AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE UM REATOR

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JANILZE CHAVES OLIVEIRA 
 
 
JANILZE CHAVES OLIVEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE UM REATOR 
BIOLÓGICO DE DISCOS ROTATIVOS (BIODISCO) NA 
REMOÇÃO DE AMÔNIA DE EFLUENTES DE UMA 
REFINARIA DE PETRÓLEO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Betim 
2016 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE UM REATOR 
BIOLÓGICO DE DISCOS ROTATIVOS (BIODISCO) NA 
REMOÇÃO DE AMÔNIA DE EFLUENTES DE UMA 
REFINARIA DE PETRÓLEO 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à 
Faculdade Pitágoras de Betim, como requisito parcial 
para a obtenção do título de bacharel em Engenharia 
Ambiental e Sanitária. 
 
Orientador: Jandiara Damaris Campos Pozzetti 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Betim 
2016 
AGRADECIMENTOS 
 
 
 
Agradeço a Deus em primeiro lugar por se fazer presente em todos os 
momentos, por me ter dotado de saúde e disposição para alcançar mais uma vitória 
em minha vida. 
 
Agradeço aos meus pais, Javã Rodrigues Chaves e Iranilde Caldas Costa, que 
com toda humildade e simplicidade, ensinaram-me a ser uma pessoa decente e a 
buscar os meus sonhos de forma honesta. 
 
Aos meus irmãos, José Iranilson da Costa, Joicy Chaves, Érica Chaves, Ivone 
Chaves e Yara Chaves, pelo incentivo e companherismo. 
 
Ao meu marido, Miguel Mendes, que me compreende, me apoia e me ajuda na 
realização dos meus projetos. 
 
Agradeço à bióloga Cláudia Zanette, querida amiga e supervisora de estágio, 
que muito me ajudou na realização desde trabalho, disponibilizando informações e 
dados de funcionamento do objeto de estudo. Além de pacientemente sanar as 
dúvidas que surgiam no desenvolvimento das atividades. 
 
Aos meus colegas de grupo da faculdade, Edna Reis, Keyla Moreira e João 
Lucas Anselmo, que estiveram comigo em todos esses anos, compartilhando sonhos, 
frustrações, dificuldade e alegrias. 
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"Finalmente, tudo o que é verdadeiro, tudo 
o que é respeitável, tudo o que é justo, 
tudo o que é puro, tudo o que é amável, 
tudo o que é de boa fama, se alguma 
virtude há e se algum louvor existe, seja 
isso o que ocupe o vosso pensamento." 
(Bíblia Sagrada, Livro Felipenses 4:12) 
14 
 
OLIVEIRA, Janilze Chaves. Avaliação do desempenho de um Reator Biológico de 
Discos Rotativos (Biodisco) na remoção de amônia de efluentes de uma refinaria de 
petróleo. 2016. 89 páginas. Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia 
Ambiental e Sanitária – Faculdade Pitágoras, Betim, 2016. 
 
 
RESUMO 
 
 
 
As refinarias de petróleo são grandes consumidoras de água. Estas, após serem 
utilizadas nos processo de refino, geram grande quantidade de efluentes, ricos em 
amônia. A acumulação excessiva desse poluente em águas superficiais pode causar 
desequilíbrios ecológicos que afetam primeiramente a vida aquática e 
consequentemente os demais animais terrestres que com elas estabeleçam 
relações. Os principais problemas para o meio ambiente são: a eutrofização de 
corpos hídricos, a toxidade da amônia e a presença de nitrato em águas 
subterrâneas. O tratamento específico para remover o nitrogênio amoniacal dos 
efluentes de refinaria, vem sendo feito, tradicionalmente, pelo processo de Lodos 
Ativados. Mas, nos últimos anos os Reatores Biológicos de Discos Rotativos 
(Biodiscos) vêm ganhando espaço no mercado. O Biodisco consiste num tratamento 
biológico, aeróbio, de fluxo contínuo, com biomassa aderida e meio de suporte do 
biofilme em movimento. O presente trabalho trata-se de um estudo analítico- 
descritivo referente a um estudo de caso, cujo objetivo foi avaliar o desempenho de 
um Biodisco na remoção de amônia, durante o tratamento de efluentes na Refinaria 
Gabriel Passos, durante um período de dois anos. Os resultados para avaliação 
foram extraídos do banco de dados do sistema de analisadores online instalados na 
entrada e saída da Unidade de Biodiscos da refinaria. Com base nos resultados 
obtidos, observou-se que os valores de nitrogênio amoniacal na saída do reator 
apresentaram-se abaixo do limite estabelecido pela legislação ambiental vigente, 
que é de 20 mg/L, segundo a Resolução CONAMA Nº 357, de 17 de março de 2005, 
que estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes em corpos 
receptores. Observou-se também uma forte correlação entre a taxa de aplicação e 
a taxa de remoção de amônia no reator. O Biodisco mostrou-se, portanto, eficaz na 
remoção de nitrogênio amoniacal, sendo que a eficiência do reator revelou-se 
diretamente relacionada à variabilidade natural da composição da matéria-prima. 
 
 
 
 
Palavras Chaves: Biodisco; efluente industrial; refinaria; remoção de nitrogênio 
amoniacal; eficiência. 
15 
 
OLIVEIRA, Janilze Chaves. Avaliação do desempenho de um Reator Biológico de 
Discos Rotativos (Biodisco) na remoção de amônia de efluentes de uma refinaria de 
petróleo. 2016. 89 páginas. Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia 
Ambiental e Sanitária – Faculdade Pitágoras, Betim, 2016. 
 
 
ABSTRACT 
 
 
 
Oil refineries are large consumers of water. This, after being used in the refining 
process, generates large amounts of waste, rich in ammonia. Excessive 
accumulation of this pollutant in the surface of the water may cause ecological 
imbalances that primarily affect aquatic life and consequently the other land animals 
when they come into contact with the above stated substance. The main problems to 
the environment are: the eutrophication of water bodies, the toxicity of ammonia and 
the presence of nitrate in ground water. Specific treatment to remove ammonia from 
refinery wastewater, has been traditionally done by the Activated Sludge process. But 
in recent years the Biological Reactors Rotary Discs (biodiscs) have been gaining 
ground in the market. The Biodisc consists of a biological treatment, aerobic, 
continuous flow, with attached biomass and means of moving the biofilm support. 
This work is an analytical-descriptive study concerning a case study whose objective 
was to evaluate the performance of a Biodisc in removing ammonia during the 
treatment of effluents in the Gabriel Passos Refinery, over a period of two years. The 
results for evaluation were extracted from the analyzer system online database 
installed at the entrance and exit of the Biodiscs Unit of the refinery. Based on the 
results obtained, it was observed that the ammonia nitrogen values in the reactor 
outlet were below the limit set by current environmental legislation, which is 20 mg/L, 
according to CONAMA Resolution Nº. 357, dated March 17 2005 laying down the 
conditions and effluent discharge standards into receiving bodies of water. A strong 
correlation was also observed between the rate of application and the rate of 
ammonia removal in the reactor. The Biodisc exhibited, therefore, effective at 
removing ammonia nitrogen, and the reactor efficiency proved to be directly related 
to the natural variability of the composition of the raw material. 
 
 
 
Key-words: Biodisc; industrial wastewater; refinery; removal of ammonia nitrogen; 
efficiency. 
16 
 
LISTA DE FIGURAS 
Figura 01: Efeito do pH no nitrogênio na água ........................................................... 34 
Figura 02: Esquema de um sistema de lodos ativados .............................................. 36 
Figura 03: Esquema de uma Lagoa de Estabilização ................................................ 37 
Figura 04: Esquema Representativo do Biofilme ....................................................... 38 
Figura 5: Formação do biofilme em um Biodisco ....................................................... 39 
Figura 06: Esquema de funcionamento de um filtro biológico. ................................... 40 
Figura 07: Montagem típica de um biodisco .............................................................. 41 
Figura 08: Esquema de funcionamento do Biodisco .................................................. 42 
Figura 09: Desenvolvimentodas Fases do crescimento Bacteriano .......................... 44 
Figura 10: Desenvolvimento das Fases do crescimento Bacteriano .......................... 45 
Figura 11: Vista aérea da Refinaria Gabriel Passos .................................................. 50 
Figura 12: Fluxograma ETDI ...................................................................................... 51 
Figura 13: Fotos do Separador de Água e Óleo – SAO ............................................. 52 
Figura 14: Tanque Equalizador de Carga .................................................................. 53 
Figura 15: Unidade de Flotação ................................................................................. 53 
Figura 16: Bacias de Aeração ) ................................................................................. 55 
Figura 17: Unidades de Biodiscos ............................................................................. 55 
Figura 18: Vista Aérea Unidade de Biodiscos ............................................................ 56 
Figura 19: Analisador de Amônia - Modelo 7x ADI 2040 .......................................... 59 
17 
 
LISTA DE GRÁFICOS 
Gráfico 01: Monitoramento Entrada - Saída do Biodisco em 2014 ............................ 64 
Gráfico 02: Influência da T.A na T.R em 2014 ........................................................... 65 
Gráfico 03: Eficiência do Biodisco em 2014 ............................................................... 65 
Gráfico 04: Monitoramento Entrada - Saída do Biodisco em 2015 ............................ 67 
Gráfico 05: Influência da T.A na T.R em 2015 ........................................................... 68 
Gráfico 06: Eficiência do Biodisco em 2015 ............................................................... 69 
18 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1: Taxa máxima de crescimento específico para a nitrosomonas em função 
da temperatura, baseada na equação de Vant”t Hoff Arrhenius )..................................46 
Tabela 2: Principais compostos orgânicos e seus níveis de inibição ......................... 48 
Tabela 03: Valores médios de amônia no Biodisco 2014 .......................................... 63 
Tabela 04: Valores médios de amônia no Biodisco 2015 .......................................... 67 
19 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
 
