Em algumas minerações onde ocorre a presença de minerais sulfetados, na forma de pirita, pode ocorrer drenagem ácida de mina (DAM), constituindo um dos principais problemas de impacto ambiental. Para evitar que a DAM comprometa os compartimentos aquíferos e atinja as imediações às minerações, realiza-se um tratamento que consiste na sua neutralização com uma suspensão de cal hidratada. Os contaminantes que se encontravam solúveis na DAM são precipitados permanecendo na fase sólida. O trabalho ora apresentado visa à recuperação de urânio e de terras raras presentes em um destes precipitados que é constituído de diuranato de cálcio (DUCA), em referência ao composto de urânio presente e hidróxidos metálicos em uma matriz de sulfato de cálcio. Este material apresenta teor de aproximadamente 0,25% de octóxido de triurânio (U3O8) e 2,5% de óxidos de terras raras (TR2O3). A recuperação de urânio e de terras raras contidos no precipitado foi realizada através de um processo hidrometalúrgico, envolvendo etapas de lixiviação sulfúrica, extração por solvente e precipitação. Da massa de DUCA estocada na cava da mina é prevista uma recuperação de aproximadamente 12 toneladas/ano de U3O8, na forma de concentrado, diuranato de amônio (NH4U2O7), e 120 toneladas/ano de TR2O3 na forma de concentrado de hidróxido de terras raras (TR(OH)3). Resultados de ensaios de lixiviação com ácido sulfúrico apresentaram solubilização de 96% para urânio e 90% para terras raras. Na extração de urânio da lixívia obtida usou-se Alamina 336® e para as terras raras a Alamina Primene JMT®, para a re-extração de urânio e de terras raras usou-se soluções de cloreto de sódio e solução do ácido clorídrico, respectivamente. Obteve-se um rendimento de 99,7% e de 99,9%, nas etapas de extração e de re-extração de urânio da lixívia respectivamente. O rendimento de precipitação de urânio foi de 99,9%. Na extração de terras raras conseguiu-se rendimento de 99,9% para o Ce, 99,7% para o La e 92,0% para o Nd. Os precipitados de urânio e de terras raras obtidos apresentaram respectivamente purezas de 85,7% de U3O8 e 57,75 % de TR. O trabalho dará suporte para as decisões das Indústrias Nucleares Brasileiras (INB) na atividade de remediação ambiental da cava da mina. / In some mines, where sulfide minerals can occur in form of pyrite, acid mine drainage may occur (AMD), as it constitutes one of the main environmental impact problems. To prevent the AMD to compromise aquifers compartments and reach the mine surroundings, a treatment consisting in its neutralization with the use of a hydrated lime suspension is conducted. Contaminants that were soluble in the AMD are precipitated, remaining through their solid phase. The work here presented aims at the recovery of uranium and rare earths found in one of these precipitates, which consists of calcium diuranate (DUCA, in reference to the uranium compound) and metal hydroxides in a calcium sulfate matrix. This material contains approximately 0.25% of triuranium octoxide (U3O8) and 2.5% of rare earth oxides (TR2O3). The recovery of uranium and rare earths contained in the precipitate was performed through a hydrometallurgical process involving steps of sulfuric leaching, solvent extraction and precipitation. From the stored DUCA mass, a recovery of approximately 12 tons/year of U3O8 in the form of concentrate, ammonium diuranate (NH4U2O7) and 120 tons/year of TR2O3 in the concentrate form of rare earths hydroxide (TR(OH)3) is expected. Test results of leaching with sulfuric acid presented solubilization of 96% for uranium and 90% for rare earths. Alamina 336 was used for uranium extraction from lixiviation and Alamina Primene for the rare earths. For re-extraction of uranium and rare earths, solutions of sodium chloride and hydrochloric acid were used respectively. A percentage yield of 99.7% and 99.9% was obtained in the steps of uranium extraction and re-extraction from lixiviation, respectively. The precipitation yield of uranium was 99.9%. On the extraction of rare earths a yield percentage of 99.9% was obtained for Ce, 99.7% for La and 92.0% for Nd. The obtained uranium and rare earths precipitates presented purities of 85.7% (U3O8) and 57.53% (TR), respectively. This work will serve as support to the decisions made by the Brazilian Nuclear Industries (INB) over the environmental remediation activities of the mine open pit.

