12.1: ¿Es la dilución la solución a la contaminación?

La dilución no es la solución a la contaminación, pero la dilución puede usarse para reducir el nivel de un contaminante en los suministros de agua potable. Mezclar fuentes de agua de diferente calidad de agua es una práctica común. Sin embargo, cuando una empresa de servicios de agua quiere combinar fuentes de suministro para reducir cierto contaminante a niveles aceptables, debe recibir la aprobación del Departamento de Salud gobernante. Se debe crear un Plan de Mezcla que especifique qué volúmenes de agua de cada fuente se utilizarán y cuál será la calidad del agua resultante esperada. Además, se debe incluir en el plan una estrategia de muestreo. Es posible que el Departamento de Salud no permita mezclar todos los contaminantes. Por ejemplo, es posible que la agencia local de salud no apruebe un plan de mezcla para un contaminante que presente un efecto agudo en la salud o que se considere un riesgo demasiado alto para la salud pública.

Un plan de mezcla aceptable puede ser para reducir el manganeso en una fuente que ha excedido el Nivel de Contaminante Máximo Secundario (MCL) de California de 0.05 mg/L. El manganeso causa problemas de agua negra para los clientes en niveles sobre el MCL secundario. Adicionalmente, un plan de mezcla aprobado puede involucrar un MCL primario para nitrato. Los nitratos por encima del MCL de 45 mg/L como NO ₃ pueden causar metahemoglobinimia en lactantes menores de 6 meses de edad. Estos son solo dos ejemplos de planes de mezcla.

¿Cómo se calculan los resultados de la calidad del agua mezclada? La mezcla de suministros de agua no es más que comparar proporciones. Por ejemplo, si se mezclaran 100 galones de una fuente con 100 galones de otra fuente, la calidad del agua resultante sería el promedio entre las dos fuentes. Sin embargo, cuando mezclas flujos variables con calidad de agua variable, los cálculos se vuelven un poco más complejos. El uso del diagrama a continuación le ayudará a resolver problemas de mezcla.

Si se van a mezclar dos fuentes, se conocen los datos de calidad del agua para ambas fuentes. Una de las fuentes con un resultado de mala o alta calidad del agua para un determinado constituyente deberá mezclarse con una fuente que tenga datos de buena o baja calidad del agua. La fuente A será el punto de datos más alto de cumplimiento y la fuente B será el punto de datos de cumplimiento bajo. La fuente C es el resultado combinado deseado. Normalmente este valor es un nivel aceptable por debajo de un MCL. Una vez establecidos estos valores se pueden calcular las proporciones de las diferencias entre estos números. Por ejemplo, la relación de C ‐ B a A ‐ B produce la cantidad de Fuente A que se necesita. Por lo tanto, en el siguiente ejemplo, la cantidad de A necesaria es 37.5%. Lo mismo es cierto para la Fuente B. Simplemente tome la relación de la diferencia entre los valores alto (A) y deseado (C) y divídalo por la diferencia entre los valores alto (A) y bajo (B). Sin embargo, una vez que resuelva la cantidad de una fuente, simplemente restarla del 100% para obtener el valor de la otra fuente. Vea el ejemplo a continuación.

Se espera que los resultados de la calidad del agua puedan y fluctúen. Siempre es una buena idea tomar el mayor resultado del muestreo reciente al calcular los volúmenes de mezcla necesarios para reducir el agua impactada a niveles aceptables. Por ejemplo, si se está muestreando un pozo para tricloroetileno (TCE) trimestralmente y los resultados son 6 ug/L, 7.8 ug/L, 5.9 ug/L y 8.5 ug/L de un año reciente de muestreo, sería prudente utilizar el resultado de 8.5 mg/L al calcular los requisitos de mezcla. También es importante señalar que se debe consultar a la autoridad local de salud con respecto a cualquier plan mixto.

Esto dice que se necesita 37.5% de la Fuente A y 62.5% de la Fuente B es necesario para lograr el valor combinado deseado. Una vez calculado el porcentaje de cada fuente se pueden determinar los flujos reales. En ocasiones se conoce el flujo total de ambas fuentes. En este caso, tomarías ese caudal conocido y lo multiplicarías por los porcentajes respetados de cada fuente. En el siguiente ejemplo se necesitan 5,000 gpm.

Este ejemplo demuestra que la Fuente A puede proporcionar 1,875 gpm de un suministro que tiene un resultado constituyente de calidad del agua de 10 ppm y la Fuente B puede proporcionar 3,125 gpm de un suministro que tiene un resultado constituyente de calidad del agua de 2 ppm para lograr un flujo total de 5,000 gpm con un resultado de calidad de agua resultante de 5 ppm.

Este es solo un ejemplo de cómo se puede utilizar esta ecuación para calcular la respuesta. Otro ejemplo es donde se conocen los flujos y los resultados de calidad del agua existentes y la utilidad debe calcular cuál será el resultado deseado. En cualquiera de estos ejemplos, si se sigue el proceso anterior, se pueden calcular las respuestas resultantes.

Ejercicios

Resuelve los siguientes problemas de mezcla.

1. Un pozo tiene un nivel de nitrato que excede el MCL de 45 mg/L. En los últimos 3 resultados de la muestra ha promediado 52 mg/L. Un pozo cercano tiene un nivel de nitrato de 32 mg/L. Si ambos pozos bombean hasta 2,275 gpm, ¿cuánto flujo se requiere de cada pozo para lograr un nivel de nitrato de 40 mg/L?

2. Un pozo (A) ha mostrado niveles trimestrales de arsénico por encima del MCL durante el último año, de 14 ug/L, 20 ug/L, 18 ug/L y 16 ug/L, una utilidad quiere mezclarlo a un nivel de 8.0 ug/L con un pozo (B) que tenga un nivel de 4.5 ug/L, la producción total necesaria de ambos pozos es de 3,575 gpm. ¿Cuánto puede producir cada pozo?

3. Un pozo con un nivel de PCE de 7.5 ug/L abastece aproximadamente 35% de la demanda total de agua. Se está mezclando con un pozo que tiene un nivel de PCE de 3.25 ug/L ¿Este suministro mezclado cumplirá con el MCL para PCE de 5.0 ug/L?

4. El pozo A tiene un nivel de sólidos disueltos totales (TDS) de 850 mg/L, bombeando 1,500 gpm, lo que representa el 40% de la producción total de dos pozos. El otro pozo (B) se mezcla con el pozo A para lograr un nivel de TDS de 375 mg/L. ¿Cuál es el nivel de TDS para el Pozo B?

5. Dos pozos necesitan lograr un flujo diario de 3.24 MG y un nivel de dureza total de 90 mg/L como carbonato de calcio (CaCo ₃.) El pozo #1 tiene un nivel de dureza total de 315 mg/L como CaCo ₃ y el Pozo #2 tiene un nivel de 58 mg/L como CaCO3. ¿Cuál es el gpm que cada pozo debe bombear?

6. El Departamento de Salud del Estado ha solicitado un plan de mezcla para bajar los niveles de sulfato de un pequeño pozo de agua. El pozo tiene un nivel constante de sulfato de 525 mg/L La utilidad necesita comprar el agua para mezclarse con el pozo. El agua comprada tiene un nivel de sulfato de 135 mg/L, necesitan bajar los niveles de sulfato a 265 mg/L y abastecer una demanda de 1.15 MGD. El agua comprada cuesta $550/AF. ¿Cuánto costará el agua comprada durante todo el año?