O documento descreve processos de separação de água e óleo em efluentes industriais. Apresenta os tipos de óleo que podem estar presentes (livre, emulsionado, aderido) e métodos para separá-los, como des emulsificação, separação por gravidade e flotação. Também explica o dimensionamento de separadores API usando a lei de Stokes para calcular a velocidade de ascensão do óleo e as etapas para definir as dimensões do equipamento.

1. ““SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO”SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO”
MATÉRIA: TÓPICOS NO MEIO AMBIENTE –MATÉRIA: TÓPICOS NO MEIO AMBIENTE –
OPERAÇÕES UNITÁRIASOPERAÇÕES UNITÁRIAS
ALUNO: CÉSAR ENRIQUE LEYTÓNALUNO: CÉSAR ENRIQUE LEYTÓN
CERNACERNA

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

3. Ind. PetróleoInd. Petróleo
Águas residuaisÁguas residuais

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

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

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

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

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

9. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO
ÓLEO EM ÁGUAÓLEO EM ÁGUA
ÓLEOÓLEO
EMULSIFICADOEMULSIFICADO
EM ÁGUAEM ÁGUA

10. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO
1. DE-EMULSIFICAÇÃO1. DE-EMULSIFICAÇÃO
- Agentes químicos são principalmente usadosAgentes químicos são principalmente usados
para quebrar as emulsões água óleo.para quebrar as emulsões água óleo.
- Aqueles podem ser ácidos, coagulantes, sal.Aqueles podem ser ácidos, coagulantes, sal.

11. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO
2. SEPARAÇÃO POR GRAVIDADE2. SEPARAÇÃO POR GRAVIDADE
- È o tratamento mais utilizado.È o tratamento mais utilizado.
- Ele acontece pela diferença de densidades deEle acontece pela diferença de densidades de
água e óleo livre.água e óleo livre.
- O equipamento mais conhecido é o separadorO equipamento mais conhecido é o separador
API. (Americam Petroleum Institute)API. (Americam Petroleum Institute)

12. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO
- A efetividade deste equipamento é aquele bomA efetividade deste equipamento é aquele bom
dimensionamento onde não aconteçadimensionamento onde não aconteça
turbulências.turbulências.
- Considera que o tempo de residência incrementaConsidera que o tempo de residência incrementa
a separação água óleo.a separação água óleo.
- A velocidade de Ascenso dos glóbulos de óleoA velocidade de Ascenso dos glóbulos de óleo
tem um comportamento vetorial.tem um comportamento vetorial.
- Estes equipamento reportam na saída de eles,Estes equipamento reportam na saída de eles,
efluentes de 20 – 100 mg/L.efluentes de 20 – 100 mg/L.
- A resolução da CONAMA para descarte deA resolução da CONAMA para descarte de
efluentes é deefluentes é de 20 mg/L20 mg/L de óleo.de óleo.

13. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO
3. SEPARAÇÃO POR FLOTAÇÃO3. SEPARAÇÃO POR FLOTAÇÃO
- Aquela operação utiliza o conceito de separaçãoAquela operação utiliza o conceito de separação
por diferenças de densidades, alem de isso épor diferenças de densidades, alem de isso é
mais efetiva.mais efetiva.
- È apropriado para separação de óleosÈ apropriado para separação de óleos
emulsificados e aderidos em sólidos.emulsificados e aderidos em sólidos.
- Aquela separação é incrementada por oAquela separação é incrementada por o
levantamento e Ascenso dos glóbulos de óleoslevantamento e Ascenso dos glóbulos de óleos
no meio aquoso.no meio aquoso.
- Incrementa a eficiência nestes equipamento oIncrementa a eficiência nestes equipamento o
uso de coagulantes e floculantes.uso de coagulantes e floculantes.
- Estes equipamento reportam na saída de eles,Estes equipamento reportam na saída de eles,
efluentes de 1 – 20 mg/L.efluentes de 1 – 20 mg/L.

14. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO
4. TRATAMENTO COM CARVÃO ATIVADO4. TRATAMENTO COM CARVÃO ATIVADO

15. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO
Separador gravidade FlotaçãoInfluente.
Carvão ativado
óleo óleo
Efluente
De-emulsificantes

16. METODOLOGÍA DEMETODOLOGÍA DE
DIMENCIONAMENTO PARA UMDIMENCIONAMENTO PARA UM
SEPARADOR APISEPARADOR API
(AMERICAM PETROLEUM(AMERICAM PETROLEUM
INSTITUTE)INSTITUTE)

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

19. LEI DELEI DE
STOKESTOKE
( ) 2
OWt Dρρ
18μ
g
V −=
Onde:Onde:
VVtt = Velocidade vertical de ascenso, cm/s.= Velocidade vertical de ascenso, cm/s.
g = Aceleração da gravidade (980 cm/sg = Aceleração da gravidade (980 cm/s22
).).
µ = Viscosidade absoluta do efluente aµ = Viscosidade absoluta do efluente a
temperatura de dimensionamento, P. (g/cm.s)temperatura de dimensionamento, P. (g/cm.s)
ρρWW,, ρρOO = Densidade da água e óleo a temp. de= Densidade da água e óleo a temp. de
dimens. (g/cmdimens. (g/cm33
).).
D = Diâmetro de glóbulo de óleo (cm).D = Diâmetro de glóbulo de óleo (cm).

20. SEQUÊNCIA DE DIMENCIONAMENTOSEQUÊNCIA DE DIMENCIONAMENTO
1. VELOCIDADE HORIZONTAL (V1. VELOCIDADE HORIZONTAL (VHH))
VVHH = 15V= 15Vtt ≤ 1,5 cm/s.≤ 1,5 cm/s.
2. ÁREA TRANSVERSAL (A2. ÁREA TRANSVERSAL (ACC))
V
100Q
A
H
m
C
X
=
Onde:Onde:
AAcc = Área transversal, m= Área transversal, m22
..
QQmm = Vação entrada efluente, m= Vação entrada efluente, m33
/s./s.
VVHH = Velocidade horizontal, cm/s.= Velocidade horizontal, cm/s.

21. 3. PROFUNDIDADE DO SEPARADOR(d)3. PROFUNDIDADE DO SEPARADOR(d)
Onde:Onde:
d = Profundidade do separador, m.d = Profundidade do separador, m.
AAcc =Área transversal do separador, m=Área transversal do separador, m22
..
B = largura do separador, m.B = largura do separador, m.
4. COMPRIMENTO DO SEPARADOR (L)4. COMPRIMENTO DO SEPARADOR (L)
B
A
d C
=
d
V
V
FL
t
H






=
Onde:Onde:
L = comprimento separadora, m.L = comprimento separadora, m.
F = Fator turbulência.F = Fator turbulência.

23. 5. TEMPO DE RESIDENÇIA5. TEMPO DE RESIDENÇIA θθ
Onde:Onde:
ddii = Profundidade do efluente no separador ideal, m.= Profundidade do efluente no separador ideal, m.
ttii =Tempo de retenção no separador ideal, s.=Tempo de retenção no separador ideal, s.
LLii = Comprimento no separador ideal, cm.= Comprimento no separador ideal, cm.
BBii = Largura no separador ideal, cm.= Largura no separador ideal, cm.
VVoo = velocidade de óleo saída no separador, cm/s.= velocidade de óleo saída no separador, cm/s.
o
ii
m
m
iii
i
i
i
t V
BL
100Q
Q
dBL
100d
T
d
V ===

24. 5. TEMPO DE RESIDENCIA5. TEMPO DE RESIDENCIA θθ
θθ = LxdxB / Q= LxdxB / Qmm
θθ = Volume / Q= Volume / Qmm

25. EXEMPLO DE APLICAÇÃOEXEMPLO DE APLICAÇÃO
Calcular:Calcular:
A)A) as dimensões de um separador API, que tem umas dimensões de um separador API, que tem um
influente com uma vazão de 17 900 barrilesinfluente com uma vazão de 17 900 barriles
americanos/día, considerar que tem uma relaçãoamericanos/día, considerar que tem uma relação
testada no laboratório de um fator de turbulência detestada no laboratório de um fator de turbulência de
1,52 Considerar ademais que o diâmetro mínimo dos1,52 Considerar ademais que o diâmetro mínimo dos
glóbulos de óleo é de 0,015 cm e a temperatura deglóbulos de óleo é de 0,015 cm e a temperatura de
dimensionamento é de 20 ºC. E que a viscosidadedimensionamento é de 20 ºC. E que a viscosidade
absoluta do efluente é de 0,01225 Poise.absoluta do efluente é de 0,01225 Poise.
B)B) Calcular O tempo de residência deste equipamento.Calcular O tempo de residência deste equipamento.
DADOSDADOS
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.

