Aplicação da técnica de eletrofloculação utilizando corrente alternada de frequência variável no tratamento de água de produção da indústria do petróleo

O principal objetivo da tese está relacionado ao tratamento de águas oleosas através da eletrofloculação utilizando corrente alternada de frequência variável, o qual procurou explorar as potencialidades desta técnica. Com a crescente demanda por petróleo e seus derivados, é cada vez maior a produção dessas águas residuárias que, antes de serem descartadas, precisam ser submetidas a tratamento que satisfaçam aos requisitos legais. O trabalho apresentado descreve o levantamento bibliográfico e os resultados dos ensaios realizados, empregando o tratamento de eletrofloculação com a finalidade de remover as substâncias consideradas poluentes presentes nestes efluentes. O processo de eletrofloculação foi testado tanto para o tratamento em corrente continua quanto em corrente alternada de frequência variável em efluentes sintéticos e reais de alta salinidade, contendo teores elevados de óleos e graxas, turbidez e cor. Eficiências de redução de 99% para óleos e graxas, cor e turbidez foram obtidos utilizando eletrodos de alumínio. O processo de eletrofloculação demonstrou-se bastante vantajoso em função da alta condutividade que permite o tratamento com menor consumo energético. A tecnologia de eletrofloculação com corrente alternada quando comparada com a tecnologia de corrente contínua se mostrou muito eficiente em relação a economia no desgaste de massa de eletrodos, o que, dependendo do tempo de aplicação da corrente elétrica nas mesmas condições de estudo, houve redução de mais da metade do consumo.

Estudo da utilização de polímeros naturais como auxiliares de floculação no tratamento de água para fins industriais

Este trabalho consiste em avaliar a eficiência de novas alternativas de uso com as espécies naturais do quiabo (Abelmoschus esculentus), da semente de angico-vermelho (Anadenanthera peregrina (L.) Speng) e da semente de olho-de-dragão (Adenanthera pavonina L.) conhecido também como falso angico, pulverizados com granulometria de 0,074 mm, para tratamento de água como polímeros naturais auxiliar de floculação na remoção principalmente dos parâmetros turbidez e cor para fins industriais, através de tratamento em ensaio no mecanismo de varredura utilizando o equipamento estático de bancada Jar Test com adição de coagulante químico (sulfato de alumínio). O pó dos polímeros foi obtido após higienização, secagem, trituração, moagem, peneiramento, e utilizado no processo de coagulação, floculação e sedimentação para testar a eficiência de cada um, quando usado só e quando usado em conjunto com o coagulante químico, seguido da análise dos parâmetros físico-químicos pH, turbidez, cor aparente, cor verdadeira e temperatura. Os resultados mostraram que o polímero do quiabo apresentou melhor eficiência na remoção da turbidez e cor em relação às mesmas dosagens usadas com os demais polímeros analisados e quando se fez a redução da dosagem do coagulante usado em conjunto com os polímeros, observou uma ótima remoção da turbidez, principalmente com o conjunto coagulante e polímero de quiabo, com a eficiência de remoção de 94% da turbidez e de 98% da cor com dosagem ótima do quiabo igual a 1,0 mg/L e do coagulante de 10 mg/L. Portanto é possível fazer uma redução da dosagem do coagulante quando usado em conjunto com o auxiliar de floculação, pois o polímero de quiabo pode ser usado para tratamento de água e frente à possibilidade de múltiplos usos econômicos e ecológicos na indústria.

