O presente trabalho mostra os resultados obtidos no estudo da utilização do rejeito bruto da extração de carvão mineral como agregado miúdo na produção de blocos de concreto para pavimentação de vias públicas. Neste trabalho os blocos de concreto foram produzidos na fábrica da prefeitura de Criciúma, que está situada nas dependências do Presídio Municipal Santa Augusta. Esta fábrica proporciona uma opção de trabalho aos apenados que adquiriram o direito de cumprirem suas penas em regime semiaberto, cumprindo assim, um importante papel social na ressocialização destas pessoas, além de produzir o material de revestimento, que é aplicado nas vias públicas do município, a um custo bastante atraente. Durante a produção das amostras dos blocos de concreto com o rejeito de carvão, procurou-se ao máximo não alterar o processo desenvolvido na fábrica onde são produzidos os blocos de concreto empregados na pavimentação das vias públicas de Criciúma. Sendo assim, a única alteração imposta às amostras foi a substituição proporcional do agregado miúdo natural, areia lavada, pelo agregado de rejeito de carvão mineral, nas proporções de 25%, 50%, 75% e 100% O lote de estudo contou ainda com a produção de blocos de concreto sem adição de rejeito de carvão, que teve como função servir de base comparativa para as análises de compressão, abrasão e absorção de água. Posteriormente foi realizado um estudo para avaliar a possibilidade de geração, pelos blocos de concreto, de drenagem ácida de mina (DAM), que é a principal fonte de poluição do solo e dos corpos d’agua dos municípios pertencentes à AMREC – Associação dos Municípios da Região Carbonífera. Como resultado, aponta-se a viabilidade de utilização de rejeito de carvão nas proporções de 25% e 50% em substituição ao agregado miúdo natural (areia), criando assim, uma nova perspectiva às mineradoras de carvão da AMREC, que poderão dar um fim nobre ao rejeito de carvão, proporcionando uma produção mais limpa e sustentável, além de poderem contar com uma nova fonte de receita proporcionada pela comercialização do rejeito de carvão produzido na sua principal atividade comercial. / This document presents the results obtained in the study of using raw waste of coal extraction. In this work the concrete block for public roads paving were produced in a factory owned by Criciuma city hall, which is situated at the municipal Penitentiary Santa Augusta. During the concrete samples blocks production with the coal waste, it was tried its best in the way of not changing the process developed at the concrete blocks production site used in the paving of Criciuma´s streets. Thus, the only change that was proportionally imposed in the sample was the replacement of fine natural aggregate, washed sand, for the coal tailings aggregate in the proportions of 25%, 50%, 75% and 100%. The batch study also included the production of concrete blocks without adding coal tailing, which was to form the basis of comparative function for the compression tests, abrasion and water absorption. Afterwards, it was done a study to assess the possibility of generating, by concrete blocks, acid mine drainage (AMD), which is the main source of soil and water pollution in the municipalities belonging from AMREC - Association of Municipalities of the Coal Region. As a result, it points feasibility of using waste coal in the proportions of 25% and 50% to replace the natural aggregate (sand), thus creating a new perspective to AMREC coal mining companies, which may give a noble and to reject coal, providing a cleaner and sustainable production, besides being able to count on a new source of revenue provided by the commercialization of coal waste produced in its main commercial activity.

Os impactos ambientais provocados por determinadas atividades econômicas podem causar prejuízos em terceiros já que a ação deletéria sobre o meio prejudica e, em alguns casos, inviabiliza a existência de outras atividades. Nesse contexto, enquadra-se a mineração de carvão. Em tal atividade, o contato da água – superficial, subterrânea ou pluvial – com elementos específicos resultantes das escavações, na presença de oxigênio e de microorganismos, forma a chamada drenagem ácida de mina que, em grande parte dos casos, é despejada em cursos d’água adjacentes prejudicando outros usos da água. Assim, o presente trabalho tem por objetivo elaborar uma metodologia de planejamento da explotação do carvão mineral em bacias hidrográficas que busque a produção ótima do minério com a internalização dos custos de tratamento do efluente gerado a fim de que os parâmetros de qualidade da água, estabelecidos pela Resolução 357 do CONAMA, sejam respeitados e, desse modo, diminua a incidência de prejuízos em terceiros. Tal metodologia é pautada pela elaboração de um modelo capaz de simular, ao longo do tempo de explotação das minas, a carga de poluentes lançada nos cursos d'água de uma bacia hidrográfica. Após a coleta de dados, a implantação da metodologia se dá por diversos cenários. O primeiro deles é a análise da situação em que não há internalização dos custos ambientais. Constatou-se que os limites estabelecidos pelo CONAMA são ultrapassados. O segundo cenário caracteriza-se pela tentativa de enquadramento dos cursos d’água na classe 1, com a internalização dos custos ambientais. Dadas as condições de tratamento de efluentes, tal enquadramento não foi possível. O terceiro cenário diz respeito à tentativa de enquadramento na classe 3 dadas as mesmas condições do segundo cenário. Os resultados mostram ser possível tal enquadramento. A elevação dos custos ambientais para enquadramento na classe 1 determina o quarto cenário. Ainda como forma de enquadrar os cursos d’água da bacia na classe 1, é estabelecida uma divisão na operação das minas. Assim, no quinto cenário são consideradas apenas três minas e no sexto cenário são consideradas as demais. Além das concentrações de determinados parâmetros ao longo do tempo, também são mostrados os gráficos de produção das minas em cada cenário. Por fim, são comparados os ganhos obtidos em cada cenário e os fluxos de caixa dos cenários 1, 2 e 3 para que sirvam de