As atividades mineiras apresentam grande importância econômica e social, porém acarretam diversos problemas ambientais, sendo um dos mais severos a Drenagem Ácida de Mina (DAM). A DAM provém da oxidação de minerais sulfetados, principalmente a pirita, que quando são expostos à água e oxigênio geram um efluente com elevada acidez, altos teores de sulfato e metais pesados. Os métodos químicos empregados para o tratamento da DAM apresentam elevado custo operacional, o que torna o tratamento biológico anaeróbio uma alternativa tecnicamente viável para seu tratamento. Esse processo consiste na redução de sulfato para sulfeto de hidrogênio, acarretando no aumento do pH e precipitação dos metais pesados. Para que essa redução ocorra as bactérias redutoras de sulfato (BRS), necessitam de uma fonte de carbono que pode ser substratos simples, como etanol e hidrogênio. Porém, compostos complexos podem ser hidrolisados e fermentados por outras bactérias antes de sua utilização. Um dos compostos com potencial para esse fim é o soro de leite. O soro de leite pode ser comercializado como alimento pra animais e fertilizantes, no entanto, parte desse subproduto se perde no efluente das indústrias de laticínios. No presente estudo foi utilizado um reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) para tratamento da DAM utilizando soro de leite como fonte de carbono, simulando um efluente real. Operando em um total de 300 dias, a relação DQO/SO42- e o TDH empregados foram de 1,0 e 24 horas, respectivamente. O reator operou por 139 dias com a condição inicial de operação para concentração de 500 mg.l-1 de sulfato e DQO, sendo obtida eficiência média de remoção de DQO de (84±7) % e de sulfato de (38±14) %. Na segunda fase de operação, que ocorreu ao longo de 91 dias, as concentrações foram aumentadas para 1000 mg.l-1, sendo os resultados obtidos de (74±5) % de remoção de DQO e (74±9) % de sulfato. Com um novo aumento da concentração, a eficiência do sistema diminuiu, na nova condição 1500 mg.l-1 de sulfato e DQO foram inseridos no sistema, sendo operada ao longo de 53 dias foi obtido uma eficiência de remoção de (68±4) % e (63±7) % de DQO e sulfato, respectivamente. O aumento das concentrações de DQO e SO42- proporcionou melhores taxas de remoção, de acordo com o ajuste cinético, de ambos os compostos. Com adição dos metais, 100 mg.l-1 de Fe2+; 20 mg.l-1 de Zn2+; 5 mg.l-1 de Cu2+, o reator voltou a responder positivamente, essa condição foi operada por 15 dias, e atingiu-se (79±7) % e (71±2) % de remoção de DQO e sulfato, respectivamente, com remoção de Fe, Cu e Zn de 99%. / Mining activities have great economic and social importance, but lead to many environmental problems, one of the most severe the Acid Mine Drainage (AMD). The AMD comes from the oxidation of sulphide minerals, particularly pyrite, which when exposed to water and oxygen generate an effluent with high acidity, high sulfate levels and heavy metals. The chemical methods employed for the treatment of AMD have high operational costs, which makes the anaerobic biological treatment an alternative technically feasible of treatment. This process consists of sulfate reduction to hydrogen sulphide, resulting in an increase of pH and precipitation of heavy metals. For this occurs the reduced sulfate reducing bacteria (SRB), require a carbon source which may be simple substrates, such as ethanol and hydrogen. However, complex compounds can be hydrolyzed and fermented by other bacteria before their use. One of the compounds with potential for this purpose is the cheese whey. The cheese whey can be marketed as food for animals and fertilizers, however, part of this by-product is lost in the effluent from the dairy industries. In the present study, an UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) was used for the treatment of AMD using cheese whey as carbon source, simulating a real effluent. Operating in a total of 300 days, the ratio COD/SO42- and HRT applied were 1 and 24 hours, respectively. The reactor operated by 139 days with the initial operating condition for concentration of 500 mg.l-1 sulfate and COD, being obtained average efficiency of COD removal (84±7) % and sulfate removal (38±14) %. In the second phase of operation, which occurred over 91 days, the concentrations were increased to 1000 mg.l-1, and the results were (74±5) % of COD and (9 ± 74) % of sulfate removal. A further increase in concentration, decreased system efficiency, in new condition 1500 mg l-1 sulfate and COD were entered into the system, being operated over 53 days. It was obtained a removal efficiency of (68±4) % and (63±7)% of COD and sulfate, respectively. The increase in COD and SO42- concentrations gave better removal rates, according to the kinetic adjustment, of both compounds. With addition of the metals, Fe2+ 100 mg.l-1; 20 mg.l-1 Zn2+; 5 mg.l-1 Cu2+, the reactor answered positively. This condition was run for 15 days and was reached (79±7)% and (71±2)% removal of COD and sulfate respectively, with Fe removal, Cu and Zn of about 99%.

