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Miriam Cristina Santos Amaralhttp://lattes.cnpq.br/1901180413775034Eduardo Coutinho de PaulaTiago José BelliJoão Paulo BassinLuzia Sergina de França NetaEduardo Lucas Subtilhttp://lattes.cnpq.br/7876713889818911Priscila Barbosa Moser2023-06-30T19:52:48Z2023-06-30T19:52:48Z2021-06-15http://hdl.handle.net/1843/55649O crescente aumento da demanda de água e, consequentemente, elevada geração de efluentes nas refinarias de petróleo, impulsionam o desenvolvimento, o aperfeiçoamento de tecnologias e, a integração de processos que possibilitam o reuso industrial de água nos parques tecnológicos. Ademais, a característica do efluente do refino, constituído por hidrocarbonetos aromáticos, óleo e graxas, substâncias fenólicas e sulfurosas, além de compostos recalcitrantes, corroboram para que esse cenário possa ser cada vez mais praticado dentro do setor. Inserido neste contexto, os biorreatores osmóticos (BRMO), correspondendo à integração do processo de lodos ativados ao processo de separação com membranas de osmose direta (OD) e, suas variações, sistemas híbridos como BRMO+UF, vem sendo utilizados como uma tecnologia promissora, contribuindo para a redução dos gastos energéticos, remoção de compostos de difíceis degradações, além de possibilitar água de reuso com qualidade para aplicação em torres de resfriamento e caldeiras. Como uma importante variável do processo osmótico, as soluções osmóticas integram a força motriz do processo, sendo que sua integração e dinâmica interna do reator contribuem para a melhoria do sistema e, consequentemente, para a qualidade do efluente tratado. Ainda, podem ser destacados o efeito da salinidade, em decorrência do efeito difusivo do soluto pertencente à essa solução e sua implicação para o desempenho do biorreator. Neste contexto, o estudo teve por objetivo avaliar o desempenho do sistema osmótico e híbrido, tratando efluente real de uma refinaria de petróleo. Os resultados obtidos foram baseados no efeito de duas soluções osmóticas (SO) diferentes sobre a biodegradação de compostos recalcitrantes em um biorreator de membrana osmótico híbrido de ultrafiltração (UF) (BRMO+UF). A UF atuou como purga do sistema, assim contribuindo para a estabilização do efeito salino. A operação foi realizada de forma contínua (505 dias), tratando um efluente de refinaria de petróleo. Quando o cloreto de sódio (NaCl) foi usado como SO, o fluxo permeado de osmose direta foi 1,07 ± 0,32 (L/m2·h), enquanto para o acetato de sódio (CH3COONa) o fluxo permeado foi menor (0,60 ± 0,15 L/m2· h). Simulações mostraram que o acúmulo de salinidade em um BRMO convencional seria 10x e 5x vezes maior para NaCl e CH3COONa, respectivamente, em comparação ao BRMO+UF. A UF, no entanto, não foi capaz de aliviar o acúmulo de compostos recalcitrantes no reator quando operado com NaCl, o que levou a um declínio na eficiência do processo. O uso de CH3COONa como SO, por sua vez, favoreceu a atividade microbiológica e aumentou a biodegradação dos compostos recalcitrantes. Avaliações considerando apenas o sistema osmótico, BRMO, quando operado com cloreto de magnésio (MgCl2) como SO, apresentou permeado com melhor qualidade físico-química, devido ao aumento do tempo de retenção desses contaminantes, podendo ser utilizado mesmo em aplicações que demandem elevada qualidade operacional. Quando comparado a outros biorreatores, existe maior degradação de compostos recalcitrantes. Ademais, a diminuição do fluxo em função do aumento da salinidade, em virtude do fluxo inverso do magnésio, além da diluição da SO, pode favorecer o processo de nitrificação. Por fim, recuperar a solução osmótica, aumenta as