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• estrella gonzales

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TRATAMIENTO DE AGUAS 2018-B

PROBLEMAS DE DBO 1.- 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 mgO2/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.

DBO 5 

mg O2 l agua residual

Dis min ución de O2 disuelto 

9 mg O2 1 mg O2 8 mg O2   l agua l agua l agua

8 mg O2 1 l agua (dilución ) 10 3 ml agua (residual ) DBO 5  x x l agua (dilución ) 25 ml agua(residual ) 1 l agua (residual ) DBO 5  320

mg O2  320 ppm O2 1 lagua (residual )

2.- 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:

Vr  50 ml agua residual Vd  500 ml agua (dilución ) Ci O2  6 ppm  6 mg O2 / 1l agua Cf O2  2 ppm  2 mg O2 / 1l agua

DBO 5 

mg O2 l agua residual

Dis min ución de O2 disuelto 

6 mg O2 2 mg O2 4 mg O2   l agua l agua l agua

4 mg O2 0.5 l agua (dilución ) 10 3 ml agua (residual ) DBO 5  x x l agua (dilución ) 50 ml agua(residual ) 1l agua (residual ) DBO 5  40

mg O2  40 ppm O2 1lagua (residual ) DIANA MILAGROS SUPO OSORIO

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3.- 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. 3 𝐶𝐻3 𝑂𝐻(𝑎𝑞) + 𝑂2 → 𝐶𝑂2(𝑎𝑞) + 2𝐻2 𝑂 2 Oxígeno consumido por el etanol:

10 l CH 3OH 10 3 cm 3 CH 3OH 0.87 g CH 3OH 1 mol CH 3OH 1.5 mol O2 x x x x x 3 3 1l CH 3OH 32 g CH 3OH 1 mol CH 3OH 60 m agua cm 32 g O2 10 3 mg O2 mg O mg O2 x  217500 3 2  217.5 1 mol O2 1 g O2 1l agua m agua 4.-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 DBO de dicha agua residual.

N º Equivalentes de K 2 Cr2 O7  30 x 10 3 x 0.15  4.5 x10 3 N º Equivalentes de Oxígeno  N º Equivalentes de Dicromato N º gramos de Oxígeno  N º Equiv. de Oxígeno x Pesoéquiv. de oxígeno N º gramos de Oxígeno  4.5 x10 3 x 8  36 x 10 3 36 x 10 3 g O2 10 3 mg O2 10 3 ml agua DBO  x x 100 ml agua 1g l agua DBO  360

mg O2 l agua

5.- Una industria química genera un agua residual que posee las siguientes características media: Etanol=130mg/l Acido metanoico=400mg/l Sólidos en suspensión=500mgl Para esta agua indique: La DBO total del agua residual debida a la presencia de etanol y del ácido metanoico SOLUCIÓN: 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. DIANA MILAGROS SUPO OSORIO

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CH 3  CH 2 OH  3O2  2CO2  3H 2O C2 H 5OH  3O2  2CO2  3H 2 O 1 H  COOH  O2  CO2  H 2 O 2 CH 2O2  1 / 2O2  CO2  H 2 O DBO causada por el etanol: 130mgC2 H 5OH 1molC 2 H 5OH 3molO2 32 *10 3 mgO2 x x x l 1molC 2 H 5OH 46 *10 3 mgC2 H 5OH 1molO2  271.30

mgO2 l.H 2 O

DBO causada por el ácido metanoico 400mgCH 2 O2 0.5molO2 1molCH 2 O2 32 *10 3 mgO2 x x x l 1molCH 2 O2 46 *10 3 mgCH 2 O2 1molO2  139.13