CERH Conselho Estadual de Recursos Hídricos 
CONAMA Conselho Nacional de Meio Ambiente 
COPAM Conselho de Política Ambiental 
DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio 
DQO Demanda Química de Oxigênio 
DN Deliberação Normativa 
EPA Environmental Protection Agency 
ETDI Estação de Tratamento de Despejos Industriais 
FCC Craqueamento Catalítico 
GLP Gás Liquefeito de Petróleo 
HCC Hidrocraqueamento Catalítico 
HDT Hidrotratamento 
REGAP Refinaria Gabriel Passos 
rpm rotação por minuto 
SAO Separador de Água e Óleo 
UTAA Unidade de Tratamento de Águas Ácidas 
URE Unidade de recuperação de enxofre 
20 
 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................................................... 22 
1.1 PROBLEMA............................................................................................................................................... 24 
2 OBJETIVOS ............................................................................................................................................. 25 
2.1 OBJETIVO GERAL ........................................................................................................................................ 25 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................................................................................. 25 
3 JUSTIFICATIVA ........................................................................................................................................ 26 
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................................................ 27 
4.1 INDÚSTRIA DE REFINO DE PETRÓLEO .................................................................................................................. 27 
4.1.1 Processos típicos de refinarias de petróleo ..................................................................................... 28 
4.1.2 Natureza do efluente de refinaria .................................................................................................. 30 
4.1.3 Tratamento de efluentes de refinaria ............................................................................................. 32 
4.2 O POLUENTE AMÔNIA .................................................................................................................................................................... 33 
4.2.1 Efeitos da acumulação de nutrientes nitrogenados nos corpos receptores .................................... 34 
4.3 TECNOLOGIAS APLICADAS À REMOÇÃO DE AMÔNIA EM EFLUENTES INDUSTRIAIS ......................................................... 35 
4.3.1 Sistemas de Tratamento Biológico com Biomassa Suspensa ............................................................... 36 
4.3.2 Sistema de Tratamento Biológico com Biomassa Fixa ......................................................................... 38 
4.4 NITRIFICAÇÃO EM BIODICO ............................................................................................................................. 42 
4.4.1 Formação de Biofilmes microbianos ............................................................................................... 42 
4.4.2 O Processo de Nitrificação .............................................................................................................. 45 
4.5 LIMITES PARA LANÇAMENTO DE NITROGÊNIO AMONIACAL EM CORPOS HÍDRICOS ........................................................ 49 
5 METODOLOGIA ...................................................................................................................................... 50 
5.1 LOCALIZAÇÃO E DESCRIÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ......................................................................................................................... 50 
5.1.1 Sistema de Tratamento de efluentes atual da refinaria ................................................................. 51 
5.2 A UNIDADE DE BIODISCOS DA REGAP ............................................................................................................................................. 56 
5.2.1 Funcionamento do Biodiscos na refinaria ....................................................................................... 56 
5.2.2 Análises do valor de nitrogênio amoniacal ..................................................................................... 58 
5.2.3 Tratamento dos Dados ................................................................................................................... 59 
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................................................... 62 
6.1 ANÁLISE RESULTADOS 2014 ............................................................................................................................ 62 
6.1.1 Comparação dos dados diários com o limite estabelecido pela legislação ..................................... 62 
6.1.2 Avaliação do desempenho do Biodisco em 2014 ............................................................................ 63 
6.2 ANÁLISE RESULTADOS 2015 ............................................................................................................................ 66 
6.2.1 Comparação dos dados diários com o limite estabelecido pela legislação ..................................... 66 
6.2.2 Avaliação do desempenho do Biodisco em 2015 ............................................................................ 67 
7CONSIDERAÇÕES FINAIS ......................................................................................................................... 70 
8 REFERÊNCIAS ......................................................................................................................................... 71 
APÊNDICES ................................................................................................................................................. 74 
APÊNDICE A: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA JANEIRO/2014 ..................................... 74 
APÊNDICE B: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA FEVEREIRO/2014 ................................. 75 
APÊNDICE C: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA MARÇO/2014 ...................................... 76 
APÊNDICE D: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA ABRIL/2014 ......................................... 77 
APÊNDICE E: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA MAIO/2014 ......................................... 78 
APÊNDICE F: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA JUNHO/2014 ....................................... 79 
APÊNDICE G: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA JULHO/2014........................................ 80 
APÊNDICE H: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA AGOSTO/2014 .................................... 81 
APÊNDICE I: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA SETEMBRO/2014 .................................. 82 
21 
 
APÊNDICE J: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA OUTUBRO/2014 ................................... 83 
APÊNDICE K: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA NOVEMBRO/2014 ............................... 84 
APÊNDICE L: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA DEZEMBRO/2014 ................................. 85 
APÊNDICE M: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA JANEIRO/2015 ................................... 86 
APÊNDICE N: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA FEVEREIRO/2015 ................................ 87 
APÊNDICE O: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA MARÇO/2015 ..................................... 88 
APÊNDICE P: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA ABRIL/2015 ......................................... 89 
APÊNDICE Q: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA MAIO/2015 ......................................... 90 
APÊNDICE R: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA JUNHO/2015 ....................................... 91 
APÊNDICE S: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA JULHO/2015 ........................................ 92 
APÊNDICE T: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA AGOSTO/2015 ..................................... 92 
APÊNDICE U: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA SETEMBRO/2015 ................................ 93 
APÊNDICE V: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA OUTUBRO/2015 .................................. 95 
APÊNDICE Y: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA NOVEMBRO/2015 ............................... 96 
APÊNDICE X: PARÂMETROS RELACIONADOS À REMOÇÃO DE AMÔNIA DEZEMBRO/2015 ................................ 97 
22 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 
 
As refinarias de petróleo são grandes consumidoras de água, que é utilizada 
em unidades de processo, em sistemas de geração de vapor, em torres de 
resfriamento, no combate a incêndios e com fins potáveis. Em contrapartida, são 
geradas grandes quantidades de efluentes líquidos, sendo necessário tratamento 
adequado de acordo com o tipo de contaminante presente no efluente. 
 
O tratamento desses efluentes foi, por muito tempo, focado apenas na 
remoção da matéria carbonada, a qual é, certamente, motivo de grande 
preocupação, por seu alto poder de consumo de oxigênio quando descartado em 
corpos receptores. Entretanto, devido, principalmente a problemas relacionados com 
a eutrofização de corpos d´água e de contaminação de lençóis freáticos pelo 
lançamento de resíduos ricos em nitrogênio, estudos relacionados ao tratamento 
deste elemento têm tomado muita importância nos últimos anos. Para eliminar os 
compostos carbonados se realizam muitas vezes tratamentos anaeróbios, no qual o 
nitrogênio permanece na forma de amônio resultante da degradação de proteínas. 
(PHILIPS, 2008, p. 17). 
 
No Brasil, a Resolução CONAMA Nº 357, de 17 de março de 2005, que 
estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes em corpos 
receptores, fixa o limite máximo de emissão para o nitrogênio amoniacal em 20 
mg/L, por ser esta a forma de nitrogênio mais nociva ao meio ambiente. Entretanto, 
não houve nesta norma a preocupação em se limitar a descarga de outras formas de 
nitrogênio, como o nitrato e o nitrito, que também oferecem riscos de contaminação 
ambiental. 
 
Em águas naturais, por sua vez, a mesma resolução estabelece a 
concentração máxima de nitrato em 10 mg/L, de nitrito em 1 mg/L e de nitrogênio 
amoniacal, fixada de acordo com o pH, sendo: 3,7mg/L para pH menor 7,5; 2 mg/L 
para pH entre 7,5 e 8,0; 1 mg/L para pH entre 8,0 e 8,5 e 0,5 mg/L para pH maior 
que 8,5. 
23 
 
Atingir os limites de emissão de nitrogênio estabelecidos na legislação, a fim 
de evitar os riscos de contaminação que estes compostos representam, ainda é um 
desafio tecnológico para o tratamento de efluentes contendo elevadas 
concentrações de nitrogênio. 
 
Dentre as várias tecnologias disponíveis no mercado, os sistemas biológicos 
aeróbios têm destaque e ampla aplicação no tratamento de efluentes orgânicos 
industriais; sendo uma tecnologia ainda pouco utilizada, mas com grande potencial 
de aplicação, os Discos Biológicos Rotativos, mais conhecidos como Biodiscos. 
 
O sistema de biodiscos consiste num tratamento biológico, aeróbio, de fluxo 
contínuo, com biomassa aderida e meio de suporte do biofilme em movimento. 
Basicamente, o Biodisco é composto por um reator compartimentado que suporta 
um eixo contendo os discos, que são acionados por um conjunto motor-redutor. 
 
Apesar de ser muito utilizado nos Estados Unidos, no Japão, na Itália, na 
Espanha, o Biodisco é pouco difundido no Brasil, embora algumas das suas 
características encaixem-se perfeitamente à realidade brasileira, como o baixo custo 
na manutenção e o fato de não haver necessidade de operador exclusivo para o 
sistema. (ASSAN, 2006 p. 16) 
 
A maioria dos sistemas de biodiscos implantados é destinada apenas à 
remoção da matéria orgânica. Em menor extensão, sistemas têm sido implantados 
para a remoção combinada de matéria orgânica e nitrogênio amoniacal, ou apenas 
para remoção de nitrogênio amoniacal. 
 
O presente trabalho avaliou o desempenho do equipamento de Biodisco na 
remoção do nitrogênio amoniacal durante tratamento do efluente de uma refinaria, 
comparando os resultados das análises feitas no período de 2014 a 2015, com os 
parâmetros estabelecidos pela legislação ambiental vigente. 
24 
 
1.1 PROBLEMA 
 
As refinarias de petróleo geram grande quantidade de efluente, contendo 
elevadas concentrações amônia. Para não causar sérios problemas ambientais é 
preciso tratar esse efluente, a ponto de enquadrá-lo nos parâmetros da legislação 
vigente. Uma tecnologia, ainda pouco usada no Brasil, é o Reator de Discos 
Rotativos (Biodisco). Mas esse tipo de tecnologia é realmente eficaz na remoção de 
nitrogênio amoniacal? 
25 
 
2 OBJETIVOS 
 
 
 
2.1 OBJETIVO GERAL 
 
O presente trabalho teve por objetivo avaliar o desempenho de um Reator 
de Discos Rotativos (Biodisco) na remoção de nitrogênio amoniacal durante o 
tratamento de efluentes de uma refinaria de petróleo. 
 
 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
 
 
• Descrever o funcionamento da estação de tratamento de efluentes líquidos de 
da refinaria de estudo. 
 
 
• Descrever o funcionamento de um reator de discos rotativos (biodiscos) 
 
 
• Comparar os resultados das análises de nitrogênio amoniacal dos últimos 2 
anos (2014 a 2015) de operação do biodisco, com a legislação vigente. 
 
