EXÁ MEN DEL CURSO DE GESTIO EXÁ GESTIO N DE LÁ CÁLIDÁD DEL ÁGUÁ Presentado por: Marco Rubén Miranda Vilca Universidad Nacional del Altiplano – Puno Escuela de Post Grado Facultad de Ingeniería Agrícola Mención: Gestión y Auditoria Ambiental
GESTIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA DIRIGIDO POR:
Dr. ING. NORBERTO MIRANDA ZEA
Puno, Diciembre del 2013
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1. A) Explique los resultados de los parámetros fisicoquímicos, según el ECA 002-2008 MINAM, de su muestra de agua analizada en el laboratorio. l aboratorio. Muestra : Agua de Pozo del Mercado Bellavista – Puno Código : M2 Laboratorio: Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Altiplano.
CÁLCULOS DE LA MUESTRA Los cálculos realizados para los parámetros analizados son los siguientes:
Alcalinidad:
La fórmula para medir la alcalinidad es:
Para la prueba que se hizo en la muestra el resultado es:
Alcalinidad Total:
Fenolftaleína = F = 0 Heliantina = H = 2.2 Alcalinidad Total = F + H = 0 + 528 Alcalinidad Total Ca CO3 = 528 mg/L
Calcio:
La fórmula para medir la concentración de calcio es:
( ) ( ))
Para la prueba que se hizo en la muestra el resultado es:
Dureza Total:
La fórmula para medir la dureza total es:
Para la prueba que se hizo en la muestra el resultado es:
6
Magnesio:
La fórmula para medir la concentración de magnesio es:
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⌊ ⌋ ⌊ ⌋
Para la prueba que se hizo en la muestra el resultado es:
Dióxido de Carbono
La fórmula para medir Dióxido de Carbono es:
() ()
Para la prueba que se hizo en la muestra el resultado es:
Acidez Total:
La fórmula para medir la acidez total es:
() ()
Para la prueba que se hizo en la muestra el resultado es:
Acidez Mineral:
La muestra resultante de Acidez Total + Heliantina y determinar el gasto, aplicar la fórmula: La fórmula para medir la acidez mineral es:
() ()
Para la prueba que se hizo en la muestra el resultado es:
Cloruros:
La fórmula para medir los cloruros es:
() ( ) ) (
Para la prueba que se hizo en la muestra el resultado es:
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Los resultados de los análisis se encuentran en la tabla N° N° 01, se compara los datos obtenidos en el laboratorio con los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) para el Agua Categoría 1.
Tabla N° 01: Resultados del Análisis del Agua del pozo de Bellavista ECA-AGUA CATEGORIA 1
PUNTO DE MUESTREO BELLAVISTA 6.5
Unidad de pH
DS 002-2008 MINAM 6.5 – 8.5
Solidos Disueltos Totales (SDT)
809
mg/L
1000
Conductimetro
Conductividad Eléctrica
1629
μS/cm
1500
Multiparamétrico
Temperatura
20.8
°C
--
Salinidad
0.8
%
--
Multiparamétrico Multiparamétrico
Alcalinidad
528
mg/L
--
Volumétrico
Oxígeno Disuelto
2.08
ppm
>=6
Oxímetro
Calcio
114.24
mg/L
--
Volumétrico
Dureza Total
375.36
mg/L
500
Volumétrico
Magnesio
21.82
mg/L
--
Volumétrico
Dióxido de Carbono
20.06
Mg/L
--
Volumétrico
Acidez Total
14.14
mg/L
--
Volumétrico
Acidez Mineral
80.10
mg/L
--
Cloruros
273.35
mg/L
250
Volumétrico Volumétrico
Turbiedad
2
NTU
5
Colorimétrico
PARAMETROS Ph
UNIDAD
METODO DE ANALISIS pHmetro
Graficos de los resultados de la muestra de Bellavista (M2), parámetros obtenidos con relación a los valores máximos permisibles de la normativa vigente ECA-Agua Categoría 1.