mgO2 l.agua

DBOTotal  271.30  139.13  410,43

mgO2 l.agua

PROBLEMAS DE DQO 1.- 100 ml de una muestra 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: 𝑁𝑒𝑞 𝑑𝑒 𝐾2 𝐶𝑟2 𝑂7 = 30 ∗ 10−3 ∗ 0.15 = 4.5 ∗ 10−3 𝑁𝑒𝑞 𝑑𝑒 𝑜𝑥𝑖𝑔𝑒𝑛𝑜 = 𝑁𝑒𝑞 𝑑𝑒 𝐾2 𝐶𝑟2 𝑂7 𝑁°𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑜𝑥𝑖𝑔𝑒𝑛𝑜 = 𝑁𝑒𝑞 𝑑𝑒 𝑜𝑥𝑖𝑔𝑒𝑛𝑜 ∗ 𝑃𝑒𝑞 𝑑𝑒 𝑜𝑥𝑖𝑔𝑒𝑛𝑜 𝑁°𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑜𝑥𝑖𝑔𝑒𝑛𝑜 = 4.5 ∗ 10−3 ∗ 8 = 36 ∗ 10−3 36 ∗ 10−3 𝑔 𝑂2 103 𝑚𝑔 𝑂2 103 𝑚𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝐷𝑄𝑂 = ∗ ∗ 100 𝑚𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 1 𝑔 𝑂2 1 𝐿 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝐷𝑄𝑂 = 360

𝑚𝑔 𝑂2 𝐿 𝑎𝑔𝑢𝑎

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2.- calcule cual será el DQO de un agua residual que contiene una concentración de 5 ppm de pesticida baygon (C11H15O3N). considere que el nitrógeno se oxida totalmente hasta ion nitrato. La reacción química es: 𝐶11 𝐻15 𝑂3 𝑁 +

13 15 𝑂2 → 11𝐶𝑂2 + 𝐻 𝑂 + 𝑁𝑂 2 2 2

Solución:

13⁄ 𝑚𝑜𝑙 𝑂 5 𝑚𝑔𝐶11 𝐻15𝑂3 𝑁 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶11 𝐻15 𝑂3 𝑁 2 2 𝐷𝑄𝑂 = ∗ ∗ 𝐿 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶11 𝐻15 𝑂3 𝑁 0.209 𝑚𝑔𝐶11𝐻15 𝑂3 𝑁 0.032 𝑚𝑔 𝑂2 ∗ 1 𝑚𝑜𝑙 𝑂2

𝐷𝑄𝑂 = 11.29

𝑚𝑔 𝑂2 𝐿

3.- La DBO total de una determinada agua es de 60 ppm de oxigeno 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. Solución: Se sabe que: 𝑁=

𝑛 𝐸𝑞 − 𝑔 𝑉

Disminución de O2 disuelto = 384 * 10-5 O2

384 ∗ 10−4 103 𝑐𝑚3 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑚𝑔 𝑂2 𝐷𝑄𝑂 = ∗ = 76.8 50 𝑐𝑚3 1 𝐿 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝐿 𝐷𝐵𝑂⁄𝐷𝑄𝑂 =

60 = 0.78 𝑝𝑝𝑚𝑂2 76.8

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4.- Para la realización del proceso de galvanización del hierro se utilizan baños de cianuro de zinc. Un baño considerado agotado y que tiene un volumen de 3 𝑚3 y una concentración 0.5 𝑀 𝑒𝑛 𝐶𝑁 − se diluye con agua en un tanque hasta 103 𝑚3 . ¿Cuánto aumentará la DQO del agua del tanque? Solución: Para calcular la DQO será preciso tener en cuenta la ecuación de oxidación el cianuro: 𝑍𝑛(𝐶𝑁)2 → 𝑍𝑛2+ + 2𝐶𝑁 − 2𝐶𝑁 − (𝑎𝑞) + 5𝑂2(𝑔) + 12𝐻 + (𝑎𝑞) → 2𝐶𝑂2(𝑔) + 𝑁2(𝑔) + 6𝐻2 𝑂

0.5 𝑚𝑜𝑙𝐶𝑁 − 5 𝑚𝑜𝑙 𝑂2 32 𝑔 𝑂2 103 𝑚𝑔 𝑂2 𝐷𝑄𝑂 𝑏𝑎ñ𝑜 𝑔𝑎𝑙𝑣𝑎𝑛𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 = 𝑥 𝑥 𝑥 1 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑏𝑎ñ𝑜 2 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑁 − 1 𝑚𝑜𝑙 𝑂2 1 𝑔 𝑂2

