Συμβολή στη διαχείριση υγρών αποβλήτων ελαιουργείων με χρήση μεμβρανών υπερδιήθησης
Creators: name: Τζαγκαράκη, Ευαγγελία Βασιλείου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2007
Subjects: Υγρά απόβλητα ελαιουργείων
Κατσίγαρος
Υπερδιήθηση
Πολυφαινόλες
Olive mill wastewater
Olive mill effluent
Ultrafiltration
Polyphenols

description: Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η επεξεργασία του κατσίγαρου με τη διεργασία της υπερδιήθησης. Σκοπός της μελέτης ήταν η εκτίμηση της επίδρασης των υδροδυναμικών παραμέτρων (πίεση, παροχή, θερμοκρασία) και του μεγέθους πόρων μεμβράνης στην ποσοτική - όπως αυτή εκφράζεται από το ρυθμό ροής διηθήματος και στην ποιοτική απόδοση της διεργασίας (COD, περιεχόμενο στερεών, φαινολικό περιεχόμενο, αντιοξειδωτική ικανότητα του διηθήματος).Η επεξεργασία περιελάμβανε ένα προκαταρκτικό στάδιο φυγοκέντρησης, όπου απομακρυνόταν το 85-90% των αιωρούμενων στερεών με ανάλογη μείωση του COD του αποβλήτου. Για το κύριο στάδιο της υπερδιήθησης χρησιμοποιήθηκαν κυλινδρικές, πολυσουλφονικές μεμβράνες υπερδιήθησης της εταιρείας PCI με μοριακά βάρη διαχωρισμού (Molecular Weight Cut - Off -MWCO) 8, 25και 100kDa.Τα αποτελέσματα της προκαταρκτικής μελέτης χαρακτηρισμού των μεμβρανών με την υπερδιήθηση απιονισμένου νερού συμφωνούσαν ικανοποιητικά με τα προβλεπόμενα από τη θεωρητική εξίσωση των Hagen-Poiseulle.Παρά την αρχική φυγοκέντρηση, το φαινόμενο ρύπανσης της μεμβράνης ήταν ιδιαίτερα έντονο και οδηγούσε σε σημαντική μείωση (κατά 60-65%) της ροής διηθήματος μέσα στα πρώτα 15-20 μόλις λεπτά. Από σχετική ανάλυση βρέθηκε, ότι στο αρχικό διάστημα γρήγορης μείωσης της ροής διηθήματος και μέχρι αυτή να σταθεροποιηθεί συνυπάρχουν διάφοροι μηχανισμοί ρύπανσης. Με την πάροδο του χρόνου σημαντική συμβολή στη ρύπανση είχε και η δημιουργία στρώματος στερεών στην επιφάνεια της μεμβράνης.Η απόδοση της διεργασίας με όρους ροής διηθήματος αυξήθηκε σημαντικά με την αύξηση του αριθμού Re (αύξηση ταχύτητας ροής και/ή θερμοκρασίας). Ιδιαίτερα έντονη ήταν η επίδραση της θερμοκρασίας. Ο ρυθμός ροής διηθήματος αυξήθηκε κατά 200 %, με αύξηση της θερμοκρασίας από τους 12 στους 50 οC, λόγω μεγάλης μείωσης του ιξώδους.Η αύξηση της πίεσης λειτουργίας μέχρι κάποιο συγκεκριμένο επίπεδο («κρίσιμη πίεση») οδήγησε σε γραμμική αύξηση της ροής διηθήματος. Η «σπαστή» μορφή των καμπυλών μεταβολής της ροής διηθήματος αποδόθηκε τόσο στην πόλωση συγκέντρωσης, όσο και στη σταδιακή συμπαγοποίηση των μεμβρανών σε αυξημένες πιέσεις λειτουργίας. Παρατηρήθηκε μεγάλη διασπορά στις τιμές COD του αρχικού αποβλήτου και ο συντελεστής απόρριψης της συνολικής επεξεργασίας (φυγοκέντρηση+ υπερδιήθηση) δεν ξεπέρασε το 65%, γεγονός που κατέδειξε την αναγκαιότητα ενός ακόμα σταδίου καθαρισμού του αποβλήτου πριν τη διάθεσή του. Παρατηρήθηκε σχεδόν πλήρης κατακράτηση στερεών, λιπών καθώς και φαινολικών συστατικών, ανεξάρτητα από το μέγεθος πόρων της μεμβράνης. Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά (σύσταση) του διηθήματος, δεν φάνηκαν να επηρεάζονται από τις υδροδυναμικές παραμέτρους, με εξαίρεση το φαινολικό περιεχόμενο. Αύξηση του ρυθμού ροής διηθήματος οδηγούσε σε μείωση της κατακράτησης φαινολών από μια συγκεκριμένη μεμβράνη.
description: Οlive mill waste water (OMWW) was treated by ultrafiltration. The mainobjective of this study was to evaluate process performance under the influence of certain hydrodynamic parameters (i.e. trans-membrane pressure - TMP, feed flow rate,operation temperature) using membranes of different pore sizes (MWCO).Quantitative performance was assessed in terms of permeate flux, qualitative indices included permeate COD, solid and phenolic content.The treatment included a preliminary centrifugation step, in which 85-90% ofwaste solids were removed, leading to a significant COD reduction. Ultrafiltration of centrifuge supernatant was conducted in tubular, polysulfone – type membranes of different pore size, ranging between 8 and 100 kDa.A preliminary, membrane characterization study with deionised water showedthat process performance in terms of permeate flux was well described by the Hagen-Poiseulle theoretical equation. Early in the process (initial 15 - 20 minutes) membrane fouling phenomenon proved to be intensive, causing a substantial permeate flux reduction (by 60-65 %). The process proceeds via different coexisting fouling mechanisms. Permeate flux increased by increasing NRe (i.e. increasing flow velocity and/or temperature). The influence of increased temperatures was especially important. When temperature increased from 12oC to 50oC, the permeate flux increased by approximately 200 %. This impact was largely attributed to the substantial decrease of fluid viscosity.Increase of TMP to a certain level (“critical pressure”) leaded to a linear increase in permeate flux. Broken flux curves were attributed to concentration polarization and membrane compaction phenomena. COD values in the original waste material were largely variable. COD rejection coefficients for the complete process (centrifugation + ultrafiltration) was up to 65 %, pointing to the need for complementary treatment of the permeate, before disposal. Almost complete retention of solids, oil and phenolics was experienced independent of pore size. Besides the phenolic content, permeate characteristics were not influenced by the applied levels of hydrodynamic parameters. Increased permeate flux lead to reduced retention of phenolics by a given membrane.