46361582 ejercicios resueltos de ciencias ambient ales

8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales

1/35

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

FACULTAD DE INGENIERA QUMICA

Tema:

CTEDRA : CIENCIAS AMBIENTALES

CATEDRTICO : Ing. JOSE POMALAYA VALDEZ

ALUMNO : FUENTES VIVANCO , Walter Carlos

SEMESTRE : IX

HUANCAYO PER

2010

PROBLEMAS RESUELTO DECONTAMINACION DEL AGUA, AIRE Y

SLIDOS


2/35

LA CONTAMINACIN AMBIENTAL

El aumento continuo de la poblacin, su concentracin progresiva en grandes

centros urbanos y el desarrollo industrial ocasionan, da a da, ms problemas al

medio ambiente conocidos como contaminacin ambiental. sta consiste en la

presencia de sustancias (basura, pesticidas, aguas sucias) extraas de origen

humano en el medio ambiente, ocasionando alteraciones en la estructura y el

funcionamiento de los ecosistemas.

1.- Efectos de la contaminacin. Los efectos se manifiestan por las

alteraciones en los ecosistemas; en la generacin y propagacin de

enfermedades en los seres vivos, muerte masiva y, en casos extremos, la

desaparicin de especies animales y vegetales; inhibicin de sistemas

productivos y, en general, degradacin de la calidad de vida (salud, aire puro,

agua limpia, recreacin, disfrute de la naturaleza, etc.).

2.- Causantes de la contaminacin. Los causantes o contaminantes

pueden ser qumicos, fsicos y biolgicos.

Los contaminantes qumicos se refieren a compuestos provenientes dela industria qumica. Pueden ser de efectos perjudiciales muy marcados,

como los productos txicos minerales (compuestos de fierro, cobre, zinc,mercurio, plomo, cadmio), cidos (sulfrico, ntrico, clorhdrico), los lcalis

(potasa, soda custica), disolventes orgnicos (acetona), detergentes,

plsticos, los derivados del petrleo (gasolina, aceites, colorantes, diesel),

pesticidas (insecticidas, fungicidas, herbicidas), detergentes y abonos

sintticos (nitratos, fosfatos), entre otros.

Los contaminantes fsicos se refieren a perturbaciones originadas porradioactividad, calor, ruido, efectos mecnicos, etc.

Los contaminantes biolgicos son los desechos orgnicos, que aldescomponerse fermentan y causan contaminacin. A este grupo

pertenecen los excrementos, la sangre, desechos de fbricas de cerveza, de

papel, aserrn de la industria forestal, desages, etc.

3.- Formas de contaminacin. Se manifiesta de diversas formas:

La contaminacin del aire o atmosfrica se produce por los humos(vehculos e industrias), aerosoles, polvo, ruidos, malos olores, radiacin

atmica, etc. Es la perturbacin de la calidad y composicin de la atmsfera

por sustancias extraas a su constitucin normal.

La contaminacin del agua es causada por el vertimiento de aguas


3/35

servidas o negras (urbanos e industriales), de relaves mineros, de petrleo,

de abonos, de pesticidas (insecticidas, herbicidas y similares), de

detergentes y otros productos.

La contaminacin del suelo es causada por los pesticidas, los abonossintticos, el petrleo y sus derivados, las basuras, etc.

La contaminacin de los alimentos afecta a los alimentos y es originadapor productos qumicos (pesticidas y otros) o biolgicos (agentes

patgenos). Consiste en la presencia en los alimentos de sustancias

riesgosas o txicas para la salud de los consumidores y es ocasionada

durante la produccin, el manipuleo, el transporte, la industrializacin y el

consumo.

La contaminacin agrcola es originada por desechos slidos, lquidos ogaseosos de las actividades agropecuarias. Pertenecen a este grupo los

plaguicidas, los fertilizantes' los desechos de establos, la erosin, el polvo

del arado, el estircol, los cadveres y otros.

La contaminacin electromagntica es originada por la emisin deondas de radiofrecuencia y de microondas por la tecnologa moderna, como

radares, televisin, radioemisoras, redes elctricas de alta tensin y las

telecomunicaciones. Se conoce tambin como contaminacin

ergomagntica. La contaminacin ptica se refiere a todos los aspectos visuales queafectan la complacencia de la mirada. Se produce por la minera abierta, la

deforestacin incontrolado, la basura, los anuncios, el tendido elctrico

enmaraado, el mal aspecto de edificios, los estilos y los colores chocantes,

la proliferacin de ambulantes, etc.

La contaminacin publicitaria es originada por la publicidad, que ejercepresiones exteriores y distorsiona la conciencia y el comportamiento del ser

humano para que adquiera determinados productos o servicios, propiciandoideologas, variaciones en la estructura socioeconmica, cambios en la

cultura, la educacin, las costumbres e incluso, en los sentimientos

religiosos.

La contaminacin radiactiva es la resultante de la operacin de plantasde energa nuclear, accidentes nucleares y el uso de armas de este tipo.

Tambin se la conoce como contaminacin neutrnica, por ser originada

por los neutrones, y es muy peligrosa por los daos que produce en los

tejidos de los seres vivos.

La contaminacin sensorial es la agresin a los sentidos por los ruidos,


4/35

las vibraciones, los malos olores, la alteracin del paisaje y el

deslumbramiento por luces intensas. La contaminacin snica se refiere a

la produccin intensiva de sonidos en determinada zona habitada y que es

causa de una serie de molestias (falta de concentracin, perturbaciones del

trabajo, del descanso, del sueo).

La contaminacin cultural es la introduccin indeseable de costumbres ymanifestaciones ajenas a una cultura por parte de personas y medios de

comunicacin, y que son origen de prdida de valores culturales. Esta

conduce a la prdida de tradiciones y a serios problemas en los valores de

los grupos tnicos, que pueden entrar en crisis de identidad.


5/35

PROBLEMAS DE CONTAMINACIN DEL AGUA

1.-Calcular la dureza de las siguientes aguas ricas en sales de magnesio cuyo

anlisis dan los siguientes resultados :

A.- .,104 24 + MgMx

SOLUCION:

3

3

3

3

3

2

3

2424

1

10

1

09.100

1

1.104,104

gCaCO

mgCaCOx

molCaCO

gCaCOx

molMg

molCaCOx

Lagua

molMgxMgMx

+

++ =

Dureza = LaguamgCaCO /40 3 = 340 ppmCaCO

B.- 3100 ppmMgCO

SOLUCION:

xmolMgCO

molCaCOx

gMgCO

molMgCOx

mgMgCO

gMgCOx

Lagua

mgMgCOppmMgCO

3

3

3

3

3

3

33

31

1

32.84

1

10

1100100 =

Lagua

mgCaCO

gCaCO

mgCaCOx

molCaCO

gCaCO 3

3

3

3

3

3119

1

10

1

09.100=


C.- +260 ppmMg

SOLUCION:

xmolMg

molCaCOx

gMg

molMgx

mgMg

gMgx

Lagua

mgMgppmMg

2

3

2

2

23

222

1

1

31.24

1

10

1.6060

++

+

+

+++ =

Lagua

mgCaCO

gCaCO

mgCaCOx

molCaCO

gCaCO 3

3

3

3

3

3 247

1

10

1

09.100=

Dureza = 3247 ppmCaCO

2.- Un agua industrial tiene una concentracin de .,104 24 + MgMx Cul

es su dureza?

SOLUCION:

3

3

3

3

3

2

3

2424

1

10

1

09.100

1

1.104,104

gCaCO

mgCaCOx

molCaCO

gCaCOx

molMg

molCaCOx

Lagua

molMgxMgMx

+

++ =


3.- Cul es la dureza de un agua natural que tiene una concentracin de

80 ppm en 3CaCO ?

SOLUCION:


4.- Cual ser la dureza de un agua industrial que tiene la concentracin


6/35

de 60 ppm en +2Ca ?

