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.

Simulação de um sistema de tratamento de águas residuais de lamas ativadas

A modelação matemática de Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) tem sido uma ferramenta de enorme utilidade nas fases de projeto e de exploração destas estruturas de tratamento. O presente estudo teve por objetivo principal construir um modelo matemático da ETAR de Bragança, em particular do seu tratamento biológico de lamas ativadas, com vista a avaliar, compreender e otimizar o seu desempenho. A construção do modelo foi efetuada com recurso ao ambiente de simulação WRc STOAT 5.0. O processo de lamas ativadas foi descrito pelo modelo de referência ASAL3. O modelo construído foi calibrado e validado com base em dados experimentais de 2015, obtidos no âmbito do programa de controlo analítico da ETAR. O modelo foi ainda utilizado para avaliar a qualidade do efluente em resposta a alterações do caudal e composição do afluente, a alterações de condições operacionais e a outras alternativas de tratamento. O modelo mostrou-se bastante adequado na descrição da evolução mensal da qualidade do efluente final da ETAR relativamente aos parâmetros Sólidos Suspensos Totais (SST) e Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO5), embora apresente uma tendência para os subestimar em 1,5 e 3,5 mg/L, respetivamente. Em relação ao azoto total, os valores simulados aproximaram-se dos valores reais, quando se aumentaram as taxas de recirculação interna para 400%, um fator de cerca de 4 vezes superior. Os resultados do modelo e dos cenários mostram e reforçam o bom desempenho e a operação otimizada da ETAR em relação a remoção de SST e CBO5. Em relação ao azoto total, a ETAR não assegura de forma sistemática uma eficiência elevada, mas apresenta um bom desempenho, face ao que o modelo consegue explicar para as mesmas condições operacionais. Através do estudo de cenários procurou-se encontrar alternativas de tratamento eficientes e viáveis de remoção de azoto total, mas não se identificaram soluções que assegurassem decargas de azoto abaixo dos limites legais. Os melhores resultados que se alcançaram para a remoção deste contaminante estão associados ao aumento das taxas de recirculação interna do sistema pré-anóxico existente e a uma configuração do tipo Bardenpho de quatro estágios com alimentação distribuída, em proporções iguais, pelos dois estágios anóxicos. Outras soluções que envolvam tecnologias distintas podem e devem ser equacionadas em projetos futuros que visem a melhoria de eficiência de remoção de azoto da ETAR.

Cultivo do camarão branco litopenaeus vannamei, em sistemas de bioflocos em viveiros com diferentes densidades de estocagem e utilização de água de subsolo

Os sistemas intensivos associados ao sistema de bioflocos (BFT), não requerem troca de água, permitem manutenção da qualidade da água do cultivo e proporciona a utilização de elevadas densidades de estocagem. Esta prática envolvendo a formação de floco microbiano e utilização de elevadas densidades de estocagem ainda é pouco explorada comercialmente no Brasil, igualmente ao uso de água de subsolo que é uma alternativa para realizar cultivos em regiões interiores. Os estudos existentes indicam que L. vannamei em meio heterotrófico apresenta sobrevivência elevada e produtividade pelo menos cinco vezes maior que nos sistemas tradicionais. O objetivo deste trabalho foi determinar as densidades de estocagem (100 e 150 camarões m-2 ) apropriadas para a região sul do Brasil na engorda do camarão Litopenaeus vannamei no sistema de bioflocos (BFT), avaliar os parâmetros de desempenho zootécnico e os parâmetros de qualidade da água. No presente estudo, a composição iônica da água do subsolo e os parâmetros de qualidade de água do cultivo estiveram dentro dos limites aceitáveis para o crescimento e sobrevivência dos camarões. A comunidade microbiana presente foi importante como suplemento na dieta dos animais cultivados, melhorando a taxa de conversão alimentar. As elevadas densidades de estocagem testadas apresentaram diferença estatística na produtividade: 9.900 e 13.700 kg ha-1 para o tratamento 100 e 150 camarões m-2 , respectivamente. Quando utilizado o sistema BFT, estas densidades de estocagem apresentam-se viáveis tanto no desempenho zootécnico dos camarões quanto nos parâmetros de qualidade da água. Entretanto a densidade mais elevada (150 camarões m-2 ) foi mais rentável devido sua maior produtividade.

