Μετρήσεις B.O.D. και C.O.D, σε διάφορα δείγματα αστικών λυμάτων του Βιολογικού Καθαρισμού Καβάλας

Transcript

1 αππ! ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡ^Ι'νΙ^ ^ ΚΑΒΠΥΔΣ Μετρήσεις B.O.D. και C.O.D, σε διάφορα δείγματα αστικών λυμάτων του Βιολογικού Καθαρισμού Καβάλας Πτυχιακή Εργασία Εισηγητής Καθηγητής ; Θωμάς Σπανός Σπουδάστρια : Δίιχαέλα ίΐαπασπυρελιώ-τη Τμήμα Τεχνολογίας Πετρελαίου Φεβρουάριος 1998

2 ΞΞ; ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΒΑΛΑΣ Μετρήσεις B.O.D. και C.O.D. σε διάφορα δείγματα αστικών λυμάτων του Βιολογικού Καθαρισμού Καβάλας Πτυχιακή Εργασία Μιχαέλας Παπασττυρελιώτη Τμήμα Τεχνολογίας Πετρελαίου Φεβρουάριος 1998

3 ίι^πίίίεο^υνη lwu unojoc^q nco Iqoo tcicijl \JCU Ci i,s/u, U-CLoL ^(^CiVy/cX, uatcz CL IOM UOCLO J^clccz4»j -^ ^ to. -Coj'j 6 j bucic, Co-i <η^ nuccl:^c^c,jcq tct.- j / / Y, ncv [jt \JCL. CL,! O CC niaj G CO Gt -^CLjCtL O-^CL. cxoccx ncxj i-'cz. C>/<a- e (bcuit-cl n cx^ciuci-cco o-a. L.. Q\, C \ t t ^ O S c. CL Tj U t '^ O L ycx 7i OLO L C CJL< ecu C 1 ^ 0 0 -crj w C p {^clctcl < ^ c o u S OV 0L.C, c^o ^ 0. d,oli Α υ ϋ jgcclvrrlmoi h - c t co clcudo-^^/o nco j^oo <Xu lllloc L ^tsl\jc L\j o y ja. CUSCCL Coe yioo ocatct 0?i/ * r\ '-Ψ -COJ / <r/70j C li ' ν' 1^ <^ I i)cl0 ^ CL ^

4 Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΑΑΙΟ Λύματα, εγκαταστάσεις των λυμάτων και αποδέκτης Εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων ΚΕΦΑΛΑΙΟ Φυσικές ιδιότητες Γενικές χημικές παράμετροι Ανιόντα και κατιόντα στα απόβλητα ΚΕΦΑΛΑΙΟ Επεξεργασία των λυμάτων Διεργασίες νιτροποίησης και απονιτροποίησης ΚΕΦΑΛΑΙΟ Βιοχημική αποδόμηση ΚΕΦΑΛΑΙΟ Βιοχημικά απαιτούμενο οξυγόνο (BOD) Μεθοδολογία (σύμφωνα με το Πρότυπο του ΕΛΟΤ) Μετρήσεις-Αποτελέσματα (με την συσκευή του BOD) Μετρήσεις-Αποτελέσματα (με το οξυγονόμετρο)...38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Χημικά απαιτούμενο οξυγόνο (COD) Μεθοδολογία (σύμφωνα με το Πρότυπο του ΕΛΟΤ) Μετρήσεις-Αποτελέσματα (με την συσκευή του COD και με την κλασική μέθοδο) Συμπεράσματα-Παρατηρήσεις ΚΕΦΑΛΑΙΟ Γενικές Παρατηρήσεις...57 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ I 58 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΊΑ 65 Σελ. 2

5 Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το νερό είναι το βασικό στοιχείο για την ανάπτυξη και τη διατήρηση της ζωής πάνω στον πλανήτη μας. Από οικολογική άποψη το νερό Θεωρείται το αίμα της γήινης ζθ)ής. Αυτό οφείλ.εται και στο γεγονός ότι το νερό έχει ορισμένες χαρακτηριστικές ιδιότητες όπως π.χ.: - Μεγάλ.η θερμοχωρητικότητα - Μεγάλ.η θερμική αγωγιμότητα - Αξιόλογη διαλ.υτική ικανότητα κ.α Για τις ιδιότητες αυτές το νερό χρησιμοποιείται σχεδόν σ' όλες τις μικρές και μεγάλες βιομηχανικές μονάδες. Είναι λ.οιπόν φανερό ότι η ρύπανση των υδάτων αποτελεί ανασταλτικό παράγοντα στη διατήρηση της ζωής πάνω στον πλ.ανήτη μας. Η προσφορά του νερού (κυρίως πόσιμου) υπήρξε ο βασικός παράγοντας που καθορίζει και κατευθύνει πολλές από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Οι πρόηοι οικισμοί και στη συνέχεια οι πρώτες βιομηχανικές μονάδες αναπτύχθηκαν σε περιοχές όπου υπήρχε άφθονη προσφορά νερού. Με την πάροδο του χρόνου οι ποσότητες του νερού που κάλ.υπταν τις ανάγκες της καθημερινής ζωής καθώς και τη λειτουργία των βιομηχανικών μονάδων μεγάλωναν. Παράλληλα μεγάλωνε και ο όγκος των αστικών λυμάτων και βιομηχανικών αποβλήτων. Η έφεση επίδραση στον αποδέκτη (θάλασσα^ λίμνη, ποτάμι) γίνεται φανερή από τις δυσέφεστες οσμές, το χρώμα και τα επιπλέοντα υλικά (λίπη, έλαια, χοφτιέχ πλαστικοί, κ,τ.λ.). Ακόμα, μεγέτλες ποσότητες λ.άσπης και άμμου γύρω από τον αγωγό εκβολ.ής νεκρώνουν κάθε ζωή στο βυθό. Οι οργανικές ύλ,ες και η αμμωνία των λυμάτων χρησιμοποιούν το διαλυμένο οξυγόνο του αποδέκτη με αποτέλεσμα το θάνατο των ψαριών. Το άζωτο και ο φώσφορος ευνοούν την ανόσττυξη μεγάλων ποσοτήτων άλ.γών (φαινόμενο ευτροφισμού) που με τη σειρά τους μειώνουν ακόμη περισσότερο το διαλυμένο οξυγόνο στα νερά του αποδέκτη. Το αποτέλεσμα είναι νερά υποβαθμισμένης ποιέηητας, επιβαρημένα εκτός των άλλων και με παθογόνα μικρόβια που τα καθιστούν ακατάλληλα για κολύμβηση. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα να αρχίσουν κινητοποιήσεις και πίεση των ενδιαφερομένων, για τη λήψη μέτρων αντιρρύπανσης και προστασίας των φυσικών αποδεκτών. Έτσι θεσπίστηκαν νόμοι σχετικοί με την πρόληψη και τον περιορισμό της ρύπανσης των υδάτων. Παράλληλ.α αναπτύχθηκαν και μέθοδοι καθαρισμού των αστικών Σελ. 3

