title: Οξείδωση οργανικής ύλης από εκροή βιολογικού καθαρισμού με οζόνωση, φωτοκατάλυση και ηλεκτρόλυση
Creators: name: Πηττας Θεοδωρος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2016

description: Οι Προηγμένες Διεργασίες Οξείδωσης (Advanced Oxidation Processes, AOPs) είναι καινοτόμες χημικές οξειδωτικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία αστικών και βιομηχανικών υγρών αποβλήτων. Η εφαρμογή τους αποσκοπεί στην οξείδωση οργανικών και ανόργανων ρύπων, καθώς και στην αδρανοποίηση παθογόνων μικροοργανισμών (ιών, βακτηρίων).
Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρατηρούμε, καταγράφουμε και αποδίδουμε την επίδραση  τριών οξειδωτικών διεργασιών – της οζόνωσης, της φωτοκατάλυσης με TiO2 και της ηλεκτροχημικής οξείδωσης με ηλεκτρόδιο Boron – Doped Diamond (BDD) – στο οργανικό φορτίο της εκροής της βιολογικής επεξεργασίας (EfOM). Η δειγματοληψία έγινε από τη δεξαμενή της δευτεροβάθμιας καθίζησης του βιολογικού καθαρισμού του Πολυτεχνείου Κρήτης.
Το EfOM είναι ένα κλάσμα εκ φύσεως πολύπλοκο, καθώς αποτελείται από ενώσεις χημικής και βιολογικής προέλευσης (κυρίως κολλοειδή και διαλυτές ουσίες). Στο πρώτο κεφάλαιο, σε καθαρά θεωρητική βάση, επιχειρούμε μια ταξινόμηση των συστατικών του καθώς επίσης μελετούμε την επίδραση της οξείδωσης σε χημικές και βιολογικές ενώσεις που συναντούνται σε αυτό.
Το πειραματικό κομμάτι αφορά στην καταγραφή της επίδρασης των οξειδωτικών διεργασιών κυρίως στο κλάσμα του Διαλυμένου Οργανικού Άνθρακα (DOC) με επιστράτευση του Αναλυτή Οργανικού Άνθρακα και οξίνιση των δειγμάτων με διάλυμα HCl 2N 1%.
Κατά την οξείδωση με όζον, πέραν του DOC – το οποίο μελετήσαμε με βάση τη δόση όζοντος και το χρόνο επαφής – ελέγξαμε την επίδραση του όζοντος σε φυσικοχημικές παραμέτρους όπως το pH, το Χημικώς Απαιτούμενο Οξυγόνο (COD, απορρόφηση στα 420 nm), θερμοκρασία, χρόνος επαφής, καθώς επίσης μελετήσαμε τη διακύμανση της απορρόφησης στα 254 nm (χρήση φασματοφωτομετρίας). Τέλος, με αναλυτικές μεθόδους (Indigo Calorimetric Method, τιτλοδότηση με Na2S2O3 0,1N) προσδιορίσαμε το υπολειμματικό όζον και τη δόση  του όζοντος. Η μέγιστη  απομάκρυνση του DOC (5,34%) παρατηρήθηκε στα 10 min για υψηλή δόση όζοντος (2,05 mg/L). Για το COD η μέγιστη απομάκρυνση επετεύχθη στα 5 min (40%) για χαμηλή δόση όζοντος (0,44 mgO3/mgDOC) και η μέγιστη απορρόφηση στα 254 nm (58,8%) μετά από 20 min οζόνωσης. Αξίζει να τονίσουμε ότι οι συγκεντρώσεις του υπολειμματικού όζοντος ήταν πολύ χαμηλές.
Στα πειράματα της φωτοκατάλυσης χρησιμοποιήσαμε δύο διαφορετικές συγκεντρώσεις καταλύτη TiO2 Degussa P25 – 0,5 και 1,0 g/L – και πηγή ακτινοβολίας λάμπα UV – A. Οι παράμετροι ενδιαφέροντος ήταν το DOC, το COD και το pH σε σχέση με το χρόνο επαφής και τη συγκέντρωση του καταλύτη. Η μέγιστη απομάκρυνση των παραμέτρων DOC (36,1%) και COD (75%) επετεύχθη στα 20 min για συγκέντρωση καταλύτη 0,5 g/L. Το pH ήταν σταθερό με το χρόνο και έγινε ελαφρώς πιο βασικό στους χρόνους που είχαμε τη μέγιστη απομάκρυνση των DOC, COD.
Κατά την οξείδωση με ηλεκτρόδιο BDD (Diacell) μελετήσαμε την επίδραση της οξείδωσης στο DOC αναφορικά με το χρόνο επαφής και την ένταση του ρεύματος. Επιπλέον, καταγράψαμε τις διακυμάνσεις στο pH και στην αγωγιμότητα. Η μέγιστη απομάκρυνση του DOC (19,1%) καταγράφηκε μετά από 6 h εφαρμογής της ηλεκτροχημικής οξείδωσης για χαμηλές τιμές της έντασης του ρεύματος (1,14 – 1,23 Α). Το pH ήταν σχετικά σταθερό, ελαφρώς βασικό και η αγωγιμότητα ελαττωνόταν με το χρόνο (737 μS/cm στις 6 h).
Εν κατακλείδι, συμπεραίνουμε ότι η φωτοκατάλυση υπερέχει έναντι των άλλων δύο διεργασιών ως προς την οξείδωση του EfOM.