subsídio para a classificação das águas da bacia segundo a Resolução 357. / The environmental impacts provoked by determined economic activities can cause financial damages to third parts since the deleterious action harms and, in some cases, makes impracticable the existence of other activities. In this context, the coal mining is situated. In such activity, the contact of superficial water, groundwater or rainwater with specific elements resultant from the drillings, in presence of oxygen and microorganisms, forms the acid mine drainage, that, to a large number of the cases, is poured into adjacent rivers harming other uses of the water. Thus, the present work aims to elaborate a methodology of the mineral coal exploitation planning in river basins that achieves the excellent production of the ore with the costs of effluent treatment internalization so that water quality parameters, established by CONAMA’s Resolution 357, are respected and there is no incidence of damages to third parts. Such methodology is based on the elaboration of a model that is capable of simulating, during the mines exploitation time, the load of pollutants launched in river basins water. After the data collection, the methodology is implemented in diverse scenarios. The first one of them is the analysis of the situation where there is no environmental costs internalization. It is evidenced that the limits established are exceeded. The next scenario is characterized by the attempt of framing water courses in class 1, with environmental costs internalization. Given the conditions of treatment of effluent, such framing was not possible. The third scenario considers the attempt of framing in class 3 given the same conditions of scene 2. The results show that the framing is possible. The rise of environmental costs to frame in class 1 determines the fourth scenario. Still as a form to fit water courses in class 1, a division in mine’s operation is established. Thus, in the fifth scenario only three mines are considered and in the sixth scenario the others are considered. In addition to the concentrations of certain parameters during the exploitation period, the graphs of mine production in each scene are also shown. Finally, the profits obtained in each scenario and the cash flows of scenes 1, 2 and 3 are compared in order to serve as subsidy to classify the river basin waters according to CONAMA’s Resolution 357.

O presente trabalho mostra os resultados obtidos no estudo da utilização do rejeito bruto da extração de carvão mineral como agregado miúdo na produção de blocos de concreto para pavimentação de vias públicas. Neste trabalho os blocos de concreto foram produzidos na fábrica da prefeitura de Criciúma, que está situada nas dependências do Presídio Municipal Santa Augusta. Esta fábrica proporciona uma opção de trabalho aos apenados que adquiriram o direito de cumprirem suas penas em regime semiaberto, cumprindo assim, um importante papel social na ressocialização destas pessoas, além de produzir o material de revestimento, que é aplicado nas vias públicas do município, a um custo bastante atraente. Durante a produção das amostras dos blocos de concreto com o rejeito de carvão, procurou-se ao máximo não alterar o processo desenvolvido na fábrica onde são produzidos os blocos de concreto empregados na pavimentação das vias públicas de Criciúma. Sendo assim, a única alteração imposta às amostras foi a substituição proporcional do agregado miúdo natural, areia lavada, pelo agregado de rejeito de carvão mineral, nas proporções de 25%, 50%, 75% e 100% O lote de estudo contou ainda com a produção de blocos de concreto sem adição de rejeito de carvão, que teve como função servir de base comparativa para as análises de compressão, abrasão e absorção de água. Posteriormente foi realizado um estudo para avaliar a possibilidade de geração, pelos blocos de concreto, de drenagem ácida de mina (DAM), que é a principal fonte de poluição do solo e dos corpos d’agua dos municípios pertencentes à AMREC – Associação dos Municípios da Região Carbonífera. Como resultado, aponta-se a viabilidade de utilização de rejeito de carvão nas proporções de 25% e 50% em substituição ao agregado miúdo natural (areia), criando assim, uma nova perspectiva às mineradoras de carvão da AMREC, que poderão dar um fim nobre ao rejeito de carvão, proporcionando uma produção mais limpa e sustentável, além de poderem contar com uma nova fonte de receita proporcionada pela comercialização do rejeito de carvão produzido na sua principal atividade comercial. / This document presents the results obtained in the study of using raw waste of coal extraction. In this work the concrete block for public roads paving were produced in a factory owned by Criciuma city hall, which is situated at the municipal Penitentiary Santa Augusta. During the concrete samples blocks production with the coal waste, it was tried its best in the way of not changing the process developed at the concrete blocks production site used in the paving of Criciuma´s streets. Thus, the only change that was proportionally imposed in the sample was the replacement of fine natural aggregate, washed sand, for the coal tailings aggregate in the proportions of 25%, 50%, 75% and 100%. The batch study also included the production of concrete blocks without adding coal tailing, which was to form the basis of comparative function for the compression tests, abrasion and water absorption. Afterwards, it was done a study to assess the possibility of generating, by concrete blocks, acid mine drainage (AMD), which is the main source of soil and water pollution in the municipalities belonging from AMREC - Association of Municipalities of the Coal Region. As a result, it points feasibility of using waste coal in the proportions of 25% and 50% to replace the natural aggregate (sand), thus creating a new perspective to AMREC coal mining companies, which may give a noble and to reject coal, providing a cleaner and sustainable production, besides being able to count on a new source of revenue provided by the commercialization of coal waste produced in its main commercial activity.

