TRATAMIENTO DE AGUAS

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TRATAMIENTO DE AGUASTRATAMIENTO DE AGUAS

CAPITULO II:CAPITULO II:

CARACTERCARACTERSTICAS DE LAS AGUAS STICAS DE LAS AGUAS RESIDUALESRESIDUALES

UNIVERSIDAD AL AS PE RUANAS

FACULT AD DE INGE NIERIA AMB IE NT AL

Profesor:Ing. Omar Eduardo Olivos Lara

Lima Lima PerPer20102010

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SESIN 2.1:

CONSTITUYENTES DEL AGUA RESIDUAL

Ing. Omar E. Olivos Lara

CAPITULO II:CAPITULO II:CARACTERISITCAS DE LAS AGUAS RESIDUALESCARACTERISITCAS DE LAS AGUAS RESIDUALES

UNIVERSIDAD AL AS PE RUANAS

FACULT AD DE INGE NIERIA AMB IE NT AL

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2.1 Constituyentes del A.R.

El agua residual domstica est compuesta por componentes fsicos, qumicos y biolgicos. Mezcla de materiales orgnicos e inorgnicos, suspendidos o disueltos en el agua.

Las aguas residuales domsticas estn constituidas en un elev ado porcentaj e (en peso) por agua 99.9%, y apenas 0.1% de slidos suspendidos coloidales y disueltos.

Dependiendo de la concentracin de estos componentes, el agua residual puede considerarse como fuerte, medio o diluido.

Tanto los componentes como las concentraciones pueden v ariar durante el da, en los diferentes das de la semana y con los periodos estacionales.

Agua Res id ual Domst ica

Agua (99.9%)

S lidos (0.1%)

Orgn icos (70%)

Inor gn icos (30%)

Protenas (65%) Carbohidratos (25%) Lpidos (10%)

Detritos minerales pesados Sales Metales

Composicin de las Aguas Residuales Domsticas

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2.1 Constituyentes del A.R. (cont.)

La mayor parte de la materia orgnica consiste en residuos alimenticios, heces, materia v egetal, sales minerales, materiales orgnicos y materiales div ersos como j abones y detergentes.

Las protenas son el principal componente del organismo animal, pero estn presentes tambin en las plantas. El H2S presente en las aguas residuales proviene del azufre suministrado por las protenas.

Los carbohidratos son las primeras sustancias destruidas por las bacterias, con produccin de cidos orgnicos, (por eso las aguas residuales v iej as presentan mayor acidez). Entre los principales ej emplos, se cita a los azcares, el almidn, la celulosa y la fibra de madera.

Los lpidos (aceites y grasas) incluyen gran nmero de sustancias, que tiene, generalmente, como principal caracterstica de insolubilidad en el agua, pero son solubles en ciertos solv entes como cloroformo, alcoholes y benceno.

Las grasas no son deseables, porque prov ocan mal olor, forman espuma, inhiben la v ida de los microorganismos (en el caso de tratamiento biolgico de las A.R.), prov ocan problemas de mantenimiento, etc.

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2.1 Constituyentes del A.R. (cont.)

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a. Composicin tpica de las A.R.

Composicin tpica de tres clases de A.R. Domsticas

TRATAMIENTO DE AGUAS

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b. Contaminantes de las aguas residuales

Contami nantes i mportantes de inters en e l trata mie nto de las aguas resi duales

Contami nantes i mportantes de inters en e l trata mie nto de las aguas resi duales

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c. Efectos de los contaminantes en A.R.

Toda agua residual afecta en alguna menaera la calidad del agua de la fuente o cuerpo receptor. Sin embargo, se dice que un A.R. causa contaminacin solamente cuando ella introduce condiciones o caractersticas que hace el agua de la fuente o cuerpo receptor inaceptable para su uso propuesto.