26. EXEMPLO DE APLICAÇÃOEXEMPLO DE APLICAÇÃO
( ) 2
OWt Dρρ
18μ
g
V −=
SOLUCÃO A:SOLUCÃO A:
De acordo a figura F = 1,52 corresponde a uma relação deDe acordo a figura F = 1,52 corresponde a uma relação de
VVHH/V/Vtt= 10..........(1)= 10..........(1)
Mais para uma D= 0,015 cm temos:Mais para uma D= 0,015 cm temos:
Onde a 20 ºC temos que:Onde a 20 ºC temos que:
VVtt = Velocidade vertical, cm/s.= Velocidade vertical, cm/s.
g = Aceler. gravidade (980 cm/sg = Aceler. gravidade (980 cm/s22
).).
µ = Viscosidade absoluta=0,01225µ = Viscosidade absoluta=0,01225
P. (g/cm.s)P. (g/cm.s)
ρρWW = Densidade da água= 0,999= Densidade da água= 0,999
(g/cm(g/cm33
).).
ρρOO == Densidade de óleo= 0,90Densidade de óleo= 0,90
(g/cm(g/cm33
))
VVtt = 0,12 cm/s= 0,12 cm/s

27. EXEMPLO DE APLICAÇÃOEXEMPLO DE APLICAÇÃO
Subst. Em equação (1)Subst. Em equação (1)
temos:temos:
VVHH=10V=10Vtt = 10(0,12 cm/s)= 10(0,12 cm/s)
VVHH= 1,2 cm/s= 1,2 cm/s
a) AREA TRASVERSALa) AREA TRASVERSAL
AAcc = (Qm x 100) / V= (Qm x 100) / VHH
AAcc = (0,33 m= (0,33 m33
/s x 100)/s x 100) // 1,21,2
cm/scm/s
AAcc = 2,75 m= 2,75 m22

28. EXEMPLO DE APLICAÇÃOEXEMPLO DE APLICAÇÃO
b) Largurab) Largura BB e profundidadee profundidade dd do separador:do separador:
Consideramos o seguinte:Consideramos o seguinte:
- 1,8 m ≤- 1,8 m ≤ BB ≤ 6 m≤ 6 m
- 0,3 ≤- 0,3 ≤ d/Bd/B ≤ 0,5≤ 0,5
Então:Então:
0,3 = d/B0,3 = d/B
d =0,3B......(2)d =0,3B......(2)
Agora:Agora:
d =Ad =Acc/B/B
Da equação (2) temos:Da equação (2) temos:
0,3B = A0,3B = Acc/B/B
0,3B0,3B22
=A=ACC

29. EXEMPLO DE APLICAÇÃOEXEMPLO DE APLICAÇÃO
B =√2,75/0,3B =√2,75/0,3
B =3,03 mB =3,03 m
Aquele na equação (2) da:Aquele na equação (2) da:
d =0,3(3,03 m)d =0,3(3,03 m)
d = 0,9 md = 0,9 m ~ 1 m~ 1 m
c) COMPRIMENTO Lc) COMPRIMENTO L
L= FL= F((VVHH/V/Vtt))dd
L= 1,52(10)1mL= 1,52(10)1m
L= 15,2 mL= 15,2 m

30. EXEMPLO DE APLICAÇÃOEXEMPLO DE APLICAÇÃO
SOLUÇÃO BSOLUÇÃO B
TempoTempo de residênciade residência θθ
θθ =V=Voo / Q/ Qmm
Onde VOnde Voo= volume do separador, m= volume do separador, m33
Vo= LxBxd = 15,2 m x 3,03m x 1mVo= LxBxd = 15,2 m x 3,03m x 1m
Vo= 46,06 mVo= 46,06 m33
Subst.Subst.
θθ =46,06 m=46,06 m33
/ 0,033 m/ 0,033 m33
/s/s
θθ = 1 395,6 s= 1 395,6 s
θθ = 23 min= 23 min

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