Este trabalho teve como objetivo avaliar, em escala piloto, a separação/remoção de petróleo emulsificado em água por flotação por gás dissolvido (FGD), como alternativa ao método de separação gravitacional utilizado no tratamento primário de águas oleosas em plataformas marítimas, visando melhorar a qualidade do efluente descartado. Para os estudos de FGD foi projetado e construído um protótipo de um típico vaso desgaseificador, separador gravimétrico trifásico (gás, óleo e água) responsável pela primeira etapa de tratamento da água oleosa derivada da separação petróleo/água co-produzida. Neste foram realizadas modificações estruturais e operacionais visando aproveitar a grande quantidade de gás dissolvido, inerente as águas oleosas, como fonte de geração de microbolhas, típicas da flotação por gás dissolvido. Para os estudos de FAD piloto, em laboratório (LAO-REFAP), também foi desenvolvido um sistema contínuo de geração de emulsões óleo/água (água oleosas), para simular o efluente oleoso tratado por este equipamento, o qual permitiu reproduzir algumas das principais características da água oleosa industrial, como: pressão média de 11 Kgf/cm2 com grande quantidade de gás dissolvido, teor médio de óleo em torno de 600 mg/L, diâmetro médio das gotas de óleo após despressurização de 12 μm, temperatura média de 600C, concentração média de NaCl de 6 % e cerca de 50 mg/L de sólidos suspensos (sulfato de bário). Os principais parâmetros estudados na FAD piloto, em laboratório, foram o tipo de distribuidor de fluxo, forma de despressurização, concentração de floculante, concentração de óleo inicial e vazão de alimentação. Concluiu-se que é indispensável o uso de um agente que promova a desestabilização do óleo emulsificado e que a despressurização seja realizada próximo ao vaso flotador. A desestabilização do óleo emulsificado, em “flocos” de alta resistência, pode ser realizada eficientemente através da adição de 6 a 9 mg/L do polímero APV (álcool polivinílico), entretanto esta concentração pode ser consideravelmente reduzida melhorando-se as condições hidrodinâmicas empregadas na floculação. Os melhores resultados alcançaram uma eficiência de remoção de óleo de 94,5 %, produzindo uma água tratada com teor de óleo de 31,2 mg/L a partir de um efluente com 568 mg/L. Os estudos de FGD in situ, na Plataforma PNA-1, ratificaram as deduções realizadas em laboratório, onde os resultados serviram de base para o projeto de otimização da separação de óleos em plataformas marítimas. / This work aimed at the separation of emulsified petroleum in water by dissolved gas flotation (DGF) at pilot scale. The study was an alternative to gravity separation as a process to improve the quality of the discarded effluent in off-shore platforms. Thus, a "degassing" unit was designed and constructed following the main existing parameters in the platforms. This "Degas" prototype was a gravity separation unit (petroleum, gas and water) used as a primary process in the effluent treatment unit. This device was modified to take advantage of the dissolved gas to generate microbubbles, thus converting the equipment in a DGF unit. Moreover, an emulsion system was developed to characterize and simulate the oily production waters from the off-shore platforms. Main operating parameters were: 11 Kgf/cm2 pressure, 600 mgL-1 emulsified oil, 12 μm mean droplet-size, 60 oC, 60 gL-1 NaCl and about 50 mgL-1 BaSO4 solids content. Process parameters studied were type of microbubble diffuser, mode of despressurization, concentration of flocculant, oil concentration and flow-rate. Main conclusions are that emulsion destabilization by polymers and despressurization at the entry of the modified DGF unit were the main factors involved. Polyvinylalcohol in concentration of the order of 6-9 mgL-1 was the best flocculant found. The concentration required depends on flocculation hydrodynamics. Best results yielded 94.5 % oil removal giving an effluent with 31.2 mgL-1 (568 in feed). The studies conducted in the platform (Petrobrás-PNA-1) proved the results obtained in the pilot laboratory and serve to scale-up this alternative as part of the optimization measures adopted to minimize discharge values in the production waters.