SOLUCION:

xmolCa

molCaCOx

gCa

molCax

mgCa

gCax

Lagua

mgCappmCa

2

3

2

2

23

222

1

1

08.40

1

10

.16060

++

+

+

+++ =

Lagua

mgCaCO

gCaCO

mgCaCOx

molCaCO

gCaCO 3

3

3

3

3

3 150

1

10

1

09.100=

Dureza = 3150 ppmCaCO

5.- Un agua de un manantial fue tratada con 32CONa .Para reducir su

dureza. Despus de del tratamiento la dureza se ha reducido hasta 10ppm de

3CaCO Cul ser la concentracin de2

3CO en el equilibrio?

Dato:

9

100.53 xKcCaCO=

SOLUCION:

Conociendo la reaccin de precipitacin del 3CaCO y el equilibrio de solubilidad

del mismo, podemos calcular la concentracin del anion carbonato existente en

el equilibrio.

++ ++ NaCaCOCONaCa aq 23322

)(

2

)(3

2

)(3

+

+aqaq COCaCaCO

3

2

)(3

3

3

3

3

33

31

1

09.100

1

10

11010

molCaCO

molCOx

gCaCO

molCaCOx

mgCaCO

gCaCOx

Lagua

mgCaCOppmCaCO

aq

=

=Lagua

molCOx aq2

)(351010

9100.53

xKcCaCO = =

[ ][ ] [ ] [ ] LaguamolCOx

xx

CaKcCOCOCa aq

aq

aqaqaq

2

)(35

5

9

2

)(

2)(3

2)(3

2)( 105

1010105

++ ===

MxCO aq52

)(3 105 =

6.- El anlisis de un agua natural indica que es .,104 24 + MgMx ,

.106 24 + MCax y .,108 34 HCOMx Si se quiere ablandar dicha agua por el

mtodo de la cal y de la sosa [ ]322)( COyNaOHCa , calcule la cantidad de

hidroxido de calcio y de carbonato de sodio que sera necesario emplear por

cada m3 de agua :

SOLUCION:


7/35

A.- .,104 24 + MgMx

B.- .106 24 + MCax

C.- .,108 34 HCOMx

El agua de partida contiene diferentes concentraciones por lo que habr deaadir cal sosa.

Para el calculo de 32CONa necesario se tiene la siguiente reaccin :

NaMgCOCONaMg 23322

+++

Adicin de Sosa 3

3

32

32

2

32

24

1

10

1

106

1

1.104

m

Lx

COmolNa

COgNax

molMg

COmolNax

Lagua

molMgx+

+

=

=3

324,42

m

COgNa

7.- Una muestra de agua residual que llega a una depuradora fue

sometida al ensayo de incubacin reglamentario para la determinacin del

parmetro DBO5. Para ello, y dado que previsiblemente el valor de DBO5 ser

alto, se diluyeron 25 ml del agua residual hasta un litro con agua exenta de

oxgeno.

En esta nueva disolucin se determina la concentracin del oxgeno disuelto

antes del ensayo de incubacin y al finalizar el mismo, despus de 5 das,

obtenindose los valores de 9 y 1 mgO2/l respectivamente. Cul es el valor delparmetro DBO5?

SOLUCIN:

Sabiendo que la DBO5 es la diferencia entre la concentracin inicial y

final de oxgeno disuelto, y teniendo en cuenta el grado de dilucin.

2

2

5

3

25

222

2

25

320)(1

320

)(1

)(10

)(25

)(1

)(

8

819min

Oppmresidualagual

OmgDBO

residualagual

residualaguamlx

residualaguaml

dilucinagualx

dilucinagual

OmgDBO

agual

Omg

agual

Omg

agual

OmgdisueltoOdeucinDis

residualagual

OmgDBO

==

=

==

=

8.- Una muestra de 50 ml de un agua residual se diluy hasta 500 ml con

agua exenta de oxgeno y se determin la concentracin en oxgeno disuelto de

la muestra diluida, que result ser de 6 ppm. Al cabo de 5 das de incubacin

volvi a repetirse la determinacin de oxgeno disuelto, siendo el valor hallado

en esta ocasin de 2 ppm. Calcule la DBO5 del agua residual.

SOLUCIN:


8/35

agualOmgppmOCf

agualOmgppmOCi

dilucinaguamlVd

residualaguamlVr

1/22

1/66

)(500

50

22

22

==

==

=

=

22

5

3

25

2222

25

40)(1

40

)(1

)(10

)(50

)(5.0

)(

4

426min

Oppmresidualagual

OmgDBO

residualagual

residualaguamlx

residualaguaml

dilucinagualx

dilucinagual

OmgDBO

agual

Omg

agual

Omg

agual

OmgdisueltoOdeucinDis

residualagualOmgDBO

==

=

==

=

9.-Un vagn cisterna de 60 m3 acaba de realizar un transporte con etanol. Para

limpiarlo se llena completamente de agua. Cmo variar la DBO total del aguasi haban quedado en el fondo del vagn 10 litros de etanol? Supngase que el

etanol puede sufrir oxidacin total por degradacin biolgica con el oxgeno.

Dato: Densidad del etanol 0.87 g/cm3 a 20 C.

SOLUCIN:

Teniendo en cuenta la reaccin de oxidacin del metanol calculamos el

oxgeno que empleara para su descomposicin.

OHCOOOHCHaqaq 2)(22)(3

22/3 ++

Oxgeno consumido por el metanol:

agual

Omg

aguam

Omg

Og

Omgx

Omol

Og

xOHCHmol

Omolx

OHCHg

OHCHmolx

cm

OHCHgx

OHCHl

OHCHcmx

aguam

OHCHl

15.217217500

1

10

1

32

1

5.1

32

187.0

1

10

60

10

2

3

2

2

2

3

2

2

3

2

3

3

3

3

3

3

33

3

3

==

10.- 100 ml de una muestra de agua residual consume para su oxidacin total 30

ml de una disolucin de dicromato de potasio 0.15 N. Calcule la DQO de dicha

agua residual.SOLUCIN:

agual

OmgDBO

agual

aguamlx

g

Omgx

aguaml

OgxDBO

xxxOxgenodegramosN

oxgenodePesoquivxOxgenodeEquivNOxgenodegramosN

DicromatodeesEquivalentNOxgenodeesEquivalentN

xxxOCrKdeesEquivalentN

2

32

32

3

33

33722

360

10

1

10

100

1036

10368105.4

..

105.415.01030

=

=

==

=

=

==

11.- Una industria qumica que produce acido actico CH3-COOH, evacua un


9/35

caudal de agua residual de 100 l/s con una concentracin en dicho cido de

300 mg/l. Si se elimina el cido actico, oxidndolo hasta CO2 con dicromato de

potasio 1 M, proceso en el que el dicromato se reduce hasta Cr+3, calcule el

volumen diario de la solucin de dicromato, expresado en m 3, que ser preciso

emplear.

SOLUCIN:

Para calcular el volumen de solucin de OCrK 22 a emplear, basta recordar

que el n de moles de equivalentes de este oxidante debe ser igual al n moles

de equivalentes de oxigeno que se hubieron consumido caso se hacerse la

reaccin de oxidacin con este ultimo agente. La reaccin de oxidacin es:

OHCOOCOOHCH 223 222 ++

dia

OCrKmriovolumendia

OCralenteKmoldeequiv

aldiaOCreKequivalentriovolumendia

entemolequivall

aldiaOCreKequivalentOdiariaCrolucionKvolumendis

OdiariaCrolucionKvolumendis

aldiaOCreKequivalenttotalesOCrKdeesEquivalentN

totalesOCrKdeesEquivalentN

mgesariooxigenonec

COOHmolCHl

molx

COOHgCH

COOHmolCHx

COOHCHgxesariooxigenonec

22

22

22

22

22

22

2222

22

33

33

3

36.57

6

345600

345600

345600

02320

02

60

1

1

10300

=

=

=

=

=

=

12.- Calcule cual ser el DQO de un agua residual que contiene una concentracin

de 5 ppm del pesticida baygon (C11H15O3N). considere que el nitrgeno se

oxida totalmente hasta ion nitrato.