A drenagem ácida de mina (DAM) gerada no processo de mineração de carvão, na presença de minerais sulfetados, tem provocado danos ambientais significativos no ecossistema de sua abrangência. Tecnologia de tratamento ativo baseada em processos de Neutralização, Precipitação e Sedimentação tem sido empregada para atenuar a carga de poluentes no efluente, antes do seu descarte em corpos receptores. A mesma, apesar da sua eficiência vem se mostrando bastante onerosa quando aplicada durante um longo período, devido aos custos com insumos, manutenção, potencial humano e energia. Nos últimos anos, vem sendo desenvolvidos sistemas que socorrem-se da ocorrência natural de processos químicos, biológicos e físicos para purificar água de mina contaminada. Estes são designados sistemas passivos, cuja implantação e funcionamento tem se mostrado menos onerosa em relação ao sistema ativo. Capão da Roça, situado no município de Charqueadas é uma das regiões do Brasil onde ocorre contaminação de solos e rios pela DAM gerada a partir de um depósito de rejeitos. Aplicando o fluxograma recomendado por diversos autores para a seleção do sistema passivo, tomando em conta as características do efluente achou-se viável instalar um canal aberto de calcário para o tratamento da DAM do Capão da Roça em virtude de a mesma apresentar acidez maior que a alcalinidade, oxigênio dissolvido maior que 5mg/l, Fe+3 maior que 25% em relação ao Fe2+. A quantidade de efluente e a declividade do terreno da área estudada permite que se opere com vazão maior que 12m3/h no sistema passivo. De acordo com a acidez do efluente foi determinado o tempo de detenção de 1hora para o tratamento da DAM no sistema. A partir de estudos similares sobre o uso de calcário em sistemas passivos, encontrou-se a massa de 338,6 toneladas para o empreendimento funcionar em 10 anos, considerando uma dissolução de calcário de 100%, num canal com 10% de declividade, 1m de profundidade e 2, 5 metros de largura para tamponar uma solução de DAM com vazão de 1000 L.min-1 num canal de 47metros de cumprimento. De acordo com cálculos baseados num modelo empírico, ficou demonstrado que o diâmetro e área de superfície do calcário poderão diminuir ao longo do tempo, considerado a sua dissolução. / Acid mine drainage (AMD) generated in the coal mining process in the presence of sulfide minerals, have been causing significant environmental damages to the ecosystem of its coverage. Active treatment technology based on neutralization, precipitation and sedimentation processes, has been used to alleviate the load of pollutants in the effluent prior to discharges into receiving bodies. Despite their efficiency has proved quite costly when applied over a long period due to input costs, maintenance, manpower and energy. In recent years project defined 'passive treatment' has been developed as the improvement of water quality using only naturally occurring chemical, biological and physical processes, hence, the deployment and operation have been less costly compared to the active systems. Capão da Roça, located in the municipality of Charqueadas is one of the regions of Brazil where occurs contamination of soils and rivers by AMD generated from a waste dump. Using the flowchart recommended by several authors for selecting the passive system, taking into account the wastewater characteristics, was found to be feasible to install an open limestone channel for the treatment of AMD because it has higher acidity than alkalinity, dissolved oxygen greater than 5mg / l, Fe3+ greater than 25 % in relation to Fe2+. The amount of effluent and the slope of the study area terrain allows to operate with a flow rate greater than 12m3/ h in the passive system. According to the acidity of the effluent was determined retention time of 1 hour for the treatment of the AMD system. From similar studies on the use of limestone in passive systems, was found the mass of 338.6 tons for the enterprise operating over 10 years, assuming a 100% limestone dissolution channel with a 10% slope, 1 meter deep and 2,5 meters wide to buffer an AMD solution with a flow rate of 1000 L.min-1 in channel with 47 meters of length. According to the calculations based on empirical model, it was shown that the diameter and the surface area of limestone may decline over time, considering its dissolution.