Avaliação de floculante natural à base de Moringa oleifera no tratamento de água produzida na indústria do petróleo: aplicação da técnica combinada floculação/flotação

The principal effluent in the oil industry is the produced water, which is commonly associated to the produced oil. It presents a pronounced volume of production and it can be reflected on the environment and society, if its discharge is unappropriated. Therefore, it is indispensable a valuable careful to establish and maintain its management. The traditional treatment of produced water, usualy includes both tecniques, flocculation and flotation. At flocculation processes, there are traditional floculant agents that aren’t well specified by tecnichal information tables and still expensive. As for the flotation process, it’s the step in which is possible to separate the suspended particles in the effluent. The dissolved air flotation (DAF) is a technique that has been consolidating economically and environmentally, presenting great reliability when compared with other processes. The DAF is presented as a process widely used in various fields of water and wastewater treatment around the globe. In this regard, this study was aimed to evaluate the potential of an alternative natural flocculant agent based on Moringa oleifera to reduce the amount of oil and grease (TOG) in produced water from the oil industry by the method of flocculation/DAF. the natural flocculant agent was evaluated by its efficacy, as well as its efficiency when compared with two commercial flocculant agents normally used by the petroleum industry. The experiments were conducted following an experimental design and the overall efficiencies for all flocculants were treated through statistical calculation based on the use of STATISTICA software version 10.0. Therefore, contour surfaces were obtained from the experimental design and were interpreted in terms of the response variable removal efficiency TOG (total oil and greases). The plan still allowed to obtain mathematical models for calculating the response variable in the studied conditions. Commercial flocculants showed similar behavior, with an average overall efficiency of 90% for oil removal, however it is the economical analysis the decisive factor to choose one of these flocculant agents to the process. The natural alternative flocculant agent based on Moringa oleifera showed lower separation efficiency than those of commercials one (average 70%), on the other hand this flocculant causes less environmental impacts and it´s less expensive

Tratamento de efluentes oleosos por floculação pneumática em linha e separação por flotação : processo FF

A separação/remoção de óleos emulsificados em água foi estudada, utilizando um novo processo baseado nas técnicas de floculação pneumática em linha, seguida de separação por flotação (denominado de processo de Floculação-Flotação ou processo FF). A primeira etapa do estudo foi o projeto, construção e montagem de um sistema piloto de geração de emulsões, floculação pneumática em linha e de separação por flotação, instalado no Laboratório de Águas Oleosas, na Refinaria Alberto Pasqualini (REFAP S.A.), Canoas-RS. Após esta etapa, foram realizados estudos utilizando água oleosa sintética, visando caracterizar e otimizar os principais parâmetros da floculação pneumática, fase determinante no processo FF. Os resultados mostraram que a melhor eficiência, 93 %, foi obtida quando da utilização de um floculador tipo serpentina de 20 elementos de mistura (MS-20), uma concentração de 2 mg/L de floculante (PVA) e uma vazão de ar de 40 L/min. Esta eficiência correspondeu a uma concentração residual de óleo na água tratada de 10 mg/L. Foi demonstrado ainda que, independentemente do tipo de floculador e da vazão de água oleosa, a remoção de óleo é determinada pela perda de carga resultante da injeção de ar antes do floculador. No estudo do tratamento do efluente oleoso proveniente da saída do separador PPI (REFAP S.A.), os melhores resultados foram obtidos utilizando-se o Mafloc-489 (floculante catiônico de alto peso molecular), em uma concentração de 6 mg/L, proporcionando uma concentração residual de óleo no efluente tratado de 8 mg/L (91 % de remoção) O processo de Floculação-Flotação estudado, demonstrou ser também eficiente na remoção de outros poluentes do efluente, além do óleo. Nas melhores condições operacionais, foram removidos 87 % da turbidez, 90 % dos sólidos suspensos, 91 % do óleo e 56 % da demanda química de oxigênio (DQO), proporcionando, em apenas uma etapa de tratamento, um efluente tratado com níveis de poluentes analisados abaixo do padrão exigido pelo órgão ambiental Estadual (FEPAM). Os principais mecanismos envolvidos no processo FF estão relacionados com a irreversibilidade na adsorção do polímero sob turbulência e a conformação deste na interface óleo/água/ar. O alto grau de cisalhamento, resultado dos fluxos volumétricos de ar e água, e a maior “insolubilidade” (precipitação) do polímero na interface ar/água, facilitam a geração de grandes flocos aerados de estrutura fibrosa. Esses resultados e outros obtidos com diferentes efluentes reais e suspensões sólidas mostraram que o processo FF possui um elevado potencial como nova operação unitária de separação líquido1/líquido2, sólido/líquido ou sólido/líquido1/líquido2. As principais vantagens do FF são os baixos custos envolvidos (investimento e operacional), a simplicidade dos elementos construtivos (compactos), a confiabilidade nos resultados e sua elevada capacidade de tratamento (> 60 m3/m2/h).