• Avaliar a eficiência do Biodisco na remoçãode amônia para o período 
avaliado. 
26 
 
3 JUSTIFICATIVA 
 
 
 
As refinarias de petróleo são naturalmente grandes consumidoras de água. 
Estas, após serem utilizadas nos processo de refino, geram grande quantidade de 
efluente, sendo alguns de difícil tratamento. Entre os principais poluentes presentes 
em efluentes de refinaria está o nitrogênio amoniacal. 
 
A acumulação excessiva desse poluente em águas superficiais pode causar 
desequilíbrios ecológicos que afetam primeiramente a vida aquática e 
consequentemente os demais animais terrestres que com elas estabeleçam 
relações. Os principais problemas para o meio ambiente são: a eutrofização de 
corpos hídricos, a toxidade da amônia e a presença de nitrato em águas 
subterrâneas. 
 
O tratamento de efluente de refinaria, ricos em nitrogênio amoniacal são feitos 
tradicionalmente pelo processo de Lodos Ativados. Mas, nos últimos anos os discos 
biológicos rotativos (biodiscos) vêm ganhando espaço no tratamento desses 
efluentes, embora, no Brasil, sua expansão venha ocorrendo de maneira tímida. 
 
Portanto, este projeto se justifica pela necessidade de conhecer o 
funcionamento dessa tecnologia e avaliar o seu desempenho, de forma prática, a 
partir de uma realidade concreta e por um período de tempo significativo, o que será 
realizado neste projeto, através de um estudo de caso, em uma refinaria de petróleo. 
27 
 
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
 
 
4.1 INDÚSTRIA DE REFINO DE PETRÓLEO 
 
 
 
Machado (2012, p. 08), afirma que “refino é o processo de converter o 
petróleo cru em produtos comercializáveis e de purificar o gás para consumo”. Os 
principais produtos obtidos a partir do processo de refino são gasolina, óleo diesel, 
querosene e nafta. 
 
 
Uma refinaria tem como objetivo o conhecimento da composição do petróleo 
a destilar, visto que a constituição e o aspecto do petróleo bruto são variáveis de 
acordo com a formação geológica do terreno de onde é extraído (PETROBRAS, 
2004). Cada refinaria é então projetada e construída de acordo com o tipo de 
petróleo a ser processado e as necessidades do mercado, devendo apresentar, 
portanto, um certo grau de flexibilidade (SOUZA et al., 2004, p. 15) 
 
Durante o processo de refino são consumidas grandes quantidades de água, 
isto porque, praticamente todas as operações, desde a destilação primária até os 
tratamentos finais, requerem grandes volumes de água de processo e de 
resfriamento, o que gera grandes quantidades de efluentes líquidos, sendo alguns 
de difícil tratamento. 
 
Os efluentes líquidos gerados nas refinarias são constituídos de água de 
refrigeração, água de processo, efluentes sanitários e água de chuva, e variam, 
tanto em qualidade e quantidade, em função do tipo de petróleo processado, das 
unidades de processamento que compõem a refinaria e da forma de operação 
dessas unidades. De um modo geral, as refinarias produzem uma quantidade de 
efluentes líquidos relativamente proporcional às quantidades de óleo refinado. Os 
efluentes são tratados em estações de tratamento de efluentes situadas nas 
próprias refinarias, sendo então descarregados em estações de tratamento públicas 
ou em corpos receptores, desde que atendam à legislação ambiental (MARIANO, 
28 
 
2001, p. 23). 
 
4.1.1 Processos típicos de refinarias de petróleo 
 
 
A seguir, as unidades principais de refinarias de petróleo são descritas 
sucintamente. Além das unidades descritas, as refinarias possuem uma série de 
sistemas de utilidades, que são insumos necessários ao seu funcionamento, como 
a água, o vapor, a eletricidade, o resfriamento de água, o ar comprimido e os gases 
industriais. 
 
 
• Dessalgação 
 
 
 
A dessalgação possui como objetivo principal a remoção de sais corrosivos e 
de água, além de compostos organo-metálicos e sólidos em suspensão, que 
desativam catalisadores usados em operações de refino. O processo de 
dessalgação envolve a mistura de óleo com água (cerca de 3 a 10% do volume do 
cru) para a dissolução de sais na água e em seguida, remove-se a água do 
petróleo (POMBO, 2011, p. 31). 
 
• Destilação Atmosférica 
 
 
O petróleo cru dessalinizado é aquecido em fornos tubulares até uma 
temperatura em torno de 400º C, que é a máxima temperatura que se pode 
aquecer o petróleo sem que haja perigo de ocorrer decomposição térmica. A essa 
temperatura, boa parte do petróleo já se encontra vaporizada e essa carga alimenta 
então uma torre de destilação à pressão atmosférica (MARIANO, 2001, p. 14) 
 
 
• Destilação a Vácuo 
 
O processo de destilação a vácuo consiste na destilação das frações pesadas 
a pressões reduzidas, permitindo, por conseguinte, a separação das mesmas a 
29 
 
temperaturas menores, sem decomposição de hidrocarbonetos e formação de 
coque. Os produtos em geral são: gasóleo leve de vácuo, gasóleo pesado de vácuo 
e resíduo de vácuo (ABADIE, 2002, p. 20). 
 
• Craqueamento Térmico/Visco- redução 
 
 
O craqueamento consiste na quebra de moléculas grandes (ou pesadas) de 
hidrocarbonetos em moléculas menores, através de aporte de calor. As reações 
ocorrem à temperatura de 500 ºC, sendo interrompidas após um tempo de 
permanência adequado. Já a visco-redução tem como objetivo a redução da 
viscosidade de derivados pesados e ao aumento da quantidade de gasóleo 
destinado à produção de gasolina (POMBO, 2011, p. 34). 
 
 
• Coqueamento 
 
 
O coqueamento é um processo de craqueamento usado primariamente para 
reduzir a produção de óleos combustíveis residuais das refinarias. Neste processo a 
carga (geralmente resíduo de vácuo) é introduzida numa torre fracionada, sendo 
separada em gasóleo, gasolina de coqueamento, gases combustíveis e coque de 
petróleo. (MARIANO, 2001, p. 25). 
 
 
• Craqueamento Catalítico (FCC) 
 
 
No processo de craqueamento catalítico as reações acontecem em condições 
menos rigorosas em função do catalisador. A carga do craqueamento catalítico 
consiste normalmente em gasóleos leves e pesados da unidade de destilação 
atmosférica (ou de destilação a vácuo), do coqueamento e das operações de 
desasfaltação (POMBO, 2011, p. 35). 
 
 
• Hidrocraqueamento Catalítico (HCC) 
30 
 
 
É um processo que consiste na quebra de molé- culas existentes na carga de 
gasóleo por ação conjugada do catalisador, altas temperaturas e pressões, e 
presença de grandes volumes de hidrogênio. Ao mesmo tempo em que ocorrem as 
quebras, simultaneamente acontecem reações de hidrogenação do material 
produzido (ABADIE, 2002, p.11). 
 
 
 
• Hidrotratamento e hidroprocessamento 
 
 
O hidrotratamento é um processo de refino com hidrogênio cuja finalidade é 
estabilizar um determinado corte de petróleo ou eliminar compostos indesejáveis dos 
mesmos. A estabilização de frações de petróleo é conseguida por meio da 
hidrogenação de compostos reativos presentes (ABADIE, 2002, p.59). 
 
 
• Polimerização 
 
 
A polimerização consiste num processo de combinação de hidrocarbonetos, 
sendo usualmente empregado na conversão de propeno ou buteno (de frações de 
GLP, por exemplo) em gasolina de alta octanagem. As reações ocorrem à alta 
pressão e na presença de ácido fosfórico (H3PO4) como catalisador (POMBO, 2011, 
p. 36). 
 
 
4.1.2 Natureza do efluente de refinaria 
 
A utilização da água em refinarias ocorre principalmente nos processos 
produtivos: dessalgação do petróleo, solubilização de sais, preparo de produtos 
químicos, etc. Há ainda o uso de água em serviços, como lavagem de piso, rega de 
jardim, teste hidrostático de equipamentos, além de geração de vapor, água de 
resfriamento e água potável. 
 
As características do efluente vão depender da matéria-prima processada, 
31 
 
das etapas de transformação utilizadas, e da incorporação de substâncias como 
solventes, aditivos etc. Segundo Machado (2008 p. 24), “os parâmetros principais 
desse efluente são: óleo livre e emulsionado, fenóis, mercaptanas, sulfetos, amônia, 
cianetos,sólidos dissolvidos e DQO”. 
 
Quadro 01: Principais efluentes gerados em cada unidade do processo de refino 
 
 
UNIDADE 
POLUENTES PRINCIPAIS DO 
FLUENTE 
COMENTÁRIOS 
 
Dessalgação do cru 
 
Óleo livre, amônia, sulfetos e 
sólidos em suspensão 
 
3 a 10% em vol. na carga 
do cru 
Destilação de óleo 
cru 
 
Sulfetos, amônia, fenóis, óleo, 
cloretos, mercaptanas 
 
 
Craqueamento 
térmico 
 
H2S, amônia, fenóis 
 
Craqueamento 
catalítico 
 
Óleo, sulfetos, fenóis, cianeto, 
amônia 
 
Efluentes alcalinos 
 
Hidrocraqueamento 
 
Alto em sulfetos 
 
 
Polimerização 
 
Sulfetos, mercaptanas, amônia 
 
 
Hidrotratamento 
 
Amônia, sulfetos, fenóis 
Efluente depende 
fortemente da matéria- 
prima de alimentação 
Quadro 01: Principais efluentes gerados em cada unidade do processo de refino. (Adaptado de 
Pombo 2011, p. 41). 
32 
 
4.1.3 Tratamento de efluentes de refinaria 
 
 
O efluente de refinaria passa em geral pelos tratamentos: preliminar, primário 
e secundário. Quando o efluente tratado é descartado no corpo receptor, 
geralmente está enquadrado após o tratamento secundário. Para reuso, 
dependendo da aplicação, ou para remoção de compostos específicos é feito um 
tratamento terciário. 
 
Segundo Von Sperling (1996, p. 264), “tratamento preliminar destina-se 
principalmente à remoção de sólidos grosseiros e área.” Nessa etapa, podem ser 
empregadas: o gradeamento, o peneiramento, a neutralização e a equalização. 
 
