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

Um reator anaeróbio compartimentado, com cinco compartimentos, alimentado com efluente sintético simulando água residuária de laticínios, com eficiência de aproximadamente 90% de remoção de matéria orgânica, foi utilizado no presente estudo para acompanhar mudanças na comunidade microbiana, sua adaptação e produção metanogênica na mineralização de ácidos graxos de cadeia longa (AGCL). O reator foi operado por 270 dias com três fases distintas e essas com diferentes temperaturas (25°C e 37°C) e TDHs (72h e 24h). Três diferentes amostras foram retiradas, uma no 50º dia com TDH de 72 horas a 25°C, uma segunda no 150º dia ainda com TDH de 72 horas agora com temperatura controlada por termostato de 37ºC e uma no 270º dia com TDH de 24 horas a 37°C. Ao final da operação do reator amostras dos dois primeiros compartimentos foram retiradas a fim de calcular suas atividades metanogênicas específica (AME). Abordagem do gene RNAr 16S foi realizada pelas técnicas PCR-DGGE, com primers específicos para os Domínios Archaea e Bacteria o que possibilitou o acompanhamento da diversidade microbiana encontrada ao longo dos compartimentos nas diferentes fases e relacioná-la com a medida de atividade metanogênica específica (AME). A comunidade microbiana presente no ABR alimentado com concentrações crescentes de matéria orgânica sofreu modificações importantes, sendo as mais verificadas no Domínio Bacteria. Análises de AME evidenciaram que o lodo advindo do primeiro compartimento do reator, a despeito de ter sido exposto à maior carga de AGCL, teve sua capacidade de produção de metanagênica acetoclástica aumentada. O estudo permitiu constatar a capacidade de adaptação do lodo às diferentes condições operacionais, e ainda permitiu inferir que tais modificações foram importantes na elevada taxa de remoção de matéria orgânica observada no sistema. / An Anaerobic Baffled reactor, with five chambers, with high organic matter removal efficiencies (around 90%), fed with synthetic substrate simulating dairy wastewaters, was used in the present study in order to follow the microbial community changes along its operational period. The modifications were followed in order to access the sludge capability of mineralization of long chain fat acids (LCFA). The reactor was operated for 270 days during which, was subjected to rising organic loading rates, due to hydraulic detention time diminution (from 24 to 72 hours). Three different samples were dropped, one on the 50th day, with HDT of 72 hours over 25°C, a second sample in the 150th day with HDT of 72 hours but now with temperature controlled with termostate at 37°C and the last sample in day 27 with HDT of 24 hours at 37°C. Three periods were elected for sludge collection, when the samples were subjected to PCR/DGGE with specific primers for Archaea and Bacteria Domains, allowing the microbial community diversity access. The study was complemented with specific methanogenic activity assays, conducted in the inoculum samples and in the samples form the reactor after 270 days of operation. The microbial community presented important modifications along the reactor operation, being the more evident, the presented by de Bacteria Domain. The sludge from the first chamber, despite have been subjected to the higher LCFA loadings, showed the higher SMA values. The study allowed the verification of the adaptation capability of the anaerobic sludge, inferring that the observed modifications were important maintain the high organic matter efficiencies observed in the system.

