Utilização de biossurfactante no scale-up de uma torre de pré-saturação induzida para separação água-óleo

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: SANTOS, Leonardo Bandeira dos
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE
Texto Completo: http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/8774
Resumo: The concern with the quality of the water that leaves industrial facilities contaminated by oil results in extremely strict quality control standards for the discharge of this oily industrial effluent into springs or for its reuse. In the environment of a Thermoelectric Plant (TP), the installations must be maintained in accordance with the standards imposed by environmental agencies, to ensure conditions of service to the National Electric System Operator (NESO). In this research, a biosurfactant was used as an auxiliary flotation collector to support a scale-up criterion in the construction of an induced presaturation tower (IPST) in a semi-industrial scale. The semi-industrial IPST was developed to separate water-oil by flotation using 03 stages arranged vertically, in series. When feeding each stage, the effluent is pre-saturated with the aid of air microbubbles generated by modified multistage centrifugal pumps. Obtaining the results of the bench prototype led to equipment with a nominal treatment capacity of 1200 L.h-1, which occupied a space of 4 meters high by 2 meters wide and 5 meters long, made of stainless steel and a high degree of automation. IPST was set up in the industrial facilities of Centrais Elétricas da Paraíba SA – EPASA – João Pessoa - PB - Brazil. Correlations between operating parameters and efficiency were indicated by Principal Component Analysis (PCA). The definition of the most relevant statistical factors was obtained with the aid of a fractional factorial design. The search for optimized operating conditions was investigated by a Central Composite Rotational Design (CCRD). The application of the “desirability function” tool defined the independent variables as globais optimization conditions of 95%: Recycle flow (Qrec) – 450 L.h-1, Average speed of the oily foam scrapers (Vrasp) – 80 rpm, Average pressure microbubble pumps (PMB) – 11 bar and effluent feed temperature (TA) – 38 ºC. The results obtained validated the use of a biosurfactant as an auxiliary collector of positive environmental impact and Damköhler correlation as a scale-up tool for municipal flotation chambers with pre-saturation, arranged in series.
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In the environment of a Thermoelectric Plant (TP), the installations must be maintained in accordance with the standards imposed by environmental agencies, to ensure conditions of service to the National Electric System Operator (NESO). In this research, a biosurfactant was used as an auxiliary flotation collector to support a scale-up criterion in the construction of an induced presaturation tower (IPST) in a semi-industrial scale. The semi-industrial IPST was developed to separate water-oil by flotation using 03 stages arranged vertically, in series. When feeding each stage, the effluent is pre-saturated with the aid of air microbubbles generated by modified multistage centrifugal pumps. Obtaining the results of the bench prototype led to equipment with a nominal treatment capacity of 1200 L.h-1, which occupied a space of 4 meters high by 2 meters wide and 5 meters long, made of stainless steel and a high degree of automation. IPST was set up in the industrial facilities of Centrais Elétricas da Paraíba SA – EPASA – João Pessoa - PB - Brazil. Correlations between operating parameters and efficiency were indicated by Principal Component Analysis (PCA). The definition of the most relevant statistical factors was obtained with the aid of a fractional factorial design. The search for optimized operating conditions was investigated by a Central Composite Rotational Design (CCRD). The application of the “desirability function” tool defined the independent variables as globais optimization conditions of 95%: Recycle flow (Qrec) – 450 L.h-1, Average speed of the oily foam scrapers (Vrasp) – 80 rpm, Average pressure microbubble pumps (PMB) – 11 bar and effluent feed temperature (TA) – 38 ºC. The results obtained validated the use of a biosurfactant as an auxiliary collector of positive environmental impact and Damköhler correlation as a scale-up tool for municipal flotation chambers with pre-saturation, arranged in series.A preocupação com a qualidade da água que sai