https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17671
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Type: | Dissertação |
Title: | Ozonização de lodo de filtros biológicos percoladores visando a solubilização de sólidos e o incremento de produção de biogás na digestão em reatores UASB |
Author: | Louzada, Vinícius Marques |
First Advisor: | Brandt, Emanuel Manfred Freire |
Co-Advisor: | Bottrel, Sue Ellen Costa |
Referee Member: | Almeida, Paulo Gustavo Sertório de |
Referee Member: | Dias, Edgard Henrique Oliveira |
Resumo: | O tratamento de esgoto doméstico apresenta um grande desafio quanto ao gerenciamento dos subprodutos gerados, em especial o lodo biológico e o biogás, esse último proveniente de processos anaeróbios, quando existentes. Os custos para tratamento e disposição final do lodo podem atingir cerca de 60% do custo de operação de uma estação de tratamento de esgoto (ETE), sendo fundamental a busca por alternativas para o seu gerenciamento, seja para seu aproveitamento ou para a redução na geração. Em ETEs com unidades de filtro biológico percolador (FBP), é gerado o lodo biológico aeróbio, que por sua vez deve passar no mínimo por etapas de digestão e adensamento. Buscando otimizar o fluxograma de gerenciamento de lodo nas ETEs, no Brasil é comum o envio do lodo aeróbio de FBPs para digestão e adensamento em reatores anaeróbios de tratamento de esgoto do tipo UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Em relação ao biogás, seu maior constituinte é o metano (CH4), que deve receber algum tipo de tratamento para mitigar o efeito estufa, sendo que em grande parte das ETEs brasileiras ele é apenas queimado, para conversão do CH4 em CO2. Porém, o biogás e seus derivados (ex.: biometano) pode ser aplicado para a geração de energia, seja ela térmica ou elétrica. Nessa linha, esta pesquisa propõe o uso da técnica de ozonização para pré-tratamento do lodo aeróbio proveniente de FBP enviado à digestão anaeróbia, objetivando a redução de sólidos no lodo e o incremento da geração de biogás na etapa anaeróbia. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar experimentalmente os princípios básicos do uso da técnica, investigando o efeito de diferentes doses de O3 na qualidade do lodo e no potencial biometanogênico. Para tanto, foram realizados ensaios de bancada com lodo coletado em um reator UASB e um FBP. Nesse contexto, realizou-se a ozonização do lodo aeróbio nas doses de 20 mgO3/gST, 150 mgO3/gST e 275 mgO3/gST, sendo observada uma redução de sólidos totais na ordem de 29%, 34% e 50% para cada dose, respectivamente. Em relação à geração de CH4, este estudo apontou que a própria técnica de envio de lodo de FBP para digestão e adensamento em reatores UASB já apresenta potencial para elevação da produção de biogás em 25%. Adicionalmente, a técnica da ozonização contribuiu para o incremento da produção de CH4 em até 93 (dose de 275 mgO3/gST). Para os cenários analisados em termos de viabilidade econômica a prática de ozonização e envio de lodo para digestão em reator UASB se mostrou vantajosa. |
Abstract: | Domestic sewage treatment presents a major challenge in terms of managing subproducts, especially the sludge generated in biological treatment and biogas from the anaerobic stage. The costs for treatment and final disposal of sludge can reach around 60% of the operating cost of a Sewage Treatment Plant, and it is essential to seek alternatives, whether reusing them or reducing their generation. In stations that have aerobic biological treatment, such as Trickling Filter - TF, aerobic sludge is generated, which must undergo digestion. Seeking to optimize sludge treatment, researches are being developed for secondary sludge digestion carried out in the UASB treatment unit. In relation to biogas, its largest constituent is methane (CH4), which must receive some type of treatment to mitigate the greenhouse effect, with the majority of STPs only being burned to release CO2. However, it can be applied to generate electrical energy from its burning or used as biogas. On this perspective, the technique of pre-ozonizing aerobic sludge for subsequent digestion in the UASB has great potential, since studies indicate the possibility of reducing solids in the sludge and increasing biogas generation in the UASB. This study aimed to evaluate the ozonation technique, analyzing the effect of different doses of ozone on sludge quality and methanogenic potential. To this end, bench tests were carried out, with sludge collected in a UASB reactor and an TF. Therefore, ozonation of the sludge was carried out at doses of 20 mgO3/gTS, 150 mgO3/gTS and 275 mgO3/gTS, with a reduction in total solids in the order of 29%, 34% and 50% being observed for each dose, respectively. In relation to methane generation, the study pointed out that the simple fact of sludge recirculation already increases production and the ozonation technique has the potential to increase it even further, with the best value of methane generation being obtained at a dose of 275 mgO3/gTS For the scenarios analyzed in terms of economic forecast, the practice of ozonation and sending sludge for digestion in a UASB reactor proved to be advantageous. |
Keywords: | Tratamento de esgoto Reator UASB Metano Lodo biológico Ozonization Wastewater sludge Methane production |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
Institution Initials: | UFJF |
Department: | Faculdade de Engenharia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (PEC) |
Access Type: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17671 |
Issue Date: | 9-Sep-2024 |
Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Civil (Dissertações) |
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