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

Esse trabalho visou caracterizar o efluente gerado no campus Poços de Caldas da UNIFAL-MG, analisar estatisticamente como as características do efluente são influenciadas por diversas variáveis e definir valores de referência per capita. As análises laboratoriais foram feitas seguindo os métodos descritos no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater para determinação de demanda química de oxigênio (DQO), pH, cloretos, condutividade, nitrogênio amoniacal, sólidos totais (fixos e voláteis) e sólidos suspensos (fixos e voláteis). Além disso, foi utilizado um condutivímetro para determinação de sólidos dissolvidos. A vazão de esgoto no campus foi estimada através da medição do consumo de água. Os dados foram analisados estatisticamente utilizando análise de variância, teste de comparação de médias Scott-Knott teste T e testes de correlação. Os resultados mostram que DQO e sólidos dissolvidos variam de acordo com os dias da semana, enquanto pH, cloreto e condutividade não sofrem essa influência. Também foi verificado que não há diferenças entre os valores médios de pH do período letivo e de férias, enquanto DQO, cloreto e condutividade têm médias estatisticamente menores em férias do que em dias letivos. Ao longo de perfis temporais foi verificado que pH, DQO, sólidos totais (fixos e voláteis) e sólidos suspensos (fixos e voláteis) não têm médias estatisticamente diferentes ao longo do dia. Os testes de correlação demonstraram que a população acadêmica não interfere diretamente no pH e nas concentrações de DQO, sólidos totais (fixos e voláteis) e sólidos suspensos (fixos e voláteis), mas interfere na quantidade de água consumida no campus. Além disso, o número de refeições servidas pode interferir em alguns parâmetros. Considerando todas as análises realizadas, as médias encontradas foram (em mg/l) DQO: 625,38 ± 347,30, sólidos totais: 507,60 ± 207,30, sólidos totais voláteis: 311,90 ± 161,10, sólidos totais fixos: 205,00 ± 120,50, sólidos suspensos voláteis: 102,80 ± 82,90, sólidos suspensos fixos: 24,60 ± 0,43, nitrogênio amoniacal: 9,30 ± 4,99, sólidos dissolvidos: 399,05 ± 172,13, cloreto: 189,41 ± 78,09. Para o pH a média foi 7,07 ± 0,59 e para condutividade 787,89 ± 307,58 μS/cm. O volume estimado de geração de efluente no campus foi de 9,82 m³/dia. A determinação da carga per capita de cada parâmetro analisado mostrou-se inferior aos valores de referência encontrados na literatura para esgotos domésticos. Esse resultado reflete a importância da caracterização do efluente das diversas fontes geradoras, visando a melhor determinação do tratamento a ser empregado em cada caso. / This work aimed to characterize the effluent generated at the Poços de Caldas campus of UNIFAL-MG, to statistically analyse how the effluent characteristics are influenced by several variables and to define ​​per capita loadings. The laboratory analyses were done under the methods described in the Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater were used to determine chemical oxygen demand (COD), pH, chlorides, conductivity, ammoniacal nitrogen, total solids (fixed and volatile) and suspended solids (fixed and volatile). In addition, a conductivitimeter was used to determine dissolved solids. The sewage flow on campus was estimated by measuring water consumption. Using generated data statistical analyses were taking using analysis of variance, mean comparison tests, T-tests and correlation trests.Results shows that COD and dissolved solids vary according to the days of the week, whereas pH, chloride and conductivity do not suffer this influence. It was also verified that there are no differences between the mean values ​​of the pH of the school and and this one of vacation period. COD, chloride and conductivity have statistically lower means in vacations than means in school days. pH, COD, total solids (fixed and volatile) and suspended solids (fixed and volatile) do not have statistically different means throughout the hours of the day. Correlation tests have shown that the academic population does not directly interfere with the pH and concentrations of COD, total solids (fixed and volatile) and suspended solids (fixed and volatile), but population interferes with the amount of water consumed on campus. In addition, the number of meals served can interfere with some characteristics. Considering all the analyses, the means found were (in mg / l) COD: 625.38 ± 347.30, total solids: 507.60 ± 207.30, total volatile solids: 311.90 ± 161.10, total fixed solid: 205.00 ± 120.50, volatile suspended solids: 102.80 ± 82.90, fixed suspended solids: 24.60 ± 0.43, ammoniacal nitrogen: 9.30 ± 4.99, dissolved solids: 399 , 05 ± 172.13, chloride: 189.41 ± 78.09. For the pH the mean was 7.07 ± 0.59 and for conductivity 787.89 ± 307.58 μS / cm. The estimated volume of effluent generation on campus was 9.82 m³ / day. The determination of the per capita load of each analysed parameter was lower than the reference values found in the literature for domestic sewage. This result reflects the importance of the characterization of the effluent for different generating sources, aiming at the best determination of the treatment to be used in each case.

