Curso Tratamiento Aguas Residuales Urbanas Industriales

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Geológica Minera y Metalúrgica CURSO:

TRAT TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES RESIDUALES URBANAS E INDUSTRIALES Expositor: Dr(c). Msc. Ing. Juan Carlos Goycochea Sandoval

22-12-00

Lima-Perú

Expositor: Dr(c). Msc. Ing. Juan

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INDICE REFLEXIONES LAS AGUAS RESIDUALES DEPURACIÓN DE AGUAS -UNIDADES DE PROCESO DEPURACIÓN DE AGUAS - INDUSTRIA DEL PETRÓLEO

DEPURACIÓN DE AGUAS - INDUSTRIA MINERA

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INDICE REFLEXIONES LAS AGUAS RESIDUALES DEPURACIÓN DE AGUAS -UNIDADES DE PROCESO DEPURACIÓN DE AGUAS - INDUSTRIA DEL PETRÓLEO

DEPURACIÓN DE AGUAS - INDUSTRIA MINERA

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REFLEXIONES POR QUE EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES URBANAS E INDUSTRIALES PARA QUE EL E L TRATAMIENTO TRATAMIENTO DE D E AGUAS RESIDUALES R ESIDUALES URBANAS E INDUSTRIALES OBJETIVOS INFORMACIÓN BIBLIOGRAFICAS TECNOLOGIAS EXISTENTES EN CUANTO TIEMPO QUEREMOS SOLUCIONARLO CUANTO QUEREMOS GASTAR

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LAS AGUAS RESIDUALES DEFINICIÓN Y PARÁMETROS DE CONTAMINACIÓN CONTAMINACIÓN LAS AGUAS RESIDUALES - DEFINICIÓN Consumo, Actividad y Confort

Agua Aguass usad usadas as en ve vehí hícu culo lo de desechos

Aguas Residuales

La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha establecido como uno de los derechos fundamentales de todo ser humano “el disfrute del grado máximo de salud posible”. 22-12-00


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Considera la salud como un “estado completo de bienestar físico, mental y social”, y fija el nivel de salud por el grado de armonía, que exista entre el hombre y el medio que sirve de escenario a su vida. La contaminación de las aguas es uno de los factores importantes que rompe la armonía entre el entre el hombre y su medio tanto a corto, como a medio y largo plazo; por lo que la prevención y lucha contra ella constituye en la actualidad una necesidad de importancia prioritaria. 22-12-00


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“La magnitud

de la alteración determinará la gravedad de los cambios y la nueva distribución de las especies resultantes”

J.C.G.S. 22-12-00


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Contaminación, a los efectos de la Ley de Aguas, es la acción y el efecto de introducir materias o formas de energía, o inducir condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica. 22-12-00


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La contaminación de los cauces receptores superficiales y subterráneos (ríos, lagos, embalses, acuíferos, mar) tiene su origen en: * Precipitación atmosférica. * Escorrentía agrícola y de zonas verdes. * Escorrentía superficial de zonas urbanizadas. * Vertidos de aguas procedentes del uso doméstico. * Descargas de vertidos industriales.

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PARÁMETROS DE CONTAMINACIÓN

1° Sólidos y microorganismos.

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2° Materias oxidables biológicamente. a) Demanda Bioquímica de Oxígeno ( DBO5 )

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b) Demanda Química de Oxígeno ( DQO ) DBO5 /DQO = Biodegradabilidad del agua residual

< 0,2 Poco biodegradable 0,2 - 0,4 Biodegradable > Muy biodegradable 3° Oxígeno disuelto (OD) 4° Ciclo del nitrógeno 5° Fósforo total 6° pH 7° Cloruros 8°Grasas 22-12-00


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CARACTERIZACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES AGUAS BLANCAS Las aguas blancas están constituidas fundamentalmente por aguas pluviales, que son las generadoras de las grandes aportaciones intermitentes de caudales. No obstante, con el progresivo avance y desarrollo del urbanismo subterráneo (aparcamiento, centros comerciales y de ocio, vías de comunicación deprimidas y subterráneas, galerías de servicios, etc.) las aguas de drenaje han ido cobrando una importancia creciente, especialmente por estar muy a menudo afectadas por la contaminación producida por fugas en las redes de alcantarillado. Se integran, por tanto, como componentes de la suciedad de las aguas blancas: * Elementos de la contaminación atmosférica: deposición húmeda de las lluvias ácidas. * Restos de la actividad humana y asociada. Papeles, colillas, excrementos de animales (perros, gatos,...), restos de la recogida y evacuación de basuras, etc. 22-12-00