GRAFICO N° 01 9
Interpretacion Parametro -pH
8.5 8 H p7.5 e d d 7 a d i n6.5 U
MUESTRA ECA-AGUA SUPERIOR ECA-AGUA INFERIOR
6 5.5 5
8
Muestra de agua
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GRAFICO N° 02 Interpretacion Interpretacion Parametro - Conductividad Electrica 1600 ) m1400 c / S u 1200 ( a c i 1000 r t c e l e 800 d a d i 600 v i t c u 400 d n o 200 C
MUESTRA ECA-AGUA
0
Muestra de agua
GRAFICO N° 03
Interpretacion Parametro - SDT 1200 1000 800 ) l / G M600 ( T D S
MUESTRA ECA-AGUA
400 200 0
Muestra de agua
GRAFICA N° 04
Interpretacion Parametro - Dureza Total 600 500
) L / g 400 m ( l a t o300 T a z e r200 u D
ECA-AGUA MUESTRA
9
100 0
Muestra de agua
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GRAFICO N° 05
Interpretacion Interpretacion Parametro - Cloruros 300 250 ) L / 200 g m ( s 150 o r u r o100 l C
ECA-AGUA MUESTRA
50 0
Muestra de agua
GRAFICO N° 06
Interpretacion Parametro - Turbiedad 6.2 6 ) 5.8 U T N ( d 5.6 a d e i 5.4 b r u T 5.2
ECA-AGUA MUESTRA
5 4.8
Muestra de agua
GRAFICA N° 07
Interpretacion Interpretacion Parametro Parametro -Oxigeno Disuelto 7 6
) L / g 5 m ( o t 4 l e u s i D3 o n e 2 g i x O
ECA-AGUA MUESTRA
1 0
10 Muestra de agua
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EQUIPOS DE LABORATORIO EMPLEADOS: MARCA Fisher Science Education HANNA Hach COLORIMETER HANNA
MODELO PE S96275A HI 9828 Sension 5 DR/850 HI 9146
OPERACIÓN PHmetro Multiparamétrico Conductimetro Turbidímetro Oxímetro
1. B) Explique la Calidad Ambiental de su muestra de agua (Utilice 14 parámetros fisicoquímicos).
pH: No ejerce efectos directos en los consumidores, es uno de los parámetros indicadores de la calidad del agua. Para que la desinfección con cloro sea eficaz es preferible que sea un pH<8, esto ocurre en la muestra que no excede el ECA-AGUA. Temperatura: Parámetro muy importante, influye tanto sobre el desarrollo de la vida acuática, las reacciones químicas y velocidades de reacción, así como la aptitud del agua para ciertos usos útiles. La temperatura es un indicador de la calidad del agua, que influye en el comportamiento de otros indicadores de la calidad del recurso hídrico, como el pH, el déficit de oxígeno, la conductividad eléctrica y otras variables fisicoquímicas. Este parámetro es 20.8°C, es alto debido tal vez que no fue medido in situ. Conductividad Eléctrica: Indica la presencia de sales en el agua, lo que hace aumentar su capacidad de transmitir una corriente eléctrica, en la muestra de Alto Huáscar no excede el DS 002-2008 MINAM en este parámetro. Solidos Disueltos Totales (SDT): Las altas concentraciones de sólidos disueltos son debido al arrastre de materiales provocados por el aumento del caudal de los ríos. Es un índice importante en la determinación de los usos del agua. Según el DS 002-2008 MINAM la muestra está por debajo del valor requerido. Salinidad: Se concibió como una medida de la cantidad total de sales disueltas en un volumen determinado de agua. El porcentaje obtenido en la muestra es bajo. Alcalinidad: Indicador de la calidad general del agua. Si bien no existen riesgos de salud por alcalinidad, se supervisa para controlar el proceso de tratamiento. La muestra tiende a ser más alcalina pero aun así no sobrepasa los valores normales. Calcio: Un exceso de calcio se puede asociar a pH alcalino, el cual produce deficiencias de hierro, manganeso, cobre, boro y zinc. No se tiene ECA-AGUA en este parámetro, pero por otras fuentes esta no sobrepasa el valor estándar. Dureza Total: El agua dura no tiene ningún riesgo a la salud pero puede crear problemas a los consumidores a partir de concentraciones superiores a 500 mg/L pueden afectar la tubería, los calentadores de agua y los lavaplatos. El agua muestreada no excede el ECA. 11
Magnesio: Se encuentra en las aguas en cantidades generalmente menores que el calcio pero su importancia biológica es grande ya que es indispensable para el desarrollo de ciertos
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sistemas enzimáticos y para la constitución de los huesos. En este parámetro tampoco se tiene un ECA-AGUA, pero cumple que debe ser mucho menor que el calcio.
