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.

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.

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.

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.

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.

No presente trabalho foi avaliado o potencial do reator anaeróbio de leito fixo-estruturado e fluxo descendente (down-flow fixed strucutured bed reactor – DFSBR) para o tratamento de drenagens ácidas de minas (DAM) com vistas à recuperação de metais. Vinhaça de cana-de-açúcar foi utilizada como doador de elétrons para bactérias redutoras de sulfato (BRS) e ferro (Fe2+) foi adicionado como metal de referência. Em associação com a sulfetogênese, produção de metano foi promovida pela relação DQO/SO42- de 2,0, maior que a relação estequiométrica de oxidação da matéria orgânica via redução de SO42- (0,67). Concentrações afluentes de DQO e SO42- da ordem de 4000 mg.L-1 e 2000 mg.L-1, respectivamente, foram mantidas durante todo o período experimental (547 dias), sendo o reator operado com TDH de 20 h. Durante a ETAPA 1 (277 dias) o DFSBR foi alimentado com substrato sintético simulando a fração solúvel da vinhaça e recebeu cargas crescentes de ferro (0,07 a 0,51 g Fe2+.L-1.d-1) para avaliação do potencial de remoção de metais. Foram obtidas eficiências de remoção de DQO e SO42- de 94±2% e 97±3%, respectivamente. Remoção de ferro de 95±5% foi alcançada, assim como proporções crescentes de ferro (de até 55%) nas cinzas do precipitado. Ao longo da ETAPA 2 (100 dias) vinhaça foi utilizada como único doador de elétrons e diferentes razões de recirculação foram estudadas (0, 50, 100 e 150 vezes), com velocidades superficiais do escoamento variando de 0,03 a 5,20 m.h-1. A eficiência de remoção de DQO de 82±6% foi atribuída à presença de compostos recalcitrantes na vinhaça, ao passo que a remoção de SO42- permaneceu próxima da alcançada na ETAPA 1 (95±5%). Uma produção volumétrica de metano da ordem de 390 mL CH4.L-1.d-1 foi obtida (CNTP). A despeito da variação nas taxas de reciclo, maior estabilidade e eficiência de remoção de ferro (96±3%) foram determinadas na ausência de recirculação, com ganhos econômicos para o processo. Durante a ETAPA 3 (170 dias) a diminuição gradativa do pH afluente de 6,30 para 3,50 foi realizada. Apesar da supressão de alcalinidade, o sistema atingiu eficiências de remoção de SO42- de 97±1% e remoção de ferro de 95±4%. Foram observados efeitos adversos sobre o metabolismo metanogênico, com queda na produção de metano de 380 para 230 mL CH4.L-1.d-1, acompanhada por aumento da DQO residual no efluente (1500 mg DQO.L-1). Ainda assim, o DSFBR foi capaz de elevar o pH da água residuária de 3,5 para 6,9, confirmando o potencial do sistema para a neutralização de DAM. A caracterização da comunidade microbiana por análise do sequenciamento do gene RNAr 16S indicou predominância dos gêneros Desulfovibrio e Methanosaeta, comprovando o estabelecimento simultâneo dos processos sulfetogênicos e metanogênicos. Por fim, os resultados apontaram perspectivas promissoras de aplicação do DFSBR ao tratamento de DAM via redução de SO42- favorecendo a precipitação e separação de metais em reator de único estágio. A vinhaça de cana-de-açúcar também se mostrou um adequado doador de elétrons para o processo. / This work evaluated the potential of the down-flow fixed-structured bed anaerobic reactor (DFSBR) for the treatment of acid mine drainage (AMD) aiming at metals recovery. Sugarcane vinasse was used as electron donor for sulfate-reducing bacteria (BRS) and iron (Fe2+) was added as reference metal. In association with sulfidogenesis, methane production was promoted by the applied COD/SO42- ratio of 2.0, which is higher than the stoichiometric ratio for organic matter oxidation solely by SO42- reduction (0.67). Affluent concentrations of COD and SO42- were kept close to 4000 mg.L-1 and 2000 mg.L-1, respectively, over the entire experimental time (547 days). The reactor was operated with HRT of 20 h. During STAGE 1 (277 days) the DFSBR was fed with synthetic substrate simulating the soluble fraction of vinasse and received increasing iron loads (0.07 to 0.51 g Fe2+.L-1.d-1) to verify the potential for metal removal. COD and SO42- removal efficiencies were 94±2% and 97±3%, respectively. Iron removal of 95±5% was achieved, as well as increasing proportions of iron (up to 55%) were observed in the ashes of precipitate. Throughout STAGE 2 (100 days) sugarcane vinasse was used as unique electron donor whereas different recirculation ratios were studied (0, 50, 100 and 150 times), with superficial flow velocities ranging from 0.03 to 5.20 m-1. COD removal efficiency of 82±6% was attributed to the presence of recalcitrant compounds in the vinasse, while the removal of SO42- remained close to that previously achieved during STAGE 1 (95±5%). Volumetric methane production near of 390 mL CH4.L-1.d-1 was obtained (STP). Although the variation in the recycle rates, greater stability and efficiency of iron removal (96±3%) were determined in the absence of recirculation, with economic gains for the process. During the STAGE 3 (170 days) gradual decrease of the pH affluent from 6.30 to 3.50 was performed. Despite the alkalinity suppression, the system achieved SO42- removal efficiencies of 97±1% and iron removal close to 95±4%. Adverse effects over methanogenic metabolism were observed once methane production decreased from 380 to 230 mL CH4.L-1.d-1, which was followed by a residual COD increase in the effluent (1500 mg COD.L-1). Nevertheless, the DSFBR was able to raise the pH of the wastewater from 3.5 to 6.9, indicating the potential of such system for AMD neutralization. 16S rRNA gene sequencing analysis for microbial community characterization showed predominance of the genera Desulfovibrio and Methanosaeta, confirming the simultaneous establishment of sulfidogenic and methanogenic processes. Finally, the results presented promising perspectives for the DFSBR application to the AMD treatment via SO42- reduction, also favoring metals precipitation and separation in a single-stage reactor. Sugarcane vinasse was also considered a suitable electron donor for the process.