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* Residuos del tráfico: aceites, grasas, hidrocarburos, compuestos fenólicos y de plomo, etc. * Arenas, residuos vegetales y biocidas (insecticidas, hervicidas, abonos,...) de zonas ajardinadas. * Contaminación aportada por las aguas de drenaje: aguas salobres, fugas de alcantarillado, etc. Además de estos componentes, la primera oleada pluvial arrastra los depósitos acumulados en las conducciones por lo que a su vertido o llegada a la depuradora está, frecuentemente, tanto o más cargada que las aguas negras.

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AGUAS NEGRAS En las aguas negras o urbanas, los compuestos químicos que se hallan presentes son muchos. Se pueden citar los siguientes: Microorganismos, Urea, Albúmina, Proteínas, Ácidos Acético y Láctico; bases jabonosas y Almidones. * Aceites: Animales, Vegetales, Minerales, Hidrocarburos * Gases: Sulfhídrico, Metano, etc. * Sales: Bicarbonatos, Sulfatos,Fosfatos, Nitritos, Nitratos, etc.

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CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES URBANAS Parámetros

Contaminación fuerte

Contaminación media

Contaminación débil

1000

500

200

Volátiles (S.T.V.)

700

350

120

Fijos (S.T.F.)

300

150

80

Sólidos en suspensión totales(S.S.)

500

300

100

Volátiles (S.S.V.)

400

250

70

100

50

30

Sólidos sedimentables totales(S.s.)

250

180

40

Volátiles (S.s.V.)

100

72

16

Fijos (S.s.F.)

150

108

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Sólidos disueltos totales(S.D.)

500

200

100

Volátiles (S.D.V.)

300

100

50

200

100

50

DBO5, a 20 C

300

200

100

DQO

800

450

160

0

0,1

0,2

Nitrógeno total (N)

86

50

25

Nitrógeno orgánico (N)

35

20

10

Sólidos totales(S.T.)

Fijos (S.S.F.)

Fijos (S.D.F.)

Oxígeno (O.D.)

* Valores en mg/l

disuelto

Referencia: Depuración de Aguas Residuales Prof. Dr. Ing. Aurelio Hernandez M.

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EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN La preocupación por la contaminación de las aguas puede sintetizarse en algunos efectos producidos: 1° Destrucción de los limitados recursos hidráulicos. 2° Disminución de la calidad de agua para abastecimiento de población, o uso para riegos o industria. Todos estos usos tienen sus limitaciones cualitativa. 3° Supresión del poder autodepurador de los cauces receptores con destrucción de su fauna flora, imposibilitando, o dificultando al menos, su utilización. 4° Es un peligro potencial que atañe directamente a la Salud Pública, influyendo sobre la economía de la sociedad o sobre su recreo y esparcimiento. 5° Afecta a los asentamientos urbanos e industriales, a los amantes de la pesca y de losdeportes, así como a los simples visitantes que buscan el esparcimiento en la naturaleza. 22-12-00


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6°Exige un control riguroso y un tratamiento adecuado, la utilización de agua con un cierto grado de contaminación.

Referencia: Depuración de Aguas Residuales Prof. Dr. Ing. Aurelio Hernandez M.