𝐷𝑄𝑂 𝑏𝑎ñ𝑜 𝑔𝑎𝑙𝑣𝑎𝑛𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 = 40.000

𝑚𝑔 𝑂2 1 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑏𝑎ñ𝑜

La estequiometría del proceso de oxidación indica la DQO por litro del baño de galvanizado: Teniendo en cuenta que los 3 𝑚3 del baño de galvanizado se diluyen hasta 10 3 𝑚3 se halla el incremento de DQO del agua de dilución: 𝐴𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐷𝑄𝑂 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 =

40.000 𝑚𝑔 𝑂2 3 𝑚3 𝑏𝑎ñ𝑜 𝑥 1 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑏𝑎ñ𝑜 10 3 𝑚3 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒

𝐴𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝐷𝑄𝑂 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 120 𝑚𝑔 𝑂2 /𝑙

𝐷𝑄𝑂 = 120 𝑝𝑝𝑚

5.- Calcular el DQO total de un agua residual que contiene la siguiente composición:    

Etilenglicol 𝐶2 𝐻6 𝑂2 =150 mg/L Fenol 𝐶6 𝐻6 𝑂 =100 mg/L Sulfuro 𝑆 −2 =40 mg/L Etilendiamina hidratado 𝐶2 𝐻10 𝑁2 𝑂 =125 mg/L(No biodegradable)

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Hallando DQO para etilenglicol: 𝐶2 𝐻6 𝑂2 +

5 𝑂 → 2 𝐶𝑂2 + 3 𝐻2 𝑂 2 2

2.5 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑂2 32 𝑔 𝑂2 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶2 𝐻6 𝑂2 1000 𝑚𝑔 𝑂2 1 𝑔 𝐶2 𝐻6 𝑂2 150 𝑚𝑔 𝐶2 𝐻6 𝑂2 𝑥 𝑥 𝑥 𝑥 𝑥 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶2 𝐻6 𝑂2 1 𝑚𝑜𝑙 𝑂2 62 𝑔 𝐶2 𝐻6 𝑂2 1 𝑔 𝑂2 1000 𝑚𝑔 𝐶2 𝐻6 𝑂2 𝐿

193,548

𝑚𝑔 𝑂2 𝐿

Hallando DQO para fenol: 𝐶6 𝐻6 𝑂 + 7𝑂2 → 6 𝐶𝑂2 + 3 𝐻2 𝑂 7 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑂2 32 𝑔 𝑂2 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶6 𝐻6 𝑂 1000 𝑚𝑔 𝑂2 1 𝑔 𝐶6 𝐻6 𝑂 100 𝑚𝑔 𝐶6 𝐻6 𝑂 𝑥 𝑥 𝑥 𝑥 𝑥 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶6 𝐻6 𝑂 1 𝑚𝑜𝑙 𝑂2 94 𝑔 𝐶6 𝐻6 𝑂 1 𝑔 𝑂2 1000 𝑚𝑔 𝐶6 𝐻6 𝑂 𝐿

238,297

𝑚𝑔 𝑂2 𝐿

Hallando DQO para sulfuro:

𝑆 −2 + 𝑂2 → 𝑆𝑂4−2 7 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑂2 32 𝑔 𝑂2 1 𝑚𝑜𝑙 𝑆 −2 1000 𝑚𝑔 𝑂2 1 𝑔 𝑆 −2 40 𝑚𝑔 𝑆 −2 𝑥 𝑥 𝑥 𝑥 𝑥 1 𝑚𝑜𝑙 𝑆 −2 1 𝑚𝑜𝑙 𝑂2 32 𝑔 𝑆 −2 1 𝑔 𝑂2 1000 𝑚𝑔𝑆 −2 𝐿 80

𝑚𝑔 𝑂2 𝐿

Hallando DQO para etilendiamina hidratado: 5 𝐶2 𝐻10 𝑁2 𝑂 + 𝑂2 → 2 𝐶𝑂2 + 2 𝐻2 𝑂 + 2 𝑁𝐻3 2 2.5 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑂2 32 𝑔 𝑂2 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶2 𝐻10 𝑁2 𝑂 1000 𝑚𝑔 𝑂2 1 𝑔 𝐶2 𝐻10 𝑁2 𝑂 125 𝑚𝑔𝐶2 𝐻10 𝑁2 𝑂 𝑥 𝑥 𝑥 𝑥 𝑥 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶2 𝐻10 𝑁2 𝑂 1 𝑚𝑜𝑙 𝑂2 78 𝑔 𝐶2 𝐻10 𝑁2 𝑂 1 𝑔 𝑂2 1000 𝑚𝑔 𝐶2 𝐻10 𝑁2 𝑂 𝐿

