1 23

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA

CATERA:

Ciencias Ambientales

PRESENTADO A:

Ing. José Pomalaya Valdez

REALIZADO POR:

ALFARO ASTOHUAMÁN, Ángel

ALUMNO DEL VIII SEMESTRE DE LA FIQ-UNCP

Ciudad Universitaria – Huancayo Perú

Julio del 2008

PROBLEMAS

DE RESIDUOS SÓLIDOS

2 23

1. En una determinada incineradora se queman diaria mente 45 ton e unos residuos que contienen varios compuestos mercúricos , con una concentración total de 2 g de mercurio por kg de re siduo. Si en el proceso de incineración el mercurio se emitiera en forma de átomos gaseoso, expresado tanto en ppm como en mg/Nm 3, si el caudal de gases es de 15 Nm 3/kgde residuo incinerado.

Solución:

Residuos: 45 TM = 45000 Kg

Concentración: residuo kg

Hg g 2

Cantidad de Hg: ( ) kgHggkgkg

gHg909000045000

2 ==

Flujo de gases: kgresiduo

Nm 3

15

Total de Gases: 33

6750004500015 Nmkgresiduoxkgresiduo

Nm =

Calculo de la concentración:

3

3333

39.14

1

10

1

10

6.200

1

675000

90

Nm

cm

kg

g

l

cm

gHg

molHg

Nm

kgHg =

=

3 23

2. Al hacer una auditoria ambiental en una empresa se detecta que sus problemas medio ambientales son fundamentalmente:

• Emisiones de óxidos de nitrógeno (medidos como dióxido de nitrógeno) 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 eliminación de óxidos de nitrógeno a instalar si sus emisiones deben reducirse a 20 ppm?

b. ¿Cuál será el DBO del agua residual si se considera que se debe exclusivamente al butanol?

c. ¿Cuántos ml de disolución 0.1 M de fosfato de sodio habrá que añadir, por litro de agua residual, para eliminar el zinc que contiene, precipitándolo como fosfato de zinc, si el rendimiento del proceso es del 78 %? La eliminación del zinc, ¿Será 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 ¿Cuál será el peso mensual de lodos retirados?

Solución:

a. Concentración NO2 :

3

333

3378.194

1

10

1046

1

1

41.22400

Nm

cm

l

cm

mgx

mol

molNm

mg =

Concentración NO2 = 194cm3/Nm3

Emisión: 194.78 – 20 = 174.78pp

Eficacia: %73.89%10078.194

78.174 =x

b. La reacción de biodegradación:

OHCOOCHOCHCHCH 222223 442

11 +→+−−−

4 23

lAgua

mgODBO

molO

mgOx

mgx

OHmolC

OHmolC

molO

l

mgDBO

2

2

23

384

84

2

67.146

1

1032

1072

1

1

5.560

=

=

c. La reacción:

+− +→+ NaPOZnPONaZn 6)(23 243432

433

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%: siduallAgua

POmlNaVf

Re66.32

78.0

48.25 43==

La eliminación de Zn no es completa, permanece en disolución 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

díasx

dia

hx

h

mx

l

g 24333

33 )(328

10

1

1

1030245.0

)54.0(

492.0 ==

5 23

3. Las aguas residuales del prensado de pulpas de u na industria azucarera tienen un contenido de sacarosa (C12O22H11) de 2000mg/l y de sólidos en suspensión de 12 g/l. Sabiendo que su caudal es de 0.6 m3/ton de azúcar producido. Calcule para una azucarera que pr oduzca 2000 ton mensuales de azúcar:

a. ¿Cuál seria la DBO total de esta agua suponiendo que se produce una oxidación completa de sacarosa?

b. Si para depurar las aguas residuales se opta por un proceso anaeróbico, 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.

c. Si los sólidos en suspensión se reducen hasta 30mg/l, retirándose como lodos húmedos con una humedad de 65%. Calcule el peso mensual de lodos producidos.

d. ¿Qué cantidad de carbón, de PCI 7300kcal/kg y contenido de azufre de 1.8 % se podría ahorrarse mensualmente empleando en su lugar el metano generado en el proceso de depuración?

e. ¿Cuáles serian las emisiones de SO2 a la atmósfera (expresado en ppm y en mg/Nm3) si en lugar del metano generado se emplea el carbón mencionado en el apartado d, teniendo en cuneta que las emisiones de gases a la atmósfera son de 8000 Nm3/tonelada de carbón?