La reaccin qumica es:

SOLUCION:

l

OmgDBO

l

Omg

Omol

Omgx

NOHmgC

NOHmolCx

NOHmolC

Omolx

l

NOHCmgDBO

NOOHCOONOHC

2

2

2

2

31511

31511

31511

231511

22231511

29.11

29.111

032.0

209.0

1

1

2/135

2/51112/13

=

=

=

+++

13.- La DBO total de una determinada agua es de 60 ppm de oxgeno mientras

que para la oxidacin total de una muestra de 50 cm3 de dicha agua se precisa4 cm3 de dicromato de potasio 0.12 N. Calcule el DQO del agua mencionada e


10/35

indique si la materia orgnica que predomina es de naturaleza biodegradable o

no biodegradable.

SOLUCIN:

Se sabe que:

2

33

3

2

5

2

78.08.76

60/

8.761

10

50

410384

10384min

OppmDQODBO

Lt

omgdeoxigen

agual

aguacmx

cm

xDQO

OxdisueltoOdeucinDis

V

gnEqN

==

=

=

=

Respuesta: Por lo tanto predomina la materia orgnica biodegrable.

14.- Para declorar un agua se utiliza un carbn activo, con un contenido de 96%

en carbn, que acta segn la siguiente reaccin:

Calcule:

a) Cuntos mg de carbn activo son necesarios par tratar 1 m3 de agua

cuya concentracin en cloro es de 0.4 ppm?

b) Si empleamos una columna de 300 g de carbn activo para eliminar

cloro de una agua que contiene 0.8 ppm del mismo, Cuntos litros de agua

pueden ser declorados por el carbn de la columna? Suponga que la

eficiencia del tratamiento con el carbn activo es del 80%.SOLUCIN:

A.- Carbn activo necesario

B.-

2

3

2

2

2

2

3

33

3

2

2

22

10284

1

71

1

10

12

1

100

80300

21.351

10

1

012.0

2

14.0

mgClxvolumen

molC

gClx

gCl

mgClx

gC

moldeCx

gCactivo

CggCarbonxVOLUMEN

aguam

mgC

m

Lx

molC

mgCx

molCl

Cmolx

agual

Clmg

=

=

=

Por lo tanto:

334

2

2

4

106.3103558.0

10284mxLx

LtaguamgCl

Clmgx===

15.- En las aguas del mar aral, un mar interior, la cantidad total de slidos

disueltos en el agua es del orden del 50 g/l. Para desalinizar esta agua

utilizando un proceso de smosis inversa, Cul ser la presin Mnima

necesaria a la temperatura de 25 C?

Dato: Suponga el Factor i de Van Hoff = 1.75 y que los slidos disueltos

corresponden un 60% a NaCl y el resto a KCl.

SOLUCIN:


11/35

La presin mnima se correspode4nderia con la presin osmtica del agua a

tratar por tanto teniendo en cuenta la ecuacin que relaciona la presin

osmtica con la concentracin.

atmgmol

Kx

MolK

atmLtgKClxx

atmgmol

Kx

MolK

atmLtx

l

NaClgx

V

LnRT

79.1362

298082.0205.17

93.215.58

298082.0

3075.1

==

==

=

Por lo tanto la presion es mayor que : 35.72 atm

16.- A un agua residual que se encuentra a pH = 8 se le incorpora por un nuevo

vertido, 13 ppm de Cr (III). Precipitara el citado metal en forma de hidrxido

de cromo (III)?

Dato: Ks/Cr(OH)3/ = 6.7 x 10-31

SOLUCIN:

La reaccin en el equilibrio:

[ ][ ]

[ ]

642

43

1

3

13

3

10210105.2

:

105.2

8

3)(

==

=

+

xxxK

ahora

xCr

LogOHpH

OH

CrK

OHCrOHCr

En este caso se precipitar

17.- Una determinada industria genera un vertido de 500 l/h de un agua residual

con un contenido en propanol de 150 mg/l y 60 mg de Ba+2/l. Calcule:

a) La presin osmtica del agua residual, a 20 C, debida al propanol.

b) La DBO total del agua residual.

c) Si para eliminar el propanol se obatar por oxidarlo con una disolucin de

dicromato de potasio 2 N, en medio cido, Cul sera el volumen de la

misma que se precisaria diariamente?

d) Si la Ba+2 del agua residual se precipita en forma de fosfato de bario

mediante el empleo de fosfato de sodio Qu cantidad de fosfato de sodio

se necesitara diariamente, y que cantidad de lodos, compuestos por el


12/35

fosfato de bario precipitado y con una humedad del 55%, se retirara

anualmente?

SOLUCION:

atm

atmmg

gx

gmol

Kx

MolK

atmLtx

Ltagua

mgCHOx

V

mRT

CRTV

mRT

060.0

060.010

1

60

298082.01150

1

3

=

===

=

=

Reaccin de propanol :

OLtHmgODBO

OHCOOCHO

22

2223

/360

43

++

18.-

a. Si para depurar la corriente A se pretende como primer paso reducir el

cromato (CrO-2) hasta Cr-2, Calcular la cantidad diaria que se necesitara de

sulfito se sodio (Na2SO3) si se utiliza este compuesto como reductor.

b. Su se pretende precipitar como hidrxido todo el Cr+3 , obtenido en el paso

anterior, calcular la cantidad de cal apagada (hidrxido de calcio de 85% depureza que ser) necesario emplear diariamente.

c. Si para depurar la corriente B se pretende oxidar al ion cianuro (CN-) hasta

dixido d carbono y nitrgeno elemental, mediante una disolucin 5M de

hipoclorito de sodio (NaOCl), proceso en el cual el hipoclorito se reduce hasta

ion cloro. Calcular los litros diarios de dicha solucin oxidante que se

necesitaran.

SOLUCIN:

a. La reaccin qumica:

2Cr4-2+3Na2SO3=Cr2(SO4)3+6Na++1/2O2

Cantidad de sulfito:

32

32

2

4

3

2

4

2

4

4

2

4

1

126

10*116

1

1

324

1

360012060

SOmolNa

SOgNax

mgCr

molCrOx

molCrO

molNaSOx

d

hx

h

sx

s

lx

l

mgCrO

d

SONaTM

d

SOgNa 3232 .014.138.1013561 ==

b. La reaccin qumica 432342 3)(2)(3)( CaSOOHCrOHCaSOCr ++


13/35

Calculo de la cantidad de 342 )(SOCr :

342

342

2

4

3

2

4

2

4

342

2

4

)(1

)(392

.10*116

1

2

)(12412060

SOmolCr

SOgCrx

mgCrO

molCrOx

molCrO

SOmolCrx

d

hx

s

lx

l

mgCrO

=

dia

SOKgCr

dia

SOgCr 342342 )(1.105)(

7.1051100

Calculo de la cantidad de 2)(OHCa :

dia

OHKgCa

OHmolCa

OHKgCax

SOKgCr

SOmolCrx

SOmolCr

OHmolCax

dia

SOKgCr

2

2

2

342

342

342

2342

)(3.700

85.0*)(1

)(074.0

)(392.0

)(1

)(1

)(3)(1.1051

=

=

c.La reaccin qumica:

OHNNaClCOHNaClOCN 222 52252 ++++++

Calculo de la cantidad de NaClO :

dia

molNaClO

molCN

molNaClOx

dia

hx

h

sx

s

lx

l

mgCN85.4153

2

52436001005=

dia

lNaClO

lmol

mol

M

nV

V

nM 77,830

/5

85,4513====

19.- Una industria qumica genera un agua residual que posee las siguientescaractersticas media:

Caudal=80l/s

Etanol=130mg/l

Acido metanoico=400mg/l

Slidos en suspensin=500mgl

[ ] lmgPb /32 =+

Para esta agua indique:

a. La DBO total del agua residual debida a la presencia de etanol y del acido

metanoico

b. Si se pudiese eliminar selectivamente solo el acido metanoico, oxidndolo

hasta CO2 con bicromato de potasio en medio acido, proceso en el que el

dicromato se reduce hasta Cr+2, ajuste la ecuacin inica de oxidacin-

reduccin que tendra lugar y calcule el volumen diario de la solucin de

dicromato de potasio 2M, expresado en m3. Que seria preciso emplear.

c. Las toneladas anuales de lodos hmedos, retiradas con un 40% de humedad,que se producirn si los slidos e suspensin se reducen hasta 30mg/l. si se

disminuye la concentracin de Pb+2 precipitndolo por adicin


14/35

estequiometrica de una solucin de carbonato de sodio. cual ser el

consumo diario de carbonato de sodio slido de pureza de 95% cual ser la

concentracin de Pb+2, expresada en ppb, en el agua residual una vez

tratada?

SOLUCIN:

a.Para calcular la DBO ser preciso ajustar las ecuaciones de oxidacin del

etanol y acido metanoico y calcular la contribucin de cada una de la DBO

total.

OHCOOOCH

OHCOOCOOHH

OHCOOOHHC

OHCOOOHCHCH

22222

222

22252

22223

2/1

2

1

323

323

++

++

++

++

DBO causada por el etanol:

OHl

mgO

molO

mgOx

OHHmgC

OHHmolCx

OHHmolC

molOx

l

OHHmgC

2

2

2

2

3

52

3

52

52

252

.30.271

1

10*32

10*46

1

1

3130

=

DBO causada por el acido metanoico:

agual

mgO

molO

mgOx

OmgCH

OmolCHx

OmolCH

molOx

l

OmgCH

.13.139

1

10*32

10*46

1

1

5.0400

2

2

2

3

22

3

22

22

222

=

agual

mgODBO Total

.

43,41013.13930.271 2=+=

b. El ajuste de la ecuacin de oxidacin-Reduccin permitir establecer la

estequiometria del proceso y por lo tanto calcular la cantidad de K2Cr2O7

necesario:

La reaccin inica:

OHCrCOHOCrCOOHH2

3

2

2

72 7233 ++++++

La cantidad de dicromato necesario:


15/35

dia

OmolCr

OmgCH

OmolCHx

OmolCH

OmolCrx

agual

OmgCHx

d

hx

h

sx

s

l

2

72

22

3

22

22

2

7222

76.20034

10*46

1

3

1

.

40024360080

=

=

dia

K2Cr2O701.10/78.20034

3mdiamol

M

nV

V

nM ====

c.Los fangos retirados vendrn dados por la diferencia de los slidos iniciales

y finales.

SLIDOS ELIMINADOS = SLIDOS INICIALES - SLIDOS FINALES

TMao

humedoslodosao

mg

ossolidosl

mgx

ao

diasx

dia

hx

h

sx

s

lx

ao

lodos

inadosedolidosl

mg

l

mg

17.1976.

10*9761.1

)sec(60.0*.

47036524360080

lim.l

mg47030500

12

=

=

=

d. La estequiometria de la reaccin de precipitacin establecer la

cantidad de 32CONa :

++ ++ NaPbCOCONaPb 23322

Cantidad de carbonato de sodio:

dia

COKgNa

dia

COKgNa

COmolNa

COmgNax

mgPb

molPb

xmolPb

COmolNa

xl

mgPb

xdia

h

xh

s

xs

l

3232

32

32

2

2

2

32

2

17.11.95.0

61.10

1

103*16

103*2,207

1

1

1324360080

==

+

+

+

+

Concentracion de Pb+2:

La reaccin:

[ ][ ]

[ ] MxPbxs

Ks

SKs

sssCOPbKs

COPbPbCO

s

72

713

2

23

3

2

3

3

2

3

108729.3

108729.310*5.1

.

+

+

+

=

==

=

=

===

+

22

2

2

2

2272

29.80.

29.80

1

106

1

2.207

.

108729,3.

+

+

+

+

+

++

+

=

=

pbbPbagual

ugPb

gPb

ugPbx

molPb

gPbx

agual

molPbxdePbionconcentrac

PROBLEMAS RESUELTOS DE CONTAMINACION DE AIRE

1.-Convierta los siguientes valores:


16/35

a. 500 ppb de CO, medidos a 293K y 101,3 Kpa a mg CO/m3

SOLUCIN:

mol

gCOM

atmKpaPKT

m

l

m

cmppm

28

13.101293

5,050050033

3

=

===

==

3

3

3

2

7,58210

165.11

5.0

165.1

293082.0

/281

m

mgCO

g

mgx

l

gx

m

l

gSO

KxmolxK

Atmxl

molgatmx

RT

PM

v

wRT

M

wnRTpv

==

=====

b. 500 ppm de SO2. Medidos en condiciones normales a mg SO3/Nm3

SOLUCIN:

mol

gSOM

atmKpaP

KT

m

l

m

cmppm

3

33

3

64

13.101

293

5,0500500

=

==

=

==

3

3

3

2

289.1331

1066.2

15.0

66,2

293082.0

/641

m

mgSOx

g

mgx

l

gx

m

l

gSO

KxmolxKAtmxl

molgatmx

RT

PM

v

wRT

M

wnRTpv

=

=====

c. 500 ppm de de CO. Medidos en condiciones normales a mg CO/Nm3

SOLUCIN:

l

g

moll

molxmol

gCO

mol

gCOM

m

l

m

cmppm

25.1/4,22

12828

5,050050033

3

===

==

3

3

3625

1025.1

15.0

m

mgCO

g

mgx

l

gx

m==

d. 500 pmm de SO2, medidos en condiciones normales a mg SO2/Nm3

SOLUCIN:


17/35

3

3

3

22

33

3

257.1428

10857.2

15.0

85.2/4,22

128

64

13.101

293

5,0500500

m

mgSO

g

mgx

l

gx

m

l

g

moll

mol

xmol

gSO

mol

gSO

M

atmKpaP

KT

m

l

m

cmppm

==

===

==

=

==

2.-Exprese las concentraciones de contaminantes que se indican en los valores

que se piden:

a. 250 mgC6H6/Nm3 en ppm.

SOLUCIN:

ppmm

cm

l

cm

xHmolC

l

xg

HmolC

xmg

g

xNm

mg

79.7179.711

3103

1

4.22

78

1

103

1

250 3

3

66

66

2==

b. 420ppm C6H6 medidos a 293K y 101.3 Kpa en mg C6H6/Nm3

SOLUCIN:

3

66

3

3

66

66

33

3

5.136310

246.31

42.0

246.3

293082.0

/641

78

13.101

293

42,0420420

m

HmgC

g

mgx

l

gx

m

l

HgC

KxmolxK

Atmxl

molgatmx

RT

PM

v

wRT

M

wnRTpv

mol

HgCM

atmKpaP

KT

m

l

m

cmppm

==

=====

=

==

=

==

c. 350 ppm de NO2, medidos en condiciones normales a mg NO2/Nm3

SOLUCIN:

3

2

3

2

333

2

3

3

5.75363.7181

10

4.22

1

1

46

10

13350

46

350350

m

mgNO

g

mgx

l

molx

mol

mggNOx

cm

lx

m

cm

mol

gNOM

m

cmppm

==

=

=

d. 250 mg de NO2, medidos a 293 K y 101.3 Kpa a ppm NO2.

SOLUCIN:


18/35

232

3

3

2

22

5.1305.130.

21305.0

915.1

125.0

2246.915.1

293082.0

/461

46

13.101

293

25.0250

ppmNOm

NOcm

airem

lNO

g

lg

l

gNO

KxmolxK

Atmxl

molgatmx

RT

PM

v

wRT

M

wnRTpv

mol

gNOM

atmKpaP

KT

gNOmgNO

====

=====

=

==

=

=

3.- Una estacin Municipal de control de contaminacin media de ozono,

para un periodo de 24 horas, de 25 3/ mg a 25c y 1 Bar. Cul ser la

concentracin de ozono expresado en ppm?

SOLUCIN:

Concentracin =363

3

3

15.0

10

1500

25

mug

gx

m

cm

m

g==

ozonoppmm

cm

l

cmx

gx

m

g

l

gg

Kxmol

g

KxmolxK

Atmxl

molgatmx

RT

PM

v

wRT

M

wnRTpv

atmmmmhgbarP

KT

.0129.00129.01

3103

937.1

1104*25

937.1298

48

293082.0

/46986.0

986107501

298

3

3

3

===

=====

===

=

4.- Una norma de calidad fija para el monxido de carbono una

concentracin media de 11 ppm medidos durante un periodo de muestreo de

24 horas. cual ser la concentracin equivalente en mg/m3.