de instalações industriais contaminadas por óleo resulta em padrões extremamente rígidos de controle de qualidade, para a descarga desse efluente industrial oleoso em mananciais hídricos ou para reuso. No ambiente de uma Usina Termoelétrica (UTE) deve-se manter as instalações de acordo com as normas impostas pelos órgãos ambientais, para garantir condições de atendimento ao Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS). Nesta pesquisa foi utilizado um biossurfactante como coletor auxiliar de flotação para embasar critério de scale-up na construção de uma torre de pré-saturação induzida (TPSI) em escala semi-industrial. Preliminarmente foi construído um protótipo em escala de bancada. Nesta etapa foram realizadas análises cinéticas e hidráulicas utilizando-se o número adimensional de Damkhöler e um biossurfactante produzido pela bactéria Pseudomonas cepacia CCT 6659, elevando-se a eficiência de separação água-óleo do equipamento de bancada construído, de 92% devido à limitação da automação para 97%. A TPSI semi-industrial foi desenvolvida para separar água-óleo por flotação utilizando 03 estágios dispostos verticalmente, em série. Na alimentação de cada estágio o efluente é pré-saturado com auxílio de microbolhas de ar geradas por bombas centrífugas multiestágios modificas. A obtenção dos resultados do protótipo de bancada levou a um equipamento com capacidade de tratamento nominal de 1200 L.h-1 e que ocupou um espaço de 4 metros de altura por 2 metros de largura por 5 metros de comprimento, confeccionado em aço inox e elevado grau de automação. A TPSI foi montada nas instalações industriais das Centrais Elétricas da Paraíba S.A – EPASA – João Pessoa - PB - Brasil. As correlações entre os parâmetros operacionais e a eficiência foram indicadas pela Análise de Componentes Principais (ACP). A definição dos fatores estatísticos mais relevantes foi obtida com o auxílio de um planejamento fatorial fracionário. A busca por condições operacionais otimizadas foi investigada por um delineamento composto central rotacional (DCCR). A aplicação da ferramenta “função de desejabilidade” definiu como condições de otimização global de 95% as variáveis independentes: Vazão de reciclo (Qrec) – 450 L.h-1, Velocidade média dos raspadores de espuma oleosa (Vrasp) – 80 rpm, Pressão média das bombas de microbolhas (PMB) – 11 bar e Temperatura do efluente de alimentação (TA) – 38 ºC. Os resultados obtidos validaram o uso de um biossurfactante como coletor auxiliar de impacto positivo ambiental e a correlação de Damköhler como ferramenta de scale-up para câmaras de flotação com pré-saturação, dispostas em série.Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2022-12-22T15:09:59Z No. of bitstreams: 1 Leonardo Bandeira dos Santos.pdf: 1948968 bytes, checksum: 2119c5899042358dde55941fe656902b (MD5)Made available in DSpace on 2022-12-22T15:10:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leonardo Bandeira dos Santos.pdf: 1948968 bytes, checksum: 2119c5899042358dde55941fe656902b (MD5) Previous issue date: 2022-02-24Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqapplication/pdfporUniversidade Federal Rural de PernambucoPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia (Renorbio)UFRPEBrasilRede Nordeste de BiotecnologiaBiossurfactanteÁgua oleosaAnálise fatorialFlotaçãoOUTROS::CIENCIASUtilização de biossurfactante no scale-up de uma torre de pré-saturação induzida para separação água-óleoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis7794227690756777355600600600600600-810457658845227642162099577914943238252075167498588264571-2555911436985713659info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPEinstname:Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE)instacron:UFRPEORIGINALLeonardo Bandeira dos Santos.pdfLeonardo Bandeira dos Santos.pdfapplication/pdf1948968http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/bitstream/tede2/8774/2/Leonardo+Bandeira+dos+Santos.pdf2119c5899042358dde55941fe656902bMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82165http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/bitstream/tede2/8774/1/license.txtbd3efa91386c1718a7f26a329fdcb468MD51tede2/87742022-12-22 12:10:00.199oai:tede2: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede/PUBhttp://www.tede2.ufrpe.br:8080/oai/requestbdtd@ufrpe.br ||bdtd@ufrpe.bropendoar:2024-05-28T12:37:24.868782Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE - Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE)false
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