O tratamento primário é empregado para a remoção dos sólidos suspensos e 
material flotante e também para a preparação do efluente para o posterior 
tratamento secundário ou para a descarga. Nesta etapa, pode-se remover cerca de 
40 a 70% dos sólidos em suspensão e aproximadamente 35% de DBO. Podem ser 
empregadas as técnicas de sedimentação, coagulação/floculação, flotação e 
precipitação química. (CAMMAROTA, 2011, p. 26) 
 
O tratamento secundário engloba processos biológicos de tratamento de 
efluente, tanto de natureza aeróbia quanto os anaeróbios tendo como objetivo 
remover a matéria orgânica dissolvida e em suspensão, através da transformação 
desta em sólidos sedimentáveis ou gases. Os produtos desse tratamento devem ser 
mais estáveis, aspecto mais claro e significativamente redução de microrganismos e 
uma menor concentração de matéria orgânica. Nesta etapa podem ser empregadas 
técnicas como: lodos ativados, lagoas de aeração e biodiscos (CAMMAROTA, 2011, 
p. 40). 
 
Já o tratamento terciário objetiva a remoção de poluentes específicos 
(usualmente tóxicos ou compostos não biodegradáveis) ou ainda, a remoção 
complementar de poluentes não suficiente mente removidos no tratamento 
secundário. O tratamento terciário é bastante raro no Brasil (MELLO, 2007, p. 32). 
33 
 
3 
4.2 O POLUENTE AMÔNIA 
 
No ciclo do nitrogênio na biosfera, este nutriente se alterna entre várias 
formas e estados de oxidação, como resultado de diversos processos bioquímicos. 
No meio aquático o nitrogênio pode ser encontrado nas formas apresentadas a 
seguir: 
 
Quadro 02: Formas predominantes de Nitrogênio em águas residuárias 
 
 
 
FORMA FÓRMULA 
Nitrogênio molecular N2 
Nitrogênio orgânico Variável 
Amônia livre 
- 
NH3 
Íon amônio 
+ 
NH4 
Íon nitrito 
- 
NO2 
Íon nitrato 
- 
NO3 
 
Quadro 02: Formas predominantes de Nitrogênio em águas residuárias (Adaptado de Fujii, 2011). 
 
 
 
Conforme verifica-se no Quadro 02, a amônia existe em solução aquosa, 
tanto na forma de íon (NH4 +) como na forma livre, não ionizada (NH -): 
 
NH3 - + H2O → NH4 + + OH 
 
Esta relação entre amônia livre (NH3
-) e amônia ionizada (NH4
+) é altamente 
dependente do pH e da temperatura, como pode ser observado na reação 
supracitada. Para valores de pH em torno de 7, apenas íons amônio estão 
presentes em solução; para pH em torno de 12 apenas amônia na forma livre está 
presente como gás dissolvido em solução, para valores de pH entre 7 e 12 estão 
presentes tanto íons amônio (NH4
+) quanto amônia gasosa (NH3
-) (WATER 
POLLUTION CONTROL FEDERATION, 1991 citado por PHILIPS, 2008, p. 24). 
34 
 
 
 
 
 
Figura 01: Efeito do pH no nitrogênio na água (Adaptado de METCAL&EDDY , 2003). 
 
 
4.2.1 Efeitos da acumulação de nutrientes nitrogenados nos corpos receptores 
 
A acumulação excessiva de nutrientes em águas superficiais pode causar 
desequilíbrios ecológicos que afetam primeiramente a vida aquática e 
consequentemente os demais animais terrestres que com elas estabeleçam 
relações. 
 
Segundo Fujji (2011), os principais efeitos associados a descargas de 
compostos nitrogenados em corpos receptores são: 
 
Eutrofização: é a adição de nutrientes a um sistema aquático, provocando 
um crescimento excessivo de plantas e algas em corpos receptores. Como 
esses organismos morrem e se decompõe, a respiração excessiva pode 
diminuir a concentração de oxigênio dissolvido na água. 
Toxidade da amônia: a forma molecular não ionizada do nitrogênio 
amoniacal pode causar efeitos que podem ser agudos, representado pela 
mortalidade de peixes, ou crônicos, impondo consequências na reprodução 
ou demais aspectos da saúde dos organismos. 
Nitrato em águas subterrâneas: a descarga de nitrato diretamente ou de 
amônia, que mais tarde é nitrificada em águas subterrâneas ou mesmo em 
águas superficiais pode potencialmente provocar desordem sanguínea 
35 
 
chamada methemoglobinemia, que acomete crianças, resultando em 
sufocamento (FUJJI, 2011, p. 22). 
 
 
 
4.3 TECNOLOGIAS APLICADAS À REMOÇÃO DE AMÔNIA EM EFLUENTES 
INDUSTRIAIS 
 
 
O nitrogênio pode ser removido de efluentes tanto por tratamentos físico- 
químicos como por via biológica. No entanto, a remoção do nitrogênio por processos 
biológicos apresenta-se efetiva e com baixos custos, razão pela qual tem sido 
utilizada preferencialmente em detrimento dos processos físico-químicos (EPA, 
1993). 
 
São diversos os tipos de reatores disponíveis para o tratamento biológico dos 
efluentes industriais, que são classificados a partir do tipo de fluxo hidráulico, já que 
modelo hidráulico do reator é em função do tipo de fluxo e do padrão de mistura na 
unidade. O padrão de mistura depende da forma geométrica do reator, da 
quantidade de energia introduzida por unidade de volume e do tamanho ou escala 
da unidade, além de outros fatores. Com relação ao fluxo no reator há duas 
situações: fluxo intermitente ou batelada - entrada e/ou saída descontínua- e fluxo 
contínuo - entrada e saída contínua. (ASSAN, 2006 p. 40) 
 
Os reatores de fluxo contínuo também podem ser divididos conforme o 
padrão de mistura: Mistura Completa, Pistão, Disperso, Células em série e/ou 
paralela. Os reatores de fluxo contínuo com mistura completa são aqueles em que 
seu conteúdo está em completa e perfeita homogeneização e mistura, dentro de um 
tanque de limites bem definidos. Os parâmetros dentro dos reatores devem ser 
iguais em qualquer ponto a ser coletado. Portanto, a concentração de saída deve ser 
igual a concentração dentro do reator. Os reatores de mistura completa, geralmente 
apresentam formato quadrado ou circular (MATANGUE, 2011, p. 151). 
 
Descrevendo em maiores detalhes, os reatores biológicos de fluxo contínuo 
podem ser divididos em: Com recirculação de efluente e Sem recirculação do 
36 
 
efluente. E por sua vez os reatores que não utilizam a recirculação dos efluentes 
podem ser classificados quanto ao tipo de biomassa: Biomassa suspensa e 
Biomassa fixa (MELO, et al, 1992, p. 160). 
 
 
4.3.1 Sistemas de Tratamento Biológico com Biomassa Suspensa 
 
 
 
Dentre os reatores biológicos de fluxo contínuo, mistura completa e biomassa 
suspensa destacaram as principais tecnologias disponíveis no mercado que são 
empregadas conforme a particularidade de cada projeto: 
 
a) Lodos Ativados 
 
 
Segundo JORDÃO e PESSÔA (2009): 
 
 
Lodo ativado é o floco produzido num esgoto bruto ou decantado pelo 
crescimento de bactériaszoogléias ou outros organismos na presença de 
oxigênio dissolvido e acumulado em concentrações suficientes graças ao 
retorno de outros flocos previamente formados. (JORDÃO e PESSÔA, 
2009, p. 240). 
 
Neste processo, o efluente bruto entra em mistura com os lodos ativados, 
sendo agitados e aerados e em seguida separados (efluente tratado/lodo ativado) 
por sedimentação ou decantação. Grande parte do lodo ativado separado volta ao 
sistema, enquanto que uma parte, na forma de lodo em excesso tem um destino final 
seguro. 
 
Figura 02: Esquema de um sistema de lodos ativados (Adaptado de VON SPERLING, 1997). 
37 
 
 
 
b) Lagoas de Estabilização 
 
 
Para Assan (2006, p. 44), “lagoas de estabilização são tratamentos biológicos 
em que a matéria orgânica é estabilizada pela oxidação bacteriana (oxidação 
aeróbia ou fermentação anaeróbia) e/ou redução fotossintética das algas”. 
 
Na prática, as lagoas de estabilização reproduzem de forma artificial as 
condições técnicas adequadas aos fenômenos físicos, químicos e biológicos que 
caracterizam a autodepuração dos corpos hídricos. As bactérias são as grandes 
responsáveis pelo tratamento, produzindo ácidos orgânicos sob condições 
anaeróbicas ou gás carbônico e água sob condições aeróbias. 
 
 
 
Figura 03: Esquema de uma Lagoa de Estabilização (VON SPERLING, 1996). 
 
 
 
c) Lagoas Aeradas 
 
 
 
As lagoas aeradas são uma variação do processo de tratamento através de 
lagoas de estabilização, onde o suprimento de oxigênio é realizado artificialmente 
por dispositivos eletromecânicos, comumente chamados de aeradores, que 
possuem a finalidade de manter uma concentração de oxigênio dissolvido em toda 
ou parte do líquido, garantindo as reações bioquímicas que caracterizam o processo. 
38 
 
4.3.2 Sistema de Tratamento Biológico com Biomassa Fixa 
 
Este grupo é composto pelos reatores biológicos aeróbios de fluxo contínuo, 
mistura completa e biomassa fixa. O processo tem como característica a 
alimentação e percolação contínua do efluente através do meio suporte a contínua 
passagem do efluente nos interstícios promove a aderência o crescimento e o 
desenvolvimento da massa biológica na superfície do suporte, favorecido pela 
predominância de colônias gelatinosas mantendo suficiente período de contato da 
biomassa com o efluente. 
 
A aderência do biofilme a uma superfície apresenta a vantagem de uma 
grande quantidade de biomassa pode ser retida num curto espaço de tempo. 
Praticamente toda a fauna microbiana tem a capacidade de aderirem a um suporte, 
via a produção de polímeros extracelulares que possibilitem a aderência à 
determinada superfície. No biofilme são necessários os seguintes compostos para o 
desenvolvimento bacteriano e a correta adsorvição pela superfície: a matéria 
orgânica, o oxigênio e nutrientes. (ASSAN, 2006, p.48) 
 
As camadas mais internas do biofilme próximas ao meio suporte são 
desprovidas de oxigênio (condição anóxica), que foram consumidos nas camadas 
mais externas (condição aeróbia). Portanto o oxigênio dissolvido é fator 
determinante no estabelecimento das camadas. (ASSAN, 2006, p.49) 
 
 
Figura 04: Esquema Representativo do Biofilme (VON SPERLING, 1997). 
39 
 
O meio suporte é constituído de uma massa de sólidos, convenientemente 
depositados no reator com a finalidade de agregar a biomassa, em condições 
favoráveis ao desenvolvimento das reações bioquímicas que caracterizam o 
processo permitindo ampla aeração. Os materiais mais utilizados são as pedras, 
britas, cascalhos, pedregulhos etc.; atualmente, o plástico, principalmente o PVC, 
vem ganhando espaço e podem assumir diversas formas geométricas (tubos, 
blocos, tocos etc.). Os principais exemplos de reatores de biomassa fixa são os 
filtros percolados e os reatores biológicos de discos rotativos (biodiscos). 
 
