MATÉRIA: TÓPICOS NO MEIO AMBIENTE – OPERAÇÕES UNITÁRIAS “SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO” MATÉRIA: TÓPICOS NO MEIO AMBIENTE – OPERAÇÕES UNITÁRIAS ALUNO: CÉSAR ENRIQUE LEYTÓN CERNA

INTRODUÇÃO -Temos industrias que tem efluentes oleosos como por exemplo: Industria de refino e processo do Petróleo, água na fabricação de metais, águas residuais, Efluentes pesqueiros. outros. Ind. Petróleo Ind. Petróleo

Águas residuais Ind. Petróleo

EFLUENTES PESQUEIROS PEIXE Água do mar + peixe EFLUENTE ARMAZENAMENTO CAPTURA RECEPÇÃO EFLUENTE

INTRODUÇÃO -A descarrega destes efluentes oleosos tem efeitos indesejáveis, mala aparência das águas, consumo de OD, efeito tóxico nos peixes, efeito negativo na fotossínteses.

INTRODUÇÃO -De acordo ao CONAMA a teor de óleo no efluentes é de 20 mg/L.

PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO OLEO EM ÁGUA -ÓLEO LIVRE em água ascende rapidamente na superfície de água num corto período de tempo. -ÓLEO LIVRE é aquele que não é misturado com água, é ademais é visível.

PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO OLEO EM ÁGUA -ÓLEO EMULSIONADO em água é aquele que está misturado e intimamente ligado á água. ÓLEO EMULSIONADO é visível e a mistura água óleo é monofásico. ÓLEO ADHERIDO que são aqueles óleos que são aderidos a sólidos úmidos formando colóides.

PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO ÓLEO EM ÁGUA ÓLEO EMULSIFICADO EM ÁGUA

PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO 1. DE-EMULSIFICAÇÃO Agentes químicos são principalmente usados para quebrar as emulsões água óleo. Aqueles podem ser ácidos, coagulantes, sal.

PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO 2. SEPARAÇÃO POR GRAVIDADE È o tratamento mais utilizado. Ele acontece pela diferença de densidades de água e óleo livre. O equipamento mais conhecido é o separador API. (Americam Petroleum Institute)

PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO A efetividade deste equipamento é aquele bom dimensionamento onde não aconteça turbulências. Considera que o tempo de residência incrementa a separação água óleo. A velocidade de Ascenso dos glóbulos de óleo tem um comportamento vetorial. Estes equipamento reportam na saída de eles, efluentes de 20 – 100 mg/L. A resolução da CONAMA para descarte de efluentes é de 20 mg/L de óleo.

PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO 3. SEPARAÇÃO POR FLOTAÇÃO Aquela operação utiliza o conceito de separação por diferenças de densidades, alem de isso é mais efetiva. È apropriado para separação de óleos emulsificados e aderidos em sólidos. Aquela separação é incrementada por o levantamento e Ascenso dos glóbulos de óleos no meio aquoso. Incrementa a eficiência nestes equipamento o uso de coagulantes e floculantes. Estes equipamento reportam na saída de eles, efluentes de 1 – 20 mg/L.

PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO 4. TRATAMENTO COM CARVÃO ATIVADO

PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO Influente. Separador gravidade Flotação De-emulsificantes Carvão ativado Efluente

METODOLOGÍA DE DIMENCIONAMENTO PARA UM SEPARADOR API (AMERICAM PETROLEUM INSTITUTE)

CONSIDERAÇÕES GERAIS - O tamanho nominal do glóbulo de óleo livre é de 0,015 cm = 150 µm. A velocidade horizontal VH é quinze vexeis mais que a velocidade de ascenso dos glóbulos de óleo. - A profundidade do separador (d) de água tem que ser de 1 m. - A relação profundidade (d) / largura (B)= d/B = 0,3 a 0,5. - A largura do separador é de 1,8 a 6 m. -A relação comprimento (L) / largura (B) = L/B ≥ 5 - Considerar a temperatura de dimensionam.

LEI DE STOKE Onde: Vt = Velocidade vertical de ascenso, cm/s. g = Aceleração da gravidade (980 cm/s2). µ = Viscosidade absoluta do efluente a temperatura de dimensionamento, P. (g/cm.s) ρW, ρO = Densidade da água e óleo a temp. de dimens. (g/cm3). D = Diâmetro de glóbulo de óleo (cm).