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ASPECTOS CUANTITATIVOS

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DEPURACIÓN DE AGUAS UNIDADES DE PROCESO GENERALIDADES. Pueden definirse como esenciales los siguientes objetivos justificativos de cualquier acción relativa a la depuración de las aguas: * Prevenir y reducir al máximo la contaminación y sus molestias. * Mantener un balance ecológico satisfactorio y asegurar la protección de la biosfera. * Prever el desarrollo urbano, teniendo en cuenta las necesidades de calidad. * Asegurar una atención especial a los aspectos ambientales en la planificación del suelo y de las ciudades. La depuración consistirá en la eliminación de la contaminación e impurezas incorporados en el agua a tratar. 22-12-00


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Los procesos utilizables para la depuración de las aguas dependen del tipo de afluente, pudiéndose clasificar en: PROCESOS FÍSICOS. a)Desbaste por rejas, mallas, gribas y tamices o filtración mecánica. b)Desarenado por sedimentación, para eliminar los sólidos sedimentables en suspensión por su mayor densidad con relación a la del agua. c)Desengrasado. Su misión es la retirada de grasas, petróleos y elementos flotantesen las aguas. d)Flotación para eliminar materias en suspensión por su menor densidad con relación a la del agua. e)Evaporación para circunstancias.

concentrar

materias

en

algunas

f)Absorción para eliminación de microcontaminate, como color fenoles,etc. 22-12-00


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PROCESOS QUÍMICOS. a)Floculación y coagulación, utilizable para la sedimentación de las partículas en suspensión no sedimentables. b)Neutralización para modificar el pH. c)Oxidación (KMnO4). d)Reducción, como la utilización de sulfato de hierro para eliminar cromo. e)Intercambio iónico, para eliminación de cobre, zinc, plomo, etc. 22-12-00


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PROCESOS BIOLÓGICOS. Se busca en estos una doble acción, la metabolica y la floculación de las partículas en suspensión. Los procesos más conocidos son: a)Fangos Activos b)Lechos Bacterianos En los procesos anteriores de tratamiento de las aguas deben contemplarse con un proceso de tratamiento de lodos, donde aparecerán los elementos retirados de las aguas.

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FASES DE LA DEPURACIÓN Desde el punto de vista de los rendimientos alcanzados en los procesos de depuración, estos se clasifican en: 1°Depuración primaria o física. 2° Depuración secundaría, normalmente por procesos biológicos.

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3°Depuración terciaria

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RENDIMIENTOS. Los rendimientos alcanzables por estos procesos pueden ser los reflejados en la siguiente tabla. Proceso de Depuración

% de reducción DBO5

Sólidos en suspensión

B. Coli

Cloración del agua bruta o sedimentada

15-30

-

90-95

Depuración primaria. Sedimentación

25-40

40-70

25-55

Depuración secundaria. Precipitación química

50-75

70-85

40-60

65-85

65-90

80

80-92

70-92

90

65-85

65-90

80

Depuración secundaria. Lecho bacteriano de alta velocidad precedido y seguido de sedimentación Depuración secundaria. Lecho bacteriano de baja velocidad precedido y seguido de sedimentación Depuración secundaria. Fangos activos de alta carga, precedidos y seguidos de sedimentación Depuración secundaria. Método convencional

Referencia: Depuración de Aguas Residuales 22-12-00

Prof. Dr. Ing. Aurelio Hernandez M. Expositor: Dr(c). Msc. Ing. Juan

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CONSIDERACIÓN SOBRE LA IMPLANTACIÓN DEPURADORAS La implantación de las depuradoras depende de varios factores condicionantes: 1° Superficie precisa. 2° Distancia al núcleo desde su punto de ubicación, por problemas de olores. 3° Coste estimativo de la depuradora. 4° Problemas sanitarios que la depuradora pueda generar.

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1° SUPERFICIE PRECISA. La superficie precisa en pequeñas depuradoras presenta variaciones muy importantes. A título indicativo pueden señalarse: 1° Plantas convencionales: 0,12 - 0,2 m 2 /hab 2° Lagunajes aireados: 2,8 - 3,8 m2 /hab 3° Lagunajes naturales: 8,5 - 10 m2 /hab 4° Lechos de turba: 0,4 - 0,55 m 2 /hab 5° Filtros verdes: 12 - 16 m 2 /hab 22-12-00


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2° DISTANCIA AL NÚCLEO. En cuanto a la distancia de la ubicación de la depuradora en relación con zonas habitadas, podría decirse que depende de las garantías que se adopten, pudiéndose colocarla en recinto cerrado y con las medidas adecuadas dentro de la zona habitada. No obstante según investigaciones se ha llegado a definir que la producción de olores, normal en algunas etapas del proceso, y su transmisión dependen de condiciones meterológicas diversas como: presión atmosférica, velocidad y dirección del viento, así como de la temperatura y humedad. Se recomienda en cualquier caso una distancia mínima a la vivienda más próxima de 200 m para depuradoras ubicadas en recintos no cerrados.

