Otimização dos sistemas biológicos e melhorias nos tratamentos da ETARI da Refinaria de Matosinhos

A Refinaria de Matosinhos é um dos complexos industriais da Galp Energia. A sua estação de tratamento de águas residuais industriais (ETARI) – designada internamente por Unidade 7000 – é composta por quatro tratamentos: o pré-tratamento, o tratamento físico-químico, o tratamento biológico e o pós-tratamento. Dada a interligação existente, é fundamental a otimização de cada um dos tratamentos. Este trabalho teve como objetivos a identificação dos problemas e/ou possibilidades de melhoria do pré-tratamento, tratamento físico-químico e pós-tratamento e principalmente a otimização do tratamento biológico da ETARI. No pré-tratamento verificou-se que a separação de óleos e lamas não era eficaz uma vez que se formam emulsões destas duas fases. Como solução, sugeriu-se a adição de agentes desemulsionantes, que se revelou economicamente inviável. Assim, sugeriu-se como alternativa o recurso a técnicas de tratamento da emulsão gerada, tais como a extração com solvente, centrifugação, ultrassons e micro-ondas. No tratamento físico-químico constatou-se que o controlo da unidade de saturação de ar na água era feito com base na análise visual dos operadores, o que pode conduzir a condições de operação afastadas das ótimas para este tratamento. Assim, sugeriu-se a realização de um estudo de otimização desta unidade com vista à determinação da razão ar/sólidos ótima para este efluente. Para além disto, constatou-se, ainda, que os consumos de coagulante aumentaram cerca de -- % no último ano, pelo que foi sugerido o estudo da viabilidade do processo de eletrocoagulação como substituto do sistema de coagulação existente. No pós-tratamento identificou-se o processo de lavagem dos filtros como sendo a etapa com possibilidade de ser otimizada. Através de um estudo preliminar concluiu-se que a lavagem contínua de um filtro por cada turno melhorava o desempenho dos mesmos. Constatou-se, ainda, que a introdução de ar comprimido na água de lavagem promove uma maior remoção de detritos do leito de areia, no entanto esta prática parece influenciar negativamente o desempenho dos filtros. No caso do tratamento biológico, identificaram-se problemas ao nível do tempo de retenção hidráulico do tratamento biológico II, que apresentou elevada variabilidade. Apesar de identificado concluiu-se que este problema era de difícil solução. Verificou-se, também, que o oxigénio dissolvido não era monitorizado, pelo que se sugeriu a instalação de uma sonda de oxigénio dissolvido numa zona de baixa turbulência do tanque de arejamento. Concluiu-se que o oxigénio era distribuído de forma homogénea por todo o tanque de arejamento e tentou-se identificar quais os fatores que influenciariam este parâmetro, no entanto, dada a elevada variabilidade do efluente e das condições de tratamento, tal não foi possível. Constatou-se, também, que o doseamento de fosfato para o tratamento biológico II era pouco eficiente já Otimização dos sistemas biológicos e melhorias nos tratamentos da ETARI da Refinaria de Matosinhos que em -- % dos dias se verificaram níveis baixos de fosfato no licor misto (< - mg/L). Foi, por isso, proposta a alteração do atual sistema de doseamento por gravidade para um sistema de bomba doseadora. Para além disso verificou-se que os consumos deste nutriente aumentaram significativamente no último ano (cerca de --%), situação que se constatou estar relacionada com um aumento da população microbiana para este período. Foi possível relacionar-se o aparecimento frequente de lamas à superfície dos decantadores secundários com incrementos repentinos de condutividade, pelo que se sugeriu o armazenamento do efluente nas bacias de tempestade, nestas situações. Verificou-se que a remoção de azoto era praticamente ineficaz uma vez que a conversão de azoto amoniacal em nitratos foi muito baixa. Assim, sugeriu-se o recurso à técnica de bio-augmentação ou a transformação do sistema de lamas ativadas num sistema bietápico. Por fim, constatou-se que a temperatura do efluente à entrada da ETARI apresenta valores bastante elevados para o tratamento biológico (aproximadamente de --º C) pelo que se sugeriu a instalação de uma sonda de temperatura no tanque de arejamento de modo a controlar de forma mais eficaz a temperatura do licor misto. Ainda no que diz respeito ao tratamento biológico, foi possível desenvolver-se um conjunto de ferramentas que visaram o funcionamento otimizado deste tratamento. Nesse sentido, foram apresentadas várias sugestões de melhoria: a utilização do índice volumétrico de lamas como indicador da qualidade das lamas em alternativa à percentagem de lamas; foi desenvolvido um conjunto de fluxogramas para a orientação dos operadores de exterior na resolução de problemas; foi criada uma “janela de operação” que pretende ser um guia de apoio à operação; foi ainda proposta a monitorização frequente da idade das lamas e da razão alimento/microrganismo.

