Mestrado em Ciência e Engenharia Ambiental

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Navegando Mestrado em Ciência e Engenharia Ambiental por Assunto "Águas residuais - Purificação - Tratamento biológico."

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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Avaliação do potencial de comunidades microbianas sulfato redutoras para tratamento de drenagem ácida de mina em reatores sulfetogênicos em escala de bancada
    (Universidade Federal de Alfenas, 2017-02-21) Giordani, Alessandra; Brucha, Gunther; Ribeiro, Rogers; Silva, Sivana De Queiroz
    A Drenagem Ácida de Minas (DAM) é um sério problema de contaminação ambiental presente nas indústrias de mineração devido ao baixo pH, alta concentração de sulfato e de metais dissolvidos encontrados nesta água residuária. O tratamento biológico da DAM tem sido empregado em substituição ao processo físico-químico tradicional devido à alta eficiência obtida nestes biorreatores, que realizam a redução dos íons sulfato em sulfeto, através das bactérias redutoras de sulfato (BRS), na presença matéria orgânica e condições anaeróbias. Uma alternativa para o tratamento biológico da DAM consiste na biorremediação utilizando BRS autóctones, que garante uma maior segurança ambiental, redução de custos e melhor adaptabilidade. Este trabalho estudou o potencial de BRS autóctones para remoção de sulfato em reatores tipo batelada anaeróbios comparando-se duas fontes de inóculo. Uma biomassa autóctone (AUT), derivada de cultura enriquecida de sedimento de DAM, e uma biomassa não autóctone (N-AUT), proveniente lodo pré-aclimatado de reator sulfetogênico estável e adaptado com lactato como fonte de carbono, foram testadas. A remoção de sulfato usando doadores de elétrons com custo efetivo (etanol e formiato) e a resistência à acidez da inóculo AUT também foi verificado. Os resultados mostraram uma remoção similar de sulfato de 57% para o reator AUT, e 62% para o reator N-AUT. O estudo filogenético do grupo das BRS usando o sequenciamento das bandas excisadas do gel de DGGE para o gene dsrB revelou a presença de espécies Desulfotomaculum na comunidade AUT, enquanto que Desulfovibrio foi o genus predominante encontrado na comunidade NON-AUT. Quando etanol foi utilizado como fonte de carbono, uma remoção de sulfato de 42% foi encontrada e 35% para o formiato, demonstrando que em condições de neutralidade, o etanol é fonte de carbono que apresenta maior viabilidade para o processo de enriquecimento. Foi observada remoção de sulfato em pH ácido para todas as fontes de carbono estudadas, indicando que estes microrganismos são resistentes a redução do pH. Entretanto, a eficiência de remoção foi reduzida para lactato (apenas 30% em pH próximo a 3) e etanol (apenas 18% em pH próximo a 5), como doadores de elétron. Quando o formiato foi utilizado como fonte de carbono, a eficiência de remoção de sulfato foi mantida em aproximadamente 38% com a redução do pH para 3 e 4, e portanto, nestas condições, o formiato consiste na melhor fonte de carbono para realizar o enriquecimento das BRS. Conclui-se que a cultura AUT pode ser utilizada para o tratamento de DAM em substituição aos lodos provenientes de reatores sulfetogênicos.
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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Tratamento de drenagem ácida sintética de mina em reator UASB: fontes de carbono e cargas de sulfato
    (Universidade Federal de Alfenas, 2017-01-27) Pereira , Luiz Francisco Fernandes; Damasceno, Leonardo Henrique Soares; Ribeiro, Rogers; Sarti, Arnaldo
    O presente trabalho teve como objetivo principal, avaliar a influência de três diferentes fontes de carbono (etanol, sacarose e soro de leite) no tratamento de drenagem ácida sintética de mina (DASM), em condições ácidas e concentrações de sulfato e metais (cobre, ferro e zinco). Para tanto, foram utilizados três reatores UASB, denominado RET, RSA e RSO, com as fontes externas de carbono etanol, sacarose e soro de leite, respectivamente. A Etapa 1, partida dos reatores, teve como objetivo proporcionar a adaptação gradativa da biomassa às condições de operação, totalizando 371 dias e composta por 6 Fases. Os resultados e características operacionais das Fases 1 e 2, sugeriram o predomínio da metanogênese em ambos os reatores, com remoções de DQO próximos a 90% e sulfato inferiores a 40%. Com o estabelecimento da relação DQO/ =2, a partir da Fase 3, houve sensível modificação na remoção de sulfato e concentração de sulfeto total dissolvido, em todos reatores. Para a Fase 4, corrigiram-se o pH das drenagens