A geração de substâncias poliméricas extracelulares (EPS) em biorreatores
associados a membranas seletivas (MBR) destinados à remoção de matéria orgânica e
nitrogenada presentes em águas residuárias de refinaria de petróleo, bem como eventual
influência dessas EPS no desempenho hidráulico das membranas, foram estudadas em
condições operacionais que simularam estados estacionários e transientes para as relações
matéria orgânica/biomassa (A/M), carga orgânica volumétrica (COV), matéria
nitrogenada/biomassa (N/M) e carga nitrogenada volumétrica (CNV) em uma unidade
experimental de tratamento dessas águas que operou durante 2.387 horas e 14 minutos com
módulos de membranas de fibras ocas submersas em PVDF, duas de ultrafiltração (W21 e 28)
e uma de microfiltração (M0). Nesse período, o tempo de detenção hidráulico foi variado
deliberadamente entre 7,8 e 20,1 horas, ainda que dois picos de 45,7 e 66,4 horas tenham sido
observados em decorrência da redução do fluxo de permeado provocados por distúrbios não
premeditados no sistema, durante os quais ficou clara a importância dos mecanismos de
retrolavagem, relaxação e aeração das membranas para manutenção do fluxo de permeado e
da pressão transmembrana em patamares estáveis, que foram de 17,5 L·m-2·h-1 e entre 5.500 e
9.000 Pa para W21 e W28 e 14,0 L·m-2·h-1 e 17.000 a 20.000 Pa para M0. O desempenho do
MBR na remoção de matéria orgânica foi superior a 90% da DQO enquanto A/M e COV
estiveram acima de 0,01 gDQO·gSSV-1·h-1 e 25,0 gDQO·m-3·h-1, simultaneamente. A
oxidação da matéria nitrogenada variou entre 60 e 98% sem tendência claramente definida. A
concentração de sólidos suspensos totais variou entre 10.000,0 e 4.000,0 g·m-3 e em 53% das
análises essa concentração foi superior a 7.000,0 g·m-3, com quedas marcantes com COV
inferior a 30,0 gDQO·m-3·h-1. A concentração de EPS variou entre 4,5 e 250,3 g·m-3 para a
fração solúvel, entre 4,2 e 36,5 g·m-3 para fração fracamente ligada e entre 60,4 e 461,9 g·m-3
para fração fortemente ligada. Desses valores se conclui que a fração fracamente ligada é
pouco representativa, não justificando sua extração em separado da fração fortemente ligada.
A velocidade de centrifugação adotada na extração de EPS não promoveu adequada separação
EPS/lodo. A análise de proteínas e ácidos húmicos pelo método de Lowry et al. (1951)
modificado por Frolund et al (1995), com base nos resultados das curvas padrão
concentração/absorbância, pareceu adequada. Não foi possível estabelecer com clareza
relação de causa e efeito entre desempenho do MBR, EPS e desempenho hidráulico das
membranas, provavelmente em função dos distúrbios observados durante a operação. / Petróleo Brasileiro S/A. / The production of extracellular polymeric substances (EPS) in membranes bioreactor
(MBR) for the removal of organic matter and nitrogen compounds present in wastewater from
oil refinery as well as a possible influence of EPS in the hydraulic performance of the
membranes was studied under simulated transient and steady states conditions for organic
matter/biomass (F/M), volumetric organic load (VOL), nitrogen compounds/biomass (N/M)
and volumetric nitrogen load (VNL) in an experimental unit for treatment of these waters that
was operated for 2,387 hours and 14 minutes with modules of submerged hollow fiber
membranes in PVDF, two of ultrafiltration (W21 and 28) and one of microfiltration (M0).
During this period, hydraulic detention time was deliberately varied between 7.8 and
20.1 hours, however, two peaks of 45.7 and 66.4 hours were observed due to the reduction of
permeate flow caused by unpremeditated disturbances in the MBR during which it became
clear the importance of the mechanisms of backwash, relaxation and membrane aeration to
maintain the permeate flux and transmembrane pressure at stable levels that were
17,5 L⋅m-2⋅h-1 and 5,500 to 9,000 Pa for W21 and W28, 14 L⋅m-2⋅h-1 and 17,000 to 20,000 Pa
for M0. The performance of the MBR in removing organic matter was above 90% when F/M
and VOL was higher than 0.01 gCOD⋅gVSS-1⋅h-1 and 25.0 gCOD⋅m-3⋅h-1, respectively. The
oxidation of nitrogenous matter varied between 60 and 98% without clearly defined trend.
The concentration of total suspended solids ranged from 10,000 and 4,000 g⋅m-3 and 53% of
the analysis this concentration was greater than 7,000 g⋅m-3, marked decreases were observed
when the VOL was less than 30.0 gCOD⋅m-3⋅h-1. The concentration of soluble EPS ranged
from 4.5 to 250.3 g⋅m-3, from 4.2 to 36.5 g⋅m-3 to the loosely bound EPS and from 60.4 to
461.9 g⋅m-3 to the tightly EPS. Based on these concentrations it is possible to conclude that
the loosely bound fraction is not very representative, not justifying it separate extraction from
the tightly bound EPS. The centrifugation speed adopted in the extraction of EPS did not
provide adequate separation EPS/sludge. The analysis of proteins and humic acids by the
method of Lowry et al. (1951) modified by Frolund et al. (1995), based on the results of the
standard curve concentration/absorbance, seemed appropriate. It was no possible to establish a
clear cause and effect relationship between performance of MBR, EPS and hydraulic
performance of the membranes, probably due to disturbances during the operation of the
MBR
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ucs.br:11338/727 |
| Date | 11 November 2011 |
| Creators | Lovatel, André Alberto |
| Contributors | Monteggia, Luiz Olinto, Silveira, Maurício Moura da, Zorzi, Janete Eunice, Santos, Venina dos, Andrade, Mara Zeni, Beal, Lademir Luiz |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UCS, instname:Universidade de Caxias do Sul, instacron:UCS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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