FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

CURSO: CONTROL DE CONTAMINATES INDUSTRIALES

INGENIERO. JORGE MARIO ESTRADA ASTURIAS

Edificio T-5, Ciudad Universitaria, Zona 12, Guatemala, Centroamérica

EIQD-PRO-PP-001

JORGE PABLO OBREGÓN ESPINO CARNE: 2011-229696

1. EXPLIQUE EL FENÓMENO DE “BIOACUMULACION” Y “BIOMAGNIFICACIÓN” DE LOS CONTAMINANTES EN LOS ORGANISMOS VIVOS. PREFERIBLEMENTE HAGA UN DIAGRAMA.

Bioacumulación se refiere a la acumulación de sustancias, tales como pesticidas u otros productos químicos orgánicos en un organismo. La bioacumulación se produce cuando un organismo absorbe una sustancia tóxica a una velocidad mayor que aquella a la que se pierde la sustancia. Por lo tanto, cuanto mayor sea la vida media biológica de la sustancia mayor es el riesgo de intoxicación crónica, incluso si los niveles ambientales de la toxina no son muy altas. Las sustancias potencialmente bioacumulables son, entre otras, la Aldrina, el Captafol, el Clordano, los compuestos de mercurio, el Dicofol, el DDT, la Dieldrina, el Dinoseb, el Endrin, la Fenacetina, elHCH, el Heptacloro, el Lindano, el Paratión, el PBB, el PBDE, el Piretroide, los compuestos Organofosforados, el Óxido de Tributilestaño, el Toxafeno, los compuestos que contienen Bifenilos policlorados (policloruro de bifenilo o PCBs) y el Trióxido de antimonio. También son bioacumulables los metales pesados.

FUENTE: http://en.wikipedia.org/wiki/Bioaccumulation

Biomagnificación, también conocido como bioamplification o magnificación biológica, es el aumento de la concentración de una sustancia que se produce en una cadena de comida como consecuencia de:

Persistencia Energética cadena alimentaria Baja tasa de degradación interna/excreción de la sustancia

Existen dos grupos principales de sustancias que se biomagnifican. Ambas son lipofilicas y difíciles de degradar. Los compuestos orgánicos persistentes no son fácilmente degradados por la falta de exposición previa de los organismos a estas sustancias, lo que llevó a que no evolucionaran mecanismos específicos de desintoxicación o excreción, al no haber presión de selección natural a estos compuestos. Estas sustancias reciben actualmente el nombre de [[contaminante orgánico persistente|contaminantes orgánicos persistentes] o COPs. Los metales pesados no son degradables por ser elementos. Los organismos, particularmente los más expuestos a altos niveles de metales naturalmente, tienen mecanismos para secuestrar los metales y excretarlos. Los problemas ocurren cuando un organismo está expuesto a concentraciones superiores a las usuales, que no pueden excretar rápidamente para prevenir daños. Estos metales son luego transferidos a otras formas orgánicas.

FUENTE: http://centrodeartigo.com/articulos-de-todos-los-temas/article_37709.html

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Figura 1. Diagrama de bioacumulacion y biomagnificación.

2. COMENTE SOBRE LOS CONTAMINATES ORGÁNICOS PERSISTENTES Y SU IMPORTANCIA EN LAS ACTIVIDADES INDUSTRIALES. Los contaminantes orgánicos persistentes tienen las características de ser tóxicos, recalcitrantes y de baja biodegrabilidad. Entre los contaminantes orgánicos persistentes se pueden encontrar: a) PCB(policlorobifenilo): se utilizan como dieléctricos y como fluidos en transferencia de

calor

b) PAH (Hidrocarburos aromáticos polinucleares): derivados del petróleo y subproductos de

combustión incompleta.

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c) VOC(Compuestos orgánicos volátiles) d) Dioxinas y furanos: subproductos de combustión incompleta de compuestos orgánicos

e) Biocidas: provenientes de pesticidas f) Biocidas organoclorados

g) Biocidas organofosforados

h) Carbamatos i) Piretroides FUENTE: Apuntes del curso “control de contaminantes industriales” USAC

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3. ¿QUE SIGNIFICA “DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO EN UN CUERPO DE AGUA? La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) es una prueba usada para la determinación de los requerimientos de oxígeno para la degradación bioquímica de la materia orgánica en las aguas municipales, industriales y en general residuales; su aplicación permite calcular los efectos de las descargas de los efluentes domésticos e industriales sobre la calidad de las aguas de los cuerpos receptores. Los datos de la prueba de la DBO se utilizan en ingeniería para diseñar las plantas de tratamiento de aguas residuales.

FUENTE:

http://www.drcalderonlabs.com/Metodos/Analisis_De_Aguas/Determinacion_de_DBO5.htm

4. INVESTIGUE Y DESCRIBA EN QUÉ CONSISTE EL FENÓMENO DE “INVERSION TÉRMICA” EN

LA ATMOSFERA, Y POR QUÉ AFECTA LA SALUD HUMANA Y AL MEDIO AMBIENTE?

