ejercicios resueltos de ciencias ambient ales
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
Tema:
CÁTEDRA : CIENCIAS AMBIENTALES
CATEDRÁTICO : Ing. JOSE POMALAYA VALDEZ
ALUMNO : FUENTES VIVANCO , Walter Carlos
SEMESTRE : IX
HUANCAYO – PERÚ
2010
PROBLEMAS RESUELTO DE CONTAMINACION DEL AGUA, AIRE Y
SÓLIDOS
LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
El aumento continuo de la población, su concentración progresiva en grandes centros urbanos y el
desarrollo industrial ocasionan, día a día, más problemas al medio ambiente conocidos como
contaminación ambiental. Ésta consiste en la presencia de sustancias (basura, pesticidas, aguas sucias)
extrañas de origen humano en el medio ambiente, ocasionando alteraciones en la estructura y el
funcionamiento de los ecosistemas.
1.- Efectos de la contaminación. Los efectos se manifiestan por las alteraciones en los ecosistemas;
en la generación y propagación de enfermedades en los seres vivos, muerte masiva y, en casos
extremos, la desaparición de especies animales y vegetales; inhibición de sistemas productivos y,
en general, degradación de la calidad de vida (salud, aire puro, agua limpia, recreación, disfrute
de la naturaleza, etc.).
2.- Causantes de la contaminación. Los causantes o contaminantes pueden ser químicos, físicos y
biológicos.
Los contaminantes químicos se refieren a compuestos provenientes de la industria química.
Pueden ser de efectos perjudiciales muy marcados, como los productos tóxicos minerales
(compuestos de fierro, cobre, zinc, mercurio, plomo, cadmio), ácidos (sulfúrico, nítrico,
clorhídrico), los álcalis (potasa, soda cáustica), disolventes orgánicos (acetona), detergentes,
plásticos, los derivados del petróleo (gasolina, aceites, colorantes, diesel), pesticidas
(insecticidas, fungicidas, herbicidas), detergentes y abonos sintéticos (nitratos, fosfatos), entre
otros.
Los contaminantes físicos se refieren a perturbaciones originadas por radioactividad, calor,
ruido, efectos mecánicos, etc.
Los contaminantes biológicos son los desechos orgánicos, que al descomponerse fermentan y
causan contaminación. A este grupo pertenecen los excrementos, la sangre, desechos de
fábricas de cerveza, de papel, aserrín de la industria forestal, desagües, etc.
3.- Formas de contaminación. Se manifiesta de diversas formas:
La contaminación del aire o atmosférica se produce por los humos (vehículos e industrias),
aerosoles, polvo, ruidos, malos olores, radiación atómica, etc. Es la perturbación de la calidad y
composición de la atmósfera por sustancias extrañas a su constitución normal.
La contaminación del agua es causada por el vertimiento de aguas servidas o negras (urbanos
e industriales), de relaves mineros, de petróleo, de abonos, de pesticidas (insecticidas,
herbicidas y similares), de detergentes y otros productos.
La contaminación del suelo es causada por los pesticidas, los abonos sintéticos, el petróleo y
sus derivados, las basuras, etc.
La contaminación de los alimentos afecta a los alimentos y es originada por productos
químicos (pesticidas y otros) o biológicos (agentes patógenos). Consiste en la presencia en los
alimentos de sustancias riesgosas o tóxicas para la salud de los consumidores y es ocasionada
durante la producción, el manipuleo, el transporte, la industrialización y el consumo.
La contaminación agrícola es originada por desechos sólidos, líquidos o gaseosos de las
actividades agropecuarias. Pertenecen a este grupo los plaguicidas, los fertilizantes' los
desechos de establos, la erosión, el polvo del arado, el estiércol, los cadáveres y otros.
La contaminación electromagnética es originada por la emisión de ondas de radiofrecuencia y
de microondas por la tecnología moderna, como radares, televisión, radioemisoras, redes
eléctricas de alta tensión y las telecomunicaciones. Se conoce también como contaminación
ergomagnética.
