Instituto Universitario de la Paz- UNIPAZ

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Ingeniería de Aguas Residuales: Tratamiento, Vertido y Reutilización Volumen I

Por: George Tchobanoglous.
Tipo de material: materialTypeLabelLibroSeries Volumen 1.Editor: España Mc Graw Hill 1995Edición: 3 Edición.Descripción: 505 p.ISBN: 84-481-1727-1.Materia(s): Tratamiento de aguas residuales Composición de los caudales de aguas residuales Medición de caudales FlotaciónClasificación CDD: 628.2
Contenidos:
Pr61ogo a Ia edici6n espanola xiii Sobre los autores principales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv Introducci6n xvii Agradecimientos xxi Capitulo Ingenieria sanitaria: una panoramica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 Tratamiento de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 2 Vertido y reutilizaci6n de fangos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1 3 Recuperaci6n y reutilizaci6n de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4 Evacuaci6n de efluentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1 5 El papel del ingeniero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1 6 Referencias bibliognificas .·. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Capitulo 2 Caudales de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 1 Composici6n de los caudales de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2 Estimaci6n de los caudales de aguas residuales a partir de los datos de abastecimiento de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 3 Origen y caudales de las aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 v i ONTENIDO 2.4 Amilisis de los datos de caudales de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.5 Reducci6n de los caudales de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.6 Temas .de debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2.7 Referencias bibliognificas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Capitulo 3 Caracteristicas e las aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.1 Caracterfsticas ffsicas qufmicas y biol6gicas del agua residual . . . . . . . . 53 3.2 Caracterfsticas ffsicas: definici6n y utilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3.3 Caracterfsticas qufmicas: definici6n y aplicaci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.4 Caracterfsticas biol6gicas: definici6n y aplicaci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 3.5 Composici6n de las aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 3.6 Estudios de caracterizaci6n del agua residual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 3.7 Temas de debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 3.8 Referencias bibliognificas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Capitulo 4 Objetivos metodos y consideraciones sobre el proyecto del trata-miento e las aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 4.1 Reglamentos y objetivos del tratamiento del agua residual . . . . . . . . . . . 137 4.2 Clasificaci6n de los metodos de tratamiento de las aguas residuales . . . . 141 4.3 Aplicaci6n de los metodos de tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 4.4 Elecci6n de los diagramas de flujo de procesos y tratamientos . . . . . . . . 147 4.5 Implantaci6n de los programas de gesti6n de las aguas residuales . . . . . 157 4.6 Financiaci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 4.7 Temas de debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 4.8 Referencias bibliograficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Capitulo 5 Introducci6n al proyecto e plantas e tratamiento e agua residual . 169 5.1 Impacto de los caudales y cargas contaminantes sobre el proyecto de las plantas de tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 5.2 Evaluaci6n y determinaci6n de los caudales de proyecto . . . . . . . . . . . 170 5.3 Evaluaci6n y determinaci6n de las cargas contaminantes de proyecto . . 177 5.4 Elecci6n de los procesos· de tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 5.5 Elementos del disefio conceptual de procesos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 5.6 Temas de debate y problemas . . . . 218 5. 