Acidez Total y Acidez Mineral: No se cuenta con un ECA-AGUA en el DS 002-2008 MINAM. Cloruros: No tienen un efecto nocivo en la salud, pero en concentraciones superiores a 250 mg/L este valor está basado el sabor del agua el cual es percibido organolépticamente, y no en algún daño fisiológico conocido. El parámetro excede el ECA-AGUA ya que la muestra tiene 273. mg/L. Turbidez: Una alta turbidez suele asociarse a altos niveles de microorganismos como virus, parásitos y algunas bacterias. Estos organismos pueden provocar síntomas tales como nauseas, retortijones, diarreas y dolores de cabeza. Este parametro excede en un punto el ECA-AGUA categoría 1. Oxígeno Disuelto: Considerado como un indicador de la calidad del agua, si la fuente de agua está contaminada contiene microorganismos, bacterias y materia orgánica, malos olores la concentración de oxígeno disuelto disminuye lo que indica que el agua es de mala calidad, la presencia de microorganismos aumenta los riesgos a la salud . Según el DS 002-2008 MINAM la muestra está por debajo del valor requerido.
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2. A) Explique el nivel de corrosión: De agresividad e incrustación de su muestra de agua. Para medir el nivel de corrosión, primero calcularemos el pH de saturación (pH s), con la formula siguiente:
pH de saturación (I):
( ()) ( ( )) Según (Miranda, 2012), 2012), pág. 196: de la tabla B-I: Valores de A en función de la temperatura; y B-II: Valores de Ben función a los sólidos disueltos. Obtenemos el valor de A y B a una temperatura 20.8°C y SDT = 809 mg/L.
( ()) () ( ()) () () ()
pH de saturación (I):
Calculando el Índice de Saturación de Langlier (ISL):
Calculando el Índice de Ryznar (IR):
Aplicando la fórmula del Índice de Agresividad (IA):
La Tabla B-III: comparación y significado de los índices de estabilidad de la muestra de agua.
ISL IR IA Significado >0.0 <6.5 >12.0 NO agresiva -2.0 a 0.0 6.5 a 10.0 10.0 a 12.0 Moderadamente agresiva <-2.0 >10.0 <10.0 Muy agresiva Fuente : (Miranda, 2012) Dictamen: Según el cálculo de índices de estabilidad – agresividad: La muestra de agua del pozo de Bellavista es un agua MUY AGRESIVA (corrosiva y tiende a disolver CaCO3).
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2. B) Explique según los valores de DBO5 la pureza del agua: Puras- IntermediaContaminada y Urbanas. Dado que la materia orgánica no sólo son carbohidratos, una manera más práctica de analizar el consumo de oxígeno en la degradación de la materia orgánica en general, es medir los parámetros Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5). La DBO 5 expresan la materia orgánica en términos generales, pero no indican su composición, la cual es muy variada. Como su origen proviene de organismos, y sus productos de degradación o de metabolismo, se puede afirmar que la componen proteínas, carbohidratos y lípidos y/o sus productos de degradación: aminoácidos, monosacáridos, hidrocarburos, ácidos grasos, alcoholes, más otros componentes propios de los vegetales como pigmentos La determinación de la DBO5 está relacionada con la medición del oxígeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica da la materia orgánica. Se define la DBO 5 como el monto de oxígeno consumido por microorganismos para oxidar biológicamente la materia orgánica, cuando se incuba una muestra en la oscuridad durante 5 días a 20°C. El DBO es el parámetro de contaminación orgánica, resultado de la degradación de tres tipos de materiales: orgánicos carbónicos (microorganismos aerobios), nitrógeno oxidable (nitrosomas y nitrobacter), compuestos químicos reductores (se oxidan con el OD). Los resultados de los ensayos de DBO5 se emplean para determinar la cantidad aproximada de oxígeno que se requerirá para estabilizar biológicamente la materia orgánica presente, dimensionar las instalaciones de tratamiento de aguas residuales y medir la eficacia de algunos procesos de tratamiento. Los valores de DBO 5 que miden la pureza del agua, y que indican la concentración de materia orgánica en la muestra. Aguas muy puras: DBO5 < 3 ppm O2 Pureza intermedia: DBO5 entre 3 a 5 ppm O2 Agua contaminada: contaminada: DBO5 > 8 ppm O2 Residuales urbanas: DBO5 entre 100 a 400 ppm O 2
2. C) Cual es el nivel de contaminación del agua residual (A.R.) según la relación DBO5 /DQO. La relación entre la DBO 5 y la DQO da una idea de la naturaleza de los contaminados orgánicos existentes en el agua residual. Según el nivel de contaminación, tenemos:
DBO5 /DQO < 0.2: Indican la presencia predominante de contaminación orgánica de naturaleza no biodegradable. DBO5 /DQO < 0.6: Indican la presencia predominante de contaminación orgánica de naturaleza biodegradable.