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SESIN 2.2:

CARACTERISTICAS DEL AGUA RESIDUAL

Ing. Omar E. Oli vos Lar a

CAPITULO II:CAPITULO II:CARACTERISITCAS DE LAS AGUAS RESIDUALESCARACTERISITCAS DE LAS AGUAS RESIDUALES

UNIVERSIDAD AL AS PE RUANAS

FACULT AD DE INGE NIERIA AMB IE NT AL

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a. Caractersticas Fsicas

Temp eraturaTemp eratura.. Es un parmetro i mportante en aguas resi duales por su efecto sobr e las caractersticas del ag ua, sobre las oper aciones y procesos de tratami ento, as como sobre el mtodo de disposicin fi nal.

Efecto s d e la temperatura en las agu as residuales Son ms clidas que las de abstecimiento, y en aguas de enf riamiento, la

contaminacin trmica es significativa.

Altera y modifica acutica, modifica la concentracin de saturacin oxgeno disuelto, la velocidad de las reacciones qumica y de la actividad bacterial.

La tasa de sedimentacin en agu as clidas es mayor que en aguas fras, por el cambio en la viscosidad del agua.

Los tiempos de retencin en tratamientos biolgicos disminuyen a mayor temperatu ra.

CT =

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a. Caractersticas Fsicas

Turbied ad.Turbied ad. La tur biedad, como una medi da de las poropiedades de dispersin de l a luz de l as aguas , es otr o parmetro usado para i ndicar la calidad de las aguas naturales y las aguas residuales tr atadas con r elaci n al material en suspensin coloi dal.

Prcticamente, constituye una medida ptica del materi al suspendido en el agua. Las aguas r esidual es crudas son, en g eneral, turbi as, debido al 0.1% de material sli do orgnico o inorgnico, suspendido en el agua. En aguas residuales tratadas puede ser un fac tor i mportante de control de calidad.

La medici n de l a turbiedad se realiza por comparacin entre la i ntensi dad de luz dispersa en una muestra y l a l uz dispersa por una suspensi n de referencia baj o l as mismas condiciones ( Standar M ethods, 1995). Suspensiones de formaci na se emplean como patr ones primarios de refer enci a. Los resultados de l as medici ones se dan en Uni dades Nefel omtricas de turbiedad.

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a. Caractersticas Fsicas

ColorColor.. El color en las ag uas resi duales es causado por los slidos suspendi dos , material coloi dal y sus tancias en sol ucin. El col or causado por los slidos suspendi dos se ll ama color apar ente mientras que el col or causado por sustanci as disueltas y coloi dal es se denomina color verdadero. El color verdadero se obtiene sobre una muestra filtrada.

El color de una muestr a de agua residual se determi na comparando el color de la mues tra y el col or produci do por soluci ones de diferente concentr acin de cloropl ati nato de potasio (K2 PtCl6). Una unidad de color corresponde al color gener ado por 1.0 mg/l de platino

Es un indicador del tipo de agua resi dual (doms tica, indus trial). Las aguas residuales domsticas fr escas son general mente de col or gris osucro y l uego a medida que el agua envej ece cambi a a col or gris oscuro y luego a negro. El color negro de las aguas r esidual es spticas es pr oducido princi pal mente por l a formaci n de sul furos metlicos. El color en l as aguas resi duales industrial es puede indicar el origen de la contaminaci n (tipo de i ndustria) as como el buen estado o deterioro de l os procesos de tratamiento.

TRATAMIENTO DE AGUAS

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a. Caractersticas Fsicas

OlorOlor.. La deter minaci n de olor es cada vez ms importante en la medida en que el pblico se ha i nter esado ms por la propia operacin de l as i nstalaciones de tratamiento de aguas resi duales. El olor de un agua resi dual fresca es en gener al i nofensi vo, per o una gran canti dad de compuestos malolientes son liberados cuando se produce la degradacin biol gica de la materia baj o condiciones anaerobi as de las ag uas resi duales. El princi pal compues to de olor indeseabl e es el sulfur o de hidr geno ( olor a huevo podri do).