Resumo: A presente dissertação refere-se ao trabalho experimental desenvolvido durante programa de pós-graduação strictu sensu da Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", no qual se procurou determinar parâmetros cinéticos para dimensionamento de sistemas de alagados construídos de fluxo descendente, utilizando sistema de aeração artificial e natural. Este tema foi escolhido, pois, apesar do extenso número de trabalhos publicados sobre a aplicação do método respirométrico, muitos se referem a sistemas de lodos ativados, enquanto que para alagados construídos praticamente não existiam estudos apurados sobre o assunto. Esta dissertação contempla revisão bibliográfica de temas de elevada importância para o desenvolvimento e compreendimento dos resultados obtidos no experimento. Dentre estes temas, procurou especificar as definições de alagados construídos com suas respectivas tipificações, processos atuantes de remoção de nutrientes em filtros biológicos, e aplicação do método respirométrico para determinação de parâmetros cinéticos. Trabalhou-se estatisticamente e analiticamente os resultados obtidos no experimento, para comparar em diferentes situações físicas, hidráulicas e de carga aplicada; as respectivas eficiências de remoção de nutrientes e seus parâmetros cinéticos. Deste estudo pôde-se concluir que meio-suportes de maior área superficial, como por exemplo, a areia, apresentou maior quantidade de biomassa ativa aderida ao meio suporte, implicando em menor perda desta, durante a troca de efluente em sistema de bateladas. Já meio-suportes como pedrisco e brita, possuem menor área superficial, porém maior índice de vazios, o que implica na possibilidade de aplicação de uma carga maior quando comparado à areia. Em contrapartida, há maior perda de biomassa ativa na troca do efluente em sistemas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This dissertation is the experimental work developed during the post-graduate program strictest sense of the Universidade Estadual Paulista "Julio de Mesquita Filho, which sought to establish kinetic parameters for design of systems of constructed wetlands flow downward, using natural and artificial system aeration. This theme was chosen because, despite the extensive number of papers published on the application of the method repirometric, many refer to systems of activated sludge, while that for virtually no flooded constructed studies found on the subject. This work includes review of issues of high importance to the development and understanding of the results of the experiment. Among these issues, sought to specify the definitions of constructed wetlands with their classifying, working processes of removal of nutrients in biological filters, and the method for determining respirométrico kinetic parameters. Was statistically and analytically worked the results obtained in the experiment, to compare situations in different physical, hydraulic and applied load, the respective efficiencies of removal of nutrients and their kinetic parameters. In this study it was concluded that half of greater media surface area, such as the sand, showed greater amount of biomass attached to the active support means, resulting in loss of this, during the exchange of sewage system in batches. Already support such small and media as crushed gravel, have smaller surface area, but higher rate of empty, which implies the possibility of applying a greater load when compared to the sand. In contrast, there is greater loss of biomass in the active exchange of sewage systems in batches, implying the need for mechanisms for trapping of bacteria, such as secondary decanters. / Orientador: José Augusto de Lollo / Coorientador: Eduardo Luiz de Oliveira / Banca: Jorge Hamada / Banca: Luís Fernando Rossi Léo / Mestre