La DQO de las aguas superficiales destinadas a abastecimiento debe ser menor a 30 mg O 2/L. En las aguas potables, el límite tolerable de DQO es 5 ppm de O2.
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3. La DBO de una una muestra de agua agua residual se estima estima en 210 mg/L. ¿Qué ¿Qué volumen de muestra no diluida se debe agregar a una botella de 300 ml?, ¿Cuál es el tamaño de muestra y el factor de dilución al usar este volumen? Suponga que se pueden consumir 4 mg/L en la botella de DBO. Datos: DBO = 190 mg/L Volumen de la botella = 300 ml Consumo en la botella de DBO = 4 mg/L Resolución: a) Calculando el Tamaño de de muestra en porcentaje:
b)
Estimando el volumen de la muestra
c)
Calculando el tamaño de la muestra:
d) Calculando el factor de dilución:
4. En un frasco Winkler de 300 ml se prepara una muestra para determinar la DBO. DBO. Para ello se vierten 7 ml del A.R., que se va a medir en 290 ml de agua de dilución y se pone a incubar junto con el blanco a 20°C durante 5 días. Los resultados obtenidos son los siguientes: ODi: 9.0 mg/L DBO ODf : 2.0 mg/L DBO ODbi: 9.0 mg/L DBO ODbf : 8.0 mg/L DBO Vb = 300 ml Datos: Vb= 300 ml Vierte A.R. = Va= 7 ml Agua de dilución= 290.ml Resolución: Calculando Vm:
El DBO al 5 día es:
( ) ) ( ) 15
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5. Se tiene los los siguientes reportes de análisis de muestras muestras de A.R. A.R. Minero Metalúrgicos, interprete los resultados según el D.S. 002-2008 MINAM, R.M. 011-96 Y R.M. 010-2010.
221
CN Wad (mg/L) 0.12
Cromo Total (mg/L) <0.03
Cadmio Total (mg/L) <0.004
Niquel Total (mg/L) 0.33
Plomo Total (mg/L) 12.33
221
231
0.17
<0.03
<0.004
<0.03
8.99
M-3-CW-03
75
231
0.067
<0.03
<0.004
0.32
7.42
M-4-CW-04
44
59
1.202
0.99
0.319
0.23
2.51
M-5-CW-05
55
44
0.122
0.65
0.659
0.83
2.02
M-6-CW-06
83
320
1.111
0.66
0.099
0.63
1.98
M-7-CW-07
<4
221
<0.007
0.45
0.089
0.03
1.31
M-8-CW-08 Límite de Detección
45
1.2
<0.007
0.66
<0.004
<0.03
<0.02
-
2
0.007
0.03
0.004
0.03
0.02
ECA-DS. 002-2008 MINAM.Categoria3
-
<=15
0.1
0.1
0.005
0.2
0.05
LMP-R-M 011-96EM/VMM Anexo 2
100
-
2
-
-
-
1
TSS (mg/L)
DBO (mg/L)
M-1-CW-01
134
M-2-CW-02
ID MUESTRA
ECA-DS. 002-2008 MINAM.Categoria3
Los valores sombreados en amarillo, se encuentran por encima de los valores máximos permisibles. LMP-R-M 011-96-EM/VMM Anexo 2
Los valores sombreados en rojo, se encuentran por encima de los límites máximos permisibles. y se encuentran por encima de los ECAs. Para TSS, observamos que los puntos M-1-CW-01 y M-2-CW-02 se encuentran por encima del ECA y LMP - Agua, debido tal vez a la alta cantidad de material arenoso y otros que trae al pasar la corriente del agua. Para el DBO , los puntos monitoreados M-1-CW-01, M-1-CW-02, M-1-CW-03, M-1-CW-04, M-1CW-05, M-1-CW-06 y M-1-CW-07 , sobrepasan el ECA - Agua. En el caso del CN wad, los puntos monitoreados M-1-CW-01, M-1-CW-02, M-1-CW-04, M-1-CW-05 y M-1-CW-06, se encuentran por encima del ECA y LMP del agua. Para el Cromo Total, M-1-CW-04, M-1-CW-05, M-1-CW-06, M-1-CW-07, M-1-CW-08 , se encuentran por encima de los valores del ECA - Agua. El Cadmio Total, M-1-CW-04, M-1-CW-05, M-1CW-06, M-1-CW-07 M-1-CW-07 se encuentra por encima de los valores del ECA – Agua. Para el Niquel total, M-1-CW04, M-1-CW-03, M-1-CW-04, M-1-CW-04, M-1-CW-05 M-1-CW-05 y M-1-CW-06 se encuentra por encima de los valores del ECA – Agua. Para el Plomo total , los puntos monitoreados M-1-CW-01, M-1-CW-02, M-1-CW-03, M-1-CW-04, M-1-CW-05, M-1-CW-06 y M-1-CW-07 , sobrepasan los LMP y el ECA - Agua.
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Gráficos de los resultados resultados de la muestra de Bellavista (M2), parámetros obtenidos con relación a los valores máximos permisibles de la normativa vigente ECA-Agua y LMP, Categoría 1.
GRAFICO N° 1
Interpretacion Parametro (TSS) 250 200 ) L / 150 g m ( S 100 S T
TSS (mg/L) LMP-RM-0.11-096 TSS (mg/L)
50 0 0 1
2 3 4
5 6
7
8
9 10
N° de muestra
GRAFICO N° 2
Interpretacion Parametro (DBO) 350 300 ) 250 L / g 200 m ( O150 B D
DBO (mg/L) ECA-DS-002-2008 DBO (mg/L)
100 50 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
N° de muestra
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GRAFICO N° 3
Interpretacion Parametro (NC wad) 1.4 1.2 ) L / 1 g m0.8 ( d a 0.6 w C N0.4
CN wad (mg/L) ECA-DS-002-2008 CN wad (mg/L)
0.2 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
N° de muestra
GRAFICO N° 4
Interpretacion Parametro (Cromo) 1.2 1 ) L / 0.8 g m ( 0.6 o m o r 0.4 C
Cromo (mg/L) ECA-DS-002-2008 Cromo (mg/L)
0.2 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
N° de muestra
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GRAFICA N° 5
Interpretacion Parametro (Cadmio) 0.7 0.6 ) L 0.5 / g m0.4 ( o i 0.3 m d a 0.2 C
Cadmio (mg/L) ECA-DS-002-2008 Cadmio (mg/L)
0.1 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
N° de muestra
GRAFICO N° 6
Interpretacion Parametro (Niquel) 0.9 0.8 0.7
) L / 0.6 g m0.5 ( l 0.4 u q i 0.3 N
Niquel (mg/L) ECA-DS-002-2008 Niquel (mg/L)
0.2 0.1 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
N° de muestra
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GRAFICO N° 7
Interpretacion Parametro (Plomo) 14 12 ) 10 L / g m 8 (
Plomo (mg/L)
o 6 m o l P 4
ECA-DS-002-2008 Plomo (mg/L) LMP-RM-0.11-096 Plomo (mg/L) EM
2 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
N° de muestra
C.INTERPRETAR LOS ARTÍCULOS 5,7,9,11,12 R.M.011-96-EM/VMM y R.M. 010-2010 Art 5. Indica que el valor promedio anual es el punto regulador por ende los parámetros parámetros con los que se trabajara no excederá se trabajara teniendo este como límite. Art 7. Se establecerá puntos de control con el fin de obtener su EIA y/o PAMA que permita regular la concentración de cada parámetro y por ende el volumen volumen de descarga. Art 9. De acuerdo al volumen de descarga nos permitirá ver la frecuencia con la cual se realizara los muestreos. Art.11. El número de muestreos químicos se regiran al tamaño de efluente y la descargas emitidas estas pueden ser semanales, quincenales, mensuales y trimestrales. Art12. Los muestreos serán llevados por los representantes legales de las minas los cuales se encargaran que cada muestreo se cumpla a cabalidad los cuales serán presentados a un Auditor Ambiental cuando se han requeridos para monitorear los vertimientos no excedan los parámetros establecidos.