A drenagem ácida de minas (DAM) é um grave problema ambiental proveniente das indústrias de mineração, pois possui altas cargas de sulfato, elementos tóxicos e metais pesados, que podem provocar doenças nos seres humanos ou causar a morte de vidas aquáticas. Sua geração acontece quando minerais sulfetados, principalmente a pirita (FeS2), são oxidados na presença de água, oxigênio e bactérias, levando a produção de íons H+. A fim de contornar as desvantagens de custo e baixa remoção de sulfato do tratamento convencional, estudos têm sido conduzidos com diferentes configurações de reatores anaeróbios para o tratamento biológico através da utilização das bactérias redutoras de sulfato (BRS). Estas convertem o sulfato presente na água, junto com uma fonte de carbono (doador de elétron), produzindo H2S, que é utilizado para a precipitação dos sulfetos metálicos insolúveis, além de, naturalmente, aumentar o pH para próximo de neutro devido a produção de . O reator utilizado no presente trabalho foi um reator UASB (upflow anaerobic sludge blanket) com capacidade total de 10 l, sendo montado com 4,5 de volume útil líquido e 4,5 de biomassa granular proveniente de um reator metanogênico. Etanol foi utilizado como fonte única de carbono e energia, na relação DQO/SO42- de 1,0. Os parâmetros de avaliação da operação do reator foram a carga volumétrica de sulfato (CVS), tempo de detenção hidráulica (TDH) e adição de metais. Os resultados obtidos indicaram um aumento da remoção média de sulfato de (48±13) % para o (77±8) % quando o TDH foi mudado para 16h e a CVS subiu para 0,75 g l-1 d-1. Com a redução do TDH para 12h (CVS de 3,00 g l-1 d-1), a remoção de sulfato atingiu (80±9) %. A remoção de metais cujas concentrações eram 100 mg l-1 de Fe2+, 20 mg l-1 de Zn2+ e 5 mg l-1 de Cu2+, estiveram acima de 96% em todas as condições avaliadas. Para os 533 dias de operação, o pH efluente médio esteve entre (6,3±0,6), e a remoção média de DQO foi de (85±8) %. A análise de parâmetros cinéticos de remoção de sulfato se mostraram bastantes satisfatórios, com um kap no valor de (2,8±0,6) h-1 para o TDH de 16h e CVS de 0,75 g l-1 e adição de Fe, Zn e Cu, e melhor (1622,0±267,8) mg l-1 h-1 quando a carga de sulfato foi de 1500 mg l-1 e TDH de 16h com adição de Fe, Zn e Cu simultaneamente. / Acid mine drainage (AMD) is a serious environmental problem from mining industries, because they have high loads sulfate, toxic elements and heavy metals that can cause disease in humans or cause death of aquatic life. Your generation occurs when sulphide minerals, mainly pyrite (FeS2), are oxidized in the presence of water, oxygen and bacteria, producing H+ ions. In order to get around the disadvantages of cost and low sulfate removal of the conventional treatment, studies have been made with different configurations of reactors for anaerobic biological treatment using the sulphate reducing bacteria (BRS). These convert the sulfate presente in the water, together with a carbon source (electron donor), producing H2S which is used for the precipitation of insoluble metals sulfides, in addition, naturally increase the pH to around neutral due to production . The reactor used in this work was a UASB (upflow anaerobic sludge blanket) with total capacity of 10 liters and was set up with 4.5 liters of liquid volume and 4.5 liters of granular biomass from a methanogenic reactor. Ethanol was used as a unique source of carbon and energy in the ratio COD/SO42- used of 1.0. The evaluation parameters of reactor operation were the volumetric sulfate loading (VSL), hydraulic retention time (HRT) and metals addition. The results indicate an increased mean removal sulfate of (48±13) % to (77±8) % when the HRT was changed to 16 h and CVS increased to 0,75 g l-1 d-1. By reducing the HRT to 12 h (VSL 3,00 g l-1 d-1), the sulfate removal reached (80±9) %. The removal of metals whose concentrations were 100 mg l-1 Fe2+, 20 mg l-1 Zn2+ and 5 mg l-1 Cu2+, were above 96% in all conditions evaluated. In 533 days of operation, the effluent pH was between (6.3±0.6), and the COD removal was (85±8) %. The analysis of the kinetic parameters sulfate removal proved quite satisfactory with a value of kap (2.8±0.6) h-1 for the HRT of 16h and VSL of 0,75 g l-1 d-1 with addition of Fe, Zn and Cu, and the best was (1622.0±267.8) mg l-1 h-1 when sulfate load was 1500 mg l-1 and HRT of 16 h with Fe, Zn and Cu added simultaneously.

A procura por soluções que levem à remoção de sulfato em águas de drenagem ácida de mina (DAM) utilizando reator anaeróbio operado em bateladas sequenciais (ASBR) é uma necessidade que demanda pesquisa e desenvolvimento. A atividade mineradora, embora extremamente necessária, apresenta um viés fortemente negativo, decorrente da elevada quantidade de rejeito gerado no seu processo. O problema é potencializado quando o minério tratado é sulfetado e o seu rejeito, em contato com oxigênio e água, acarreta a formação de uma água residuária denominada drenagem ácida de mina (DAM), caracterizada por elevada acidez (baixo pH) e presença de metais e sulfato dissolvidos. Este processo é acelerado por bactérias existentes no próprio ambiente. Neste trabalho foi utilizada técnica de biorremediação para o tratamento da DAM na qual as bactérias redutoras de sulfato (BRS) através de seu metabolismo dissimilatório geram alcalinidade, aumentando o pH do meio, removem sulfato e precipitam metais existentes na solução através do sulfeto gerado no processo. Utilizou-se reator ASBR, operando com relação entre a demanda química de oxigênio (DQO) e SO42- igual a 1,0 e usando etanol como fonte de carbono e doador de elétrons. Ao longo de mais de 200 dias de operação do reator ASBR, foi avaliada sua adaptação bem como a operação com concentração inicial de 1,0 e 1,5 g.L-1 e adição de Fe2+, Zn2+ e Cu2+, com ciclos de operação de 24 e 48 horas. O pH inicial foi mantido em 4,0 ao longo de toda a operação. As faixas de variação dos valores médios obtidos para os parâmetros analisados foram as seguintes: pH saída – 6,5 a 7,4; remoção SO42- - 43 a 65 %; remoção de DQO – 66 a 90 %; concentração sulfeto – 3,7 a 56,6 mg.L-1 e as remoções de Fe2+, Zn2+ e Cu2+ acima de 99 %. / The search for solutions to achieve sulfate removal from acid mine drainage (AMD) using anaerobic stirred batch reactor (ASBR) demands research and development. The mining industry, although extremely necessary to the human development, has a strongly negative characteristic due to the high quantity of residues generated in its process. The problem is emphasized when the processed ore is sulfide base and its residue, in contact with oxygen and water, produces a wastewater named acid mine drainage (AMD), characterized by high acidity (low pH) and the presence of dissolved heavy metals and sulfate. This process is catalyzed by bacteria existing in the environment. In this work was used a bioremediation technology to treat the AMD where the sulfate reducing bacteria (SRB) through their own dissimilatory metabolism are able to generate alkalinity, increasing the environmental pH, remove sulfate and settle existing metals in the solution due to the reaction with the sulfide generated in the process. In this work was used an ASBR operating with COD/SO42- ratio equal to 1.0 and using ethanol as source of carbon and electron donor. Along more than 200 days of the ASBR operation, aspects such as adaptation and operation adding Fe2+, Zn2+ and Cu2+ were evaluated operating with cycles of 24 and 48 hours. The initial pH was kept around 4.0 along all the experiment. The average value ranges achieved were: pH effluent – 6.5 to 7.4; SO42- removal - 43 to 65 %; DQO removal – 66 to 90%; sulfide concentration – 3.7 to 56.6 mg.L-1 and removal of Fe2+, Zn2+ and Cu2+ were higher than 99 %.

