Εργαστηριακή προσομοίωση συστήματος επεξεργασίας στραγγιδίων από τη γραμμή ιλύος μέσω νιτρωδοποίησης-απονιτρωδοποίησης - Στατήρης, Ευάγγελος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, 2016)
Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζεται η αποτελεσματικότητα ενός αντιδραστήρα SBR στην απομάκρυνση του αζωτούχου φορτίου από στραγγίδια που προέρχονται από τη γραμμή ιλύος, με τη μέθοδο της νιτρωδοποίησης-απονιτρωδοποίησης. Στραγγίδια από την εγκατάσταση επεξεργασίας λυμάτων της Ψυττάλειας χρησιμοποιήθηκαν για την εργαστηριακή προσομοίωση ενός συστήματος SBR ικανό να απομακρύνει το αμμωνιακό φορτίο των στραγγιδίων μέσω της εφαρμογής μερικής νιτροποίησης. Σκοπός της πειραματικής εργασίας ήταν η εξακρίβωση της αποτελεσματικότητας ενός τέτοιου συστήματος, η διαπίστωση των δυσκολιών, η κατανόηση των βιοχημικών διεργασιών που επιτελούνται και η επιλογή μέσω διαφόρων δοκιμών των κατάλληλων λειτουργικών παραμέτρων που θα επιφέρουν τη μέγιστη απόδοσή του. Η εργαστηριακή προσομοίωση συστήματος επεξεργασίας στραγγιδίων από τη γραμμή ιλύος μέσω νιτρωδοποίησης-απονιτρωδοποίησης έλαβε χώρα στο εργαστήριο Υγειονομικής Τεχνολογίας και περιλάμβανε τη χρήση ενός συστήματος επεξεργασίας τύπου SBR, το οποίο λειτούργησε από τις 24/7/2015 έως και τις 27/1/2016. Το σύστημα επεξεργασίας στραγγιδίων έργων ιλύος αποτελούνταν από έναν αντιδραστήρα διακοπτόμενης λειτουργίας (SBR) στον οποίο πραγματοποιούνταν εναλλαγή αερόβιων και ανοξικών φάσεων με την παροχέτευση οξυγόνου να ρυθμίζεται μέσω χρονοδιακόπτη. Η λειτουργία του συστήματος επεξεργασίας στραγγιδίων διακρίθηκε σε 3 επιμέρους φάσεις. Η πρώτη φάση λειτουργίας εκτείνεται από την έναρξη λειτουργίας του συστήματος έως και τις 30/8/2015. Κατά την περίοδο αυτή ο ουσιαστικός στόχος ήταν η σταθεροποίηση του συστήματος και η επίτευξη νιτρωδοποίησης κατά τον αερόβιο κύκλο λειτουργίας του SBR. Κατά την πρώτη φάση λειτουργίας, η συγκέντρωση του αμμωνιακού αζώτου των αναραίωτων προς επεξεργασία στραγγιδίων αφυδάτωσης κυμάνθηκε από 1000-1200 mg L- 1, ενώ η φόρτιση αζώτου ήταν περίπου 0,33 KgN/m3*d. Η συγκέντρωση του ΝΗ4-Ν στην έξοδο κυμάνθηκε σε 329±103 mg L-1 , των ΝΟ3-Ν σε 87±81 mg L-1 και των ΝΟ2-Ν σε 80±93 mg L-1. Η μέση απομάκρυνση του εισερχόμενου αμμωνιακού αζώτου έφτασε το 55,6% και του συνολικού αζώτου το 37,5%. Κατά τη δεύτερη φάση λειτουργίας σκοπός ήταν, εκτός από την επίτευξη νιτρωδοποίησης, και η εξέταση των δυνατοτήτων του συστήματος ως προς την απομάκρυνση των παραγόμενων νιτρωδών μέσω απονιτρωδοποίησης. Για το λόγο αυτό v χρησιμοποιήθηκε ένα δοχείο αποθήκευσης 1L, καθώς και μια περισταλτική αντλία συνδεδεμένη με χρονοδιακόπτη, η οποία τροφοδοτούσε τον SBR με 0,8L στραγγιδίων πρωτοβάθμιας βαρυτικής πάχυνσης κατά την έναρξη του ανοξικού κύκλου λειτουργίας. Κατά τη διάρκεια της δεύτερης αυτής φάσης λειτουργίας του συστήματος επεξεργασίας στραγγιδίων, που διήρκησε από 31/8/15 έως 3/12/15, επιλέχθηκε η αύξηση της φόρτισης αζώτου σε 0,4 ΚgN/m3*d (1,7L Στραγγιδίων αφυδάτωσης + 0,8L Στραγγιδίων βαρυτικής πάχυνσης). Η συγκέντρωση του ΝΗ4-Ν στην έξοδο κυμάνθηκε σε 314±72 mg L-1 και των ΝΟ2-Ν σε 262±97 mg L-1. Η μέση απομάκρυνση του εισερχόμενου αμμωνιακού αζώτου έφτασε το 62,1% και του συνολικού αζώτου το 39,5%. Οι ημερήσιοι ρυθμοί νιτρωδοποίησης (AUR) που υπολογίστηκαν, κυμάνθηκαν από 3,59 έως 8,40 mgN/gVSS*hr με μέση τιμή τα 5,54 mgN/gVSS*hr ενώ οι ρυθμοί απονιτρωδοποίησης υπολογίστηκαν σε 1,05 – 8,91 mgN/gVSS*hr με μέσο ρυθμό τα 3,97 mgN/gVSS*hr. Στην τρίτη φάση λειτουργίας του συστήματος απομάκρυνσης αζώτου μέσω νιτρωδοποίησης-απονιτρωδοποίησης εξετάστηκε η αντικατάσταση των στραγγιδίων πάχυνσης με στραγγίδια από εργαστηριακό σύστημα υδρόλυσης πρωτοβάθμιας ιλύος, πλούσια σε οργανικό φορτίο, έτσι ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη δυνατή απονιτρωδοποίηση. Από τις 5/1/2016 μέχρι και το τέλος της πειραματικής διαδικασίας η φόρτιση του αζώτου αυξήθηκε σε 0,5 ΚgN/m3*d προσθέτοντας στα εισερχόμενα στραγγίδια αφυδάτωσης 30ml διαλύματος NH4Cl συγκέντρωσης 20000 mgL-1. Η συγκέντρωση του ΝΗ4-Ν στην έξοδο κυμάνθηκε σε 357±58 mg L-1 και των ΝΟ2-Ν σε 58±26 mg L-1. Η μέση απομάκρυνση του εισερχόμενου αμμωνιακού αζώτου έφτασε το 65,8% και του συνολικού αζώτου το 59,7%. Οι ημερήσιοι ρυθμοί νιτρωδοποίησης (AUR) που υπολογίστηκαν, κυμάνθηκαν από 6,84 έως 9,53 mgN/gVSS*hr με μέση τιμή τα 6,84 mgN/gVSS*hr ενώ οι ρυθμοί απονιτρωδοποίησης υπολογίστηκαν σε 4,78 – 14,08 mgN/gVSS*hr με μέσο ρυθμό τα 9,55 mgN/gVSS*hr.