tratamento de efluente petroquÍmico com processos de …
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Prof. Dr. Marco Antônio Siqueira Rodrigues
TRATAMENTO DE EFLUENTE PETROQUÍMICO
COM PROCESSOS DE MEMBRANAS
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REUSO DE EFLUENTE INDUSTRIAL
Cenário dos Recursos Hídricos
Escassez de água Contaminação da água
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Polo petroquímico de Triunfo –RS, BRASIL
A produção do Polo começa com a nafta. Produção de Eteno, Propeno, Butadieno, MTBE e solventes, os quais são fornecido às empresas de 2ª Geração. 2ª Geração transformam em produtos como polietileno de alta densidade ou linear de baixa densidade, polipropileno, borracha sintética, metiletilcetona, etilbenzeno, estireno, e poliestireno.
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BALANÇO HÍDRICO, CARACTERIZAÇÃO E REUSO DIRETO DE ÁGUA DO SETOR PETROQUÍMICO
Rodrigues, M. A. S. et all; Wastewater reuse in a cascade based system of a petrochemical industry for the replacement of losses in
cooling towers. Jounal of Enviromental Management, v. 181, p. 157-162, 2016.
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Rodrigues, M.A.S. et all; Water and Wastewater Minimization in a Petrochemical Industry Through
Mathematical Programming. Journal of Cleaner Production, v. 172, p. 1814-1822, 2018.
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C
A
F
A
CA C
P C
P
C C
TA
CA
MF
UF OR
LAGOA 8 CA
D
C
+
-
EDR
R2
Ze
ólita
R1
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9
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O tratamento com cloro pode prejudicar o desempenho da membrana devido a despolimerização da camada seletiva de membrana.
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EFLUENTE TRATADO POR MF-OR
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EFLUENTE TRATADO POR UF-OR
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BIOENSAIOS DE FITOTOXICIDADE
Allium cepa Lactuca sativa
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0h-24h 24h 72h
Metodologia Allium cepa
Água: 0h-24h Exposição ao efluente n x5 48h à 120h Temp: 22,5°C +/- 2°C Fotoperíodo: 12h/12h
Aferição das 3 maiores raízes
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US EPA (1996); OECD (2003); SOBRERO et al (2004)
Metodologia Lactuca sativa
Exposição direta ao efluente (Papel filtro) 20 sementes em triplicata
Temp: 22,5°C +/- 2°C Fotoperíodo: 12h/12h
Aferição das raízes e da germinação
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Seleção do organismo Juvenis ~7,0cm
Exposição ao efluente n=10
Quantificação dos sobreviventes Extração sangue periférico Tempo de ensaio: 72h à 168h
Temp: 21,0°C +/- 2°C Fotoperíodo: 12h/12h
Aclimatação (7dias)
Bioensaio em Astyanax jacuhiensis
Efeito avaliado: Sobrevivência
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TOXICIDADE AGUDA – EFLUENTE CONVENCIONAL Germinação e crescimento
radicular
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TOXICIDADE AGUDA – EFLUENTE CONVENCIONAL
Sobrevivência
Ausência de toxicidade aguda nos modelos animais
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Allium cepa Astyanax jacuhiensis
Índice Mitótico Anormalidades Cromossômicas Anormalidades
Nucleares Micronúcleo
Verão Inverno Primavera Verão Inverno Primavera Primavera
12% 0,060±0,011 0,121±0,090 0,023±0,005 0,001±0,000 0,025±0,020 0,009±0,010 0,0002±0,0004 0,000±0,000
25% 0,053±0,007 0,165±0,081 0,013±0,012 0,001±0,000 0,044±0,034 0,005±0,005 0,0000±0,0000 0,000±0,000
50% 0,066±0,007 0,137±0,085 0,031*±0,011 0,002±0,001 0,029±0,024 0,012*±0,007 0,0002±0,0004 0,000±0,000
75% 0,038±0,005 0,042*±0,023 0,023±0,006 0,001±0,000 0,011±0,018 0,008±0,008 0,0000±0,0000 0,000±0,000
100% 0,042±0,010 0,150±0,083 0,015±0,010 0,003±0,002 0,026±0,019 0,007±0,008 0,0000±0,0000 0,000±0,000
Cont. 0,045±0,013 0,193±0,070 0,007±0,006 0,001±0,000 0,023±0,034 0,001±0,002 0,002±0,004 0,000±0,000
GENOTOXICIDADE– EFLUENTE CONVENCIONAL
Ausência de genotoxicidade
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TOXICIDADE AGUDA – PERMEADOS PSM Germinação e crescimento
radicular
Ausência de toxicidade aguda nos modelos vegetais
OR>EDR-OR
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TOXICIDADE AGUDA – PERMEADOS PSM Sobrevivência
Ausência de toxicidade aguda nos modelos animais
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TOXICIDADE AGUDA – REJEITO OR Germinação e crescimento
radicular
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Síntese dos resultados da avaliação de toxicidade aguda
• Ausência de toxicidade aguda no sistema convencional, PSM e rejeito
• Rejeito + EDR não foi considerado toxico para 3 dos 4 organismos avaliados, toxicidade atribuída ao baixo valor de pH.
