ejercicios resueltos de ciencias ambientales

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Tema: CÁTEDRA : CIENCIAS AMBIENTALES CATEDRÁTICO : Ing. JOSE POMALAYA VALDEZ ALUMNO : SURICHAQUI SAPALLANAY, Edwin Rubén SEMESTRE : IX PROBLEMAS RESUELTO DE CONTAMINACION DEL AGUA, AIRE Y SÓLIDOS

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INGENIERIA AMBIENTAL

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

CIENCIAS AMBIENTALES EJERCICIOS RESUELTOS DE CONTAMINACIO DE AGUA, AIRE Y SLIDOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERFACULTAD DE INGENIERA QUMICA

Tema:CTEDRA

:CIENCIAS AMBIENTALESCATEDRTICO

:Ing. JOSE POMALAYA VALDEZ

ALUMNO

:SURICHAQUI SAPALLANAY, Edwin RubnSEMESTRE: IXHUANCAYO PER2007

LA CONTAMINACIN AMBIENTALEl 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 de la 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 por radioactividad, calor, ruido, efectos mecnicos, etc.

Los contaminantes biolgicos son los desechos orgnicos, que al descomponerse 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 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 abonos sintticos, el petrleo y sus derivados, las basuras, etc.

La contaminacin de los alimentos afecta a los alimentos y es originada por 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 o gaseosos 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 de ondas 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 que afectan 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 ejerce presiones exteriores y distorsiona la conciencia y el comportamiento del ser humano para que adquiera determinados productos o servicios, propiciando ideologas, 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 plantas de 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, 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 y manifestaciones 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.

PROBLEMAS DE CONTAMINACIN DEL AGUA1.- Calcular la dureza de las siguientes aguas ricas en sales de magnesio cuyo anlisis dan los siguientes resultados :

A.-

SOLUCION:

Dureza ==

B.-

SOLUCION:

Dureza ==

C.-

SOLUCION:

Dureza =

2.- Un agua industrial tiene una concentracin de Cul es su dureza?

SOLUCION:

Dureza ==

3.- Cul es la dureza de un agua natural que tiene una concentracin de 80 ppm en ?

SOLUCION:Dureza ==

4.- Cual ser la dureza de un agua industrial que tiene la concentracin de 60 ppm en ?

SOLUCION:

Dureza =

5.- Un agua de un manantial fue tratada con .Para reducir su dureza. Despus de del tratamiento la dureza se ha reducido hasta 10ppm de Cul ser la concentracin deen el equilibrio?

Dato:

SOLUCION:Conociendo la reaccin de precipitacin del y el equilibrio de solubilidad del mismo, podemos calcular la concentracin del anion carbonato existente en el equilibrio.

=

=

6.- El anlisis de un agua natural indica que es , y Si se quiere ablandar dicha agua por el mtodo 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 habr de aadir cal sosa.Para el calculo de necesario se tiene la siguiente reaccin :

Adicin de Sosa

=

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 del parmetro 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.

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:

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 agua si 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.

Oxgeno consumido por el metanol:

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:

11.- Una industria qumica que produce acido actico CH3-COOH, evacua un 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 m3, que ser preciso emplear.

SOLUCIN:Para calcular el volumen de solucin 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 reaccin de oxidacin con este ultimo agente. La reaccin de oxidacin es:

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:

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 precisa 4 cm3 de dicromato de potasio 0.12 N. Calcule el DQO del agua mencionada e indique si la materia orgnica que predomina es de naturaleza biodegradable o no biodegradable.

SOLUCIN:Se sabe que:

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 necesarioB.-

Por lo tanto:

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: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.

Por lo tanto la presion es mayor que : 35.72 atm16.- 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 10-31SOLUCIN: La reaccin en el equilibrio:

En este caso se precipitar17.- 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 fosfato de bario precipitado y con una humedad del 55%, se retirara anualmente?

SOLUCION:

Reaccin de propanol :

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% de pureza 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:

b. La reaccin qumica

Calculo de la cantidad de :

Calculo de la cantidad de :

c. La reaccin qumica:

Calculo de la cantidad de :

18.- Una industria qumica genera un agua residual que posee las siguientes caractersticas media:

Caudal=80l/s

Etanol=130mg/l

Acido metanoico=400mg/l

Slidos en suspensin=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, 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 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.

DBO causada por el etanol:

DBO causada por el acido metanoico:

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:

La cantidad de dicromato necesario:

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

SLIDOS ELIMINADOS = SLIDOS INICIALES - SLIDOS FINALES

d. La estequiometria de la reaccin de precipitacin establecer la cantidad de :

Cantidad de carbonato de sodio:

Concentracion de Pb+2:

La reaccin:

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/m3SOLUCIN:

b. 500 ppm de SO2. Medidos en condiciones normales a mg SO3/Nm 3SOLUCIN:

c. 500 ppm de de CO. Medidos en condiciones normales a mg CO/Nm3SOLUCIN:

d. 500 pmm de SO2, medidos en condiciones normales a mg SO2/Nm3SOLUCIN:

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

a. 250 mgC6H6/Nm3 en ppm.