La contaminación óptica se refiere a todos los aspectos visuales que afectan la complacencia
de la mirada. Se produce por la minería abierta, la deforestación incontrolado, la basura, los
anuncios, el tendido eléctrico enmarañado, el mal aspecto de edificios, los estilos y los colores
chocantes, la proliferación de ambulantes, etc.
La contaminación publicitaria es originada por la publicidad, que ejerce presiones exteriores y
distorsiona la conciencia y el comportamiento del ser humano para que adquiera
determinados productos o servicios, propiciando ideologías, variaciones en la estructura
socioeconómica, cambios en la cultura, la educación, las costumbres e incluso, en los
sentimientos religiosos.
La contaminación radiactiva es la resultante de la operación de plantas de energía nuclear,
accidentes nucleares y el uso de armas de este tipo. También se la conoce como
contaminación neutrónica, por ser originada por los neutrones, y es muy peligrosa por los
daños que produce en los tejidos de los seres vivos.
La contaminación sensorial es la agresión a los sentidos por los ruidos, las vibraciones, los
malos olores, la alteración del paisaje y el deslumbramiento por luces intensas. La
contaminación sónica se refiere a la producción intensiva de sonidos en determinada zona
habitada y que es causa de una serie de molestias (falta de concentración, perturbaciones del
trabajo, del descanso, del sueño).
La contaminación cultural es la introducción indeseable de costumbres y manifestaciones
ajenas a una cultura por parte de personas y medios de comunicación, y que son origen de
pérdida de valores culturales. Esta conduce a la pérdida de tradiciones y a serios problemas en
los valores de los grupos étnicos, que pueden entrar en crisis de identidad.
PROBLEMAS DE CONTAMINACIÓN DEL AGUA
1.- Calcular la dureza de las siguientes aguas ricas en sales de magnesio cuyo análisis dan los
siguientes resultados :
A.-
SOLUCION:
Dureza = =
B.-
SOLUCION:
Dureza = =
C.-
SOLUCION:
Dureza =
2.- Un agua industrial tiene una concentración de ¿Cuál es su dureza?
SOLUCION:
Dureza = =
3.- ¿Cuál es la dureza de un agua natural que tiene una concentración de 80 ppm en ?
SOLUCION:
Dureza = =
4.- ¿Cual será la dureza de un agua industrial que tiene la concentración de 60 ppm en ?
SOLUCION:
Dureza =
5.- Un agua de un manantial fue tratada con .Para reducir su dureza. Después de del
tratamiento la dureza se ha reducido hasta 10ppm de ¿Cuál será la concentración de
en el equilibrio?
Dato:
SOLUCION:
Conociendo la reacción de precipitación del y el equilibrio de solubilidad del mismo,
podemos calcular la concentración del anion carbonato existente en el equilibrio.
=
=
6.- El análisis de un agua natural indica que es , y
Si se quiere ablandar dicha agua por el método de la cal y de la sosa
, calcule la cantidad de hidroxido de calcio y de carbonato de sodio que sera
necesario emplear por cada m3 de agua :
SOLUCION:
A.-
B.-
C.-
El agua de partida contiene diferentes concentraciones por lo que habrá de añadir cal sosa.
Para el calculo de necesario se tiene la siguiente reacción :
Adición de Sosa
=
7.- Una muestra de agua residual que llega a una depuradora fue sometida al ensayo de incubación
reglamentario para la determinación del parámetro DBO5. Para ello, y dado que previsiblemente el
valor de DBO5 será alto, se diluyeron 25 ml del agua residual hasta un litro con agua exenta de
oxígeno.
En esta nueva disolución se determina la concentración del oxígeno disuelto antes del ensayo de
incubación y al finalizar el mismo, después de 5 días, obteniéndose los valores de 9 y 1 mgO 2/l
respectivamente. ¿Cuál es el valor del parámetro DBO5?
SOLUCIÓN:
Sabiendo que la DBO5 es la diferencia entre la concentración inicial y final de oxígeno disuelto, y
teniendo en cuenta el grado de dilución.
