Desenvolvimento de metodologias para monitoramento de biorreatores com membranas no tratamento de efluente de refinaria de petróleo

• Autor(a) principal: Aline Ribeiro Alkmim Lin
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/39780
• topic: Biorreator com membranas; Incrustação; Redes neurais artificiais; Análise de componentes principais; Controle estatístico de processos multivariado; Engenharia sanitária; Meio ambiente; Biorreatores; Incrustações

Os biorreatores com membranas (BRM) vêm sendo amplamente empregados para o tratamento de efluente industrial por apresentarem uma maior eficiência na remoção de poluentes, viabilizando o seu reúso. Entretanto, fenômenos inerentes do processo de separação como a incrustação da membrana ainda é um fator limitante na aplicabilidade dessa tecnologia. A compreensão e otimização de um sistema tão complexo como o BRM requer um estudo minucioso que agregue a contribuição individual e sinérgica dos diversos fenômenos envolvidos, sendo possível com a utilização de ferramentas estatísticas. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver e avaliar, por meio de ferramentas estatísticas, metodologias para o monitoramento da utilização de BRM. Para isso, foram analisados dados de monitoramento de plantas pilotos adotadas para o tratamento de efluentes de refinaria de petróleo. Empregando Redes Neurais Artificiais, realizou-se um estudo de análise de sensibilidade para investigar os efeitos de variáveis analíticas e operacionais na permeabilidade operacional da membrana. Após a identificação e validação de um modelo neural preditivo de permeabilidade, métodos de análise de sensibilidade foram aplicados para quantificar e classificar a influência das variáveis. Uma análise abrangente mostrou que os sólidos suspensos e o intervalo entre as limpezas exerceram maiores efeitos sobre a permeabilidade. Em sequência, uma análise específica revelou dinâmica distinta na operação do BRM, considerando diferentes concentrações de sólidos. Utilizando-se Análise de Componentes Principais, foi possível verificar as relações entre a permeabilidade da membrana e algumas variáveis do processo, além de se observar a influência dos parâmetros ao longo do período de monitoramento. Empregando Controle Estatístico de Processos multivariado, verificou-se a possibilidade de controle do processo por meio de verificação de observações fora dos limites de confiança. Com a construção de cartas de controle multivariado T2 e Q foi possível detectar 45% das falhas na operação do BRM, o que ocasionaria a diminuição da permeabilidade operacional da membrana. Detectados os pontos de falha, a aplicação da metodologia de identificação das falhas conseguiu verificar os parâmetros que mais influenciaram a fuga de controle, a saber, intervalo entre limpezas. Espera-se que os resultados possam auxiliar em uma melhor compreensão dos efeitos das variáveis do processo sobre as respostas de interesse, alcançando intervenções mais eficientes. Estes resultados trazem, portanto, a partir das análises estatísticas verificadas, esclarecimentos e contribuições para tomadas de decisão mais racionais sobre a utilização e monitoramento de BRM e processos industriais em geral.