• Author / Uploaded
• Nancy Pérez

Citation preview

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL. ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS. DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN SISTEMAS AMBIENTALES. PROYECTO DE DESARROLLO AMBIENTAL III. PRÁCTICA No. 5 PROCEDIMIENTOS DE MUESTREO DE AGUAS RESIDUALES. 1) OBJETIVO GENERAL Realizar un muestreo de aguas residuales en una instalación industrial, mediante la aplicación de las normas NOM-001-SEMARNAT-1996 y NOM-002-SEMARNAT-1996, para determinar valores de los parámetros de calidad de las aguas residuales, que descargan a las aguas y bienes nacionales y al alcantarillado urbano y municipal. 1.1) OBJETIVOS PARTICULARES.   

Elaborar un diagrama de las redes, líneas, registros y puntos finales de descarga de los drenajes de una planta industrial. Aplicar una técnica de medición de caudales y el procedimiento indicado en la norma, para la determinación de las frecuencias de muestreo de las aguas residuales de una planta industrial. Aplicar los procedimientos y cálculos para la toma de muestras simples y compuestas de las aguas residuales de una planta industrial.

2) INTRODUCCIÓN. En 1997 se elaboraron dos normas enfocadas a la regulación de las descargas de aguas residuales: a) la NOM-001-SEMARNAT-1996, que establecen los Límites Máximos Permisibles de contaminantes en las descargas residuales en aguas y bienes nacionales y b) la NOM-002-SEMARNAT-1996, que establece los Límites Máximos Permisibles de contaminantes en las descargas residuales en los sistemas de alcantarillado urbano o municipal. La importancia del cumplimiento de estas normas por parte de los industriales es: 1. Cumplir con la autoridad ambiental en materia de Límites Máximos Permisibles, de contaminación del agua de acuerdo con los parámetros físicos químicos y biológicos indicadores de la calidad del agua. 2. Realizar los ajustes o las mejoras a los procesos y procedimientos productivos que utilizan agua de la red municipal y que posteriormente descargan aguas residuales contaminadas. 3. Tener los parámetros de referencia básicos tales como caudal, concentraciones de contaminación física, química y bilógica, como fundamento para el diseño de un sistema de tratamiento de aguas residuales que mejor se adapte a la planta y cumpla con los Límites Máximos Permisibles de descarga. 4. Revisar la conveniencia de la separación de la red de drenajes en: línea de drenaje de procesos, línea de drenaje sanitario y línea de drenaje pluvia.

5. Analizar las posibilidades de reusó de las aguas residuales para minimizar el consumo de agua de la red municipal. La importancia del cumplimiento de estas normas para la autoridad ambiental: 1. La autoridad ambiental se encarga de promover y revisar el cumplimiento de los Límites Máximos Permisible de contaminación del agua con la finalidad de que se sumen más industrias para la reducción de las descargas residuales. 2. Establecer sanciones a las industrias que descarguen aguas residuales contaminadas, es decir que rebasen las concentraciones de contaminantes Máximas Permisibles indicadas en la Norma La importancia del cumplimiento de estas normas para la sociedad: 1. Proporcionar a los profesionales los fundamentos y elementos básicos para proveer servicios de muestreo, separación de drenajes, diseño e instalación de plantas de tratamiento de aguas residuales. 2. Reducir las concentraciones de contaminación del agua residual que descarga en cuerpos de agua abiertos o en el alcantarillado urbano, evitando los daños a la flora, fauna y los humanos. 3) METODOLOGÍA 1. Elaborar un diagrama de las redes, líneas, registros y de los puntos finales de descarga de los drenajes de una instalación industrial, para comprender las dimensiones de los drenajes, localizar dichos puntos como aspectos básicos para la realización de un muestreo de aguas residuales representativo.

2. Realizar los procedimientos de sitio y los cálculos que requiere la toma de muestras simples y compuestas. Una muestra simple y una muestra compuesta es: Una muestra simple es la que se tome en el punto de descarga, de manera continua, en día normal de operación que refleje cuantitativa y cualitativamente el o los procesos más representativos de las actividades que generan la descarga, durante el tiempo necesario para completar cuando menos, un volumen suficiente para que se lleven a cabo los análisis necesarios para conocer su composición, aforando el caudal descargado en el sitio y en el momento del muestreo. Una muestra compuesta es la que resulta de mezclar el número de muestras simples, según lo indicado en la Tabla 1. Para conformar la muestra compuesta, el volumen de cada una de las muestras simples deberá ser proporcional al caudal de la descarga en el momento de su toma.

3. Llevar a cabo la medición de la velocidad del flujo en una tubería de drenaje mediante el uso de un Flujómetro modelo FP101-FP201.