Los ol ores pueden ser medidos medi ante mtodos sensoriales e ins trumentales . La medicin sensorial de olores empleando el sentido del olfato de los humanos puede g enera informaci n importante en ni veles de deteccin muy bajos. Por ello, con frecuenci a el mtodo sensorial se usa para medir olor es en plantas de tratami ento.

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a. Caractersticas Fsicas

SSlido s o Residuo slido s o Residuo s.. Los slidos o r esiduos son aquellos pr esentes en el agua residual q ue se obti enen como materia remanente despus de evaporar y secar una muestr a de agua a 103 - 105C. Los sli do s pueden pr esentarse en tres estados que corresponden a tamaos pr ogresi vamente menor es: suspensin, coloi dal y disol ucin. En estricto rigor, el es tado coloi dal corresponde a partcul as suspendi das .

Orgnicos (75%)

S. Suspendidos (31%)

Slidos Totales (100%)

Sedimentables (73%)

Filtrables (69%)

Inorgnicos (25%)

No Sedimentables

(73%) Inorgnicos (25%)

Orgnicos (75%)

Inorgnicos (25%)

Orgnicos (75%)

Inorgnicos (25%)

Orgnicos (75%)

Disueltos (73%)

Colidales(73%)

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a. Caractersticas Fsicas

SSlido s Totaleslido s Totales.. Son aquellos q ue se obtienen como materia o resi duo remanente despus de evapor ar y secar una mues tra de agua a 103 - 105 C.Corresponde a la suma de l os slidos disueltos y suspendido.

Los slidos totales , de acuerdo a la natural eza de l os compuestos q ue lo cons tituyen, pueden divi dirse en sli do fijo y vol til. Esta clasificaci n se obti ene secando el r esiduo total por segunda vez a 550C dur ante 1 hor a.

SDSSST +=

SVSFST +=

Donde:

ST = Slidos TotalesSS = Slidos SuspendidosSD = Slidos Disueltos.

SF = Slidos FijosSV = Slidos Voltiles

Importancia de los ST En los tratamientos biolgicos, fsicos y qumicos siempre hay una reduccin del

contenido de slidos total de lquido en tratamiento, ya que parte de la mate ria orgnica es oxidada a CO2 y H2 O, y parte de los slidos es dispuesta en forma de lodo.

Los SS y S D pueden cada uno de ellos ser analizados, en su parte fija y voltil, resultando SSF, SSV, SDF y SDV.

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a. Caractersticas Fsicas

Slido s encontrado s en las agu as residu ales

SSlidos o residuoslidos o residuos

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a. Caractersticas Fsicas

Interrelacin de lo s valo res d e las fracciones d e slido s en agu as residu ales

SSlidos o residuoslidos o residuos

Cono Inhoff empleado para la determinacin de los slidos sedimentables.

La cantidad de sl idos acumu lados en la parte inferior de l cono en un tiempo de 60 min.

Se expresa en ml /L

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a. Caractersticas FsicasSSlidos o residuoslidos o residuos

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b. Caractersticas Qumicas

pHpH.. Medida de l a concentracin del in hidr geno en el agua, expresada como el logaritmo negativo de la concentr acin molar del i n hi drgeno.

Efecto s d el PH en las agu as residuales Aguas con pH

TRATAMIENTO DE AGUAS

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c. Caractersticas Qumicas Orgnicas

Deman da BioquDeman da Bioqumica d e Oxmica d e Oxgenogeno . . La DBO es la canti dad de oxgeno requerido por los micr oorganismos aer obi os para oxi dar (estabilizar) la materia orgnica biodegradabl e en condiciones aer obi as. En condici ones normales esta demanda se cuantifica a 20C y el ensayo se realiza a 5 das de incubaci n y se conoce convencional mente como DBO5 expresado en mg/l de O2.Deman da B ioqumica d e Oxg eno C arbon ceaCuando se refi ere a la demanda bioq umica de oxgeno par a oxi dar toda l a materia orgnica car boncea biodegradabl e, se denomi na demanda bioqumica ltima carboncea DBOuc.La rel acin entr e DBO/DQO indica l a bi odegradabilidad de la materi a contaminante