7 Referencias bibliograficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 Capitulo 6 Operaciones fisicas unitarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 6.1 Medici6n de caudales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 6.2 Desbaste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 6.3 · Homogeneizaci6n de caudales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 6.4 Mezclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 6.5 Sedimentaci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 6.6 Sedimentaci6n acelerada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 6.12 CONTENIDO v Flotaci6n Filtraci6n en medio granular . Transferencia de gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Volatilizaci6n y arrastre de compuestos organicos volatiles COVs) en las instalaciones de tratamiento de las aguas residuales . Temas de debate y problemas : . Referencias bibliograficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 283 314 327 334 340 Capitulo 7 roc~sos quimicos unitarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 7.1 Precipitaci6n qufmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345 7.2 Adsorci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358 7.3 Desinfecci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369 7.4 Desinfecci6n con cloro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 7.5 Decloraci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 7.6 Desinfecci6n :con di6xido de cloro , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393 7.7 Desinfecci6n con cloruro de bromo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394 7.8 Desinfecci6n con ozono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 7.9 Desinfecci6n con· rayos ultravioletas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 7.10 tras aplicaciones qufmicas , , , . . . . . . . . . . 401 7.11 Temas de debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403 7.12 Referencias bibliograficas : . . . . 406 Capitulo 8 Procesos biol6gicos unitarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9 8.1 Panonimica general del tratamiento biol6gico del agua residual . . . . . . 409 8.2 Introducci6n al metabolismo microbiano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410 8.3 Microorganismos importantes en el tratamiento biol6gico del agua re-sidual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415 8.4 Crecimiento bacteriano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418 8.5 Cinetica del crecimiento biol6gico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 8.6 Procesos biol6gicos de tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 8.7 Procesos de tratamiento aerobio de cultivo en suspensi6n . . . . . . . . . . 436 8.8 Procesos aerobios de tratamiento de cultivo fijo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459 8.9 Procesos de. tratamiento anaerobios de cultivos en suspensi6n . . . . . . . 478 8.10 Procesos anaerobios de tratamiento de cultivo fijo . . . . . . . . . . . . . . . . 488 8.11 Eliminaci6n biol6gica de nutrientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 8.12 Procesos de tratamiento por lagunaje estanques) . . . . . . . . . . . . . . . . . 494 8.13 Temas de debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 8.14 Referencias bibliograficas , . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504 VOLUMEN II Capitulo 9 Proyecto de instalaciones p r el tratamiento fisico y quimico del agua residual · . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 7 9.1 Rejas de barras y tamices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507 9.2 Dilaceraci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517 Viii ONTENIDO 9 3 Eliminaci6n de arenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520 9 4 Homogeneizaci6n y regulaci6n del caudal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533 9 5 Otras operaciones de pretratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537 9 6 Tanques de decantaci6n primaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538 9 7 Otras unidades y operaciones p r Ia eliminaci6n de s6lidos . . . . . . . . 553 9 8 Precipitaci6n qufmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555 9 9 Desinfecci6n con compuestos de cloro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563 9 10 Otros sistemas de desinfecci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577 9 11 Postaireaci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 580 9 12 Control de olores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584 9 13 Control de las emisiones de COVs en las instalaciones de tratamiento de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591 9 14 Temas de debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598 9 15 Referencias bibliognificas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600 Capitulo 1 Proyecto de instalaciones para el tratamiento biol6gico del agua residual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 El proceso de fangos activados . Selecci6n y disefio de las instalaciones ffsicas p r el proceso de fangos activados · . Disefio del proceso de fangos activados . Lagunas aireadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Filtros percoladores . Contactores biol6gicos rotativos RBCs) . Procesos combinados de tratamiento aerobio . Estanques de estabilizaci6n . Temas de debate y problemas . Referencias bibliognificas . 