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

SODIS (Solar Water Disinfection) é uma tecnologia simples para tratamento de água no pontode- uso, sendo uma alternativa importante para disponibilizar água em situações de emergência ou onde não há acesso à água potável. A ação concomitante entre a temperatura e a radiação ultra violeta do sol provoca a morte dos microorganismos presentes na água. Este estudo avaliou a eficiência de inativação de coliformes totais e Escherichia coli pela técnica SODIS para as águas de chuva (coletada em telhado), de poço freático e de manancial superficial (reservatório), sob as condições climáticas de verão de Porto Alegre, RS. Foram ainda, realizados ensaios para verificar se ocorreu o recrescimento dos microorganismos após 24 e 48 horas do término da exposição ao sol. Também foram determinadas as constantes de decaimento das bactérias utilizando a Lei de Chick para representar o declínio dos microorganismos. Os ensaios de SODIS foram realizados em batelada, utilizando garrafas PET transparentes de 1,5 L, expostas ao sol por um período de 6 h. O mesmo número de garrafas era mantido à sombra pelo mesmo período, como controle. As temperaturas do ar e da água e a radiação ultravioleta foram monitoradas ao longo dos ensaios. Os valores médios de remoção de concentrações de E. coli no SODIS nas amostras das águas analisadas variaram entre 98,8 a maior do que 99,99%; para coliformes totais as reduções médias nas amostras variaram entre 90,00 – 99,99%. Não houve recrescimento de microorganismos após 24 e 48 horas seguindo-se ao término da exposição solar. As constantes de decaimento para coliformes totais e E. coli foram, respectivamente, 0,2979 h-1 e 0,9397 h-1, confirmando as observações de que E. coli é mais sensível a desinfecção. Os coeficientes de determinação para a equação da Lei de Chick foram de 0,938 (E. coli) e 0,877 (coliformes totais). Os resultados da pesquisa indicam que as águas de chuva e de poço freático tratadas com SODIS atingiram os padrões microbiológicos recomendados pela Organização Mundial da Saúde, o que não ocorreu com as amostras de água do reservatório superficial estudado. / SODIS (Solar Water Disinfection) is a simple techhnology for point-of-use drinking water treatment, and can be used during emergencies or in sites without running water. The joint action of high temperature and ultraviolet radiation causes the die-off of microrganisms. This study evaluated the removal of total coliforms and Escherichia coli using SODIS to disinfect water from rain (collected in roofs), from well and from surface water (reservoir) under the climate conditions of Porto Alegre, RS. Essays were also conducted to see if bacteria regrowth occurred after 24 and 48 h after the end of the SODIS test. In addition, bacterial decay coefficients were calculated using the Chick´s Law as model. SODIS essays were performed in batch reactors using 1.5 L transparent PET bottles exposed to the sunlight for 6 h.The same number of bottles were kept in the shadow, as a control. Air and water temperatures and ultraviolet radiation were monitored hourly. E. coli mean removals in samples from the three sources of water varied between 98,8% to greater than 99,99%. The mean reductions for total coliforms varied between 90.0% to 99.99%. Microorganism regrowth was not observed after 24 and 48 h. Decay coefficients for coliforms and E. coli were, respectively, 0.2979 h-1 e 0.9397 h-1, confirming the observation that E. coli is more sensitive than total coliforms to SODIS. Coefficients of determination for Chick´s Law equation were 0.938 (E. coli) and 0.877 (total coliform). The results from this research indicate that water from rain and well , but not reservoir, achieved the World´s Health Organization drinking water guidelines for drinking water with low risk of disease acquisition.

