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Los ecosistemas acuáticos de la costa pacífica de América del Sur se han venido deteriorando en los últimos años por los vertimientos descontrolados de aguas residuales no tratadas o con tratamientos deficientes. Dichos efluentes han contaminado terrenos de cultivo, generado sobrecostos en la producción de agua potable e impedido el desarrollo de la pesca artesanal y turismo costero. Esta es una realidad preocupante para todos los países de la región y requiere de la fijación de criterios sólidos sobre disposición de aguas.
Al transitar de la biología a la ingeniería, este libro llena un vacío en la bibliografía sobre tratamiento de aguas en América Latina. En este sentido, luego de introducir al lector a los ecosistemas acuáticos, sus principales ciclos biogeoquímicos y los seres vivos que allí habitan (Archaea, Bacteria y Eukaria), la calidad biológica de las aguas y las aguas residuales, el autor describe los procesos de tratamiento de aguas contaminadas y su reúso en agricultura y piscicultura a partir de experiencias exitosas en América y Europa.
Biotecnología ambiental de aguas y aguas residuales es un texto guía para estudiantes de carreras de nivel tecnológico, pregrado y posgrado en Biología, Ingeniería Ambiental, Química e Ingeniería Sanitaria, y como texto de consulta para investigadores y profesionales de estas áreas en todos los países de la región.
- Un excelente libro impreso
- Formato 17 x 24 x 3 cm
- 554 páginas impresas en blanco y negro
- Fina encuadernación en tapa suave
- Segunda edición, año 2016
- ISBN: 978-958-771-344-2, 9789587713442
- Autor: César Augusto Lazcano Carreño
- © Ecoe Ediciones
- Peso: 892 g
Prólogo.
Presentación.
CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN.
CAPÍTULO 2. LOS SERES VIVOS EN LOS AMBIENTES ACUÁTICOS.
Generalidades.
La célula: Definición. Composición química: Carbohidratos. Proteínas. Lípidos. Ácidos nucleicos. Otros componentes químicos del protoplasma celular.
Conceptos básicos de enzimología: Cinética química. Orden de una reacción. Las enzimas. Clases de enzimas. Especificidad enzimática. Cinética enzimática. Actividad enzimática.
Energía y metabolismo: Generalidades. Primera ley de la termodinámica. Segunda ley de la termodinámica. Formas de energía que usan los organismos vivos: Energía luminosa. Potencial eléctrico.
Oxidación biológica: Mecanismos de la oxidación biológica de la materia orgánica. Reacciones de óxido-reducción.
Metabolismo: Catabolismo. Anabolismo (biosíntesis). Fotosíntesis.
Los virus: Generalidades. Características de los virus. Tipos de virus: Virus animales y humanos. Virus de bacterias o bacteriófagos. Virus de plantas.
Taxonomía y caracterización de los seres vivos: Generalidades. Procariotes: Forma y tamaño de las células procarióticas. Estructura de la célula procariótica. Nutrición en procariotes. Crecimiento microbiano. Factores para el crecimiento de los procariotes. Cinética del crecimiento microbiano en reactores.
Dominio Archaea: Arqueas halofílicas extremas. Arqueas sulfatorreductoras. Arqueas que carecen de pared celular. Arqueas extremotermófilas. Arqueas metanogénicas.
Dominio Bacteria: Bacterias patógenas. Bacterias que originan infecciones gastrointestinales. Bacterias que originan enfermedades emergentes y oportunistas patógenas en aguas. Bacterias indicadoras de la calidad del agua.
Dominio Eukaria: Estructura de la célula eucariota. Reino Protista. Reino fungi. Reino Plantae. Reino Animalia.
CAPÍTULO 3. ECOLOGÍA DE LOS AMBIENTES ACUÁTICOS.
Generalidades.
Los ecosistemas acuáticos.
Autodepuración de los ecosistemas acuáticos: Factores que intervienen en el proceso de autodepuración. Fases de la autodepuración.