8.- Una muestra de 50 ml de un agua residual se diluyó hasta 500 ml con agua exenta de oxígeno y
se determinó la concentración en oxígeno disuelto de la muestra diluida, que resultó ser de 6 ppm.
Al cabo de 5 días de incubación volvió a repetirse la determinación de oxígeno disuelto, siendo el
valor hallado en esta ocasión de 2 ppm. Calcule la DBO5 del agua residual.
SOLUCIÓN:
9.- Un vagón cisterna de 60 m3 acaba de realizar un transporte con etanol. Para limpiarlo se llena
completamente de agua. ¿Cómo variará la DBO total del agua si habían quedado en el fondo del
vagón 10 litros de etanol? Supóngase que el etanol puede sufrir oxidación total por degradación
biológica con el oxígeno.
Dato: Densidad del etanol 0.87 g/cm3 a 20 ºC.
SOLUCIÓN:
Teniendo en cuenta la reacción de oxidación del metanol calculamos el oxígeno que empleara
para su descomposición.
Oxígeno consumido por el metanol:
10.- 100 ml de una muestra de agua residual consume para su oxidación total 30 ml de una
disolución de dicromato de potasio 0.15 N. Calcule la DQO de dicha agua residual.
SOLUCIÓN:
11.- Una industria química que produce acido acético CH3-COOH, evacua un caudal de agua residual
de 100 l/s con una concentración en dicho ácido de 300 mg/l. Si se elimina el ácido acético,
oxidándolo 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 solución de dicromato, expresado en m3, que será
preciso emplear.
SOLUCIÓN:
Para calcular el volumen de solución de 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 reacción de oxidación con este ultimo agente. La reacción
de oxidación es:
12.- Calcule cual será el DQO de un agua residual que contiene una concentración de 5 ppm del
pesticida baygon (C11H15O3N). considere que el nitrógeno se oxida totalmente hasta ion nitrato.
La reacción química es:
SOLUCION:
13.- La DBO total de una determinada agua es de 60 ppm de oxígeno mientras que para la oxidación
total de una muestra de 50 cm3 de dicha agua se precisa 4 cm3 de dicromato de potasio 0.12 N.
Calcule el DQO del agua mencionada e indique si la materia orgánica que predomina es de
naturaleza biodegradable o no biodegradable.
SOLUCIÓN:
Se sabe que:
Respuesta: Por lo tanto predomina la materia orgánica biodegrable.
14.- Para declorar un agua se utiliza un carbón activo, con un contenido de 96% en carbón, que actúa
según la siguiente reacción:
Calcule:
a) ¿Cuántos mg de carbón activo son necesarios par tratar 1 m3 de agua cuya concentración en
cloro es de 0.4 ppm?
b) Si empleamos una columna de 300 g de carbón activo para eliminar cloro de una agua que
contiene 0.8 ppm del mismo, ¿Cuántos litros de agua pueden ser declorados por el carbón de
la columna? Suponga que la eficiencia del tratamiento con el carbón activo es del 80%.
SOLUCIÓN:
A.- Carbón activo necesario
B.-
Por lo tanto:
15.- En las aguas del mar aral, un mar interior, la cantidad total de sólidos disueltos en el agua es del
orden del 50 g/l. Para desalinizar esta agua utilizando un proceso de ósmosis inversa, ¿Cuál será la
presión Mínima necesaria a la temperatura de 25 ºC?
Dato: Suponga el Factor i de Van Hoff = 1.75 y que los sólidos disueltos corresponden un 60% a
NaCl y el resto a KCl.
SOLUCIÓN:
La presión mínima se correspode4nderia con la presión osmótica del agua a tratar por tanto
teniendo en cuenta la ecuación que relaciona la presión osmótica con la concentración.
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 hidróxido de cromo (III)?
