Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38046
ORCID:  http://orcid.org/0009-0001-0677-7932
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Wetland de fluxo vertical com diferentes tipos de meio suporte para o tratamento da drenagem ácida de mina
Alternate title (s): Vertical flow wetland with different types of support media for the treatment of acid mine drainage
Author: Silva, Sthéferson Bruno da
First Advisor: Bertolino, Sueli Moura
First member of the Committee: Azevedo, Lucas Carvalho Basílio de
Second member of the Committee: Vasconcellos, Gabriel Rodrigues
Summary: A drenagem ácida de mina (DAM) é um efluente gerado na exploração de minérios, com característica de baixo pH, elevadas concentrações de sulfato e metais. O uso dos wetlands construídos (WCs) no tratamento da DAM é considerado a tecnologia mais amplamente utilizada dentre os sistemas passivos. A aplicação de subprodutos alternativos como meio suporte do sistema visa a diminuição de custo e a destinação correta dos resíduos, tendo a vantagem de diminuir a exploração dos recursos naturais. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de um wetland construído de fluxo vertical no tratamento da drenagem ácida de mina, utilizando diferentes tipos de meio suporte. Foram construídas três unidade WC, utilizando diferentes meios suportes, sendo a primeira preenchida com brita calcária (WC1), a segunda com resíduos da indústria de celulose (WC2) e a terceira com resíduo da construção civil (WC3). Na parte superior das três unidades, houve uma mistura de sabugo de milho (SB) com esterco bovino (EB) como fonte de carbono, visando a redução do sulfato e precipitação de metais. O delineamento experimental foi em unidades repetidas no tempo. A macrófita utilizada foi a Thypha angustifolia, popularmente conhecida como Taboa. Os sistemas foram alimentados diariamente com um efluente da drenagem ácida de mina sintético em quatro fases, com diferentes concentrações e volumes. No momento de partida, os sistemas foram alimentados com água, sem a presença de contaminantes para desenvolvimento das macrófitas, e depois iniciou a aplicação da DAM. O efluente foi amostrado e analisado diariamente quanto a pH, condutividade elétrica e concentrações de SO4-2, Cu, Zn, Mn e Fe. Semanalmente, ocorreu a análise de DQO. Com isso, verificou-se o tratamento da DAM pelas unidades e adequação do efluente pela Resolução CONAMA Nº 430 de 2011. Pelos resultados, o WC2 apresentou um percentual de remoção de 86% a 97% do zinco, 77% a 97% do ferro e 84% a 99% do manganês. No entanto, para o cobre, a unidade apresentou uma limitação com percentual na primeira fase de 74% e diminuindo na última fase para 49%. Já o WC3 apresentou a maior eficiência na remoção do cobre, com um percentual médio de remoção entre 89% e 99%. Para os demais metais, a variação do percentual de remoção da primeira fase para a última foi de 75% para 32% no zinco, 8% para 96% no ferro e 69 a 24% no manganês. No WC1 esse percentual de remoção variou da primeira fase para última de 88% para 70% no cobre, 74% para 28% no zinco, -71% para 94% no ferro e 73% para 33% no manganês. Os resíduos da indústria de celulose e da construção civil foram efetivos para a neutralização do pH da DAM. O valor médio do pH nas quatros fases no WC2 variou entre 7,4 e 7,8 e, no WC3, entre 5,8 e 6,0. O WC1 foi a unidade que apresentou o menor valor de pH com valor médio nas fases entre 4,9 e 5,4. Em nenhum momento as unidades foram capazes de realizar a redução do sulfato para sulfeto, devido ao ambiente dos wetlands com característica oxidante. O wetland construído com dregs e grits (WC2) apresentou maior eficiência na remoção do zinco, ferro e manganês em relação aos wetlands com brita calcária (WC1) e com resíduos da construção civil (WC3). Os materiais alternativos como meio suporte dos wetlands são promissores no tratamento da drenagem ácida de mina. O WC2 mostrou ser a unidade mais recomendada para o tratamento da DAM, com característica de pH mais ácido e presença de ferro, zinco e manganês. Enquanto efluente com concentração de cobre, o WC3 é mais recomendado.
