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Tipo: Tese
Título: Tratamento e valorização de efluentes da bovinocultura por processos biológicos
Autor(es): Mendonça, Henrique Vieira de
Primeiro Orientador: Ometto, Jean Pierre Henry Balbaud
Co-orientador: Otenio, Marcelo Henrique
Membro da banca: Reis, Alberto José Delgado dos
Membro da banca: Calijuri, Maria Lúcia
Membro da banca: Jacobson, Tamiel Khan Baiocchi
Resumo: Nesta pesquisa reatores e métodos biológicos foram testados para tratamento e valorização de águas residuais da bovinocultura. Um biodigestor plug flow seguido de lagoa de estabilização foram testados em escala real, temperatura ambiente e tempos de retenção hidráulica de 32 e 6 dias, respectivamente. Foram produzidos volumes de biogás entre 278,5 e 2186,1 m³ mês-1, com concentração média de CH4 de 65% que proporcionou geração mensal de energia entre 2.070 e 19.168 KWh, valores suficientes para suprir a demanda energética da fazenda. As remoções médias anuais de DBO5,20, DQO, NH4 e NTK foram de 86, 70, 88,5 e 85,5%, respectivamente. O efluente após lagoa foi utilizado como biofertilizante para cultivo de cana- de-açúcar (Saccharum officinarum). Foi verificado que a ureia pode ser substituída pelo biofertilizante como fonte de nitrogênio. Quando aplicado o biofertilizante foram atingidas produtividades acima de 147,5 Kg ha-1, valor superior à média Brasileira. Visando potencializar a produção de biogás, um reator anaeróbio híbrido foi testado em condições mesófilas (37°C ± 1ºC) e operado com tempos de retenção hidráulica de 6, 5, 3 e 2 dias. Concentrações de metano entre 69 e 75 % e volumes de biogás de até 1,4 m³ m-3 d-1 foram registrados, valor mais alto descrito pela literatura dos últimos 15 anos para este tipo de efluente. As remoções da matéria orgânica com valores de 60-81% (DQOt) e 51-75% (DQOs) proporcionaram a obtenção de rendimentos em metano de 0,155-0,183 m³ CH4 Kg-1 DQOt e 0,401-0,513 m³ CH4 Kg-1 DQOs. O efluente tratado pelo reator híbrido foi submetido a sedimentação em cone de Imhoff e encaminhado para tratamento secundário em fotobioreatores. Foram testados os métodos em bateladas e escoamento contínuo. Em regime de bateladas remoções de 65 a 70% de DQOs, 98 a 99% de NH4+ e 69 a 77,5% de PO4-3foram registradas em 12 dias. Em escoamento contínuo foram registradas remoções entre 57 e 61% de DQOs, 94 a 96% de NH4+ e 65 a 70% de PO4-3 com 12 dias de retenção hidráulica. Maiores produtividades volumétricas de biomassa da microalga Scenedesmus obliquus foram atingidas em regime de bateladas (213 - 358 mg L-1 d-1). A produtividade máxima de proteínas, carboidratos e lipídeos foram de 150, 110 e 64 mg L-1 d-1. O processo de biorremediação e valorização do efluente em fotobioreatores pode ser considerado promissor, podendo a biomassa ser utilizada não só como biofertilizante, mas também para suplementação na alimentação de ruminantes e ou para produção de biodiesel.
Abstract: In this study, reactors and biological methods were tested for treatment and valorization of cattle wastewater. The waste was treated in real scale in a plug flow biodigestor followed by a stabilization pond, at ambient temperature and hydraulic retention times of 32 and 6 days, respectively. Biogas volumes between 278.5 and 2,186.1 m³ month-1 were produced, with average CH4 concentration of 65%, which enabled monthly electricity generation between 2,070 and 19,168 KWh, sufficient to supply the farm’s energy needs. The average annual removals of BOD5,20, COD, NH4 and TKN were 86, 70, 88.5 and 85.5%, respectively. The treated effluent from the pond was used as biofertilizer to grow sugarcane (Saccharum officinarum), and the results showed that this biofertilizer can replace urea as a source of nitrogen. With application of the biofertilizer, cane yields greater than 147.5 Kg ha-1 were attained, higher than the Brazilian average. Seeking to enhance the production of biogas, a hybrid anaerobic bioreactor was tested in mesophilic conditions (37 °C ± 1 ºC), operated with water retention times of 6, 5, 3 and 2 days. Methane concentrations between 69 and 75% and biogas volumes up to 1.4 m³ m-3 d-1 were obtained, the last value being higher than described in the literature over the past 15 years for this type of effluent. The removals of organic matter, with values of 60-81% (CODt) and 51-75% (CODs), allowed obtaining methane yields of 0.155-0.183 m³ CH4 Kg-1 CODt and 0.401-0.513 m³ CH4 Kg-1 CODs. The effluent treated in the hybrid reactor was submitted to sedimentation in an Imhoff cone and then sent for secondary treatment in photobioreactors, applying both batch and continuous flow methods. In the batch regime, removals of 65 to 70% of CODs, 98 to 99% of NH4+ and 69 to 77.5% of PO4-3 were recorded after 12 days. In continuous flow mode, the removals were 57 to 61% of CODs, 94 to 96% of NH4+ and 65 to 70% of PO4-3 with hydraulic retention time of 12 days. Higher volume yields of biomass of the microalga Scenedesmus obliquus were achieved in batch operation (213 - 358 mg L-1 d-1). The maximum productivity of proteins, carbohydrates and lipids were 150, 110 and 64 mg L-1 d-1. The process of bioremediation and valorization of cattle wastewater in photobioreactors can be considered promising, since besides energy generation, the biomass can be used as fertilizer, feed for ruminants and/or production of biodiesel.
Palavras-chave: Dejetos
Biogás
Biomassa
Nutrientes
Microalgas
Waste
Biogas
Biomass
Nutrients
Microalgae
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição: UFJF
Departamento: ICB – Instituto de Ciências Biológicas
Programa: Programa de Pós-graduação em Ecologia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/5507
Data do documento: 8-Mar-2017
Aparece nas coleções:Doutorado em Ecologia (Teses)



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