 
 
 
Figura 5: Formação do biofilme em um Biodisco. Fonte: REGAP, 2016 
 
 
 
 
a) Filtros Percolados 
 
 
Segundo Nascimento (2001 p. 16) “filtros percolados são processos de 
tratamento por oxidação biológica, não ocorrendo o fenômeno físico de filtração ou 
peneiramento. Portanto o nome filtro é impróprio, mas reconhecido mundialmente”. 
40 
 
 
 
 
Figura 06: Esquema de funcionamento de um filtro biológico (VON SPERLING, 1996). 
 
 
 
 
b) Discos Biológicos Rotativos (Biodiscos) 
 
 
 
Este tipo de reator tem sido utilizado para tratamento de efluentes sanitários 
desde 1960, sendo que a maioria dos sistemas implantados são destinados apenas 
à remoção de matéria orgânica. Em menor extensão, sistemas têm sido construídos 
para a remoção combinada de matéria orgânica e nitrogênio amoniacal, ou apenas, 
para nitrogênio. 
 
O Biodisco é um processo de biomassa fixa onde os suportes plásticos são 
montados como discos suportados por um eixo central. Estas estruturas são 
montadas em tanques de forma que, aproximadamente, 30 a 40 % do suporte fique 
submerso no meio líquido durante a rotação. Normalmente, o diâmetro do Biodisco é 
de 3,6 m por 8,2 m de comprimento. Essas unidades são normalmente montadas em 
série, conforme a figura 06. 
41 
 
 
 
Figura 07: Montagem típica de um biodisco. (SANTIAGO, 1995). 
 
 
 
A transferência da massa do substrato e do oxigênio ocorre pela rotação da 
parte submersa do Biodisco por meio do efluente contido no tanque. A rotação 
constante do suporte coloca o biofilme ora em contato com o substrato, ora com o 
ar. Usualmente, a rotação empregada em unidades industriais fica entre uma e duas 
rpm, e velocidade periférica de 18,3 m/min. Além de promover o contato do biofilme 
com o substrato e o oxigênio, a rotação tem também o papel de controlar a 
espessura do biofilme. 
 
Um crescimento excessivo do biofilme indica um projeto inadequado, 
provavelmente, com elevada taxa de aplicação de matéria orgânica. O biofilme 
espesso resulta em baixa eficiência de remoção de substrato, devido à baixa taxa de 
transferência de oxigênio. A nitrificação em biodiscos, assim como em todo sistema 
de biomassa fixa, exige uma baixa taxa de aplicação de matéria orgânica 
(SANTIAGO, 1995, p. 21). 
 
 
 
Nesse tipo de reator, um suficiente biofilme se desenvolve em 
aproximadamente duas semanas, após a partida em operação normal à temperatura 
acima de 15º C. Em sistemas destinados apenas a nitrificação, o biofilme formado 
apresenta cores que vão de marrom claro a bronzeado, escurecendo quando a 
espessura do biofilme aumenta. A espessura do biofilme alcança seu equilíbrio entre 
25 e 60 dias e pode ser controlada por meio de rotação reversa, injeção de ar, e/ou 
aumento na rotação do Biodisco ( ASSAN, 2006, p. 21). 
42 
 
 
 
 
 
 
Figura 08: Esquema de funcionamento do Biodisco (ASSAN, 2006, adaptado de ALPINA, 2005) 
 
 
 
4.4 NITRIFICAÇÃO EM BIODICO 
 
 
 
4.4.1 Formação de Biofilmes microbianos 
 
 
 
As bactérias são os principais atores nos sistemas de tratamento biológico, 
sendo organismos unicelulares procariotas e apresentando-se isoladamente ou 
agregado em colônias. (ASSAN, 2006, p.37) 
 
Na Figura 09 constatamos uma típica curva de crescimento bacteriano em 
diferentes concentrações ao longo do tempo. Estas curvas podem ser divididas em 
várias fases: 
 
• Fase de Adaptação (1) 
 
 
Quando introduzidas em um novo ambiente, as bactérias necessitam de um 
tempo para estabelecer-se, caracterizado por um número estável de indivíduos que 
são muito ativos e com o decorrer do tempo vão aumentando o tamanho celular, 
preparando-se para uma nova fase onde acontecerá a reprodução. 
43 
 
 
• Fase de Crescimento Exponencial (2) 
 
 
Nesta fase ocorre a divisão binária em uma razão bastante acelerada, regida 
pelo tempo e na capacidade biológica de cada bactéria em processar a matéria 
orgânica disponível. Fatores ambientais como temperatura, pH, composição e 
concentração do efluente e a presença ou ausência de oxigênio. 
 
• Fase de Crescimento Retardado (3) 
 
Oalimento orgânico é a grande barreira ao crescimento bacteriano nesta 
fase. 
 
 
• Fase Estacionária (4) 
 
 
A população microbiana estabiliza-se, principalmente por dois motivos: o 
primeiro é a escassez de alimentos e o segundo é a restrição do espaço disponível 
para novos indivíduos. 
 
• Fase de Decrescimento Retardado (5) 
 
 
A população começa a diminuir, o alimento fica muito escasso e o número de 
morte celular supera o número de multiplicação. 
 
• Fase de Decrescimento Logarítmico (6) 
 
 
Nesta fase as bactérias morrem numa proporção muito maior ao nascimento 
e há baixa oferta alimentar. 
 
• Fase de Morte (7) 
 
 
Praticamente há o desaparecimento populacional, permanecendo uma 
pequena parcela que sobrevive alimentando-se da população morta. 
44 
 
A Figura 3 descreve as fases do crescimento bacteriano. 
 
 
 
 
 
Figura 09: Desenvolvimento das Fases do crescimento Bacteriano (DAUTANT, 1997) 
 
 
 
Nas fases de crescimento bacteriano podemos ter aumento em tamanho da 
população total como também o crescimento da massa bacteriana ao longo do 
tempo. 
 
• Fase de Crescimento Exponencial 
 
 
Com uma quantidade abundante de matéria orgânica, a capacidade de 
metabolizar e crescer está em função da capacidade de consumir alimentos. 
 
• Fase de Crescimento Retardado 
 
 
A massa bacteriana diminui pela diminuição pela oferta alimentar. 
 
 
• Fase Endógena 
 
 
Há um decréscimo da massa bacteriana ocorrendo um fenômeno em que os 
microorganismos metabolizam o próprio protoplasma devido à baixa oferta alimentar. 
45 
 
2 
 
 
 
Figura 10: Desenvolvimento das Fases do crescimento Bacteriano (DAUTANT, 1997) 
 
 
 
4.4.2 O Processo de Nitrificação 
De acordo com Santiago (1995): 
“O processo de nitrificação ocorre na presença de bactérias que oxidam o 
nitrogênio amoniacal a nitrito e este, a nitrato. Os dois principais gêneros de 
bactérias responsáveis pela nitrificação são as nitrosomonas e nitrobacter, 
sendo que outros tipos de bactérias tanto autotróficas como heterotróficas 
também são capazes de promover a oxidação do nitrogênio amoniacal” 
(Santiago, 1995, p. 06). 
 
Estes dois grupos de bactérias se distinguem um do outro pela habilidade de 
oxidar uma das espécies do nitrogênio inorgânico. Enquanto a nitrossonomas oxida 
o nitrogênio amoniacal a nitrito, a nitrobactrer oxida o nitrito a nitrato. São 
classificadas como autotróficas por obterem a energia para seu crescimento da 
oxidação da forma inorgânica do nitrogênio. Outra característica destes 
microorganismos é que eles utilizam o carbono inorgânico, dióxido de carbono, e 
não o carbono orgânico como a maioria das bactérias. 
 
A seguir, é apresentada a equação estequiométrica para oxidação do 
nitrogênio amoniacal a nitrito pela nitrosomonas: 
 
NH4 + 1,5 O2 → 2H+ + H2O + NO - (Reação 01) 
 
 
A reação de oxidação do nitrito a nitrato pela nitrobacter pode ser expressa como: 
46 
 
2 2 3 
3 
 
NO - + 0,5 O → NO - (Reação 02) 
 
 
Pesquisadores sugerem que a cada grama de nitrogênio oxidado, 0,17 g de 
células são formadas, correspondendo a 0,15 g de células de nitrosomonas por 
grama de nitrogênio amoniacal, e 0,02 g de células decorrente da oxidação do nitrito 
pela nitrobacter (SANTIAGO, 1995, p. 04). 
 
A reação total para a oxidação do nitrogênio amoniacal a nitrato pode ser 
expressa como: 
NH4+ + 2 O2 → NO - + 2H+ + H2O 
 
 
Pela estequiometria das reações (1) e (2), verifica-se que: a massa 
necessária de oxigênio para completar estas reações é de 4,57 g O2/g de nitrogênio 
oxidado, sendo 3,43 g de O2. 
 
 
4.4.2.1 Fatores que influenciam a Nitrificação 
 
 
 
a) Temperatura 
 
 
O processo de nitrificação ocorre na faixa de, aproximadamente, 4 - 45 ºC, 
sendo que a nitrosomonas tem como temperatura ótima 35 ºC, e a nitrobacter a faixa 
ótima é de 35 - 42ºC. Valores conservativos foram estimados para a taxa máxima de 
crescimento das nitrosomonas na faixa de 10 - 30 ºC. (SEGATTO, 2002, p. 38). 
 
 
Tabela 01: Taxa máxima de crescimento específico para a nitrosomonas em 
função da temperatura, baseada na equação de Vant”t Hoff Arrhenius1 ). 
 
 
 
 
 
 
1 Segundo a Regra de Vant”t Hoff Arrhenius, a taxa de crescimento dobra a cada 10ºC. 
47 
 
4 
 
Temperatura ºC n, d -1 
10 0,3 
20 0,65 
30 1,2 
Fonte: Artigo Nitrificação em Biodisco (SANTIAGO, 1995). 
 
