Integração dos processos de eletroflotação e filtração granular descendente para o tratamento de água de produção de petróleo

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2017.

Um dos principais problemas enfrentado pela indústria petrolífera está relacionado à quantidade de água de produção gerada durante o processo de extração de petróleo e, consequentemente, a destinação final deste efluente, o qual deve passar por processos de tratamento visando atender as especificações para descarte nos oceanos ou injeção em poços de petróleo. Dessa forma, a presente pesquisa teve como objetivo avaliar a eficiência da integração dos processos de eletroflotação e filtração granular descendente no tratamento de água de produção de petróleo, utilizando para isso um efluente simulado preparado pela mistura de água de torneira, óleo lubrificante e NaCl. Para este fim, primeiramente foram estudados em sistema piloto, os efeitos das variáveis operacionais: taxa de escoamento do efluente, densidade de corrente elétrica e concentração de NaCl para a otimização do processo de eletroflotação e, posteriormente, foi estudada a integração dos processos. O desempenho do sistema piloto foi determinado por meio da redução do teor de óleos e graxas (TOG) do efluente tratado. De acordo com os resultados obtidos, o processo de eletroflotação teve o seu melhor desempenho com uma taxa de escoamento do efluente de 62,0 m3m-2d-1, densidade de corrente elétrica de 80,0 A m-2 e concentração de NaCl de 7900 mg L-1. Nessas condições, o processo de eletroflotação apresentou uma redução do TOG inicial (361,88 mg L-1) de mais de 94 % (20,15 mg L-1) após 180 min de eletrólise. Com a integração dos processos estudados, obteve-se uma redução média do TOG do efluente de mais de 98 % (6,42 mg L-1) ao longo de 12 h de tratamento, com um consumo energético do reator eletroquímico de 1,47 kWh m-3. Os processos integrados demonstraram ser também eficientes na redução de outros poluentes do efluente, além do TOG. Foram reduzidos 99,88 % de turbidez, 99,12 % de cor aparente, 90 % da absorbância no UV a 254 nm e 40 % de carbono orgânico dissolvido. Esses resultados demonstram a eficiência da integração dos processos de eletroflotação e filtração granular descendente na redução do TOG do efluente estudado a níveis aceitáveis pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) (< 29 mg L-1) e encorajam a aplicabilidade dessa tecnologia como um processo de tratamento para a indústria petroquímica.<br>

Abstract : One of the main problems faced by the oil industry is related to the amount of produced water generated during the oil extraction process and, consequently, the final destination of this effluent, which must undergo treatment processes in order to meet the specifications for disposal in the oceans or injection into oil wells. Thus, the present research had as objective to evaluate the efficiency of the integration of the processes of electroflotation and down-flow granular filtration in the treatment of water of petroleum production, using a simulated effluent prepared by the mixture of tap water, lubricating oil and NaCl. For this purpose, the effects of the operational variables: effluent flow rate, electric current density and NaCl concentration for the optimization of the electroflotation process were first studied in a pilot system, and the integration of the processes was studied later. The performance of the pilot system was determined by reducing the oils and grease content (OG) of the treated effluent. According to the results obtained, the electroflotation process had its best performance with an effluent flow rate of 62.0 m3m-2d-1, electric current density of 80.0 A m-2 and NaCl concentration of 7900 mg L-1. Under these conditions, the electroflotation process showed a reduction of the initial OG (361.88 mg L-1) of more than 94 % (20.15 mg L-1) after 180 min of electrolysis. With the integration of the studied processes, a mean reduction of the OG of the effluent of more than 98 % (6.42 mg L-1) was achieved over a 12 hour treatment, with an energy consumption of the electrochemical reactor of 1.47 kwh m-3. The integrated processes have also been shown to be efficient in reducing other effluent pollutants besides OG. 99.88 % turbidity, 99.12 % apparent color, 90 % UV absorbance at 254 nm and 40 % dissolved organic carbon was reduced. These results demonstrate the efficiency of the integration of the processes of electroflotation and descending granular filtration in reducing the OG of the studied effluent to levels acceptable to the national council of the environment (CONAMA) (< 29 mg L-1) and encourage the applicability of this technology as a process for the petrochemical industry.