Decantador contínuo separador água-óleo com camada líquida coalescente assistido por ultrassom.
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Universidade Católica de Pernambuco
Industrial and transportation processes have significantly contributed to the pollution of water
resources with oils, creating an environmental liability known as oily waters. To mitigate adverse
environmental impacts, innovative technologies have been developed, highlighting systems for
separating free water and oil, as well as water and oil in emulsion. API-type decanters are often
used for the separation of free water and oil, generally acting as a secondary phase in the
separation process. These systems can operate with or without the use of coalescent plates.
However, they face significant challenges when operated in a horizontal configuration with forced
flow in the absence of plates. In this study, the efficacy of using the oily phase as a coalescent
layer, aided by 40 kHz, 80 kHz e 120 kHz ultrasound, was evaluated in a horizontal benchtop
prototype, operating under different Reynolds numbers of turbulence. Experiments conducted with
synthetic effluents composed of free water and oil revealed that, with the application of
ultrasound and for Reynolds numbers up to 5000, the prototype maintains the fluid coalescent layer
stable and effectively retains oil, reducing the drag of free oil droplets by up to twice compared
to operation without ultrasonic assistance. For Reynolds numbers above 5000, although complications
were observed, these were substantially less than those verified in the configuration without
ultrasound. The superior performance of the prototype with an ultrasound-assisted coalescent layer
suggests that future control strategies could be developed to ensure the stability of this layer,
enabling the adoption of these equipment as the main stage in
commercial free water/oil separation systems.
Processos industriais e de transportes têm contribuído significativamente para a poluição de
recursos hídricos com óleos, criando um passivo ambiental conhecido como águas oleosas. Para
mitigar os impactos ambientais adversos, tecnologias inovadoras têm sido desenvolvidas,
destacando-se os sistemas de separação de água e óleo livre, bem como de água e óleo em emulsão. Os
decantadores tipo API são frequentemente empregados para a separação de água e óleo livre,
geralmente atuando como uma fase secundária no processo de separação. Esses sistemas podem operar
com ou sem o uso de placas coalescentes. No entanto, enfrentam desafios significativos quando
operados em configuração horizontal com fluxo forçado na ausência de placas. Neste estudo,
avaliou-se a eficácia de utilizar a fase oleosa como uma camada coalescente, auxiliada por
ultrassom de 40 kHz, 80 kHz e 120 kHz, em um protótipo de bancada horizontal, operando sob
diferentes números de Reynolds de turbulência. Experimentos conduzidos com efluentes sintéticos
compostos por água e óleo livre revelaram que, com a aplicação de ultrassom e para números de
Reynolds até 8000, o protótipo mantém a camada coalescente fluida estável e efetivamente retém
óleo, reduzindo em até duas vezes o arraste de gotículas de óleo livre comparado à operação sem
auxílio ultrassônico. Para números de Reynolds superiores a 8000, embora tenham sido
observadas complicações, estas foram substancialmente menores do que as verificadas na
configuração sem ultrassom. A performance superior do protótipo com camada coalescente assistida
por ultrassom sugere que estratégias futuras de controle poderiam ser desenvolvidas para garantir a
estabilidade dessa camada, viabilizando a adoção desses equipamentos como etapa principal nos
sistemas comerciais de separação de água e óleo livre.
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Citação
ELO, Myrella Rayane do Nascimento. Decantador contínuo separador água-óleo com camada líquida coalescente assistido por ultrassom. 2025 65 f. Mestrado (Dissertação) - Universidade Católica de Pernambuco Programa de Pós-graduação em Desenvolvimento de Processos Ambientais. Mestrado em Desenvolvimento de Processos Ambientais, Recife, 2025.