Dato: Ks/Cr(OH)3/ = 6.7 x 10-31
SOLUCIÓN:
La reacción en el equilibrio:
En este caso se precipitará
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 presión osmótica del agua residual, a 20º C, debida al propanol.
b) La DBO total del agua residual.
c) Si para eliminar el propanol se obatar por oxidarlo con una disolución de dicromato de potasio
2 N, en medio ácido, ¿Cuál 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 ¿Qué cantidad de fosfato de sodio se necesitara diariamente, y que cantidad
de lodos, compuestos por el fosfato de bario precipitado y con una humedad del 55%, se
retirara anualmente?
SOLUCION:
Reacción de propanol :
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 hidróxido todo el Cr+3 , obtenido en el paso anterior, calcular la
cantidad de cal apagada (hidróxido de calcio de 85% de pureza que será) necesario emplear
diariamente.
c. Si para depurar la corriente B se pretende oxidar al ion cianuro (CN-) hasta dióxido d carbono y
nitrógeno elemental, mediante una disolución 5M de hipoclorito de sodio (NaOCl), proceso en
el cual el hipoclorito se reduce hasta ion cloro. Calcular los litros diarios de dicha solución
oxidante que se necesitaran.
SOLUCIÓN:
a. La reacción química:
2Cr4-2+3Na2SO3=Cr2(SO4)3+6Na++1/2O2
Cantidad de sulfito:
b. La reacción química
Calculo de la cantidad de :
Calculo de la cantidad de :
c. La reacción química:
Calculo de la cantidad de :
19.- Una industria química genera un agua residual que posee las siguientes características media:
Caudal=80l/s
Etanol=130mg/l
Acido metanoico=400mg/l
Sólidos en suspensión=500mgl
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, oxidándolo hasta CO2 con
bicromato de potasio en medio acido, proceso en el que el dicromato se reduce hasta Cr +2,
ajuste la ecuación iónica de oxidación-reducción que tendría lugar y calcule el volumen diario de
la solución de dicromato de potasio 2M, expresado en m3. Que seria preciso emplear.
c. Las toneladas anuales de lodos húmedos, retiradas con un 40% de humedad, que se producirán
si los sólidos e suspensión se reducen hasta 30mg/l. si se disminuye la concentración de Pb +2
precipitándolo por adición estequiometrica de una solución de carbonato de sodio. ¿cual será el
consumo diario de carbonato de sodio sólido de pureza de 95%¿ cual será la concentración de
Pb+2, expresada en ppb, en el agua residual una vez tratada?
SOLUCIÓN:
a. Para calcular la DBO será preciso ajustar las ecuaciones de oxidación del etanol y acido
metanoico y calcular la contribución de cada una de la DBO total.
DBO causada por el etanol:
DBO causada por el acido metanoico:
b. El ajuste de la ecuación de oxidación-Reducción permitirá establecer la estequiometria del
proceso y por lo tanto calcular la cantidad de K2Cr2O7 necesario:
La reacción iónica:
La cantidad de dicromato necesario:
c. Los fangos retirados vendrán dados por la diferencia de los sólidos iniciales y finales.
SÓLIDOS ELIMINADOS = SÓLIDOS INICIALES - SÓLIDOS FINALES
d. La estequiometria de la reacción de precipitación establecerá la cantidad de :
Cantidad de carbonato de sodio:
Concentracion de Pb+2:
La reacción:
PROBLEMAS RESUELTOS DE CONTAMINACION DE AIRE
1.- Convierta los siguientes valores:
a. 500 ppb de CO, medidos a 293K y 101,3 Kpa a mg CO/m3
SOLUCIÓN:
b. 500 ppm de SO2. Medidos en condiciones normales a mg SO3/Nm 3
SOLUCIÓN:
c. 500 ppm de de CO. Medidos en condiciones normales a mg CO/Nm3
SOLUCIÓN:
d. 500 pmm de SO2, medidos en condiciones normales a mg SO2/Nm3
SOLUCIÓN:
2.- Exprese las concentraciones de contaminantes que se indican en los valores que se piden:
a. 250 mgC6H6/Nm3 en ppm.