Abstract: Acid mine drainage (AMD) is an effluent generated in the exploration of minerals, with low pH characteristics, high concentrations of sulfate and metals. The use of constructed wetlands (CWs) in the treatment of AMD is considered the most widely used technology among passive systems. The application of alternative by-products as a means of support for the system aims to reduce costs, correctly dispose of waste and has the advantage of reducing the exploitation of natural resources. In this sense, the objective of this work was to evaluate the performance of a wetland built with vertical flow in the treatment of acid mine drainage, using different types of support media. Three CW units were built, using different support media, the first filled with limestone gravel (CW1), the second with pulp industry waste (CW2) and the third with civil construction waste (CW3). In the upper part of the three units, there was a mixture of corn cob (SB) with cattle manure (EB), as a carbon source, aiming at reducing sulfate and metal precipitation. The experimental design was in units repeated in time. The macrophyte used was Thypha angustifolia, popularly known as Taboa. The systems were fed daily with a synthetic acid mine drainage effluent in four phases, with different concentrations and volumes. At the start, the systems were fed with water, without the presence of contaminants for the development of macrophytes, and then the application of the AMD began. The effluent was sampled and analyzed daily for pH, electrical conductivity, SO4-2, Cu, Zn, Mn and Fe concentrations. The COD analysis took place weekly. With this, the treatment of the DAM by the units and adequacy of the effluent by CONAMA Resolution 430 of 2011 was verified. Based on the results, WC2 presented a removal percentage of 86% to 97% of zinc, 77% to 97% of iron and 84% to 99% of manganese. However, for copper, the unit presented a limitation with a percentage in the first phase of 74% and decreasing in the last phase to 49%. WC3, on the other hand, showed the highest copper removal efficiency, with an average percentage of removal between 89% and 99%. For the other metals, the variation in the percentage of removal from the first phase to the last was from 75% to 32% in zinc, 8% to 96% in iron and 69 to 24% in manganese. In WC1 this percentage of removal varied from the first phase to the last from 88 to 70% in copper, 74% to 28% in zinc, -71% to 94% in iron and 73% to 33% in manganese. Residues from the cellulose industry and civil construction were effective in neutralizing the pH of the DAM. The average pH value in the four phases in WC2 ranged from 7.4 to 7.8 and in WC3 from 5.8 to 6.0. WC1 was the unit that presented the lowest pH value with an average value in the phases between 4.9 to 5.4. At no time were the units able to carry out the reduction of sulfate to sulfide, due to the wetland environment with an oxidizing characteristic. The wetland built with dregs and grits (CW2) showed greater efficiency in the removal of zinc, iron and manganese compared to the wetlands with limestone gravel (CW1) and construction waste (CW3). Alternative materials as a support medium for wetlands are promising in the treatment of acid mine drainage. WC2 proved to be the most recommended unit for the treatment of AMD, with a more acidic pH and presence of iron, zinc and manganese. While the effluent with copper concentration, WC3 is more recommended.
Keywords: mineração
mining
metais pesados
heavy metals
elementos-traço
trace elements
tratamento passivo
passive treatment
subprodutos
by-products
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS
Subject: Qualidade ambiental
Ecologia dos alagadiços
Drenagem ácida de minas
Mineração - Eliminação de resíduos
Metais pesados - Minas e mineração
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Qualidade Ambiental
Quote: SILVA, Sthéferson Bruno da. Wetland de fluxo vertical com diferentes tipos de meio suporte para o tratamento da drenagem ácida de mina. 2023. 116 f. Dissertação (Mestrado em Qualidade Ambiental) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.8052
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.8052
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38046
Date of defense: 28-Feb-2023
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Qualidade Ambiental

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
WetlandFluxoVertical.pdfDissertação4.59 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons