Redução de sulfato de águas de drenagem ácida de minas em reator de manta de...

A geração de drenagem ácida de minas (DAM) é um dos grandes impactos ambientais da indústria mineradora. Trata-se de um efluente líquido caracterizado pelo reduzido pH e elevada concentração de sulfato e metais. A sua liberação em corpos hídricos ocasiona consideráveis impactos a esses ecossistemas, além de restringir os usos dessas águas. No presente trabalho, um reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB) em escala de bancada foi empregado no estudo do tratamento de drenagem ácida de minas por meio de redução biológica de sulfato. O reator foi alimentado com drenagem ácida coletada na mina de urânio Osamu Utsumi (Poços de Caldas, MG), suplementada com etanol como fonte externa de carbono. O inóculo empregado foi lodo granular anaeróbio proveniente de um reator UASB tratando resíduo de abatedouro de aves. O tempo de detenção hidráulica foi mantido em 24 horas. O desempenho do reator foi estudado frente a variações de concentração celular, aplicação de diluição e relação [DQO]/[SO4 2- ], em cinco fases operacionais. Nas três primeiras fases, o reator foi alimentado com drenagem ácida adicionada de etanol em uma relação [DQO]/[SO4 2- ] de 0,67. O aumento progressivo na concentração inicial de inóculo (6,1 g STV l -1 (Fase I), 12,2 g STV l -1 (Fase II) e 18,3 g STV l -1 (Fase III)) resultou em aumento nas eficiências de remoção de sulfato de 8,4% para 13,0% e 25,4%, respectivamente. Na fase subseqüente, a concentração inicial de inóculo foi fixada em 18,3 g STV l -1 e a relação [DQO]/[SO4 2- ] foi mantida em 0,67. O emprego de um fator de diluição de aproximadamente 1:4 na drenagem ácida (gerando uma concentração de sulfato afluente de 350 mg l -1 ) resultou em aumento na remoção de sulfato para 50,6%. Na última fase operacional, foram mantidas as condições da fase anterior e elevou-se a relação [DQO]/[SO4 2- ] para 1 por meio do aumento da concentração de etanol. Verificou-se então uma elevação na eficiência de redução de sulfato para 93,7%, evidenciando a fundamental influência desta relação no processo de redução biológica de sulfato. Balanços de massa indicaram a ocorrência de redução de sulfato tanto pela via de oxidação completa como de oxidação incompleta do etanol. A redução de sulfato pela oxidação completa do etanol foi apontada como a via predominante no reator, embora a remoção de DQO não tenha ultrapassado 68% em nenhuma das fases operacionais

Palavras-chave em Inglês

Sulfate reduction
[COD]/[SO4 2- ] ratio
UASB
Acid mine drainage

Resumo em Inglês

The generation of acid mine drainage (AMD) is one of the greatest environmental impacts of the mining industry. AMD is a liquid effluent characterized by low pH and high sulfate and metals concentrations. Its release in water bodies causes significant impacts to these ecosystems and limits the use of these waters. In this study, a bench scale upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor was used to study the treatment of acid mine drainage by means of biological sulfate reduction. The reactor was fed with AMD collected from the Osamu Utsumi uranium mine (Poços de Caldas, MG), supplemented with ethanol as external carbon source. The used inoculum was anaerobic granular sludge from a UASB reactor treating poultry slaughter wastewater. The hydraulic retention time was maintained at 24 hours. The reactor performance was studied against variations of cell concentration, application of dilution and [COD]/[SO4 2- ] ratio in five operational phases. In the first three phases, the reactor was fed with AMD added of ethanol at a [COD]/[SO4 2- ] ratio of 0,67. The progressive increase in initial inoculum (6,1 g TVS l -1 (Phase I), 12,2 g TVS l -1 (Phase II) e 18,3 g TVS l -1 (Phase III)) resulted in increasing sulfate removal efficiencies from 8,4% to 13,0% and 25,4%, respectively. In the next phase, the initial inoculum concentration was set at 18,3 g TVS l -1 and the [COD]/[SO4 2- ] ratio was kept at 0,67. A dilution factor of about 1:4 was used in the acid mine drainage (generating an influent sulfate concentration of 350 mg l -1 ) caused an increase in sulfate removal to 50,6%. In the last operational phase, the conditions were kept as the previous and the [COD]/[SO4 2- ] ratio was raised to 1 by increasing the concentration of ethanol. There was an increase in sulfate removal to 93,7%, pointing to the fundamental role this ratio plays in the biological reduction of sulfate. Mass balances indicated the occurrence of sulfate reduction by both the complete and incomplete oxidation of ethanol pathways. The reduction of sulfate by the complete oxidation of ethanol was identified as the predominant pathway in the reactor, although the COD removal did not exceed 68% in any of the operational phases

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Data de Publicação

2011-02-11

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