6 . I m^, - - II- y ' n, ; Μετι>ι' σεις oc Aotiku Λύματα λνιιάη'ΐν Kiu βιομηχανικών ι>.π<>β/.ήτω'ν, iroi ώοτε avw. να α3ΐοβ''ύ./.ονχυ.ι καθαρά, στους φνσικοής narosέκτες Αργότερα η αύξηση του πληθυσμού στον πλανήτη μας είχε σαν ηατστέ/,εσμα την δημιυνμγια oihiopojv και την εγκατάσταχτη βιομηχανκον σε περιοχές οπού η προσωορά του νερού είναι περιορισμένη. Το γεγυνυς αυτό ύημιουργησε την ανάγκη για επανα.χγίησιμοποίηση τοι νερού, δηλαδή π/ν αν'/χύκλ.ωσή του. Οι ανάγκες αυτές προκά/.εσαν και την ανάπτνδη νέων μεθόδων για. κα/.ύτερο καθαρισμό, τόσο των αχτηκών /.νματων λισο και των βιομηχανικών 'χποβλέμων. Πριν γίνει αναφορά στις μεθόδους καθαρισμού των αποβ/ήτων, πρέπει να επεξηγηοεί η έννοια nj: όύοα^ιης αι τνκα.θαςχιυμού των νερών. Κάθε φυσικός αχτοδέκτη^' (ί>ά/.ασσα, τοτό,μι, λίμνη) έχει μια ικανοημα να. διαππυ. (οατοόοιιείι nwc διόχ,οοροης ρύπους, με ονσικογημικές ω-ρόβιες βιολογικές αχπιδρόιχτεκ οι οποίες εξιμηώνται αατο την ίίερμοκρασία του νερού, το βάθος τον, τιρ ταχύτητα ροή; του. την πομιουσια αχ.ατων κ.τ./,.. Η ικανόημα αυτή ονομάζεται αυτοκαθαρισμό; και εχει όίμεση σχέση με το δια/.υμένο οξυγόνο που βρίσκεται >.nov ιχποσέκτη. Συνεπώς καταλήγουμε στο ό>τι η ρύση ότσ.)' η είσοδο^ των λυμάτων είναι ελεγχόιμενη. είναι σε θέση να καθαρίσει τα απόιβλητα. Chav λοιπόν η πιψοχή των ρύποιν σε ενα φυσικό αποόέκτιι ξεπερασει την αυτοκαθιμηστική ικανότητα του ιψχίζει η ρύπανση που έχει άμεσες συνέπειες στί} ζωή των φυτικών και ζωικων οργανισμών που ζουν μέσα του και εν'συνεχεία στη ζωή του ίδιον του αλ'ορώπου. Σελ. 4

7 j --ϊ-^ I II- ΚΥΚΛΟΣ ΑΖίΙΤΟ^" ΚΑΙ ΒΨΛΟΎ ΣΤΗΝ ΑΕΡΟΒΙΑ ΑΙΙΟΣΥΝΟΕΣΙΙ Οςυγόνο: ουπτών σε ανόργα\'(χ τελική προϊόντα (π.χ. ΓΟ 2. ί Ι2Ο, ΝΟ3 ). νιατί έχουν ταχύ ρυθμό α\'ί/ππ)ξη: και μεγ(//.η επκιν/.χεια α\'α μοναο*/, βάρουτ (μικρο[κ. ανθρ. 9ΰ00ή).Ο2). (Οάνθ. = l,5m^/75mg = 0,02 m /mg)

8 Μιχαέλα ΠαπαστΓορελιώτη ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

9 Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΛΥΜΑΤΑ, ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΩΝ ΛΥΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΑΠΟΔΕΚΤΗΣ Τα λύματα περιέχουν ένα μεγάλο αριθμό ενώσεων που μπορεί να βλάψουν τον αποδέκτη αν δεν προηγηθεί η επεξεργασία τους. Ακολούθως αναφέρονται οι κυριότερες ενώσεις που επεξεργάζεται η εγκατάσταση. Η άμεση επίδραση στον αποδέκτη γίνεται φανερή από τις δυσάρεστες οσμές, το χρώμα και τα επιπλέοντα υλικά (λίπη, έλαια, χαρτιά, πλαστικά κ.τ.λ.). Ακόμα μεγάλες ποσότητες ιλύος και άμμου γύρω από τον αγωγό εκροής νεκρώνουν κάθε ζωή στον βυθό. Οι οργανικές ύλες και η αμμωνία των λυμάτων θα χρησιμοποιήσουν το διαλυμένο οξυγόνο του αποδέκτη και αυτό θα θανατώσει τα ψάρια. Το άζωτο και ο φώσφορος θα προκαλέσουν ευτροφισμό του αποδέκτη με τις μεγιχλες ποσότητες αλγών που θα ανατιτυχθούν. Η κάθε εγκατάσταση περιλαμβάνει την προεπεξεργασία των λυμάτων, οπότε αφαιρούνται τα μεγαλύτερα σωματίδια, και την βιολογική επεξεργασία που γίνεται με το σύστημα ενεργού ιλύος με ταυτόχρονη απονιτροποίηση ( μέθοδος Bio-Denitro ), οπότε αφαιρούνται οργανικές ύλες και άζωτο. Περιλαμβάνει επίσης και επεξεργασία της ιλύος, οπότε γίνεται η αφυδάτωση της, παράγοντας ιλύ που είναι σταθεροποιημένη ( άοσμη ) επειδή έχει αεριστεί για μεγάλο χρονικό διάστημα ( παρατεταμένος αερισμός ). 1.2 ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Εγκαταστάσεις επεξεργασίας αποβλήτων είναι βιομηχανικές εγκαταστάσεις στις οποίες το ρυπαντικό φορτίο των αστικών λυμάτων, ή βιομηχανικών αποβλήτων καθαρίζεται από την οργανική φόρτιση (υδρογονωμένοι και χλωριωμένοι υδρογονάνθρακες) βαρειά μέταλλα,άζωτο, φώσφορος. Για την ασφολή και αποδοτική λειτουργία των εγκαταστάσεων επεξεργασίας αποβλήτων, καθώς και για τον ποιοτικό Σελ. 6