O tratamento convencional coagulação/floculação na remoção de nanopartículas metálicas

Dissertação de Mestrado, Engenharia do Ambiente, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Biological and chemical strategies for the recovery of precious and rare metals as nanoparticles

Tese de Doutoramento, Ciências do Mar da Terra e do Ambiente, Ramo: Ciências e Tecnologias do Ambiente, Especialidade em Biotecnologia, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2016

Desenvolvimento de filtros cerâmicos impregnados com nanopartículas de prata para desinfecção de água potável

Brazil has vast amounts of hydric resources, whose quality has been deteriorating due to pollutant dumping. Household waste disposal is one of the main sources of water pollution, stimulating bacteria proliferation and introducing microorganisms, including those from fecal matter. Conventional water disinfection methods are a solution, but on the downside, they lead to the formation byproducts hazardous to human health. In this study, aiming to develop bactericidal filters for the disinfection of drinking water; silver nanoparticles were deposited on alumina foams through three routes: sputtering DC, dip coating and in situ chemical reduction of silver nitrate. The depositions were characterized through X-ray diffraction, scanning electron microscopy and EDS element mapping. The influence of the depositions on permeability and mechanical properties of the ceramic foams was assessed and, in sequence, a preliminary antibacterial efficiency analysis was carried out. Characterization results indicate that the chemical reduction routes were efficient in depositing homogeneously distributed silver particles and that the concentration of the metallic precursor salt affects size and morphology of the particles. The antibacterial efficiency analysis indicates that the chemical reduction filters have potential for water disinfection

Efeito do tratamento por plasma na proliferação de fibroblastos e esterilização de membranas de quitosana

Chitosan is being studied for use as dressing due their biological properties. Aiming to expand the use in biomedical applications, chitosan membranes were modified by plasma using the following gases: nitrogen (N2), methane (CH4), argon (Ar), oxygen (O2) and hydrogen (H2). The samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), contact angle, surface energy and water absorption test. Biological Tests were also performed, such as: test sterilization and proliferation of fibroblasts (3T3 line). Through SEM we observed morphological changes occurring during the plasma treatment, the formation of micro and nano-sized valleys. MFA was used to analyze different roughness parameters (Ra, Rp, Rz) and surface topography. It was found that the treated samples had an increase in surface roughness and sharp peaks. Methane plasma treatment decreased the hydrophilicity of the membranes and also the rate of water absorption, while the other treatments turned the membranes hydrophilic. The sterilization was effective in all treatment times with the following gases: Ar, N2 and H2. With respect to proliferation, all treatments showed an improvement in cell proliferation increased in a range 150% to 250% compared to untreated membrane. The highlights were the treatments with Ar 60 min, O2 60 min, CH4 15 min. Observing the results of the analyzes performed in this study, it appears that there is no single parameter that influences cell proliferation, but rather a set of ideal conditions that favor cell proliferation

Rejeito de xisto como adsorvente para remoção de fenol em águas produzidas na indústria de petróleo

Produced water is the main effluent linked to the activity of extraction of oil and their caring management is necessary due to the large volume involved, to ensure to minimize the negative impacts of discharges of these waters in the environment. This study aimed to analyze the use of retorted shale, which is a reject from the pyrolysis of pirobituminous shale, as adsorbent for the removal of phenols in produced water. The material was characterized by different techniques (grain sized analysis, thermal analysis, BET, FRX, FT-IR, XRD and SEM), showing the heterogeneity in their composition, showing its potential for the removal of varied compounds, as well as the phenols and their derivatives. For the analysis of the efficiency of the oil shale for the adsorption process, assays of adsorption balance were carried through, and also kinetic studies and dynamics adsorption, in the ETE of the UTPF of Petrobras, in Guamaré-RN. The balance assays shown a bigger conformity with the model of Langmuir and the kinetic model more adjusted to describe the adsorption of phenols in retorted shale was of pseudo-second order. The retorted shale presented a low capacity of adsorption of phenols (1,3mg/g), when related to others conventional adsorbents, however it is enough to the removal of these composites in concentrations presented in the produced water of the UTPF of Guamaré. The assays of dynamics adsorption in field had shown that the concentration of phenol in the effluent was null until reaching its rupture (58 hours). The results showed the possibility of use of the reject for removal of phenols in the final operations of the treatment process, removing as well, satisfactorily, the color and turbidity of the produced water, with more than 90% of removal