Os impactos ambientais provocados por determinadas atividades econômicas podem causar prejuízos em terceiros já que a ação deletéria sobre o meio prejudica e, em alguns casos, inviabiliza a existência de outras atividades. Nesse contexto, enquadra-se a mineração de carvão. Em tal atividade, o contato da água – superficial, subterrânea ou pluvial – com elementos específicos resultantes das escavações, na presença de oxigênio e de microorganismos, forma a chamada drenagem ácida de mina que, em grande parte dos casos, é despejada em cursos d’água adjacentes prejudicando outros usos da água. Assim, o presente trabalho tem por objetivo elaborar uma metodologia de planejamento da explotação do carvão mineral em bacias hidrográficas que busque a produção ótima do minério com a internalização dos custos de tratamento do efluente gerado a fim de que os parâmetros de qualidade da água, estabelecidos pela Resolução 357 do CONAMA, sejam respeitados e, desse modo, diminua a incidência de prejuízos em terceiros. Tal metodologia é pautada pela elaboração de um modelo capaz de simular, ao longo do tempo de explotação das minas, a carga de poluentes lançada nos cursos d'água de uma bacia hidrográfica. Após a coleta de dados, a implantação da metodologia se dá por diversos cenários. O primeiro deles é a análise da situação em que não há internalização dos custos ambientais. Constatou-se que os limites estabelecidos pelo CONAMA são ultrapassados. O segundo cenário caracteriza-se pela tentativa de enquadramento dos cursos d’água na classe 1, com a internalização dos custos ambientais. Dadas as condições de tratamento de efluentes, tal enquadramento não foi possível. O terceiro cenário diz respeito à tentativa de enquadramento na classe 3 dadas as mesmas condições do segundo cenário. Os resultados mostram ser possível tal enquadramento. A elevação dos custos ambientais para enquadramento na classe 1 determina o quarto cenário. Ainda como forma de enquadrar os cursos d’água da bacia na classe 1, é estabelecida uma divisão na operação das minas. Assim, no quinto cenário são consideradas apenas três minas e no sexto cenário são consideradas as demais. Além das concentrações de determinados parâmetros ao longo do tempo, também são mostrados os gráficos de produção das minas em cada cenário. Por fim, são comparados os ganhos obtidos em cada cenário e os fluxos de caixa dos cenários 1, 2 e 3 para que sirvam de subsídio para a classificação das águas da bacia segundo a Resolução 357. / The environmental impacts provoked by determined economic activities can cause financial damages to third parts since the deleterious action harms and, in some cases, makes impracticable the existence of other activities. In this context, the coal mining is situated. In such activity, the contact of superficial water, groundwater or rainwater with specific elements resultant from the drillings, in presence of oxygen and microorganisms, forms the acid mine drainage, that, to a large number of the cases, is poured into adjacent rivers harming other uses of the water. Thus, the present work aims to elaborate a methodology of the mineral coal exploitation planning in river basins that achieves the excellent production of the ore with the costs of effluent treatment internalization so that water quality parameters, established by CONAMA’s Resolution 357, are respected and there is no incidence of damages to third parts. Such methodology is based on the elaboration of a model that is capable of simulating, during the mines exploitation time, the load of pollutants launched in river basins water. After the data collection, the methodology is implemented in diverse scenarios. The first one of them is the analysis of the situation where there is no environmental costs internalization. It is evidenced that the limits established are exceeded. The next scenario is characterized by the attempt of framing water courses in class 1, with environmental costs internalization. Given the conditions of treatment of effluent, such framing was not possible. The third scenario considers the attempt of framing in class 3 given the same conditions of scene 2. The results show that the framing is possible. The rise of environmental costs to frame in class 1 determines the fourth scenario. Still as a form to fit water courses in class 1, a division in mine’s operation is established. Thus, in the fifth scenario only three mines are considered and in the sixth scenario the others are considered. In addition to the concentrations of certain parameters during the exploitation period, the graphs of mine production in each scene are also shown. Finally, the profits obtained in each scenario and the cash flows of scenes 1, 2 and 3 are compared in order to serve as subsidy to classify the river basin waters according to CONAMA’s Resolution 357.