SOLUCIN:

3

3

3375.13

1

310

310

1

1

28

4,22

1311

3

3111

Nm

mg

g

cmx

cm

lx

mol

gCOx

l

molx

m

cm

m

cmppm

==

=

l

gg

Kxmol

g

KxmolxK

Atmxl

molgatmx

RT

PMvwRT

M

wnRTpv

KCT

atmbarP

937.1298

48

293082.0

/46986.0

273500

036.105.1

=====

+=

==

5.- En una planta de produccin de energa , el gas de chimenea sale a

500C y contiene las cantidades de bixido de azufre que a continuacin se

indica segn sea la calidad de combustible quemado:

a. 2100 ppm

b. 1900ppm.


19/35

Si la emisin de gases es de 30000m3/min. cual ser la emisin de gas de

SO2/5?

Dato:

La presin de los gases a la salida de la chimenea es de 1.05 bar.

SOLUCIN:

a.3

1.23

321002100

m

l

m

cmppm ==

b.3

9.13

319001900

m

l

m

cmppm ==

a.

3

2

3

22

3

109860

min1

min

330000

3196.2

196,22731

642

082.0

0364.1

m

gSO

segx

mx

m

g

m

gSO

Kmolx

gSOx

m

Mx

molxK

Atmxl

atm

RT

PMvw

==

===

b.

3

2

3

22

3

5.99360

min1

min

330000

3987.1

987.12731

649.1

082.0

0364.1

m

gSO

segx

mx

m

gw

m

gSO

Kmolx

gSOx

m

lx

molxK

Atmxl

atmw

==

==

6.- Una norma de calidad del aire fija para el dixido de azufre una

concentracin de 85ug/m3 a 20C y 1.1 bar de promedio anual. cual ser la

concentracin equivalente en ppb .

SOLUCIN:

Concentracin = 36

63310*85

10

185

85

m

g

ug

gx

m

ug

m

g ==

23

33333

3

6.0129.040.29

31

10

1

10

891.2

110*85

891.2298

64

293082.0

/2640855.1

0855.11.1

29327320

SOppbm

mm

cm

mmx

l

cmx

gx

m

g

l

g

Kxmol

g

KxmolxK

Atmxl

molgSOatmx

RT

PM

v

wRT

M

wnRTpv

atmbarP

KKCT

===

======

==

=+=

7.- Un mtodo muy frecuente de obtencin de cobre es el tratamiento de

sulfuro de cobre (I) con oxigeno, proceso en el cual se libera e cobre metlico y

se genera dixido de azufre. Si de desea fabricar diariamente 40Tn de una

aleacin Cu-Ni con un contenido de cobre de 18%.

Calcule:


20/35

a. La cantidad diaria de mineral de cobre , con un contendido de sulfuro de

cobre (I) del 32% que abra que tratar, si el proceso de obtencin del

cobre transcurre con un rendimiento del 78%

b. Si todo el azufre contenido en el minera procesado se emitiera a la

atmsfera como SO2, Cual sern las emisiones diarias de este

compuesto a la atmsfera expresada en Kg SO2/dia?.

c. Cual seria la concentracin de este compuesto en las bases de emisin si

se liberan a la atmsfera 6.2*104 Nm3 de gas por tonelada de mineral

procesado?. Exprsala en ppm y mg SO2/Nm3.

SOLUCIN:

a. La reaccin: 222 2 SOCuOSCu ++

Aleacin Cu-Ni: 18%CuProduccin: 40OM/dia

Cu en la aleacin: 0.18(40)=7.2TM/dia

Rendimiento: diaTMdiaTM

/23.978.0

/27.7=

La cantidad de mineral de cobre:

SdeCudiaTM

diaTM

dia

TM

dia

TMx

SmolCu

SgCux

gCu

molCux

molCu

SmolCu

2

2

22

./11.36

32.0

/55.1155.11

237.9

1

159

5.63

1

2

1

=

===

b. de la reaccin: Cu2 S + O2 2Cu + SO2

Se tiene:

dia

STMCux

molSO

gSOx

SgCu

SmolCux

SmolCu

molSO 2

2

2

2

2

2

2 55.11

1

64

159

1

1

1=

dia

KgSO

dia

TM 24649649.4 ==

c. se tiene:

gasNmxeralTMx

eralTM

gasNmx 3434

10882.223min11.36

min

102.6==

3

2

4

3454.2076

1

10

1088.223

4649

Nm

mgSO

Kg

mgx

Nmx

Kg==

Kg

gx

l

cmx

g

molx

mol

lx

Nmx

Kg

1

10

1

10

64

1

1

4.22

1088.223

4649 333

34=

23

3

79.72679.726 ppmSONm

cm==

8.- Sabiendo que le valor limite umbral (VLU) que indica el porcentaje del oxigeno

en el aire ambiente por debajo del cual pueden ocasionarse efectos

perjudiciales para la salud es de 18% en volumen, calcule si se correra elriesgo de alcanzar en un laboratorio de dimensiones 8m de largo, 5m de ancho


21/35

y 3m de altura en el que se produce una fuga total del nitrgeno contenido en

4 botellas de 20 litros cada uno, a una presin d 180 atm. Y situados en el

interior del laboratorio.

Considere que el laboratorio se encuentra a una presin de 1atm. Y 22 C de

temperatura, y que la composicin de aire es de un 21% de oxigeno y un 79%

de nitrgeno en volumen.

SOLUCIN:

Efecto perjudicial (18% de O2 en el aire

Laboratorio P= 1Atm

T= 22C

Volumen total de laboratorio (aire) = 8mx5mx3m=120m3

Fuga de nitrogeno: P s1= 4x20l=80l

Ps2= 180Atm.

Aplicando la ley de Boyle: P1 V1=P2 V2

V2=180atmx80l=14400l=14.4 m3 N2

Volumen de aire: 120 m2

VolO2=0,21(120)=25,2 m3

VolN2= 0.79 (120) = 94,8 m3

Volumen de N2= 94.8 + 14.4 (fuga) = 109.2 m3 N2

Volumen del aire: Vol.O2 + Vol.N2= 25.2 + 109.2 = 134.4m3

VolO2= 25.2/134.4 x 100% = 18.75% O2

Vol N2= 109,2/134.4 x 100% = 81.25% N2

Por lo tanto al ser: 18.75%. 18% no supone riesgo aunque este muy prximo.

PROBLEMAS DE CONTAMINACION CON RESIDUOS SLIDOS

1.- En una determinada incineradora se queman diariamente 45 ton eunos residuos que contienen varios compuestos mercricos, con una

concentracin total de 2 g de mercurio por kg de residuo. Si en el proceso de

incineracin el mercurio se emitiera en forma de tomos gaseoso, expresado

tanto en ppm como en mg/Nm3, si el caudal de gases es de 15 Nm3/kg de

residuo incinerado.

SOLUCIN:

Residuos: 45 TM = 45000 Kg

Concentracin:residuokg

Hgg2


22/35

Cantidad de Hg: ( ) kgHggkgkg

gHg909000045000

2==

Flujo de gases:kgresiduo

Nm 315

Total de Gases: 33

6750004500015 Nmkgresiduoxkgresiduo

Nm=

Calculo de la concentracin:

3

3333

39.14

1

10

1

10

6.200

1

675000

90

Nm

cm

kg

g

l

cm

gHg

molHg

Nm

kgHg=

=

2.- Al hacer una auditoria ambiental en una empresa se detecta que sus

problemas medio ambientales son fundamentalmente:

Emisiones de xidos de nitrgeno (medidos como dixido de nitrgeno) de

400mg/Nm3.

Aguas con 60mg/l de butanol y un contenido de zinc de 250ppm.

Calcule:

a) Cual debiera ser la eficacia del sistema de eliminacin de

xidos de nitrgeno a instalar si sus emisiones deben reducirse a 20 ppm?

b) Cul ser el DBO del agua residual si se considera que se

debe exclusivamente al butanol?

c) Cuntos ml de disolucin 0.1 M de fosfato de sodio habr queaadir, por litro de agua residual, para eliminar el zinc que contiene,

precipitndolo como fosfato de zinc, si el rendimiento del proceso es del 78

%? La eliminacin del zinc, Ser completa? Justifique la respuesta.

d) Si el fosfato de zinc generado en el apartado se retira en forma

de lodos con un 46% de humedad, y sabiendo que el caudal de agua

residual es de 0.5 m3/h Cul ser el peso mensual de lodos retirados?