605 633 673 687 698 714 723 729 745 750 Capitulo Tratamiento avanzado del agua residual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 753 11 1 11 2 11.3 11.4 11.5 11 6 11 7 11 8 11 9 11 10 11 11 11 12 11 13 11 14 11 15 Necesidad del tratamiento avanzado de las aguas residuales . Tecnologfas empleadas en el tratamiento avanzado de las aguas residuales. Eliminaci6n de los s6lidos suspendidos residuales mediante filtraci6n en medio granular . Eliminaci6n de s6lidos suspendidos residuales por microtamizado . Control de nutrientes . Conversi6n del amonfaco por nitrificaci6n biol6gica . Eliminaci6n del nitr6geno por nitrificaci6njdesnitrificaci6n biol6gica Eliminaci6n biol6gica del f6sforo . Eliminaci6n conjunta de nitr6geno y f6sforo mediante procesos biol6gicos . Eliminaci6n de nitr6geno mediante procesos ffsicos y qufmicos . Eliminaci6n del f6sforo por adici6n qufmica . Eliminaci6n de compuestos t6xicos y compuestos organicos refractarios. Eliminaci6n de sustancias inorganicas disueltas . Temas de debate y problemas . Referencias bibliograficas . 754 756 761 782 784 788 806 823 828 834 839 850 856 860 862 ONTENIDO x Capitulo 12 Diseiio de instalaciones para el tratamiento y vertido del fango . . . 865 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 12.10 12.11 12.12 12.13 12.14 12.15 12.16 12.17 12.18 12.19 12.20 12.21 Procedencia, cantidad y caracterfsticas del fango . Normativa para el vertido y reutilizaci6n de fangos : . Diagramas de procesos de tratamiento del fango , . Bombeo de fangos y espumas . Operaciones de pretratamiento . Espesado concentraci6n) . Estabilizaci6n . Digesti6n anaerobia del fango . Digesti6n aerobia del fango , . Compostaje . Acondicionamiento : . Desinfecci6n . Deshidrataci6n . Secado termico . Reducci6n termica . Realizaci6n de balances de masqs de s6lidos . Aplicaci6n del .fango a suelo . Otros usos beneficiosos del fango . Transporte, almacenamiento y vertido del fango . Temas de debate y problemas . Referencias bibliognificas . 867 879 879 885 899 905 916 920 944 953 961 967 969 992 997 1009 1022 1036 1037 1043 1047 Capitulo 3 Sistemas de tratamiento naturales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 51 13.1 13.2 13 3 13.4 13 5 13 6 13.7 13 8 13.9 Desarrollo de los sistemas de tratamiento natural . Consideraciones fundamentales en Ia aplicaci6n de los sistemas de trata-· miento natural . Sistemas de baja carga . Sistemas de infiltraci6n nipida . Sistemas de riego superficial . Terrenos pantanosos artificiales . Sistemas de tratamiento de plantas acmiticas flotantes . Temas de debate y problemas . Referencias bibliognificas . 1052 1063 1071 1095 1113 1125 1137 1149 1150 Capitulo 14 Sistemas de tratamiento para pequeiias comunidades . . . . . . . . . 1153 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 Problemas especfficos asociadas a las pequefias comunidades . Caudales y caracterfsticas de las aguas residuales de pequefias comuni-dades . : . Tipologfa de los sistemas de tratamiento y vertido de aguas residuales de pequefias dimensiones . Sistemas individuales para viviendas aisladas e instalaciones comunita-rias en zonas no conectadas a una red de alcantarillado . Selecci6n y disefio de sistemas individuales . Unidades de gesti6n de sistemas individuales de tratamiento . Sistemas de aguas residuales en pequefias comunidades . 1153 1155 1158 1162 1181 1213 1214 X ONTENIDO 14.8 14.9 14.10 14.11 14.12 14.13 Sistemas. de pequeflas dimensiones p r urbanizaciones y comunidades muy pequeflas . Sistemas con plantas de tratamiento prefabricadas . Instalaciones de tratamiento especfficamente disefladas p r cada caso El lfquido de fosas septicas y su vertido . Temas de debate y problemas . Referencias bibliognificas . 1220 1224 1233 1236 1244 1247 Capitulo 15 Gesti6n e las aguas residuales e redes e alcantarillado unitarias 1249 15.1 Historia de las redes de alcantarillado unitarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1250 15.2 Componentes de las redes de alcantarillado unitarias . . . . . . . . . . . . . . . 1251 15.3 Caudales en las redes unitarias y caracterfsticas del agua residual . . . . . . 1259 15.4 Metodos para el control de caudales aliviados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1273 15.5 Tratamiento de los caudales aliviados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1279 15.6 Futuras tendencias en la gesti6n de los caudales aliviados de tormentas . . 1282 15.7 Temas de debate y problemas . . 1283 15.8 Referencias bibliognificas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1285 Capitulo 16 Recuperaci6n y reutilizaci6n e efluentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1287 16.1 Introducci6n a la recuperaci6n y reutilizaci6n de efluentes . . . . . . . . . . . 1288 16.2 Aplicaciones de las aguas residuales recuperadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1294 16.3 Tecnologfas de recuperaci6n de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1329 16.4 Aspectos a considerar en la planificaci6n de la recuperaci6n y reutilizaci6n de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1340 16.5 Temas de debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1346 16.6 Referencias bibliognificas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1349 Capitulo 17 Vertido de efluentes . . . . . . . . . . . 