Este trabalho teve como objetivo avaliar, em escala piloto, a separação/remoção de petróleo emulsificado em água por flotação por gás dissolvido (FGD), como alternativa ao método de separação gravitacional utilizado no tratamento primário de águas oleosas em plataformas marítimas, visando melhorar a qualidade do efluente descartado. Para os estudos de FGD foi projetado e construído um protótipo de um típico vaso desgaseificador, separador gravimétrico trifásico (gás, óleo e água) responsável pela primeira etapa de tratamento da água oleosa derivada da separação petróleo/água co-produzida. Neste foram realizadas modificações estruturais e operacionais visando aproveitar a grande quantidade de gás dissolvido, inerente as águas oleosas, como fonte de geração de microbolhas, típicas da flotação por gás dissolvido. Para os estudos de FAD piloto, em laboratório (LAO-REFAP), também foi desenvolvido um sistema contínuo de geração de emulsões óleo/água (água oleosas), para simular o efluente oleoso tratado por este equipamento, o qual permitiu reproduzir algumas das principais características da água oleosa industrial, como: pressão média de 11 Kgf/cm2 com grande quantidade de gás dissolvido, teor médio de óleo em torno de 600 mg/L, diâmetro médio das gotas de óleo após despressurização de 12 μm, temperatura média de 600C, concentração média de NaCl de 6 % e cerca de 50 mg/L de sólidos suspensos (sulfato de bário). Os principais parâmetros estudados na FAD piloto, em laboratório, foram o tipo de distribuidor de fluxo, forma de despressurização, concentração de floculante, concentração de óleo inicial e vazão de alimentação. Concluiu-se que é indispensável o uso de um agente que promova a desestabilização do óleo emulsificado e que a despressurização seja realizada próximo ao vaso flotador. A desestabilização do óleo emulsificado, em “flocos” de alta resistência, pode ser realizada eficientemente através da adição de 6 a 9 mg/L do polímero APV (álcool polivinílico), entretanto esta concentração pode ser consideravelmente reduzida melhorando-se as condições hidrodinâmicas empregadas na floculação. Os melhores resultados alcançaram uma eficiência de remoção de óleo de 94,5 %, produzindo uma água tratada com teor de óleo de 31,2 mg/L a partir de um efluente com 568 mg/L. Os estudos de FGD in situ, na Plataforma PNA-1, ratificaram as deduções realizadas em laboratório, onde os resultados serviram de base para o projeto de otimização da separação de óleos em plataformas marítimas. / This work aimed at the separation of emulsified petroleum in water by dissolved gas flotation (DGF) at pilot scale. The study was an alternative to gravity separation as a process to improve the quality of the discarded effluent in off-shore platforms. Thus, a "degassing" unit was designed and constructed following the main existing parameters in the platforms. This "Degas" prototype was a gravity separation unit (petroleum, gas and water) used as a primary process in the effluent treatment unit. This device was modified to take advantage of the dissolved gas to generate microbubbles, thus converting the equipment in a DGF unit. Moreover, an emulsion system was developed to characterize and simulate the oily production waters from the off-shore platforms. Main operating parameters were: 11 Kgf/cm2 pressure, 600 mgL-1 emulsified oil, 12 μm mean droplet-size, 60 oC, 60 gL-1 NaCl and about 50 mgL-1 BaSO4 solids content. Process parameters studied were type of microbubble diffuser, mode of despressurization, concentration of flocculant, oil concentration and flow-rate. Main conclusions are that emulsion destabilization by polymers and despressurization at the entry of the modified DGF unit were the main factors involved. Polyvinylalcohol in concentration of the order of 6-9 mgL-1 was the best flocculant found. The concentration required depends on flocculation hydrodynamics. Best results yielded 94.5 % oil removal giving an effluent with 31.2 mgL-1 (568 in feed). The studies conducted in the platform (Petrobrás-PNA-1) proved the results obtained in the pilot laboratory and serve to scale-up this alternative as part of the optimization measures adopted to minimize discharge values in the production waters.

