Επεξεργασία υγρών αποβλήτων με αναερόβιο αντιδραστήρα Uasb & συστήματα προσκολλημένης ανάπτυξης
Authors: Λουπασάκη Ελευθερία 
Published: August 2021

Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η μελέτη συστημάτων για την in-situ επεξεργασία υγρών αποβλήτων. Μελετήθηκε τόσο η επεξεργασία αστικών λυμάτων, όσο και η επεξεργασία υγρών αποβλήτων ελαιουργείου (κατσίγαρος) αραιωμένων με αστικά λύματα. Αρχικά μελετήθηκαν ένας τεχνητός υγροβιότοπος κάθετης ροής και τρία συστήματα προσκολλημένης ανάπτυξης με διαφορετικά πληρωτικά υλικά: α) πλαστικά καπάκια μπουκαλιών μέσης διαμέτρου 3,3cm, β) δακτύλιοι Kaldnes τύπου Κ1 και γ) κύβοι πετροβάμβακα (GEOLAN B-040) διαστάσεων 5cm. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα με αστικά λύματα σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, σε τρεις διαφορετικές συνθήκες φόρτισης και λειτουργίας: α) 140 g COD/m2d (τροφοδοσία κάθε δεύτερη μέρα), β) 83 g COD/m2d (τροφοδοσία κάθε δεύτερη μέρα), και γ) 29 g COD/m2d (τροφοδοσία κάθε μέρα). Η διοχέτευση των λυμάτων τη μέρα τροφοδοσίας δεν ήταν συνεχής, αλλά εναλλασσόταν με διαστήματα ανάπαυσης, μηδενικής ροής. Ο αερισμός των συστημάτων δεν ήταν τεχνητός, αλλά φυσικός λόγω της διακοπτόμενης τροφοδοσίας. Η μέση απομάκρυνση COD ως μάζα κυμάνθηκε μεταξύ 82 και 94 % για τον τεχνητό υγροβιότοπο και τη μονάδα με τους κύβους πετροβάμβακα, ενώ για τα άλλα δύο συστήματα η μέση απομάκρυνση ήταν από 64 μέχρι 88%. Αν και δεν γινόταν προεπεξεργασία των λυμάτων τόσο η εκροή του τεχνητού υγροβιότοπου όσο και της μονάδας με τον πετροβάμβακα σχεδόν πληρούσε ακόμα και τα «γενικότερα» όρια διάθεσης στο περιβάλλον, έτσι η απόδοση των μονάδων κρίνεται ικανοποιητική.Στη συνέχεια αφού επιλέχθηκαν οι δύο καλύτερες μονάδες (τεχνητός υγροβιότοπος και πετροβάμβακας), πραγματοποιήθηκαν πειράματα με υγρά απόβλητα ελαιουργείου αραιωμένα με αστικά λύματα σε φορτίσεις 102 g COD/m2d και 247 g COD/m2d (τροφοδοσία κάθε μέρα). Η αραίωση με αστικά λύματα οδήγησε σε μείωση του οργανικού φορτίου των υγρών αποβλήτων ελαιουργείου και σε ρύθμιση του pH και της αλκαλικότητας στα επιθυμητά επίπεδα. Η μέση απομάκρυνση COD ως μάζα κυμάνθηκε μεταξύ 79 και 83 % για τον τεχνητό υγροβιότοπο, ενώ για τη μονάδα με τους κύβους πετροβάμβακα ήταν από 67 μέχρι 69%. Για την επεξεργασία της εκροής των μονάδων χρησιμοποιήθηκαν παράλληλα τρεις μονάδες εργαστηριακής κλίμακας ΠΟΜΑ: ετερογενούς φωτοκατάλυσης, photo-Fenton και ηλεκτροχημικής οξείδωσης. Πιο αποτελεσματική ήταν η επεξεργασία με photo-Fenton και ηλεκτροχημική οξείδωση με απομακρύνσεις 55 με 65% ως DOC για τη μικρή φόρτιση και 25 με 30% για τη μεγάλη. Για το σύστημα υγροβιότοπου - ηλεκτροχημικής οξείδωσης η συνολική απομάκρυνση ως COD και για τις δύο φορτίσεις ήταν περίπου 90%, ενώ για το αντίστοιχο σύστημα με τον πετροβάμβακα ήταν περίπου 86%.Εκτός από τις αερόβιες μεθόδους για την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων ελαιουργείου, αραιωμένων με αστικά λύματα, πραγματοποιήθηκαν πειράματα και με αναερόβιο αντιδραστήρα τύπου UASB συνολικού όγκου 600L, με μέση φόρτιση COD 3200 mg/L και υδραυλικό χρόνο παραμονής 24 h, σε συνθήκες ελεγχόμενης θερμοκρασίας 20 οC. Η μέση απομάκρυνση για το COD ήταν 55%, για τα TSS ήταν 78% ενώ για τον Ρ ήταν 36%. Για την επεξεργασία της εκροής του αντιδραστήρα χρησιμοποιήθηκαν παράλληλα τρεις μονάδες εργαστηριακής κλίμακας ΠΟΜΑ: ετερογενούς φωτοκατάλυσης, photo-Fenton και ηλεκτροχημικής οξείδωσης. Το μεγαλύτερο ποσοστό απομάκρυνσης ως DOC σημειώθηκε με τη μέθοδο της ηλεκτροχημικής οξείδωσης και ήταν 35%. Ενώ τα ποσοστά απομάκρυνσης για τις διεργασίες της φωτοκατάλυσης και photo-Fenton ήταν πολύ χαμηλά, 13% και 7% αντίστοιχα.Τέλος ο αναερόβιος αντιδραστήρας UASB και τα δύο συστήματα προσκολλημένης ανάπτυξης, τεχνητός υγροβιότοπος (ΤΥ) και πετροβάμβακας (Π), μπήκαν σε σειρά δημιουργώντας δύο νέα συστήματα (UASB+TY, UASB+Π) για την επεξεργασία του αραιωμένου με αστικά λύματα κατσιγάρου. Οι απομακρύνσεις του συστήματος UASB+TY ως μάζα ήταν 62% για το COD και 44% για το DOC. Οι αντίστοιχες απομακρύνσεις για το σύστημα UASB+Π ήταν 41 και 26%. Η επεξεργασία της εκροής των συστημάτων έγινε με : φωτοκατάλυση, photo-Fenton και ηλεκτροχημική οξείδωση. Οι διεργασίες photo-Fenton και ηλεκτροχημική οξείδωση είχαν την ίδια απομάκρυνση ως προς το DOC και στα δύο συστήματα, 25% περίπου για τον πετροβάμβακα και 19% για τον υγροβιότοπο. Η συνολική απομάκρυνση του συστήματος με τον υγροβιότοπο και την ηλεκτροχημική οξείδωση ως συγκέντρωση COD ήταν 63%, ενώ για το αντίστοιχο σύστημα με τους κύβους πετροβάμβακα ήταν 80%.Για την πραγματοποίηση των πειραμάτων σχεδιάστηκαν και εγκαταστάθηκαν στο χώρο του βιολογικού καθαρισμού του Πολυτεχνείου Κρήτης οι αντίστοιχες πιλοτικές μονάδες.