Resumo

O presente trabalho consistiu em avaliar diferentes estratégias de operação de um reator UASB no tratamento de DAM sintética. Foram testados dois reatores idênticos, sendo a operação deles diferenciada pela fonte de carbono, sendo etanol – RE e lactato – RL. As variações realizadas foram no pH afluente, alterando de 3,0 (fase I), para 3,5 (fase II) e 4,0 (fase III) e na relação DQO/Sulfato, sendo 2,0 nas três fases inicias e reduzida, por meio da DQO, para 1,5 (fase IV) e 0,8 (fase V). Para RE a variação de pH não ocasionou grandes variações, sendo os valores médios das fases I, II e III: pH efluente 5,0, remoções de DQO 34% e de sulfato 88%, produções de sulfeto 122 mg/L, de alcalinidade 101 mg/L, ácido acético 127,7 mg/L e de H2S 1,5 E-03 mol/L. Já a redução de DQO causou uma menor atividade das BRS em RE, sendo que a remoção média de sulfato foi de 87% (fase III) para 58% (fase V), produção de sulfeto de 119 para 55 mg/L, de alcalinidade 105 para 38 mg/L, de ácido acético de 116 para 73 mg/L e H2S de 1,2 E-03 para 4,1 E-04 mol/L. A remoção de DQO, no entanto, apresentou um aumento de 29 para 48%, indicando que o consumo de etanol passou a ser realizado por um outro grupo que não as BRS. Como o sistema era tamponado pelo ácido acético, não houve variações significativas no pH efluente nas ultimas fases. Para RL as alterações tiveram efeito positivo ou indiferente estatisticamente, sendo que na fase I não havia atividade das BRS devido a prevalência da forma de ácido lático em pH muito ácido. As alterações para as demais fases (II, III, IV e V), tiveram, respectivamente, as seguintes respostas médias: pH: 4,6, 6,4, 7,2 e 7,7; remoção de DQO: 19, 33, 46 e 54%; remoção de sulfato: 58, 70, 90 e 84%; produção de sulfeto: 67, 87, 127 e 124 ug/L; produção de alcalinidade: 101, 266, 287 e 225 mg/L; ácido acético: 55,7, 129,8,137,7 e 34,1 mg/L. As concentrações de H2S sofrem influência do pH na determinação em sua fase de concentração, sendo medidas: 9,0E-04, 6,7E-03, 9,2E-04 e 8,9E-04 mol/L.

Introdução

A atividade minerária ocupa posição importante no cenário industrial brasileiro, com números cada vez mais representativos na economia nacional e enormes áreas mineradas.

O setor de mineração tem conhecidamente um grande potencial de impacto ao meio ambiente devido à grande escala envolvida nessa atividade. Exemplos clássicos são grandes escavações, descolamentos de terra, produção de ruído e material particulado. Dentre os grandes problemas ambientais relacionados diretamente a esse ramo industrial está a produção da drenagem ácida de minas (DAM).

A DAM é gerada por meio da exposição de grandes quantidades de materiais sulfetados, usualmente a pirita, à atmosfera e águas pluviais. Isso ocorrendo, se dá a oxidação desse material e ocasiona a formação de soluções ácidas, sulfatadas e, como as áreas mineradas apresentam diferentes minerais, ricas em metais.

Usualmente o procedimento adotado para mitigar esse impacto é a adição de compostos químicos alcalinos, como a cal virgem, para promover a neutralização do meio por meio da elevação do pH e, consequentemente, a precipitação dos metais em solução, sendo que esse pode ser retirado do meio na forma de hidróxidos. No entanto, esse processo envolve elevados custos devido a grande quantidade de agentes químicos demandada, além de não ser tão efetivo devido a instabilidade do material precipitado.

Uma das alternativas que vem sendo amplamente estudada e testada é o tratamento da DAM por via biológica, mais especificamente por meio das bactérias redutoras de sulfato (BRS) em reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB). Para favorecer a ação das BRS para elevar o pH e lixiviar os metais, é necessário o estabelecimento de parâmetros operacionais, como o pH afluente, a relação entre a concentração de doador de elétrons e de sulfato e a fonte de carbono. O tratamento sob condições ácidas influi diretamente nos custos da remediação, motivo este que torna relevante estudos nestas condições. Ademais, além do impacto econômico, a fonte de carbono exerce importante papel no desempenho técnico do processo.

Assim sendo, no contexto apresentado, o presente trabalho teve como seu principal objetivo avaliar o desempenho do tratamento biológico de DAM sintética por reatores UASB pela ação das BRS submetidos a diferentes estratégias de operação. Para tanto, tem-se os seguintes objetivos específicos:

a) Verificar e quantificar a influência da fonte de carbono, no caso etanol e lactato, na remoção de sulfato, DQO e metais de DAM sintética e elevação de seu pH através da produção de alcalinidade;
b) Verificar e quantificar a influência do pH afluente e da relação DQO/Sulfato no tratamento de uma DAM sintética;
c) Comparar o desempenho dos reatores em cada fase e definir o mais vantajoso para cada condição testada.

Autores: Karl Wagner Acerbi; Marcelo Zaiat e Leonardo Henrique Soares Damasceno.