Μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας στην επεξεργασία στραγγιδίων από τη γραμμή ιλύος μέσω νιτρωδοποίησης - απονιτρωδοποίησης - Λεριάς, Ελευθέριος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος. Εργαστήριο Υγειονομικής Τεχνολογίας, 2016)
Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάστηκε η αποτελεσματικότητα δύο αντιδραστήρων τύπου SBR, ενός λειτουργούντος σε θερμοκρασία 30 oC και ενός σε θερμοκρασία 15 oC, στην απομάκρυνση του αζωτούχου φορτίου από στραγγίδια, που προέρχονται από τη γραμμή ιλύος, με τη μέθοδο της νιτρωδοποίησης - απονιτρωδοποίησης. Στραγγίδια από το Κέντρο Επεξεργασίας Λυμάτων της Ψυτάλλειας χρησιμοποιήθηκαν για την εργαστηριακή προσομοίωση των αντιδραστήρων τύπου SBR, ικανών να απομακρύνουν το αμμωνιακό φορτίο των στραγγιδίων, μέσω της εφαρμογής μερικής νιτροποίησης - απονιτροποίησης. Σκοπός της πειραματικής εργασίας ήταν η εξακρίβωση της αποτελεσματικότητας των συστημάτων στις θεωρητικά επικρατούσες τιμές της θερμοκρασίας για το χειμώνα (15 oC) και το καλοκαίρι (30 oC), 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 τους. Κύριες τέτοιες παράμετροι αποτελούν η θερμοκρασία, το pΗ, η συγκέντρωση διαλυτού οξυγόνου, η φόρτιση αζώτου και ο κύκλος λειτουργίας των αντιδραστήρων. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην παράμετρο θερμοκρασία, στοχεύοντας στη σύνδεση της με την απόδοση της παραπάνω μεθόδου. Η εργαστηριακή προσομοίωση των συστημάτων SBR διήρκησε περίπου τρεις μήνες, συγκεκριμένα από τις 2/4/2016, μέχρι και τις 8/7/2016. Όλο το παραπάνω διάστημα, τα συστήματα τροφοδοτούνταν, τόσο με στραγγίδια αφυδατωμένης ιλύος, όσο και με στραγγίδια παχυμένης ιλύος, με στόχο την επίτευξη σταθερών ρυθμών νιτρωδοποίησης, αλλά και ικανοποιητικών ρυθμών απονιτρωδοποίησης. Τα μεν πρώτα, εισέρχονταν στα συστήματα κατά την έναρξη του αερόβιου κύκλου, ώστε, μέσω της διαδικασίας της νιτρωδοποίησης να οξειδωθεί το αμμωνιακό σε νιτρώδες άζωτο, τα δε, κατά την έναρξη του ανοξικού κύκλου, ώστε να επιτευχθεί αύξηση του διαθέσιμου οργανικού άνθρακα, παράμετρος απαραίτητη για τη διεργασία της απονιτρωδοποίησης. Ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης του αμμωνιακού φορτίου, τόσο των στραγγιδίων αφυδατωμένης ιλύος NH4- N,in (Α) (mg L-1), όσο και των στραγγιδίων παχυμένης ιλύος NH4-N, in (Π) (mg L-1), πραγματοποιούταν τη στιγμή που αυτά κατέφθαναν στο εργαστήριο Υγειονομικής Τεχνολογίας και οι τιμές τους θεωρούνταν σταθερές, μέχρι το επόμενο δείγμα στραγγιδίων ` vi να καταφθάσει στο εργαστήριο. Περίοδος αναμονής, μέχρι να προσέλθει το καινούριο δείγμα, ήταν ακριβώς μία εβδομάδα. Τα δείγματα διατηρούνταν στο ψυγείο και θερμαίνονταν σε ειδική συσκευή, προτού εισέλθουν στο σύστημα, μέχρι να φθάσουν τη θερμοκρασία λειτουργίας του κάθε συστήματος. Τέλος, η παροχή οξυγόνου, που σηματοδοτούσε την εναλλαγή των κύκλων λειτουργίας, ρυθμιζόταν με χρονοδιακόπτη. Οι ρυθμοί νιτρωδοποίησης και απονιτρωδοποίησης είχαν την τιμή 7,5 ± 1,8 και 7,2 ± 2,7 mg N/g VSS hr, αντίστοιχα, ενώ τα ποσοστά απομάκρυνσης αμμωνιακού και ολικού αζώτου κυμάνθηκαν στο 72 % και 57%, αντίστοιχα, στον αντιδραστήρα που λειτούργησε στους 30 οC. Στον αντιδραστήρα που λειτούργησε στους 15οC, οι ίδιοι ρυθμοί είχαν την τιμή 5,0 ± 1,3 και 5,7 ± 1,9 mg N/g VSS hr, αντίστοιχα, ενώ τα ίδια ποσοστά απομάκρυνσης είχαν την τιμή 60 % και 50 %. Το συμπέρασμα που προέκυψε, ερμηνεύοντας τα αποτελέσματα της εργαστηριακής προσομοίωσης των δύο αντιδραστήρων, είναι πως η θερμοκρασία επιδρά καθοριστικά στο συνδυασμό των διεργασιών νιτρωδοποίσης – απονιτρωδοποίησης. Επίσης, η απομάκρυνση του αζωτούχου φορτίου στις δυσμενείς θερμοκρασιακά χειμερινές συνθήκες μπορεί να είναι εξίσου ικανοποιητική, σε χαμηλότερες, ωστόσο, φορτίσεις αζώτου.