Este trabalho teve como objetivo avaliar, em escala piloto, a separação/remoção de petróleo emulsificado em água por flotação por gás dissolvido (FGD), como alternativa ao método de separação gravitacional utilizado no tratamento primário de águas oleosas em plataformas marítimas, visando melhorar a qualidade do efluente descartado. Para os estudos de FGD foi projetado e construído um protótipo de um típico vaso desgaseificador, separador gravimétrico trifásico (gás, óleo e água) responsável pela primeira etapa de tratamento da água oleosa derivada da separação petróleo/água co-produzida. Neste foram realizadas modificações estruturais e operacionais visando aproveitar a grande quantidade de gás dissolvido, inerente as águas oleosas, como fonte de geração de microbolhas, típicas da flotação por gás dissolvido. Para os estudos de FAD piloto, em laboratório (LAO-REFAP), também foi desenvolvido um sistema contínuo de geração de emulsões óleo/água (água oleosas), para simular o efluente oleoso tratado por este equipamento, o qual permitiu reproduzir algumas das principais características da água oleosa industrial, como: pressão média de 11 Kgf/cm2 com grande quantidade de gás dissolvido, teor médio de óleo em torno de 600 mg/L, diâmetro médio das gotas de óleo após despressurização de 12 μm, temperatura média de 600C, concentração média de NaCl de 6 % e cerca de 50 mg/L de sólidos suspensos (sulfato de bário). Os principais parâmetros estudados na FAD piloto, em laboratório, foram o tipo de distribuidor de fluxo, forma de despressurização, concentração de floculante, concentração de óleo inicial e vazão de alimentação. Concluiu-se que é indispensável o uso de um agente que promova a desestabilização do óleo emulsificado e que a despressurização seja realizada próximo ao vaso flotador. A desestabilização do óleo emulsificado, em “flocos” de alta resistência, pode ser realizada eficientemente através da adição de 6 a 9 mg/L do polímero APV (álcool polivinílico), entretanto esta concentração pode ser consideravelmente reduzida melhorando-se as condições hidrodinâmicas empregadas na floculação. Os melhores resultados alcançaram uma eficiência de remoção de óleo de 94,5 %, produzindo uma água tratada com teor de óleo de 31,2 mg/L a partir de um efluente com 568 mg/L. Os estudos de FGD in situ, na Plataforma PNA-1, ratificaram as deduções realizadas em laboratório, onde os resultados serviram de base para o projeto de otimização da separação de óleos em plataformas marítimas. / This work aimed at the separation of emulsified petroleum in water by dissolved gas flotation (DGF) at pilot scale. The study was an alternative to gravity separation as a process to improve the quality of the discarded effluent in off-shore platforms. Thus, a "degassing" unit was designed and constructed following the main existing parameters in the platforms. This "Degas" prototype was a gravity separation unit (petroleum, gas and water) used as a primary process in the effluent treatment unit. This device was modified to take advantage of the dissolved gas to generate microbubbles, thus converting the equipment in a DGF unit. Moreover, an emulsion system was developed to characterize and simulate the oily production waters from the off-shore platforms. Main operating parameters were: 11 Kgf/cm2 pressure, 600 mgL-1 emulsified oil, 12 μm mean droplet-size, 60 oC, 60 gL-1 NaCl and about 50 mgL-1 BaSO4 solids content. Process parameters studied were type of microbubble diffuser, mode of despressurization, concentration of flocculant, oil concentration and flow-rate. Main conclusions are that emulsion destabilization by polymers and despressurization at the entry of the modified DGF unit were the main factors involved. Polyvinylalcohol in concentration of the order of 6-9 mgL-1 was the best flocculant found. The concentration required depends on flocculation hydrodynamics. Best results yielded 94.5 % oil removal giving an effluent with 31.2 mgL-1 (568 in feed). The studies conducted in the platform (Petrobrás-PNA-1) proved the results obtained in the pilot laboratory and serve to scale-up this alternative as part of the optimization measures adopted to minimize discharge values in the production waters.