DBO/D QO < 0,2 vertido de tipo i norgnicoDBO/D QO > 0,6 vertido de tipo orgnico

tt LK

dt

dL =

mg/l.d ,carboncea orgnica materia la deoxidacin de tasa

d oxidacin, de tasaK

mg/l t, tiempoel para agua elen remanente DBO L

:Donde

1-

t

=

==

dt

dLt26

c. Caractersticas Qumicas Orgnicas

Deman da B ioquDeman da B ioqumica d e Oxmica d e Oxg enog eno. .

tktK

tLeLL == 10

kK =

==

303.2

DBO o 0 t tiempoel para agua elen remanente DBO L

:Donde

UC

La D BO remanente par a cualqui er ti empo t es igual a;

La D BO ej ercida para cualquier tiempo t es igual a;

)101().1( tktKt LeLLLy ===

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c. Caractersticas Qumicas Orgnicas

Deman da B ioquDeman da B ioqumica d e Oxmica d e Oxg enog eno. .

La oxi daci n bi oqumica es un proceso lento que req uiere, matemticamente, un tiempo i nfi nito para su cul mi naci n. A 20C, va l ores tpicos de K y K son respecti vamente 0.23 y 0.10 d-1

Para determi nar el valor de la constante de reacci n a una temper atur a difer ente de 20C se utiliza la ecuacin:

2 0

2 0

= TT

KK

ra temperatude ecoeficient

C20 para DBO la dereaccin de Constante

CT para DBO la dereaccin de Constante K

:Donde

20

==

=

K

T

C02T para 047.1

C02T para 056.1

C20-4T para 135.1

>===

==

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c. Caractersticas Qumicas Orgnicas

Deman da B ioqumica d e Oxg eno N itrogen cea

OHHNOONH asN itr os omon 2224 25.1 ++ +++

La descomposicin de l a materia orgnica, especial mente l a hidr lisis de las protenas , pr oduce material no car bonceo como el amoniaco. Este material , nitrgeno amoniacal es oxidado por las bac terias nitrificante en nitrito y nitrato, causando una demanda de oxgeno conoci da como demanda bioqumica de oxgeno nitr ogencea, DBON

Efecto de la DBON

322 5.0 NOONOrNitrobacte +

OHHNOONH 2324 22 +++++

Global mente la reaccin se expr esara:

+42 1574 mg/l de NHar para oxidOmg/l.

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Ejemplo 2.1

lmgy

L /293101

200

10151.0 =

=

= ktktktkt

La DBO5 de un agua resi dual es de 200 mg/l y l a constante de reaccin, base 10 , 0.1 d-1 ; Deter minar la DBOUC y l a DBO ejercida y remanente a 1 da.

lmgLy ktt /60)101(293)101(11.0 ===

2/23360293 OlmgyLL tt ===

La D BOUC ser igual a:

La D BO a 1 da ser:

La D BO a 1 dar emanente:

DBO remanente

DBO ejercida

60

1

293

5

200

DBO

mg/l

Tiempo

das

L

30

Ejemplo 2.2

lmgy

L /293101

200

10151.0 =

=

= ktktktkt

La DBO es tndar de un agua resi dual es de 200 mg/l y el conteni do de NT K de 20 mg/l-N. La constante de reacci n, base 10, es igual a 0.1 d-1; Deter minar la DBOUC, la DBON y l a DBO total del agua resi dual.

lmgNlmg

OlmgNlmgDBON /91

/1

/57.4/20 2 =

=

lmgDBOT /38491293 =+=

La D BOUC ser igual a:

La D BON del resi duo ser :

La D BO total del ag ua r esidual :

DBO remanente

DBO ejercida

60

1

293

5

200

DBOmg/l

Tiempo

das

384

DBON

TRATAMIENTO DE AGUAS

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c. Caractersticas Qumicas Orgnicas