Estudo de reatores eletroquímicos para remoção de Cu2+ , Zn2+, Fenol e BTEX em água produzida

The production of water has become one of the most important wastes in the petroleum industry, specifically in the up stream segment. The treatment of this kind of effluents is complex and normally requires high costs. In this context, the electrochemical treatment emerges as an alternative methodology for treating the wastewaters. It employs electrochemical reactions to increase the capability and efficiency of the traditional chemical treatments for associated produced water. The use of electrochemical reactors can be effective with small changes in traditional treatments, generally not representing a significant additional surface area for new equipments (due to the high cost of square meter on offshore platforms) and also it can use almost the same equipments, in continuous or batch flow, without others high costs investments. Electrochemical treatment causes low environmental impact, because the process uses electrons as reagent and generates small amount of wastes. In this work, it was studied two types of electrochemical reactors: eletroflocculation and eletroflotation, with the aim of removing of Cu2+, Zn2+, phenol and BTEX mixture of produced water. In eletroflocculation, an electrical potential was applied to an aqueous solution containing NaCl. For this, it was used iron electrodes, which promote the dissolution of metal ions, generating Fe2+ and gases which, in appropriate pH, promote also clotting-flocculation reactions, removing Cu2+ and Zn2+. In eletroflotation, a carbon steel cathode and a DSA type anode (Ti/TiO2-RuO2-SnO2) were used in a NaCl solution. It was applied an electrical current, producing strong oxidant agents as Cl2 and HOCl, increasing the degradation rate of BTEX and phenol. Under different flow rates, the Zn2+ was removed by electrodeposition or by ZnOH formation, due the increasing of pH during the reaction. To better understand the electrochemical process, a statistical protocol factor (22) with central point was conducted to analyze the sensitivity of operating parameters on removing Zn2+ by eletroflotation, confirming that the current density affected the process negatively and the flow rate positively. For economical viability of these two electrochemical treatments, the energy consumption was calculated, taking in account the kWh given by ANEEL. The treatment cost obtained were quite attractive in comparison with the current treatments used in Rio Grande do Norte state. In addition, it could still be reduced for the case of using other alternative energy source such as solar, wind or gas generated directly from the Petrochemical Plant or offshore platforms

Aplicação da água residuária das salinas no tratamento de efluente têxtil

The treatment of colored and alkaline effluent has been a challenge to the textile industry. An alternative to remove the colors of those effluents is applying magnesium chloride as a coagulant agent. The magnesium ion, in high pH, hydrolyzes itself, forming the magnesium hydroxide which has a large adsorptive area and positive electrostatic charges able to act as an efficient coagulant. The bittern wastewater from the salt industries has been studied as a potential font of this magnesium ion. Nowadays, this bittern wastewater is evicted into the sea, without any treatment or other use. This thesis has evaluated the potential of applying the wastewater from the salt industries in the treatment of dyeing effluent containing indigo dye and alkaline pH. All the experiments were made in jar tests simulating the chemical coagulation, flocculation and decantation steps ranging the pH and the concentration of magnesium ion. Were obtained removals between 96% and 76% for turbidity, apparent color, and true color, respectively, using 200mg/L Mg2+. The reduction of costs with acid, when were used the salt industries wastewater, comparing with Al2(SO4)3, was 62%. For the degradation of organic matter remaining in the clarified, around 900 mg/L, was applyed the advanced process of oxidation: photo-Fenton. The preliminary results showed 57% reduction in DOC. According to the results obtained, the salt industries wastewater can be applied, as coagulant, in the physical-chemical treatment of the denim dyeing wastewater, so it is not necessary a previous adjust of pH, efficiently and economically

