A ocorrência da redução biológica do sulfato resulta na formação de um produto indesejado, o sulfeto de hidrogênio, que pode ser removido sob condições limitadas de oxigênio. Os fatores que podem afetar a oxidação do sulfeto não estão bem elucidados e o processo de microaeração é pouco utilizado devido a limitações tecnológicas. Desta forma a oxidação química e bioquímica do sulfeto foi estudada em duas configurações de reatores que utilizam membrana polimérica porosa (membrana de silicone) como alternativa para microaeração. As configurações apresentam duas formas de microaeração, por pressão interna (Reator de membrana Submersa-RMS) e outra externa (Reator de Membrana Externa-RME) com aeração por troca atmosférica. Foram realizados ensaios de transferência de massa para determinação do coeficiente volumétrico global de transferência (KLa). Os resultados médios obtidos para o KLa foram de 0,10 h-1 para o RMS e 0,154 h-1 para o RME, confirmando a microaeração do meio. Os reatores foram operados a fim de avaliar a oxidação do sulfeto a enxofre elementar por via química e bioquímica em diferentes faixas de pH, pressão (para o RMS) e velocidade no interior da membrana (para o RME) por meio de planejamento fatorial. A oxidação química apresentou alta conversão do sulfeto a enxofre com percentual médio de 91,3% no RMS e 79,2% no RME e percentual médio de conversão a sulfato de 2,3% no RMS e 15,7% no RME. A oxidação bioquímica no RME apresentou valores médios de conversão de sulfeto a enxofre de 41,6% e de 52,8% para a conversão a sulfato. A oxidação de efluente de reator sulfetogênico também foi avaliada atingiu valores médios de 48,7% para a conversão a enxofre elementar 46,7% para a conversão de sulfeto a sulfato. O estudo das variáveis demonstrou que a variável que influenciou a oxidação foi o pH. A configuraçõa RMS apresentou problemas operacionais inviabilizando seu uso. O uso de membranas apresentou viabilidade de controle da microaeração através das variáveis operacionais, raio e espessura da membrana. Desta forma, devido à viabilidade operacional e os resultados obtidos, as configurações se mostraram uma alternativa viável a conversão do sulfeto a enxofre elementar. / The occurrence of biological sulfate reduction results in the formation of unwanted hydrogen sulfide, which can be removal under oxygen-limiting conditions. Detailed knowledge of this process remains unclear and the micro aeration process was prevented by technological limitations. For these reasons, the chemical and biological oxidation of sulfide was studied in two configurations of reactors using porous polymer membrane (silicon membrane) as an alternative to micro aeration. The configurations present two forms of micro-aeration by internal pressure (Submerged Membrane Reactor- SMR) and an external one (External Membrane Reactor EMR) with aeration by air exchange. The micro aeration was evaluated through the global oxygen mass transfer coefficient (KLa). The average results obtained for KLa were 0.10 h-1 for SMR and 0.154 h-1 for EMR, confirming the micro aeration. The settings were operated to evaluate the chemical and biochemical oxidation of sulfide to elemental sulfur by different variables: pH, pressure (for SMR) and flow/membrane area (for EMR) through factorial design. The chemical oxidation showed high sulfide conversion to sulfur, with mean value of 91.3% in SMR and 79.2% in EMR and conversion to sulfate of 2.3% in SMR and 15.7% in EMR. The biochemical oxidation in EMR showed mean values of sulfide conversion to sulfur of 41.6% and 52.8% for sulfate. The oxidation of sulfidogenic reactor effluent was evaluated and obtained mean values of 48.7% for conversion to elemental sulfur and 46.7% to sulfate. The variable studies showed that the variable pH is significantly for sulfide oxidation. The SMR presented operational problems invalidating their use. The use of membranes, showed a high viability due to its ability to micro aeration especially because of the operating variables, radius and membrane thickness. In general the reactors were efficient due the low sulfate yields. Thus the reactors proved are viable settings to the conversion of sulfide to elemental sulfur.

