Alberto Bouzas Blanco - Bases d'enginyeria ambiental

Alberto Bouzas Blanco

Juan A. González Romero

Vicente Martínez-Soria

Josep M. Penya-roja Oltra

BASES

D’ENGINYERIA AMBIENTAL

UNIVERSITAT DE VALÈNCIA

2007

Educació. Materials 98

Col·lecció: Educació. Materials

Director de la col·lecció: Guillermo Quintás Alonso

La publicació d’aquest llibre ha rebut l’ajut d’una beca del Servei de Política Lingüística de la Universitat de València per a la redacció de manuals en català.

Aquesta publicació ha comptat amb l’ajut de la Generalitat de Catalunya.

Esta publicación no puede ser reproducida, ni total ni parcialmente, ni registrada en, o transmitida por, un sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio, ya sea fotomecánico, foto-químico, electrónico, por fotocopia o por cualquier otro, sin el permiso previo de la editorial.

© Els autors, 2007

© D’aquesta edició: Universitat de València, 2007

Coordinació editorial: Maite Simon

Fotocomposició i maquetació: Inmaculada Mesa

Correció: José Manuel Guevara (Servei de Política Lingüística)

Coberta:

Disseny: Pere Fuster (Borràs i Talens Assessors SL)

Fotografia i tractament gràfic: Celso Hernández de la Figuera

Realització ePub: produccioneditorial.com

ISBN: 978-84-370-6648-6

Índex

Portada

Portada interior Alberto Bouzas Blanco Juan A. González Romero Vicente Martínez-Soria Josep M. Penya-roja Oltra BASES D’ENGINYERIA AMBIENTAL UNIVERSITAT DE VALÈNCIA 2007

Crèdits Educació. Materials 98 Col·lecció: Educació. Materials Director de la col·lecció: Guillermo Quintás Alonso La publicació d’aquest llibre ha rebut l’ajut d’una beca del Servei de Política Lingüística de la Universitat de València per a la redacció de manuals en català. Aquesta publicació ha comptat amb l’ajut de la Generalitat de Catalunya. Esta publicación no puede ser reproducida, ni total ni parcialmente, ni registrada en, o transmitida por, un sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio, ya sea fotomecánico, foto-químico, electrónico, por fotocopia o por cualquier otro, sin el permiso previo de la editorial. © Els autors, 2007 © D’aquesta edició: Universitat de València, 2007 Coordinació editorial: Maite Simon Fotocomposició i maquetació: Inmaculada Mesa Correció: José Manuel Guevara (Servei de Política Lingüística) Coberta: Disseny: Pere Fuster (Borràs i Talens Assessors SL) Fotografia i tractament gràfic: Celso Hernández de la Figuera Realització ePub: produccioneditorial.com ISBN: 978-84-370-6648-6