Normalmente, el aire de las capas bajas es más caliente que el de las superiores, lo cual le lleva a ascender hasta enfriarse. Ello permite una continua circulación atmosférica en sentido vertical que renueva el aire de las diferentes capas. La inversión térmica es un fenómeno meteorológico que se da en las capas bajas de la atmósfera terrestre. Consiste en el aumento de la temperatura con respecto a la altitud en una capa de la atmósfera.

figura 2.

La temperatura del aire disminuye con la altura, de tal manera que en una atmósfera normal hay una disminución de 0.64 a 1 ºC cada 100 metros en la zona más próxima a la superficie de la tierra, llamada tropósfera; por encima de ella la temperatura disminuye mas rápidamente. Ver figura 2. Pues bien, cuando hay inversión térmica ocurre lo contrario,la temperatura del aire aumenta según ascendemos (disminuye según descendemos). Esto ocurre especialmente en

invierno.

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Bajo esta situación, la capas de aire no se mezclan y la contaminación se concentra sobre la población. Lo que provoca que esta población viva en un ambiente contaminado y cause enfermedades respiratorias sobre la población. FUENTE: http://www.mambiente.munimadrid.es/opencms/opencms/calaire/ContaAtmosferica/inversion_termica.html

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5. EXPLIQUE EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN REACTOR ANAEROBICO DE FLUJO ASCENDENTE (RAFA O UASB) PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS LÍQUIDOS. Los reactores UASB (del inglés Upflow Anaerobic Sludge Blanket), también conocido como RAFA (Reactor anaerobio de flujo ascendente) son un tipo de biorreactor tubular que operan en régimen continuo y en flujo ascendente, es decir, el afluente entra por la parte inferior del reactor, atraviesa todo el perfil longitudinal, y sale por la parte superior. Son

reactores anaerobios en los que los microorganismos se agrupan formando biogránulos.

La capa de lodos está formada por gránulos (pequeñas agrupaciones) de microbios (0.5 a 2 mm de diámetro), microorganismos que por su propio peso se resisten a ser arrastrados por el flujo ascendente. Los microorganismos en la capa de lodos degradan los compuestos orgánicos. Como resultado se liberan gases (metano y bióxido de carbono). Las burbujas ascendentes mezclan los lodos sin necesidad de piezas mecánicas. Las paredes inclinadas vuelcan el material que alcanza la superficie del tanque. El efluente clarificado es extraído de la parte superior del tanque en un área por encima de las paredes inclinadas. Después de varias semanas de uso, se forman gránulos más grandes de lodos que, a su vez, actúan como filtros de partículas más pequeñas al ir subiendo el efluente por la capa de lodos. Dado el régimen ascendente, los organismos que forman los gránulos son acumulados, mientras que los demás son arrastrados por el flujo. El gas que asciende hacia la superficie es recolectado en un domo y puede ser usado como fuente de energía (biogás). Se debe mantener una velocidad ascendente de 0.6 a 0.9 m/h para mantener la capa de lodos en suspensión.

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Fuente:

http://akvopedia.org/wiki/Reactor_Anaerobico_de_Flujo_Ascendente_con_Manto_de_Lodos

6. QUE TREN DE TRATAMIENTO PROPONDRÍA USTED PARA LOS EFLUENTES LIQUIDOS DE LA INDUSTRIA DEL CUERO (CONSIDERE LA SUB-ACTIVIDAD DE TENERÍA, ESPECIFICAMENTE) ESO IMPLICA QUE UD. DEBE INVESTIGAR PRIMERO LAS CARACTERISTICAS TÍPICAS DE LOS EFLUENTES DE ESA ACTIVIDAD INDUSTRIAL. JUSTIFIQUE PARA CADA CASO.

i. En primer lugar de caracterizar los contaminantes producidos por la industria de cuero.

Sólidos Carga orgánica Nutrientes Metales pesados

Los contaminantes posibles que se encuentran en el agua utilizada en la industria de cuero son:

Proteínas y diferentes clases de sustancias orgánicas, tales como taninos sintéticos y vegetales, aceites y grasas y otras sustancias orgánicas que consumen oxígeno del medio a donde se descargan.

Esta contaminación orgánica es expresada como DBO y DQO (demanda química de oxígeno) y si es muy elevada puede resultar en daño a la fauna del medio receptor. Afortunadamente estas sustancias

orgánicas son relativamente fáciles de degradar biológicamente, por lo que técnicamente no hay

problemas para reducir los valores de DBO y DQO a niveles aceptables.

Sulfuros que son potencialmente tóxicos por la posibilidad de generar sulfuro de hidrógeno a un pH

bajo. Existen alternativas bajo la forma de recirculación de baños o sistemas de pelambre con bajo sulfuro. También existe la posibilidad de oxidar fácilmente los sulfuros durante el tratamiento de las

aguas mediante el uso de aireadores. La eliminación del sulfuro en las aguas residuales no representa

un problema desde el punto de vista tecnológico.