A Estação de Tratamento de Esgotos de Suzano, ETE Suzano, localizada em Suzano, recebe efluentes e esgotos domésticos de cinco municípios que concentram forte atividade industrial. A região merece estudos que visem à preservação do rio tendo em vista sua proximidade à nascente do mesmo, além da importância para o estado de São Paulo. O objetivo deste trabalho foi utilizar ensaios de toxicidade com organismos aquáticos de níveis tróficos distintos para avaliar a carga tóxica que chega na estação, a eficiência do tratamento biológico aplicado na mesma, bem como a influência da estação no seu entorno.Os resultados obtidos para os cinco locais amostrados indicaram que para o afluente a toxicidade foi bastante superior comparada aos demais locais e esse resultado se repetiu para todos os organismos testados, com valores de CE(I)50 variando entre 1,02% e 21,14% para V. fischeri, e entre 0,60 até 83,84% para D. similis . Com relação ao efluente tratado os resultados mais críticos foram determinados para a Ceriodaphnia dubia com valor crônico de 7,07%, em outubro de 2006. Nas demais campanhas os valores críticos do efluente tratado variaram entre 15,81% até 86,60%. Para Vibrio fischeri em todas as campanhas foi observada toxicidade para a amostra do afluente P2, sendo que a maior toxicidade foi verificada na primeira campanha. Ainda na primeira campanha o P4 apresentou toxicidade 2 vezes maior que em relação ao P1 mostrando que na água do P4 ainda existem contaminantes que prejudicam a vida aquática. Nas campanhas posteriores os valores verificados para P1 e P4 estiveram bem próximos, com moderada toxicidade. Para Daphnia similis foi constatada toxicidade nas 2ª e 3ª campanhas para o P4 enquanto que o P1 não apresentou toxicidade. Os resultados dos ensaios realizados com C. dubia visando ao potencial de efeito crônico demonstraram importante diferença entre natalidade obtida no ponto controle e os pontos do rio Tietê, jusante e montante. Ficou evidenciada que no entorno da estação comparativamente ao ponto controle a capacidade de reprodução desse organismo foi prejudicada. Da mesma forma alguns contaminantes orgânicos puderam ser determinados nesses locais e outro parâmetro crítico para a manutenção da vida aquática, o oxigênio dissolvido na água, resultou em valores entre 6,80ppm a 7,20 ppm no ponto controle (reservatório) enquanto que na água do rio esse parâmetro se manteve entre 0,5ppm e 0,7ppm , muito abaixo de 2,0 mg/L previsto pelo CONAMA. / The Suzano Sewage Treatment Station, ETE Suzano, located at Suzano city, receives effluents and domestic sewage from five municipalities that concentrate strong industrial activity. This region is special for sanitary studies for Tietê river preservation due to the importance of such a river and its origin quite close from Suzano. The present work applied toxicity tests for aquatic organisms (different trophic levels) in order to assess the toxic cargo that arrives to the station, the efficiency of biological treatment applied to the same, as well as the influence of the station to its surroundings.The results for the five sampled sites indicated that for the affluent the toxicity was significantly higher compared to others stations and this result was confirmed for all tested organisms. The effective toxic concentrations EC50 varried from 1.02% and 21.14% for V. fischeri, and between 0.60% to 83.84% for D. similis. The worst results were obtained during the first sampling. Regarding the final treated effluent more critical results were determined for Ceriodaphnia dubia with chronic value at 2006, October (7.07%). For this same treated effluent other toxic values varied from 15.81% to 86.60%. The next three sampled sites, which represented the river, only moderate toxicity was evidenced at the first campaign and for V. fischeri. The results for chronic effects (C. dubia) aimed reproduction of the organisms at control local and at Tiete River, downstream and upstream Suzano station. It was evident that the waters collected around the station reduced the reproduction capability of crustaceans. Similarly some organic contaminants could be determined at these sites and other critical parameter for the maintenance of aquatic life, the dissolved oxygen in water, resulted in values between 6.80 ppm to 7.20 ppm at control site while very low values were obtained at water River (between 0.5 ppm and 0.7 ppm), much lower than 2.0 mg / L provided by CONAMA.

Tese de Mestrado. Mestrado em Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. 2007

Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Estágio realizado na empresa Águas do Porto EM e orientado pelo Prof. Doutor Joaquim Manuel Veloso Poças / Tese de mestrado integrado. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado. Engenharia do Ambiente, Ramo Gestão e Tratamento de Resíduos Industriais. 2006. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Tese de Mestrado. Mestrado em Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2007