Índex

Introducció

1. Conceptes generals

1.1 Quina és la funció de l’enginyeria ambiental?

1.2 Exemple de sistema de tractament: estació depuradora d’aigües residuals

1.3 Operacions unitàries. Definició i classificació

1.3.1 Operacions unitàries basades en el transport de la quantitat de moviment

1.3.2 Operacions unitàries basades en el transport d’energia

1.3.3 Operacions unitàries basades en el transport de matèria

1.4 Formes d’operació

1.4.1. Règim estacionari i no estacionari

1.4.2. Inconvenients i avantatges dels dos tipus d’operació considerades

1.5 Plantejament general de l’anàlisi i el disseny de sistemes

2. Balanços de matèria

2.1 Principi de conservació de matèria

2.2 Balanç de propietat en un entorn

2.3 Magnituds, unitats i formes d’expressar la composició

2.4 Balanços de matèria en estat estacionari

2.4.1 Sense generació

2.4.2 Amb generació

2.4.3 Sistemes amb més d’una unitat

2.5 Balanç de matèria en estat no estacionari

2.5.1 Operació discontínua

2.5.2 Operació contínua

Problemes addicionals

3.Balanços d’energia

3.1 Importància dels balanços d’energia

3.2 Balanç total d’energia

3.2.1 Deducció de l’expressió general: anàlisi dels termes

3.3 Balanç entàlpic

3.3.1 Propietats de l’entalpia: determinació i càlcul

3.3.2 Aplicació al règim estacionari

3.3.3 Balanç d’energia en un reactor

3.3.4 Aplicació a l’estat no estacionari

3.4 Balanç d’energia mecànica

3.4.1 Energia mecànica

3.4.2 Expressió del balanç d’energia mecànica

3.4.3 La pressió

Problemes addicionals

4.Introducció als reactors

4.1 Processos de transformació en enginyeria ambiental

4.2Exemples de transformació química/biològica en enginyeria ambiental

4.3 Classificació dels reactors

4.3.1 Per la forma d’operar

4.3.2 Model de flux i contacte de la mescla de reacció

4.3.3 Per la forma d’intercanviar calor

4.3.4 Per la naturalesa de les fases

4.4 Equacions de disseny

4.4.1 Grandària del reactor

4.4.2 Velocitat de reacció

4.4.3 Dependència respecte de la concentració

4.4.4 Dependència respecte de la temperatura

4.5 Els reactors ideals

4.5.1 Descripcció dels reactors ideals

4.5.2 Reactor discontinu de tanc agitat (RDTA)

4.5.3 Reactor continu de tanc agitat (RCTA)

4.5.4 Reactor tubular amb flux de pistó (RFP)

4.6 Aplicació a un sistema natural. Estudi de l’impacte d’una descàrrega d’aigua residual en un riu

4.7 Anàlisi comparativa dels dos sistemes continus (tanc agitat i flux de pistó). El cas particular del sistema de fangs activats

Problemes addicionals

5.Introducció als fenòmens de transport

5.1 Generalitats

5.2 Mecanismes de transport molecular i de transport turbulent

5.3 Transport molecular: equacions de velocitat

5.3.1 Llei de Fourier

5.3.2 Llei de Newton

5.3.3 Llei de Fick

5.4 Transport turbulent: coeficients de transport

5.4.1 Coeficients individuals de transport

5.5 Transport entre diverses fases. Coeficients globals de transport

5.5.1 Transport entre fases

5.5.2 Coeficient global

5.6 Plantejament i resolució de problemes

Problemes addicionals

6.Operacions i processos unitaris de depuració

6.1 Classificació

6.2 Operacions unitàries físiques

6.2.1 Sedimentació

6.2.2 Flotació

6.2.3 Filtració

6.2.4 Centrifugació

6.2.5 Absorció

6.2.6 Membranes

6.2.7 Bescanvi de calor

6.2.8 Floculació

6.3 Processos unitaris químics de depuració

6.3.1 Adsorció

6.3.2 Bescanvi iònic

6.3.3 Coagulació

6.3.4 Precipitació

6.3.5 Oxidació

6.3.6 Desinfecció

6.4 Processos unitaris biològics de depuració

6.4.1 Classificació del processos biològics

6.4.2 Processos biològics de cultiu en suspensió

6.4.3 Processos biològics de suport sòlid

7.Índexs de qualitat ambiental

7.1 Funció dels índexs de qualitat

7.2 Índex de qualitat de l’aire

7.3 Índex de qualitat de l’aigua

7.3.1 Indicadors fisicoquímics

7.3.2 Indicadors biològics

7.4 Índex de qualitat del sòl

Bibliografia

Apèndixs

Apèndix A

Nomenclatura

Apèndix B

Magnituds, unitats i dimensions

Sistema Internacional de Magnituds i Unitats (SI)

Factors de conversió

Canvis d’unitats en concentracions: pes molecular, densitat i equació d’estat dels gasos

Exemples de conversió

Índex analític

Introducció

L’enginyeria ambiental es pot definir com la disciplina en què s’apliquen els fonaments de matemàtiques, física, química i biologia amb el propòsit de protegir la salut humana i el medi ambient i proporcionar la resposta tècnica als requeriments mediambientals. Per tant, un llibre amb el títol de Bases d’enginyeria ambiental ha de proporcionar a l’estudiant les eines per tal de començar a plantejar i resoldre qüestions com ara les següents: