Destino de los contaminantes en el ambiente y organismos vivos (1)

Destino de los contaminantes en el
ambiente y organismos vivos
viernes, 12 de mayo de 2023
10:44 p. m.
Flujo neto a través de los
límites del sistema (entrada
menos salida)
Generación neta al interior
del sistema (generación
menos consumo)
De A y B
Salida de caudal hacia la potibilizadora
Para tratar los compuestos peligrosos lleguen con ese caudal se utiliza con carbono
activido.
A
I1
De B a C = Solo hay entradas positivas
Generación o consumo con cinética de reacción y los representa:
-biorremediacion degradación o transformación para aumentar
-fotólisis: es la transformación de radiación ultravioleta del sol
-soccion: Adsorción y desorción: paso del contaminante al sustrato o al solvente por acción
de diferentes fuerzas (atracción)
-volatilización: transporte o transferencia de masa que son fisicoquímico, transporte o
transferencia del contaminante del agua del aire y del aire al agua, esto depende de las
propiedades fisicoquímicas del Río. Es como condensación pero no es con agua si no con
…..
B
I3
C
Catalizador: Luz
ultravioleta
tetraclorofenol
Ejemplo:
1 industrial
Descarga tetraclorofenol
UV
bacterias
Las descargas (efluente de la empresa) son las entradas con contaminantes al sistema
(río)
Para el rio esa descarga es un afluente
Salidas son la extracción del caudal al sistema
Industria 2
Cuando cualquier compuesto de mayor peso molecular pasa a menor peso molecular y
a esto se le llama mineralización o degradación de compuesto y las encargadas
son las bacterias.
bacterias
Industria 3
bacterias
tetraclorofenol
Reacción de consumo
Contaminantes
pentaclorofenol
Desorción
Adsorción
Principales sustratos que hacen la adsorción (menor a mayor tamaño de partículas)
- Arcilla (más absorbe) : lo que absorbe no lo desorbe
- Limo: mayo absorbe a mínima desorción
- Arena: no absorbe mucho / nula
- Materia orgánica (lodo orgánico, excretas sedimentadas) : todo lo que absorbe lo
desorbe
Si se tiene materia orgánica se tendrá una columna de agua contaminada
sustrato o sorbente
Si la velocidad de acumulación en el sistema es positiva significa que no cumple con lo
requerido y cuando es negativo si cumple con lo requerido.
Normas para tener a mano
DGNTI-COPANIT-35-2019: CALIDAD DE LA DESCARGA DE AGUAS RESIDUALES
A CUERPOS RECEPTORES
DGNTI-COPANIT-39-2000: CALIDAD DE LA DESCARGA DE AGUAS RESIDUALES
A SISTEMAS DE RECOLECCIÓN SANITARIA (ALCANTARILLADOS)
DECRETO EJECUTIVO 75 - 2008: REGULA LA CALIDAD DEL AGUA PARA USO
RECREATIVO CON O SIN CONTACTO DIRECTO
DGNTI-COPANIT-43-2001: HIGIENE - SEGURIDAD - INDUSTRIAL (SUSTANCIAS
PELIGROSAS EN AMBIENTES LABORALES)
Modelacion de calidad del H2O
*EPA: cursos de sistema de modelacion ambiental
Ecuaciones de masa de contaminantes
A. Carga masica
𝑊 = 𝑄𝐶 =
𝑀
.
𝑇
𝑀
𝑀
𝐶= 𝑇 . ≫𝐶=
𝑉
𝑉
𝑇
𝑉
𝑄= .
𝑡
𝐶=
𝑀
.
𝑉
𝑀 = 𝑉𝐶
B. Flujo volumétrico - caudal
𝑄 = 𝑈𝐴𝑐.
𝐴𝑐: 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙
C. Flujo masico
𝐽 = 𝑈𝐶.
𝐽=
𝑊
𝐴𝑐
Ejemplo
Superficie de 10^4 m2 profundidad de 2m, Ca= 0.8 ppm (0.8 mg/L)
1.5 ppm (1.5 mg/L)
t=2 días Y. Cd=
A. Carga masica (w)
Posible fuente contaminante de la atmósfera
B. Flujo masico (J)
Sistema real
Sistema idealizado
Nodo punto donde
entra y sale flujo
Cargas W(+)
PTAR
U
A1 I1
A2 I2
C.I
A3
A4
W(-)
Q(-)
I3
I4
Mar
Mar
Ejemplo: mezcla de dos corrientes
La mezcla no cambia con el tiempo
La concentración en la mezcla instantánea en la sección transversal es
uniforme (sistema idealizado)
B
0.5 m^3/s
50 g/m^3
Fenol 60ºC
5 m^3/s
25ºC
¿Cc Tc?
A
𝑄 = 𝐹 = 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑜 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙
𝐶 = 𝑇 = 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 (𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑛𝑡𝑒)
𝑄𝑏 + 𝑄𝑎 = 𝑄𝑐
Oxígeno -> mayor contaminante importante disuelto
Así como la temperatura entre los ecosistemas terrestres
𝑄𝑐 ∗ 𝐶𝑐 = (𝑄𝑎 ∗ 𝐶𝑎 + 𝑄𝑏 ∗ 𝐶𝑏)
𝐶𝑐 =
(𝑄𝑎 ∗ 𝐶𝑎 + 𝑄𝑏 ∗ 𝐶𝑏)
𝑴𝑬𝒁𝑪𝑳𝑨 𝑰𝑵𝑺𝑻𝑨𝑵𝑻𝑨𝑵𝑬𝑨
𝑄𝑏
Si hay reacciones quedará: 𝑄𝑐 ∗ 𝐶𝑐 = (𝑄𝑎 ∗ 𝐶𝑎 + 𝑄𝑏 ∗ 𝐶𝑏) ± 𝑅
Clase 25/04/2023
Se tiene un río A con un caudal de 5 m^3/s y te,peratura de 24ºC.Luego mas
adelante recibe el afluente B con un caudal de 0.5 m^3/s y una descarga con
plomo de 50 g/m^3 y temperatura de 60ºC
Desarrollo
A. Cual es la concentración de plomo en la zona de mezcla? Cumple o no con
la norma de descarga ¿cuál es?
B. Cual es la temperatura en la zona de mezcla después de la descarga.
Cumple o no co la norma de descarga?
C. Ambos parámetros de descarga cumplen las normas de calidad ambiental y
cuál es?
Resouesta: 50 mg/L > 0.050 mg/L con respecto a la COPANIT 35-2019
Nivel basal: no hay ningún tipo de contaminante
porque 60ºC es mayor a 27ºC
Norma de calidad ambiental
En este problema se obtiene una concentración de plomo de 4.54 mg/L
y en el decreto para el plomo con riesgo medio y sin contacto directo es
permisible un rango de 0.05 - 0.2 mg/L
Es decir: NO CUMPLE CON LA NORMA DE CALIDAD AMBIENTAL! SE MULTA
Pero para saber si hay o no contaminación D.E 75-2008
En donde la temperatura es 27ºC = 27º C
Suponga que tiene un sistema con un caudal de 100 m^3/s y un área a inicio del sistema de 200 m^2 y al
final del sistema hay A1 y A2
¿Cuál es la velocidad al inicio del sistema y final del sistema?
𝑄 =𝐴∗𝑣
𝑄 = 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑜 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙
A = área
v= velocidad
𝐴1 = 200 𝑚!
v1 y v2
𝐴2 = 500 𝑚!
𝑚"
100 𝑠
𝑄
𝑚
𝑣1 =
=
=
0.5
𝐴1 200 𝑚!
𝑠
𝑚"
100 𝑠
𝑚
𝑣2 =
=
0.2
500 𝑚!
𝑠
Implementación de modelo
Tres formas de implementar modelo
1. Modelo Simulación
1
𝐶= 𝑊
𝑎
a= capacidad de asimilación ; W= carga masica; C= concentración
Tarea: mismo ejemplo con un caudal de 500 m^3/s en la descarga B
2. Modelo diseño 1: despeja carga
𝑊 =𝐶∗𝑎
3. Modo de diseño
𝑎=
𝑊
𝐶
La capacidad de asimilación se utiliza para poder saber cuánto se puede recuperar el sistema (río) COPANIT
CLASE 09/05/2023
Problema: Factor de asimilación
El lago Ontario a inicios del año 70 tenía una carga de fósforo de aproximadamente
10500 mta (T/año) (1T=1000kg) y una concentración en el lago de 21 ug/L de fósforo
(Chapra y songzoni 1979). En 1973 el estado de New York y la provincia de Ontario
ordenaron una reducción en el contenido de fósforo en los detergentes. Esta acción
redujo la carga a 8000 mta.
a. ¿Calcule el factor de asimilación en el lago Ontario?
b. ¿Qué concentración de fósforo resulta de la acción de reducción en los
detergentes?
c. Con el objetivo de bajar los niveles de concentración en el lago de 10ug/L, ¿Cuál
sería la reducción adicional que se habría que hacer?
la reducción en el medio
Procesos de transporte
- Acumulación
- advección
- dispersión
Advección
Diferencias de nivel: de cota más alta a cotas más bajas
- Vientos: si el viento va en la misma dirección del flujo va a aumentar la velocidad
del contaminante. Si va a en contra el viento al flujo va a hacer que la velocidad
del contaminante disminuya.
- Marea: cuando hay marea baja no afecta la velocidad del contaminante y cuando
hay marea alta la velocidad del contaminante va a disminuir, por efecto de frenado
de la marea.
- Rozamiento del fondo: cuando más pequeños las partículas del fondo va a
favorecer la velocidad del contaminante. Cuando más grandes las partículas va a
favorecer el frenado de la velocidad del contaminante (roca de canto rodado).
Favorece la oxigenación (ayuda a la depuración).
Aguas en movimiento
se utiliza
hidrodinámica
Lentico
Ríos
Quebradas
Aguas estáticas (velocidad muy lenta)
Se aplica la cinética de volatilizacion
Lagos
lagunas
también mar
adentro
- Dispersión: movimiento browniano
movimiento diferencial del agua en el espacio
termino de sumidero (r ): todas las entradas y salidas simples
Contaminante conservativo: son los cuales el contaminante se va a mover en el
cuerpo de agua debido a la adversion y disporcion y sus pérdidas van a hacer las
entradas y las salidas simples.
ejemplo: la rodamina
Contaminante no conservativo:
C
S
E
D
I
M
E
N
T
O
S
sustrato o sorbente
Columna de
agua (H)