El Cromo, utilizado en curtiembres dentro de ciertos límites, es dudoso que sea nocivo para el medio

ambiente. El principal problema reside en la posibilidad de transformación de éste en cromo hexavalente por oxidación. El Cr -6 es mucho más móvil y más tóxico. El cromo trivalente, que es

utilizado en curtiembres, se convierte en hidróxidos insolubles en el agua y estas sales envejecen y se

vuelven cada vez menos solubles, permaneciendo sólo una pequeñísima parte en solución. Además,

sólo una pequeña parte de sales de cromo trivalentes puede ser absorbida por las plantas, por lo que el cromo no puede acumularse en la cadena alimentaria. Sin embargo, la tendencia general ha sido la

de restringir cada vez más las regulaciones concernientes a este elemento, teniendo en cuenta el

riesgo de oxidación a cromo hexavalente. La inquietud principal es que si bien se conocen los efectos

del cromo a corto plazo, es muy difícil prever las consecuencias en un mediano y largo plazo.

Los Cloruros y Sulfatos, aunque son productos químicos relativamente inofensivos, están volviéndose cada vez más problemáticos para las curtiembres porque las cantidades que se descargan en el medio

y el hecho de que es extremadamente costosa su remoción causan serios problemas en la forma de

salinización de aguas superficiales.

El Nitrógeno ha puesto en evidencia en Europa el riesgo de la presencia de nitratos en el agua potable. Si bien la industria del cuero es responsable sólo de una pequeña cantidad de nitrógeno eliminado, en

forma amoniacal o de nitrato, es posible que se restrinja cada vez más su uso.

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Residuos sólidos

Residuos provenientes del cuero fresco (recortes) y de cuero en tripa. Los recortes de cuero crudo

son un riesgo desde el punto de vista ecológico para las curtiembres, ya que constituye un elemento que

entra rápidamente en putrefacción y que no puede ser procesado ni aprovechado por la curtiembre. Los recortes de cuero en tripa son comercializables, por lo que no conforma en principio un problema.

Los residuos sólidos cromados son los provenientes de recortes y rebajaduras de cuero curtido y el

barro proveniente de las plantas de tratamiento de aguas residuales. La mayor parte de los residuos sólidos tienen un contenido de cromo tan elevado que son considerados tóxicos y deben descargar

únicamente en sitios especialmente destinados a tales efectos.

ii. A continuación se comienza con el pre tratamiento para generar condiciones

adecuadas para tratar el agua. Para ello, de debe de medir el caudal para cuantificar cuanta cantidad de agua se va a tratar.

iii. Luego, se comienza con el tratamiento primario.

a. Reducción de solidos por medio de una reducción de caudal provado por el cambio de área transversal de flujo.

b. Para eliminar las grasas que provienen del tejido animal, se recomienda utilizar trampas de grasa, seguido de un desengrasador tipo API

c. Proceder con la coagulación para disociar el coloide formado por algunas partículas en suspensión.

d. Después de este paso, utilizar un floculante par que las partículas suspendidas caigan en suspensión y puedan ser separadas del agua contaminada.

iv. Una vez tratados los residuos sólidos, se procede a un tratamiento secundario con el

fin de degradar la materia orgánica proveniente de las pieles transformadas en cuero. Antes de comenzar el tratamiendo se verifica la relación de biodegrabilidad

Si no se cumple, antes se debe de hacer tratamiento químico para ajustar.

a. Para este caso se recomiendo un tratamiento aeróbico, debido a que los contaminantes orgánicos presentes son básicamente proteínas de la piel de los animales. Se puede utilizar filtros percoladores de roca volcánica para que la biopelicula que se forme en dicas rocas tenga mayor relación área volumen y haya una mejor degradación del material orgánico.

b. Como complemento del tratamiento anterior se puede utilizar lodos activados para descomponer por completo algún material que no pudo ser degradado por el filtro.

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7. QUÉ ACCIONES PROPONE USTED PARA CONTROLAR LOS RESIDUOS LÍQUIDOS DE LOS LABORATORIOS DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA? A. En primer lugar se recomienda que las escalas de los experimentos se reduzcan, es decir,

que se utilice menor cantidad de reactivos para reducir la carga de residuos producidos.

B. Al momento de preparar los reactivos se debe de verificar que se va a preparar la cantidad necesaria para la práctica, ya que si se prepara más de la cantidad pedida, habrá un exceso de residuos líquidos.

C. Se recomienda que al finalizar una práctica, se clasifiquen los residous liquidos en base a

su naturaleza, por ejemplo: residuos orgánicos, residuos inorgánicos, residuos liquidos explosivos, etc. Esta acción permite que los residuos liquidos sean tratados posteriormente de mejor manera, ya que no estarán mezclados unos con otros.

D. Informar al estuante de las formas correctas de tratar un residuo líquido, ya que los

estudiantes no saben qué hacer con ciertos desechos y únicamente los tiran por el grifo. Esta acción permitirá que el estudiante tome conciencia y pueda tratar posteriormente el residuo de la manera correcta.

E. Implementar un grifo especial que no vaya directamente al drenaje municipal, sino que se

transporte en tanques de almacenamiento para que en posteriormente sea tratado.