DATOS:

molkcalOHH

molkcalCOH

molkcalCHH

/8.57)(

/1.94)(

/9.17)(

2º

2º

4º

−=∆

−=∆

−=∆

Solución:

a. Sacarosa C12H22O11 : 2000 mg/l

Sólidos en suspensión: 2g/l

Flujo de agua residual: 0.6m3/TM azúcar

Producción: 2000TM azúcar/mes

Reacción de biodegradación:

OHCOOOHC 222112212 111212 +→+

6 23

lagua

mgO

molO

mgOx

OHmgCx

OHmolC

OHmolC

molO

l

OHmgCDBO

2

2

23

1122123

112212

112212

2112212

6.2245

1

1032

10342

1

1

122000

=

=

b. En el proceso anaeróbico:

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

1122123

112212

112212

43

112212

08.12351

4.22

10342

1

2

11200

7.0

2000

=

=

c. Lodos : Sólidos en Suspensión:

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 carbón:

S = 1.8%; C = 98.2%

7 23

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 reacción del carbón C:

24222 COCHOHC +→+

kgCarbón

kgC

molC

gCx

gCH

molCHx

molCH

molCxkgCH

55.1347

982.0

3.1223

1

12

16

1

1

22.882

4

4

44

=

==

e. Las emisiones de SO2 :

La reacción:

22 SOOS →+

Flujo:

gasesNmTMCarbónxTMcarbón

Nm 33

44.107803475.18000 ==

S = 0.018x (1347.55) = 24.256 Kg S

23

3

333

2

2

2

2

2

223

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

==

=

32

4

2

223

45001

10

1

64

32

1

1

1

44.10780

256.24

Nm

mgSO

kg

mg

molSO

gSO

gS

molS

molS

molSO

Nm

KgS =

=

8 23

4. En una industria es preciso disponer diariamente de 12x10 6kcal. Si para obtenerlas se quema un carbón de composición: 83%C; 7%H; 1.1%S; 8.9% de cenizas y PCI = 8500kcal/kg, calcule:

a. cual seria la concentración del dióxido de azufre en los gases de emisión, sabiendo que el caudal de los mismos es de 6.7x103 Nm3por tonelada de carbón incinerado. Expresar 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 disolución de hidróxido de calcio, para eliminar las emisiones de dióxido de azufre en un 91%, calcule la cantidad de sulfato de calcio, con una humedad del 40% que se retira anualmente.

c. Cual será la concentración de anion sulfato en el agua residual, si para el proceso indicado en el apartado anterior se ha empleado la cantidad estequiometrico de hidróxido de calcio.

Solución:

a. Carbón:

PCI = 8500kcal/kg

Q = 12x106 Kcal

TMKgkgKcal

KcalxWcarbón 41176.176.1411

/8500

10612 ===

COMPOSICIÓN DE CARBÓN:

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

Cantidad de S = 0.011(411.76) = 15.53 KgS

En la reacción de emisión:

La cantidad de SO2:

2

2 SO O S →+

9 23

22

22 06.311

64

32

1

1

153.15 KgSO

molSO

gSOx

gS

molSx

molS

molSOKgSx ==

Flujo 333

79.945841176.1107.6

NmcarbónTMxcarbónTM

Nmx =

La concentración de 2SO en ppm y mg / Nm3

32

3

3

2

33

2

2

2

23

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 reacción del lavado: ( ) OHCaSOOOHCaSO 222

22 2

1 +→++

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

La cantidad de Ca 2SO :

año

húmedoTMCaSO

Kg

TMx

año

mesesx

mes

díasx

día

KgCaSO

día

KgCaSO

ogCaSO

húmedogCaSOxoKgCaSO

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

23

2

2

2

22

22

2

2

22

==

==

==

La reacción iónica: Ca 2SO 24

2 −− +↔ SOCa

Se tiene la 34 107.3 −= XKsCASO

[ ][ ]( )( )

[ ]

[ ] ppmmg

SO

molSO

SOxx

molxSO

xxs

xsxs

xSOCaKs

mg

93.5831

93.583

1

1096

1100827.6

100827.6107.3

107.3

107.3

22

24

24

332

2

11

12

322

2

==

=

==

==

==

−

−

−−−

−−

−

−−−

10 23

5. Una ciudad de 200000 habitantes genera 1.25 Kg. de residuos urbanos por persona y día, que se someten a un tratamiento de incineración. La densidad de los mismos es de 0.18 g/cm 3 y el contenido de azufre es de un 0.5%.