10 \fcipf 0csic σε Αστικά.\ιιμma ^Λ:ίιαΤ.:ΐ\ I : 1Κr i \ * ' - ' -ϊμενες κίίθιζηγ'", γ\, Λάσπη. Μιpci /,(i Π(ΐτιασπιμπ/,,ΐίπτιι

11 Μιχαέλα Παπασττυρελιώτη ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

12 Μετρήσεις σε Αοηκα Λύμοαα ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΦΥΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ Οι φυσικές παράμετροι; Αν κα,ι δε\' περιλαμ(?άνονται στον τίτλο εητη: παροχή, θΐ',ρμοκρασία, πυκνότητα, Οολεροτητα, χ]χόμα. υγρασία.4πό τα pfiynor) αυτά η παροχή, ΐ] θερμοκρασία, η θολερότητα και γ υγρασία [ΐετριούνται απ'ευθείας, επί τόπου και με δυνατότητα μετάδοστ^ς της πληροφορίας σε ηλεικτρονικό υπολογιστί) (ΗΥ') ή πίλ'ακα ελέγχοι>, απ' όπου το π})οσωπικό μπθ()εί να πάρει αρκετές αποφάσεις για πα.ρεμβάσεις στη διεργασία καθαρισμού Π αροχή Η ανάγκη της μέτρησης ττ ς έγκειται στο οτι αυτή σε συνδυασμό με τη\' περιεκτικόττιτα των διαςοόροον ουσιών που δημιουργούν την έννοια του φορτίου (Kg ρύπου/πι παροχί]ς). Η παροχή είναι ένα μέγεθος καθοριστικό α) Για την κατανάλωση ενέργειας που πρεπει να εφαρμόσουμε στο σύνολο μιας παροχής θύστε ν' απομακρύνουμε τους ρύπους και β) Για τη δυνατότητα του αποδέκτη ν' αυτοκαθαριστεί ανάλογα με τη φυσική του κατάσταση, τη μάζα του, την επιφάνεια του και την τοπική ηλιοφάνεια Θερμοκρασία Η θερμοκρασία είναι σημαντική παράμετρος γιατί η ταχύτητα των χημικών αντιδ()άσεων διπλασιάζεται για κάθε 10 C που ανεβαίνει η θερμοκρασία, Η καταλυτική δράση διαφόρων ουσκίιν ανεβαίνει επίσης με την ά\ θδο της θερμοκρασίες (π χ τοξική δράσΐ] της αμμοινίας, η νιτροποίηση και η απονιτροποίησί]), Θο/Λ^ρότητα Η θολερότητα μετριέται επί τόπου με φασματοφωτοίΐετ>)ο, Υγρασία Η μέτμηστ) της υγρασίας μπορεί να γίνει σήμερα με ΐ]>α:κτροδιο επί τόπου και να Σελ. 10

13 Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα επιβεβαιώνεται στο εργαστήριο. Η μέτρηση είναι σημαντική για την αφυδάτωση της λάσπης που προκύπτει σαν παραπροϊόν από τη διαδικασία καθαρισμού του νερού και δίνει την εγγύηση ότι αυτή μπορεί να απορριφθεί σε χωματερή χωρίς να δημιουργεί στατικά προβλήματα (π.χ. όταν η υγρασία βρίσκεται σε περιεκτικόττιτα κάτω από 65%) Χρώμα Το χρώμα μετριέται σε φασματοφωτόμετρο υπεριώδους ορατού συγκριτικά με κλίμακα απορρόφησης που γίνεται από υδατικό διάλυμα άλατος του κοβαλτίου (υποκίτρινο χρώμα) Πυκνότητα Η ττυκνότητα δίνει ένα μέτρο για την περιεκτικότητα του καταλ-ύτη (=ενεργός ιλύς ) στους βιολογικούς αντιδραστήρες των συστημάτων ετιεξεργασίας αποβλήτων, τόσο στο κύκλωμα αερόβιας όσο και στο κύκλωμα αναερόβιας επεξεργασίας. Η μέτρηση γίνεται στο εργαστήριο και αποτελεί τη βάση και τον υπολογισμό μιας σειράς όιλλων μεγεθών, όπως ο ρυθμός αναπνοής των μικροοργανισμών και συνεπώς αυτό αποτελεί δυνατότητα ελέγχου της τοξικής επίδρασης των εισερχομένων λυμάτων πάνω σε αυτούς. Η πυκνότητα δείγματος από τη δεξαμενή αερισμού για παράδειγμα μετριέται σε κωνικό (κώνοι του Inahoff), ή κυλινδρικό δοχείο ενός λίτρου όπου μετά χρόνο καθίζησης μισής ώρας διαπιστώνεται ο όγκος της λάσπης(ενεργός ιλύς) σε σχέση με τον όγκο ( ένα λίτρο) του δείγματος. Εάν εν' συνεχεία διηθήσουμε και ξηράνουμε (στους 105 C) τη λάσττη και ανάγουμε το βάρος της στον όγκο της μετά μισή ώρα, έχουμε τον δείκτη της λάσπης (SVI ουσιαστικά πυκνότητα g/1) μεγέθη που αποτελεί τη βάση για τον έλεγχο λειτουργίας μιας δεξαμενής.σήμερα υπάρχουν συσκευές που οτιτικά και επιτόπου μετράνε την πυκνότητα με μετάδοση σημάτων σε χώρο ελέγχου. 2.2 ΓΕΝΙΚΕΣ ΧΗΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ Στην επεξεργασία αποβλήτων και στην ισορροττία του περιβόιλλοντος παίρνουν μέρος ένας μεγάλος αριθμός χημικών και βιολογικών αντιδράσεων. Είναι αδύνατον να παρακολουθηθούν οι αντιδράσεις αυτές και οι ουσίες που τις επηρεάζουν θετικά ή μεταξύ αρμοδίων, να παρακολουθούνται μια σειρά γενικών παραμέτρων με στόχο την Σελ. 11 V'