Avaliação hidrodinâmica de unidade piloto de floculação mecanizada

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Usos potenciais de moringa oleifera lam., uma matriz para produção de biodiesel e tratamento de água no semiárido nordestino

The current environmental crisis demands transformations in the relations among society, nature and development, considering sustainability. In this context, an important theme is replacing fossil fuels with biofuels, such as biodiesel. Moringa oleifera Lam. is a species that can be used as a raw material to produce biodiesel. Besides, it is a multiple purposes plant, which can be used also in water treatment. Thus, the aims of this work were to analyze the anatomical adaptations found in the stem and in the leaf and the seed s oil stores of M. oleifera., to investigate chemical characteristics of M. oleifera s seed oil, considering biodiesel production, and to evaluate the coagulation activity of these seeds in water treatment. Semipermanent histological laminas were made and it follows that the stem has thick cuticle, stomata whose cells guard are below the epidermis line, hollow medulla, druses and tector trichomes as adaptations to climate and soil conditions in which the species is found and the leaf is dorsiventral and it has thick cuticle, tector trichomes and druses. The seed has great reserves of oil. These features favor the use of Moringa oleifera Lam. as a raw material to produce biodiesel in Brazil s Northeast semiarid region. Chemical analysis were made through oil solvent extraction using mechanic stirrer. The oil was analyzed in UV spectrophotometer. A transesterification was made and biodiesel was analyzed in gas chromatography. Oil yield was high and good quality biodiesel was obtained. To evaluate seeds coagulantion activity, coagulation and flocculation essays in jartest were made, using seed extract to treat raw water. Seeds were efficient in cogulation process to treat water. So, they can be used in rudimentary systems or as a raw material to coagulant proteins extraction, as an alternative to traditional coagulants. M. oleifera has characteristics that favor its use to biodiesel production and water treatment

Estudo da eficiência das ondas de ultra-som em relação ao hipoclorito de sódio e à filtração adsorção na eliminação de microrganismos em estação de tratamento de água

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Microbiologia Aplicada) - IBRC

Uso de floculador hidráulico de manta de lodo acoplado a flotador por ar dissolvido no tratamento de água de abastecimento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo hidrodinâmico de floculadores mecanizados aplicados ao tratamento de água

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Emprego de técnica dedicada de análise de imagem na avaliação do produto GT no desempenho da floculação

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliação de diversos métodos de detecção de cistos de Giardia spp. e Oocistos de Cryptosporidium parvum presentes no resíduo gerado após o tratamento de água de abastecimento com turbidez elevada

Este trabalho teve como objetivo avaliar diversos métodos de detecção e recuperação de cistos de Giardia spp. e de oocistos de Cryptosporidium parvum em resíduos gerados no tratamento de águas de abastecimento com turbidez elevada tendo como padrão o Método 1623.1 da USEPA (2012 ). Para tanto, ensaios utilizando aparelho Jarteste (coagulação, floculação, decantação e filtração ) foram realizados utilizando o coagulante cloreto de polialumínio - PAC. Em todos os métodos avaliados foi utilizada a técnica de purificação por separação imunomagnética - IMS. A adaptação do método floculação em carbonato de cálcio FCCa elaborado por Vesey et al. (1993) e adaptado por Feng et al. (2011), repercutiu nos melhores resultados para a amostra de resíduo sedimentado, com recuperações de 68 ± 17 % para oocisto de C. parvum e de 42 ± 7 % para cisto de Giardia spp. Entretanto, as recuperações para a amostra de água de lavagem dos filtros - ALF foram inferiores à 1 %, não sendo possível determinar um método adequado. A presença dos patógenos indica que o reuso da ALF em ETA convencionais ou o descarte em mananciais sem um tratamento prévio, pode representar problemas de contaminação. A adaptação dos métodos de Boni de Oliveira (2012) e Keegan et al. (2008), também repercutiram em porcentagens de recuperação expressivas para a amostra de resíduo sedimentado, sendo de: 41 ± 35 % para oocisto de C. parvum e 11 ± 70 % para cisto de Giardia spp., e 38 ± 26 % para oocisto de C. parvum e 26 ± 13 % para cisto de Giardia spp., respectivamente. A análise estatística não resultou em diferença significativa entre estes dois métodos, entretanto, as elevadas recuperações indicam que estes métodos podem ser melhor avaliados em pesquisas futuras.