O objetivo desse projeto de pesquisa foi avaliar a redução do sulfato e promover a remoção do sulfeto, por via de conversão a enxofre elementar, em reatores combinados anaeróbio/microaerado. Para tanto foram utilizados três sistemas com objetivos específicos. A primeira configuração foi um reator anaeróbio de leito fixo e ordenado integrado a um reator microaerado com membrana externa (ABFSB-RME) com o qual se avaliou a influência do tempo de detenção hidráulica (TDH) e da presença de biomassa aderida na remoção do sulfeto. A segunda configuração avaliada foi um reator UASB com um reator microaerado de membrana helicoidal externa (UASB-RMHE), com o qual se avaliou a formação de biofilme no interior da membrana e a alteração do pH para a remoção do sulfeto em sua fase gasosa. A terceira configuração foi um reator anaeróbio de leito fixo e ordenado combinado a um reator microaerado com membrana helicoidal e submersa ao meio liquido (ABFSB-RMHS) com a finalidade de avaliar a remoção do sulfeto com aplicação de fluxo de ar no interior da membrana e avaliar a influência do TDH na eficiência de conversão do sulfeto. Os resultados indicam que a troca periódica das membranas tem influência na eficiência da conversão do sulfeto para o sistema ABFSB-RME. O sistema UASB-RMHE apresentou dados de remoção de sulfeto estáveis durante 35 dias, com remoção de até 90%, porém a retro lavagem da membrana é essencial para o aumento da vida útil do sistema A alteração do pH provocou a deslocamento de equilíbrio do sulfeto, e apresentou remoção do sulfeto no biogás de 98% para pH 7,5 e 50% para pH 7,0. O sistema ABFSB-RMHS propiciou remoção estável de sulfeto e a formação em camadas de enxofre elementar ao redor da membrana que se rompiam permitindo, assim, a sedimentação e recuperação do material sólido. Os resultados obtidos na pesquisa mostraram que os sistemas apresentam viabilidade e potencial no tratamento de águas ricas em compostos de enxofre e para a recuperação de enxofre elementar, além de apresentar versatilidade por meio de variáveis operacionais, com as quais se podem obter o controle e aperfeiçoamento do sistema. / The aim of this research study is to evaluate the reduction of sulfate and promote the removal of sulfide by conversion to elemental sulfur in anaerobic/micro-aerobic reactors. Therefore, were used three reactors settings combined with specific aims. The first configuration is an anaerobic fixed-structured bed reactor integrated to a micro-aerobic with external membrane reactor (ABFSB-RME) to evaluate the influence of HRT and the presence of biomass adhered to the removal of sulfide. The second configuration evaluated was an UASB reactor with a micro-aerobic reactor with external and helically wound membrane (UASB-RMHE), in which the biofilm formation within the membrane and the change in pH for the removal of sulfide in a gaseous phase were evaluated. The third configuration was a combination of an anaerobic fixed-structured bed reactor to a micro-aerobic reactor with helically wound and submerged membrane (ABFSB-RMHS) in order to evaluate the removal of sulfide with air flow application within the membrane and to evaluate the influence of hydraulic retention time (HRT) in sulfide removal efficiency. The results indicate that the periodic exchange membranes have influence on the conversion efficiency of the sulfide to ABFSB-RME system. The UASB-RMHE system showed a stable sulfide removal efficiency for 35 days, with removal of up to 90%, but the backwashing of the membrane is essential for increasing the life of the system. The pH changing caused the equilibrium displacement of the sulfide and removal of sulfide introduced into the biogas 98% and 50% and pH 7.5 and pH 7.0. The ABFSB-RMHS removal system has provided stable sulfide removal and sulfur formed around the membrane layers were broken allowing sedimentation and recovering the solid material. The results of the study showed that the systems are versatile and which, by means of the operating variables, can be improved viability and presenting potential in the treatment of water rich in sulfur compounds and for the recovery of elemental sulfur.

