Aplicação de nanofiltração e osmose reversa na recuperação de matérias-primas para produção de estruvita

Abstract

O objetivo deste trabalho é avaliar a viabilidade da recuperação de estruvita a partir do esgoto secundário de estações de tratamento de esgoto (ETEs) usando técnicas de separação por membranas e precipitação química. Para isso, foram analisados dados da literatura e informações disponibilizadas por seis ETEs no Rio Grande do Sul para então desenvolver um esgoto secundário sintético. Foram avaliados processos de separação por membranas conduzidos por pressão (nanofiltração e osmose reversa) em termos de fluxo de permeado, permeabilidade e rejeição a sais, com as membranas NF90, NF270 e BW30, sendo esta última a escolhida como a mais adequada. Após a seleção da membrana e testes iniciais, 240 litros de esgoto sintético foram submetidos ao ensaio de concentração com a membrana BW30 a 25 bar e 480 L/h por 39 horas, resultando em um volume concentrado de 2,2 litros com 148,8 mg/L de P. Esse concentrado foi tratado com Mg(OH)2, filtrado e seco a 40°C por 24 horas, produzindo 1,25 g de material sólido contendo 80-84% de estruvita e K-estruvita. Como permeado da BW30, foi possível recuperar 90,44% de água passível de reúso. Os resultados indicam que a osmose reversa é uma alternativa viável para produzir água de qualidade e recuperar insumos de esgotos secundários, reduzindo os impactos ambientais associados ao despejo de nutrientes nos corpos d’água.

This research aims to evaluate the viability of recovering struvite from secondary sewage effluent generated by wastewater treatment plants (WWTPs) through the application of membrane separation and chemical precipitation techniques. To this end, data from the existing literature and information provided by six WWTPs in Rio Grande do Sul were analyzed, after which a synthetic secondary sewage was developed. Pressure-driven membrane separation processes (nanofiltration and reverse osmosis) were evaluated in terms of permeate flux, permeability, and salt rejection. The NF90, NF270, and BW30 membranes were assessed, and the latter was selected as the most suitable. Following the selection of the BW30 membrane and the initial tests, 240 liters of synthetic sewage were subjected to a concentration test. This was conducted using the BW30 membrane at 25 bar and 480 L/h for 39 hours, resulting in a concentrated volume of 2.2 liters with 148.8 mg/L of P. This concentrate was then treated with Mg(OH)₂, filtered, and dried at 40°C for 24 hours. This process produced 1.25 g of solid material containing 80-84% struvite and K-struvite. It was possible to recover 90.44% of water suitable for reuse as permeate from the BW30. The findings suggest that reverse osmosis represents a viable approach for the production of high-quality water reuse and the recovery of inputs from secondary sewage, thereby reducing the environmental impacts associated with nutrient discharge into water bodies.