Επίδραση των αντιδράσεων Fenton στην ενεργότητα της αναερόβιας χώνευσης υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία εφαρμόστηκε χημική οξείδωση με αντιδραστήρια Fenton σε υγρά απόβλητα από ελαιοτριβείο που λειτουργεί στη Κρήτη με σκοπό την αποτοξικοποίησή τους. Αρχικά πραγματοποιήθηκε μία σειρά αναλύσεων στο απόβλητο με σκοπό το χαρακτηρισμό της πρώτης ύλης από την οποία προέκυψε ότι το απόβλητο περιέχει υψηλό οργανικό φορτίο (COD = 57 943mg/L) καθώς και φαινολικές ενώσεις σε υψηλή συγκέντρωση (TPC = 2 916 mg/L), στην οποία αποδίδεται συνήθως η τοξικότητα των αποβλήτων αυτών. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν τα πειράματα Fenton με σταθερή αναλογία ιόντων σιδήρου προς υπεροξείδιο του υδρογόνου (1/2) και βαθμιαία αύξηση της ποσότητας τους όπως περιγράφεται στη πειραματική διαδικασία. Από τα αποτελέσματα των πειραμάτων χημικής οξείδωσης παρατηρήθηκε μικρή μείωση του COD που κυμάνθηκε από 3 έως 24%. Όσον αφορά τη συγκέντρωση των φαινολικών ενώσεων παρατηρήθηκε σημαντική μείωση τους. Συγκεκριμένα, οι αποδόσεις ως προς τη μείωση των φαινολών μέσω της χημικής οξείδωσης κυμαίνονται από 49 μέχρι και 85% ενώ το μεγαλύτερο ποσοστό απομείωσης αντιστοιχεί στην επεξεργασία με αναλογία 9 g FeSO4∙7H2O (/18 mL Η2Ο2) / L αποβλήτου. Ύστερα, σε κάθε ένα από τα παραπάνω πειράματα πραγματοποιήθηκε αναερόβια βιολογική οξείδωση και μέτρηση της ενεργότητας της αναερόβιας βιολογικής ιλύος. Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων καταγράφηκε η χρονική μεταβολή της παραγωγής τόσο του βιοαερίου όσο και του μεθανίου και στην συνέχεια πραγματοποιήθηκε ο προσδιορισμός του μέγιστου ρυθμού παραγωγής μεθανίου. Κατά την τροφοδοσία του αντιδραστήρα με το ίδιο υπόστρωμα παρατηρήθηκε βελτίωση της ενεργότητας της λάσπης και κατ’ επέκταση οδηγούμαστε στο συμπέρασμα ότι η αναερόβια λάσπη προσαρμόστηκε στην κατανάλωση του κάθε υποστρώματος. Επίσης, οι υψηλότερες τιμές των ενεργοτήτων παρατηρήθηκαν για τα απόβλητα Ι και ΙΙ με αναλογία επεξεργασίας 1 g FeSO4∙7H2O (/2 mL Η2Ο2) / L αποβλήτου και 2 g FeSO4∙7H2O (/4 mL Η2Ο2) / L αποβλήτου αντίστοιχα. Οι τιμές αυτές της ενεργότητας είναι 0,113 και 0,111 L μεθ/g VSS/d αντίστοιχα. Συμπερασματικά, από τα αποτελέσματα της διπλωματικής εργασίας αυτής καθίσταται σαφές ότι ο συνδυασμός των δύο τεχνολογιών χημικής οξείδωσης Fenton και αναερόβιας χώνευσης είναι εφικτός και μπορεί να επιτύχει βέλτιστα αποτελέσματα σε συγκεντρώσεις θειικού υποσιδήρου (FeSO4∙7H2O) 1-2 g/L και υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η2Ο2) 30% 2-4mL/L.

This paper presents the implementation of chemical oxidation with Fenton reagents to Olive Mill Wastewater (OMWW) coming from an olive mill plant in Crete, aiming at its detoxification. At first, a series of analysis was implemented on the OMWW in order to characterize the raw material. From this analysis, it was concluded that the OMWW bears high organic load (COD = 57 943 mg/L) as well as phenolic compounds (TPC) in high concentrations (TPC = 2 916 mg/L); the latter being responsible for the toxicity of these wastes. Afterwards, Fenton experiments were performed using the fenton reactants in a certain analogy (1:2) while gradually increasing the quantities used. Moreover, each of the experiments mentioned above was treated anaerobically and the anaerobic sludge activity was evaluated. During the implementation of the experiments the time evolution of biogas and methane were monitored and the maximum methane production rate was estimated. The results derived from the implementation of the experiments lead to the conclusion that the combination of chemical oxidation with Fenton and anaerobic digestion is feasible and can achieve the optimum results for concentrations of ferrous ion (FeSO4∙7H2O) 1-2 g/L and hydrogen peroxide (Η2Ο2) 30% 2-4mL/L.