taxas de operação do processo, reduzindo custos e promovendo a sustentabilidade do processo.The increasing demand for water and related high generation of oil refineries effluents, because of products with high degree of purity, which favors fuel potential, combined with restrictive environmental laws, grounded on sustainability concerns. It emerges as an attempt to reduce impact on catchment areas, promote development, technological improvements while integrating of processes that enable industrial water reuse in technology parks. Moreover, the refining effluent characteristic, consisting of aromatic hydrocarbons, oil and greases, phenolic and sulfur substances, in addition to recalcitrant compounds, corroborate the viable use of such methods in the industrial sector. Embedded in this context, osmotic bioreactors (BRMO), i.e., the integration of the activated sludge process with the membrane separation, direct osmosis (OD) process and its ramifications, hybrid systems such as BRMO + UF, have been used as novel sustainable technologies, contributing to energy costs savings, removal of difficult degradation compounds, as well enabling quality water reuse for application in cooling towers and boilers. As an important Osmotic process variable, saline / osmotic solutions integrate the driving forces of this process, whose integration and dynamics in the reactor contribute to system improvement and, consequently, to the quality of the treated effluent. Moreover, to be highlighted are the salinity effect, due to the diffusing effect of the solute of this solution, and related implications to the performance of the bioreactor. The results obtained so far were based on the effect of two different osmotic solutions (OS) on the biodegradation of recalcitrant compounds in a hybrid ultrafiltration osmotic membrane bioreactor (BRM+UF) UF acting as a system purge, contributed to the stabilization of the saline effect. The operation was carried out continuously (505 days), treating a real oil refinery effluent. When sodium chloride (NaCl) was used as SO, the permeate flow from direct osmosis (FO) was 1.07 ± 0.32 (L/m2·h), while for sodium acetate (CH3COONa) the flow permeate was slightly lower (0.60 ± 0.15 L/m2·h). Simulations showed that the accumulation of salinity in a conventional BRMO would be 10x and 5x times greater for NaCl and CH3COONa, respectively, compared to BRMO + UF. UF, however, was not able to alleviate the accumulation of recalcitrant compounds in the reactor when operated with NaCl, which led to a decline in the efficiency of the process. The use of CH3COONa as SO, in turn, favored microbiological activity and increased the biodegradation of recalcitrant compounds. Evaluations considering only the osmotic system, BRMO, when operated with magnesium chloride (MgCl2) as OS, presented the permeate with good physical- chemical quality, due to the increase in the time of retention of contaminants, and can be used even in applications that demand high operational quality. When compared to other bioreactors, there is greater degradation of recalcitrant compounds. Furthermore, the decrease in flow due to the increase in salinity, due to the reverse flow of magnesium, in addition to the dilution of OS, may favor the nitrification process. Finally, recovering the osmotic solution increases process operating rates, reducing costs, and promoting process sustainability.