TECNOLOGÍA DE MEDIO AMBIENTE Y SOSTENIBILIDAD I INGENIERÍA TECNOLOGÍA INDUSTRIAL
TEMA 1
1. Expresar una concentración del 3 % en peso de una disolución acuosa de CaCO 3 en términos de mg/l, ppm, normalidad, molaridad y fracción molar. 2. Dada la concentración de Ca2+ como 92 mg/l en una solución, expresar esta concentración en eq/l y en mg CaCO3/l. 3. Si un litro de una solución contiene 190 mg de NH4+ y 950 mg de NO3-, expresar estos constituyentes en términos de nitrógeno (N). 4. En el tratamiento de un agua potable, una solución de sulfato de aluminio se emplea como coagulante para producir un flóculo de hidróxido de aluminio (lodo). Determinar la cantidad de lodo producido si se emplean 100 kg/día de coagulante (alúmina). 5. Si el gas natural (98 % de metano) se emplea como combustible en una planta de energía térmica, determinar la cantidad de oxígeno y de aire requerido por día para producir 100 MW (poder calorífico del gas natural: 50 MJ/kg). 6. La composición del aire está dada en porcentajes en volumen como: 78.1 % N 2, 20.95 % O2 y 0.05 % Ar. Determinar el peso molecular medio del aire. 7. Calcular la dureza para el siguiente análisis de agua: [Ca 2+] = 60.0 mg/l, [Mg 2+] = 29.3 mg/l, [HCO3-]= 366.0 mg/l. 8. El siguiente análisis de agua corresponde a un agua subterránea. Indicar si el análisis es correcto. Cationes
Aniones
Ion
Concentración (mg/l)
Ion
Concentración (mg/l)
Ca2+
190.0
SO42-
64.0
Mg2+
84.0
CO32-
30.0
Na+
75.0
Cl-
440.0
Fe2+
0.1
NO3-
35.0
Cd2+
0.2
HCO3-
260.0
9. Una muestra contiene 29 mg/l de nitrógeno y presenta una DBO5 = 705 mg/l. Obtener la demanda total de oxígeno. 10. Las células bacterianas se representan por C5H7O2N. Obtener la DBO potencial para una concentración de células de 2000 mg/l. 11. Un agua residual contiene 55 mg/l de etilenglicol (C 2H6O2) y 80 mg/l de fenol. Obtener la DQO y el COT. 12. Un residuo alimenticio se degrada mediante un lote de microorganismos, midiéndose la DBO (mg/l). Obtener la velocidad de reacción. t (min)
Concentración (mg/l)
t (min)
Concentración (mg/l)
0
400
30
180
5
320
40
110
10
280
50
50
20
240
60
40
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TEMA 1
13. Se introducen en un espesador los lodos primarios, a razón de 100 kg/h con 1 % de sólidos secos, y los secundarios, con un caudal de 150 kg/h (3 % de sólidos secos), de un tratamiento de agua residual. Obtener el porcentaje de sólidos secos en el producto final. 14. Una lechada contiene un 20 % en peso de cal y se procesa para separar la cal pura del agua. Si el caudal de alimentación es de 2000 kg/h, calcular la cantidad de caliza producida. 15. A una planta de agua residual se alimentan 3780 m 3/día, que contienen 220 mg/l de sólidos en suspensión. El agua clarificada tiene una concentración de 5 mg/l de estos sólidos. Calcular la masa de lodos secos producidos. 16. El análisis de una muestra de agua residual indica los siguientes datos: residuo seco a 105 ºC = 240 mg/l, residuo seco a 525 ºC = 80 mg/l, DBO5 = 120 mg/l y DQO = 650 mg O2/l. Indicar si los sólidos disueltos son orgánicos o inorgánicos, si la mayoría de estos sólidos es o no biodegradable y qué otros parámetros sería necesario para tener una idea de los compuestos inorgánicos en disolución. 17. Indicar qué parámetros de medida de calidad del agua influirán en los siguientes vertidos de una planta de galvanotecnia: 17.1. Vertidos de baños de desengrase, con NaCN, NaOH, Na 2CO3, Na3PO4 y grasas. 17.2. Vertidos de agua de decapado, con HCl y óxidos de hierro (disueltos y en forma sólida). 17.3. Vertidos de los baños de cromado, con CrO3 (disueltos y en forma sólida) y H2SO4. 18. Un ARI fue sometida al ensayo de DBO5. Para ello, se diluyeron 5 ml del agua residual hasta un volumen de 500 ml, determinándose la concentración de oxígeno disuelto antes y después del ensayo, obteniéndose, respectivamente, los valores de 6 y 0.5 mg/l. ¿Cuál es la DBO 5? 19. Calcular la dureza para las siguientes aguas: 19.1.
[Mg2+] = 1.8 · 10-3 M
19.2.
[MgCO3] = 30 ppm
19.3.
[CaCO3] = 23 ppm
19.4.
[Ca2+] = 18 ppm
20. Un agua potable muestra el siguiente análisis: [Mn 2+] = 81 µg/l, DQO = 25 mg/l, sulfatos = 128 mg/l. Se ha de suministrar por día 1500 m3/día de agua, con un tratamiento previo: 20.1. Se oxida el Mn2+ a MnO2 mediante KMnO4 en medio básico. Calcular el volumen de la disolución de permanganato 1 M a emplear diariamente. ¿Qué cantidad de lodos se obtendrá por día, si se considera que el MnO 2 formato se retira con un 60 % de humedad? 20.2. Si se puede reducir la DQO hasta 3 mg/l mediante un proceso de aireación, calcular el volumen de aire en condiciones normales que hay que inyectar cada hora. 20.3.
Los sulfatos se reducen por precipitación como sal cálcica. Calcular la cantidad estequiométrica de cal apagada del 76 % de pureza necesaria por día.
21. ¿Cuántos moles y kg de ácido sulfúrico se requieren para producir 100 kg de sulfato de calcio a partir de carbonato de calcio? 22. Si la biomasa microbiana se representa como C 5H7NO2, determinar la demanda de oxígeno para 1 kg de esta biomasa. 23. Determinar la fracción en masa de nitrógeno, oxígeno y argón en aire si las respectivas fracciones molares son 0.781, 0.210 y 0.009.
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TEMA 1
24. Una fuente de combustible de 25 kg de etileno se quema con 250 kg de aire. Determinar la composición de la mezcla resultante. ¿Cuál es el porcentaje de exceso de aire, suponiendo conversión completa? 25. En una cuba de decantación primaria para la depuración de aguas residuales con un caudal de entrada de 2000 m3/día, con una DBO5 de 250 mg/l y unos sólidos en suspensión de 350 mg/l, se produce la reducción del 60 % de sólidos en suspensión y del 50 % de la DBO 5. Calcular los flujos en las dos corrientes de efluente, suponiendo que la corriente de lodos contiene un 1 % de sólidos disueltos. ¿Cuál es la DBO5 en la corriente de lodos?