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6. Diseñar un floculador hidráulico, hidráulico, de flujo flujo horizontal horizontal si se tienen los datos datos siguientes: Caudal de agua de Q = 40 L/s Diseño en 02 secciones iguales con gradientes de velocidad 50 y 30 s-1 respectivamente. Tiempo de floculación = 20 minutos Tiempo de agua =15°C Pantallas cemento coeficiente de función f=0.3 Longitud del floculador = 10 m Profundidad del floculador = 1 m
Datos:
Resolución: Calculando el Volumen de Floculador
Ancho de Floculador
W = 4.8 m.
Dos cámaras dividimos entre 2 el ancho de floculador:
Numero de tabique y Pantallas
( )
Distancia entre pantallas y tabiques
=0.20 m
Perdida de energía en la primera sección del floculador
Velocidad de flujo
21
A=e *H =0.20m2 GESTION Y AUDITORIA AMBIENTAL
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Distancia libre entre entre el extremo de cada pantalla y la pared de cmara de floculación
7. Hallar las dimensiones dimensiones del mezclador rápido, rápido, equipado con una turbina de 6 aletas planas, para una planta de purificación que trata 500 L/s. La dosis optima de alumbre se determina para la alcalinidad del agua CaCO3 de 250 mg/L; la temperatura media del agua de 10°C, t=20s. Se adopta:
Datos:
Resolución: El volumen de la cámara es:
Tomando en cuenta Dt = H y por tanto es:
4 3
Dt =
La turbina es:
Las demás dimensiones son:
=0.78m
8. Para un caudal Q de 80 L/s, determinar las características del sedimentador sedimentador de de placas planas, si tiene una carga superficial de 160 m/d, placas planas de 2.80m*1.20 m*0.006m, separadas cada 0.08 m, instaladas con un ángulo de inclinación de 60° con la horizontal, ancho del sedimentador de 5m, viscosidad cinemática 1.17*10-6 m2 /s. Datos:
=5m
Resolución: Calculando el Área de Sedimentador
22
43.2 m2
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Determinando Ls para un sedimentador de 5m
=8.64m
Calculando la Velocidad de flujo Vo
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=184.76 m/día =0.00214 m/s = 0.21 cm/s
Rendimiento inversamente proporcional al Nre
Longitud Relativa de Sedimentación
Longitud Relativa del Sedimentador
Como L' ˂ L longitud relativa de sedimentación Lo
Velocidad Critica de Sedimentación
con Sc = 1 para placas planas
Valor apropiado para el floculo
Volumen V = Q*T
Profundidad del Reactor
Número de placas N por fila de 2.8m de ancho
++
Altura de Acomodamiento
Entonces la longitud de reactor rectangular
=87.9356
BIBLIOGRAFÍA Miranda, N. (2012). Tecnologia de aguas tratamiento y control de calidad (U. (U. P. O. d. investigación Ed. centro papelero del norte sa. ed.) Puno - Perú. 23
GESTION Y AUDITORIA AMBIENTAL
| MARCO R. MIRANDA VILCA
