Studies of hard-to-degrade compounds influence on removal of biodegradable organic material from petroleum refinery wastewaters

Os despejos líquidos provenientes de refinarias de petróleo contêm elevadas concentrações de compostos de difícil degradação, dos quais destacam-se: fenóis, amônia, cianetos, óleos e graxas e os aromáticos mono e polinucleares: benzeno, tolueno e xileno (BTX), acenafteno, naftaleno e nitrobenzeno. Sabe-se que a atividade de microrganismos pode ser reduzida na presença de substâncias, genericamente chamadas de inibidores, afetando adversamente um processo biológico de tratamento de águas residuárias. A escassez de dados na literatura sobre o assunto, motivou a realização de um levantamento bibliográfico, objetivando inicialmente avaliar o estado da arte. O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar a influência de moléculas tóxicas, presentes em despejos de refinarias de petróleo, na biodegradação de matéria orgânica. Tomou-se como modelo de substrato a glicose em virtude de ser um composto facilmente biodegradável. O trabalho foi dividido em três etapas: i) levantamento dos compostos recalcitrantes e investigação da estratégia de remoção de fenol através de processos biológico e fotoquímico-biológico, ii)adaptação da biomassa e iii) avaliação do efeito inibitório de alguns compostos na biodegradação da glicose. Os ensaios de degradação do fenol foram realizados em um sistema de lodos ativados e em reator fotoquímico. Os resultados mostraram que o processo fotoquímico biológico foi o mais eficiente na degradação do fenol, mostrando o potencial da utilização do tratamento combinado, fotoquímico biológico, em relação ao processo biológico na remoção de fenol presente em efluentes industriais. Na etapa de adaptação, foi empregado um lodo proveniente de uma industria petroquímica. Os resultados mostraram, para as condições operacionais utilizadas (pH = 7,0; OD ≥ 2,0 mg/L; RS =20 dias e qH de 31,2 e 20,4 horas), uma rápida adaptação da biomassa a um despejo sintético contendo os principais compostos inibidores presentes em efluentes de refinarias de petróleo. Outra etapa deste estudo consistiu no uso da respirometria para avaliação da toxicidade dos compostos selecionados sobre a velocidade de consumo de oxigênio, tanto para biomassa não adaptada como para adaptada à presença dos compostos inibidores. O lodo adaptado apresentou maior capacidade de degradação, tendo menor sensibilidade aos seus efeitos tóxicos. A metodologia de respirometria mostrou-se atraente e prática, pois utilizando-se análises laboratoriais simples e rápidas, tais como: Demanda Química de Oxigênio (DQO), oxigênio dissolvido (OD) e Sólidos em Suspensão Voláteis (SSV), é possível efetuar a seleção de lodos para a partida de instalações, os quais permitem predizer o comportamento futuro em sistemas de tratamento aeróbio, pelo menos no início da operaçãoPetroleum Refinery wastewaters (PRW) have hart-to-degrade compounds, such as: phenols, ammonia, cyanides, sulfides, oils and greases and the mono and polynuclear aromatic hydrocarbons: benzene, toluene and xylene (BTX), acenaphthene, nitrobenzene and naphtalene. It is known that the microrganisms activity can be reduced in the presence of certain substances, adversely affecting the biological process of wastewater treatment. This research was instigated due the small number of studies regarding to this specific topic in the avaiable literature. This body of work ims to evaluate the effect of toxic substances on the biodegradability of the organic material found in PRW. Glucose was chosen as the model substrate due to its biodegradable nature. This study was divided into three parts: i) a survey of recalcitants compounds and the removal of phenol by using both biological and photochemical-biological processes; ii) biomass aclimation and iii) evaluation of the inhibitory effect certain compounds have on glucose biodegradation. The phenol degradation experiments were carried out in an activity sludge system and in a photochemical reactor. The results showed the photochemical-biological process to be more effective on phenol degradation, suggesting the superioruty of a combined photochemical-biological treatment when compared with a simple biological process for phenol removal from industry wastewaters. For the acclimation step, was used an activated sludge from industrial wastewaters. A rapid biomass aclimation to a synthetic solution composed of the main inhibitory compouns fpund in a PRW was obtained using the following operation condition: (pH = 7,0; DO ≥ 2,0 mg/L; RS = 20 days e qH = 31,2 and 20,4 hours), The last part was consisted of using respirometry evaluation toxicity effects of selected compounds over oxygen uptake rate to adaptated and non adaptated biomass in the presence of inhibitory compounds. The adaptated sludge showed greater degration capacity, with lower sensibility to toxic effects. The respirometry has proved to be very practical, as the techiniques used were simple and rapid, such as: Chemical Oxygen Demand (COD), Dissolved Oxygen (DO), and Volatile Suspended Solids (VSS). Using the latter it is possible to perform sludge selection to beggingthe process; thus allowing its use for aerobic treatment system`s behacior predictio