O principal impacto causado pela atividade de mineração de carvão é a poluição hídrica proveniente da drenagem ácida de minas (DAM), que pode ter efeitos toxicológicos nos ecossistemas aquáticos, como mortalidade, disfunções no crescimento, menores taxas de reprodução, deformidades e lesões. A DAM é formada através da oxidação de minerais de sulfeto, principalmente pirita (FeS2) e caracteriza-se por uma solução de pH ácido e metais dissolvidos (Fe, Al e Mn). Novas metodologias para o tratamento de efluentes contaminados com metais estão sendo estudadas e a eletrodiálise (ED) surge como uma destas tecnologias que tem se mostrado eficaz para a recuperação de água e concentração de eletrólitos. É considerada uma tecnologia atrativa aos mais diversos segmentos, uma vez que apresenta muitas vantagens sobre os processos tradicionais, tais como: não exige mudanças de fases; funciona de forma contínua; não necessita da adição de reagentes e não gera resíduos poluentes ao ambiente. A ED é uma técnica de separação por membranas, no qual espécies iônicas em solução são transportadas através de membranas de troca-iônica por influência da aplicação de um campo elétrico que permite a separação de ânions e cátions metálicos com a vantagem de remover os metais contaminantes e simultaneamente recuperar água e outros compostos de interesse industrial, como o ácido sulfúrico. No entanto, para a aplicação da ED alguns parâmetros devem ser estudados, buscando as melhores condições de uso. O parâmetro mais importante a ser analisado é o transporte dos íons através das membranas, avaliado no presente estudo através da cronopotenciometria e da obtenção das curvas de corrente-potencial (CVCs). Curvas cronopotenciométricas foram obtidas a partir de soluções sintéticas que representavam a composição de uma DAM a fim de se avaliar a passagem de ânions sulfato através de uma membrana aniônica (HDX 200), e o transporte de cátions metálicos, tais como Na+ e Fe3+, através de uma membrana catiônica (HDX 100). E as CVCs foram obtidas a partir das próprias DAMs também para a avaliação do transporte de íons e determinação de densidade de corrente limite a ser empregada na ED. Os resultados mostraram que os cátions avaliados desempenharam um papel significativo para o equilíbrio químico que leva à formação de diferentes espécies de complexos de cargas e mobilidade distintas. Diagramas de especiação em conjunto com os cronopotenciogramas permitiram a identificação de espécies complexas que conduzem a um transporte lento de íons através das membranas. A ED mostrou-se eficaz para a recuperação de água, removendo mais de 97,00 % dos contaminantes, e para a recuperação de ácido sulfúrico a partir da DAM, sendo obtidos percentuais de concentração de sulfatos superiores a 38,55 % e incrementos na acidez de até 236,88 %. / The main impact caused by coal mining activity is water pollution from acid mine drainage (AMD), that can have serious toxicological effects on aquatic ecosystems, such as mortality, growth disorders, lower rates reproduction, deformities and injuries. The AMD is formed by the oxidation of sulfide minerals, mainly pyrite (FeS2) and is characterized by a acid pH and dissolved metals (Fe, Al and Mn). New approaches for the wastewater contaminated with metals treatment are being studied and electrodialysis (ED) emerges as a new technology and has proven effective for the recovery of water and electrolyte concentration. The ED is considered an attractive technology to some segments since it presents several advantages on the traditional processes, such as: does not require phase changes; runs continuously, does not need reagents addition and does not generate waste polluting environment. Electrodialysis is a membrane separation technique in which ionic species in solution are transported, through ion-exchange membranes, under the influence of an electric field which allows anions and metallic cations separation, possessing the advantages of removing contaminant metals and simultaneously recovering water and other compounds of industrial interest, such as sulfuric acid. However, to implement the ED some parameters should be studied seeking the best conditions. The most important parameter to be studied is the ions transport across membranes, assessed in this study by chronopotentiometry and obtaining the current-voltage curves (CVCs). Chronopotentiometry curve were obtained from synthetic solutions representing the AMD composition in order to assess the passage of anions sulfate through a membrane anion (HDX 200), and transport of metallic cations such as Na+ and Fe3+, through a cation membrane (HDX 100). The CVCs were obtained from raw AMD also to evaluate the ions transport and determination of threshold current density to be employed in ED. The results showed that the cations evaluated played a significant role in the chemical balance which leads to the formation of different species of complexes of different fillers and mobility. Speciation diagrams with chronopotentiograms allowed the identification of complex species that lead to a slow ions transport across membranes. The ED was effective for water recovery removing more than 97.00 % of contaminants and to sulfuric acid recovery from the AMD, where has been obtained percentage of sulfate concentration above 38.55 % and an increase in acidity up to 236.88 %.