1353 17.1 Panimetros de calidad del agua y criterios de calidad . . . . . . . . . . . . 1354 17.2 Procesos actuantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1357 17.3 Vertido a lagos y embalses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1370 17.4 Vertido a rfos y estuarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1376 17.5 Vertido al mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1390 17.6 Temas de debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1402 17.7 Referencias bibliognificas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1404 Apendices A Factores de conversi6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1407 B Propiedades ffsicas del aire ·•. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1415 C Propiedades ffsicas del agua : . . . 1417 D Solubilidad de gases disueltos en agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1421 E . Concentraci6n de oxfgeno disuelto en agua en funci6n de la temperatura de la salinidad y de la presi6n barometrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1423 CONTENIDO i F Tablas del N P y su aplicaci6n 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 427 G Procedimiento general de soluci6n de balances de materiales en un reactor de flujo discontinue un reactor de mezcla completa y un rfiactor de flujo en pist6n 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 43 H Determinaci6n de coeficientes cineticos 44 I Diagramas de Moody para el amilisis del flujo en tuberfas 459
Resumen: tecnologfa y el manejo de los sistemas de saneamiento y depuraci6n de las aguas residuales. · Por ello una vez mas mil gracias a mi amigo y colaborador por repetir la hazafia de antafio esta vez con la colaboraci6n inestimable de su hijo Ian en un momento quizas menos ilusionante .para el que la primera vez pero mucho mas significativo que entonces. En efecto se acaba de aprobar el Plan Nacional de Saneamiento y Depura-ci6n como consecuencia de la Directiva Europea 91/271 que implica el disefio construcci6n y explotaci6n de un importante numero de nuevas instalaciones de depuraci6n ademas de la mejora ampliaci6n y adaptaci6n de muchas de las existentes por lo que nuevas generaciones de profesionales ya sean ingenie-ros qufmicos bi6logos o licenciados en ciencias del mar van a necesitar mas que nunca por un lado la experiencia que podamos aportar los que con mucha ilusi6n y pocos medios empezamos a disefiar hace mas de 20 afios lo que hoy empieza a ser realidad y por otro con el apoyo absolutamente imprescindible de unos textos de consulta y trabajo como el que se prologa aquf que son el compendia del saber en una disciplina en la que muchos creen saber mucho pero que realmente s6lo unos pocos han llegado a tener las ideas claras de lo que verdaderamente se necesita en nuestro pafs. Espero que esta contribuci6n sirva para que mas profesionales se vayan incorporando a este mundo ya no tan pequefio de entusiastas que siempre ha pretendido conseguir que nuestros rfos y mares sean cada vez mas limpios convirtiendose en lo que alguna vez fueron.Nota de existencias: 2
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tecnologfa y
el
manejo de los sistemas
de
saneamiento y depuraci6n de las aguas residuales. ·
Por
ello una
vez
mas mil gracias a mi amigo y colaborador por repetir la hazafia de antafio esta
vez
con la colaboraci6n inestimable de su hijo Ian en un momento quizas menos ilusionante .para
el
que la primera
vez
pero mucho mas significativo que entonces. En efecto
se
acaba
de
aprobar
el
Plan Nacional de Saneamiento y Depura-ci6n como consecuencia
de
la Directiva Europea 91/271 que implica
el
disefio construcci6n y explotaci6n de un importante numero de nuevas instalaciones de depuraci6n ademas de la mejora ampliaci6n y adaptaci6n de muchas de las existentes por lo que nuevas generaciones
de
profesionales ya sean ingenie-ros qufmicos bi6logos o licenciados en ciencias del mar van a necesitar mas que nunca por un lado la experiencia que podamos aportar los que con mucha ilusi6n y pocos medios empezamos a disefiar hace mas de
20
afios lo que hoy empieza a ser realidad
y
por otro con
el
apoyo absolutamente imprescindible de unos textos de consulta y trabajo como
el
que
se
prologa aquf que son
el
compendia del saber en una disciplina en la que muchos creen saber mucho pero que realmente s6lo unos pocos han llegado a tener las ideas claras de
lo
que verdaderamente
se
necesita en nuestro pafs. Espero que esta contribuci6n sirva para que mas profesionales
se
vayan incorporando a este mundo ya no tan pequefio
de
entusiastas que siempre ha pretendido conseguir que nuestros rfos y mares sean cada
vez
mas limpios convirtiendose en lo que alguna
vez
fueron.

