O presente trabalho objetivou avaliar o tratamento biológico da drenagem ácida de mina (DAM), pela avaliação da influência dos doadores de elétrons vinhaça de cana-de-açúcar, glicerol, etanol e sacarose, do pH e dos metais presentes em DAMs sintéticas e real. Foram utilizados duas configurações de reatores anaeróbios, sendo o de leito estruturado e fluxo descendente (DFSBR) e o biorreator anaeróbio sulfetogênico acidofílico (aSRBR) de único estágio. O capítulo 1 apresenta a problemática e os principais tópicos discutidos na tese, enquanto o capítulo 2 apresenta a metodologia geral utilizada ao longo da pesquisa. No capítulo 3, a vinhaça da cana-de-açúcar foi utilizada como fonte de carbono e energia para o tratamento da DAM sintética em que a adição de metais Zn, Mn, Cu, Co, Ni e Fe ocorreu de forma gradual. No capítulo 4, verificou-se a transição da vinhaça para o glicerol e os efeitos para o tratamento após a adição de metais simulando a DAM. No capítulo 5, a DAM da mina de urânio desativada Osamu Utsumi foi tratada biologicamente e a remoção dos metais/metaloides Al, Mn, Si, Fe, incluindo urânio, ítrio e elementos terras raras (ETR) foi avaliada. O capítulo 6 avaliou a possibilidade de tratamento da DAM real sem a adição de alcalinizantes, em pH em torno de 4, utilizando o glicerol como fonte de carbono. O reator aSRBR foi utilizado no capítulo 7, mantido em pH 5 ao longo de toda a operação e as fontes de carbono glicerol, etanol e sacarose testadas. Verificou-se que a adição gradual de metais não prejudicou a eficiência de remoção de sulfato ou matéria orgânica e ocasionou a diminuição de sulfeto no meio, por precipitação de sulfeto metálico. A utilização simultânea do glicerol (substrato simples) e vinhaça (substrato complexo) proporcionou melhores eficiência de redução do sulfato (99%) e DQO (60%). A utilização tanto da vinhaça quanto do glicerol como fonte de carbono para o tratamento da DAM real, permitiu a recuperação de metais entre 25 e 93 %, em pH da ordem de 5, e 20 a 96% em pH 4, sem a utilização de alcalinizantes. Urânio e ETR foram removidos eficientemente. A utilização de sacarose como doador de elétrons não foi promissora para a sulfetogênese, influenciando negativamente na população microbiana. O Domínio Bacteria representou mais de 99% da população presente na biomassa aderida ao material suporte e biomassa suspensa, e poucos gêneros de arqueias associadas à metanogênese que contribuíram minoritariamente para a remoção da matéria orgânica foram identificados. As fontes de carbono vinhaça, glicerol e etanol demonstraram ser adequadas para a sulfetogênese, mas não a sacarose. A configuração do reator DFSBR se mostrou adequada para remoção de metais, possibilitando a recuperação dos metais precipitados.

The present study aimed to evaluate the biological treatment of acid mine drainage (AMD), by evaluating the influence of electron donor sugarcane, glycerol, ethanol and sucrose, pH and metals present in synthetic and actual AMD. Two configurations of anaerobic bioreactors were used, the down-flow fixed-structured bed reactor (DFSBR) and the acidophilic sulfate-reducing bioreactor (aSRBR). Chapter 1 presents the main topics discussed in this thesis, while chapter 2 presents the general methods used throughout the research. In chapter 3, sugarcane vinasse was used as a carbon and energy source for the treatment of synthetic AMD in which the addition of metals Zn, Mn, Cu, Co, Ni and Fe occurred gradually. In chapter 4, the transition of vinasse to glycerol and the effects of it for biological treatment after the addition of metals simulating AMD were also verified. In chapter 5, AMD from the deactivated uranium mine Osamu Utsumi was treated biologically and the recovery of metals/metalloids Al, Mn, Si, Fe, including uranium, yttrium and rare earth elements (REE) analyzed. Chapter 6 evaluated the possibility of treating actual AMD without the addition of alkali agents, at a pH around 4, using glycerol as a carbon source. The aSRBR reactor was used in chapter 7, maintained at pH 5 throughout the operation period and the carbon sources glycerol, ethanol and sucrose tested. It was found that the gradual addition of metals did not impair the efficiency of sulfate reduction or organic matter oxidation but caused a decrease in sulfide in the medium, due to precipitation of metallic sulfide. The simultaneous use of glycerol (simple substrate) and vinasse (complex substrate) provided better efficiency in sulfate reduction (99%) and COD (60%). The use of both vinasse and glycerol as carbon source for the treatment of actual AMD allowed the recovery of metals between 25 and 93% at pH 5, and 20 to 96% in pH around 4, without the use of alkali agents. Uranium and REE were removed efficiently. The use of sucrose as an electron donor was not promising for sulfidogenesis, and negatively influenced the microbial population. The Bacteria Domain represented more than 99% of the population present in the biomass adhered to the support material and suspended biomass, and few genera of archaeas associated with methanogenesis that contributed minority to the removal of organic matter were identified. The sources of carbon vinasse, glycerol and ethanol showed to be suitable for sulfidogenesis, but not sucrose. The configuration of the DFSBR reactor proved to be adequate for metal removal, enabling the recovery of precipitated metals.