ediante procesos ríele gim e. l í re Eliminación! de nitrógeno m e d i a m e procesos físicos y Titímicos . . . . . 11.11 Eliminación del fósforo p o r adición química ..................

de m n r m e s m s tónicos y m m u m s í c s 1113 Eliruii ación do su stan c ias inorgánicas aisuelías 11

m

l í 54 11.15

E m ú . r a o ’ó*

m gbm rcs m ím o ín m s. ..................

Tercas de debare y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FuJerencías elbiiog:áímas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

754 756 761 782 784 788 806 823 828 834 833' 853

856 860 862

:e i t z ;:n

ii:

Insana O instalaciones para el tratammnm y 73: 2 :1:1- sal lanza . . .

865

12.1 Procedencia, cantidad y características le E m e . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.2 Normativa para el yeifibo y mu aunad cu de fangos . . . . . . . . . . . . . . 12.3 Diagramas de procesos de traE /m em c oej fango . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.4 Bombeo de fangos y espamias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . •12.5 Operaciones de pre Pac am iento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 . . . . . . 12.6 Espesado (saneen u avión) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.7 Estabilización ........................ 12.8 Digestión amaemcia de_ fango . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.9 Digestión aerobia ae: fango . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.10 Oompostaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............. 12.11 Amondisicnarmsmo 12.12 Desinfección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.13 Deshidratación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.14 Secado térmico 12.15 Reducción térmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.16 Paralización de balances de masas de sólidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.17 Aplicación del fango al suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.18 Otros usos beneficiosos del fango . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.19 Transporte, almacenamiento y veiíido del fango . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.20 Temas de debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.21 Referencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

867 879 879 885

CapEuD 12

Capitulo ib

Sistemac i e tratamiento naturales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

899

905 916 920 944 953 961

967 969 992 997 1009 1022 1036 1037 1043 1047

1051

13.1 .Desarrollo de ios sis temas m Es Amiento namral ................. 13.2 Consideraciones íandamentams en la aplieaedói: de los cic:emac de tre E:miento m ' ^ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3 ■Cío ternas de baja carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.4 :Sis Ernas de infiltración rápida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.5 Sistemas de riego superficial ... 13.6 Terrenos pantanosos artificiales 13.7 Sistemas de tratairdenE cu plarCas acuáticas flotantes . . . . . . . . . . . . . 13.8 Ternas de debate y problemas 13.9 Referencias bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1063 1071 1095 1113 1125 1137 1169 1150

Capítulo 14

Sus temas -la isa Emboa E pana p agríelas comunidades . . . . . . . . .

Í15S

Problemac específicos asociados - las pequeñas comunidades . . . . . . . Caudales y características de las aguas residuales de pequeñas ecmurm

. 03

dades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tipología ...