Deman da QuDeman da Qumica d e Oxmica d e Oxgenogeno . . Se usa para medir el oxgeno equi valente a l a materia orgnica oxidable qumicamente por un agente oxi dante fuerte, gener almente, en un medi o ci do y a alta temperatur a. Para la oxidacin de ciertos compuestos orgnicos resistentes se r equiere la ayuda de un catalizador como el sulfato de plata. C ompuestos orgnicos que i nterfieren con el ensayo, como l os cl oruros, se elimi nan medi an HgCl2.La r eaccin pri ncipal puede representarse:

La DQO es til como par metro de concentracin orgnica en aguas residual es industrial es o munici pal es txi cas a la vi da bi olgica y se puede r ealizar en sl o 3 horas .

OHCOCrHOCrorgnicaMateria calorrcatalizado22

32

72++ ++ +++

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c. Caractersticas Qumicas Orgnicas

Deman da TeDeman da Terica d e Oxrica d e Oxgenogeno . . C unado se conoce la fr mul a qumica de l a materia oxidable del agua resi dual, es posible cuanti ficar es tequi omtricamentela demanda terica de oxgeno, DTO.El procedimi ento bsico es suponer l a ocurrencia de las siguientes reacciones qumicas:

1. El carbono es oxidado en CO2 C + O2 = C O22. El ni trgeno orgnico es conver tido en amoniaco Norg. NH33. El amonaco es oxi dado en nitritos y nitratos N-3 + 2O2 N+5

4. El azufr e o sulfur os es oxidado a sulfatos S= + 2O2 = SO4 =

5. El fsforo es oxi dado a fos fatos . P + 2O2 = PO4-3

6. El hi drgeno es convertido en agua 2H2 + 2O2 = 2H2 O

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Ejemplo 2.3

Calcular la DT O de un resi duo con 325 mg/l de carbono orgnico, 50 mg/l de nitrgeno orgnico, 75 mg/l de nitr geno amoniacal y 5 mg/l de ni tritos.

67.212

32 2 =

Cg

Og

1. Par a el car bono orgnico C + O2 = C O2

1.Para el nitrg eno orgnico y amoniacal NH3 + 2O2 = HN O3 + H2O

Para el nitrg eno de nitritos: NO2- + 0.5O2 = NO3-

La DT O ser:

57.41464 2 =

CgOg

14.114

162 =

Cg

Og

)(14.1)(57.467.2 NitritosNamNoCoDTO +++=

lmgDTO /1445514.1)7550(57.432567.2 =+++= 34

d. Caractersticas Biolgicas

TRANSMISI N DE PAT GENOS PO TENCIALES AL HO MBRE

EXCR ETA S:EXCR ETA S:HOMBRE / ANIMAL ESHOMBRE / ANIMAL ES

OCOCANO S Y ANO S Y ESTUARIO SESTUARIO S

HOMBRESHOMBRES

CULTIVO SCULTIVO S AERO SOL ESAERO SOL ES

LLUVIA SLLUVIA S DESA GDESA GEE

RIOS YRIOS YLAGO SLAGO S

AGUAS AGUAS SUBT ERRSUBT ERRNEA SNEA S

IRRIGAC IIRRIGAC INN

PEC ES Y PEC ES Y MARISCO SMARISCO S

AGUA AGUA RECREAC IONALRECREAC IONAL

SUM INISTR OSSUM INISTR OSDE AGUADE AGUA

DESECHO S SDESECHO S S LID OS LID OS ARRASTRADO S POR LLU VIASARRASTRADO S POR LLU VIAS

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d. Caractersticas Biolgicas

ORGANISMOS PATGENOS TRANSPO RTADOS POR EL AGUA

Bacterias Virus Protozoos

Escherichia Enterovirus EntamoebaSalmonella Hepatitis A AcanthamoebaShigella Adenovirus GiardiaVibrio Coxsackie A y B SchistosomaLeptospira ReovirusMycobacterium Parvovirus