O presente trabalho teve, por objetivo principal, analisar a remoção de sulfato em águas de drenagem ácida de minas em dois tipos de reatores anaeróbios, um com crescimento granular (UASB) e outro com biomassa aderida (RAHLF). Estudos anteriores publicados na literatura apresentam resultados positivos quanto ao tratamento anaeróbio de drenagem ácida de minas, entretanto, na maioria deles, é aplicado um tratamento preliminar à água residuária antes do tratamento principal. Esse trabalho avaliou a operação de reatores anaeróbios sem prévio tratamento da drenagem ácida sob diferentes variáveis. Para o reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF), foram analisadas as variáveis relação DQO/\'SO IND.4\'POT.2-\', correção do pH afluente, carga de sulfato aplicada e a recirculação da fase líquida. Os resultados mostraram que a redução da carga de sulfato aplicada foi o fator determinante para os bons resultados de remoção, encontrados ao longo da operação dos reatores (70% de remoção de sulfato e 75% de remoção de DQO). A relação DQO/\'SO IND.4\'POT.2-\' também foi importante e quando utilizada a relação estequiométrica de 0,67, a eficiência de remoção de sulfato atingiu níveis superiores a 70% com pequeno acúmulo de ácido acético no efluente. Para a operação do reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), as variáveis analisadas foram o volume da manta de lodo, a relação DQO/\'SO IND.4\'POT.2-\', a carga de sulfato aplicada e a recirculação da fase líquida. Como para o RAHLF, a redução da carga de sulfato aplicada foi essencial para o melhor funcionamento do UASB. A relação DQO/\'SO IND.4\'POT.2-\' de 1,0 promoveu melhora na eficiência do reator, quando comparada à relação estequiométrica e a recirculação no reator só foi positiva quando realizada com água de abastecimento, tendo o reator entrado em colapso quando a recirculação foi realizada com o efluente tratado. / The main objective of this work was to evaluate the sulfate removal from acid mine drainage in two types of anaerobic reactors, one with a granular sludge (UASB) and another with immobilized biomass (HAIB reactor). Previous published studies have showed positive results for the anaerobic treatment of acid mine drainage, however, in most of them, it was applied a pre-treatment operation. This study evaluated the operation of anaerobic reactors without pre-treatment of the acid mine drainage under different parameters. The parameters COD/\'SO IND.4\'POT.2-\' ratio, correction of affluent pH, sulfate loading and recirculation of the liquid phase were tested for horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactor. The results showed that the decrease in the sulfate loading was a determining factor for the successful sulfate removal found throughout the operation of the reactors. The COD/\'SO IND.4\'POT.2-\' ratio was also important and the removal efficiency of sulfate reached levels above 70% with a small accumulation of acetic acid in the effluent when using stoichiometric ratio of 0.67. For the operation of the upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor, the parameters were the volume of the sludge blanket, the COD/\'SO IND.4\'POT.2-\' ratio, the sulfate loading and the recirculation of the liquid phase. Similarly ti the HAIB reactor, reducing the sulfate load was essential for obtaining better results. The COD/\'SO IND.4\'POT.2-\' ratio of 1.0 showed a improved sulfate removal efficiency for the UASB reactor when compared to stoichiometric ratio at 0.67 ant the recirculation in this reactor was only positive when carried out with tap water. The UASB reactor collapsed when recirculation was carried out whit the treated effluent.

Os impactos ambientais provocados pela exploração de recursos naturais podem causar prejuízos a terceiros já que a ação destes agentes sobre o meio prejudica e, em alguns casos, inviabiliza a existência de outras atividades. Nesse contexto, enquadram-se a mineração de carvão e agricultura de arroz irrigado. A mineração e o beneficiamento de carvão possibilitam o contato da água com resíduos formando a drenagem ácida de mina que, em grande parte dos casos, é despejada em cursos d’água adjacentes prejudicando outros usos da água. Já o cultivo de arroz irrigado exige a captação de grandes volumes de água, podendo causar escassez desse recurso. O desenvolvimento de ambas as atividades em uma mesma bacia hidrográfica acarreta elevada pressão sobre os recursos hídricos, tendo em vista que a captação para irrigação diminui a vazão nos cursos d’água, agravando a concentração dos contaminantes oriundos da mineração. Assim, o presente trabalho tem por objetivo elaborar uma metodologia de planejamento da alocação econômica de recursos naturais em bacias hidrográficas, buscando produção ótima tanto do minério quanto do cultivo com a internalização dos custos ambientais a fim de que os parâmetros de qualidade da água, estabelecidos pela Resolução 357 do CONAMA, sejam respeitados e, desse modo, diminua a incidência de prejuízos a terceiros. Tal metodologia é pautada na elaboração de um modelo capaz de simular, ao longo do tempo de planejamento, a carga de poluentes lançada nos cursos d'água e o volume de água captado de uma bacia hidrográfica, considerando a aleatoriedade das variáveis envolvidas. Após a coleta de dados, a implantação da metodologia se dá em quatro cenários. O primeiro deles é a análise da situação em que não há internalização dos custos ambientais. Constatou-se que os limites estabelecidos pelo CONAMA são ultrapassados. O segundo cenário caracteriza-se pela tentativa de enquadramento dos cursos d’água na classe 3, desconsiderando a possibilidade de outros usos da água. Dadas as condições de tratamento de efluentes, tal enquadramento é possível com a redução de 4,30% da renda gerada na bacia em relação ao caso base. O terceiro cenário diz respeito à tentativa de enquadramento na classe 3, reservando-se 20% da vazão disponível para outros usos. Os resultados mostram ser possível tal enquadramento, mas a elevação dos gastos com tratamento de efluentes provoca a redução de 1,84% da renda gerada em relação ao caso base. A imposição do tratamento ativo de efluentes à mineração para enquadramento na classe 1 determina o quarto cenário. Com o tratamento ativo, não há necessidade de alocação de água para as atividades mineiras. Dessa