14 Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα περιγραφή των φαινομένων στον τομέα που εξετάζουμε. Οι παράμετροι είναι; ρη, ΒΟΟ, COD, ΑΟΧ, ΕΟΧ, TOC, αλκαλικότητα, σκληρότητα ρη Είναι ο λογάριθμος του αρνητικού εκθέτη της περιεκτικότητας σε ελεύθερα πρωτόνια οξέων, δίνει την περιεκτικότητα του δείγματος σε οξέα και βάσεις, προϋπόθεση για τη δυνατότητα χημικών και βιολογικών δράσεων σε αυτό. Οι τιμές του κυμαίνονται από 0-14 και επηρεάζονται από τη θερμοκρασία Σήμερα υπάρχει πληθώρα οργάνων και ηλεκτροδίων που μετράει το ρη άμεσα ΒΙΟΧΗΜΙΚΑ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟ ΟΞΥΓΟΝΟ ( BODu) Περιγράφεται αναλυτικά στις παρακάτω παραγράφους Ομοίως ισ;ώει και για το COD ΧΛΩΡΙΩΜΕΝΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ ΑΟΧ, ΕΟΧ. Οι χλωριωμένοι υδρογονάνθρακες έχουν πάρει ένα δραματικό ρόλο τα τελευταία χρόνια στη ρύπανση του περιβάλλοντος και η παρουσία τους στη λειτουργία εγκαταστάσεων μπορεί, επίσης να γίνει δραματικά αρνητική εφόσον η ενεργός ιλύς δεν είναι φορτισμένη με σταθερή επιβάρυνση τέτοιων ρύπων. Έτσι έχει προκύψει η ανάγκη για συνεχή παρακολούθηση της περιεκτικότητάς τους. Αναλυτικά μπορούν να εξευρεθούν και να τακτοποιηθούν με χρωματογράφο και φασματογράφο μαζών. Ο χρόνογ όμως και η εμπειρία που απαιτεί η μέθοδος, είναι πολύ μεγάλη, ενώ σε πρώτη φάση η γνώση των μεμονωμένων ουσιών, δεν βοηθά στη λειτουργία των εγκαταστάσεων ή στην προστασία του περιβάλλοντος, ή ακόμα στην εξεύρεση των πηγών εκπομπής. Έτσι έχουν αναπτυ5^εί μέθοδοι συνολικής τακτοποίησης τους σαν ομάδα ρύπων. Στην κατεύθυνση αυτή υπάρχουν δύο κύριοι αναλυτικοί τρόποι, ο προσδιορισμός σαν εκχυλίσιμοι χλωριωμένοι υδρογονάνθρακες (ΕΟΧ / εκχύλιση με εξάνιο ή επτάνιο) ή σαν προσροφήσιμοι χλωριωμένοι υδρογονάνθρακες (προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα / ΑΟΧ). Σελ, 12

15 Μετρήσεις σε Αστικά Λύμοπα ΕΟΧ Το δείγμα υπόκειται σε εκχύλιση το καθαρισμένο εκχύλισμα καίγεται καταλυτικά και το παραγόμενο υδροχλωρικό οξύ μετριέται με "αυτόματη" τιτλοδότηση ΑΟΧ Οι χλωριωμένοι υδρογονάνθρακες προσροφώνται σε όξινο περιβάλλον σε ενεργό άνθρακα στη συνέχεια το σύνολο καίγεται καταλυτικά και το δημιουργούμενο υδροχλωρικό οξύ, μετριέται. Η τελευταία αυτή μέθοδος, χαίρει περισσότερη εμπιστοσύνης και είναι ημιαυτοποιημένη. 2.3 ΑΝΙΟΝΤΑ ΚΑΙ ΚΑΤΙΟΝΤΑ ΣΤΑ ΑΠΟΒΑΗΤΑ Στην επεξεργασία των αποβλήτων και στην παρακολούθηση της ρύπανσης του περιβάλλοντος υπάρχει ένα μίνιμουμ ανιόντων και κατιόντων, των οποίων η παρακολούθηση είναι απαραίτητη για την εξασφάλιση των βιολογικών δράσεων που εξασφαλίζουν την αποικοδόμηση των αποβλήτων και την ισορροτήα των φυσικών αποδεκτών. Σημαντικά ανιόντα Τα σημαντικά ανιόντα είναι; ΝΟ ^ ( νιτρώδη ), ΝΟ'^ (νιτρικά), ΡΟ^*4( φωσφορικά χλωριόντα) Τα νιτρικά και τα νιτρώδη προέρχονται από την οξείδωση της αμμωνίας που περιέχεται σε οργανική ή ανόργανη μορφή στα απόβλητα. Η απομάκρυνσή τους από τα απόβλητα αποτελεί το σημερινό στάνταρ απαιτήσεων για τον Ευρωπαϊκό χώρο Τα χ^υριόντα καθώς και το ελεύθερο υπολειμματικό χλώριο προέρχονται από την χρήση χλωρίου, είτε υποχλωριώδης νατρίου, που προστίθενται στα απόβλητα για να Σελ. 13 "ι -Α Γ-. ϊν! t i

16 καταστρέψουν τους παθογόνους μικροοργανισμούς σε αυτή. Μετρήσεις m Αστικά Λύμοπια 2.J.J Φισσφορικά. Αυτά προέρχοχται αποκλειστικά απο ανοριοπϊνη δραστηριότ)]τα είτε οικιακή, είτε /εωργική Η συμβολή των οοισφορικων σπ ρί>πανσΐ) του περιβιιλ/λίχτος, είναι σήμερα εξαιτίας της υπέρχρησής τους.καταστροφική. Συγχ )όνως τα φωσφορικά, αποτελούν βασική προϋπόθεση για τη λειτουργία της επεξε)>γασίας αποβλήτων και της ζοιής στο περιβά/άνον. Η απομάκρυνσή τους από ια απιίβλητα, αποτε/α-ί αυτή π] στιγμή το\' άμεσο στόχο για τις ευρωπαϊκές χώρες Η αμμωνία: Ιΐροέρχεται από τις οργανικές ουσίες των αποβλήτων Η παρουσία στο περιβάλλον, δημιουργεί ε:υτροφισμό και αναερόβκες καταστάσεις από την κατανάλωση οξυγόνου που απαιτείται για την αποικοδόμησί] τους Πέρα\' τούτου η αμμωνία είναι τοςική για το περιβαλ>χ)ν, έτσι ιυστε η α.ποιιάκρυνσή τιις από τα απόβλητα να είναι το τρέχον οτάνταρτ για τα απόβιλητα Μέτα/yM: Τα μεταλ/ωι δρουν σαν ιχνοστοιχεία στο περιβάλλον 1ε μεγαλύτερες περιεκτικότητες η καταλυτική τους δράση γίνεται τοξική. Έτσι η παρακολούθησή τους, είναι απαραίτητη. Τέλος ο εμπλουτισμός που παρακολουθείται σε ορισμένα παραπροϊόντα της βιολογικής επεξεργασίας π.χ. καθιστά τη λάσπη δύσκολη για επανένταξη στο περιβάλλον. Σελ. 14

