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dc.contributor.advisorBeal, Lademir Luiz
dc.contributor.authorVeronose, Cristina Gravina
dc.contributor.otherSilveira, Maurício Moura da
dc.contributor.otherMalvessi, Eloane
dc.contributor.otherMonteggia, Luiz Olinto
dc.date.accessioned2014-07-10T16:26:59Z
dc.date.available2014-07-10T16:26:59Z
dc.date.issued2014-07-10
dc.date.submitted2013-03-18
dc.identifier.urihttps://repositorio.ucs.br/handle/11338/810
dc.descriptionA 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.pt_BR
dc.description.abstractThe association of bioreactors and membranes (MBR) is extremely attractive for the treatment of oil refinery wastewater aiming the removal of organic materials and ammonia. This treatment technology is relatively recent and is in continuos development. The removal efficiencies of organic materials and ammonia were studied at different operational conditions applied to the experimental unit. This MBR unit operated 24 hours per day, with two ultrafiltration hollow fiber membrane modules made of PVDF, for a period of approximately 18 months. During this period parameters such as mean floc size value, production of extracellular polymeric substances (EPS), sludge filterability, and hydrodynamic performance of the membrane modules were also evaluated. The results obtained were divided in three studies that contemplate the variations on the volumetric organic loading rate (VOLR), on the volumetric nitrogen loading rate (VNLR) and on the dissolved oxygen (DO) concentration applied. During the first study, an evaluation of the removal of the organic materials was held considering the efficiency and the kinetics parameters through the VOLR, that ranged from 0.78 to 3.16 kgCOD/m³.d. This oscillation was possible through the progressive increase of the wastewater flowrate. The increase of the VOLR caused the decrease of the removal efficiencies of organic materials and ammonia. According to the obtained results, it was verified that the experimental unit should be operated with values of food-to-microorganism (F/M) below 0.165 kgCOD/kgVSS.d and with values of VOLR between 0.35 and 0.7 kgCOD/m³.d in order to obtain removals efficiencies of organic materials higher than 90%. Still, a kinetic constant of COD removal of 0.025 L/mgVSS.d for the anoxic reactor, and a kinetic constant of 0.0138 L/mgVSS.d for the aerobic reactor were obtained. On the second study, with emphasis on the removal of ammonia, the wastewater flowrate was varied again, obtaining an increasing VNLR from 0.087 to 0.169 kgN/m³.d. All the removal efficiencies of ammonia obtained were superior to 97.5%. During this study, among all the analyzed parameters, the VNLR presented the greatest influence on this removal efficiency. Still, it was obtained a maximum ammonia consumption rate of 0.109 mgNH3-N/mgVSS.d and a saturation constant of 0.333 mg/L. The third study, on the other hand, evaluated the influence of the DO concentration inside the experimental unit on four different stages. During the first stage, through a period of 2 months, the progressive decrease of the DO concentration was done inside the aerobic reactor. On the second stage the experimental unit operated with the absence of DO and with the injection of nitrogen gas inside the membrane tank for a period of four days. On the third stage two different events with DO absence and the injection of nitrogen gas were performed for 24 hours. And at last, on the fourth stage the first event lasted for 2 hours without oxygen and with nitrogen gas and the second event lasted for 2 hours without oxygen and gas injection on the membrane tank. The results obtained on this last study presented some differences relative to the concentration and composition of EPS, to the sludge filterability and to the mean floc size value. However, in general, it was verified that the removal efficiency of ammonia decreased with the DO absence and that this efficiency was more affected by this absence than the removal of organic materials. The main substances on the composition of the soluble and slightly connected fractions of EPS on the experimental unit were the humic acids. But, the strongly connected fraction did not have a main substance of the composition. The hydrodynamic performance of the membrane modules were not affected by the decrease of DO concentration and for the injection of nitrogen gas inside the membrane tank.en
dc.description.sponsorshipPetrobráspt_BR
dc.language.isoptpt_BR
dc.subjectResíduos industriaispt_BR
dc.subjectPetróleopt_BR
dc.subjectBioquímicapt_BR
dc.titleEstudos de tratabilidade dos efluentes da refinaria do Vale da Paraíba (REVAP)pt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
mtd2-br.advisor.instituationUniversidade de Caxias do Sulpt_BR
mtd2-br.advisor.latteshttp://lattes.cnpq.br/9222422869011134pt_BR
mtd2-br.author.lattesVERONESE, C. G.pt_BR
mtd2-br.program.namePrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Processos e Tecnologiaspt_BR


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