Membrane Bioreactor for treating petroleum refinery effluent: treatment performance, membrane fouling mechanism and fouling control

Exportado OPUSMade available in DSpace on 2019-08-10T16:45:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 disserta__o__aline_ribeiro_alkmim.pdf: 1698285 bytes, checksum: 6b0a2f0af4e9a6d039698ceb08bebb41 (MD5) Previous issue date: 13O trabalho desenvolvido aborda o uso do BRM tratando efluente de petróleo e estratégias operacionais que possam minimizar a incrustação. Primeiramente, avaliou-se o desempenho do BRM em termos de remoção de poluentes e investigou-se o comportamento da incrustação em ocorrências de cargas de choque. Os resultados demonstraram que o BRM foi capaz de reduzir efetivamente os poluentes, alcançando padrões de descarte e reuso. Os resultados de IV mostraram que a matéria orgânica é removida por oxidação biológica e/ou retenção por adsorção no lodo biológico ou retenção pela membrana. Além disso, verificou-se que o SMP é produzido durante o tratamento. Em relação à permeabilidade da membrana, verificou-se que a fração solúvel do lodo biológico contribui significativamente para a incrustação da membrana devido a presença de SMP. No segundo estudo a filtrabilidade do lodo foi estudada como um importante parâmetro para a avaliação das propriedades do lodo e o potencial de incrustação da membrana em BRM. Foram comparados três métodos de determinação da filtrabilidade relatados na literatura em termos de capacidade de detecção de variações da qualidade do lodo e da reprodutibilidade, avaliando a aplicação deste parâmetro como ferramenta para o monitoramento e controle de incrustação de BRM. O estudo mostrou que o método Time To Filter foi o mais eficiente para medição da filtrabilidade, tanto em termos de capacidade de detecção de variação da qualidade do lodo, como em reprodutibilidade. Verificou-se também que a filtrabilidade está diretamente relacionada ao potencial de incrustação na membrana. Encontraram-se correlações significativas da filtrabilidade com os parâmetros COT coloidal, EPS e tamanho de floco. No terceiro estudo, avaliou-se a utilização de um polieletrólito catiônico a fim de melhorar a filtrabilidade do lodo e consequentemente controlar a incrustação da membrana. Dosagens corretiva e preventiva do polieletrólito foram realizadas nos BRM a fim de avaliar o melhor controle da incrustação nas duas estratégias. Os resultados confirmaram que o uso do produto aumenta a filtrabilidade do lodo e reduz a incrustação da membrana. Durante o período de monitoramento ocorreram choques de carga com altas concentrações de óleos e graxas e fenol na alimentacão. O uso preventivo do polieletrólito catiônico permitiu uma filtrabilidade mais efetiva e estável sem prejudicar o desempenho do BRM quanto à remoção de poluentes.The work developed discusses the potential use of MBR to treat refinery effluent and operational strategies that may mitigate fouling. At first, MBR performance was evaluated in terms of pollutants removal and fouling investigation in conditions of shock load. The results demonstrated that MBR was able to reduce effectively the pollutants, meeting guideline standards of disposal and reuse for non-potable ends. FTIR results showed that organic matter was removed by biological oxidation and/or retained by adsorption in the biological sludge or retention in the UF membrane. Furthermore, SMP was produced during treatment. In terms of membrane permeability, the results showed that the soluble fraction of mixed liquor contributed significantly to membrane fouling due to the presence of SMP fraction. Secondly, the sludge filterability was studied as an important parameter to evaluate sludge properties and the potentiality of membrane fouling in MBR. Three filterability assessment methods described in the literature were compared regarding their capability to sense sludge quality variation and reproducibility treating petroleum refinery effluents. This study showed that, among the methods evaluated, Time To Filter was the most effective to assess the filterability both in terms of its capability to detect sludge quality variation and reproducibility. The results have also shown that filterability is directly related to membrane fouling potential, and can be used as a tool to monitor and control fouling process in MBR. Significant filterability correlations among colloidal TOC, EPS and floc size were found. The third study assessed the long-term use of cationic polyelectrolyte to improve the sludge filterability, as well as membrane fouling control in bioreactor membrane while treating refinery effluents. Corrective and preventive cationic polyelectrolyte dosages have been added to the MBR in order to evaluate the membrane fouling mitigation in both strategies. The results have confirmed that the use of this product increased sludge filterability, and reduced membrane fouling. During monitoring time stress events occurred due to increase in oil and grease and phenol concentrations in the MBR feed. The preventive use of cationic polyelectrolyte allowed a more effective and stable sludge filterability with lower consumption without decreasing MBR pollutant removal overall performance