O presente trabalho consistiu em avaliar diferentes estratégias de operação de um reator UASB no tratamento de drenagem ácida de mina - DAM sintética. Foram testados dois reatores idênticos, sendo a operação deles diferenciada pela fonte de carbono, sendo etanol – RE e lactato – RL. As variações realizadas foram no pH afluente, alterando de 3,0 (fase I), para 3,5 (fase II) e 4,0 (fase III) e na relação DQO/Sulfato, sendo 2,0 nas três fases inicias e reduzida por meio da DQO para 1,5 (fase IV) e 0,8 (fase V). Para RE a variação de pH não ocasionou variações significativas, sendo os valores médios das fases I, II e III: pH efluente 5,03, remoções de DQO 34% e de sulfato 88%, produções de sulfeto 122 mg/L, de alcalinidade 101 mg/L, ácido acético 127,7 mg/L e de H2S 1,5 mmol/L. Já a redução de DQO causou uma menor atividade das BRS em RE, sendo que a remoção média de sulfato foi de 87% (fase III) para 58% (fase V), produção de sulfeto de 119 para 55 mg/L, de alcalinidade 105 para 38 mg/L, de ácido acético de 116 para 73 mg/L e H2S de 1,2 E-03 para 4,1 E-04 mol/L. A remoção de DQO, no entanto, apresentou um aumento de 29 para 48%, indicando que o consumo de etanol passou a ser realizado por um outro grupo que não as BRS. Como o sistema era tamponado pelo ácido acético, não houve variações significativas no pH efluente nas ultimas fases. Para RL as alterações tiveram efeito positivo ou indiferente estatisticamente, sendo que na fase I não havia atividade das BRS devido a prevalência da forma de ácido lático em pH muito ácido. As alterações para as demais fases (II, III, IV e V), tiveram, respectivamente, as seguintes respostas médias: pH: 4,6, 6,44, 7,15 e 7,66; remoção de DQO: 19, 33, 46 e 54%; remoção de sulfato: 58, 70, 90 e 84%; produção de sulfeto: 67, 87, 127 e 124 ug/L; produção de alcalinidade: 101, 266, 287 e 225 mg/L; ácido acético: 55,7, 129,8,137,7 e 34,1 mg/L. As concentrações de H2S sofrem influência do pH na determinação em sua fase de concentração, sendo medidas: 9,0E-04, 6,7E-03, 9,2E-04 e 8,9E-04, sendo que o “pulso”verificado na fase III foi devido ao pH. / This work consisted in an evaluation of an UASB reactor treating synthetic acid mine drainage by different operation strategies. Two identical reactors were tested, wherein their operation were differentiated by the carbon source, using ethanol – RE and lactate – RL. The variations were: affluent pH, varying from 3.0 (phase I), to 3.5 (phase II) and 4.0 (phase III) and in the COD/Sulfate ratio, being 2.0 in the three initials phases and reduced by COD variation to 1.5 (phase IV) and 0.8 (phase V). For RE pH changes didn’t cause big variations, wherein the average values of phases I, II and III are: effluent pH 5.03, COD removal 34%, sulfate removal 88%, production of sulfide 122 mg/L, alkalinity 101 mg/L, acetic acid 127.7 mg/L and H2S 1.5 E-03 mol/L. The COD reduction caused a lower SRB activity in RE, which average removal went from 87% (phase III) to 58% (phase V), production of sulfide from 119 to 55 mg/L, alkalinity from 105 to 38 mg/L, acetic acid from 116 to 73 mg/L and H2S from 1.2 E-03 to 4.1 E-04 mol/L. The COD removal, however, present a increase from 29 to 48%, indicating that another group, other than SRB, started to consumption ethanol. There was no significant variation of effluent pH on last phases because the system was buffered by acetic acid. For RL the modifications had a positive or neutral, statistically speaking, impact, since on phase I there was no SRB activity due prevalence of the lactic acid in very acid pH. The modifications to the other phases (II, III, IV and V), had, respectively, the following averages results: pH: 4.6, 6.44, 7.15 and 7.66; COD removal: 19, 33, 46 and 54%; sulfate removal: 58, 70, 90 and 84%; sulfide: 67, 87, 127 and 124 ug/L; alkalinity: 101, 266, 287 e 225 mg/L; acetic acid: 55.7, 129.8, 127.7 and 34.1 mg/L. The H2S concentrations are influenced by pH on the concentration form phase, being: 9.0 E-04, 6.7 E-03 and 8.9 E-04, in which the “pulse” observed in phase III was due to pH. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG

A drenagem ácida de mina (DAM) é um dos passivos ambientais da indústria de extração de minério, potencialmente poluidora das águas superficiais, subterrâneas e do solo. O efluente proveniente da DAM tem origem na exposição de minerais sulfetados, principalmente pirita, a condições atmosféricas capazes de oxidar este minerais e gerar soluções ricas em sulfato e com baixo pH. Este efluente é capaz de lixiviar metais pesados presente nos corpos geológicos e amplificar o grau poluidor associado à geração da drenagem. O tratamento físico-químico proposto para remediar o problema e amplamente difundido nas mineradoras envolve a aplicação de grandes quantidades de cal hidratada ou virgem, para neutralizar a drenagem e precipitar os metais presentes, um procedimento oneroso e que envolve gastos com produtos químicos e disposição adequada do material precipitado. Neste contexto, surge a demanda pelo estudo e desenvolvimento de novas tecnologias para o tratamento da DAM. A utilização de processos anaeróbios de tratamento, com bactérias redutoras de sulfato, possibilita a remoção do sulfato, a elevação do pH e a precipitação dos metais, a partir do sulfeto biogênico produzido. O presente trabalho avaliou qual dentre as fontes de carbono, acetato, etanol e lactato, seria a mais adequada para a partida de um reator anaeróbio de fluxo ascendente (upflow anaerobic sludge blanket - UASB) tratando drenagem ácida sintética, visando uma eficiente remoção dos metais presentes (ferro, cobre e zinco). O reator alimentado com etanol foi o único capaz de tratar a drenagem e estabilizar a remoção de sulfato, com eficiências maiores que 90%, em 55 dias de operação, e remover em termos médios, 96,0% do cobre; 98,4% do zinco e 86,4% do ferro presente. O reator alimentado com lactato, após uma longa fase de aclimatação, cerca de 55 dias, produziu sulfeto em condições capazes de remover o cobre e o zinco, contudo, após um período 45 dias, a rota