Calcule:

a. Si todo el azufre se transforma durante la incineración en SO2 ¿Qué cantidad estequiómetrica 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 óxidos de azufre generados? Exprese el resultado en toneladas.

b. ¿Cuál será la concentración de SO2 en los gases de emisión depurados si para cada kg. De residuo incinerado se genera 13 Nm3 de vertido cascajo? Exprésela en ppm y en mg/Nm3

c. Si las aguas residuales generadas en la misma planta arrastran 600 mg/l de un compuesto orgánico biodegradable de fórmula C2H4O2, ¿cuál será la OBO total de dichas aguas originadas por el compuesto citado?

d. Las aguas residuales contienen también 300 ppm de Pb -2. Para eliminar se precipita como sulfato de plomo (II), añadiendo la cantidad estequiométrica de ión sulfato, a pesar de ello. ¿Cuánto Pb-2 quedará en el agua residual (exprésalo en ppm)

e. Si el 15% del vertido incinerado permanece como cenizas de densidad 1.2 gcm3 ¿Qué volumen mínimo, expresado en m3, debiera tener el vertedero en el que van a depositarse si se pretende que tenga una vida útil de 60 años?

Solución:

a. Nº habitantes =200000

Cantidad de residuos

día

residuoKgpersonasx

díaxpersona

residuosKg250000020000025.1 =

Densidad del residuo incinerado 3

18.0cm

g

Azufre: S= 0.5%;

Cantidad de S = 0.005(2500000)=2500 día

KgS

En la reacción de emisión:

11 23

)1(22 SOOS →+

Tratamiento:

)2(2

122222 COCaSOoSOCaSO +→++

Cantidad de SO2 en (1):

día

KgSO

molSO

gSOx

gS

molSx

molS

molSOx

día

KgS 2

2

22 25001

64

32

1

1

11250 ==

Cantidad SO2 tratada: ( )día

TMSOKg 24.22400250096.0 ==

Cantidad SO2 emitidas: ( )día

KgSO2100250004.0 =

Cantidad de Caliza:

( ) día

TMCaCO

día

TMCaCO

día

TMCaCO

molCaCO

gCaCOx

gSO

molSOx

molSO

molSOx

día

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 reacción de emisión ;22 SOOS →+

22 100KgSOSOdeEmisión =

Flujo de gas:

Concentración de 2SO :

díaNm

mgSO

kg

mgx

Nmx

díaKgSO

día

ppmSOcm

mgSOx

molSOx

molSO

SOcmx

Kg

mgx

Nmx

díaKgSO

32

3

322

23

23

2

2

2334

312

77.301

10

10325

1100

77.1077.10

1064

1

1

104.22

1

10

10325

1100

==

==

=== −

c. En la reacción:

OHCOOOHC 222243 332

1 +→+

12 23

111.908

1

1032

1074

1

1

5.3

1

600

2

2

23

2433

243

243

2243

mgODBO

molO

mgOxx

OHmgCx

OHmolCx

OHmolC

molOx

OHmgCDBO

r

r

=

=

d. La reacción:

42

42 PbSOSOPb →+ −+

[ ][ ]24

2

3

42

42

101.1−+

−+

=

=

→+

SOPbKs

xK

PbSOSOPb

Nmim

La concentración de 4SO :

11045.1

102071

11

1300

243

21

2

2

24

2 −−

+

+

−

+

== molSOx

mgPbx

molPbx

molPb

molSOmgPb

[ ][ ][ ] [ ]