SOLUCIN:

a Concentracin NO2 : 3

333

3378.194

1

10

1046

1

1

41.22400

Nm

cm

l

cm

mgx

mol

molNm

mg=

Concentracin NO2 = 194cm3/Nm3

Emisin: 194.78 20 = 174.78pp

Eficacia: %73.89%10078.194

78.174=x

b La reaccin de biodegradacin:

OHCOOCHOCHCHCH 222223 442

11

++


23/35

lAgua

mgODBO

molO

mgOx

mgx

OHmolC

OHmolC

molO

l

mgDBO

2

2

2

3

3

84

84

2

67.146

1

1032

1072

1

1

5.560

=

=

c La reaccin:+ ++ NaPOZnPONaZn 6)(23 24343

2

43

3

43

10548.2

1039.65

1

3

2250

POmolNax

mgZnx

molZn

molZn

POmolNa

l

mgZn

=

=

l

POmlNa

lmol

molx

M

nV

V

nM 43

3

548.2/1.0

10548.2====

Rendimiento 78%:siduallAguaPOmlNaVf

Re66.32

78.048.25 43==

La eliminacin de Zn no es completa, permanece en disolucin la cantidad

de Zn correspondiente al producto de solubilidad del 243 )(POZn

d El 243 )(POZn ; como lodos:

Cantidad de 243 )(POZn :

deHumedadconPOlodosdeZnsiduallAgua

POgZn

mgZnx

molZn

POmolZn

POgZn

molZn

POmolZn

l

mlZn

%46)(;Re

)(492.0

1039.65

1

)(1

)(11.386

3

)(1250

243243

3243

243243

=

=

mes

POkgZn

g

Kgx

m

lx

mes

dasx

dia

hx

h

mx

l

g 24333

33 )(328

10

1

1

1030245.0

)54.0(

492.0==

3.- Las aguas residuales del prensado de pulpas de una industria

azucarera tienen un contenido de sacarosa (C12O22H11) de 2000mg/l y de slidos

en suspensin de 12 g/l. Sabiendo que su caudal es de 0.6 m3/ton de azcar

producido. Calcule para una azucarera que produzca 2000 ton mensuales de

azcar:

a) Cul seria la DBO total de esta agua suponiendo que se

produce una oxidacin completa de sacarosa?

b) Si para depurar las aguas residuales se opta por un proceso

anaerbico, logrando que el carbono de la sacarosa se transforme en

metano con un rendimiento del 70%. Calcule la cantidad de metano

generado mensualmente, expresado en m3medidos en condiciones

normales.


24/35

c) Si los slidos en suspensin se reducen hasta 30mg/l,

retirndose como lodos hmedos con una humedad de 65%. Calcule el

peso mensual de lodos producidos.

d) Qu cantidad de carbn, de PCI 7300kcal/kg y contenido de

azufre de 1.8 % se podra ahorrarse mensualmente empleando en su lugar

el metano generado en el proceso de depuracin?

e) Cules serian las emisiones de SO2 a la atmsfera (expresado

en ppm y en mg/Nm3) si en lugar del metano generado se emplea el

carbn mencionado en el apartado d, teniendo en cuneta que las

emisiones de gases a la atmsfera son de 8000 Nm3/tonelada de carbn?

DATOS:

molkcalOHH

molkcalCOHmolkcalCHH

/8.57)(

/1.94)(/9.17)(

2

2

4

=

=

=

SOLUCIN:

a Sacarosa C12H22O11 : 2000 mg/l

Slidos en suspensin: 2g/l

Flujo de agua residual: 0.6m3/TM azcar

Produccin: 2000TM azcar/mes

Reaccin de biodegradacin:OHCOOOHC 222112212 111212 ++

lagua

mgO

molO

mgOx

OHmgCx

OHmolC

OHmolC

molO

l

OHmgCDBO

2

2

2

3

112212

3

112212

112212

2112212

6.2245

1

1032

10342

1

1

122000

=

=

b En el proceso anaerbico:

COCOCHOHCbacterias

4911 24112212 ++

Calculo del volumen del metano CH4 :

Flujo del agua Residual:

mesmmes

TMazucarx

TMazucar

m/1200

20006.0 3

3

==

mes

CHNm

molCH

lCHx

OHmgCx

OHmolC

OHmolC

molCH

mes

m

l

OHmgC

43

4

4

112212

3

112212

112212

4

3

112212

08.12351

4.22

10342

1

2

11200

7.0

2000

=

=


25/35

c Lodos : Slidos en Suspensin:

12g/l =12000mg/l

Lodos retirados:

12000mg/l -30mg/l = 11970mg/l

mes

TMlodos

mg

TMx

m

lx

mes

mx

l

mg04.41

10

1101200

)35.0(

1197093

33

==

d Cantidad de carbn:

S = 1.8% ; C = 98.2%

Se tiene la cantidad de CH4 de (b) :

4

33

3

4

4

4

44

3

2.882

10

1

1

10

1

16

4.22

108.1235

KgCH

g

kgx

m

lx

molCH

gCHx

lCH

molCHxCHm

=

=

En la reaccin del carbn C:

24222 COCHOHC ++

kgCarbn

kgC

molC

gCx

gCH

molCHx

molCH

molCxkgCH

55.1347

982.0

3.1223

1

12

16

1

1

22.882

4

4

4

4

=

==

e Las emisiones de SO2 :

La reaccin:

22 SOOS +

Flujo:

gasesNmTMCarbnxTMcarbn

Nm 33

44.107803475.18000 ==

S = 0.018x(1347.55) = 24.256 Kg S

23

3

333

2

2

2

2

2

22

3

15751575

1

10

1

10

64

1

1

4.22

1

64

32

1

1

1

44.10780

256.24

ppmSONm

cm

kg

g

l

cm

gSO

molSO

molSO

lSO

molSO

gSO

gS

molS

molS

molSO

Nm

KgS

==

=

3

2

4

2

22

34500

1

10

1

64

32

1

1

1

44.10780

256.24

Nm

mgSO

kg

mg

molSO

gSO

gS

molS

molS

molSO

Nm

KgS=

=

4.- En una industria es preciso disponer diariamente de 12x106kcal. Si

para obtenerlas se quema un carbn de composicin: 83%C; 7%H; 1.1%S; 8.9%

de cenizas y PCI = 8500kcal/kg, calcule:

a) cual seria la concentracin del dixido de azufre en los gases

de emisin, sabiendo que el caudal de los mismos es de 6.7x10 3 Nm3por


26/35

tonelada de carbn incinerado. Exprsales en ppm y mg/Nm3 considerando

que todas las medidas de gases se hacen en condiciones normales.

b) Si los gases se lavan con una disolucin de hidrxido de calcio,

para eliminar las emisiones de dixido de azufre en un 91%, calcule la

cantidad de sulfato de calcio, con una humedad del 40% que se retira

anualmente.

c) Cual ser la concentracin de anion sulfato en el agua

residual, si para el proceso indicado en el apartado anterior se ha

empleado la cantidad estequiometrico de hidrxido de calcio.