SOLUCIN:

b. 420ppm C6H6 medidos a 293K y 101.3 Kpa en mg C6H6/Nm3SOLUCIN:

c. 350 ppm de NO2, medidos en condiciones normales a mg NO2/Nm3SOLUCIN:

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

SOLUCIN:

3.- Una estacin Municipal de control de contaminacin media de ozono, para un periodo de 24 horas, de 25 a 25c y 1 Bar. Cul ser la concentracin de ozono expresado en ppm?

SOLUCIN:Concentracin =

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:

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.

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.

b.

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 =

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: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:

Aleacin Cu-Ni: 18%Cu

Produccin: 40OM/dia

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

Rendimiento:

La cantidad de mineral de cobre:

b. de la reaccin: 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 correra 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 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 SLIDOS1.- En una determinada incineradora se queman diariamente 45 ton e unos 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:

Cantidad de Hg:

Flujo de gases:

Total de Gases:

Calculo de la concentracin:

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 que aadir, 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 :

Concentracin NO2 = 194cm3/Nm3Emisin: 194.78 20 = 174.78pp

Eficacia:

b La reaccin de biodegradacin:

c La reaccin:

Rendimiento 78%:

La eliminacin de Zn no es completa, permanece en disolucin la cantidad de Zn correspondiente al producto de solubilidad del

d El ; 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 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.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:

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:

b En el proceso anaerbico:

Calculo del volumen del metano CH4 :

Flujo del agua Residual:

c Lodos : Slidos en Suspensin:

12g/l =12000mg/l

Lodos retirados:

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

d Cantidad de carbn:

S = 1.8% ; C = 98.2%

Se tiene la cantidad de CH4 de (b) :

En la reaccin del carbn C:

e Las emisiones de SO2 :

La reaccin:

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 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 6.7x103 Nm3por 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

COMPOSICIN DE CARBN:

Cantidad de S = 0.011(411.76) = 15.53 KgS

En la reaccin de emisin: S + O2 = SO2La cantidad de SO2:

Flujo

La concentracin de en ppm y mg / Nm3

La reaccin del lavado:

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

La cantidad de Ca:

La reaccin inica Ca

EMBED Equation.3 Se tiene la

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 cantidad estequimetrica 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 OBO total 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:

a. N habitantes =200000

Cantidad de residuos

Densidad del residuo incinerado

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

En la reaccin de emisin

Tratamiento

Cantidad de SO2 en (1):

Cantidad SO2 tratada

Cantidad SO2 emitidas

Cantidad de Caliza:

b. En la reaccin de emisin

Flujo de gas

Concenracin de

c. En la reaccin:

d. La reaccin

La concentracin de :

Residuos = 250000; cenizas: 15% residuos incinerados

Cenizas =

Volumen del vertedero:

Volumen vida til para 60 aos =

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 el vertido una vez tratado?. Exprselo en ppm.

SOLUCIN:

a. La reaccin deba degradacin del cido lctico:

b. Slidos en sus pensin

Vertido: 15/s=54/ h

Rendimiento: 94%

Densidad: 1.07g/c=1070Kg/

Humedad: 76%

Lodos=

Volumen de lados:

7.- Una industria utiliza como combustible 500kg/dia de un gasoleo que contiene 0.4% de azufre y emite a la atmsfera 1.5nm3de gas pro Kg. de gasoleo.

a. Calcular la concentracin de SO2 en los gases de emisin expresndolo en mg/Nm3

b. Si para depurar las emisiones se emplea un mtodo SOLUCIN:

Aguas residuales convertidos de acido actico

Reaccin de biodegradacin:

8.- Una industria tiene un ritmo de produccin de 5000 unidades de producto por da y genera unas aguas residuales con caudal de 20 l por unidad de produccin y unas emisiones en la atmsfera con un caudal de Nm3 de gas por unidad de produccin

a) si las aguas residuales poseen una DBO de 200 ppm de O2 y es atribuida la concentracin 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 bsico consideraciones en q el hipoclorito se reduce hasta un Ion cloruro.

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

La reaccin de biodegradacin del propanoico

Concentracin del propanoico:

La cantidad de NaClO, en la siguiente reaccin:

Calculo de

Emisin de partculas:

Emisin a la atmsfera: 10^5 partculas /da

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 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:

Emisor de gases:= 5500Nm^3/h a. Concentracin de SO2

:

b. Emisin de

PROBLEMAS RESUELTO DE CONTAMINACION DEL AGUA, AIRE Y SLIDOS

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