Βιοκοινωνίες πρωτόζωων σε αντιδραστήρες ενεργού ιλύος διαλείπουσας λειτουργίας παρουσία τοξικών ουσιών
Authors: Παπαδημητρίου Χρυσή 
Published: January 2014

Η παρούσα διατριβή αφορά τη διερεύνηση των σχέσεων της δομής της βιοκοινωνίας σε εργαστηριακές μονάδες ενεργού ιλύος, με αιωρούμενη και προσκολλημένη βιομάζα, σε σχέση με τις μεταβλητές απόδοσής τους και την παρουσία τοξικών ουσιών. Οι πειραματικές μετρήσεις διεξήχθησαν σε δυο εργαστηριακούς αντιδραστήρες διαλείπουσας λειτουργίας (SBR), ένας αντιδραστήρας (SBBR) καλύφθηκε με πλαστικό πληρωτικό υλικό (AnoxkaldnessTM, model K1). Εκτελέστηκαν 4 κύκλοι πειραμάτων σε κάθε αντιδραστήρα. Στον πρώτο κύκλο χρησιμοποιήθηκε συνθετικό λύμα για χρόνο λειτουργίας 90 ημερών στο δεύτερο κύκλο χρησιμοποιήθηκε αστικό λύμα από τη μονάδα επεξεργασίας λυμάτων Χορτιάτη, για χρόνο λειτουργίας 90 ημερών. Στο τρίτο κύκλο χρησιμοποιήθηκε αστικό λύμα με προσθήκη φαινόλης για χρόνο λειτουργίας 325 ημερών και στο τέταρτο κύκλο χρησιμοποιήθηκε αστικό λύμα με προσθήκη Cr(VI) για χρόνο λειτουργίας 440 ημερών. Σε κάθε δειγματοληψία επεξεργασμένης εκροής, γινόταν προσδιορισμός των εξής παραμέτρων: BOD5, COD, αμμωνιακό άζωτο, φωσφορικά, αιωρούμενα στερεά, νιτρικά, φαινόλη και χρώμιο (για τις αντίστοιχες περιόδους λειτουργίας). Στα δείγματα της ενεργού ιλύος οι αναλύσεις περιελάμβαναν τις εξής παραμέτρους: αιωρούμενα στερεά της ενεργού ιλύος, καταμέτρηση και αναγνώριση της βιοκοινωνίας με χρήση μικροσκοπίας, ενώ για τη τρίτη και τέταρτη περίοδο λειτουργίας πραγματοποιήθηκε ποσοτικοποίηση και των εξωκυτταρικών πολυμερών στα δείγματα της ιλύος. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τα πειραματικά δεδομένα επεξεργάστηκαν με το στατιστικό πρόγραμμα by PC-ORD 6.0® (Mjn Software Design), προκειμένου να εξεταστούν οι παράμετροι που επηρεάζουν τη διαμόρφωση της βιοκοινωνίας αλλά και πως αυτή συμβάλλει στα ποιοτικά χαρακτηριστικά της επεξεργασμένης εκροής. Επιπλέον, έγινε προσπάθεια προσδιορισμού οργανισμού – δείκτη για κάθε περίοδο λειτουργίας και προσδιορίστηκαν τα τροφικά δίκτυα για κάθε περίοδο. Η διαμόρφωση της βιοκοινωνίας παρουσίασε διαφοροποιήσεις σε ότι αφορά στην παρουσία ή μη πληρωτικού υλικού καθώς στην περίπτωση της αιωρούμενης βιομάζας δημιουργούνται βιοκροκίδες ενώ στην περίπτωση της προσκολλημένης βιομάζας δημιουργούνται βιουμένια. Ένας επιπλέον παράγοντας που συμβάλει στη διαμόρφωση της βιοκοινωνίας είναι η σύσταση του λύματος. Για την 3η και 4η περίοδο λειτουργίας παρατηρήθηκαν οργανισμοί δείκτες για σχεδόν κάθε διαφορετική συγκέντρωση των ουσιών στην είσοδο. Για την 3η και 4η περίοδο λειτουργίας ο Βιοτικός Δείκτης Ιλύος κατέταξε σε χαμηλές ποιοτικές τάξεις τη βιοκοινωνία της ενεργού ιλύος, γεγονός το οποίο αντιτίθεται στα ποιοτικά χαρακτηριστικά της εξόδου. Τα εξωκυτταρικά πολυμερή παρουσίασαν διαφορές τόσο στην αναλογία υδατανθράκων - πρωτεϊνών, όσο και τη συγκέντρωση τους μεταξύ της 3ης και 4η περιόδου λειτουργίας, γεγονός το οποίο σημαίνει ότι οι οργανισμοί παράγουν για διαφορετικό λόγο τα εξωκυτταρικά πολυμερή, άλλοτε για προστασία από την είσοδο των τοξικών ουσιών και άλλοτε ως αποθήκες τροφής. Από την ανάλυση των κανονικών συσχετίσεων (CCA) προέκυψε ότι κάποιοι οργανισμοί, κυρίως τα σταθερά πρωτόζωα, συσχετίζονται θετικά με την παρουσία των εξωκυτταρικών πολυμερών. Επιπλέον τα εξωκυτταρικά πολυμερή συμβάλουν σημαντικά στη διαμόρφωση των βιοκροκίδων και των βιουμενίων με αποτέλεσμα να καθορίζουν την ικανότητα καθίζησης της ιλύος, ωστόσο οι μελέτες είναι αντικρουόμενες σχετικά με το αν η υψηλή συγκέντρωση υδατανθράκων ή πρωτεϊνών είναι αυτή που ενισχύει τη σταθερότητα των βιοκροκίδων και των βιουμενίων. Στην παρούσα εργασία προέκυψε ότι η υψηλότερη συγκέντρωση των πρωτεϊνών ενισχύει περισσότερο τη συνοχή και σταθερότητα των βιοκροκίδων και βιουμενίων. Επιπλέον σημαντικός ήταν και ο ρόλος της προσροφητικής ικανότητας των εξωκυτταρικών πολυμερών στην απομάκρυνση κυρίως του Cr(VI).