Άντληση και επεξεργασία υγρών αποβλήτων με μικρά συστήματα μεμβράνων - Πλεύρη, Αργυρώ (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, 2016)
Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζεται η αποκεντρωμένη μονάδα επεξεργασίας λυμάτων DESSIN στην παραγωγή ανακτημένου νερού από ανεπεξέργαστα αστικά λύματα που λαμβάνονται απευθείας από το κεντρικό δίκτυο συλλογής υγρών αποβλήτων της ΕΥΔΑΠ. Το ανακτημένο νερό χρησιμοποιείται για άρδευση παρακείμενου χώρου πρασίνου, συνολικής επιφάνειας 50 m2. Σκοπός της αξιολόγησης ήταν η εξακρίβωση της ποιότητας του παραγόμενου ανακτημένου νερού καθώς και της αποδοτικότητας της συστοιχίας MBR/RO. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται σε δύο φάσεις. Η πρώτη φάση διήρκησε περίπου πέντε εβδομάδες (21/01/2016-23/02/2016). Κατά την περίοδο αυτή, έλαβε χώρα το start-up του συστήματος όπου σταδιακά αναπτύχθηκε η απαιτούμενη βιομάζα και άρχισε να σταθεροποιείται στις επιθυμητές τιμές. Στη συνέχεια, έχουμε τη δεύτερη φάση λειτουργίας που διήρκεσε περίπου τρείς μήνες (23/2/2016-26/05/2016). Σε αυτή τη φάση είχαν επέλθει σταθερές συνθήκες στο σύστημα. Και στις 2 επιμέρους φάσεις πραγματοποιούνταν εργαστηριακές αναλύσεις για το CODt, CODs, TSS, VSS, TN, TP BOD5, SVI, NO3-N, NH4-N, TC, FC, EC. Στη δεύτερη φάση, πραγματοποιήθηκαν πρόσθετες αναλύσεις, πέρα από τις αναγραφόμενες, για το χαρακτηρισμό λυμάτων μέσω της ταχύτητας αποξυγόνωσης, το χαρακτηρισμό βιομάζας με τη μέτρηση AUR, NUR. Ακόμη, πραγματοποιήθηκαv αναλύσεις μικροοργανικών, και βαρέων μετάλλων στην είσοδο και στις δύο εξόδους. Τα αποτελέσματα λήφθηκαν μέσα από εργαστηριακές μετρήσεις που έλαβαν χώρα τόσο στο εργαστήριο του τμήματος Έρευνας και Ανάπτυξης της ΕΥΔΑΠ όσο και στο Εργαστήριο Υγειονομικής Τεχνολογίας στο ΕΜΠ, καθώς και από δεδομένα που ανακτήθηκαν από τους αισθητήρες που έχουν εγκατασταθεί στη μονάδα. Κατά την ανάλυση των εισερχόμενων λυμάτων βρέθηκε ότι αυτά αποτελούνται από 13% εύκολα βιοδιασπάσιμο COD, 51% δύσκολα βιοδιασπάσιμο, 24% διαλυτό αδρανές κλάσμα και 12% σωματιδιακό αδρανές. Ακόμη, από το χαρακτηρισμό βιομάζας οι υπολογισμοί έδειξαν ότι το OUR της ενδογενούς αναπνοής είχε μέσο όρο 1,35mgO2/gVSS/h. Το OUR με εισερχόμενα λύματα ανήλθε σε 11,4mgO2/gVSS/h ,ενώ για το OUR με οξικό οξύ η τιμή ήταν 10mgO2/gVSS/h.