O objetivo desse projeto de pesquisa foi avaliar a redução do sulfato e promover a remoção do sulfeto, por via de conversão a enxofre elementar, em reatores combinados anaeróbio/microaerado. Para tanto foram utilizados três sistemas com objetivos específicos. A primeira configuração foi um reator anaeróbio de leito fixo e ordenado integrado a um reator microaerado com membrana externa (ABFSB-RME) com o qual se avaliou a influência do tempo de detenção hidráulica (TDH) e da presença de biomassa aderida na remoção do sulfeto. A segunda configuração avaliada foi um reator UASB com um reator microaerado de membrana helicoidal externa (UASB-RMHE), com o qual se avaliou a formação de biofilme no interior da membrana e a alteração do pH para a remoção do sulfeto em sua fase gasosa. A terceira configuração foi um reator anaeróbio de leito fixo e ordenado combinado a um reator microaerado com membrana helicoidal e submersa ao meio liquido (ABFSB-RMHS) com a finalidade de avaliar a remoção do sulfeto com aplicação de fluxo de ar no interior da membrana e avaliar a influência do TDH na eficiência de conversão do sulfeto. Os resultados indicam que a troca periódica das membranas tem influência na eficiência da conversão do sulfeto para o sistema ABFSB-RME. O sistema UASB-RMHE apresentou dados de remoção de sulfeto estáveis durante 35 dias, com remoção de até 90%, porém a retro lavagem da membrana é essencial para o aumento da vida útil do sistema A alteração do pH provocou a deslocamento de equilíbrio do sulfeto, e apresentou remoção do sulfeto no biogás de 98% para pH 7,5 e 50% para pH 7,0. O sistema ABFSB-RMHS propiciou remoção estável de sulfeto e a formação em camadas de enxofre elementar ao redor da membrana que se rompiam permitindo, assim, a sedimentação e recuperação do material sólido. Os resultados obtidos na pesquisa mostraram que os sistemas apresentam viabilidade e potencial no tratamento de águas ricas em compostos de enxofre e para a recuperação de enxofre elementar, além de apresentar versatilidade por meio de variáveis operacionais, com as quais se podem obter o controle e aperfeiçoamento do sistema. / The aim of this research study is to evaluate the reduction of sulfate and promote the removal of sulfide by conversion to elemental sulfur in anaerobic/micro-aerobic reactors. Therefore, were used three reactors settings combined with specific aims. The first configuration is an anaerobic fixed-structured bed reactor integrated to a micro-aerobic with external membrane reactor (ABFSB-RME) to evaluate the influence of HRT and the presence of biomass adhered to the removal of sulfide. The second configuration evaluated was an UASB reactor with a micro-aerobic reactor with external and helically wound membrane (UASB-RMHE), in which the biofilm formation within the membrane and the change in pH for the removal of sulfide in a gaseous phase were evaluated. The third configuration was a combination of an anaerobic fixed-structured bed reactor to a micro-aerobic reactor with helically wound and submerged membrane (ABFSB-RMHS) in order to evaluate the removal of sulfide with air flow application within the membrane and to evaluate the influence of hydraulic retention time (HRT) in sulfide removal efficiency. The results indicate that the periodic exchange membranes have influence on the conversion efficiency of the sulfide to ABFSB-RME system. The UASB-RMHE system showed a stable sulfide removal efficiency for 35 days, with removal of up to 90%, but the backwashing of the membrane is essential for increasing the life of the system. The pH changing caused the equilibrium displacement of the sulfide and removal of sulfide introduced into the biogas 98% and 50% and pH 7.5 and pH 7.0. The ABFSB-RMHS removal system has provided stable sulfide removal and sulfur formed around the membrane layers were broken allowing sedimentation and recovering the solid material. The results of the study showed that the systems are versatile and which, by means of the operating variables, can be improved viability and presenting potential in the treatment of water rich in sulfur compounds and for the recovery of elemental sulfur.