Pr61ogo a Ia edici6n espanola xiii Sobre los autores principales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv Introducci6n xvii Agradecimientos xxi Capitulo Ingenieria sanitaria: una panoramica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1 1
Tratamiento de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1 2
Vertido
y
reutilizaci6n de fangos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1 3
Recuperaci6n
y
reutilizaci6n de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
1.4 Evacuaci6n de efluentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12 1 5
El papel del ingeniero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
1 6
Referencias bibliognificas .·. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
Capitulo 2 Caudales de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
2 1
Composici6n de los caudales de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
2.2 Estimaci6n de los caudales
de
aguas residuales a partir de los datos de abastecimiento
de
agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
2 3
Origen
y
caudales de las aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
v


i
ONTENIDO
2.4
Amilisis
de
los datos
de
caudales de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . .
41
2.5
Reducci6n de los caudales
de
aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46 2.6
Temas .de debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
2.7
Referencias bibliognificas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
Capitulo 3 Caracteristicas
e
las aguas residuales
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
3.1
Caracterfsticas
ffsicas
qufmicas y biol6gicas
del
agua residual . . . . . . . .
53
3.2
Caracterfsticas
ffsicas:
definici6n y utilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
3.3
Caracterfsticas qufmicas: definici6n y aplicaci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
3.4
Caracterfsticas biol6gicas: definici6n y aplicaci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . .
103
3.5
Composici6n de las aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
124
3.6
Estudios de caracterizaci6n
del
agua residual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
127 3.7
Temas de debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
130
3.8
Referencias bibliognificas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
135
Capitulo 4 Objetivos metodos y consideraciones sobre el proyecto del trata-miento
e
las aguas residuales
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
137
4.1
Reglamentos y objetivos
del
tratamiento
del
agua residual . . . . . . . . . . .
137 4.2
Clasificaci6n
de
los metodos de tratamiento
de
las aguas residuales . . . .
141
4.3
Aplicaci6n de los metodos de tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
143
4.4
Elecci6n de los diagramas
de
flujo
de procesos y tratamientos . . . . . . . .
147 4.5
Implantaci6n de los programas de gesti6n de las aguas residuales . . . . .
157 4.6
Financiaci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
162
4.7
Temas
de
debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
165
4.8
Referencias bibliograficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
166
Capitulo 5 Introducci6n al proyecto
e
plantas
e
tratamiento
e
agua residual . 169
5.1
Impacto de los caudales y cargas contaminantes sobre
el
proyecto de las plantas de tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
170 5.2
Evaluaci6n y determinaci6n de los caudales de proyecto . . . . . . . . . . .
170
5.3
Evaluaci6n y determinaci6n de las cargas contaminantes de proyecto . .
177
5.4
Elecci6n
de
los procesos· de tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
191
5.5
Elementos
del
disefio conceptual de procesos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
208
5.6
Temas de debate y problemas . . . .
218
5.
7
Referencias bibliograficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
220
Capitulo 6 Operaciones fisicas unitarias
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
221
6.1
Medici6n de caudales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
224
6.2
Desbaste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
228
6.3
·
Homogeneizaci6n de caudales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
232
6.4
Mezclado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
242
6.5
Sedimentaci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
251
6.6
Sedimentaci6n acelerada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
275


6.7
6.8 6.9
6.10
6.11
6.12
CONTENIDO
v
Flotaci6n Filtraci6n en medio granular . Transferencia de gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Volatilizaci6n y arrastre de compuestos organicos volatiles COVs) en las instalaciones de tratamiento
de
las aguas residuales . Temas de debate y problemas
:
. Referencias bibliograficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
277
283
314
327
334 340
Capitulo 7
roc~sos
quimicos unitarios
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
343
7.1
Precipitaci6n qufmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
345
7.2
Adsorci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
358 7.3
Desinfecci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
369
7.4
Desinfecci6n con cloro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
377
7.5
Decloraci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
390
7.6
Desinfecci6n :con di6xido
de
cloro , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
393 7.7
Desinfecci6n con cloruro de bromo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
394
7.8
Desinfecci6n con ozono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
397
7.9
Desinfecci6n con· rayos ultravioletas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
399 7.10
tras
aplicaciones qufmicas , , , . . . . . . . . . .