 
 
b) Oxigênio Dissolvido 
 
 
A concentração de oxigênio dissolvido tem um efeito significativo na 
velocidade de crescimento das bactérias nitrificantes e nitrificação nos sistemas de 
tratamento biológico de efluentes. A faixa de concentração de oxigênio dissolvido 
necessária para a nitrificação em sistemas de biomassa em suspensão é de 0,5 - 2,5 
mg/L. Nos reatores de biomassa fixa, onde a transferência de massa e resistência 
de difusão são características inerentes do reator de nitrificação, o nível de oxigênio 
dissolvido dever ser relativamente maior. Estudos recentes sugerem que a 
concentração de oxigênio dissolvido no líquido dever ser mantida em 70 % da 
concentração de saturação (SEGATTO, 2002, p. 38). 
 
c) pH e Alcalinidade 
 
 
Muitos estudos já foram realizados procurando-se determinar a influência do 
pH e do grau de aclimatação sobre a taxa de nitrificação, verificando-se uma ampla 
faixa de pH ótimo, que varia entre 7,4 e 8,6. Uma substancial quantidade de 
alcalinidade é consumida durante o processo de nitrificação (7,14 g CaCO3/g NH +-N 
oxidado). Ficou demonstrado que, em um reator biológico, o pH é ditado pela 
alcalinidade e concentração de CO2 presente no sistema operando na faixa de pH 
de 5 a 8 (SEGATTO, 2002, p. 39). 
 
d) Inibidores 
 
 
As bactérias nitrificantes são sensíveis a um grande número de compostos 
orgânicos e inorgânicos. Na tabela 2, apresentam-se alguns dos compostos 
48 
 
orgânicos inibidores da nitrificação, ressaltando-se que estas concentrações de 
inibição não abrangem a adaptação. (BARBOSA, 2006, p. 52). 
 
Santiago (1995) afirma que: 
 
“Certos compostos inorgânicos, incluindo os metais, tem efeito inibitório 
para as bactérias nitrificantes. Os compostos inorgânicos identificados como 
potencialmente inibidores da atividade das bactérias nitrificantes são: 
cádmio, cianeto livre, cianeto de sódio, chumbo, cobre, cobalto, cromo, 
níquel, tiocianato e zinco” (SANTIAGO, 1995, p. 09). 
 
 
 
Tabela 02: Principais compostos orgânicos e seus níveis de inibição. 
 
 
Composto Concentração * (mg/L) 
Acetona 2000 
Sulfeto de carbono 38 
Clorofórmio 18 
Etanol 2400 
Fenol 5,6 
Etilenodiamina 17 
Hexaetilenodiamina 85 
Anilina <1 
Monoetilenoamina (MEA) <200 
 
* Concentração do composto que resulta no mínimo em 50 % de inibição 
Fonte: SANTIAGO et al, 1995) 
 
 
e) Relação Carbono Orgânico e Nitrogênio 
 
 
 
A relação carbono orgânico e nitrogênio é um dos fatores críticos que 
influenciam os sistemas que se propõem à nitrificação. Em qualquer tipo de reator, 
melhores taxas de nitrificação são obtidas quando há uma limitação da concentração 
de matéria carbonácea e sólidos em suspensão na entrada. Diferentes estudos 
49 
 
convergem para uma concentração de demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e 
sólidos inferior a 15 mg/l, para que a máxima taxa de nitrificação seja obtida. É 
citado, também, como regra a ser seguida, que a relação entre DBO e nitrogênio 
amoniacal deve ser mantida inferior a 1 (BARBOSA, 2006, p. 53). 
 
 
4.5 LIMITES PARA LANÇAMENTO DE NITROGÊNIO AMONIACAL EM CORPOS 
HÍDRICOS. 
 
O Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) é o órgão federal 
responsável pela regulamentação dos padrões de qualidade e lançamento de 
efluentes nos corpos d’água, e por meio da Resolução n° 357, de 17 de março de 
2005, e seu complemento Resolução n° 430, de 13 de maio de 2011, dispõe sobre a 
classificação dos corpos de água e dá diretrizes ambientais para o seu 
enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamentode 
efluentes. A resolução supracitada limita em 20mg/L o padrão de lançamento de 
nitrogênio amoniacal em corpos receptores. 
 
No âmbito do estado de Minas Gerais, o Conselho de Política Ambiental 
juntamente com o Conselho Estadual de Recursos Hídricos criaram a Deliberação 
Normativa Conjunta COPAM/CERH-MG nº 01, de 05 de maio de 2008, que dispõe 
sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu 
enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de 
efluentes, e dá outras providências. Essa norma também limita em 20mg/L o padrão 
de lançamento de nitrogênio amoniacal, assim como a norma federal. 
50 
 
5 METODOLOGIA 
 
 
 
O presente trabalho trata-se de um estudo analítico-descritivo referente a um 
estudo de caso, cujo objetivo é avaliar o desempenho de um reator de biomassa 
fixa, biodiscos, na remoção de amônia, durante o tratamento de efluentes na 
Refinaria Gabriel Passos, durante um período de dois anos. Trata-se, portanto, do 
estudo de uma situação específica, cujo método de abordagem é indutivo, ou seja, é 
fundamentado na experiência; na observação de uma realidade concreta. 
 
 
5.1 LOCALIZAÇÃO E DESCRIÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO 
 
A Refinaria Gabriel Passos (REGAP) foi inaugurada em 30 de março de 1968. 
Localiza-se nos municípios de Betim e Ibirité e ocupa atualmente uma área total de 
12.800.000 m², contando com uma área construída de cerca de 2.306.000 m². 
Possui ainda uma área de reserva ecológica, que corresponde a aproximadamente 
50.000 m². 
 
 
 
Figura 11: Vista aérea da Refinaria Gabriel Passos (REGAP, 2016) 
 
O processo produtivo da refinaria de forma simplificada é composto pelas 
seguintes etapas principais: destilação atmosférica, destilação a vácuo, 
craqueamento catalítico, coqueamento retardado, hidrodessulfurização (HDS), 
hidrotratamento (HDT) e armazenagem/expedição. 
51 
 
Fazem parte também do processo da refinaria, as seguintes unidades de 
tratamento ambiental: Unidades de Tratamento de Águas Ácidas (UTAA’s), Unidade 
de Recuperação de Enxofre (URE), Unidade de Conversão de Amônia e a Estação 
de Tratamento de Despejos Industriais (ETDI). As unidades de tratamento ambiental 
têm como objetivo tratar os efluentes hídricos e gasosos gerados no processo. 
 
As UTAA’s reduzem os teores de H2S e NH3 das chamadas “águas ácidas”, 
que são correntes aquosas que entram em contato direto com os fluidos de processo 
e absorvem compostos que as tornarão contaminadas. O H2S que ainda restar é 
enviado para a URE, onde é convertido em enxofre elementar. Já a NH3 é 
encaminhada para o Conversor de Amônia, onde é convertida a N2. Essas medidas 
reduzem a emissão de SOX e NOX para a atmosfera. Os efluentes líquidos das 
UTAA’s, assim como os demais efluentes da refinaria são enviados para a ETDI, que 
tem como função tratar os efluentes da refinaria de forma enquadrá-los dentro dos 
parâmetros da legislação ambiental para lançamento nos corpos hídricos. 
 
5.1.1 Sistema de Tratamento de efluentes atual da refinaria 
 
Os efluentes líquidos industriais da refinaria são coletados em redes de 
águas contaminadas, redes de águas oleosas, efluente da área de utilidades e 
esgoto doméstico, sendo enviados à Estação de Tratamento de Despejos 
Industriais. 
 
Figura 12: Fluxograma ETDI (REGAP, 2016). 
52 
 
A ETDI é composta por três sistemas de tratamento: primário, secundário e 
terciário. No seu tratamento primário, a estação é constituída de dois Separadores 
de Água e Óleo (SAO), um Tanque Pulmão e a Unidade de Flotação. 
 
O Separador de água e óleo é o primeiro estágio de separação de óleo, água 
e sedimentos da ETDI, constituído de piscinas que possibilitam um tempo de 
residência do fluxo recebido pelas redes oleosas por tempo necessário para que as 
menores partículas de óleo cheguem até a superfície do líquido de onde são 
recolhidas. 
 
 
 
 
Figura 13: Fotos do Separador de Água e Óleo – SAO (REGAP, 2016) 
 
 
O tanque equalizador de carga é um tanque em aço carbono com 
capacidade de armazenamento de para 78.000 m3 (antigo tanque de 
armazenamento de petróleo). Este tem a função de absorver choques de 
contaminantes oriundos das unidades de processo, bem como variações bruscas 
de vazão do sistema. Este tanque recebe o efluente do SAO e funciona como 
pulmão, enviando através de bombas a carga para a unidade de flotação. 
53 
 
 
 
 
Figura 14: Tanque Equalizador de Carga (REGAP, 2016) 
 
 
 
Na Unidade de Flotação ocorre o processo físico de separação de misturas 
heterogêneas, onde é possível retirar alguns sólidos e uma parte do óleo que não 
foi retirado no SAO. No Flotador ocorre em um primeiro momento a adição de um 
coagulante/floculante para formação flóculos, atualmente usa-se o tanino, um 
polímero vegetal. Esses flóculos incorporam-se à sujeira da água em um processo 
chamado de floculação. 
 
O flotador usado na refinaria é por ar dissolvido, que por pressão, dissolve o 
ar na água e quando este é liberado à pressão atmosférica libera microbolhas, que 
se aderem à superfície das partículas, diminuindo sua densidade e levando-as para 
a superfície, onde poderão ser removidas. 
 
 
Figura 15: Unidade de Flotação (REGAP, 2016) 
54 
 
O tratamento secundário, onde há degradação da matéria orgânica, é 
constituído de duas lagoas de aeração, sendo uma de mistura completa e a outra 
facultativa aerada e a Unidade de Biodiscos. 
 
O fluxo oriundo da unidade de Flotação segue para tratamento biológico nas 
Bacias de Aeração. São duas bacias de grandes dimensões (24.000 m³ cada uma) 
e o período de residência das águas no sistema é de aproximadamente 2,6 dias. As 
Bacias de Aeração tem como finalidade criar um ambiente propício ao 
desenvolvimento de microrganismos, através da aplicação de oxigênio e nutrientes, 
controle de pH e alcalinidade. Nesse ambiente, os microrganismos promovem a 
oxidação biológica da matéria orgânica, eliminando os resíduos de óleo, como 
também sulfetos e parte da amônia. 
 