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3° COSTE ESTIMATIVO. Los gastos de inversión precisos para la construcción de pequeñas depuradoras son muy variables. Teniendo en cuenta: 1° Tipo de contaminación 2° Tipo y sistema de la depuradora 3° Superficie ocupada 4° Tipo de terreno 5° Materiales y equipos utilizados 6° Instalaciones complementarias Para plantas convencionales y para núcleos hasta 20.000hab las inversiones pueden variar, sin considerar el terreno, desde 292 hasta 681 soles por habitante (en soles año 1994) 22-12-00


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Para tratamiento blandos (lechos de turba o filtros verdes9 los costes estarán entre las 292 a 486 soles por habitante (en soles año 1994). A título orientativo pueden considerarse los valores que aparecen en los gráficos de las figuras. Se contemplan los gastos de primera instalación y los de mantenimiento y explotación referidos a depuradoras convencionales sin incluir el valor del suelo.

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4° PROBLEMAS

SANITARIOS.

1°El interior de la planta es una industria sucia dedicada a la retirada y eliminación de los productos de la contaminación, con los consiguientes peligros potenciales sanitarios para las personas que trabajan en las mismas. 2° Generan impactos ambientales típicos de estas instalaciones como pueden ser los olores, aerosoles y ruidos. 3° Hacia el exterior debe tenerse en cuenta que las estaciones de depuración son por sus efectos necesarias, a condición de que su funcionamiento sea regular y perfecto. Cuando esto no sucede, una estación depuradora se convierte en un auténtico peligro para la Salud pública,, por que canalizan todos los microorganismos infectantes de las heces fecales, con gran potencial de contagio, en una zona de vertido muy localizada. 22-12-00


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4°Cuando no existen en una determinada población estación de depuración de residuales existe siempre un riesgo de infección, pero la dispersión de los vertidos en distintos puntos, favorece de un modo paradójico, y desde un punto de vista microbiológico, los procesos naturales de auto depuración. En estas condiciones las zonas de vertidos están contaminadas, siendo peligrosas, pero el índice de infecciosidad disminuye por una menor densidad de contaminación. BOMBEO DE AGUA RESIDUAL. La necesidad de bombeo del agua viene dado por los condiciones topográficas y por transportar las aguas residuales de un punto a otro, entre los que no existe la necesaria diferencia de cotas para que pueda realizarse el vertido por gravedad. 22-12-00


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ESQUEMA DEL PROCESO DE DEPURACIÓN

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TRATAMIENTO PREVIO Y PRIMARIO. 1° Cámara de distribución: Recibe el caudal de aguas negras transportadas hasta allí por el colector emisario. 2° Rejas: Retiran los sólidos gruesos que son transportados hasta por cintas a recipientes cerrados para su posterior incineración, o transporte a vertedero. 3°Bombas: Equipo constituido por bombas que elevan las aguas negras desde un pozo hasta una cota calculada para permitir que fluyan por gravedad a través del proceso de tratamiento. (No siempre son necesarias). 4°Desarenadores: Los sedimentos retenidos en los desarenadores son recogidos, lavados y transportados para su posterior incineración, o transporte a vertedero. 22-12-00


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5° Desengrasador: Es el proceso de separación de grasas y aceites. 6° Medidor de caudal. Es útil para él calculo de las cargas contaminantes eliminadas, tiempos de retención, consumo de reactivos y suministra una base para evaluar los costes de tratamiento. 7° Tanques de mezcla: Estos tanques cumplen la doble función, de homogeneizar las aguas y en segundo lugar se puede incorporar aire con las aguas negras para mantenerlas frescas. 8°Tanques primarios de sedimentación y sobrenadantes: Se retiene hasta el 60% de los sólidos en suspensión. Los lodos sedimentados son barridos mecánicamente hasta una tolva desde la cual son extraídos. El material flotante es recogido y luego bombeado para su incineración, o transporte a vertedero. 22-12-00


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REACTORES BIOLÓGICOS. 1° Reactores: El tratamiento en estos se efectúan con incorporación de aire y agitación para acelerar el proceso metabólico y formación de floculos. 2°Decantadores Secundarios: Aquí es donde sedimentan los lodos, floculados en los reactores biológicos. Están dotados de barreras para facilitar su extracción. Las aguas negras tratadas fluyen sobre los vertederos perimetrales hacia los canales de salida.