401 7.11
Temas de debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
403
7.12
Referencias bibliograficas
:
. . . .
406
Capitulo 8 Procesos biol6gicos unitarios
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 9
8.1
Panonimica general del tratamiento biol6gico del agua residual . . . . . .
409
8.2
Introducci6n
al
metabolismo microbiano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
410
8.3
Microorganismos importantes
en
el
tratamiento biol6gico del agua re-sidual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
415 8.4
Crecimiento bacteriano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
418
8.5
Cinetica
del
crecimiento biol6gico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
421
8.6
Procesos biol6gicos de tratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
430
8.7
Procesos de tratamiento aerobio de cultivo
en
suspensi6n . . . . . . . . . .
436
8.8
Procesos aerobios de tratamiento de cultivo
fijo
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
459
8.9
Procesos
de.
tratamiento anaerobios
de
cultivos en suspensi6n . . . . . . .
478 8.10
Procesos anaerobios de tratamiento de cultivo
fijo
. . . . . . . . . . . . . . . .
488 8.11
Eliminaci6n biol6gica de nutrientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
489 8.12
Procesos
de
tratamiento por lagunaje estanques) . . . . . . . . . . . . . . . . .
494
8.13
Temas de debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
500
8.14
Referencias bibliograficas , . . . . . . . . . . . . . . . . . .
504
VOLUMEN II Capitulo 9 Proyecto
de
instalaciones
p r
el tratamiento fisico y quimico
del
agua residual
· . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 7
9.1
Rejas de barras y tamices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
507
9.2
Dilaceraci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
517


Viii
ONTENIDO
9 3
Eliminaci6n
de
arenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
520 9 4
Homogeneizaci6n
y
regulaci6n del caudal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
533 9 5
Otras operaciones de pretratamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
537 9 6
Tanques
de
decantaci6n primaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
538 9 7
Otras unidades
y
operaciones
p r
Ia eliminaci6n de s6lidos . . . . . . . .
553
9 8
Precipitaci6n qufmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
555
9 9
Desinfecci6n con compuestos de cloro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
563 9 10
Otros sistemas
de
desinfecci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
577
9 11
Postaireaci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
580 9 12
Control
de
olores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
584 9 13
Control de las emisiones de COVs en las instalaciones de tratamiento
de
aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
591
9 14
Temas de debate
y
problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
598
9 15
Referencias bibliognificas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 600
Capitulo 1 Proyecto
de
instalaciones
para
el
tratamiento biol6gico
del
agua residual
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 3
10 1
10 2
10 3
10 4 10 5 10 6
10 7 10 8 10 9
10 10
El proceso de fangos activados . Selecci6n
y
disefio de las instalaciones
ffsicas
p r
el
proceso de fangos activados · . Disefio del proceso de fangos activados . Lagunas aireadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Filtros percoladores . Contactores biol6gicos rotativos RBCs) . Procesos combinados de tratamiento aerobio . Estanques de estabilizaci6n . Temas de debate
y
problemas . Referencias bibliognificas .