SOLUCIN:

a) Carbn:

PCI = 8500kcal/kg

Q = 12x106 Kcal

TMKgkgKcal

KcalxWcarbn 41176.176.1411

/8500

10612===

COMPOSICIN DE CARBN:

%9.8%;1.1%;7%;83 ==== CenizosSHC

Cantidad de S = 0.011(411.76) = 15.53 KgS

En la reaccin de emisin: S + O2 = SO2

La cantidad de SO2:

2

2

22 06.311

64

32

1

1

153.15 KgSO

molSO

gSOx

gS

molSx

molS

molSOKgSx ==

Flujo 333

79.945841176.1107.6

NmcarbnTMxcarbnTM

Nmx=

La concentracin de 2SO en ppm y mg / Nm3

3

2

3

3

2

33

2

2

2

2

3

2

72.328379.9458

103106

30.114911

10

1

41.22

64

SO1

79.9458

31060

Nm

mgSO

Nm

mgx

ppmSOcm

xmolSO

SOx

gSO

molx

Nm

gSO

==

==

La reaccin del lavado: ( ) OHCaSOOOHCaSO 222

222

1+++

Eliminar el 91% de 2SO en la emisin: 0.91 (31.06Kg) =28.26 Kg 2SO

La cantidad de Ca 2SO :


27/35

ao

hmedoTMCaSO

Kg

TMx

ao

mesesx

mes

dasx

da

KgCaSO

da

KgCaSO

ogCaSO

hmedogCaSOxoKgCaSO

KgCaSOmolCaSO

gCaSOx

gSO

molCaSOxKgSO

)(03.36

10

1

1

12

1

3008.100

08.100)(sec60

)(100)(sec05.60

05.601

136

64

126.28

2

3

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

==

==

==

La reaccin inica Ca 2SO2

4

2 + SOCa

Se tiene la 34 107.3= XKs CASO

[ ][ ]( )( )

[ ]

[ ] ppmmgSO

molSO

SOxx

molxSO

xxs

xsxs

xSOCaKs

mg

93.5831

93.583

1

1096

1100827.6

100827.6107.3

107.3

107.3

2

2

2

4

2

4

332

2

11

12

32

2

2

==

=

==

==

==

5.- Una ciudad de 200000 habitantes genera 1.25 Kg. de residuos urbanos

pro persona y da, que se someten a un tratamiento de incineracin. La densidad

de los mismos es de 0.18 g/cm3 y el contenido de azufre es de un 0.5%. Calcule:

a.

Si todo el azufre se transforma durante la incineracin en SO2 Qu cantidadestequimetrica de caliza, del 82% de pureza en carbonato de calcio, debe

emplearse diariamente para eliminar, en forma de sulfato de calcio, el 96%

de los xidos de azufre generados? Exprese el resultado en toneladas.

b. Cul ser la concentracin de SO2 en los gases de emisin depurados si para

cada kg. De residuo incinareado se genera 13 Nm3 de vertido cascajo?

Exprsela en ppm y en mg/Nm3

c. Si las aguas residuales generadas en la misma planta arrastran 600 mg/l de

un compuesto orgnico biodegradable de frmula C2H4O2, cul ser la OBOtotal de dichas aguas originadas por el compuesto citado?

d. Las aguas residuales contienen tambin 300 ppm de Pb -2. Para eliminar se

precipita como sulfato de plomo (II), aadiendo la cantidad estequiomtrica

de in sulfato, a pesar de ello. Cunto Pb-2 quedar en el agua residual

(exprsalo en ppm)

e. Si el 15% del vertido incinerado permanece como cenizas de densidad 1.2

gcm3 Qu volumen mnimo, expresado en m3, debiera tener el vertedero en

el que van a depositarse si se pretende que tenga una vida til de 60 aos?

SOLUCIN:


28/35

a. N habitantes =200000

Cantidad de residuosda

residuoKgpersonasx

daxpersona

residuosKg250000020000025.1 =

Densidad del residuo incinerado3

18.0cm

g

Azufre: S= 0.5%; Cantidad de S = 0.005(2500000)=2500daKgS

En la reaccin de emisin )1(22 SOOS +

Tratamiento )2(2

122222

COCaSOoSOCaSO +++

Cantidad de SO2 en (1):

da

KgSO

molSO

gSOx

gS

molSx

molS

molSOx

da

KgS 2

2

22 25001

64

32

1

1

11250 ==

Cantidad SO2 tratada ( )

da

TMSOKg 24.22400250096.0 ==

Cantidad SO2 emitidas ( )da

KgSO 2100250004.0 =

Cantidad de Caliza:

( ) daTMCaCO

da

TMCaCO

da

TMCaCO

molCaCO

gCaCOx

gSO

molSOx

molSO

molSOx

da

TMSO

33

3

3

3

2

2

2

22

573.482.0

75.3

75.31

100

64

1

1

14.2

==

==

b. En la reaccin de emisin 2222 100; KgSOSOdeEmisinSOOS =+

Flujo de gas

Concenracin de 2SO

daNm

mgSO

kg

mgx

Nmx

daKgSO

da

ppmSOcm

mgSOx

molSOx

molSO

SOcmx

Kg

mgx

Nmx

daKgSO

3

2

3

32

2

23

2

3

2

2

2

334

31

2

77.301

10

10325

1100

77.1077.10

1064

1

1

104.22

1

10

10325

1100

==

=

===

c. En la reaccin: OHCOOOHC 222243 332

1++

111.908

1

1032

1074

1

1

5.3

1

600

2

2

2

3

243

3

243

243

2243

mgODBO

molO

mgOxx

OHmgCx

OHmolCx

OHmolC

molOx

OHmgCDBO

r

r

=

=

d. La reaccin4

2

4

2PhSOSOPh +


29/35

[ ][ ]24

2

4

2

4

2

1.1

SOPhKs

xOK

PhSOSOPh

Nmim

=

=

+

La concentracin de 4SO :

[ ]

[ ][ ] [ ]

[ ] 22

2

2

21

3

3212

4

2

2

2

43

21

2

2

2

4

2

57.157.1

1

102071076.0

1045.1

101.1.101.1

11045.1

10207

1

1

1

1300

==

===

==

ppmPhl

mgPhPh

molPh

mgPhxx

l

molxx

x

xPhXSOPh

residualaguaelenPh

molSOx

mgPhx

molPhx

molPh

molSOmgPh

Residuos = 250000 daHg ; cenizas: 15% residuos incinerados

Cenizas = ( ) 33 /12002.1;/37500/25000015.0 mKggcmpdaKgdaKg ==

Volumen del vertedero:da

m

mKg

daKg

p

mv

3

325.31

/1200

/37500===

Volumen vida til para 60 aos =313

3

1075.6675000

601

12

1

3025.31

mxm

aosxao

mesesx

mes

dax

da

m

==

=

6.-Si el caudal del vertido lquido es de 15 litros es de 15 litros por segundo,

calcule:

a. La DQO del vertido, atribuible al cido lctico.

b. Si los slidos en suspensin se eliminan por decantacin, con un rendimiento

del 94%, generando unos lados de densidad 1.07% g/cm3 y humedad del

76% Qu volumen anual de lados, expresada en m3 se obtendr?

c. Si el C(II)se precipita con hidrxido de cadmio, mediante alcalinizacin del

vertido hasta pH=8. Cul ser la concentracin residual del metal en elvertido una vez tratado?. Exprselo en ppm.

SOLUCIN:

a. La reaccin deba degradacin del cido lctico:

l

mgODBO

molO

mgOxx

OHCx

OHmolCx

OHmolC

molx

l

OHmgCDBO

OHOOHC

2

2

2

2

361

2

361

361

2361

22361

67,426

1

1032

1090

1

1

103400

33

=

=

+


30/35

b. Slidos en sus pensin 3/8.0/800 mKgImg =

Vertido: 15/s=54 3m / h

Rendimiento: 94%

Densidad: 1.07g/c 3m =1070Kg/ 3m

Humedad: 76%

Lodos=( ) ( ) ( )

h

lodosKg

H

mx

olodosg

hmedolodosgx

m

oKg2.169

54

)(sec24

100sec8.094.0 3

3=

Volumen de lados:

c.

23

3

2

2

33

2

4

2

3

23

3

234

3

23

3

2

2

3

3503501

10*4.22*

10*64

1*10

101

10*10

1250

25.1

.