A oxigenação da água é realizada pelos aeradores mecânicos através de 
agitação turbilhonamento. Os aeradores são dotados de motor, hélice e boias de 
sustentação. Funcionam ininterruptamente e são posicionados em número 
determinado conforme a área em que atuam e o volume de água a ser oxigenada. 
Estão dispostos 12 aeradores na Bacia de Aeração Sul (mistura completa) e 4 
aeradores na Bacia de Aeração Norte ( facultativa aerada). 
 
Os elementos necessários ao trabalho das bactérias são: 
 
 
• Oxigênio: obtido pela operação dos aeradores, cuja finalidade é aumentar o 
contato da água com o ar ambiente; 
 
• Carbono: proveniente dos hidrocarbonetos presentes na água efluente do 
flotador; 
• Fósforo: proveniente da adição de tripolifosfato; 
 
• Nitrogênio: obtido da amônia liberada pelas unidades de tratamento de 
águas ácidas; 
• Sais minerais: encontrados dispersos na água natural. 
55 
 
O pH e a alcalinidade são controlados com utilização de Hidróxido de 
Cálcio. 
 
 
Figura 16: Bacias de Aeração (REGAP, 2016) 
 
 
O efluente destas lagoas é encaminhado para a Unidade de Biodiscos para 
complemento da remoção de amônia. 
 
 
 
 
Figura 17: Unidades de Biodiscos (REGAP, 2016) 
 
 
Após passar pelo biodisco, o efluente é enviado para a Lagoa de Polimento 
(LAP), que é um ambiente que proporciona um “polimento” no efluente, em termos 
de remoção de matéria orgânica e de sólidos. Após passagem pela Lagoa de 
56 
 
Polimento o efluente é enviado para o Córrego de Pintados. 
 
 
É importante ressaltar que parte da água tratada nos Biodisco é enviada para 
a unidade de eletrodiálise reversa (EDR), tratamento terciário, que consiste em um 
processo para remoção de sais, para reuso de efluente como reposição das torres 
de resfriamento. 
 
 
5.2 A UNIDADE DE BIODISCOS DA REGAP. 
 
 
 
5.2.1 Funcionamento do Biodiscos na refinaria 
 
 
 
O Biodisco está em operaçãona REGAP desde o ano 2000 e tem por objetivo 
diminuir a amônia existente no efluente, após este passar pelas lagoas de aeração, 
conforme mostra o fluxograma da ETDI, figura 12. Também tem a função secundária 
de fornecer inóculos de bactérias nitrificantes para as lagoas de aeração, a fim de 
reduzir os valores de amônia antes da chegada do efluente ao reator. 
 
O Biodisco opera em série em dois ramais com três unidades cada, conforme 
foto abaixo: 
 
 
Figura 18: Vista Aérea Unidade de Biodiscos (REGAP, 2016) 
57 
 
Os reatores são formados por um conjunto de placas corrugadas dispostas 
em paralelo, formando um cilindro que suportadas por um eixo central é ligada um 
rotor que promove a rotação do conjunto, usando ar comprimido. O conjunto fica 
aproximadamente 40% submerso no efluente. 
 
O tanque possui uma câmara de alimentação, de onde o efluente passa para 
o primeiro reator e daí para os seguintes. Semanalmente, o fluxo do efluente é 
revertido, permitindo uma melhor absorção dos picos de carga e aumentando a 
eficiência na remoção de amônia. 
 
A seguir são apresentadas as principais características da unidade: 
 
 
• Suporte: Bio-surf (padrão): discos de polietileno de alta densidade 
empacotados e separados por espaçadores de espuma. O eixo é revestido 
com tinta epoxy para evitar corrosão. 
 
• Tanque: fabricado em alumínio, com chapas de 1/8 e 3/16 in, com conexões 
de 1” NPT( fêmea). A superfície do tanque é completamente revestida com 
material betuminoso. 
• Ramais: 2 ramais com 3 unidades cada, ligadas em série. 
 
• Diâmetro dos discos: 3,6 metros. 
 
• Área disponível do suporte para formação do biofilme: 88.512 m2. 
 
 
O eixo do reator é acionado por ar comprimido oriundo de compressor 
próprio. A rotação é controlada entre 1,1 e 1,2 rpm. A temperatura da água que 
entra no Biodisco deve ser mantida em no máximo 32°C e o peso da biomassa 
homogênea é controlada entre 0 e 9 toneladas para prover as condições ideais para 
o processo de nitrificação do efluente e eficiência na redução da amônia. 
 
Os microrganismos presentes no efluente, ou fornecidos por inoculação, se 
fixam no suporte e passam a crescer formando um biofilme que passa a utilizar o 
58 
 
oxigênio dissolvido no líquido, assim como a matéria orgânica ainda remanescente 
do tratamento biológico das lagoas, e o nitrogênio, promovendo a nitrificação. 
 
O crescimento do biofilme faz com que periodicamente ele se rompa, 
liberando biomassa para o efluente, que é transferido para fora da unidade pelo 
movimento de rotação do disco. Os sólidos formados são geralmente grandes e 
decantam com facilidade. 
 
O controle da alcalinidade é feita pela dosagem de Bicarbonato de Sódio na 
entrada da unidade. Essa dosagem é função da alcalinidade desejada, que pode ser 
calculada em função do teor de amônia na entrada do reator: 
 
 
Alcalinidade necessária (mg/L) = teor de amônia x 7,14 + 50 
 
 
Onde 7,14 é o fator de correlação entre o teor de amônia e a massa de 
carbonato e 50 mg/L é para garantia do fornecimento de carbono de inorgânico. 
 
 
5.2.2 Análises do valor de nitrogênio amoniacal 
 
Desde sua implantação, o Biodisco vem operando ininterruptamente, sendo 
feitas análises diárias do valor de nitrogênio amoniacal na entrada e na saída da 
Unidade. 
 
Essas análises são feitas através de analisadores de processos online. Esses 
equipamentos fazem análises do nível de nitrogênio amoniacal, na entrada e na 
saída do reator, a cada 10 minutos, oferecendo a indicação dos resultados em visor 
local e envio por saídas analógicas para os sistemas de controle de dados. 
 
O resultado final diário é a média de todas as análises feitas no dia. Esses 
valores podem ser acessados posteriormente pelo usuário, pois ficam armazenadas 
no sistema de controle de dados por um período de 5 anos, de onde podem ser 
exportadas em forma de uma planilha de Excel. 
59 
 
As principais vantagens de um instrumento online são: o emprego de 
medotologia simples e clássica (titulação, colorimetria, íon seletivo e voltametria), 
baixo consumo de reagentes e resultados rápidos e confiáveis. Além disso, com o 
fornecimento contínuo de resultados de análises, é possível tomar uma ação 
corretiva imediatamente em caso de algum problema no processo. (METROHM 
PENSALAB, 2016) 
 
 
Figura 19: Analisador de Amônia - Modelo 7x ADI 2040 (METROHM PENSALAB, 2016). 
 
 
 
5.2.3 Tratamento dos Dados 
 
Para avaliação do desempenho do Biodisco é necessário fazer os cálculos 
das taxas de aplicação e remoção de amônia. A seguir são apresentadas as 
fórmulas e dados utilizados no cálculo de cada um dos parâmetros citados: 
 
• Taxa de aplicação de amônia (T.A) 
 
 
A taxa de aplicação de amônia é a relação entre a massa presente no 
efluente pela área disponível do suporte para formação do biofilme (As), por unidade 
de tempo. A equação é descrita a seguir: 
 
T.A (g/m2/dia) = (CE x Q x 24)/As 
60 
 
Onde: 
T.A = taxa de aplicação de amônia (g/m2/dia) 
CE = concentração de amônia na entrada (g/m3) 
Q = vazão de entrada do Biodisco (m3/h) 
As = área disponível do suporte para formação do biofilme (88.512m2) 
 
 
• Taxa de remoção de amônia (T.R) 
 
 
Esse parâmetro expressa a relação entre a massa de amônia removida no 
reator por unidade de área disponível do suporte, por tempo. Este parâmetro é 
calculado de acordo com a equação abaixo: 
 
T.R (g/m2/dia) = (CE – CS) x Q x 24)/As 
 
 
Onde: 
T.A = taxa de aplicação de amônia (g/m2/dia) 
CE = concentração de amônia na entrada (g/m3) 
CS = concentração de amônia na saída (g/m3) 
Q = vazão de entrada do Biodisco (m3/h) 
As = área disponível do suporte para formação do biofilme (88.512m2) 
 
 
 
• Cálculo da eficiência 
 
 
A eficiência é dada pela remoção de amônia no reator em relação à 
concentração de entrada e calculada conforme descrito a seguir: 
 
Eficiência (%) = (CE – CS) / CE x 100 
 
 
Onde: 
CE = concentração de amônia na entrada (g/m3) 
CS = concentração de amônia na saída (g/m3) 
 
Para este estudo foram extraídos dados dos sistemas de analisadores online, 
61 
 
referentes aos anos de 2014 e 2015. Esses dados são valores diários de nitrogênio 
amoniacal na entrada e saída do reator e a respectiva vazão de operação do dia. 
 
Considerando o grande número de dados obtidos, referente aos dois anos 
avaliados, optou-se por trabalhar com as médias de cada condição operacional. 
Sendo calculadas as médias dos seguintes parâmetros: taxa de aplicação e 
remoção de amônia, concentração de amônia na entrada e saída e eficiência no 
Biodisco. Os resultados obtidos foram relatados nos apêndices deste trabalho e 
analisados no próximo capítulo. 
62 
 
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Para facilitar a organização do trabalho, os resultados obtidos nos anos em 
estudo, serão analisados separadamente: 
 
 
6.1 ANÁLISE RESULTADOS 2014 
 
 
 
6.1.1 Comparação dos dados diários com o limite estabelecido pela legislação 
 
 
 
Analisando os dados dos APÊNDICES (A – L), foram observados os 
seguintes resultados na saída do Biodisco no ano de 2014: 
 
Em janeiro houve uma variação nos valores de saída do reator, entre 0,010 
mg/L e 0,772 mg/L. Nesse mês, especificamente, não houveram dados no início do 
mês, por falta de informações no sistema. 
 