A ocorrência da redução biológica do sulfato resulta na formação de um produto indesejado, o sulfeto de hidrogênio, que pode ser removido sob condições limitadas de oxigênio. Os fatores que podem afetar a oxidação do sulfeto não estão bem elucidados e o processo de microaeração é pouco utilizado devido a limitações tecnológicas. Desta forma a oxidação química e bioquímica do sulfeto foi estudada em duas configurações de reatores que utilizam membrana polimérica porosa (membrana de silicone) como alternativa para microaeração. As configurações apresentam duas formas de microaeração, por pressão interna (Reator de membrana Submersa-RMS) e outra externa (Reator de Membrana Externa-RME) com aeração por troca atmosférica. Foram realizados ensaios de transferência de massa para determinação do coeficiente volumétrico global de transferência (KLa). Os resultados médios obtidos para o KLa foram de 0,10 h-1 para o RMS e 0,154 h-1 para o RME, confirmando a microaeração do meio. Os reatores foram operados a fim de avaliar a oxidação do sulfeto a enxofre elementar por via química e bioquímica em diferentes faixas de pH, pressão (para o RMS) e velocidade no interior da membrana (para o RME) por meio de planejamento fatorial. A oxidação química apresentou alta conversão do sulfeto a enxofre com percentual médio de 91,3% no RMS e 79,2% no RME e percentual médio de conversão a sulfato de 2,3% no RMS e 15,7% no RME. A oxidação bioquímica no RME apresentou valores médios de conversão de sulfeto a enxofre de 41,6% e de 52,8% para a conversão a sulfato. A oxidação de efluente de reator sulfetogênico também foi avaliada atingiu valores médios de 48,7% para a conversão a enxofre elementar 46,7% para a conversão de sulfeto a sulfato. O estudo das variáveis demonstrou que a variável que influenciou a oxidação foi o pH. A configuraçõa RMS apresentou problemas operacionais inviabilizando seu uso. O uso de membranas apresentou viabilidade de controle da microaeração através das variáveis operacionais, raio e espessura da membrana. Desta forma, devido à viabilidade operacional e os resultados obtidos, as configurações se mostraram uma alternativa viável a conversão do sulfeto a enxofre elementar. / The occurrence of biological sulfate reduction results in the formation of unwanted hydrogen sulfide, which can be removal under oxygen-limiting conditions. Detailed knowledge of this process remains unclear and the micro aeration process was prevented by technological limitations. For these reasons, the chemical and biological oxidation of sulfide was studied in two configurations of reactors using porous polymer membrane (silicon membrane) as an alternative to micro aeration. The configurations present two forms of micro-aeration by internal pressure (Submerged Membrane Reactor- SMR) and an external one (External Membrane Reactor EMR) with aeration by air exchange. The micro aeration was evaluated through the global oxygen mass transfer coefficient (KLa). The average results obtained for KLa were 0.10 h-1 for SMR and 0.154 h-1 for EMR, confirming the micro aeration. The settings were operated to evaluate the chemical and biochemical oxidation of sulfide to elemental sulfur by different variables: pH, pressure (for SMR) and flow/membrane area (for EMR) through factorial design. The chemical oxidation showed high sulfide conversion to sulfur, with mean value of 91.3% in SMR and 79.2% in EMR and conversion to sulfate of 2.3% in SMR and 15.7% in EMR. The biochemical oxidation in EMR showed mean values of sulfide conversion to sulfur of 41.6% and 52.8% for sulfate. The oxidation of sulfidogenic reactor effluent was evaluated and obtained mean values of 48.7% for conversion to elemental sulfur and 46.7% to sulfate. The variable studies showed that the variable pH is significantly for sulfide oxidation. The SMR presented operational problems invalidating their use. The use of membranes, showed a high viability due to its ability to micro aeration especially because of the operating variables, radius and membrane thickness. In general the reactors were efficient due the low sulfate yields. Thus the reactors proved are viable settings to the conversion of sulfide to elemental sulfur.