forma, alocou-se 48% da vazão disponível para a irrigação do arroz, ficando, portanto 52% da vazão total disponível para outros usos. Neste cenário, foi necessária uma redução de 9,55% do valor presente líquido das atividades da bacia em relação ao caso base. / The environmental impacts caused by natural resources exploration may cause damages to third parties, since these agents’ actions harm the environment and, in some cases, make the existence of other activities unfeasible. This context includes coal mining and irrigated rice cropping. Coal mining and beneficiation make possible the contact between water and coal waste generating acid mine drainage, which is dumped into adjacent rivers, in most cases, damaging other water uses. The cultivation of rice requires the capture of large volumes of water, causing the scarcity of this resource. The development of both activities in the same river basin causes high pressure on water resources because the capture for irrigation reduces the flow in rivers, exacerbating the concentration of contaminants from mining. Thus, this study aims to develop a methodology for planning the economic allocation of natural resources in river basins, seeking optimum production of both the ore and the cultivation with the internalization of environmental costs so that water quality parameters, established by CONAMA’s Resolution 357, are respected and thereby decrease the incidence of damage to third parties. This methodology is based on the elaboration of a model which is able to simulate over the planning time, the load of pollutants released into water courses and the volume of water captured from a watershed, considering the randomness of the variables involved. After collecting data, the implementation of the methodology is given in four alternative cases. The first is the analysis of the situation in which there is no internalization of environmental costs. It was found that the limits established are exceeded. The second alternative case is characterized by the attempt of framing watercourses in Class 3, ignoring the possibility of other water uses. Given the conditions of wastewater treatment, such framing is possible with a reduction of 4.30% of the income generated in the basin over the base case. The third alternative concerns the attempt to frame rivers into class 3, reserving 20% of water flow available for other uses. The results show that such framing is possible, but the increase in wastewater treatment costs causes a reduction of 1.84% of the income generated in relation to the base case. The imposition of active effluent treatment to mining activities in order to frame waters into class 1 determines the last alternative. With active treatment, there is no need to allocate water to mining activities. Thus, 48% of the available water flow is allocated for rice crops irrigation, and therefore 52% of the total available water flow is reserved for other uses. In this alternative case, there is a 9.55% reduction, in relation to the base case, in net present value of the activities developed in the basin.

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências Ambientais. / The development of studies and projects for the recovery or restoration of aquatic environments is of fundamental importance to understanding the mechanisms of diffusion of pollutants such as toxic metals, providing the identification of sources of pollution and the degree of extension of these pollutants. This work aimed to evaluate the role of aquatic sediments in the diffusion of heavy metals originating from Acid Mine Drainage Coal (DAM) and propose techniques for treatment and disposal of the material extracted in the process of environmental recovery in the estuary of the River Basin Urussanga river, located in the southeast of the State of Santa Catarina. The option of studying Urussanga River Basin, is justified by the fact that , among other basins coalfield , the least studied and to be inserted between one of the most critical regions of Brazil. This aquatic ecosystem receives many effluents generated by Acid Mine Drainage (DAM) and this causes it to become an environment with high concentrations of heavy metals in water and sediment. The study of the mechanisms of diffusion and the results related to contamination of the basin provided select appropriate techniques for management of contaminated sediment, these techniques ranging from dredging, treatment to final disposal of this material. Thus, the provision of safe and adequate sediment after removal and treatment constitutes an important factor to be best solved dredging projects in water resources, environmental restoration or recovery of aquatic ecosystems . / No desenvolvimento de estudos e projetos voltados para a recuperação ou restauração de ambientes aquáticos, é de fundamental importância a compreensão dos mecanismos de difusão de poluentes, tais como os metais tóxicos, proporcionando a identificação de fontes pontuais de poluição e o grau de extensão desses poluentes. Este trabalho teve como objetivo principal avaliar o papel dos sedimentos aquáticos na difusão de metais pesados oriundos da Drenagem Ácida de Mina de Carvão Mineral (DAM) e propor técnicas de tratamento e disposição do material extraído em processos de recuperação ambiental no estuário da Bacia Hidrográfica do Rio Urussanga, localizada no sudeste do Estado de Santa Catarina. A opção de estudar a Bacia Hidrográfica do Rio Urussanga, se justifica pelo fato de ser, dentre as demais bacias da região carbonífera, a menos estudada e por estar inserida entre umas das regiões mais críticas do Brasil. Este ecossistema aquático recebe muitos efluentes gerados pela Drenagem Ácida de Mina (DAM) e isto faz com que se torne um ambiente com elevadas concentrações de metais pesados na água e no sedimento. O estudo dos mecanismos de difusão e os resultados relacionados à contaminação da bacia proporcionaram selecionar técnicas adequadas de gerenciamento do sedimento contaminado, técnicas essas que vão desde a dragagem, o tratamento até a disposição final deste material. Desta forma, a disposição segura e adequada de sedimentos após sua remoção e tratamento constitui-se um importante fator a ser melhor equacionado em projetos de dragagem de recursos hídricos, recuperação ou restauração ambiental de ecossistemas aquáticos.

