Tratamento de drenagem ácida de minas por neutralização/precipitação- efeito do pH, agente neutralizante e tratamento complementar por biossorção com mocroalgas

Abstract

A drenagem ácida de minas (DAM) gerada pela mineração de carvão promove danos ambientais significativos nos ecossistemas associados à mesma. Atualmente, para resolver esta situação, sistemas ativos de tratamento, valendo-se de processos de neutralização/precipitação têm sido implementados. Esses sistemas proporcionam bons resultados no tratamento do efluente, principalmente na correção do pH e na remoção da maioria dos metais. No entanto, por vezes são parcialmente eficientes na remoção de manganês, arsênio e sulfatos. Métodos passivos de tratamento têm sido empregados como alternativa aos ativos ou como uma etapa de polimento. Algas apresentam a capacidade de acumular poluentes e apresentam potencial de uso como fonte de biomassa como, por exemplo, na produção de biocombustíveis. Desta forma, o objetivo do presente trabalho foi estudar, em escala de laboratório, o tratamento da DAM pelo método neutralização/ precipitação considerando diferentes valores de pH e agentes neutralizantes. Simulou-se, também, a aplicação de uma etapa de polimento considerando uma lagoa de maturação com crescimento de algas. Os estudos de neutralização/ precipitação foram conduzidos com NaOH e Ca(OH)2 em pH 7,0 ± 0,1 e 8,7 ± 0,1. Os experimentos de crescimento de microalgas foram realizadas com o efluente tratado com Ca(OH)2 no pH 8,7 ± 0,1 com a espécie Scenedesmus sp com e sem a adição de nutrientes. Os resultados foram avaliados em termos de concentração residual de metais, de sulfatos, condutividade e toxicidade com os organismos bioindicadores Allium cepa e Daphnia magna. Os resultados demonstraram que a melhor condição para o tratamento primário da DAM por neutralização/precipitação é com uso de Ca(OH)2 em pH 8,7, proporcionando a maior remoção de metais, redução da condutividade e melhores índices em parâmetros toxicológicos. O efluente tratado nesta condição, após a adição de nutrientes, permitiu o crescimento de 0,65 g L-1 de biomassa em massa seca durante 10 dias. A inclusão de um etapa de tratamento secundário por biossorção com microalgas “in vivo” proporcionou melhorias na qualidade do efluente em relação a remoção de concentração residuais de metais, principalmente manganês e arsênio, e da toxicidade para micro crustáceo Daphnia magna.

Acid mine drainage (AMD) generated during coal mining promotes significant environmental damage in the ecosystems associated. Currently, active treatment systems based on neutralization/precipitation processes have been implemented. These systems provide good results in water treatment, especially in pH correction and removal of most metals. However, they are sometimes partially efficient in the removal of manganese, arsenic and sulfate. Passive treatment methods have been also employed as an alternative to these active systems or as a polishing step. Algae have the capacity of uptake pollutants and have potential for use as a source of biomass, for example, in the production of biofuels. Thus, the objective of this work was to study, at a laboratory scale, the treatment of AMD by the neutralization/precipitation method considering different pH values and neutralizing agents. Moreover, it was studied the benefits of the addition of a complementary treatment step simulating algae growth in maturation pond. Neutralization/precipitation studies were conducted with NaOH and Ca(OH)2 at pH 7.0 ± 0.1 and 8.7 ± 0.1. Algae growth studies were performed with the treated water attained with Ca(OH)2 at pH 8.7 ± 0.1 with the microalgae Scenedesmus sp with and without the addition of nutrients. The results were evaluated in terms of residual concentration of metals and sulfate, conductivity, and toxicity with the organisms Allium cepa and Daphnia magna. The results showed that the best condition for the primary treatment of AMD by neutralization/precipitation is with the use of Ca(OH)2 at pH 8.7, allowing the greater metals removal, reduction in the conductivity and the best indexes in the toxicological parameters, and the inclusion of microalgae in a secondary treatment proved efficient, both in relation to physicochemical parameters and toxicological parameters. The treated water, after addition of nutrients, allowed algae growth to 0.65 g L-1 of biomass at dry basis. The inclusion of treatment step by biossorption with “in vivo” microalgae improved the quality of the effluent in terms of removal of residual metals, particularly manganese and arsenium, as the toxicity to the micro crustacean Daphnia magna.