Estudos de tratabilidade dos efluentes da refinaria do Vale da Paraíba (REVAP)
Abstract
A associação de biorreatores à membranas (MBR) é extremamente atrativa para o
tratamento de efluentes de refinaria de petróleo com o objetivo da remoção da matéria-orgânica e
de nitrogênio amoniacal. Esta tecnologia de tratamento é relativamente recente e encontra-se em
expansão. Os processos de remoção de matéria orgânica e de nitrogênio amoniacal foram
estudados em diferentes condições operacionais aplicadas à unidade experimental. Esta unidade
MBR operou 24 horas por dia, com dois módulos de membrana fibras ocas submersas de
ultrafiltração e fabricadas em PVDF, por um período de aproximadamente 18 meses. Durante
este período parâmetros como tamanho médio de flocos, produção de substâncias poliméricas
extracelulares (EPS), filtrabilidade do lodo e desempenho hidrodinâmico dos módulos de
membrana também foram avaliados. Os resultados obtidos foram divididos em três estudos que
contemplam as variações de carga orgânica volumétrica (COV), de carga nitrogenada
volumétrica (CNV) e de concentração de oxigênio dissolvido (OD) aplicadas. Durante o
primeiro estudo, realizou-se a avaliação da remoção de matéria orgânica em relação à sua
eficiência e aos parâmetros cinéticos através da COV, que variou de 0,78 a 3,16 kgDQO/m³.d.
Esta variação foi obtida através do aumento progressivo da vazão de efluente bruto da unidade.
O aumento crescente da COV e da CNV provocou a diminuição das eficiências de remoção de
matéria orgânica e nitrogênio amoniacal. Com base nos resultados deste estudo, verificou-se que
a unidade experimental deve ser operada com valores de relação alimento-microrganismo (A/M)
inferiores a 0,165 kgDQO/kgSSV.d e com valores de COV entre 0,35 e 0,7 kgDQO/m³.d para
que se obtenham eficiência de remoção de matéria orgânica superiores a 90%. Ainda, obteve-se
uma constante cinética de remoção de DQO para o reator anóxico de 0,025 L/mgSSV.d. e de
0,0138 L/mgSSV.d para o reator aeróbio. No segundo estudo, com ênfase na remoção de
nitrogênio amoniacal, variou-se novamente a vazão de efluente bruto, obtendo-se desta forma
CNV crescentes entre 0,087 e 0,169 kgN/m³.d. Foram obtidas eficiências de remoção de
nitrogênio amoniacal superiores a 97,5% para todas as CNV utilizadas. Durante este estudo,
dentre todos os parâmetros analisados a CNV apresentou a maior influência sobre esta eficiência
de remoção. Obteve-se uma velocidade máxima de consumo de nitrogênio amoniacal de 0,109
mgNH3-N/mgSSV.d e uma constante de saturação de 0,333 mg/L. O terceiro estudo, por sua vez,
avaliou a influência da concentração de OD na unidade experimental em quatro etapas distintas.
Durante a primeira etapa realizou-se, em um período de 2 meses, a diminuição progressiva da
concentração de OD no interior do reator aeróbio. Na segunda etapa, zerou-se a concentração de
OD no reator aeróbio e realizou-se a injeção de nitrogênio gasoso no tanque de membranas por
um período de quatro dias. Na terceira etapa foram realizados dois eventos de 24 horas de
duração na ausência de OD e fluxo de nitrogênio gasoso no tanque de membranas. Por fim,
durante a quarta etapa os dois eventos apresentaram duração de 2 horas, sendo o primeiro na
ausência de OD e com fluxo de nitrogênio e o segundo na ausência de OD e sem fluxo de gás no
tanque de membranas. Os resultados obtidos neste último estudo apresentarem algumas
divergências em relação à concentração e composição das EPS, à filtrabilidade e ao tamanho
médio de flocos. Entretanto, em geral, verificou-se que a remoção de nitrogênio amoniacal
diminuiu na ausência de OD e que esta eficiência é mais afetada pela diminuição e/ou ausência
de OD do que a remoção de matéria orgânica. As substâncias predominantes na composição das
frações solúveis e fracamente ligadas de EPS presente na unidade foram os ácidos húmicos. No
entanto, a fração fortemente ligada não apresentou predominância clara. O desempenho
hidrodinâmico dos módulos de membranas não foi afetado pela diminuição da concentração de
OD e pela utilização de fluxo de nitrogênio gasoso no tanque de membranas.