SOLUCIÓN:
b. 420ppm C6H6 medidos a 293K y 101.3 Kpa en mg C6H6/Nm3
SOLUCIÓN:
c. 350 ppm de NO2, medidos en condiciones normales a mg NO2/Nm3
SOLUCIÓN:
d. 250 mg de NO2, medidos a 293 K y 101.3 Kpa a ppm NO2.
SOLUCIÓN:
3.- Una estación Municipal de control de contaminación media de ozono, para un periodo de 24 horas,
de 25 a 25ºc y 1 Bar. ¿Cuál será la concentración de ozono expresado en ppm?
SOLUCIÓN:
Concentración =
4.- Una norma de calidad fija para el monóxido de carbono una concentración media de 11 ppm
medidos durante un periodo de muestreo de 24 horas. ¿cual será la concentración equivalente en
mg/m3.
SOLUCIÓN:
5.- En una planta de producción de energía , el gas de chimenea sale a 500C y contiene las cantidades
de bióxido de azufre que a continuación se indica según sea la calidad de combustible quemado:
a. 2100 ppm
b. 1900ppm.
Si la emisión de gases es de 30000m3/min. cual será la emisión de gas de SO2/5?
Dato:
La presión de los gases a la salida de la chimenea es de 1.05 bar.
SOLUCIÓN:
a.
b.
a.
b.
6.- Una norma de calidad del aire fija para el dióxido de azufre una concentración de 85ug/m3 a 20·C y
1.1 bar de promedio anual. ¿cual será la concentración equivalente en ppb .
SOLUCIÓN:
Concentración =
7.- Un método muy frecuente de obtención de cobre es el tratamiento de sulfuro de cobre (I) con
oxigeno, proceso en el cual se libera e cobre metálico y se genera dióxido de azufre. Si de desea
fabricar diariamente 40Tn de una aleación Cu-Ni con un contenido de cobre de 18%.
Calcule:
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 obtención del cobre transcurre con un rendimiento del
78%
b. Si todo el azufre contenido en el minera procesado se emitiera a la atmósfera como SO2,
¿ Cual serán las emisiones diarias de este compuesto a la atmósfera expresada en Kg
SO2/dia?.
c. ¿Cual seria la concentración de este compuesto en las bases de emisión si se liberan a la
atmósfera 6.2*104 Nm3 de gas por tonelada de mineral procesado?. Exprésala en ppm y
mg SO2/Nm3.
SOLUCIÓN:
a. La reacción:
Aleación Cu-Ni: 18%Cu
Producción: 40OM/dia
Cu en la aleación: 0.18(40)=7.2TM/dia
Rendimiento:
La cantidad de mineral de cobre:
b. de la reacción: Cu2 S + O2 → 2Cu + SO2
Se tiene:
c. se tiene:
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 correría el riesgo de alcanzar en un laboratorio de dimensiones 8m de largo, 5m de
ancho y 3m de altura en el que se produce una fuga total del nitrógeno contenido en 4 botellas de
20 litros cada uno, a una presión d 180 atm. Y situados en el interior del laboratorio.
Considere que el laboratorio se encuentra a una presión de 1atm. Y 22 C de temperatura, y que la
composición de aire es de un 21% de oxigeno y un 79% de nitrógeno en volumen.
SOLUCIÓN:
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 próximo.
PROBLEMAS DE CONTAMINACION CON RESIDUOS SÓLIDOS
1.- En una determinada incineradora se queman diariamente 45 ton e unos residuos que contienen
varios compuestos mercúricos, con una concentración total de 2 g de mercurio por kg de residuo. Si
en el proceso de incineración el mercurio se emitiera en forma de átomos gaseoso, expresado tanto
en ppm como en mg/Nm3, si el caudal de gases es de 15 Nm3/kg de residuo incinerado.