17 Μιχ(Χί:λα Πcxπασ7Π)pελιωτ} ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

18 Μετριίσεις σε Αστικά Λύμοττα ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΛΥΜΑΤΩΝ Η επεξεργασία των λυμάτων γίνεται σε δυο στάδια: -Πρωτοβάθμια επεϊίεργασία ( μηχανική ): Σε πρώτη φάση γίνεται επεξεργασία των λυμάτων με μηχανικά μέσα που αφαιρεί τις ύλες που θα προκαλούσαν αισθητικά προβλήματα στον αποδέκτη και συγχρόνως προστατεύει την εγκατάσταση από μεγάλα αντικείμενα. Αρχικά τα λύματα διέρχονται από τον εσχαρωτή όπου ειδικές αυτοκαθαριζόμενες εσχάρες συγκρατούν τα μεγάλου μεγέθους υλικά (ξύλα, χαρτιά, υπολείμματα τροφών, κ.τ.λ.). Στη συνέχεια διοχετεύονται στον εξαμωτή - λιποσυλλέκτη όπου αφαιρείται η άμμος, που καθιζάνει στον πυθμένα της δεξαμενής, τα λίπη και έλαια που επιπλέουν στην επιφάνεια. Τα στερεά που αφαιρούνται στο στάδιο αυτό θα προκαλέσουν έμφραξη και καταστροφή σωληνώσεων και αντλιών αν συνέχιζαν την πορεία τους στην εγκατάσταση. Τα λίπη θα ήταν ανασταλτικοί παράγοντες στις βιολογικές διαδικασίες και θα προκαλούσαν δυσάρεστες οσμές, εμφράξεις και διάβρωση σωληνώσεων. -Δευτεροβάθμια επεξεργασία: Στο επόμενο στάδιο τα λύματα υφίστανται βιολογική επεξεργασία με τη βοήθεια βακτηριδίων που υπάρχουν σ'αυτά. Οι βιολογικές διαδικασίες γίνονται στη δεξαμενή αερισμού όπου τα λύματα παραμένουν τον απαιτούμενο χρόνο για την αποδόμηση των ρύπων (οργανικές ύλες και αμμωνία ). Με ειδικούς αναδευτήρες διαλύεται οξυγόνο στη μάζα των λυμάτων που είναι απαραίτητο για τη δραστηριοποίηση των βακτηριδίων. Τα βακτηρίδια χρησιμοποιούν οργανικές ύλες και την αμμωνία σαν τροφή και με ταυτόχρονη χρησιμοποίηση του οξυγόνου παράγουν ακίνδυνα αέρια που βρίσκονται σε αφθονία στην ατμόσφαιρα ( διοξείδιο του άνθρακα και άζωτο ). Από τη διαδικασία αυτή παράγονται και νέοι μικροοργανισμοί που συνεχίζουν τη λειτουργία της μονάδας. Σελ. 16!

19 ΞΙ Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα Στη συνέχεια τα λύματα διοχετεύονται στη δεξαμενή καθίζησης όπου ηρεμούν και οι μικροοργανισμοί που σχηματίζουν τη λεγάμενη βιολογική λάσττη, καθιζάνουν στον ττυθμένα ενώ τα καθαρισμένα νερά υτιερχειλίζουν στην έξοδο και διοχετεύονται στη θόιλασσα. Η λάσττη αφαιρείται με αντλίες από τον ττυθμένα της δεξαμενής καθίζησης και ένα μέρος της ανακυκλοφορείται στη δεξαμενή αερισμού ώστε να διατηρηθεί ο επιθυμητός των βακτηριδίων, και όση πλεονάζει αφαιρείται από το σύστημα. Η αφαιρούμενη λάσπη υφίσταται αφυδάτωση με ειδικές πρέσσες και απορρίπτεται μαζί με τα υπόλοιπα στερεά που αφαιρέθηκαν κατά την πρωτοβάθμια επεξεργασία, μαζί με τα υπόλοιπα στερεά που αφαιρέθηκαν κατά την πρωτοβάθμια επεξεργασία, στον σκουπιδότοπο τιις πόλης.παράδειγμα από τα λυμάτων που ετιεξεργάζεται μια εγκατάσταση κάθε 24ωρο, τα στερεά που αφαιρούνται για απόρριψη στον σκουπιδότοπο είναι μόνον 16 m^. 3.2 ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΚΑΙ ΑΠΟΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗΣ Νιτροποίηση Στα απόβλητα το άζωτο βρίσκεται αρχικά σε οργανική μορφή ( πρωτεΐνες και αμινοξέα ). Με την πάροδο μικρού χρονικού διαστήματος ένα σημαντικό μέρος του αζώτου υδρολύεται με τη βοήθεια ενζύμων. Έτσι, οι πρωτεΐνες μετατρέπονται σε πεπτίδια ( ένζυμο: πρωτεάσες ), στη συνέχεια σε αμινοξέα (ένζυμο: πετττιδάσες) και τέλος, σε αμμωνία (ΝΙΈ^) σύμφωνα με την αντίδραση: ΝΗ3 + Η2Ο -> ΝΗ," + ΟΗ' Η αναλογία ΝΗ» προς το οργανικό άζωτο (Νοργ.) αυξάνεται με την αύξηση της «ηλικίας των αποβλήτων». Μια συνηθισμένη αναλογία είναι ΝΗ4" :Νοργ.= 40%:60%. Η ποσότητα του ολικού αζώτου εκτιμάται σε 10 %τιατιά ή περίπου 40 mg/lt. Από τα 40 mg/lt, ένα μικρό ποσοστό οργανικού αζώτου (συνήθως 1-2 mg/lt) είναι μη βιοδιασπάσιμο και εξέρχεται στην εκροή της εγκατάστασης. Στις οξειδοοτικές τάφρους όταν επικρατούν αερόβιες συνθήκες, αερόβια αυτοτροφικά βακτήρια (νιτροσομόνας και νιτροβακτήρια) χρησιμοποιούν ως τροφή το C02 (που βρίσκεται στα απόβλητα οπό την οξείδωση των οργανικών ενώσεων), λαμβάνοντας ενέργεια από την οξείδωση των ΝΗ4+ σύμφωνα με τις αντιδράσεις: NHt* + 1, νιτροσομόνας... ΝΟ2 + 2ΙΓ + Η2Ο Σελ. 17