Termodinámica de los ecosistemas acuáticos: Principios básicos de ecología aplicados a la termodinámica de los ecosistemas. Crecimiento y desarrollo de los ecosistemas.
Definición termodinámica de exergía.
El ciclo hidrogeológico: Balance hidrológico.
Los ciclos biogeoquímicos: Ciclo del carbono. Ciclo del nitrógeno: Fijación de N. Amonificación. Nitrificación. Desnitrificación. Asimilación del armonio. Reducción disimilatoria de nitrato a amonio. Proceso Anammox. Uso del proceso Anammox en el tratamiento de aguas residuales.
Ciclo del fósforo: Meteorización. Solubilización. Asimilación. Precipitación. Mineralización. Remoción de fósforo en plantas de tratamiento. Microorganismos que contribuyen con la precipitación química.
Ciclo del azufre: Oxidación del azufre elemental. Reducción del sulfato.
CAPÍTULO 4. EVALUACIÓN DE LA CALIDAD BIOLÓGICA DE LAS AGUAS.
Generalidades.
Evaluación de la salud de los ecosistemas y su relación con la salud del hombre y la biota.
Aspectos generales para el control y vigilancia de las fuentes de agua.
Uso de bioindicadores y biomarcadores en problemas de salud de los ecosistemas: Clasificación de los biomarcadores. Biomarcadores de la condición fisiológica. Biomarcadores de la condición celular. Biomarcadores específicos para metales.
Las algas como bioindicadores de la calidad de los ecosistemas acuáticos.
Uso de macroinvertebrados bentónicos como indicadores en cuerpos de agua.
Principales biomarcadores usados en los monitoreos de ecosistemas acuáticos.
Biosensores obtenidos por ingeniería genética para el monitoreo de fuentes de agua.
Biosensores automatizados para análisis de aguas.
Biosensores bacterianos en contaminación con petróleo.
CAPÍTULO 5. CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES.
Generalidades.
Definición.
Clases de aguas residuales: Aguas residuales domésticas. Aguas residuales municipales. Aguas residuales industriales. Aguas residuales agropecuarias o agroindustriales. Aguas residuales de origen minero-metalúrgico. Aguas pluviales. Características físicas de las aguas residuales. Sólidos. Sólidos totales (ST). Temperatura. Color. Olor. Transmitancia.
Características químicas de las aguas residuales: pH. Alcalinidad. Carbohidratos. Proteínas. Lípidos. Nitrógeno. Fósforo. Oxígeno disuelto (OD). Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5). Demanda química de oxígeno (DQO). Carbono orgánico total (COT). Carga orgánica en los desagües domésticos.
Características biológicas de las aguas residuales.
Modelos de reactores biológicos en el tratamiento de aguas residuales.
Tipos de reactores biológico.
Reactores básicos de crecimiento en suspensión: De flujo discontinuo. De flujo en pistón. De flujo continuo y mezcla completa.
Reactores de película fija: De lecho relleno. De lecho fluidizado (FBR). Contactor biológico rotatorio (RBC).
CAPÍTULO 6. INTRODUCCIÓN AL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.
Generalidades.
Objetivos del tratamiento de las aguas residuales.
Procesos operacionales y unitarios en sistemas de tratamiento de aguas residuales.
Biodegradabilidad de la materia orgánica en las aguas residuales.
Importancia de las moléculas de H2 y acetato en el proceso de metanogénesis.
CAPÍTULO 7. LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN.
Generalidades.
Descripción del proceso.
Clasificación de las lagunas de estabilización: Lagunas aerobias. Lagunas facultativas. Lagunas anaeróbicas. Lagunas anóxicas. Lagunas aireadas.
Objetivos del tratamiento por medio de lagunas de estabilización.
Ventajas del uso de lagunas de estabilización.
Desventajas del uso de lagunas de estabilización.
Factores que influencian los diseños y funcionamiento de las lagunas de estabilización: Viento. Temperatura. Precipitaciones. Tiempo de retención hidráulico (TRH). Radiación solar. Las algas. Las bacterias. Evaporación. Área superficial. Cortocircuitos. Mezcla. pH. Materiales tóxicos. Oxígeno disuelto (OD). Nutrientes.