SOLUCIÓN:
Residuos: 45 TM = 45000 Kg
Concentración:
Cantidad de Hg:
Flujo de gases:
Total de Gases:
Calculo de la concentración:
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:
aConcentración NO2 :
Concentración NO2 = 194cm3/Nm3
Emisión: 194.78 – 20 = 174.78pp
Eficacia:
bLa reacción de biodegradación:
c La reacción:
Rendimiento 78%:
La eliminación de Zn no es completa, permanece en disolución la cantidad de Zn
correspondiente al producto de solubilidad del
dEl ; como lodos:
Cantidad de :
3.- Las aguas residuales del prensado de pulpas de una 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 produzca 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:
SOLUCIÓN:
aSacarosa C12H22O11 : 2000 mg/l
Sólidos en suspensión: 2g/l
Flujo de agua residual: 0.6m3/TM azúcar
Producción: 2000TM azúcar/mes
Reacción de biodegradación:
bEn el proceso anaeróbico:
Calculo del volumen del metano CH4 :
Flujo del agua Residual:
c Lodos : Sólidos en Suspensión:
12g/l =12000mg/l
Lodos retirados:
12000mg/l -30mg/l = 11970mg/l
dCantidad de carbón:
S = 1.8% ; C = 98.2%
Se tiene la cantidad de CH4 de (b) :
En la reacción del carbón C:
eLas emisiones de SO2 :
La reacción:
Flujo:
S = 0.018x(1347.55) = 24.256 Kg S
4.- En una industria es preciso disponer diariamente de 12x106kcal. 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. Exprésales 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
COMPOSICIÓN DE CARBÓN:
Cantidad de S = 0.011(411.76) = 15.53 KgS
En la reacción de emisión: S + O2 = SO2
La cantidad de SO2:
Flujo
La concentración de en ppm y mg / Nm3
La reacción del lavado:
Eliminar el 91% de en la emisión: 0.91 (31.06Kg) =28.26 Kg
La cantidad de Ca :
La reacción iónica Ca
Se tiene la
5.- Una ciudad de 200000 habitantes genera 1.25 Kg. de residuos urbanos pro 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 incinareado 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
Densidad del residuo incinerado
Azufre: S= 0.5%; Cantidad de S = 0.005(2500000)=2500
En la reacción de emisión
Tratamiento
Cantidad de SO2 en (1):
Cantidad SO2 tratada
Cantidad SO2 emitidas
Cantidad de Caliza:
b. En la reacción de emisión
Flujo de gas
Concenración de
c. En la reacción:
d. La reacción
La concentración de :
Residuos = 250000 ; cenizas: 15% residuos incinerados
Cenizas =
Volumen del vertedero:
Volumen vida útil para 60 años =
6.- 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 Cá(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:
b. Sólidos en sus pensión
Vertido: 15/s=54 / h
Rendimiento: 94%
Densidad: 1.07g/c =1070Kg/
Humedad: 76%
Lodos=
Volumen de lados:
c.
7.- Una industria utiliza como combustible 500kg/dia de un gasoleo que contiene 0.4% de azufre y
emite a la atmósfera 1.5nm3de 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
SOLUCIÓN:
Aguas residuales convertidos de acido acético
Reacción de biodegradación:
8.- Una industria tiene un ritmo de producción de 5000 unidades de producto por día y genera unas
aguas residuales con caudal de 20 l por unidad de producción y unas emisiones en la atmósfera 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.
SOLUCION:
Producción = 5000 Unid/dia
Agua Residual: Q=20L/unid
La reacción de biodegradación del propanoico
Concentración del propanoico:
La cantidad de NaClO, en la siguiente reacción:
Calculo de
Emisión de partículas:
Emisión a la atmósfera: 10^5 partículas /día
9.- Una industria agraria quema diariamente 100 toneladas 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
dicha 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 nitrogeno 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.
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:
a. La concentración de partículas de oxido de cromo (VI) en los gases de combustión.
b. La concentración 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.
SOLUCIÓN:
Carbón: 1000 TM/dia
Contiene:
Emisor de gases:= 5500Nm^3/h a. Concentración de SO2 :
b. Emisión de
