Procesos y Operaciones en Ingeniería Ambiental
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Pontificia Universidad Católica Argentina “SANTA MARÍA DE LOS BUENOS AIRES” Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería PROGRAMA DE PROCESOS Y OPERACIONES EN INGENIERÍA AMBIENTAL 533 INGENIERÍA AMBIENTAL OBJETIVOS DE LA MATERIA 1) Describir y analizar los procesos unitarios y los sistemas típicos empleados para - tratamiento de aguas naturales, - el control de aguas residuales y efluentes líquidos industriales, - control de residuos y - control suelos contaminados, conforme a los requisitos legales inherentes. 2) Describir y analizar los procesos típicos necesarios para la obtención de agua para uso humano y para usos industriales comunes. 3) En todos los casos - se exponen y examinan los criterios específicos de diseño, - se identifican las variables críticas y se enseñan los modelos de cálculo de las mismas, y - se muestran los lineamientos básicos relativos a la construcción, la operación y el manteniendo de las unidades de tratamiento y los sistemas. Para todos los temas, en las clases se dan - los fundamentos físicos, químicos y/o biológicos, - la descripción detallada de la tecnología empleada, - los modelos de cálculo de las variables críticas de diseño y - se explican los métodos de operación. Asimismo, se presentan y resuelven trabajos prácticos. BOLILLA I Calidad de las aguas Orígenes del agua y su calidad. Estándares de calidad de aguas – Parámetro físicosquímicos, organolépticos, microbiológicos. BOLILLA II Tratamiento de aguas para potabilización y para usos especiales Pretratamiento del agua Sedimentación, coagulación y floculación Decantación Filtración - Distintos métodos y recursos Desinfección - Distintos métodos y recursos Fluoración Tratamiento de fangos. Procesos avanzados para tratamiento de aguas: Separación de hierro y manganeso – Ablandamiento del agua - Intercambio iónico – Adsorción - Oxidación química – Procesos de membrana incluida ósmosis inversa. BOLILLA III Tratamiento de agua para la industria Aguas para caldera. Aguas para refrigeración. Prevención de la corrosión. BOLILLA IV Tratamiento de aguas residuales Contaminación de origen urbano. Efectos. Contaminación de origen industrial. Efectos. Contaminación de origen agropecuario. Efectos. Caudales y características de aguas residuales: Características de aguas residuales industriales – Balance de materia en las aguas residuales industriales Procesos de tratamiento de aguas residuales Pretratamiento de aguas residuales: Rejillas de desbaste - Canales de desarenado – Flotación – Homogeinización Tratamiento primario: Decantación primaria mejorada químicamente - Fangos de decantación primaria Tratamiento secundario: Oxidación biológica – Crecimiento bacteriano en cultivos puros Cinética del crecimiento bacteriano – Sistema de tratamiento secundario – La relación F/M(alimento a microorganismos) – Parámetros en la decantación de fangos – Nitrificación y desnitrificación Sistemas de fangos activados: Reactores de mezcla completa – Reactores de flujo a pistón Sistemas de cultivo fijo: Filtros percoladores – Biotorres – Biodiscos Eliminación de nutrientes: Eliminación biológica de los nutrientes – Nitrificación – Sistemas combinados de nitrificación-desnitrificación – Eliminación biológica del fósforo – Eliminación biológica combinada de nitrógeno y fósforo Decantación secundaria Procesos de tratamiento avanzados: Filtración en medio granular – Adsorción en carbón activado – Tratamiento químico – Eliminación de amoníaco por lavado de aire Desinfección de agua residual Difusores para aguas residuales: Diseño del difusor BOLILLA V Digestión anaeróbica y tratamiento de fangos Introducción al tratamiento de digestión anaeróbica Microbiología de la digestión anaeróbica Diseño de reactores: Diseño de reactores de primera y de segunda generación – Diseño del proceso Producción de metano Aplicaciones de digestión anaeróbica: Tratamiento de residuos agrícolas – Tratamiento de residuos industriales – Tratamiento de residuos urbanos Biosólidos – características: Lodos primarios y secundarios de aguas residuales – Características físicas del lodo de aguas residuales – Características químicas del lodo de aguas residuales – Características microbiológicas del lodo de aguas residuales Primera etapa de tratamiento de lodos: Acondicionamiento – Espesado – Deshidratación – Estabilización del lodo de aguas residuales Segunda etapa de tratamiento de lodos: Digestión anaeróbica – Digestión aeróbica – Compostaje - Secado térmico – Incineración – Pirólisis – Oxidación por aire húmedo – Fusión del lodo Evacuación de lodos: Vertido – Incineración – Extensión al terreno e inyección de lodos – Revegatación de terrenos – Recuperación de terrenos BOLILLA VI Técnica de tratamiento de suelos contaminados Tecnologías térmicas: Incineración, desorción térmica, tratamiento térmico con rayos infrarrojos. Tecnologías fisico-químicas: Extracción fisico-química, solifificación-estabilización, vitrificación, electromigración. Tecnologías biológicas: landfarming, compostaje, biorestauración in sit. BOLILLA VII Tratamiento de residuos urbanos Reciclaje. Reciclaje de materia orgánica, compostaje. Reciclaje de otros componentes (vidrio, papel, cartón, materiales plásticos, metales ferrosos, residuos de la construcción, chatarra electrónica, otros). Incineración. Vertederos. Lixiviado. Otros tratamientos: fermentación anaeróbica, pirólisis, gasificación, estabilización. BOLILLA VIII Tratamiento de residuos industriales Incineración de residuos. Tipos de hornos. Tratamiento de gases y aguas residuales. Tratamiento fisico-químico: neutralización, precipitación, reducción-oxidación, estabilizaciónsolidificación, coagulación-floculación, otros. Vertederos. BOLILLA IX Tratamiento de residuos agrarios Valorización energética, valorización agraria. Aspectos concurrentes. BOLILLA X Control de residuos especiales Residuos sanitarios. Residuos radiactivos. BOLILLA XI Control de la contaminación de suelos Procesos fisico-químicos. Procesos de intercambio catiónico. Procesos de intercambio aniónico. Procesos ácido-base. Procesos de oxidación-reducción. MÉTODO DE EVALUACIÓN El alumno, bajo supervisión del cuerpo docente, debe - elaborar todos temas desde la bibliografía consignada y, eventualmente, otras fuentes, y - desarrollar los trabajos prácticos delegados por la Cátedra. Dos exámenes parciales, con posibilidad a un único examen recuperatorio. Examen final en orden a las pautas establecidas por el Reglamento de la Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería – UCA. BIBLIOGRAFÍA - Carmen Orozco Barrenetxea, Antonio Pérez Serrano, María Nieves González Delgado y otros Contaminación Ambiental - Una Visión Desde la Química Paraninfo - Metcalf & Eddy Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, and Reuse McGraw-Hill - Gerard Kiely Ingeniería Ambiental McGraw-Hill - Nelson L. Nemerow y Avijit Dasgupta Tratamiento de vertidos industriales y peligrosos Diaz de Santos - Manual McGraw-Hill de Reciclaje Herbert Lund McGraw-Hill BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA - Warren L. McCabe, Julian C. Smith y Peter Harriott Operaciones Unitarias en Ingeniería Química McGraw-Hill - M.D. La Grega, P.L. Buckingham y J.C. Evans Hazardous Waste Management McGraw-Hill - Robert Perry Manual del Ingeniero Químico McGraw-Hill