Em feverereiro os valores de saída variaram entre 0,8 mg/L e 10,607 mg/L. 
Em março o valor mínimo na saída foi de 4,211 mg/L e o máximo foi de 11,730 mg/L. 
O mês de abril, por sua vez, apresentou valores entre 1,095 mg/L e 11,433 mg/L 
 
Em maio os valores de saída variaram entre 2,518 mg/L e 8,882 mg/L. Em 
junho os valores ficaram entre 4,229 mg/L e 8,137 mg/L. Em julho o valor mínimo na 
saída foi de 5,417 mg/L e o máximo foi de 10,524 mg/L. Já o mês de agosto, 
apresentou valores entre 0,818 mg/L e 12,217 mg/L. 
 
Em setembro houve uma variação no valor de saída, entre 0,042 mg/L e 
14,844 mg/L. Em outubro a variaçãofoi 2,901 mg/L a 12,002 mg/L. Em novembro o 
valor mínimo na saída foi de 0,014 mg/L e o máximo foi de 10,517 mg/L. E por fim, o 
mês de dezembro apresentou valores entre 0,006 mg/L e 1,001 mg/L. 
63 
 
Portanto, o maior valor de nitrogênio amoniacal, na saída do Biodisco no 
ano,foi 14,844 mg/L, no dia 22/09/2014. Este valor é bem inferior ao estabelecido 
pela legislação ambiental vigente que é de 20 mg/L para lançamento em corpos 
receptores. 
 
 
6.1.2 Avaliação do desempenho do Biodisco em 2014 
 
 
 
Com base nos dados dos APÊNDICES (A – L), montou-se a tabela e os 
gráficos a seguir, utilizando as médias mensais dos valores de nitrogênio amoniacal 
no Biodisco. 
 
 
Conforme mostram a tabela 03 e o gráfico 01, os valores médios de amônia 
que entravam no Biodisco eram menores, em média, que 20mg/L no ano de 2014. 
 
 
Tabela 03: Valores médios de amônia no Biodisco 2014. 
 
Mês Entrada (mg/L) Saída (mg/L) 
Jan/14 9,643 0,135 
Fev/14 9,381 1,761 
Mar/14 16,284 7,296 
Abr/14 13,119 6,297 
Mai/14 13,198 5,185 
Jun/14 14,437 5,754 
Jul/14 18,119 7,673 
Ago/14 16,982 8,354 
Set/14 19,612 10,702 
Out/14 15,291 8,117 
Nov/14 10,337 3,433 
Dez/14 5,846 0,248 
 
Fonte: Autoria própria, 2016. 
64 
 
Gráfico 01: Monitoramento Entrada - Saída do Biodisco em 2014 
 
 
 
 
Fonte: Autoria própria, 2016. 
 
 
 
 
Isso ocorre porque dentro das lagoas de aeração, etapa que antecede o 
Biodisco, já acontece uma razoável remoção de amônia, devido a ação de bactérias 
de nitrificantes dentro das lagoas. É importante ressaltar que essas bactérias são 
resultado de inóculos retirados do Biodisco. Mas, embora o efluente já entrasse 
enquadrado no Biodisco houve ainda uma significativa redução dos níveis de 
nitrogênio amonical após passagem pelo reator. 
 
A taxa de remoção de amônia no Biodisco tendeu a se elevar com o aumento 
da taxa de aplicação, conforme mostra o gráfico 02. A forte correlação entre 
variáveis analisadas no gráfico 02 mostra que quanto maior taxa de aplicação de 
amônia no reator maior a taxa de remoção desse poluente. 
65 
 
Gráfico 02: Influência da T.A na T.R em 2014 
 
 
 
Fonte: Autoria própria, 2016. 
 
 
 
 
A eficiência do Biodisco em 2014 manteve-se acima de 50% em todos os 
meses, indicando que a amônia que entrava no reator apresentava-se reduzida em 
mais da metade na saída, conforme mostra o gráfico 3. 
 
 
Gráfico 03: Eficiência do Biodisco em 2014 
 
 
Fonte: Autoria própria, 2016. 
66 
 
6.2 ANÁLISE RESULTADOS 2015 
 
 
 
6.2.1 Comparação dos dados diários com o limite estabelecido pela legislação 
 
 
 
Analisando os dados dos APÊNDICES (M – X), observam-se os seguintes 
resultados para o ano de 2015: 
 
Em janeiro houve uma variação no valor de saída do Biodico, entre 0,008 
mg/L e 0,255 mg/L. Em feverereiro os valores de saída variaram entre 0,005 mg/L e 
0,253 mg/L. Em março o valor mínimo na saída foi de 0,010 mg/L e o máximo foi de 
2,487 mg/L. O mês de abril, por sua vez, apresentou valores entre 0,003 mg/L e 
0,861 mg/L. 
 
Em maio houve uma variação no valor de saída do Biodicos, entre 0,008 
mg/L e 5,989 mg/L. Em junho os valores de saída variaram entre 5,839 mg/L e 
18,471 mg/L. Em julho o valor mínimo na saída foi de 7,547 mg/L e o máximo foi de 
19,287 mg/L. O mês de agosto, por sua vez, apresentou valores entre 7,122 mg/L e 
19,049 mg/L. 
 
Em setembro houve uma variação no valor de saída do Biodicos, entre 4,177 
mg/L e 12,257 mg/L. Em outubro os valores de saída variaram entre 1,998 mg/L e 
16,635 mg/L. Em novembro o valor mínimo na saída foi de 0,716 mg/L e o máximo 
foi de 15,827 mg/L. E por fim, o mês de dezembro apresentou valores entre 0,065 
mg/L e 5,088 mg/L. 
 
O valor 19,287 mg/L, em 29/07/2015 foi, portanto, o maior valor de nitrogênio 
amoniacal, na saída do Biodicos no ano. Valor inferior ao estabelecido pela 
legislação ambiental vigente que é de 20 mg/L para lançamento em corpos 
receptores. 
67 
 
6.2.2 Avaliação do desempenho do Biodisco em 2015 
 
 
 
Para avaliação no ano de 2015 utilizou-se os dados dos APÊNDICES (M – X), 
considerando as médias mensais dos valores de nitrogênio amoniacal no Biodisco. 
 
 
Tabela 04: Valores médios de amônia no Biodisco 2015 
 
Mês Entrada (mg/L) Saída (mg/L) 
Jan/15 3,617 0,063 
Fev/15 3,076 0,045 
Mar/15 8,030 0,631 
Abr/15 7,785 0,162 
Mai/15 12,061 2,074 
Jun/15 27,178 11,632 
Jul/15 27,753 15,461 
Ago/15 22,377 12,905 
Set/15 13,527 6,829 
Out/15 19,016 9,438 
Nov/15 11,775 4,097 
Dez/15 8,724 1,770 
 
Fonte: Autoria própria, 2016. 
 
 
Gráfico 04: Monitoramento Entrada - Saída do Biodisco em 2015 
 
 
Fonte: Autoria própria, 2016. 
68 
 
Conforme mostram a tabela 04 e o gráfico 4, os valores de nitrogênio 
amoniacal do efluente que passava pelo Biodisco apresentavam-se abaixo dos 
limites estabelecidos pela legislação, sendo ainda mais reduzidos após a passagem 
pelo reator. Entre os meses de junho e agosto, contudo, os níveis de nitrogênio 
amoniacal se elevaram bastante, entrando no reator em valores superiores a 30 
mg/L, em alguns dias. Isso fez com que os valores na saída também de alterassem 
nesses meses, chegando a 19,287 mg/L, em 29/07/2015, sendo este o maior valor 
de nitrogênio amonical na saída do Biodico no ano de 2015 
 
Embora, esse valor seja considerado elevado para os operadores do 
processo na REGAP, ele está abaixo do que preconiza a legislação, que é de 20 
mg/L. É importante ressaltar que o Biodisco não é a última etapa de tratamento, pois 
o efluente após a saída do reator é encaminhado para a Lagoa de Polimento – LAP, 
onde há ainda uma significativa redução nos valores dos poluentes. 
 
 
A taxa de remoção mostrou-se, mais uma vez, fortemente relacionada à taxa de 
aplicação, conforme mostra o gráfico 6. Essa informação ratifica o que foi observado 
no gráfico 2, onde foram avaliadas as mesmas variáveis para o ano de 2014 
 
Gráfico 05: Influência da T.A na T.R em 2015 
 
 
 
Fonte: Autoria própria, 2016. 
69 
 
Conforme mostra o gráfico 06, a eficiência do Biodisco no início de 2015 
chegou valores próximos a 100%, no entanto, no início do segundo semestre, a taxa 
de remoção da amônia em relação à concentração de entrada no reator diminuiu. 
Exatamente no período em que apresentou os maiores valores na saída do reator. 
Isso ocorre porque as características do efluente de refinaria dependem muito da 
matéria-prima, ou seja, do tipo de petróleo processado, além das etapas de 
transformação utilizadas, e da incorporação de substâncias como solventes e 
aditivos. 
 
 
Gráfico 06: Eficiência do Biodisco em 2015 
 
 
 
Fonte: Autoria própria, 2016. 
 
 
 
 
Portanto, qualquer mudança no processo gera alterações não apenas na 
quantidade de efluentes gerados, mas também em suas características, o que 
consequentemente faz aumentar ou diminuir o teor de amônia a ser tratada no 
Biodiscos e, por conseguinte a taxa de remoção. 
70 
 
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
 
 
O Biodisco mostrou-se eficaz na remoção de nitrogênio amoniacal, durante 
tratamento de efluentes de refinaria, visto que, durante o período avaliado não foi 
identificado nenhum valor, na saída do Biodisco, superior a 20 mg/L, que é o limite 
estabelecido pela legislação ambiental vigente. 
 
No tocante ao desempenho do Biodisco foi possível perceber que a taxa de 
remoção está fortemente relacionada à taxa de aplicação de amônia no reator, 
indicando que quanto maiores forem as taxas de aplicação maiores serão as taxas 
de remoção de amônia durante o processo de nitrificação no reator. 
 
Os dados do período avaliado permitiram concluir também que utilização do 
Biodisco para remoção do nitrogênio amoniacal, no tratamento efluente de refinaria 
pode ser conseguida com elevadas taxas de eficiência. Esta mostrou-se relacionada 
à variabilidade natural da composição da matéria-prima processada e da 
concentração de compostos em um efluentede refinaria. 
71 
 
8 REFERÊNCIAS 
 
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