Φυσικοχημική επεξεργασία αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων
Authors: Ζαμπέτα Χαρίκλεια 
Published: December 2022

Ο υπερπληθυσμός παράλληλα με τον έντονα καταναλωτικό τρόπο ζωής, έχει οδηγήσει σε δραματική αύξηση των εκλυόμενων υγρών αποβλήτων, τα οποία είναι πιθανό να καταλήξουν στο περιβάλλον χωρίς επεξεργασία. Τα μη επεξεργασμένα υγρά απόβλητα όταν διατεθούν στους υδάτινους αποδέκτες είναι πιθανόν να προκαλέσουν ένα άσχημο αισθητικό αποτέλεσμα. Επιπλέον, είναι δυνατόν να προκαλέσουν κίνδυνο για την ανθρώπινη υγεία και να οδηγήσουν στο φαινόμενο του ευτροφισμού. Στην παρούσα Διατριβή, επεξεργάσθηκαν τρία πραγματικά βιομηχανικά υγρά απόβλητα (απόβλητο μελανιού χαρτονιοβιομηχανίας, απόβλητο επιτραπέζιας ελιάς και απόβλητο τυρογάλακτος), τα οποία προμηθεύτηκαν από Ελληνικές βιομηχανίες. Η μελέτη εστιάσθηκε κυρίως στην επεξεργασία του αποβλήτου μελανιού διότι το συγκεκριμένο απόβλητο παρουσιάζει μεγάλο βιομηχανικό ενδιαφέρον, ενώ παράλληλα δεν έχει μελετηθεί σε βάθος από άλλες ερευνητικές ομάδες. Οι κλασσικές βιολογικές μέθοδοι επεξεργασίας αν και είναι οικονομικές και οικολογικές δεν θα αποτελέσουν κύριο αντικείμενο μελέτης της παρούσας εργασίας, λόγω των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών των υπό μελέτη αποβλήτων. Θα μελετηθούν τρείς φυσικοχημικές μέθοδοι: η ηλεκτροκροκίδωση, η κροκίδωση/συσσωμάτωση, η υδροδυναμική σπηλαίωση και ο συνδυασμός τους, για την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων. Τα αρχικά πειράματα αφορούσαν τον αποχρωματισμό βιομηχανικών μελανιών και του αραιωμένου αποβλήτου μελανιού με τη χρήση της υδροδυναμικής σπηλαίωσης, με σκοπό την εύρεση των βέλτιστων συνθηκών λειτουργίας του αντιδραστήρα. Ωστόσο, παρατηρήθηκε ότι έπρεπε να εφαρμοστεί ο συνδυασμός με μία μέθοδο μετεπεξεργασίας για τη μεγιστοποίηση των απομακρύνσεων των ρύπων. Ως εκ τούτου, εφαρμόστηκε το σύστημα υδροδυναμικής σπηλαίωσης και καθίζησης εκμεταλλεύοντας τις συνθήκες τις οποίες επικρατούν στον αντιδραστήρα υδροδυναμικής σπηλαίωσης και τη φύση των μελανιών ως κολλοειδή αιωρήματα.Είναι γεγονός πως το μη αραιωμένο απόβλητο μελανιού, είναι δύσκολο στην επεξεργασία λόγω των υψηλών συγκεντρώσεων σε ρύπους. Στην παρούσα Διατριβή, αρχικά το μη αραιωμένο απόβλητο μελανιού, υποβλήθηκε σε επεξεργασία με χρήση αντιδραστήρα ηλεκτροκροκίδωσης συνεχούς λειτουργίας χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια αλουμινίου. Παρατηρήθηκε αύξηση της αποτελεσματικότητας της διεργασίας τόσο με τη μείωση της παροχής του αποβλήτου όσο και με την αύξηση της εξεταζόμενης πυκνότητας ρεύματος. Η επόμενη μέθοδος επεξεργασίας του αποβλήτου μελανιού αφορούσε την επεξεργασία του, με το συνδυασμό υδροδυναμικής σπηλαίωσης και ρύθμισης pH. Παρατηρήθηκαν υψηλές απομακρύνσεις ρύπων και μείωση της ποσότητας του οξέος με τη χρήση του αντιδραστήρα υδροδυναμικής σπηλαίωσης σαν προεπεξεργασία. Επιπλέον, το συγκεκριμένο απόβλητο, υποβλήθηκε σε επεξεργασία με τη μέθοδο της υδροδυναμικής σπηλαίωσης και κροκίδωσης/συσσωμάτωσης. Η προσθήκη κροκιδωτικού και ανιονικού πολυακριλαμιδίου ως μέσο συσσωμάτωσης οδήγησε σε υψηλές απομακρύνσεις ρύπων, ενώ η προσθήκη της υδροδυναμικής σπηλαίωσης σαν προεπεξεργασία, οδήγησε σε μείωση του απαιτούμενου κροκιδωτικού. Τέλος, οι χρησιμοποιούμενες μέθοδοι συγκρίθηκαν ως προς την αποτελεσματικότητα τους στην απομάκρυνση των ρύπων, ως προς το κόστος, την τοξικότητα και την παραγόμενη λάσπη. Η μέθοδος της συνδυαστικής χρήσης της υδροδυναμικής σπηλαίωση και ρύθμισης pH, θα μπορούσε να αποτελέσει μία εξαίρετη επιλογή για την επεξεργασία έντονα χρωματισμένων αποβλήτων με υψηλή συγκέντρωση κολλοειδών αιωρημάτων.Επίσης, με τις ανωτέρω μεθόδους εξετάσθηκαν και δύο απόβλητα αγροτικής προέλευσης. Παρατηρήθηκε πως η ηλεκτροκροκίδωση πιλοτικής κλίμακας μπορεί να αποτελέσει μία εναλλακτική, μη κοστοβόρα μέθοδο για την επεξεργασία αποβλήτου επιτραπέζιας ελιάς το οποίο είχε ήδη προεπεξεργαστεί με βιολογική διεργασία. Παράλληλα, για την επεξεργασία του αποβλήτου τυρογάλακτος αποδείχθηκε ότι ο συνδυασμός υδροδυναμικής σπηλαίωσης και κροκίδωσης/συσσωμάτωσης σαν πρώτο βήμα επεξεργασίας και η χρήση φιλτρόπρεσας σαν επόμενο στάδιο επεξεργασίας, οδήγησαν σε ένα άχρωμο διαυγές υγρό με μειωμένες συγκεντρώσεις ρύπων. Στόχος της παρούσας εργασίας μέσα από τη μελέτη διαφόρων μεθόδων, είναι η πρόταση μίας μεθόδου επεξεργασίας του εκάστοτε πραγματικού αποβλήτου, η οποία να συνδυάζει αποτελεσματικότητα ως προς τα ποσοστά απομάκρυνσης ρύπων, ευκολία εφαρμογής, οικονομική βιωσιμότητα και μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων του επεξεργασμένου υγρού. Προκειμένου, να είναι δυνατή η εφαρμογή της εκάστοτε μεθόδου σε πραγματικές συνθήκες στην βιομηχανία.