[ ] 22

2

2

24

3

3232

42

2

57.157.1

1

102071076.0

1045.1

101.1.101.1

++

+

+

+

−

−+−+

+

==

===

ppmPbl

mgPbPb

molPb

mgPbxx

l

molxx

x

xPbXSOPb

residualaguaelenPb

e. Residuos = 250000 día

Hg

;

Cenizas: 15% residuos incinerados

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

Volumen del vertedero: día

m

mKg

díaKgmv

3

325.31

/1200

/37500 ===ρ

Volumen vida útil para 60 años = 313

3

1075.6675000

601

12

1

3025.31

mxm

añosxaño

mesesx

mes

díax

día

m

==

=

13 23

6. El vertido liquido de una industria posee la sig uiente carga contaminante:

• 400ml/l de ácido láctico (C 3H6O3). • 800ml/l de sólidos en suspensión. • 300ml/l de Cd(II)

Si el caudal del vertido líquido es de 15 litros es de 15 litros por segundo,

calcule:

a. La DQO del vertido, atribuible al ácido láctico. b. Si los sólidos en suspensión se eliminan por decantación, con un rendimiento

del 94%, generando unos lados de densidad 1.07% g/cm3 y humedad del 76% ¿Qué volumen anual de lados, expresada en m3 se obtendrá?

c. Si el Ca(II)se precipita con hidróxido de cadmio, mediante alcalinización del vertido hasta pH = 8. ¿Cuál será la concentración residual del metal en el vertido una vez tratado? Expréselo en ppm.

Solución:

a. La reacción debía degradación del ácido láctico: OHOOHC 22363 33 +→

l

mgODBO

molO

mgOxx

OHCx

OHmolCx

OHmolC

Omolx

l

OHmgCDBO

2

2

22

3632

363

363

2363

67,426

1

1032

1090

1

1

13400

=

=

b. Sólidos en sus pensión 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

húmedolodosgx

m

oKg2.169

54

)(sec24

100sec8.094.0 3

3=

Volumen de lodos:

3/1070 mkg=ρ

14 23

año

lodosmv

año

mecesx

mes

diasx

día

hx

h

m

mkg

hkgmv

3

3

3

25.1366

1

12

1

3024158.0

/1070

/2.169

=

===ρ

c. [ ] lmolxmgx

molCdx

l

mgCd /1067.2

104.112

1300 3

3

22 −

++ ==

La reacción:

−+

−+

+→←

→+

OHCdOHCd

OHCdOHCd

2)(

;)(22

2

22

[ ][ ] [ ][ ]22 2ssOHCdKs == −+

La alcalinidad: pH = 8

[ ] [ ][ ][ ]

[ ][ ][ ] [ ][ ]

[ ][ ] 22

2

23262

6

26332

68

14

14

8

23.93

/23.931

104.1121074.8

1074.8

101067.24

1010

10

10

10;8log

++

+

++−+

−

−−−+

−−

−−

−−+

−++

=

==

=

==

==

==

==−=

ppmCdCd

lmgmolCd

mgCdxx

l

molCdxCd

xs

xsOHCd

OH

OHHKs

HHpH

15 23

7. Los factores de emisión establecidos por la EPA indican que un proceso de incineración de bacterias producirá, por tonelada de basura incinerada, las siguientes emisiones:

• 1.25kg de dióxido de carbono • 1.6kg de óxidos nitrosos • 0.75kg de hidrocarburos. • 14kg de partículas • 18kg de monóxido de carbono.

Si una incineradora .no tuviera sistema alguno de tratamientote gases ¿cual

seria la concentración de cada uno de los contaminantes producidos en los

gases de chimenea, sabiendo que se emiten 1250Nm3 de gas pro tonelada

de basura incinerada.

