Inovação para equipamentos de osmose reversa

• Processo: 20/12275-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Parceria para Inovação Tecnológica - PITE
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Acordo de Cooperação: SABESP
• Pesquisador responsável: René Peter Schneider
• Beneficiário: René Peter Schneider
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Município: São Paulo
• Instituição parceira: CIA SANEAMENTO BASICO DO ESTADO SAO PAULO/SIMA
• Pesquisadores principais: Galo Antonio Carrillo Le Roux
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/10711-6 - Inovação para Equipamentos de Osmose Reversa: Planta piloto de CCRO - closed circuit reverse osmosis: implementação e otimização., BP.MS; 23/04684-3 - Inovação para Equipamentos de Osmose Reversa: Planta piloto de CCRO - closed circuit reverse osmosis: implementação e otimização., BP.MS; 23/04686-6 - Inovação para Equipamentos de Osmose Reversa: Filtros biológicos compactos para o pré-tratamento de água de alimentação de plantas de osmose reversa., BP.MS; 23/04683-7 - Inovação para equipamentos de osmose reversa: Modelagem e Otimização da Operação e Design de Redes para Distribuição e Tratamento de Água de Poços com o uso de Osmose Reversa em Circuito Fechado (CCRO), BP.MS
• Assunto(s): Nanofiltração Osmose reversa Citometria de fluxo Técnicas microbiológicas Bioprocessos Tratamento de resíduos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Citometria de fluxo para análise microbiológica de bioprocessos | modelagem sistema de abastecimento com unidades de membranas | Nanofiltração | osmose reversa | Recirculação e descarte intermitente de rejeito em plantas de osmose | tratamento de rejeito para reciclagem em planta de osmose | Sistemas de osmose reversa/nanofiltração

Resumo

Plantas de membranas equipadas com elementos espirais de osmose reversa (OR) ou de nanofiltração (NF) representam o estado da arte no tratamento de água contaminada com poluentes orgânicos e inorgânicos. Esta tecnologia de separação oferece uma barreira intransponível para sais e partículas e não depende da dosagem de produtos químicos para efetivar o tratamento. Apesar de se tratar de tecnologia madura, ainda existem oportunidades para inovação tecnológica importantes principalmente em processos de OR/NF para tratamento de água de poço, onde a composição química pode variar muito de um poço para outro com ocorrência frequente de sais de baixa solubilidade que limitam a produtividade da planta. A configuração convencional de planta multiestágio de OR/NF é particularmente desvantajosa para este mercado. A necessidade de controlar a colmatação por depósitos de sais pouco solúveis no segundo e terceiro estágio pode severamente limitar o rendimento da planta e demandar a dosagem de antiincrustantes, com impacto no custo operacional. A produção de volumes importantes de rejeito pode comprometer o atendimento da população em sistemas abastecidos por água de poço com pouca ou nenhuma capacidade reserva de produção. A configuração multiestágio também apresenta baixa flexibilidade para mudança da fonte de alimentação. A troca do poço que serviu de base para o dimensionamento da planta for por outro com composição química ligeiramente diferente pode causar desbalanceamento hidráulico e necessidade de ajustes não triviais dos parâmetros operacionais. Há uma carência no mercado de metodologias eficazes de autópsia e de limpeza química e de modelos matemáticos para definir soluções ótimas de planta que minimizem CAPEX e OPEX. A micro- ou ultrafiltração que representam o estado da arte no pré-tratamento da água de alimentação para estas plantas são muito caras para plantas de pequeno porte e o pré-tratamento convencional muito complexo e pouco eficaz. Há carência de novas tecnologias compactas e eficientes de pré-tratamento. Este projeto visa desenvolver um pacote tecnológico completo de soluções inovadoras para o tratamento de água de poço com a tecnologia de OR. Um novo modelo matemático permitirá analisar detalhadamente diferentes cenários de inserção de plantas de OR em um sistema de produção de água abastecido total- ou parcialmente com água de poço e identificar as opções com melhor relação CAPEX/OPEX. Será demonstrada uma solução inovadora de configuração de planta baseada na reciclagem contínua do rejeito com potencial de permitir uma operação mais robusta e mais tolerante a variações de composição química da água de alimentação. O concentrado removido no descarte intermitente será tratado por um processo inovador de remoção de compostos problema (sais pouco solúveis ou contaminantes a serem removidos pelo sistema) para aumentar o rendimento da planta. Estas medidas serão complementadas com procedimentos mais eficazes de autópsia e limpeza química. O pacote inclui sistemas inovadores de filtração biológica lenta compacta para pré-tratamento, concebidos para o controle das partículas formadoras de depósitos e do carbono orgânico assimilável que fomenta o crescimento de bactérias nas superfícies das membranas. Uma técnica de caracterização microbiológica avançada baseada na combinação de citometria de fluxo equipada com cell sorter associada à biologia molecular permitirá identificar os organismos-chave para os bioprocessos de relevância para a estabilidade operacional da planta: biofouling (negativo) e biofiltração (positivo). (AU)