Integração dos processos de flotação e foto-fenton para redução de óleos e graxas de água produzida em campos de petróleo

During production of oil and gas, there is also the production of an aqueous effluent called produced water. This byproduct has in its composition salts, organic compounds, gases and heavy metals. This research aimed to evaluate the integration of processes Induced Air Flotation (IAF) and photo-Fenton for reducing the Total Oils and Greases (TOG) present in produced water. Experiments were performed with synthetic wastewater prepared from the dispersion of crude oil in saline solution. The system was stirred for 25 min at 33,000 rpm and then allowed to stand for 50 min to allow free oil separation. The initial oil concentration in synthetic wastewater was 300 ppm and 35 ppm for the flotation and the photo-Fenton steps, respectively. These values of initial oil concentration were established based on average values of primary processing units in Potiguar Basin. The processes were studied individually and then the integration was performed considering the best experimental conditions found in each individual step. The separation by flotation showed high removal rate of oil with first-order kinetic behavior. The flotation kinetics was dependent on both the concentration and the hydrophilic-lipophilic balance (HLB) of the surfactant. The best result was obtained for the concentration of 4.06.10-3 mM (k = 0.7719 min-1) of surfactant EO 2, which represents 86% of reduction in TOG after 4 min. For series of surfactants evaluated, the separation efficiency was found to be improved by the use of surfactants with low HLB. Regarding the TOG reduction step by photo-Fenton, the largest oil removal reached was 84% after 45 min of reaction, using 0.44 mM and 10 mM of ferrous ions and hydrogen peroxide, respectively. The best experimental conditions encountered in the integrated process was 10 min of flotation followed by 45 min of photo-Fenton with overall TOG reduction of 99%, which represents 5 ppm of TOG in the treated effluent. The integration of processes flotation and photo-Fenton proved to be highly effective in reducing TOG of produced water in oilfields

Durante a produção de óleo e gás, ocorre também à produção de uma corrente aquosa denominada água de produção de petróleo. Este subproduto apresenta em sua composição sais, compostos orgânicos, gases e metais pesados. Esta pesquisa buscou avaliar a integração dos processos de Flotação por Ar Induzido (FAI) e foto-Fenton para a redução do Teor de Óleos e Graxas (TOG) presente em águas produzidas, visando recuperar óleo presente na fase aquosa e mineralizar a carga orgânica remanescente. Os experimentos foram realizados com efluente sintético preparado a partir da dispersão de petróleo bruto em solução salina. O sistema foi agitado por 25 min a 33.000 rpm e depois deixado em repouso por 50 min para permitir a separação do óleo livre. A concentração inicial de óleo (TOG) no efluente sintético foi de 300 ppm e 35 ppm para as etapas de flotação e de foto-Fenton, respectivamente. Estes valores iniciais de concentração de óleo foram estabelecidos tomando com base a TOG médio do efluente nas unidades de processamento primário da bacia Potiguar. Os processos foram estudados individualmente e, em seguida, realizada a integração considerando as melhores condições experimentais encontrada em cada etapa individualmente. A separação por flotação apresentou elevada taxa de remoção de óleo com comportamento cinético de primeira ordem. A cinética de flotação foi dependente tanto da concentração quanto do Balanço Hidrofílico-Lipofílico (BHL) do tensoativo. O melhor resultado foi obtido para a concentração de 4,06.10-3 mM (k = 0,7719 min-1) do tensoativo EO 2, o que representa 86 % de redução do TOG após 4 min de flotação. Para a série de tensoativos estudada, a eficiência de separação mostrou-se melhorada com o uso de tensoativo com menores BHL. Com respeito à etapa de redução do TOG por foto-Fenton, a maior remoção de óleo alcançada foi de 84% após 45 min de reação, utilizando 0,44 mM e 10 mM de íons ferrosos e peróxido de hidrogênio, respectivamente. As melhores condições experimentais encontradas para os processos integrados foram 10 min de flotação seguida de 45 min de foto-Fenton, com redução global de TOG de 99%, o que representa 5 ppm de TOG no efluente tratado. A integração dos processos flotação e foto-Fenton mostrou ser altamente eficiente na redução de TOG em águas produzidas em campos de petróleo