4. Con base en los valores promedio de velocidad de flujo obtenidos en los distintos registros del drenaje o puntos de muestreo, realizar el cálculo de los caudales en cada punto de muestreo, bajo el procedimiento indicado en el Anexo 2. 5.- Tomar muestras en distintos puntos o registros de drenaje, para la determinación de los siguientes parámetros fisicoquímicos: pH, temperatura, oxigeno disuelto, potencial de oxido reducción, salinidad, sólidos disueltos totales, conductividad y turbidez.

4) RESULTADOS. 1. Presentar el diagrama de las redes, líneas, registros y puntos finales de descarga de los drenajes de la instalación industrial.

2. Menciona el número de muestras simples que consideraste para la práctica, y el intervalo de horas entre cada toma de muestra simples.

3. Colocar en una tabla los valores obtenidos de los diferentes puntos de muestreo, velocidad, los valores de H y D de cada punto así como el cálculo del caudal, los valores de C que utilizaron en cada punto.

4.-Elaborar una tabla en la que se presenten los valores de los parámetros instantáneos medidos en campo para cada una de las muestras simples tomadas y el promedio ponderado de los valores correspondientes

5.- Presentar un cálculo del costo de un muestreo y análisis de aguas residuales de acuerdo a NOM-002-SEMARNAT-1996.

6) Elaborar un plan de muestreo para una organización que opera 16 horas al día y que descarga sus aguas residuales a un drenaje municipal, el cual deberá incluir los siguientes puntos: Número de muestras a tomar. Lugar y frecuencia de muestreo. (Realice el itinerario). Parámetros a analizar con base en la NOM 002 SEMARNAT. Cantidad de muestra a recolectar (Volumen total que entregará al laboratorio con base en los procedimientos analíticos estandarizados para cada parámetro. Equipo de seguridad necesario.

Material necesario (material de apoyo, recipientes y preservadores para las muestras). Elección del punto de descarga, explique ¿Cómo lo determina? Preservación de las muestras ¿Cómo?. Formación de la muestra compuesta ¿Cómo la va a formar? Los límites máximos permisibles de los parámetros a analizar en forma de tabla.

5) CUESTIONARIO. 1. ¿Por qué los valores de los Límites Máximos Permisibles especificados en las normas de calidad del agua mencionadas en la introducción difieren una con respecto a la otra?

2. ¿Qué requisitos debe tener un laboratorio que se dedica a realizar análisis parámetros de calidad de aguas residuales para que sus resultados sean válidos ante PROFEPA?

3.- Elabora una tabla con los parámetros de calidad del agua siguientes y los efectos negativos sobre los seres vivos que pueden implicar valores elevados de estos parámetros. Hacer mención de 3 actividades industriales que contribuyan a elevar los valores de los siguientes parámetros causando contaminación del agua: * Color * Temperatura * Materiales en suspensión (SST) * Sustancias Activas al Azul de Metileno (SAMM). * Conductividad * Ph (elevado o muy bajo fuera de los límites máximos permisibles). * DBO5 * DQO * Nitrógeno total * Fósforo total.

4.- ¿Qué es la conductividad del agua y qué significa en términos prácticos un valor de conductividad alta o baja en un agua?

5. ¿Qué factores alteran la concentración de oxígeno disuelto en el agua?

PROBLEMA

En una región de la provincia de México se encuentran 4 industrias: papelera, textil, de galvanizado de piezas metálicas y de curtido de pieles, las cuales descargan agua residual a un río considerado como bien nacional: Se revisa la documentación correspondiente y las 4 industrias se encuentran dentro de los límites máximos permisibles señalados en la NOM-001-SEMARNAT-1996. Sin embargo, aguas debajo de las descargas se toma una muestra compuesta de agua residual y se le determinan los parámetros de calidad obteniéndose los siguientes resultados: PARÁMETRO

VALOR

pH Grasas y aceites SST Cianuro Cobre Cromo hexavalente Níquel Zinc Temperatura

13 10 mg/L 50 mg/L 4.0 mg/L 20 mg/L 20 mg/L 6.0 mg/L 6.5 mg/L 33ºC

Con base en lo anterior conteste: a) ¿Qué parámetros están fuera de norma? b) Si trabajase en PROFEPA y estuviese investigando una denuncia ambiental por la muerte de los peces del río ¿a qué industria realizaría una inspección? ¿cuál de las cuatro industrias mencionadas sería la más sospechosa de estar causando la muerte de los peces? (Justifique su respuesta con el proceso industrial correspondiente). 6) BIBLIOGRAFÍA. Norma oficial mexicana NOM-001-SEMARNAT-1996, que establece los limites máximos permisibles de contaminantes en las descargas residuales en aguas y bienes nacionales. Norma Oficial Mexicana NOM-002-SEMARNAT-1996, Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal.