Submitted by MILENA RODRIGUES BONIOLO null (milenaboniolo@yahoo.com.br) on 2016-04-14T01:20:37Z No. of bitstreams: 2 REPOSITORIO_Boniolo.pdf: 2914547 bytes, checksum: 81f538abdf07d7db7b952a1c412aeb9a (MD5) REPOSITORIO_Boniolo.pdf: 2914547 bytes, checksum: 81f538abdf07d7db7b952a1c412aeb9a (MD5) / Rejected by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: - A data de defesa informada durante a submissão está diferente da data que consta na capa e folha de rosto. - Foram submetidos 2 arquivos PDF’s, apenas 1 arquivo deve ser submetido. Por favor, corrija estas informações e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2016-04-14T19:49:13Z (GMT) / Submitted by MILENA RODRIGUES BONIOLO null (milenaboniolo@yahoo.com.br) on 2016-04-15T00:59:57Z No. of bitstreams: 1 REPOSITORIO_Boniolo.pdf: 2914406 bytes, checksum: 1b92b8a055ad1cfc71027ce20781089a (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-04-15T12:55:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 boniolo_mr_dr_rcla.pdf: 2914406 bytes, checksum: 1b92b8a055ad1cfc71027ce20781089a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-15T12:55:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 boniolo_mr_dr_rcla.pdf: 2914406 bytes, checksum: 1b92b8a055ad1cfc71027ce20781089a (MD5) Previous issue date: 2016-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A escassez qualitativa e quantitativa de água associada aos impactos ambientais impostos por águas residuárias tem agravado o cenário da situação ambiental brasileira. Um setor que merece destaque é o de mineração de urânio visto que o Brasil é a sexta maior reserva mundial deste elemento e existe grande quantidade de rejeitos acumulados contendo íons metálicos, semimetálicos e radiotóxicos. A biossorção tem se mostrado eficiente no tratamento das águas residuárias com íons que mesmo em baixas concentrações são tóxicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a redução da concentração de urânio em soluções e em amostras de águas de drenagem ácida de minas da mina Osamu Utsumi das Indústrias Nucleares do Brasil por meio da biossorção. As biomassas escolhidas para uso como biosorvente foram cascas de banana, sementes de moringa e borra de café. Ensaios de decomposição térmica, porosimetria de adsorção de nitrogênio e microscopia eletrônica de varredura foram efetuados de modo a caracterizar fisicamente os biosorventes. As variáveis analisadas para os ensaios em batelada como tamanho e massa do biosorvente, temperatura do ensaio, tempo de contato, pH e concentração inicial da solução de urânio foram definidas com o planejamento fatorial de experimentos. A partir dos ensaios em batelada realizados, pôde-se observar que as biomassas com maior área superficial e menor volume de poros resultaram em maiores valores de eficiência de remoção, sendo a ordem crescente destes parâmetros: cascas de banana < borra de café < sementes de moringa. Dentre os biosorventes estudados as sementes de moringa apresentaram os maiores valores de eficiência de remoção, seguida pela borra de café e cascas de banana. Em soluções de 100 mg L-1 as eficiências de remoção das sementes de moringa e cascas de banana foram iguais a 0,7429 e 0,2483, respectivamente; em valores de concentração de 25 mg L-1 as borras de café apresentaram eficiência de remoção igual a 0,9358. Em amostras de efluente com concentrações de urânio na ordem de 5 mg L-1 , as sementes de moringa apresentaram-se como o biosorvente com melhor eficiência de remoção (~0,8) quando comparadas as cascas de banana (~0,5) e borra de café (~0,7). / The qualitative and quantitative water scarcity associated with environmental impacts posed by wastewater has worsened the brazilian environmental scenario. Uranium mining is a prominent sector in Brazil context, since this country owns the sixth biggest uranium reserve in the world and there is large amount of accumulated tailings containing metallic, semi-metallic and radiotoxic ions. In general, biosorption has shown significant efficiency on effluent treatment, removing ions which even in low concentrations present toxicity. This work aimed to reduce the concentration of uranium by using biosorption in both cases, lab scale solutions and acid mining drainage effluent samples from Osamu Utsumi mine, wich belongs to Usinas Nucleares do Brasil. The selected biomasses used as biosorvent were banana peels, moringa’s seeds and coffee waste. Thermal decomposition, nitrogen adsorption porosimetry and scanning electron microscopy were performed for physical characterization. The studied variables for the batch tests as size and mass of biosorvent, temperature of tests, contact time, pH and initial concentration of solutions of uranium were defined by using design of experiments. From the tests carried out it was observed that the biomasses with a higher surface area and smaller pore volume resulted in higher removal efficiency values, with an ascending order of these parameters: banana peels <coffee grounds <seed moringa. Among the studied biosorvents, moringa seeds showed the highest values of removal efficiency followed by the coffee waste and banana peel. Based on tests using uranium solutions of 100 mg L-1, the removal efficiency of moringa seeds and banana peel were 0,7429 and 0,2483, respectively; assuming concentration of 25 mg L-1 the coffee wastes has shown efficiency of removal of 0,9358. In effluent samples with uranium concentrations in the order of 5 mg L-1, the moringa seeds were presented as the biosorbent with better removal efficiency (~ 0.8) when compared to banana peels (~ 0.5) and coffee waste (~ 0.7).