Matosinhos Refinery is one of Galp Energia’s industrial complexes. The Industrial Wastewater Treatment Plant (IWWTP) – internally designated by 7000 Unit – has four treatments: the pre-treatment, the physicochemical treatment, the biological treatment and the post treatment. Given the interconnection existent between them, their optimization is very important. The aim of this work was the identification of the problems and/or improvements of 7000 Unit’s pretreatment, physicochemical treatment and post treatment and, mainly, the optimization of its biological treatment. Is was possible to identify a problem in the separation of the sludge from the oil in the pretreatment. Once they form an emulsion, the use of de-emulsifier or oily recovery techniques, such as solvent extraction, centrifugation treatment, microwave irradiation and ultrasonic irradiation, were recommended. The use of de-emulsifier was tested and has proven to be an economical invalid option. In the physicochemical treatment it was verified that the control of air in water saturation unit was based on visual analysis, leading to non optimal operation conditions. It was proposed to perform a study on the optimization of this treatment in order to estimate the optimal air/solids ratio. Besides that, it was possible to verify an increase of --% for the consumption of coagulant in the last year. The use of electrocoagulation was suggested as a substitute technique for this treatment. The filters’ bed wash was identified as a procedure to optimize in the post treatment. A preliminary study was performed on this subject and it was concluded that if each shift washes continuously one filter, the filter performance would be improved. Another conclusion of this study was that the introduction of compressed air promotes a better solids removal, however, it seems to affect negatively the filters’ performance. As for the biological treatment, it was possible to identify operation problems related to hydraulic retention time in biological treatment II (bio II), which has a high variability. In spite of being identified, it was concluded that it was a difficult problem to solve. It was, also, identified that the dissolved oxygen was not monitored, so the installation of a dissolved oxygen probe in a low turbulence area was suggested. It was possible to conclude that the dissolved oxygen was equally distributed in the aeration tank. Since the effluent and treatment condition present high variability it was impossible to identify the factors that affected this parameter. The phosphate dosing in bio II, demonstrated low efficiency whereas in --% of the days the concentration was too low (<- mg/L). To solve this, it was proposed the modification of the current dosing system by gravity for a dosing pump. Besides that it was verified significantly higher consumption of phosphate in both biological treatments in the last year, which seems Otimização dos sistemas biológicos e melhorias nos tratamentos da ETARI da Refinaria de Matosinhos to be related to the increase of microorganism population in this period. The frequent appearance of sludge in secondary clarifier surface was related to conductivity peaks and it was suggested the storage of the effluent in the storm basins for these conditions. The nitrogen removal appears to be inefficient since the conversion of amoniacal nitrogen to nitrates is very low. The solution suggested was the bioaugmentation technique or the two step activated sludge process. Finally, the installation of a temperature probe in aeration basin was suggest since the effluent temperature presented very high values for the biological treatment (approximately --º C). Still concerning the biological treatment, it was developed a set of tools to help the biological treatment’s operation in order to optimize this treatment, such as the replacement of sludge percentage for the volumetric sludge index in the assessment of the sludge quality, the use of troubleshooting flowchart, the use of an “operation window” to guide the operation and the continuous monitoring of sludge age and food/microorganisms ratio.