605 633 673 687 698
714
723 729
745
750
Capitulo Tratamiento avanzado
del
agua residual
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
753
11 1
11 2
11.3
11.4
11.5
11 6 11 7
11 8
11 9
11 10
11 11
11 12
11 13
11 14
11 15
Necesidad del tratamiento avanzado de las aguas residuales . Tecnologfas empleadas en
el
tratamiento avanzado
de las
aguas residuales. Eliminaci6n de los s6lidos suspendidos residuales mediante filtraci6n en medio granular . Eliminaci6n
de
s6lidos suspendidos residuales
por
microtamizado . Control de nutrientes . Conversi6n del amonfaco por nitrificaci6n biol6gica . Eliminaci6n del nitr6geno
por
nitrificaci6njdesnitrificaci6n biol6gica Eliminaci6n biol6gica del f6sforo . Eliminaci6n conjunta
de
nitr6geno
y
f6sforo mediante procesos biol6gicos . Eliminaci6n de nitr6geno mediante procesos
ffsicos
y
qufmicos . Eliminaci6n del f6sforo por adici6n qufmica . Eliminaci6n de compuestos t6xicos
y
compuestos organicos refractarios. Eliminaci6n de sustancias inorganicas disueltas . Temas de debate
y
problemas . Referencias bibliograficas . 754
756
761
782 784
788 806 823 828
834
839
850
856
860 862


ONTENIDO
x
Capitulo 12 Diseiio
de
instalaciones
para
el tratamiento
y
vertido del fango
. . .
865
12.1
12.2
12.3
12.4
12.5
12.6
12.7 12.8 12.9
12.10
12.11
12.12 12.13
12.14 12.15
12.16 12.17 12.18 12.19
12.20
12.21
Procedencia, cantidad
y
caracterfsticas
del
fango . Normativa para
el
vertido
y
reutilizaci6n de fangos
:
. Diagramas de procesos de tratamiento
del
fango , . Bombeo de fangos
y
espumas . Operaciones
de
pretratamiento . Espesado concentraci6n) . Estabilizaci6n . Digesti6n anaerobia
del
fango . Digesti6n aerobia
del
fango , . Compostaje . Acondicionamiento
:
. Desinfecci6n . Deshidrataci6n . Secado termico . Reducci6n termica . Realizaci6n de balances
de
masqs de s6lidos . Aplicaci6n del .fango
a
suelo . Otros usos beneficiosos
del
fango . Transporte, almacenamiento
y
vertido del fango . Temas de debate
y
problemas . Referencias bibliognificas .
867 879 879 885 899 905 916
920 944
953 961
967
969
992
997
1009 1022 1036 1037 1043 1047
Capitulo
3
Sistemas
de
tratamiento naturales
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1 51
13.1
13.2
13 3
13.4
13 5 13 6
13.7
13 8
13.9
Desarrollo de los sistemas de tratamiento natural . Consideraciones fundamentales
en Ia
aplicaci6n de los sistemas de trata-· miento natural . Sistemas de baja carga . Sistemas de infiltraci6n nipida . Sistemas de riego superficial . Terrenos pantanosos artificiales . Sistemas de tratamiento
de
plantas acmiticas flotantes . Temas de debate
y
problemas . Referencias bibliognificas .
1052 1063
1071
1095
1113
1125 1137 1149
1150
Capitulo 14 Sistemas
de
tratamiento
para
pequeiias comunidades
. . . . . . . . .
1153
14.1
14.2 14.3
14.4
14.5 14.6 14.7
Problemas especfficos asociadas a las pequefias comunidades . Caudales
y
caracterfsticas de las aguas residuales
de
pequefias comuni-dades . : . Tipologfa de los sistemas de tratamiento
y
vertido de aguas residuales de pequefias dimensiones . Sistemas individuales para viviendas aisladas e instalaciones comunita-rias en zonas no conectadas a una red
de
alcantarillado . Selecci6n
y
disefio de sistemas individuales . Unidades
de
gesti6n de sistemas individuales de tratamiento . Sistemas
de
aguas residuales
en
pequefias comunidades .
1153 1155 1158 1162
1181
1213
1214


X
ONTENIDO
14.8 14.9
14.10
14.11
14.12 14.13
Sistemas. de pequeflas dimensiones
p r
urbanizaciones y comunidades muy pequeflas . Sistemas con plantas de tratamiento prefabricadas . Instalaciones de tratamiento especfficamente disefladas
p r
cada caso El lfquido de fosas septicas y su vertido . Temas de debate y problemas . Referencias bibliognificas .
1220
1224
1233 1236 1244 1247
Capitulo 15 Gesti6n
e
las aguas residuales
e
redes
e
alcantarillado unitarias 1249
15.1
Historia
de
las redes
de
alcantarillado unitarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1250
15.2
Componentes
de
las redes
de
alcantarillado unitarias . . . . . . . . . . . . . . .