metabólica sulfetogênica não mais foi observada, e o lactato passou a ser preferencialmente e somente fermentado. O reator alimentado com acetato, não foi capaz de utilizar a fonte de carbono, e sofreu com o efeito desacoplador do ácido acético, levando as células da biomassa a um colapso, promovendo a desestruturação dos grânulos inoculados e crescimento de fungos. / Acid mine drainage (AMD) is one of the environmental liabilities of ore mining industries which generate the pollution of surface water, groundwater and soil. The effluent from AMD stems from the exposure of sulfide minerals – mainly pyrite – to atmospheric conditions which oxidize this mineral generating rich sulfate solutions and low pH. This effluent can leach heavy metals that are found in geological bodies, and amplify the polluting degree which is associated to the drainage generation. The physical-chemical treatment widespread in mining that has been proposed to remedy the problem applies large amounts of hydrated lime or quicklime in order to neutralize drainage and precipitate metals – a costly procedure that involves spending on chemicals and appropriate disposal of the precipitated material. In this context, there is a demand for the study and development of new technologies for the treatment of AMD. The use of anaerobic treatment processes with sulfate-reducing bacteria enables the removal of sulfate, the higher pH, and the precipitation of metals from biogenic sulfide production. This study evaluated which of the sources carbon, i.e. acetate, ethanol, and lactate would be the most suitable to start-up a UASB reactor (upflow anaerobic sludge blanket) treating synthetic acid drainage, so that it could efficiently remove metals (iron, copper, and zinc). The reactor that was fed with ethanol was the only one that could treat drainage and stabilize the sulfate removal: efficiency was higher than 90% in 55 days of operation; removal was on average of: 96.0% of copper; 98.4% of zinc and 86.4% of iron. The reactor that was fed with lactate – after a long period of acclimatization, about 55 days – produced sulfide in conditions capable of removing copper and zinc, however after a period of 45 days the sulfide metabolic pathway was not observed, and lactate became fermented. The reactor that was fed with acetate was not able to use the carbon source. At low pH, acetate acts as an uncoupler of the cell membrane, which led biomass cells to collapse, promoting the disintegration of the inoculated granules and fungal growth. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG

A atividade minerária, além de influenciar de maneira positiva no desenvolvimento econômico e social do país, apresenta um dos principais passivos ambientais: as águas residuárias ricas em sulfato. Mais conhecidas como Drenagem Ácida de Minas, DAM, essas águas residuárias são oriundas na maioria das vezes, da mineração de carvão e metais pesados, onde os minerais de sulfetos são oxidados de maneira natural a sulfato tendo como principais características o baixo pH e elevadas concentrações de metais. Diversos são os tratamentos para a DAM, sendo eles físico-químicos e biológicos. Os métodos físico-químicos consistem na neutralização e precipitação dos metais pesados, apresentando elevado custo operacional. Já os métodos biológicos são uma excelente alternativa para o tratamento e remediação da DAM, pois através de reatores anaeróbios, promovem a redução do sulfato e a recuperação dos metais. Nesse estudo, foi utilizado um reator anaeróbio horizontal de leito fixo, RAHLF, para a biorremediação da DAM sintética, tendo seu interior preenchido com espuma de poliuretano para imobilização da biomassa e o etanol como fonte de carbono, relação entre a Demanda Química de Oxigênio e Sulfato, DQO/SO42- de 1 e Tempo de Detenção Hidráulica, TDH, de 24 e 36 horas. Ao longo do experimento variou-se as condições da alimentação, com relação a concentração de DQO e SO42-, TDH, bem como adição de metais. As análises de pH, SO42-, sulfeto, DQO e metais, foram muito satisfatórias em relação ao desempenho do reator para todas as fases de operação. Aumentando-se o TDH de 24 para 36 horas, observou-se que os valores na eficiência de remoção, foram significativos quando comparados com as fases anteriores. Dessa maneira, o estudo mostrou-se eficiente para o tratamento da DAM sintética em um RAHLF, alcançando elevados valores de remoção. / The mining activity, beyond positively influence the economic and social development of the country presents a major environmental liabilities: wastewater rich in sulfate. Better known as Acid Mine Drainage, AMD, these wastewaters are from most of the time, mining of coal and heavy metals where the mineral sulfides are oxidized naturally sulphate and the main features low pH and high concentrations metals. There are several treatments for AMD, being physical, chemical and biological. Physicochemical methods consist of neutralization and precipitation of heavy metals, with high operating costs. Already biological methods are an excellent alternative for the treatment and remediation of AMD, because through anaerobic reactors, promote the reduction of sulfate and the recovery of metals. In this study, a horizontal anaerobic fixed bed reactor was used, HABR, for the bioremediation of synthetic AMD, having its interior filled with polyurethane foam for immobilization of biomass and ethanol as carbon source, relationship between the chemical oxygen demand, and sulfate, COD/SO42- and hydraulic retention time, TDH, 24 and 36 hours. Throughout this experiment was varied conditions with respect to concentration of COD and SO42-, HRT and filler metals. The pH, SO42-, sulfide, COD and metals, were very satisfactory in relation to the reactor performance for all operating phases. Increasing the HRT of 24 to 36 hours, it was observed that the removal efficiency values were significant compared with the previous stages. Thus, the study demonstrated its effectiveness for treating AMD in a synthetic HABR, achieving high removal values.