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos HídricosUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTALEngenharia sanitáriaMeio ambienteBiorreatoresOsmoseÁgua - ReutilizaçãoEfluente - QualidadePetróleo - RefinariasSustentabilidade e meio ambienteBiorreator osmóticoSolução osmóticaReuso de águaEfluentePetróleo e sustentabilidadeRefinoBiorreator osmótico com membranas híbrido como alternativa para tratamento de efluente de refinaria de petróleoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALPriscilaMoser.pdfPriscilaMoser.pdfapplication/pdf2638913https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/55649/1/PriscilaMoser.pdf91ff51f56972107e89016c92b0c150eeMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/55649/2/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD521843/556492023-06-30 16:52:49.114oai:repositorio.ufmg.br:1843/55649TElDRU7Dh0EgREUgRElTVFJJQlVJw4fDg08gTsODTy1FWENMVVNJVkEgRE8gUkVQT1NJVMOTUklPIElOU1RJVFVDSU9OQUwgREEgVUZNRwoKQ29tIGEgYXByZXNlbnRhw6fDo28gZGVzdGEgbGljZW7Dp2EsIHZvY8OqIChvIGF1dG9yIChlcykgb3UgbyB0aXR1bGFyIGRvcyBkaXJlaXRvcyBkZSBhdXRvcikgY29uY2VkZSBhbyBSZXBvc2l0w7NyaW8gSW5zdGl0dWNpb25hbCBkYSBVRk1HIChSSS1VRk1HKSBvIGRpcmVpdG8gbsOjbyBleGNsdXNpdm8gZSBpcnJldm9nw6F2ZWwgZGUgcmVwcm9kdXppciBlL291IGRpc3RyaWJ1aXIgYSBzdWEgcHVibGljYcOnw6NvIChpbmNsdWluZG8gbyByZXN1bW8pIHBvciB0b2RvIG8gbXVuZG8gbm8gZm9ybWF0byBpbXByZXNzbyBlIGVsZXRyw7RuaWNvIGUgZW0gcXVhbHF1ZXIgbWVpbywgaW5jbHVpbmRvIG9zIGZvcm1hdG9zIMOhdWRpbyBvdSB2w61kZW8uCgpWb2PDqiBkZWNsYXJhIHF1ZSBjb25oZWNlIGEgcG9sw610aWNhIGRlIGNvcHlyaWdodCBkYSBlZGl0b3JhIGRvIHNldSBkb2N1bWVudG8gZSBxdWUgY29uaGVjZSBlIGFjZWl0YSBhcyBEaXJldHJpemVzIGRvIFJJLVVGTUcuCgpWb2PDqiBjb25jb3JkYSBxdWUgbyBSZXBvc2l0w7NyaW8gSW5zdGl0dWNpb25hbCBkYSBVRk1HIHBvZGUsIHNlbSBhbHRlcmFyIG8gY29udGXDumRvLCB0cmFuc3BvciBhIHN1YSBwdWJsaWNhw6fDo28gcGFyYSBxdWFscXVlciBtZWlvIG91IGZvcm1hdG8gcGFyYSBmaW5zIGRlIHByZXNlcnZhw6fDo28uCgpWb2PDqiB0YW1iw6ltIGNvbmNvcmRhIHF1ZSBvIFJlcG9zaXTDs3JpbyBJbnN0aXR1Y2lvbmFsIGRhIFVGTUcgcG9kZSBtYW50ZXIgbWFpcyBkZSB1bWEgY8OzcGlhIGRlIHN1YSBwdWJsaWNhw6fDo28gcGFyYSBmaW5zIGRlIHNlZ3VyYW7Dp2EsIGJhY2stdXAgZSBwcmVzZXJ2YcOnw6NvLgoKVm9jw6ogZGVjbGFyYSBxdWUgYSBzdWEgcHVibGljYcOnw6NvIMOpIG9yaWdpbmFsIGUgcXVlIHZvY8OqIHRlbSBvIHBvZGVyIGRlIGNvbmNlZGVyIG9zIGRpcmVpdG9zIGNvbnRpZG9zIG5lc3RhIGxpY2Vuw6dhLiBWb2PDqiB0YW1iw6ltIGRlY2xhcmEgcXVlIG8gZGVww7NzaXRvIGRlIHN1YSBwdWJsaWNhw6fDo28gbsOjbywgcXVlIHNlamEgZGUgc2V1IGNvbmhlY2ltZW50bywgaW5mcmluZ2UgZGlyZWl0b3MgYXV0b3JhaXMgZGUgbmluZ3XDqW0uCgpDYXNvIGEgc3VhIHB1YmxpY2HDp8OjbyBjb250ZW5oYSBtYXRlcmlhbCBxdWUgdm9jw6ogbsOjbyBwb3NzdWkgYSB0aXR1bGFyaWRhZGUgZG9zIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzLCB2b2PDqiBkZWNsYXJhIHF1ZSBvYnRldmUgYSBwZXJtaXNzw6NvIGlycmVzdHJpdGEgZG8gZGV0ZW50b3IgZG9zIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzIHBhcmEgY29uY2VkZXIgYW8gUmVwb3NpdMOzcmlvIEluc3RpdHVjaW9uYWwgZGEgVUZNRyBvcyBkaXJlaXRvcyBhcHJlc2VudGFkb3MgbmVzdGEgbGljZW7Dp2EsIGUgcXVlIGVzc2UgbWF0ZXJpYWwgZGUgcHJvcHJpZWRhZGUgZGUgdGVyY2Vpcm9zIGVzdMOhIGNsYXJhbWVudGUgaWRlbnRpZmljYWRvIGUgcmVjb25oZWNpZG8gbm8gdGV4dG8gb3Ugbm8gY29udGXDumRvIGRhIHB1YmxpY2HDp8OjbyBvcmEgZGVwb3NpdGFkYS4KCkNBU08gQSBQVUJMSUNBw4fDg08gT1JBIERFUE9TSVRBREEgVEVOSEEgU0lETyBSRVNVTFRBRE8gREUgVU0gUEFUUk9Dw41OSU8gT1UgQVBPSU8gREUgVU1BIEFHw4pOQ0lBIERFIEZPTUVOVE8gT1UgT1VUUk8gT1JHQU5JU01PLCBWT0PDiiBERUNMQVJBIFFVRSBSRVNQRUlUT1UgVE9ET1MgRSBRVUFJU1FVRVIgRElSRUlUT1MgREUgUkVWSVPDg08gQ09NTyBUQU1Cw4lNIEFTIERFTUFJUyBPQlJJR0HDh8OVRVMgRVhJR0lEQVMgUE9SIENPTlRSQVRPIE9VIEFDT1JETy4KCk8gUmVwb3NpdMOzcmlvIEluc3RpdHVjaW9uYWwgZGEgVUZNRyBzZSBjb21wcm9tZXRlIGEgaWRlbnRpZmljYXIgY2xhcmFtZW50ZSBvIHNldSBub21lKHMpIG91IG8ocykgbm9tZXMocykgZG8ocykgZGV0ZW50b3IoZXMpIGRvcyBkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcyBkYSBwdWJsaWNhw6fDo28sIGUgbsOjbyBmYXLDoSBxdWFscXVlciBhbHRlcmHDp8OjbywgYWzDqW0gZGFxdWVsYXMgY29uY2VkaWRhcyBwb3IgZXN0YSBsaWNlbsOnYS4KRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2023-06-30T19:52:49Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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