1251 15.3
Caudales en las redes unitarias y caracterfsticas
del
agua residual . . . . . .
1259
15.4
Metodos para
el
control de caudales aliviados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1273
15.5
Tratamiento de los caudales aliviados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1279
15.6
Futuras tendencias en la gesti6n
de
los caudales aliviados de tormentas . .
1282
15.7
Temas
de
debate y problemas . .
1283
15.8
Referencias bibliognificas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1285
Capitulo 16 Recuperaci6n
y
reutilizaci6n
e
efluentes
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1287
16.1
Introducci6n a la recuperaci6n y reutilizaci6n
de
efluentes . . . . . . . . . . .
1288 16.2
Aplicaciones
de
las aguas residuales recuperadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1294
16.3
Tecnologfas de recuperaci6n de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1329 16.4
Aspectos a considerar en la planificaci6n
de
la recuperaci6n y reutilizaci6n
de
aguas residuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1340
16.5
Temas
de
debate y problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1346
16.6
Referencias bibliognificas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1349
Capitulo 17 Vertido de efluentes
. . . . . . . . . . .
1353
17.1
Panimetros de calidad del agua y criterios de calidad . . . . . . . . . . . .
1354
17.2
Procesos actuantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1357
17.3
Vertido a lagos y embalses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1370
17.4
Vertido a rfos y estuarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1376
17.5
Vertido al mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1390
17.6
Temas
de
debate
y
problemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1402
17.7
Referencias bibliognificas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1404
Apendices
A Factores
de
conversi6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1407
B Propiedades
ffsicas
del
aire
·•.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1415
C Propiedades
ffsicas
del
agua : . . .
1417
D Solubilidad de gases disueltos en agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1421
E . Concentraci6n
de
oxfgeno disuelto en agua en funci6n
de
la temperatura
de
la salinidad y
de
la presi6n barometrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1423


CONTENIDO
i
F Tablas
del
N P
y su aplicaci6n
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
427
G Procedimiento general
de
soluci6n de balances de materiales
en
un reactor
de flujo
discontinue un reactor de mezcla completa y un rfiactor de flujo en pist6n
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
43
H Determinaci6n
de
coeficientes cineticos

44
I Diagramas
de
Moody para
el
amilisis
del
flujo en tuberfas

459

tecnologfa y
el
manejo de los sistemas
de
saneamiento y depuraci6n de las aguas residuales. ·
Por
ello una
vez
mas mil gracias a mi amigo y colaborador por repetir la hazafia de antafio esta
vez
con la colaboraci6n inestimable de su hijo Ian en un momento quizas menos ilusionante .para
el
que la primera
vez
pero mucho mas significativo que entonces. En efecto
se
acaba
de
aprobar
el
Plan Nacional de Saneamiento y Depura-ci6n como consecuencia
de
la Directiva Europea 91/271 que implica
el
disefio construcci6n y explotaci6n de un importante numero de nuevas instalaciones de depuraci6n ademas de la mejora ampliaci6n y adaptaci6n de muchas de las existentes por lo que nuevas generaciones
de
profesionales ya sean ingenie-ros qufmicos bi6logos o licenciados en ciencias del mar van a necesitar mas que nunca por un lado la experiencia que podamos aportar los que con mucha ilusi6n y pocos medios empezamos a disefiar hace mas de
20
afios lo que hoy empieza a ser realidad
y
por otro con
el
apoyo absolutamente imprescindible de unos textos de consulta y trabajo como
el
que
se
prologa aquf que son
el
compendia del saber en una disciplina en la que muchos creen saber mucho pero que realmente s6lo unos pocos han llegado a tener las ideas claras de
lo
que verdaderamente
se
necesita en nuestro pafs. Espero que esta contribuci6n sirva para que mas profesionales
se
vayan incorporando a este mundo ya no tan pequefio
de
entusiastas que siempre ha pretendido conseguir que nuestros rfos y mares sean cada
vez
mas limpios convirtiendose en lo que alguna
vez
fueron.

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