A drenagem ácida de minas (DAM) constitui sério problema ambiental principalmente em áreas de mineração. O soro de leite, efluente das indústrias de laticínios, também gera danos ao meio ambiente por apresentar alta concentração de matéria orgânica, e é de interesse desses centros produtores que este receba uma destinação correta e de baixo custo. Uma alternativa para ambos os problemas pode ser o tratamento anaeróbio da DAM, utilizando bactérias redutoras de sulfato e o efluente da indústria de laticínios como doador de elétrons para o processo. A proposta deste estudo foi a utilização de um reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket, em português reator de manta de lodo de fluxo ascendente) para tratamento anaeróbio da DAM. Este reator foi inoculado com consórcio microbiano contendo bactérias redutoras de sulfato (BRS) e alimentado também com soro de leite em pó como fonte de carbono do processo. Foram variados o tempo de detenção hidráulica (TDH), relação DQO/SO42- e concentração inicial de ferro com objetivo de avaliar os efeitos causados por estes parâmetros no desempenho do sistema como um todo. Foram estudadas quatro fases de operação, com a primeira fase apresentando TDH de 16 horas, relação DQO/SO42- de 1,0 e concentração inicial de ferro de 100 mg/l; a segunda fase apresentando TDH de 16 horas, relação DQO/SO42- de 0,8 e concentração inicial de ferro de 100 mg/l; a terceira fase com TDH de 24 horas, relação DQO/SO42- de 0,8 e concentração inicial de ferro de 100 mg/l; e, finalmente, a quarta fase de operação com TDH de 24 horas, relação DQO/SO42- de 0,8 e concentração inicial de ferro de 200 mg/l. O estudo revelou que a relação DQO/SO42- de 0,8 juntamente com o TDH de 16 horas não foram favoráveis à ação das BRS, levando à redução da remoção de sulfato e que o aumento da concentração inicial de ferro no sistema se mostrou favorável ao processo, aumentando o pH efluente e também melhorando a remoção de sulfato do meio. Os melhores resultados foram obtidosna fase I, que resultou em uma média de remoção de sulfato de (70,00 ± 7,96)% e remoção de DQO de (80,83± 7,27)%. Os melhores valores obtidos para a remoção de metais ocorreramna fase II, com (93,14± 3,49)% de remoção de cobre, (50,77± 2,75)%de remoção de zinco e a remoção de ferro se manteve acima de 99% durante todo o período de operação do reator. Mesmo com a reação positiva que o sistema apresentou durante a sua última fase de operação, fase IV, acredita-se que o tempo de operação da fase ou até mesmo o longo tempo de operação do reator (920 dias), tenham sido fatores decisivos para que o sistema não apresentasse os melhores resultados na última fase de operação. / Acid mine drainage (AMD) is a serious environmental issue especially in mining areas. This wastewater generally consists of heavy metals and toxic compounds that can pollute soils and water streams, causing damage to the fauna, flora and to people’s health. The whey, effluent of dairy industries, also generates damage to the environment due to its high organic matter concentration and it is in the interest of these productive centers that they have a correct and low cost destination. An alternative for both problems can be the anaerobic treatment of the AMD, using sulphate reducing bacteria and the dairy industries wastewater as an electron donor for the process, since AMD is a wastewater deficient in carbon source. This study proposes the utilization of an UASB reactor (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) for the treatment of AMD. This reactor was inoculated with an microbial consortium containing sulphate reducing bacteria (SRB) and fed also with powder whey as carbon source in the process. It was evaluated the hydraulic retention time (HRT), COD/SO42-ratio and initial iron concentration, aiming evaluate the effects of these parameters in the efficiency of the system as a whole. It were studied four phases of operation, with the first one presenting HRT of 16 hours, COD/SO42-ratio of 1,0 and initial iron concentration of 100 mg/l; the second phase presenting HRT of 16 hours, COD/SO42-ratio of 0,8 and initial iron concentration of 100 mg/l; the third phase with HRT of 24 