EFLUENTE FINAL. Las aguas conducidas por la tubería efluente son desinfectadas con cloro antes de su vertido. 22-12-00


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TRATAMIENTO DE LOS FANGOS. 1° Fangos primarios: La decantación primaria produce fangos que se bombean a un espesador, donde por gravedad se concentran hasta un valor del 7%. 2°Fangos Secundarios: Los fangos en exceso de la decantación secundaria, previa adición del polielectrolito como reactivo para coagulación, son conducidos a un espesador de flotación donde son concentrados hasta el 4,8%. La flotación se produce por recirculación del efluente de dicho espesador, previa presurización con inyección de aire. En ambos casos el sobrenadante se recircula a cabecera de planta y los fangos son enviados a un deposito común de regulación, desde donde se bombean a digestión.

3° Digestión: La estabilización de los fangos se efectúa en digestores. La digestión es anaeróbica en plantas grandes y medianas. 22-12-00


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El periodo de tiempo de retención de los fangos en la digestión es de 28 días a 32°C. 4° Espesamiento: Una vez digerido los fangos son conducidos a un espesador secundario. En este espesador se concentran hasta el 7%. 5° Deshidratación: El secado de los fangos, se realiza por medio de elementos mecánicos, como filtros banda, permite la deshidratación del fango. La concentración de los sólidos, obtenida por este procedimiento, alcanza hasta el 30%. 6° Producción de gas y utilización: La digestión de fangos genera gas, que es almacenado en un gasómetro de campana flotante. Posteriormente es comprimido y almacenado a una presión de 7 Kg/cm2.

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Desde el almacenamiento de gas se alimentan a los grupos generadores de energía eléctrica. Por medio del calor de gases de escape de los generadores, y del agua de refrigeración, o bien, independientemente, mediante calderas de agua caliente se calientan los fangos. 7° Acondicionamiento térmico del lodo: Este proceso utiliza temperaturas altas, vapor de aire y vapor vivo para acondicionar el lodo antes de ser sometido a la filtración al vacío. El calor y la presión liberan el agua de la estructura del lodo, lo cual permite que las partículas de lodo puedan ser secadas eficazmente en los filtros banda o prensa, son hacer uso de agentes químicos coagulantes. 8° Incineración: La cinta transportadora que lleva los lodos, posee un mecanismo especial, que pesa y totaliza la cantidad del lodo, que se descarga en la parte superior del incinerador. En este incinerador el lodo se calienta y se seca. Finalmente se quema . Las cenizas inertes se descargan en un tanque lleno de agua donde se forman una pasta aguada, la cual es bombeada a lagunas, o transportadas a su punto de vertido. 22-12-00


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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS

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ENTRADA DEL AFLUENTE Ó INFLUENTE

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ARQUETA DE REPARTO

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DESARENADO Y DESENGRASADO

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TRATAMIENTO PRIMARIO Ó FÍSICO

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DECANTACIÓN PRIMARIA

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REACTOR BIOLÓGICO TIPO CARRUSEL

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TRATAMIENTO BIOLÓGICO TIPO BIODISCOS

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CARGA MÁSICA - INDICE DE MOHLMANN

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DECANTACIÓN SECUNDARIA

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DIGESTOR ANAEROBIO

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EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA DIGESTIÓN ANAEROBIA

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GASÓMETRO DE CAMPANA FLOTANTE

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ESTABILIZACIÓN DE FANGOS

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SECADO DE FANGOS

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PRETRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES

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TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES Y TRATAMIENTO Y EVACUACION DE LOS LODOS DE DEPURACION

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Curso Tratamiento Aguas Residuales Urbanas Industriales

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