20 Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα ΝΟ ί' ^ 0,502...νιτροβακτήρια... ΝΟ3' συνολικά Ntl4^ +20ζ -> Ν ϋ / ; 2H ^ PijO Παρσλ,/.η/'Λ ε \ ό. πολύ μικρό ποσοστο (2-5%)των Νί ί4" χρησιμοποιείται για την ούνοεση ΐύ>\ Koctiipo>v, Γπιμφοινα με τΐ)ν ΟΛτίΟιίαση: N H i + HCO3-4CO2 - Η2Ο -> C5H7NO2 + 5Ο2 Η ταχί)τητα της νιτροποίησης εξαρτάτοι απο τοι>ς ακόλουθους παράγοχτες: (α)θερμοκρασια (β)συγκε\'τριοση δια/.υμε\'θυ οξυγόχ ου (γ)ρ1ί και ίδ)1ιλικ(α λιχοπης Απονιτροποίηση C + NOs ^ Μ ^ Ν2+ C02 +Μ + ΔΜ Ν; άζωτο Ακολουθεί η διαδικασία της απονιτροποιησης ότα\' αυτή κρινεται σκόπιμο να συντελείται. Σε αυτήν τα νιτρικά τα οποία δημιουργήθηκαν στην προηγούμενη διαδικασία μετατρέπονται σε αέριο άζοιτο, με την παρουσία οργανικής ύλης. Σε αυτή τη διαδικασία, οι ρότορεε λειτουργούν σε χαμηλές ταχύτητες, ώστε να επιτυγχάνεται μονο η αιώρηση των μικροοργανισμών, χωρίς να τροφοδοτείται με οξυγόνο το σύστημα. Με τον τρόπο αυτό τα ειδικά για την απονιτριποίηση βακτηρίδια υποχρεοινονται να χ )ησιμοποιουν σαν πηγή οξυγόνου το οξυγοχ'ο που είναι δεσμευμένο στις νιτρικές ρίζες (ΝΟ^) και όχι το ελεύθερο (():>) Επομένως, τμη[ΐα της οργανικής ύλης αποσυντίθεται, χρησιμοποιώντας μόνο το οξυγόνο των νιτρικύιν. Η διεργασία της απονιτροποίησης γίνεται από αναερόβια, ετεροτροφικά, χημικοσυνθετικά βακτηρίδια, σε ανοςικές συνθήκες (έλλειψη Οι και παρουσία NO,). Τα βακτηρίδια χρησιμοποιούν ο>ς τροφή οργανικό C (που περιεχεται στα απόβλητα) και /χιμβάνουν ενεμ'/εια από την αντίδ(')αση (CH2O) + 0,8Ν03' -> C0.7 ^ 0.4Ν Ή 2 0,8ΟΗ'+ 0,5Η2 ή περισσότερο απλά: NOj + Η"-ο 0,5Ν2 + 1,5Η2θ + 1,250ζ δηλαδή κατά την απονιτροποίηση 14gr Ν παράγουν l,25*(2*16=40)gr 02,δηλαδή Σελ. 18

21 Μί^τρησεις σε Αστικά AiifUiii; παράγονται (40/14=)2,86gr 02/gr Ν. Ένα μικρό μέρος των ΝΟ3' (που αγνοείται) χρησιμοποιείται για την σύνθεση νέπιν κΐιτταρηον. H ταχύτητα της απονιτροποίησης εξαρτάται (υ )( )Γ(ηκίκρασία (β)συγκε\τρωση του διαλυμέν'ου υςυγονου (γ)συγκέντρωση NO?' (δ)ρίί (ε)λογο: εισερχομένων BODs/Ni). todc ακο/.ουοους παράγοιτε;

22 Λμηιτι t - - '. '.>γασία χιτροποιησης και απονιτροποιηση: tojv uypoj\' αποβλητ(ΐ)\ (αστικών /.υμαιωχ') να 2C

23 Μιχαέλα Ποσιασπυρελιώτη ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4

24 Μετρή0εις σε Αστικά Λύματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ BIOXHMIKH ΑΓΙΟ\ΟΜΗΣΗ Οι οργανικές ουσίες που βρίσκονται στα λύματα σε συνδυασμό με ορισμένα ανόργανα συστατικά αποτελούν το θρεπτικό υπόστρωμα ανάπτυξης ολόκληρης σειράς σαπροφυτικών οργανισμών. Για την αφομοίωση αυτών των ουσιών μπαίνει σε λειτουργία ένας πολυσύνθετος βιοχημικός μηχανισμός που οδηγεί από τη μια μέρια στη σύνθεση των απαραίτητων ουσιών, για την ανάπτυξη του κυττάρου, και από την άλλη ητιμ αποσύνθεση για την εξασφάλιση της απαιτούμενης ενέργειας. Ο [ΐηχανισμός αυτός καταλήγει τελικά στην αποδόμηση των οργανικών ουσιών και στη μετατροπτ, τοι..; σταδιακά στην πιο σταθερή μορφή των ανόργανων αλάτων και αερίων, Η αποδόμηση διακρίνεται σε αερόβια, αν γίνεται από αερόβιους οργανισμούς (προϋπόθεση: Η παρουσία ελεύθερου διαλυμένου οξυγόνου στα λύματα), ΐ] σε αναερόβια, όταν δεν υπάρχει διαλυμένο ελεύθερο οξυγόνο. Τα τελικά προϊόντα της αερόβιας βιοχημικής αποδομήσεως (H20,C02,N03 κ.τ.λ.) δεν είναι γενικά ανθυγιεινά ή ενοχλητικά σε αντίθεση με της αναερόβιας (H2S,CH4,NH3 κ.τ.λ.) που είναι δύσοσμα, ερεθιστικά ή εκρηκτικά. Γι'αυτό επιδιώκεται γενικά η εξασφάλιση αερόβιων συνθηκών αποδομήσεως στο περιβάλλον. Η διαδικασία της αερόβιας αποδομήσεως των νεκρών οργανικών ουσιών φαίνεται ενδεικτικά στην εικόνα 2.1 που παριστάνει συνοπτικά τον κύκλο του αζώτου,του άνθρακα και του θείου στη φύση. u'.a. 22

25 Μιχαέλα Παπαοττυρελιώτη ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5