Cálculos básicos para el diseño de sistemas de tratamiento de aguas residuales.
Diseño de lagunas anaeróbicas: Ejemplo de dimensionamiento y diseño de lagunas anaeróbicas.
Diseño de lagunas facultativas: Modelo ecológico en lagunas facultativas. Proceso de remoción de patógenos. Modelo de mezcla completa y cinética de primer orden. Parámetros de diseño de lagunas facultativas. Ejemplo de diseño y dimensionamiento de lagunas facultativas.
Diseño de lagunas aireadas de estabilización: Ecuación para el dimensionamiento de lagunas aireadas facultativas. Ecuación para el dimensionamiento de lagunas aireadas de mezcla completa. Remoción de la DBO. Requerimientos de oxígeno. Concentración de biomasa en la laguna. Producción de lodos. Clarificación y depuración del efluente. Optimización del diseño de lagunas aireadas. Ejemplo de diseño y dimensionamiento de lagunas aireadas.
CAPÍTULO 8. LODOS ACTIVADOS.
Generalidades.
Aspectos biológicos en los reactores para lodos activados: Floc de lodos activados y biofloculación. Presencia de bacterias. Presencia de hongos. Presencia de protozoarios y rotíferos.
Oxidación de la materia orgánica en el tanque de aireación.
Sedimentación de lodos: Determinación del índice volumétrico de lodos (SVI).
Remoción de patógenos.
Sistema convencional de lodos activados.
Parámetros de diseño de reactores para lodos activados.
Principales problemas que ocurren en sistemas de lodos activados.
Técnicas de control de sistemas de lodos activados: Respirometría. Tipos de respirómetros. Ventajas de la respirometría. Ensayo de toxicidad.
Ejemplo de diseño de reactores para lodos activados.
CAPÍTULO 9. REACTORES DE PELÍCULA BIOLÓGICA FIJA.
Biofiltros.
Generalidades: El empaque. Características del empaque. Tipos de empaque. Clasificación de los biofiltros. Biología de los biofiltros percoladores. Ventajas de los biofiltros. Desventajas de los biofiltros. Criterios de diseño de biofiltros. Parámetros de diseño en biofiltros sin recirculación. Parámetros de diseño en biofiltros con recirculación. Problemas operativos en biofiltros.
Biodiscos: Cinética del tratamiento en biodiscos. Dimensionamiento de biodiscos. Ventajas de los sistemas RBC.
CAPÍTULO 10. TRATAMIENTO ANAERÓBICO.
Generalidades.
Microbiología del proceso anaeróbico: El proceso de hidrólisis. El proceso de acidogénesis. El proceso de acetogénesis. El proceso de metanogénesis. Granulación.
Reactores anaeróbicos: Generalidades. Ventajas de los reactores anaeróbicos. Desventajas de los reactores anaeróbicos. Requisitos para un buen tratamiento.
Tipos de reactores anaeróbicos: Reactores de primera generación. Reactores de segunda generación. Reactores de tercera generación.
Remoción de DQO y producción de metano.
Principales sistemas anaeróbicos usados en tratamiento de aguas residuales: Tanque séptico. Tanque Imhoff. Filtro anaeróbico. Reactor anaeróbico de flujo ascendente y manto de lodos (UASB). Reactor granular expandido y manto de lodos. Reactor de lecho fluidizado. Reactor de lecho expandido.
CAPÍTULO 11. REÚSO DE AGUAS RESIDUALES.
Generalidades.
Factores favorables para el reúso o reciclaje de aguas residuales.
Reúso en agricultura: Experiencias en el uso de aguas residuales en agricultura en diversas partes del mundo. Algunas sugerencias para el uso adecuado de aguas residuales agricultura.
Reúso en piscicultura.
Reúso en la recarga del acuífero: Reúso como agua potable.
Adendas.
Abreviaturas y símbolos usado en el texto.
Glosario de términos.
Referencias Bibliográficas.
Acerca del autor.