A mineração apresenta como um dos problemas ambientais a geração de solução ácida contendo metais e sulfato dissolvidos, denominada drenagem ácida de mina. Esta água residuária causa danos aos organismos aquáticos, a flora e aos seres humanos uma vez presente na cadeia alimentar. A partir disso, há uma necessidade constante de tecnologias e processos de tratamento de modo a tornar o resíduo passível de ser lançado nos corpos hídricos sem alterar a qualidade das águas. Neste trabalho foi utilizado o tratamento biológico por meio de um reator anaeróbio operado em bateladas sequenciais (ASBR) com volume de 7 litros, mantido a 30 °C, contendo biomassa granular, para tempo de ciclo de 48 horas com o objetivo de avaliar o impacto do aumento da concentração dos metais (Fe2+, Zn2+ e Cu2+) no desempenho do reator. O experimento foi dividido em seis fases, aumentando a concentração de metais gradativamente. As amostras foram coletadas para análises de pH, DQO, SO42-, sulfeto e metais após o tempo total de enchimento (14 minutos) e no final do ciclo (48 horas). No tratamento, as bactérias redutoras de sulfato (BRS) por meio do metabolismo dissimilatório, reduziram sulfato a sulfeto, o qual foi precipitado na forma de sulfeto metálico e geraram alcalinidade, demonstrado pelos valores do pH efluente acima de 6,5. Foi utilizada relação DQO/SO42- igual a 1 em todas as fases e etanol como doador de elétrons. O reator foi operado por 392 dias e, durante as seis fases de operação, o aumento da concentração de metais gerou um aumento da remoção de SO42- e não foi prejudicial para o consórcio microbiano, verificado pelos resultados obtidos. As remoções de DQO variaram de 68,4 a 94,4% e de SO42- de 39,1 a 72,8%, sendo a fase IV com maior remoção de SO42-. As remoções de Fe2+ foram acima de 99,2%, de Zn2+ - 100% e de Cu2+ acima de 93,3%. Ao final de cada fase de operação foram realizados perfis temporais para quantificar o comportamento cinético da remoção de sulfato. Os valores da constante cinética aparente (Kap) obtidos demonstraram que houve diminuição da velocidade da reação ao mesmo tempo em que a remoção de sulfato aumentou. Isto pode ter sido decorrente da elevada concentração de metais ao longo das fases, ocasionando maior tempo necessário para remoção de SO42-, contudo a cinética não foi prejudicada uma vez que se observou a estabilização da remoção dentro do ciclo previsto de 48 horas. No decorrer da operação pode-se inferir que a população bacteriana se mostrou bem adaptada ao meio predominante no reator, indicado pelo aumento do pH efluente e remoções de DQO e SO42- observado em todas as fases. / Mining presents as one of the environmental problem a generation of acid solution containing metals and dissolved sulfate, denominated acid mine drainage. This wastewater causes damage to aquatic organisms, flora and humans once present in the food chain. From this, there is a constant need for technologies and treatment processes in order to make the waste able to be released into the water bodies without changing the quality of the water. In this work, the biological treatment was carried out using an anaerobic sequencing batch reactor (ASBR) with a volume of 7 liters, maintained at 30 °C, containing granular biomass, for a 48 hour cycle time with the objective of evaluating the impact of increased concentration of metals (Fe2+, Zn2+ and Cu2+) on reactor performance. The experiment was divided into six phases, gradually increasing the concentration of metals. Samples were collected for analysis of pH, COD, SO42-, sulfide and metals after the total filling time (14 minutes) and at the end of the cycle (48 hours). In treatment, sulfate reducing bacteria (SRB) through dissimilatory metabolism reduced sulfate to sulfide, being precipitated in the form of metallic sulfide and generated alkalinity, which was demonstrated by effluent pH values above 6.5. It was used COD/SO42- ratio equal to 1 in all phases and ethanol as electron donor. The reactor was operated for 392 days and during the six phases of operation the increased concentration of metals generated an increase in SO42- removal and was not harmful to the microbial consortium, verified by the results obtained. COD removals ranged from 68.4 to 94.4% and SO42- from 39.1 to 72.8%, being phase IV with greater removal of SO42-. Fe2+ removals were above 99.2%, Zn2+ - 100% and Cu2+ above 93.3%. At the end of each operation phase, time profiles were performed to quantify the kinetic behavior of sulfate removal. Values of apparent kinetic constant (Kap) obtained showed that there was a decrease in the reaction speed at the same time that the sulfate removal increased. This may have been due to the high concentration of metals throughout the phases, resulting by a longer time required for SO42- removal. However the kinetics were not impaired once the stabilization of the removal within the expected cycle of 48 hours. During operation it can be inferred that the bacterial population showed to be well adapted to the predominant medium in the reactor, indicated by the increase of the effluent pH and removals of COD and SO42- observed in all phases. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG

A redução biológica de sulfato tem sido aplicado com sucesso no tratamento de águas residuárias industriais cujos despejos contém elevadas concentrações de sulfato. Nesta pesquisa, a redução biológica de sulfato foi avaliada de acordo com a relação de demanda química de oxigênio (DQO)/sulfato (SO4-2) e diferentes doadores de elétrons utilizando reatores em batelada operados por 88 dias. Os reatores foram alimentados com água residuária ácida sintética em pH 4,0 e os doadores de elétrons foram etanol, lactato de sódio e soro de leite, sendo individualmente analisados nas relações DQO/SO4-2 de 1 e 2. Na relação DQO/SO4-2 igual a 1,0, as taxas de remoções para DQO e sulfato para todos os doadores de elétrons estiveram acima de 68% para DQO e 73% para o sulfato. No entanto, na relação DQO/SO4-2 igual a 2,0, apenas o lactato resultou em altas taxas de remoções de DQO e sulfato (71 ± 17% e 90 ± 6%, respectivamente). A técnica de NMP foi utilizada para quantificação de bactérias redutoras de sulfato (BRS) e os resultados demonstraram que a população de BRS aumentou 102 vezes na presença de etanol e 103 na presença de lactato, na relação DQO/SO4-2 igual a 1,0. Porém, a população de BRS diminuiu com aumento da relação DQO/SO4-2 nos doadores de elétrons etanol e lactato, enquanto o soro de leite não promoveu crescimento de BRS nas relações DQO/SO4-2 estudadas. A biomassa foi caracterizada utilizando-se a eletroforese em gel com gradiente desnaturante (DGGE). Para o Domínio Bactéria e o grupo das BRS, uma alta riqueza microbiana e baixa similaridade foi obtida em comparação ao inóculo, enquanto para o Domínio Arqueia, observaram-se poucas mudanças quando comparadas com mesmo inóculo e entre as diferentes condições avaliadas nos reatores. A filogenia do grupo das sulfato redutoras mostraram predominância da espécie Desulfovibrio para todos os substratos estudados, sendo todas as espécies encontradas caracterizadas como oxidadoras incompletas da matéria orgânica. No entanto, na relação DQO/SO4-2 igual a 1,0 e lactato como doador de elétrons, foi também encontrada a espécie Desulfacinum, que desempenha um papel importante na oxidação completa da matéria orgânica. / Biological sulfate reduction is widely used for treating sulfate-containing wastewaters. In this research, the biological reduction of sulfate was evaluated according to the chemical oxygen demand (COD)/sulfate (SO4-2) ratio and electron donors using batch reactors operated over 88 days. The reactors were fed with synthetic acidic wastewater at pH 4.0 and the electron donors were ethanol, sodium lactate and cheese whey analyzed individually on the COD/SO4-2 ratio of 1 and 2. On the COD/SO4-2 ratio of 1, the COD and sulfate removal raised high levels to all electron donors, above 68% for COD and 73% for sulfate. However, on the COD/SO4-2 ratio of 2, only lactate resulted in high removals rates of COD and sulfate (71 ± 17% and 90 ± 6%, respectively). MPN technique was used for sulfate-reducing bacteria (SRB) quantification and the results demonstrated that the SRB population increased 102 times in the presence of ethanol and 103 in the presence of lactate, on the COD/SO4-2 ratio of 1.0. However, the SRB population decreased with the increase in the COD/SO4-2 ratio for ethanol and lactate while cheese whey has not promoted the growth of SRB in any COD/SO4-2 studied. The biomass was characterized using denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). For the Bacteria Domain and SRB group, a high microbial richness and low similarity were obtained compared to the inoculum while in the Archaea Domain no major changes could be observed when compared to even inoculum or among the evaluated conditions. The phylogeny of the sulfate-reducing group showed predominance of Desulfovibrio species for all substrates studied, whereas all species were found to conduct the incomplete oxidation of organic matter. However, on COD/SO4-2 ratio of 1.0 and lactate, SRB species such as Desulfacinum were found, responsible to perform a key role in the complete oxidation of organic matter.

Mestre -- Escola Nacional de Saude Publica, Rio de Janeiro, 2000.

Mestre -- Escola Nacional de Saude Publica, Rio de Janeiro, 2003.