A disposição de rejeitos com potencial de geração de acidez e consequente geração de drenagem ácida de mina (DAM) é um dos grandes problemas ambientais enfrentados pela indústria da mineração de carvão, pois a disposição inadequada contamina a água e o solo. A DAM é uma solução aquosa caracterizada por possuir pH geralmente abaixo de 3 e diversos metais dissolvidos. Devido a essas características, a DAM representa grandes riscos ambientais, em especial, aos recursos hídricos, em consequência da solubilização e mobilização de metais pesados. Este problema requer estudos no sentido de encontrar soluções que venham a minimizar os danos causados ao meio ambiente. A utilização de metodologias alternativas para a disposição dos rejeitos de mineração de carvão constitui em uma estratégia básica para a viabilidade de tais empreendimentos. Visando atender a esta necessidade, o presente trabalho estudou o controle da geração da DAM pelo método de aditivos alcalinos com o uso de escória de aciaria elétrica do forno panela (EAE-FP). A metodologia do trabalho incluiu a caracterização dos materiais, ensaios estáticos e ensaios cinéticos. Os ensaios estáticos foram realizados pelo método de contabilização de ácidos e bases, enquanto que os ensaios cinéticos foram realizados pelo método de células úmidas. Após foi realizada a mistura do rejeito de carvão com a EAE-FP em diferentes dosagens e foram dispostas a céu aberto, sujeitas à precipitação pluviométrica. Esses ensaios tiveram por objetivo uma melhor compreensão dos materiais em ambiente controlado e expostos ao intemperismo. Os resultados demonstram que a água que percolou pelo rejeito de carvão apresentou-se ácida e a água que percolou pela EAE-FP, alcalina. Contudo, os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito de carvão com EAE-FP em uma proporção de RC:EAE-FP 10:10 estabelecida pelos ensaios estáticos. Os ensaios cinéticos e o experimento ao ar livre demonstram que durante vários meses de ensaios, na proporção RC:EAE-FP 10:10, ocorre um aumento do pH e uma redução na liberação de acidez, metais e sulfatos na água lixiviada. Análises adicionais de toxicidade para o microcrustáceo (Daphnia similis), peixes (Pimephales promelas) e algas (Pseudokirchneriella subcapitata) mostraram que o lixiviado da proporção RC:EAE-FP 10:15, apresentou níveis menores de toxicidade do que o lixiviado da proporção RC:EAE-FP 10:10, além da redução na liberação da acidez, metais e sulfato. Os resultados demonstraram a eficácia do método na qualidade da água de percolação tanto em termos de pH, concentrações de metais e toxicidade do efluente. Pode-se concluir que o método de contabilização de ácidos e bases mostra-se adequado para definir a proporção de mistura dos materiais. Essas misturas podem ser empregadas no controle da DAM tanto em depósitos de rejeitos em superfícies como no retorno dos rejeitos de carvão para o subsolo. / The waste disposal with potential to generate acidity and consequent generation of acid mine drainage (DAM) is one of the major environmental problems facing the coal mining industry since the improper disposal contaminates water and soil. DAM is an aqueous solution characterized by having pH below 3 and typically many dissolved metals. Due to these characteristics, the DAM is major environmental risks, especially to water resources as a result of solubilization and mobilization of heavy metals. This problem requires studies to find solutions that will minimize damage to the environment. The use of alternatives for the disposal of tailings coal mining methodologies constitutes a basic strategy for the viability of such projects. Aiming to address this need, this paper studied the control of the generation of DAM by alkali additives method with the use of the ladle slag of electric steelmaking (LSES). The methodology of the study included the characterization of materials, static tests and kinetic assays. The static tests were performed by the recording method of acids and bases, while kinetic assays were performed by the method of wet cells. Upon mixing coal tailing was performed with the LSES in different dosages and were placed in the open, subject to rainfall. These tests were aimed at a better understanding of the materials in a controlled environment and exposed to weathering. The results demonstrate that water leached by coal waste is introduced and acid leached by water LSES alkaline. However, environmental problems can be largely solved by mixing the coal waste with LSES in a ratio of CW:LSES 10:10 established by static tests. Kinetic assays and outdoor experiment demonstrate that several months of tests, the ratio CW:LSES 10:10, there is an increase in pH and a reduction in the release of acidity, metals and sulphate in the leach water. Further analysis of toxicity microcrustacean (Daphnia similis), fish (Pimephales promelas) and algae (Pseudokirchneriella subcapitata) showed that the proportion leached CW:LSES 10:15, showed lower levels of toxicity than the proportion of leached CW:LSES 10:10, besides the reduction in the release of acidity, metals and sulfate. The results demonstrated the effectiveness of the method on the quality of percolating water in terms of pH, metal concentration and toxicity of the effluent. It can be concluded that the method of recording of acids and bases proves to be adequate to set the mixing ratio of the materials. These blends can be used to control both DAM tailings deposits on surfaces such as the return of waste coal underground.