Considere los óxidos de nitrógeno como dióxido de nitrógeno y exprese los

resultados que sean posibles en ppm y en mg/Nm3

Solución:

basuraTm

gasNmFlujo

3

1250=

a. 2SOdeionConcentrac

23

3

2

233

24

23

23

323

4

323

32

3503501

10*4.22*

10*64

1*10

101

10*10

1250

25.1

ppmSONm

cm

molSO

SOcm

mgSO

molSO

Nm

SOmg

Nm

SOmg

Kg

mg

Nm

kgdeSO

basuraTM

NmbasuraTM

KgdeSO

==

=== −

b. 2NOdeionConcentrac

23

3

2

233

23

23

2

32

4

324

32

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

==×

=== −

c. )( roshidrocarbuHCdeionConcentrac

16 23

3

4

34

3 6001

10*10*6

125014

Nm

HCmg

Kg

mg

Nm

kgdeHC

basuraTM

NmbasuraTM

ParticulasKgde === −

d. :particulasdeionConcentrac

3

4

33

3 112001

10*10*2.11

125075.0

Nm

Particulasmg

Kg

mg

Nm

kgdeHC

basuraTM

NmbasuraTM

KgdeHC === −

e. :deCOionConcentrac

ppmNONm

cm

molCO

COcm

mgCO

molCO

Nm

COmg

Nm

HCmg

Kg

mg

Nm

kgdeHC

basuraTM

NmbasuraTM

COKgde

11520115201

10*4.22*

1028

1*14400

144001

10*10*4.14

1250

18

3

333

33

3

4

34

3

==×

=== −

17 23

8. Una industria utiliza como combustible 500kg/di a de un gasoleo que contiene 0.4%de azufre y emite a la atmósfera 1.5nm 3de gas pro Kg. de gasoleo.

a. Calcular la concentración de SO2 en los gases de emisión expresándolo en mg/Nm3

b. Si para depurar las emisiones se emplea un método “seco”, utilizando caliza,

c. Calcular la cantidad diaria que se necesitara de una caliza que contiene300mg/l de ácido acético (CH3-COOH) Calcular la DBO total que ocasionaría la presencia de dicho contaminante.

Solución:

a. :2 emisiondegaseslosenSOCantidad

dia

kg

dia

kgS 2)500(004.0 ==

2: SOOSreaccionlaEn →+

32

2

23

32

2

2

23

32

33.533311064

10321

11

/37502

411064

10321

112

Nm

mgSO

molSO

KgSOmolS

Smol

deSOmol

diaNm

diaKgS

dia

KgSO

molSO

KgSOmolS

Smol

deSOmol

dia

KgS

=×××

××=

=×××

××=

−

−

−

−

b. :mindet calizadecantidadlaaaersedepuraciondenlareacccio

24232 21

COCaSOOCaCOSO +→++

Dia

KgCaCO

molCaCO

KgCaCO

SO

molSO

molSO

deCaCOmol

dia

KgSO 3

3

33

23

2

2

3 35.71

10100

1064

1

1

1

)85.0(

24 =×

××

××=−

−

Aguas residuales convertidos de ácido acético

LmgCOOHCH /3003 =−

18 23

Reacción de biodegradación:

OHCOOOHC 222242 22 +→+

L

mgODBO

molO

mgO

OHmgC

OHmolC

OHmolC

molO

L

OHmgCDBO

2

2

22

242

242

242

2242

320

1

10*32*

10*60

1*

1

2*

300

=

=

19 23

9. Una industria tiene un ritmo de producción de 5 000 unidades de producto por día y genera unas aguas residuales co n caudal de 20 l por unidad de producción y unas emisiones en la atmósfe ra con un caudal de Nm3 de gas por unidad de producción

a. si las aguas residuales poseen una DBO de 200 ppm de O2 y es atribuida la concentración de este compuesto en el vertido.

b. Calcular la cantidad diaria de hipoclorito de sodio necesaria para eliminar completamente dicho DBO. Considere el proceso se realiza en medio básico consideraciones en q el hipoclorito se reduce hasta un Ion cloruro.

c. Si se estima una emisión a la atmósfera se 10^8 partículas por día. Calcular la concentración de partículas en el gas de emisión.