hours, COD/SO42-ratio of 0,8 and initial iron concentration of 100 mg/l; and, finally, the fourth phase of operation with HRT of 24 hours, COD/SO42-ratio of 0,8 and initial iron concentration of 200 mg/l. Thus, this study shows that the COD/SO42-of 0,8 with the HRT of 16 hours weren’t favorable to the SRB action, which resulted in a reduction in the sulphate removal, and also, the increase in the initial iron concentration in the system showed a favorable response in the process, increasing effluent pH and also improving the sulphate reduction in the system. The phase with better results was phase I, which presented an average sulphate removal of (70,00 ± 7,96)% and average COD removal of (80,83± 7,27)%. The best results for metals removal were obtained in phase II, with (93,14± 3,49)%of copper removal, (50,77± 2,75)%of zinc removal and the iron removal was kept above 99% during all reactor’s operation. Even with the positive reaction that the system presented during its last operation phase, phase IV, is believed that the duration of the operation phase or even the long operation time of the reactor, 920 days, were decisive factors so the system did not present the best results in the last operation phase.

Para os sistemas drenantes exerçam adequadamente a sua função de coleta e condução da água de percolação, prevenindo a migração excessiva de partículas do solo de base, elementos de filtro devem ser a eles associados. Estes elementos de filtro devem apresentar uma permeabilidade adequada de forma a prevenir o aumento da pressão de poros, ao mesmo tempo em que permitem um fluxo adequado do volume de percolação. Substituindo os filtros convencionais granulares, os geotêxteis têm sido usados com sucesso por serem altamente efetivos na função de filtração. O desempenho, economia e facilidade de aplicação proporcionados por estes materiais, além da adequação de suas propriedades, têm sido os fatores responsáveis pelo crescimento de seu emprego. Apesar dos geotêxteis serem considerados uma alternativa consistente para substituir os pragmáticos filtros granulares, a prática não é isenta de algumas preocupações. Em especial para condições de solo e hidráulicas severas, problemas em sistemas filtro-drenantes podem surgir devido à inconsistência de grande parte dos métodos de dimensionamento disponíveis. O principal problema relacionado aos métodos consagrados de dimensionamento é que estes não consideram as características estruturais do solo de base. Com relação à estrutura peculiar dos colúvios, esta incapacidade dos métodos convencionais de considerar adequadamente todos os quesitos necessários para um dimensionamento de filtros consistente pode acarretar no comprometimento e até no colapso do sistema filtro-drenante. O presente trabalho tem como objetivo discutir como a heterogeneidade estrutural comumente observada nos colúvios podem propiciar situações críticas para o desenvolvimento dos mecanismos de filtração. Discute-se ainda como as peculiaridades destes solos deveriam ser consideradas para efeito de dimensionamento dos sistemas filtro-drenantes.

A cada estação chuvosa notamos nitidamente o aumento de áreas alagadas nas grandes cidades. Cada vez mais a população ribeirinha tem enfrentado alagamentos maiores e mais violentos. Algumas técnicas utilizadas, hoje em dia, têm transferido o problema de montante a jusante, aumentando cada vez mais os picos dos hidrogramas de cheia. Novas técnicas têm surgido para o controle de vazão nas bacias urbanas. Algumas delas são chamadas técnicas compensatórias e visam diminuir a vazão na fonte. Outras mais elaboradas, conhecidas genericamente por reservatórios de cheias têm sido introduzidas em grandes centros urbanos no sentido de recriar as condições de pré-urbanização, retendo águas superficiais e retornando ao meio ambiente gradualmente e de forma controlada. Esta tese de mestrado visa o estudo e a viabilização de algumas técnicas compensatórias estruturais na cidade de São José dos Campos, São Paulo, mais especificamente na bacia do ribeirão dos Putins, que freqüentemente têm sofrido com as cheias urbanas devido ao crescimento acelerado de urbanização, aumentando as áreas impermeáveis da bacia.