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| Clase: | Dissertação |
| Título : | Assessment of ozonation as a pretreatment to increase the methane production potential of dairy manure wastewater |
| Autor(es): | Gomes, Fernanda Bento Rosa |
| Orientador: | Bottrel, Sue Ellen Costa |
| Co-orientador: | Brandt, Emanuel Manfred Freire |
| Miembros Examinadores: | Pereira, Renata de Oliveira |
| Miembros Examinadores: | Amorim, Camila Costa |
| Miembros Examinadores: | Otenio, Marcelo Henrique |
| Resumo: | O Brasil detém um dos rebanhos bovinos mais numerosos do mundo e, como consequência desse fato, a geração de águas residuárias da bovinocultura brasileira também se torna expressiva. Devido a sua constituição rica em compostos orgânicos complexos, como a lignina e a celulose, tem-se a hidrólise como a etapa limitante na digestão anaeróbia desse efluente. Nesse contexto, a ozonização tem sido amplamente estudada como uma alternativa para promover a solubilização da matéria orgânica recalcitrante e aumentar sua biodegradabilidade. Em vista disso, os objetivos desse estudo foram avaliar os efeitos da ozonização como pré-tratamento visando o incremento na produção de metano durante a digestão anaeróbia de efluente da bovinocultura leiteira e determinar condições ótimas para um sistema de tratamento constituído de ozonização e digestão anaeróbia, pautando-se ainda no balanço energético do sistema. Para tal, realizou-se uma revisão sistemática da literatura, na qual avaliou-se o incremento na produção de metano devido a ozonização e calculou-se o balanço energético de cada experimento. De posse dos resultados, realizou-se um estudo em escala de bancada, no qual se avaliou o efeito de diferentes doses de ozônio (20 mg O3. g-1 VS, 40 mg O3. g-1 VS, 100 mg O3. g-1 VS e 180 mg O3.g-1 VS) sobre a produção de metano de efluente da bovinocultura de leite em pH natural e sobre o balanço energético do sistema proposto. Na revisão da literatura, observou-se que a ozonização tende a ter um efeito positivo sobre o potencial de produção de metano de efluentes e resíduos. Verificou-se, no geral, que substratos de biodegradabilidade reduzida ou ainda experimentos em condições desfavoráveis à biodigestão apresentaram balanço energético positivo quando doses baixas de ozônio foram aplicadas. Na etapa experimental, foram observadas altas eficiências de transferência de massa de ozônio em todas as doses aplicadas. Embora a dose de 100 mg O3. g-1 VS tenha aumentado significativamente o potencial de produção de metano do efluente da bovinocultura leiteira, o balanço energético foi negativo em todos os cenários estudados. Ainda assim, observou-se que a pré ozonização resultou em potenciais benefícios tais como um menor tempo de fase lag na digestão anaeróbia, indicando uma aceleração da hidrólise, bem como uma maior estabilização do efluente final. |
| Resumen : | Brazil has one of the largest cattle herds in the world. Consequently, cattle manure wastewater production is also substantial in the country. Due to the presence of hardly-biodegradable organic molecules such as lignin and cellulose, hydrolysis is the rate-limiting step of the anaerobic digestion of cattle manure wastewaters. Within this context, ozonation has been widely studied as an alternative to promote the solubilization of refractory organic compounds and improve their biodegradability. Given these facts, the major objectives of this work were to assess the effects of ozonation as a pretreatment for increase methane production in anaerobic digestion of dairy manure wastewater (DMW) and determine optimal conditions for a treatment system constituted of pre-ozonation followed by anaerobic digestion, based on the energy balance of the system. For this, a systematic literature review was carried out to assess the effect of ozone pretreatment on methane production potential of wastes/wastewaters and on process energy balance. Subsequently, a bench-scale study was performed to assess the effect of different ozone doses (20 mg O3. g-1 VS, 40 mg O3. g-1 VS, 100 mg O3. g-1 VS e 180 mg O3.g-1 VS) on the methane production potential of a DMW at natural pH and on the energy balance of the proposed system. The literature review evidenced that ozonation tends to have a positive effect on the methane production potential of wastes and wastewaters. In general, substrates with a very low degradability or experiments under conditions unfavorable to anaerobic digestion (e.g., acidic pH or low temperatures) had positive energy balances when low ozone doses were applied. High ozone mass transfer efficiencies were observed for all ozone doses applied in the experimental stage. The dose of 100 mg O3. g-1 VS significantly increased the methane production potential of DMW. However, the energy balance was negative in all studied scenarios. Even so, ozone pretreatment resulted in potential benefits such the reduction in anaerobic digestion lag phase time, which indicates an acceleration in hydrolysis, and a high stabilization of the final effluent. |
| Palabras clave : | Balanço energético Biogás Digestão anaeróbia Ozônio Anaerobic digestion Biogas Energy balance Ozone |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editorial : | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
| Sigla de la Instituición: | UFJF |
| Departamento: | Faculdade de Engenharia |
| Programa: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (PEC) |
| Clase de Acesso: | Acesso Embargado Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
| Licenças Creative Commons: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
| URI : | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16686 |
| Fecha de publicación : | 24-nov-2023 |
| Aparece en las colecciones: | Mestrado em Engenharia Civil (Dissertações) |
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