• A integração do processo hibrido de EDR-OR com o sistema de tratamento convencional de estabilização do efluente, mostrou os melhores resultados, sendo considerada uma tecnologia promissora, gerando um produto de excelente qualidade, ausência de toxicidade e baixo volume de rejeito.
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FONTE: ASHOOR et al., 2016; BASILE; FIGOLI; KHAYET, 2015; CRISCUOLI, 2017; CURCIO; DRIOLI, 2005; KHAYET; MATSUURA, 2011
DESTILAÇÃO POR MEMBRANA
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DESTILAÇÃO POR MEMBRANA DE BANCADA
T conc. =+/- 60ºC P conc. = 0,2 kgf/cm² Vazão de recirculação =
1,69 Kg/min = 28 g/s
T permeado = +/- 28ºC P conc. = 0,05 kgf/cm² Vazão de recirculação = 0,59 Kg/min = 10 g/s
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EXPERIMENTOS
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0 2000 4000 6000 8000 100000.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0F
luxo
de p
erm
eado
(norm
aliz
ado)
Time (min)
concentrado EDR
concentrado EDR filtrado
concentrado EDR filtrado com ajuste de pH
limpeza
da membrana
O maior fluxo transmembrana obtido com o uso de filtração e ajuste de pH permitiu recuperar 74 % da água disponível no efluente concentrado de EDR.
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COEFICIENTE DE TRANSFERÊNCIA DE MASSA
0 2000 4000 6000 8000 100000.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Coeficie
nte
de tra
nsfe
rência
(norm
aliz
ado)
Time (min)
concentrado EDR
concentrado EDR filtrado
concentrado EDR filtrado com ajuste de pH
limpeza
da membrana
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COEFICIENTE DE POLARIZAÇÃO POR TEMPERATURA
0 2000 4000 6000 8000 100000.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
CP
T
Tempo (min)
concentrado de EDR
concentrado de EDR filtrado
concentrado de EDR filtrado com ajuste de pH
limpeza
da membrana
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MEMBRANA LIMPA CONCENTRADO EDR
CONCENTRADO EDR FILTRADO CONCENTRADO EDR FILTRADO + pH
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CARACTERIZAÇÃO DO PERMEADO DA DM
Parâmetro Unidade
Permeado da
DM de
concentrado
EDR
Permeado da
DM de
concentrado
EDR filtrado
Permeado da
DM de
concentrado
EDR filtrado
+ ajuste pH
Cálcio mg L-1 1,004 0,747 0,744
Carbono Orgânico mg L-1 0,0 2,3 N.R.
Condutividade µS/cm 8,60 5,90 3,52
Ferro mg L-1 0,054 0,021 0,024
Fósforo mg L-1 0,030 0,025 < LQ
Magnésio mg L-1 0,166 0,177 0,105
pH - 5,06 5,45 5,22
Sílica mg L-1 0,5 0,57 0,22
Sódio mg L-1 0,5 0,5 0,6
Sólidos Dissolvidos Totais mg L-1 39,5 16,3 17,7
Sólidos Totais mg L-1 56,5 32,7 30,9
Turbidez NTU 1,257 0,724 1,65
Zinco mg L-1 0,032 0,041 0,037
N.R. – análise não realizada.
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