Eureka! Institutional Repository

Η διπλωματική διατριβή αφορούσε την μελέτη της αποτελεσματικότητας της επεξεργασίας υγρών αποβλήτων μελάσας με χρήση βιοαντιδραστήρων μεμβρανών για αυξημένη απομάκρυνση αζώτου. Η επεξεργασία τους πριν την διάθεση τους στο περιβάλλον είναι απαραίτητη, καθώς φέρουν υψηλό ρυπαντικό οργανικό φορτίο και υψηλή περιεκτικότητα σε άζωτο. Η βιολογική απομάκρυνση του αζώτου πραγματοποιείται με τις διεργασίες της νιτροποίησης και της απονιτροποίησης. Η νιτροποίηση γίνεται κάτω από αερόβιες συνθήκες με την συνδρομή αυτότροφων βακτηρίων, που σε πρώτη φάση μετατρέπουν την αμμωνία σε νιτρώδες άζωτο και στη συνέχεια ακολουθεί οξείδωση των νιτρωδών προς νιτρικό άζωτο. Η απονιτροποίηση συνίσταται στην αναγωγή του νιτρικού αζώτου προς αέριο άζωτο, με τη βοήθεια προαιρετικά αερόβιων ετερότροφων μικροοργανισμών. Επιπρόσθετα, το οργανικό φορτίο, χαρακτηρίζεται από υψηλές τιμές χημικά απαιτούμενου οξυγόνου (COD). Αυτό είναι ένδειξη της χαμηλής βιοδιάσπασης που παρουσιάζει μέρος του φορτίου των αποβλήτων μελάσας και γενικότερα της δύστροπης φύσης του. Δείγματα αποβλήτων συλλέχθηκαν από μια βιομηχανική εγκατάσταση παραγωγής ζύμης αρτοποιίας και υπέστησαν επεξεργασία σε ένα πειραματικό βιοαντιδραστήρα μεμβρανών συνολικού όγκου 45L. Ο αντιδραστήρας περιελάμβανε 3 δεξαμενές: στην πρώτη δεξαμενή που λειτουργούσε υπό ανοξικές συνθήκες με ανάδευση των αποβλήτων λάμβανε χώρα η απονιτροποίηση, στη δεύτερη δεξαμενή γινόταν ο αερισμός των αποβλήτων ενώ στην τρίτη δεξαμενή υπήρχε επίπεδη μεμβράνη μέσω της οποίας γινόταν η απομάκρυνση της εκροής. Το ρεύμα ανακυκλοφορίας από την τελευταία δεξαμενή οδηγούταν στην είσοδο της πρώτης δεξαμενής, όπου επιπλέον γινόταν και η τροφοδοσία του φρέσκου δείγματος. Ο βιοαντιδραστήρας ήταν εξοπλισμένος με τα αισθητήρια για τον έλεγχο των παραμέτρων λειτουργίας του αλλά και με τις διατάξεις για τον αερισμό του δείγματος και την τροφοδοσία, ανακυκλοφορία και απομάκρυνση των αποβλήτων. Κατά τη διάρκεια της μελέτης αυτής διερευνήθηκε η επίδραση του λόγου του ρεύματος ανακυκλοφορίας προς την εισερχόμενη τροφοδοσία και του όγκου της δεξαμενής απονιτροποίησης στην ποιότητα της εκροής και στα χαρακτηριστικά λειτουργίας του αντιδραστήρα. Το πείραμα διεξήχθη σε δύο διαδοχικές πειραματικές φάσεις, διάρκειας 65 ήμερων η κάθε μια, και οι αναλύσεις που έλαβαν χώρα περιελάμβαναν των προσδιορισμό της συγκέντρωσης σε παραμέτρους όπως το οργανικό φορτίο COD (χημικά απαιτούμενο οξυγόνο), ολικό άζωτο ΤΝ, νιτρικό άζωτο (NO3-Ν), αμμωνιακό άζωτο (NΗ4-Ν), ολικά αιωρούμενα στέρεα (ΤSS), πτητικά αιρούμενα στέρεα (VSS) και απορρόφηση σε μήκος κύματος 475nm. Παράλληλα, προκειμένου να μελετηθεί ο ρυθμός έμφραξης των μεμβρανών αλλά και ο τρόπος που σχετίζεται με τη λειτουργία των μικροοργανισμών έγινε συνεχής καταγραφή της διαμεμβρανικής πίεσης αλλά και ανάλυση του περιεχομένου του βιοαντιδραστήρα για τον υπολογισμό των Εξωκυτταρικών Πολυμερών (EPS). Στην πρώτη φάση τέθηκε σε λειτουργία ο αντιδραστήρας, διαπιστώθηκε η ανεπαρκής απομάκρυνση αζώτου παρά την ικανοποιητική απόδοση σε μείωση του οργανικού φορτίου, εστιάζοντας στις ήπιες εναλλαγές της ανακυκλοφορίας με την μεταβολή COD να φτάνει το 40,6% στην μεγίστη απομάκρυνση του TN 6,3%. Στην δεύτερη φάση ακολούθησε μικρός επανασχεδιαμός της πειραματικής διάταξης για την βελτίωση της απόδοσης σε απονιτροποίηση όπου η Μεταβολή ΤΝ έφτασε στο 11,8% με την απομάκρυνση του COD να είναι στο 39,3%.