Estudo de adsorvente obtido de terras diatomáceas para remoção de metais pesados em águas produzidas: processamento, caracterização e dinâmica em leito fixo

The acceleration of industrial growth in recent decades on all continents aroused the interest of the companies to counter the impacts produced on the environment, spurred primarily by major disasters in the petroleum industry. In this context, the water produced is responsible for the largest volume of effluent from the production and extraction of oil and natural gas. This effluent has in its composition some critical components such as inorganic salts, heavy metals (Fe, Cu, Zn, Pb, Cd, ), presence of oil and chemicals added in the various production processes. In response to impact, have been triggered by research alternative adsorbent materials for water treatment and water produced, in order to removing oils and acids and heavy metals. Many surveys of diatomaceous earth (diatomite) in Brazil involve studies on the physico-chemical, mineral deposits, extraction, processing and applications. The official estimated Jazi are around 2.5 million tonnes, the main located in the states of Bahia (44%) and Rio Grande do Norte (37,4%). Moreover, these two states appear as large offshore producers, earning a prominent role in research of adsorbents such as diatomite for treatment of water produced. Its main applications are as an agent of filtration, adsorption of oils and greases, industrial load and thermal insulator. The objective of this work was the processing and characterization of diatomite diatomaceous earth obtained from the municipality of Macaíba-RN (known locally as tabatinga) as a low cost regenerative adsorbent for removal of heavy metals in the application of water produced treatment. In this work we adopted a methodology for batch processing, practiced by small businesses located in producing regions of Brazil. The characterization was made by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and specific surface area (BET). Research conducted showed that the improvement process used was effective for small volume production of diatomite concentrated. The diatomite obtained was treated by calcination at temperature of 900 oC for 2 hours, with and without fluxing Na2CO3 (4%), according to optimal results in the literature. Column adsorption experiments were conducted to percolation of the in nature, calcined and calcined fluxing diatomites. Effluent was used as a saline solution containing ions of Cu, Zn, Na, Ca and Mg simulating the composition of produced waters in the state of Rio Grande do Norte, Brazil. The breakthrough curves for simultaneous removal of copper ions and zinc as a result, 84.3% for calcined diatomite and diatomite with 97.3 % for fluxing. The calcined fluxing diatomite was more efficient permeability through the bed and removal of copper and zinc ions. The fresh diatomite had trouble with the permeability through the bed under the conditions tested, compared with the other obtained diatomite. The results are presented as promising for application in the petroleum industry

Metodologias estatísticas aplicadas a dados de análises químicas da água produzida em um campo maduro de petróleo

Produced water is characterized as one of the most common wastes generated during exploration and production of oil. This work aims to develop methodologies based on comparative statistical processes of hydrogeochemical analysis of production zones in order to minimize types of high-cost interventions to perform identification test fluids - TIF. For the study, 27 samples were collected from five different production zones were measured a total of 50 chemical species. After the chemical analysis was applied the statistical data, using the R Statistical Software, version 2.11.1. Statistical analysis was performed in three steps. In the first stage, the objective was to investigate the behavior of chemical species under study in each area of production through the descriptive graphical analysis. The second step was to identify a function that classify production zones from each sample, using discriminant analysis. In the training stage, the rate of correct classification function of discriminant analysis was 85.19%. The next stage of processing of the data used for Principal Component Analysis, by reducing the number of variables obtained from the linear combination of chemical species, try to improve the discriminant function obtained in the second stage and increase the discrimination power of the data, but the result was not satisfactory. In Profile Analysis curves were obtained for each production area, based on the characteristics of the chemical species present in each zone. With this study it was possible to develop a method using hydrochemistry and statistical analysis that can be used to distinguish the water produced in mature fields of oil, so that it is possible to identify the zone of production that is contributing to the excessive elevation of the water volume.

Extração de metais (K, Mg, Ba, Ca, Cr, Mn, Li, Fe) de água produzida utilizando sistema microemulsionado

The produced water is a byproduct formed due to production of petroleum and carries with it a high amount of contaminants such as oil particles in suspension, organic compounds and metals. Thus, these latter pollutants are very difficult to treat because of its high solubility in water. The objective of this work is to use and evaluate a microemulsioned system to remove metals ( K , Mg , Ba , Ca , Cr , Mn , Li , Fe ) of synthetic produced water. For the extraction of metals, it was used a pseudoternary diagram containing the following phases: synthetic produced water as the aqueous phase (AP), hexane as organic phase (OP), and a cosurfactant/surfactant ratio equal to four (C/S = 4) as the third phase, where the OCS (saponified coconut oil) was used as surfactant and n-butanol as cosurfactant. The synthetic produced water was prepared in a bench scale and the region of interest in the diagram for the removal of metals was determined by experimental design called. Ten points located in the phase Winsor II were selected in an area with a large amount of water and small amounts of reagents. The samples were analyzed in atomic absorption spectrometer, and the results were evaluated through a statistical assesment, allowing the efficiency analysis of the effects and their interactions. The results showed percentages of extraction above 90% for the metals manganese, iron, chromium, calcium, barium and magnesium, and around 45% for metals lithium and potassium. The optimal point for the simultaneous removal of metals was calculated using statistical artifact multiple response function (MR). This calculation showed that the point of greatest extraction of metals occurs was the J point, with the composition [72% AP, 9% OP, 19% C/S], obtaining a global extraction percentage about 80%. Considering the aspects analyzed, the microemulsioned system has shown itself to be an effective alternative in the extraction of metals on synthetic produced water remediation

Diagnóstico ecotoxicológico dos efluentes lançados no complexo estuarino do Jundiaí/Potengi, Natal/RN

Untreated effluents that reach surface water affect the aquatic life and humans. This study aimed to evaluate the wastewater s toxicity (municipal, industrial and shrimp pond effluents) released in the Estuarine Complex of Jundiaí- Potengi, Natal/RN, through chronic quantitative e qualitative toxicity tests using the test organism Mysidopsis Juniae, CRUSTACEA, MYSIDACEA (Silva, 1979). For this, a new methodology for viewing chronic effects on organisms of M. juniae was used (only renewal), based on another existing methodology to another testorganism very similar to M. Juniae, the M. Bahia (daily renewal).Toxicity tests 7 days duration were used for detecting effects on the survival and fecundity in M. juniae. Lethal Concentration 50% (LC50%) was determined by the Trimmed Spearman-Karber; Inhibition Concentration 50% (IC50%) in fecundity was determined by Linear Interpolation. ANOVA (One Way) tests (p = 0.05) were used to determinate the No Observed Effect Concentration (NOEC) and Low Observed Effect Concentration (LOEC). Effluents flows were measured and the toxic load of the effluents was estimated. Multivariate analysis - Principal Component Analysis (PCA) and Correspondence Analysis (CA) - identified the physic-chemical parameters better explain the patterns of toxicity found in survival and fecundity of M. juniae. We verified the feasibility of applying the only renewal system in chronic tests with M. Juniae. Most efluentes proved toxic on the survival and fecundity of M. Juniae, except for some shrimp pond effluents. The most toxic effluent was ETE Lagoa Aerada (LC50, 6.24%; IC50, 4.82%), ETE Quintas (LC50, 5.85%), Giselda Trigueiro Hospital (LC50, 2.05%), CLAN (LC50, 2.14%) and COTEMINAS (LC50, IC50 and 38.51%, 6.94%). The greatest toxic load was originated from ETE inefficient high flow effluents, textile effluents and CLAN. The organic load was related to the toxic effects of wastewater and hospital effluents in survival of M. Juniae, as well as heavy metals, total residual chlorine and phenols. In industrial effluents was found relationship between toxicity and organic load, phenols, oils and greases and benzene. The effects on fertility were related, in turn, with chlorine and heavy metals. Toxicity tests using other organisms of different trophic levels, as well as analysis of sediment toxicity are recommended to confirm the patterns found with M. Juniae. However, the results indicate the necessity for implementation and improvement of sewage treatment systems affluent to the Potengi s estuary