26 Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΒΙΟΧΙΙΜΙΚΛ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟ ()Ξ \ ΓΌΝΟ ( BOD) Το οξυγόνο (Ο2) που χρειάζεται για τη βιοχημική αποδόμηση - οξείδωση των οργανικών ουσιών, των λυμάτων, από αερόβιους μικροοργανισμούς ονομάζεται βιοχημικά απαιτούμενο οξυγόνο ( BOD Biochemikai oxygen demand ). Είναι η συνήθως χρησιμοποιούμενη παράμετρος για τη μέτρηση του οργανικού φορτίου των λυμάτων και ρυπασμένων υδάτινων σωμάτων και αποτελεί μέτρο για την μέτρηση της "πυκνότητας" των λυμάτων από την πλευρά των ενοχλήσεων που μπορεί να προκαλέσει το οργανικό φορτίο του στο περιβάλλον (αν αποδομηθεί αναεμόβια ). Το τελικό ΒΟΟ ( BOD ) μιας ποσότητας νερού ορίζεται οις η ποσότητα του διαλυμένου οξυγόνου που χρησιμοποιούν οι μικροοργανισμοί για την πλήρη βιοχημική οξείδωση των περιεχόμενών οργανικών υλών. Άρχισε να χρησιμοποιείται συστηματικά από το ύστερα από εργασία ειδικής Βρετανικής Επιτροττής για την διάθεση λυμάτων. Το BOD επηρεάζεται από το είδος των οργανικών υλών ενώ κατά κανόνα ένα κάποιο μεγαλύτερο ή μικρότερο κλάσμα τους είναι διασπάσιμο. Συνεπώς μόνο κατά χονδρική προσέγγιση αντιπροσωπεύει την μάζα της οργανικής ύλης. Η μεγάλη αξία του BOD βρίσκεται στο ότι μετρά άμεσα το κυριότερο ρυπαντικό αποτέλεσμα της οργανικής ύλης στα υδάτινα σώματα, δηλαδή την κατανάλωση του διαλυμένου οξυγόνου που απαιτούν οι μικροοργανισμοί κατά την οξείδωσή της. Η βιοχημική οξείδωση είναι βραδεία διαδικασία και θεωρητικά απαιτεί άπειρο χρόνο για την ολοκλήρωσή της. Ο ρυθμός εξαρτάται μεταξύ των άλλων και από τη θερμοκρασία. Για συνηθισμένα αστικά λύματα σε 20 C χρειάζεται χρονικό διάστημα αρκετών ημερών ( ) για την ολοκλήρωση της αερόβιας αποδομήσεως, ενώ για την αναερόβια απαιτείται δεκαπλάσιο διάστημα. Η αερόβια βιοχημική αποδόμηση των οργανικών ουσιών γίνεται σε δύο στάδια; -Στο πρώτο στάδιο αποδομούνται κυρίως οι ενώσεις του άνθρακα, ενώ -Στο δεύτερο που αρχίζει στη δέκατη μέρα ( με 20 C )όταν έχουν πια ανατπυχθεί αρκετά τα νιτροβακτήρια, που αρχίζουν να πολλαπλασιάζονται την πέμπτη - έκτη μέρα. Σελ. 24

27 Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα οξενδίολόνται οι αζωτοόχες Γ,νωσεις ( Λ'ίτροποίηση ), πο» έχουν κυρίως απομείχ ευ παρά/νληλο, με ια υπολείμματα τουν οργανικών ενωσεων του ανθρακα. Οι αντιδράσεις που >οϊμβσνουν που λαμβάνουν χώρα είναι οι εξής: CHiO: Ο2 CO2+ ί ί2ϋ για την περίπτωση των απλών οργανικών ενώσεων Εάν οι εχ'ώσεις είναι αξωτούχες τότε εχουμε. ΝΗ4 +20? ^ ΝΟβ' + 2Η" + ΗζΟ (βλ. παραγρ. 3 2.! και 3 2.2) Παράλληλα οςειδώΐ'ονται και (χπ/χ_ αλ άργανες ενώσει, ή καπόχτα, Η οξείδωση αυτΐ μπορεί να είναι βιοχιριηκή η χημική: 2803^ Fe " τ θ 2 ^ 41Γ ^ 4Fe'' + 2Η2Ο Έτσι η τιμή του BOD = Ippm είναι χσρακτηρισηκι'] του καθαρού νερού Όταν η τιμή πμοσεγ/ίσα τα 5 ppm τότε σαφώς το \'ερο έχει ροπανϋεί. Τα ακατέργαστα λύματα μιας πόλης παρουσιάζουν τιιιές BOD απο 100 εως 400 και πλέο\ Τα βιομηχανικά απόβλητα βιομηχανικής κατερ/ασία., τροφίμειν έχουν τιμές BOD από 200 έως 10000, Το όριο του BOD στο Θερμαϊκό κόλπο και γενικώς στη Β. Ελλάδα για τα απόβλητα του είδους αυτού έχει καθοριστεί στα 30 ppm. Σε χρόνο 20 ημερών ικανοποιούνται συνήθως τα 95-99% του BODu, Δεδομένου ότι ο χρόνος αυτός είναι πολύ μεγάλος μετράται συνήθως το BOD των πέντε πρώτων ημερών ( BODs) σε θερμοκρασία 20 C. Ο λόγος του BODs/BODu επηρεάζεται και από την επεξεργασία των λυμάτων. Μετά από βιολογική επεξεργασία εμφανίζεται συνήθως μικρότερος σε σχέση με την τιμή του πριν από την επεξεργασία.. Η μέτρηση του BOD σε δεδομέΐό χηΐόχό ( BODs ) γίνεται με τοποθέτηση διαλύματος του δείγματος σε σφραγιζόμενη φιάλη και με τΐ) μέτρηση του διαλυμένου οξυγόνου στην αρχή και στο τέλος της περιόδου κατά τη διάρκεια της οποίας η φιάλη είναι τοποθετημένη σε περιβάλλον με θερμοκρασία 20' C, 11 διά,λυση του δείγματος σε καθαρό νερό εκλέγεται έτσι ώστε να υπάρχει περίσσεια διαλυμένου οςυγονου κατα τη διάρκεια του πειράματος..αιάφορα άά.ατα που προστίθίη ται εξασφαλίζουν τα απαιτουμενα στοιχεία ( άζωτο, φώσφορος, σίδηρος, κ.τ.λ. ) για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών και που δίνουν ρυθμιστική ικαχ ότητα στο διάλυμα.αν το δείγμα δεν περιέχει επαρκή πληθυσμό μικροοργανισμών τότε "σπέρνεται" με μικροοργανισμούς π.χ. Σελ. 25