Norma oficial mexicana NOM-003-SEMARNAT-1997 que establece los limites máximos permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reusen en servicios al publico. PROCEDIMIENTO OBLIGATORIO PARA EL MUESTREO DE DESCARGAS DE AGUAS RESIDUALES. Secretaría de Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca.- Comisión Nacional del Agua.-Subdirección General Técnica. PROCEDIMIENTO OBLIGATORIO

PARA EL MUESTREO DE DESCARGAS (ARTÍCULO 278-B DE LA LEY FEDERAL DE DERECHOS) 1997. 7) ANEXOS. TABLA 1.- DETERMINACIÓN DEL NUMERO DE MUESTRAS SIMPLES EN FUNCIÓN DE LAS HORAS DE OPERACIÓN DEL PROCESO. FRECUENCIA DE MUESTREO HORAS POR DIA QUE OPERA NUMERO DE INTERVALO ENTRE TOMA DE EL PROCESO GENERADOR DE MUESTRAS MUESTRAS SIMPLES LA DESCARGA SIMPLES (HO RAS) MINIMO MAXIMO N.E. N.E. Menor que 4 mínimo 2 De 4 a 8

4

1

2

Mayor que 8 y hasta 12

4

2

3

Mayor que 12 y hasta 18

6

2

3

Mayor que 18 y hasta 24

6

3

4

N.E.

= No especificado

Referencia: NOM-001 Y NOM 002 SEMARNAT. 2) PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LOS VALORES DE CAUDAL A PARTIR DE LOS VALORES DE VELOCIDAD. a) Determinar la altura (H) y el diámetro (D) de la tubería en pies, como se muestra en la figura 1.

D H

Figura 1.Toma de diámetro y altura

b) En la tabla 1 se encuentran valores de B y C donde después de obtener los valores de H y D al aplicar la ecuación 1 obtendrás un valor de B que se buscara en la tabla 1 y leerás el valor de C para hacer el cálculo del área mojada, mediante la ecuación 2.

Dónde: B= H/D. Cociente de proporcionalidad entre el diámetro de la tubería y la altura del área mojada C= Factor de conversión del área mojada Tabla 1 Cálculos para el flujo en tuberías parcialmente llenas B

C

B

C

0.010 0.02 0.03 0.04 0.05

0.0013 0.0037 0.0069 0.0105 0.0147

0.51 0.52 0.53 0.54 0.55

0.4027 0.4127 0.4227 0.4327 0.4426

0.06 0.07 0.08 0.08 0.10

0.0192 0.0242 0.0249 0.0350 0.0409

0.56 0.57 0.58 0.59 0.60

0.4526 0.4625 0.4723 0.4822 0.4920

0.11 0.12 0.13 0.14 0.15

0.0470 0.0534 0.0600 0.0668 0.0739

0.61 0.62 0.63 0.64 0.65

0.5018 0.5115 0.5212 0.5212 0.5404

0.16 0.17 0.18 0.19 0.20

0.0811 0.0885 0.0961 0.1039 0.1118

0.66 0.67 0.68 0.69 0.70

0.5459 0.5594 0.5687 0.5780 0.5872

0.21 0.22 0.23 0.24 0.25

0.1199 0.1281 0.1365 0.1449 0.1535

0.71 0.72 0.73 0.74 0.75

0.5964 0.6054 0.6143 0.6231 0.6318

B

C

B

C

0.26 0.27 0.28 0.29 0.30

0.1623 0.1711 0.1800 0.1890 0.1982

0.76 0.77 0.78 0.79 0.80

0.6404 0.6489 0.6573 0.6655 0.6736

0.31 0.32 0.33 0.34 0.35

0.2974 0.2167 0.2266 0.2355 0.2450

0.81 0.82 0.83 0.84 0.85

0.6815 0.6893 0.6969 0.7043 0.7115

0.36 0.37 0.38 0.39 0.40

0.2546 0.2644 0.2743 0.2836 0.2934

0.86 0.87 0.88 0.89 0.90

0.7186 0.7254 0.7320 0.7384 0.7445

0.41 0.42 0.43 0.44 0.45

0.3032 0.3130 0.3229 0.3328 0.3428

0.91 0.92 0.93 0.94 0.95

0.7504 0.7560 0.7612 0.7662 0.7707

0.46 0.47 0.48 0.49 0.50

0.3527 0.3627 0.3727 0.3827 0.3927

0.96 0.97 0.98 0.99 1.00

0.7749 0.7785 0.7816 0.7841 0.7854

Ecuación 1

Ecuación 2

C * D2 = Área mojada (ft2)

c) Una vez obtenida el área se multiplicará por la velocidad ya obtenida para así calcular el flujo volumétrico

Ecuación 3

d) Calcular el volumen de cada muestra simple necesario para formar la muestra compuesta , mediante la siguiente ecuación 4: Ecuación 4 VMSi = VMC X (Qi/Qt)

Dónde: VMSi = volumen de cada una de las muestras simples “i”, litros. VMC = volumen de la muestra compuesta necesario para realizar la totalidad de los análisis de laboratorio requeridos, litros. Qi =

Qt =

caudal medido en la descarga en el momento de tomar la muestra simple, litros por segundo.  Qi hasta Qn, litros por segundo.