SEQUÊNCIA DE DIMENCIONAMENTO 1. VELOCIDADE HORIZONTAL (VH) VH = 15Vt ≤ 1,5 cm/s. 2. ÁREA TRANSVERSAL (AC) Onde: Ac = Área transversal, m2. Qm = Vação entrada efluente, m3/s. VH = Velocidade horizontal, cm/s.

3. PROFUNDIDADE DO SEPARADOR(d) Onde: d = Profundidade do separador, m 3. PROFUNDIDADE DO SEPARADOR(d) Onde: d = Profundidade do separador, m. Ac =Área transversal do separador, m2. B = largura do separador, m. 4. COMPRIMENTO DO SEPARADOR (L) Onde: L = comprimento separadora, m. F = Fator turbulência.

5. TEMPO DE RESIDENÇIA θ Onde: di = Profundidade do efluente no separador ideal, m. ti =Tempo de retenção no separador ideal, s. Li = Comprimento no separador ideal, cm. Bi = Largura no separador ideal, cm. Vo = velocidade de óleo saída no separador, cm/s.

5. TEMPO DE RESIDENCIA θ θ = LxdxB / Qm θ = Volume / Qm

EXEMPLO DE APLICAÇÃO Calcular: as dimensões de um separador API, que tem um influente com uma vazão de 17 900 barriles americanos/día, considerar que tem uma relação testada no laboratório de um fator de turbulência de 1,52 Considerar ademais que o diâmetro mínimo dos glóbulos de óleo é de 0,015 cm e a temperatura de dimensionamento é de 20 ºC. E que a viscosidade absoluta do efluente é de 0,01225 Poise. Calcular O tempo de residência deste equipamento. DADOS F = 1,52 D = 0,015 cm Qm = 17 900 barr/día = (17 900 barr/dia)(1m3/6,29 barr) (1 dia/24 h)(1 h/3 600s) = 0,033 m3/s.

EXEMPLO DE APLICAÇÃO SOLUCÃO A: De acordo a figura F = 1,52 corresponde a uma relação de VH/Vt= 10..........(1) Mais para uma D= 0,015 cm temos: Onde a 20 ºC temos que: Vt = Velocidade vertical, cm/s. g = Aceler. gravidade (980 cm/s2). µ = Viscosidade absoluta=0,01225 P. (g/cm.s) ρW = Densidade da água= 0,999 (g/cm3). ρO = Densidade de óleo= 0,90 (g/cm3) Vt = 0,12 cm/s

EXEMPLO DE APLICAÇÃO Subst. Em equação (1) temos: VH=10Vt = 10(0,12 cm/s) VH= 1,2 cm/s a) AREA TRASVERSAL Ac = (Qm x 100) / VH Ac = (0,33 m3/s x 100) / 1,2 cm/s Ac = 2,75 m2

EXEMPLO DE APLICAÇÃO b) Largura B e profundidade d do separador: Consideramos o seguinte: - 1,8 m ≤ B ≤ 6 m - 0,3 ≤ d/B ≤ 0,5 Então: 0,3 = d/B d =0,3B......(2) Agora: d =Ac/B Da equação (2) temos: 0,3B = Ac/B 0,3B2 =AC

EXEMPLO DE APLICAÇÃO B =√2,75/0,3 B =3,03 m Aquele na equação (2) da: d =0,3(3,03 m) d = 0,9 m ~ 1 m c) COMPRIMENTO L L= F(VH/Vt)d L= 1,52(10)1m L= 15,2 m

EXEMPLO DE APLICAÇÃO SOLUÇÃO B Tempo de residência θ θ =Vo / Qm Onde Vo= volume do separador, m3 Vo= LxBxd = 15,2 m x 3,03m x 1m Vo= 46,06 m3 Subst. θ =46,06 m3 / 0,033 m3/s θ = 1 395,6 s θ = 23 min

BIBLIOGRAFÍA API publication 421- desing and operation of oil water separators -WASTEWATER TREATMENT TECHNOLOGY Paul N. Cheremisinoff, editor in collaboration with W. Banning FUNDAMENTOS de Engenharia de Petróleo/José Eduardo Thomas/Editoria Interciencia/2001. INDUSTRIAL Water Pollution Control/W.Wesley Eckenfelder/Editorial Mc Graw-Hill/1989 -WASTERWATER ENGINEERING Tratament, disposal and Reuse/Metcalf and Eddy/Editorial Mc Graw-Hill/1991.