Demanda química de oxigênio, clorofila a e comunidade fitoplanctônica como indicadores da qualidade da água no Canal do Pataxó/RN

The current study examined spatial-temporal modifications and water quality through chemical and biotic indicators during both dry (January, February and November 2006) and wet seasons (March to June 2006). This study was carried out in Armando Ribeiro Gonçalves Reservoir, RN, Canal do Pataxó and after the water station treatment (WST). The physical-chemical parameters were measured in situ and inorganic nutrients, chlorophyll a and Free Oxygen Demand (FOD) were analyzed in laboratory conditions. Quali quantitative analyses of phytoplankton were carried out utilizing Sedgwick-Rafter camera. Results indicate that DQO concentrations were low. FOD concentrations in the reservoir were comparatively higher in the dry season (5.21 mgL-1; 5.64 mgL-1 e 6.05 mgL-1) in relation to the wet season (4.52 mgL-1; 4.12 mgL-1 e 4.92 mgL-1), in surface, intermediate and bottom waters, respectively. FOD values were inferior to 1.0mgL-1in both Canal do Pataxó and after WST, which is considered adequate for public use reservoirs. Although FOD concentrations were low, Armando Ribeiro Gonçalves Reservoir, Canal do Pataxó and WST were classified as euthophizied, mesotrophic ad oligotrophic, respectively, considering the Index of Trophic State Criteria. Chlorophyll a concentrations in the study reservoir were higher in the surface (199.2 µgL-1) during the wet season, whereas in Canal do Pataxó concentrations decreased from 1.56 µgL-1 to 0.028 µgL-1, and after WST values were low (0.059 µgL-1). Dominance of cianobacterias, such as Planktotrhix agardhii (dry season) and Microcystis sp (wet season) was registered in all three areas. In the reservoir and Canal do Pataxó, density of cianobacterias, such as P. agardhii and Microcistys sp., was superior to the values allowed by the Health ministry (HM). However, after WST, density values of cianobacteria were inferior to values established by the HM

Mobilidade de metais potencialmente tóxicos numa área de tratamento de minério, em clima tropical

Neste trabalho avaliou-se a mobilidade de metais com vista à escolha da metodologia de remediação mais adequada à recuperação de uma área contaminada pela actividade de uma fábrica de zinco situada em Três Marias, Estado de minas Gerais.

Monitoramento da qualidade da água em produção integrada piscicultura-forragicultura: estudo de caso.

Este trabalho foi realizado com o intuito de avaliar a qualidade da água em tanques para piscicultura, cujo efluente é destinado para irrigação de forrageiras. O monitoramento dos aspectos físico- químicos do ambiente aquático de quatro tanques povoados com tambaqui, tilápia e pirarucu foi realizado em uma propriedade localizada no Distrito de Bebedouro, Petrolina, PE. A avaliação foi realizada durante 2 meses, com leituras semanais das variáveis: oxigênio, temperatura, pH, condutividade elétrica, salinidade e transparência. Quinzenalmente, foram efetivadas as análises de nitrogênio total, nitrogênio amoniacal, nitrato, nitrito, dureza, alcalinidade, fósforo total, sódio e potássio. Todas as variáveis avaliadas estavam de acordo com os padrões estabelecidos para o cultivo das espécies de peixes existentes.