Solución:

Producción = 5000 Unid/día

Agua Residual: Q = 20L/unid

dia

Nm

dia

unid

unid

Nm

dialdia

unid

unid

l

24

2

4

105000

*2atmósfera la aEmisión

/105000

*20residual agua de Producción

==

==

a. 2200ppmODBO =

La reacción de biodegradación del propanoico )( 23 COOHCHCH −−

OHCOOOHC 222243 332/1 +→+

Concentración del propanoico:

l

OHmgC

OHmolC

OHmgC

mgO

molO

molO

OHmolC

l

mgO

243

243

2433

22

2

2

2432

14.132

1

10*74*

10*32

1*

5.3

1*14.132

=

=

20 23

b. La cantidad de NaClO, en la siguiente reacción:

OHNaClCONaClOOHC 22263 3337 ++→+

Calculo de NaClO:

dia

kgNaClO

dia

lx

l

kgNaClOx

molNaClO

kgNaClOxx

OHmgC

OHmolC

OHmolC

molNaClOx

l

OHmgC

23.931101023.931

1

1074

10*74

1

1

714.132

44

3

2633

263

263

263

==

==

c. Emisión de partículas:

Emisión a la atmósfera: 105 partículas /día

diaNmQ /10 23=

22

23

5

10/10

/10

Nm

particulas

diaNm

diaparticulasculasiondeparticoncentrac ==

21 23

10. Una industria agraria quema diariamente 100 to neladas de un carbón que contiene 75% de carbono, un 4% de azufre y un 0.2% de cromo. Las emisiones de gas a la atmósfera procedentes a dich a combustión equivalen a 5500Nm 3/hora determine.

a. La concentración de dióxido 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 emisión de óxidos de nitrógeno es de 1.8 kg de NO2 por tonelada de carbón, y considere que el 90% corresponde a monóxido de nitrógeno NO, calcule la concentración de NO y NO2 en los gases de emisión expresándolas en mg/Nm3 si se realiza depuración alguna.

c. se genera 14 kg de escoria por cada 100 kg de carbón quemado, calcule el volumen anual de escoria producido, sabiendo que su densidad es de 0.85 g/cm3.

d. Suponiendo que el cromo presente en el carbón se emitiese en un 1% a la atmósfera’ en forma de partículas de oxido de cromo y que el resto fuera arrastrado por aguas lavadas del horno y de las instalaciones de combustión, cuya caudal es de 80m3/dia, en forma de anion cromato.

Calcule:

• La concentración de partículas de oxido de cromo (VI) en los gases de combustión.

• La concentración del cromato en el vertido. Expresada en ppm. • La cantidad diaria de cloruro de calcio dihidratado, expresado en kg.

Necesaria para precipitar estequiometricamente en anion cromato en forma de cromato de calcio.

Solución:

Carbón: 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:= 5500Nm3/h

22 23

a. concentración de SO2 :

2 2S + O SO→

32 2

32

62 2

2 2

3 3 32 2

2 3 22 2

64*104000 1 1* * * * 333.33

1 32*10 1 24

333.33 10* 60606.06

5500 / 1

122.4*1060606.06 * * 21212.12

1 64*10

21

KgSO Kg SOKg 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. Emisión de 2NO =1.8Kg/TMcarbon

2

2 2 2

6

3 3

23

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 NOKg 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

23

10* 136.36

KgNOmg

h Kg Nm=

c.

23 23

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 año año

Emision decromo ala atmosfera

ρ

ρ

=

= =

= = = = =

=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 enlos gases deemision

la reaccion Cr O CrO

molCrO gCrOgCr molCr

h molCr gCr molCr

=

= =

= =

+ →

=

#

3

3

63 3

2 2

23

22 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 deCr quequeda

KgCr dia gCr h

En la reaccion Cr O CrO

−

−

=

= =

== = =

+ →

2 2 24 4 4

24

2 6 324

42

2 2

22 2 4

1 11618250 * * * 18403.85

1 52 1

18403.85 / 10 1* * 5521.15 5521.15

3.33 / 1 1

.2

.2

molCrO gCrO gCrOgCr molCr

h molCr gCr molCrO h

gCrO h mg m mgppmCrO

Nm h g l l

cantidad de CaCl H O

Enla reaccion CaCl H O CrO CaCrO

− − −

−

−−

−

= =

= = =

+ → 4 2 2

24

2 24 2 2 4 2 2

2 24 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 deCrO g h Kg dia

KgCrO molCaCl H O molCrO gCaCl H O

dia molCrO gCrO molCaCl H O

KgCaCl H O

dia

−

− −

− −

+ +

=

=

=