para 3,5. Os resultados sugeriram o possível estabelecimento de bactérias redutoras de sulfato de oxidação incompleta. Para RET e RSA, os sistemas responderam com elevação na redução de sulfato a sulfeto, porém com menor eficiência na remoção de matéria orgânica e acumulando ácidos no sistema. As remoções de DQO e sulfato foram, respectivamente, para RET (78,2 ± 17,3) % e (76,1 ± 6,8) % e para RSA (35,7 ± 3,8)% e (77,6 ± 5,3) % . Já para RSO, houve elevada remoção de DQO e sulfato, respectivamente, (88,3 ± 7,3) % e (71,0 ± 14,5) %. Nas Fases 5 e 6, houve, respectivamente, a inserção de 50 mgFe2+.l-1 e 75 mg Fe2+.l-1, sob pH 3,3. A adição do íon ferroso parece ter sido prejudicial para RET e RSA, para as remoções de DQO e sulfato, reduzindo a produção de alcalinidade e pH efluente. Devido a problemas operacionais no reator RSO, adicionaram-se 50 mgFe2+.l-1 na Fase 6, porém a adição do íon metálico parece ter favorecido ao sistema, nos diversos parâmetros analisados. A Etapa 2, teve como objetivo submeter os reatores a cargas crescentes de sulfato. Iniciou-se com a inserção de 100 mgFe2+.l-, sob relação DQO/ =2 e pH 3,3 e teve duração total de 129 dias. Foram analisados os reatores sob cargas crescentes de sulfato: 500 mg.l-1 (Fase 1), 1000 mg.l-1 (Fase 2) e 2000 mg.l-1 (Fase 3). O reator RET apresentou adaptação gradativa ao íon ferroso e atingiu remoções de ferro próximas a 100% e para sulfato, 50%. O reator RSA, não apresentou remoções significativas de sulfato após a inserção de Fe2+ e não foi capaz de atender aos limites legais para lançamento de efluentes. O reator RSO apresentou desempenho superior quando comparado aos demais reatores. Para as Fases 1 e 2, apresentou eficiência aproximadamente de 70% para remoção de sulfato e remoção de DQO superior a 80%. No entanto, apresentou queda de eficiência para 48% de remoção de DQO e 32% de sulfato, na Fase 3.
    The aim of this study was to avalie the influence of three carbon source (ethanol, sucrose and whey) in the treatment of artificial acid mine drainage (AAMD), under acid conditions, sulfate and metal concentrations (copper, iron and zinc). Therefore, were used three anaerobic sludge blanket reactor (UASB), denominated RET, RSA and RSO, with carbon sources ethanol, sucrose and whey, respectively. The step 1, start-up of reactors, objected provide the gradual adaptation of the biomass in operational conditions, was for 371 days and composed of six phases. The results and operational characteristics of Phases 1 and 2 suggested the predominance of methanogenesis in both reactors, with removals of COD close to 90% and sulfate of less than 40%. After the establishment of the ratio COD/ sulfate = 2, from Phase 3, there was a significant modification in sulfate removal and dissolved sulfide total concentration in all reactors. For Phase 4, the drainage pH was corrected to 3.5. The results suggested the possible establishment of incomplete oxidized sulfate-reducing bacteria. For RET and RSA there was increase in the reduction of sulfate to sulfide, but with less efficiency in the removal COD and accumulating acids. The COD and sulfate removal was, respectively, for RET (78.2 ± 17.3) % and (76.1 ± 6.8) %, and for RSA (35.7 ± 3.8) % and (77.6 ± 5.3) %. On the other hand, for RSO, COD and sulfate removal were high, respectively, (88.3 ± 7.3) % and (71.0 ± 14.5) %. In Phases 5 and 6, 50 mgFe2 +.l-1 and 75 mgFe2 +.l-1 were inserted, respectively, under pH 3.3. The addition of the iron II seems to have been detrimental to RET and RSA, for the removal of COD and sulfate, reducing alkalinity and effluent pH. Due to operational problems in the RSO reactor, 50 mgFe2 + .l-1 was added in Phase 6, but the addition of the metal ion seems to have favored the system, in the several parameters analyzed. The Step 2, aimed at subjecting the reactors to increasing sulfate loads. It was started with the insertion of 100 mgFe2 +.l-1, under ration COD / sulfate = 2 and pH 3.3 and had a total duration of 129 days. The reactors were analyzed under increasing sulfate loading: 500 mg.l-1 (Phase 1), 1000 mg.l-1 (Phase 2) and 2000 mg.l-1 (Phase 3). The RET presented gradual adaptation to the iron II, reached efficiency approximately 100% for iron and sulfate removal 50%. The RSA reactor, didn’t sulfate removal after iron II additional and can’t meet the legal limits to wastewater discharged. The RSO reactor presented the best performance. For Phases 1 and 2, it showed approximately 70% efficiency for sulfate removal and COD removal above 80%. However, in Phase 3, there was an efficiency decrease to 48% of COD removal and 32% of sulfate.