1250

ppmSONm

cm

molSO

SOcm

mgSO

molSO

Nm

SOmg

Nm

SOmg

Kg

mg

Nm

kgdeSO

basuraTM

NmbasuraTM

KgdeSO

SOdeionConcentrac

a

basuraTm

gasNmFlujo

==

===

=

23

3

2

2

33

2

3

2

3

2

3

2

4

3

24

3

2

2

34.58434,5841

10*4.22*

1046

1*1200

12001

10*10*12

1250

5.1

.

ppmNONm

cm

molNO

SOcm

mgSO

molNO

Nm

NOmg

Nm

NOmg

Kg

mg

Nm

kgdeNO

basuraTM

NmbasuraTM

KgdeNO

NOdeionConcentracb

==

===

ppmNONm

cm

molCO

COcm

mgCO

molCO

Nm

COmg

Nm

HCmg

Kg

mg

Nm

kgdeHC

basuraTM

NmbasuraTM

COKgde

deCOionConcentrace

Nm

Particulasmg

Kg

mg

Nm

kgdeHC

basuraTM

NmbasuraTM

KgdeHC

particulasdeionConcentracd

Nm

HCmg

Kg

mg

Nm

kgdeHC

basuraTM

NmbasuraTM

ParticulasKgde

roshidrocarbuHCdeionConcentracc

11520115201

10*4.22*

1028

1*14400

144001

10*10*4.14

1250

18

:..

112001

10*10*2.11

1250

75.0

:..

6001

10

*10*61250

14

)(.

3

333

33

3

4

3

4

3

3

4

3

3

3

3

4

3

4

3

==

===

===

===


31/35


32/35

c) Si se estima una emisin a la atmsfera se 10^8 partculas por da. Calcular

la concentracin de partculas en el gas de emisin.

SOLUCION:

Produccin = 5000 Unid/dia

Agua Residual: Q=20L/unid

2200

105000

*2atmsferalaaEmisin

/105000

*20residualaguadeProduccin

24

2

4

ppmODBO

a

dia

Nm

dia

unid

unid

Nm

dialdia

unid

unid

l

=

==

==

La reaccin de biodegradacin del propanoico )23( COOHCHCH

OHCOOOHC 222243 332

1

++

Concentracin del propanoico:

l

OHmgC

OHmolC

OHmgC

mgO

molO

molO

OHmolC

l

mgO

24314.132

2431

24310*74*

210*32

21*

25.3

2431*

214.132

3

2

=

=

La cantidad de NaClO, en la siguiente reaccin:

OHNaClCONaClOOHC 22263 3337 +++

Calculo de NaClO

dia

kgNaClO

dia

l

l

kgNaClO

molNaClO

kgNaClO

OHmgC

OHmolC

OHmolC

molNaClO

l

OHmgC

23.93110*10*23.931

1

10*74*

26310*74

2631

2631

7*

26314.132

44

3

3

=

=

Emisin de partculas:

Emisin a la atmsfera: 10^5 partculas /da

diaNmQ /10 23=

2

2

23

5

10/10

/10

Nm

particulas

diaNm

diaparticulasculasiondeparticoncentrac ==

9.-Una industria agraria quema diariamente 100 toneladas de un carbn que

contiene 75% de carbono, un 4% de azufre y un 0.2% de cromo. Las emisiones

de gas a la atmsfera procedentes a dicha combustin equivalen a

5500Nm^3/hora determine.

a). La concentracin de dixido de azufre en el vertido gaseoso tanto en ppm y

en mg/Nm3, si no se dota a la industria de un sistema de tratamiento de

gases.

b). Si el factor de emisin de xidos de nitrgeno es de 1.8 kg de NO2 por


33/35

tonelada de carbn, y considere que el 90% corresponde a monxido de

nitrogeno NO, calcule la concentracin de NO y NO2 en los gases de emisin

expresndolas en mg/Nm3 si se realiza depuracin alguna.

c). Se genera 14 kg de escoria por cada 100 kg de carbn quemado, calcule el

volumen anual de escoria producido, sabiendo que su densidad es de 0.85

g/cm3.

Suponiendo que el cromo presente en el carbn se emitiese en un 1% a la

atmsfera en forma de partculas de oxido de cromo y que el resto fuera

arrastrado por aguas lavadas del horno y de las instalaciones de combustin,

cuya caudal es de 80m3/dia, en forma de anion cromato.

Calcule:

a. La concentracin de partculas de oxido de cromo (VI) en los gases de

combustin.

b.La concentracin del cromato en el vertido. Expresada en ppm.

c. La cantidad diaria de cloruro de calcio dihidratado, expresado en kg.

Necesaria para precipitar estequiometricamente en anion cromato en forma

de cromato de calcio.

SOLUCIN:Carbn: 1000 TM/dia

Contiene:

diaKgdiaTMCr

diaKgdiaTMS

diaKgdiaTMC

/200/2.0)100(*002.0:%2.0

/4000/4)100(*04.0:%4

/75000/75)100(*75.0:%75

====

====

====

Emisor de gases:= 5500Nm^3/ha. Concentracin de SO2 : 2 2S + O SO

3

2 2

3

2

6

2 2

2 2

3 3 3

2 2

2 3 2

2 2

64*104000 1 1* * * * 333.33

1 32*10 1 24333.33 10

* 60606.065500 / 1

122.4*1060606.06 * * 21212.12

1 64*10

21

KgSO Kg SO Kg S mol SO mol S dia

dia mol S Kg S mol SO h h Kg SO mgSOmg

Nm h Kg Nm

mgSO mol SOcm cm

Nm mol SO mg SO Nm

= =

= =

= =

= 2212.12ppmSO

b. Emisin de 2 NO =1.8Kg/TMcarbon


34/35

2

2 2 2

6

3 3

2

3

1.8 100* 180

: 0.90(180) 162 / 6.75 /

0.10(180) 18 / 0.75 /

:

6.75 / 10* 1227.27

5500 /

0.75 /

5500 /

Kg NO Kg TM carbonQ

TM carbon dia dia

Cantidad NO Kg NO dia Kg NO h

NO Kg NO dia Kg NO h

Concentracion

Kg NO h mg KgNO

Nm h Kg Nm

Kg NO h

Nm

= =

= = =

= = =

= =

=

6

2

3

10* 136.36

KgNOmg

h Kg Nm=

3 3

3 3

3

14 100000Escorias= * 14000

100

0.85 / 850 /

14000 / 365/ 16.47 * 6011.55

850 /

:1%; 0.01*(

escoria

KG Kgcarbon Kg escorias

Kgcarbon dia dia

g cm Kg m

Kg dia m dias escoria mVolumen v m

Kg m dia ao ao

Emision decromoa la atmosfera

=

= =

= = = = =

=3

3 3

3

2 3

3 3

200 / ) 2 /

102 * 83.33

24 1

80 / 3.33 /

:

: 3/ 2

1 100183.33 * * *

1 52 1

Kg dia KgCr dia

KgCr dia g gCr

dia h Kg h

Q m dia m h

concentracion dela paricula deCrO en los gases deemision

la reaccion Cr O CrO

molCrO gCrO gCr molCr

h molCr gCr molCr

=

= =

= =

+

=

#

3

3

6

3 3

2 2

2

3

2

2 4

160.25

160.25 / 10* 29.14

5500 / 1

: :

0.99(200) 198 / 8250 /

2

gCrO

O h

gCrO h mgCrOmg

Nm h g Nm

Concentracion deCrO enel vertido Cantidad deC r que queda

KgCr dia gCr h

En la reaccion Cr O CrO

=

= =

=

= = =

+

2 2 2

4 4 4

2

4

2 6 324

42

2 2

2

2 2 4

1 1161

8250 * * * 18403.851 52 1

18403.85 / 10 1* * 5521.15 5521.15

3.33 / 1 1

.2

.2

molCrO gCrO gCrO gCr molCr

h molCr gCr molCrO h

gCrO h mg m mg ppmCrO

Nm h g l l

cantidad de CaCl H O

Enla reaccion CaCl H O CrO CaCrO

= =

= = =

+ 4 2 2

2

4

2 2

4 2 2 4 2 2

2 2

4 4 2 2

2 2

2

: 18403.85 / 441.69 /

1 .2 1 147 .2441.69 * * *

1 116 1 .2

.2559.73

H O Cl

cantidad de CrO g h Kg dia

KgCrO molCaCl H O molCrO gCaCl H O

dia molCrO gCrO molCaCl H O

KgCaCl H O

dia

+ +

=

=

=


35/35

46361582 ejercicios resueltos de ciencias ambient ales

Documents