Remoção de corantes utilizando tensoativos: extração por ponto de nuvem e floculação iônica

The textile sector is one of the main contributors to the generation of industrial wastewaters due to the use of large volumes of water, which has a high organic load content. In these, it is observed to the presence of dyes, surfactants, starch, alcohols, acetic acid and other constituents, from the various processing steps of the textiles. Hence, the treatment of textile wastewater becomes fundamental before releasing it into water bodies, where they can cause disastrous physical-chemical changes for the environment. Surfactants are substances widely used in separation processes and their use for treating textile wastewaters was evaluated in this research by applying the cloud point extraction and the ionic flocculation. In the cloud point extraction was used as surfactant nonylphenol with 9.5 ethoxylation degree to remove reactive dye. The process evaluation was performed in terms of temperature, surfactant and dye concentrations. The dye removal reached 91%. The ionic flocculation occurs due to the presence of calcium, which reacts with anionic surfactant to form insoluble surfactants capable of attracting the organic matter by adsorption. In this work the ionic flocculation using base soap was applied to the treatment of synthetic wastewater containing dyes belonging to three classes: direct, reactive, and disperse. It was evaluated by the influence of the following parameters: surfactant and electrolyte concentrations, stirring speed, equilibrium time, temperature, and pH. The flocculation of the surfactant was carried out in two ways: forming the floc in the effluent itself and forming the floc before mixing it to the effluent. Removal of reactive and direct dye, when the floc is formed into textile effluent was 97% and 87%, respectively. In the case where the floc is formed prior to adding it to the effluent, the removal to direct and disperse dye reached 92% and 87%, respectively. These results show the efficience of the evaluated processes for dye removal from textile wastewaters.

Análise da biorremediação de compostos monoaromáticos em água através da pseudomonas aeruginosa

The monoaromatic compounds are toxic substances present in petroleum derivades and used broadly in the chemical and petrochemical industries. Those compounds are continuously released into the environment, contaminating the soil and water sources, leading to the possible unfeasibility of those hydrous resources due to their highly carcinogenic and mutagenic potentiality, since even in low concentrations, the BTEX may cause serious health issues. Therefore, it is extremely important to develop and search for new methodologies that assist and enable the treatment of BTEX-contaminated matrix. The bioremediation consists on the utilization of microbial groups capable of degrading hydrocarbons, promoting mineralization, or in other words, the permanent destruction of residues, eliminating the risks of future contaminations. This work investigated the biodegradation kinetics of water-soluble monoaromatic compounds (benzene, toluene and ethylbenzene), based on the evaluation of its consummation by the Pseudomonas aeruginosa bacteria, for concentrations varying from 40 to 200 mg/L. To do so, the performances of Monod kinetic model for microbial growth were evaluated and the material balance equations for a batch operation were discretized and numerically solved by the fourth order Runge-Kutta method. The kinetic parameters obtained using the method of least squares as statistical criteria were coherent when compared to those obtained from the literature. They also showed that, the microorganism has greater affinity for ethylbenzene. That way, it was possible to observe that Monod model can predict the experimental data for the individual biodegradation of the BTEX substrates and it can be applied to the optimization of the biodegradation processes of toxic compounds for different types of bioreactors and for different operational conditions.