La pol ucin tiene l ugar cuando compuestos o microorganismos i ndeseables penetran en el ambiente acutico y cambi an sus propiedades y con ell as se pier de el eq uilibrio producindose una variaci n en la dis tribuci n y composicin de la comunidad

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ENFERM EDADES Y AGENTES PATGENOS TRANSMISIBLES POR EL AGUA

ENFERM EDADES Y AGENTES PATGENOS TRANSMISIBLES POR EL AGUA

VIRUSENFERMEDAD AGENTES

MENINGITIS, INFECCIONES Coxsakievirus A, BRESPIRATORIAS

POLIOMIELITIS VIRUS DE LA POLIOHEPATITIS A VIRUS DE LA

HEPATITIS AGASTROENTERITIS ROTAVIRUS,

ASTROVIRUS

VIRUSENFERMEDAD AGENTES

MENINGITIS, INFECCIONES Coxsakievirus A, BRESPIRATORIAS

POLIOMIELITIS VIRUS DE LA POLIOHEPATITIS A VIRUS DE LA

HEPATITIS AGASTROENTERITIS ROTAVIRUS,

ASTROVIRUS

TRATAMIENTO DE AGUAS

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ENFERMEDADES Y AGENTES PATGENOS TRANSMISIBLES POR EL AGUA

BACTERIAS:ENFERMEDAD AGENTES

FIEBRE TIFOIDEA Salmonella typhi

SALMONELOSIS OTRAS SALMONELASDISENTERA BACILAR ShigellaGASTROENTERTIS E. coli TOXIGNICO

Y. enterocoltica, Campylobacter sp.

COLERA Vibrio cholerae

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ENFERMEDADES Y AGENTES PATGENOS TRANSMISIBLES POR EL AGUA

PROTOZOARIOS

ENFERMEDAD AGENTESAMEBIASIS Entamoeba histolytica

DISENTERA BALANTIDIANA Balantidium coli

GIARDIASIS Giardia intestinalis

CRIPTOSPORIDIOSIS Cryptosporidiumparvum

MENINGOENCEFALITIS Acantamoeba sp.

AMEBIANA

39 40

ENFERMEDADES Y AGENTES PATGENOS TRANSMISIBLES POR EL AGUA

HELMINTOS (PARSITOS)ENFERMEDAD AGENTES

ASCARIASIS Ascaris lumbricoidesTRICHURIASIS Trichuris trichiuraESQUISTOSOMIASIS Schistosoma sp.

TENIASIS Taenia solium

HELMINTOS (PARHELMINTOS (PARSITOS)SITOS)ENFERMEDADENFERMEDAD AGENTESAGENTES

ASCARIASISASCARIASIS Ascaris lumbricoidesAscaris lumbricoidesTRICHURIASISTRICHURIASIS Trichuris trichiuraTrichuris trichiuraESQUISTOSOMIASISESQUISTOSOMIASIS SchistosomaSchistosoma spsp..

TENIASIS TENIASIS TaeniaTaenia soliumsolium

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Ensayo para el control del tratamiento del agua residual

Ensayo s d e control d el tratamiento del agua residu al

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Anlisis usados para estimar los constituyentes en las aguas residuales

An lisis fsico s p ara estimar con stitu yentes d el agu a residual

TRATAMIENTO DE AGUAS

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Anlisis usados para estimar los constituyentes en las aguas residuales

An lisis qumicos inorg nicos p ara estimar con stitu yentes d el agu a residual

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Anlisis usados para estimar los constituyentes en las aguas residuales

An lisis qumicos o rgn ico s y b iolgico s para estimar constitu yent es del A.R.

45

Ensayo s d e Plantas de Trat amiento Primario

Ensayo para el control del tratamiento del agua residual (cont.)

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Ensayo s d e Plantas de Trat amiento Primario

Ensayo para el control del tratamiento del agua residual (cont.)