128,205

𝑚𝑔 𝑂2 𝐿

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Por lo tanto DBQ total = 640, 05

𝑚𝑔 𝑂2 𝐿

PROBLEMAS DE DBON 1. La DBO estándar de un agua residual es de 200mg/l y el contenido de NTK de 20 mg/L-N . La constante de reacción de la DBO , BASE 10 , es igual a 0.1𝑑−1 .Calcular la DBOUC, la DBON y la DBO total del agua residual. Solución: La DBOUC del residuo será: 𝑌 200 𝐿= = = 293 𝑚𝑔/𝑙 1 − 10−𝐾𝑇 1 − 10−0.1×5 La DBON del residuo será : DBON: 20 × 4.57 = 91 𝑀𝐺/𝐿 La DBO total del agua residual será : 𝐷𝐵𝑂𝑇 = 293 + 91 = 384 𝑚𝑔/𝑙

2. La DBO estándar de un agua residual es de 350mg/l y el contenido de NTK de 25 mg/L-N . La constante de reacción de la DBO , BASE 10 , es igual a 0.10𝑑 −1 .Calcular la DBOUC, la DBON y la DBO total del agua residual. Solución: La DBOUC del residuo será: 𝑌 350 𝐿= = = 511.867𝑚𝑔/𝑙 −𝐾𝑇 1 − 10 1 − 10−0.10×5 La DBON del residuo será : DBON: 25 × 4.57 = 114.25 𝑀𝐺/𝐿 La DBO total del agua residual será : 𝐷𝐵𝑂𝑇 = 511.867 + 114.25 = 626.117 𝑚𝑔/𝑙

3. La DBO estándar de un agua residual es de 100mg/l y el contenido de NTK de 15 mg/L-N . La constante de reacción de la DBO , BASE 10 , es igual a 0.1𝑑−1 .Calcular la DBOUC, la DBON y la DBO total del agua residual. Solución: La DBOUC del residuo será: 𝑌 100 𝐿= = = 146.247 𝑚𝑔/𝑙 −𝐾𝑇 1 − 10 1 − 10−0.1×5 La DBON del residuo será : DIANA MILAGROS SUPO OSORIO

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DBON: 15 × 4.57 = 68.55 𝑀𝐺/𝐿 La DBO total del agua residual será : 𝐷𝐵𝑂𝑇 = 146.247 + 68.55 = 214.797 𝑚𝑔/𝑙

4. La DBO estándar de un agua residual es de 125mg/l y el contenido de NTK de 10 mg/L-N . La constante de reacción de la DBO , BASE 10 , es igual a 0.1𝑑−1 .Calcular la DBOUC, la DBON y la DBO total del agua residual. Solución: La DBOUC del residuo será: 𝑌 125 𝐿= = = 182.81 𝑚𝑔/𝑙 1 − 10−𝐾𝑇 1 − 10−0.1×5 La DBON del residuo será : DBON: 10 × 4.57 = 45.7 𝑀𝐺/𝐿 La DBO total del agua residual será : 𝐷𝐵𝑂𝑇 = 182.81 + 45.7 = 228.51𝑚𝑔/𝑙

5. La DBO estándar de un agua residual es de 215mg/l y el contenido de NTK de 30 mg/L-N . La constante de reacción de la DBO , BASE 10 , es igual a 0.1𝑑−1 .Calcular la DBOUC, la DBON y la DBO total del agua residual. Solución: La DBOUC del residuo será: 𝑌 215 𝐿= = = 314.432 𝑚𝑔/𝑙 −𝐾𝑇 1 − 10 1 − 10−0.1×5 La DBON del residuo será : DBON: 30 × 4.57 = 137.1𝑀𝐺/𝐿 La DBO total del agua residual será : 𝐷𝐵𝑂𝑇 = 314.432 + 137.1 = 451.53 𝑚𝑔/𝑙

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