Αναφορικά με την ταχύτητα απονιτροποίησης, η τιμή της ενδογενούς αναπνοής ήταν 0,15 mgNO3-Ν/gVSS/h και με οξικό οξύ οι ταχύτητες κυμάνθηκαν σε φυσιολογικούς ρυθμούς με μέσο όρο 7,41 mg NO3-N/gVSS/h. Αναφορικά με την συνολική απόδοση του MBR, αυτή χαρακτηρίστηκε ως ικανοποιητική στο σύνολό της. Ο βιαντιδραστήρας μεμβρανών κατάφερε πλήρη απομάκρυνση αιωρούμενων στερεών (TSS), απομάκρυνση COD 95-97%, και τιμές BOD5 κάτω από 2 mg/l. Ακόμη, υπήρχε πλήρης νιτροποίηση και απομάκρυνση αμμωνιακού αζώτου. Αναφορικά με το μικροβιακό φορτίο, τα E. Coli και τα περιττωματικά κολοβακτηρίδια ανιχνεύθηκαν σε πολύ χαμηλές τιμές, ενώ τα ολικά κολοβακτηρίδια είχαν μέσο όρο 368 cfu/100 mL. Σχετικά με τις φαρμακευτικές ουσίες και τους ενδοκρινικούς διαταράκτες, ο βιοαντιδραστήρας πέτυχε 99% απομάκρυνση για τις ουσίες Ibuprofen και Bisphenol Α, πάνω από 90% για τις ουσίες Triclosan και Nonyphenol 4 ενώ για τη Nonyphenol 2EO πάνω από 80%. Η απομάκρυνση των βαρέων μετάλλων ήταν πλήρης, καθώς η συγκέντρωση των μετρηθέντων μετάλλων στη έξοδο του βιοαντιδραστήρα βρισκόταν κάτω από το όριο ανίχνευσης της αναλυτικής μεθόδου. Η αξιολόγηση της μονάδας ολοκληρώνεται με την RO. Η αντίστροφη όσμωση βελτίωσε ακόμη περισσότερο την ποιότητα του νερού, πετυχαίνοντας παράλληλα πλήρη απόρριψη των μικροβιολογικών ρύπων. Οι τιμές για τα TC, EC, FC ήταν πάντα κάτω από το όριο ανίχνευσης της αναλυτικής μεθόδου. Ακόμη, μειώθηκε η αγωγιμότητα, με ποσοστά απόρριψης πάνω από 85% και τα διαλυτά στερεά (TDS) με ποσοστό απόρριψης 71%. Τέλος, αναφορικά με τις μικροοργανικές ουσίες, όλες οι –υπό εξέταση- ουσίες στην έξοδο βρίσκονταν κάτω από το όριο ανίχνευσης της αναλυτικής μεθόδου με μόνες εξαιρέσεις τις ουσίες Nonyphenol 1EO, Nonyphenol 2EO Nonyphenol 4 ,όπου το ποσοστό απομάκρυνσης τους άγγιξε το 95%. Συγκρίνοντας στα αποτελέσματα της εξόδου της μονάδας με την Ελληνική νομοθεσία, ο πιλοτικός βιολογικός φαίνεται να πετυχαίνει το στόχο του. Τα όρια της Ελληνικής νομοθεσίας, για τις ουσίες που μετρήθηκαν στο πλαίσιο της εργασίας αυτής, δεν ξεπερνιούνται ποτέ. Ο βιοαντιδραστήρας MBR πετυχαίνει όλους τους στόχους για τις χημικές παραμέτρους ποιότητας του νερού που μετρήθηκαν, ενώ η αντίστροφη όσμωση υπερπληρί τα νομοθετικά όρια Στην ανάλυση αποτυπώματος άνθρακα βρέθηκε ότι η μονάδα, για την παρούσα παραγωγή 12m3/d ανακτημένου νερού, εκπέμπει συνολικά 177 kg CO2 /PE/yr με (PE=60), με το 80% εξ αυτών να οφείλεται σε έμμεσες εκπομπές λόγω της υψηλής ενεργειακής κατανάλωσης, η οποία ανήλθε σε 187 kWh/PE/yr. Τέλος, συνυπολογίζοντας τοκόστος κεφαλαίου και την ενεργειακή κατανάλωση, το κόστος του παραγόμενου ανακτημένου νερού ανήλθε σε 1,49€/m3.