28 ^ ίτί.'.: Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα με τη προσθήκη μικρής ποσότητας λυμάτων. Η ύπαρξη μιας αρχικής μαγιάς εγκλιματισμένων μικροοργανισμών μπορεί να αποτελέσει ιδιαίτερα σοβαρό πρόβλημα κατά την μέτρηση του BOD βιομηχανικών αποβλήτων. Μερικές συσκευές είναι διαθέσιμες που διευκολύνουν την μέτρηση του BOD σε διαδοχικούς χρί)νοι>ς. Π λειτουργία μιας κατηγορίας τέτοιων συσκευών στηρίζεται στην αναλογία μεταξύ κυ,ταναλούμενου οξυγόνου και τιτώσης της πίεσης του ατμοσφαιρικού αέρα της φιάλης. Το CO2 που ελευθερώνει η βιολογική οξείδωση δεσμεύεται από τοποθετημένους στη φιάλη κρυστάλλους λιθίου. Οι ενδείξεις του μανομέτρου μπορεί να είναι μεταφρασμένες σε ικανοποιητικό BOD (καταναλούμενο οξυγόνο). Σε (χλλου τύπου συσκευή ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο αντικαθιστά με καταγραφόμενες ποσότητες οξυγόνου τις καταναλούμενες έτσι ώστε η πίεση του Ο2 πάνω από το δείγμα να διατηρείται σταθερή. Το BODs εκφράζεται είτε σαν συγκέντρωση στα υγρά (π.χ. ml/lt = gr/m^) είτε σαν συνολικό φορτίο σε ορισμένη χρονική περίοδο (π.χ. gr/h ή Kg/ημέρα). Αν Lo είναι η συγκέντρωση του τελικού BOD (BODu), του δείγματος και L είναι η συγκέντρωση του BOD του δείγματος μετά χρόνο t από την έναρξη του πειράματος, τα μεγέθη που μετρούνται με τις περιγραφικές μεθόδους είναι οι διαφορές y == Lo - L δηλαδή το ικανοποιητικό BOD στους διάφορους χρόνους ί. Η γενική μορφή της καμπύλης y = y(t) δίνεται στο σχήμα: Σε πολλές τιεριπτώσεις η καμπύλη y(t) εμφανίζει απότομη άνοδο και ακολουθεί μετά το σημείο A τη διακεκομμένη καμπύλη. Το φαινόμενο οφείλεται στη νιτροποίηση του αμμωνιακού αζώτου, δηλαδή στη βιολογική οξείδωση του σε νιτρικά (ΝΟ3) η οποία συνεπάγεται κατανάλωση οξυγόνου (αζωτούχο BOD). Συχνά αν και όχι πάντα, η νιτροποίηση εμφανίζεται μετά από πάροδο αρκετών ημερών ώστε να μην παρεμβαίνει Σελ. 26

29 Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα στις μετρήσεις του οξυγόνου που κατανιχλώνεται για την οξείδωση της οργανικής ύλης (ανθρακούχο BOD). Αν, όπως συνήθως συμβαίνει, αντικείμενο του πειράματος να είναι το ανθρακούχο BOD και υπάρχει περίπτωση παρέμβασης της νιτροποίησης, η νιτροποίηση μπορεί να εμποδιστεί με προσθηκτ] κατόλληλων χημικών ( θειουρία, αλληλοθειουρία). Αν για την καμπύλη y(t) ήταν διαθέσιμη μια βάσιμη γενική μαθηματική έκφραση τότε θα ήταν δυνατό να εκτιμηθεί το τελικό BOD ( ΒΟΟ = Lo )όπως άλλωστε και κάθε ενδιάμεση τιμή με προσαρμογή της γενικής συνάρτησης y(t) σε παρατηρήσιμο σημείο σύνολο yi, ti για σχετικά μικρούς χρόνους ti ( π.χ. ti = 1,2,3,4,5 ημέρες ). Το πρόβλημα παρουσιάζει σημαντικό ενδιαφέρον και έτσι δεν είναι τιερίεργες οι προσπάθειες που έγιναν στο παρελθόν προς την κατεύθυνση αυτή. Παρατηρείται όμως ότι οι οργανικές ύλες των λυμάτων ανήκουν σε πολλές κατηγορίες με ποικίλλουσα συμμετοχή στην όλη οργανική ύλη, που αντιπροσωπεύεται από την καθολική παράμετρο BOD. Κάθε μια από αυτές οξειδώνεται με διαφορετική, γενικώς, ταχύτητα και έτσι είναι απίθανο, ότι απλές συναρτήσεις με μικρό πλήθος παραμέτρων μπορούν να περιγραφούν σε κάθε περίπτωση το πείραμα BOD με ικανοποιητική ακρίβεια. Όσα αναφέρθηκαν στις προηγούμενες παραγράφους κάνουν φανερό ότι η άνω εκτίμηση του τελικού BOD (Lo) με βάση τις παρατηρήσεις λίγων ημερών ενέχει σοβαρή αβεβαιότητα. Εξάλλου, ακόμη και ένα παρατεταμένο τιείραμα είναι αμφίβολο αν θα επιτύχει καλή προσέγγιση του Lo (ΒΟΟ ). Το BOD πρέπει να μετρά όχι μόνο το οξυγόνο που απαιτείται για τη χρησιμοποίηση της οργανικής ύλης του δείγματος από τα βακτηρίδια, αλλά και το οξυγόνο που απαιτείται για την οξείδωση της δημιουργούμενης βιομάζας, δηλαδή των βακτηριδίων που αναπτύσσονται στη φιάλη με τροφικό υπόστρωμα την αρχική οργανική ύλη και των πρωτόζωων που χρησιμοποιούν ως τροφή τα βακτηρίδια. Κατά το τελευταίο στάδιο η ταχύτητα οξείδωσης μπορεί να είναι τόσο μικρή ώστε είναι δύσκολο να μετρηθεζ ενώ ένα αξιόλογο ποσοστό της βιομάζας να μην έχει ακόμη οξειδωθεί. Η σε κάθε περίπτωση μακρά διάρκεια των πειραμάτων του BOD, η ανάγκη ύπαρξης εγκλιματισμένου πληθυσμού μικροοργανισμών και η ανάγκη προεπεξεργασίας στην περίπτωση τοξικών λυμάτων αποτελούν σοβαρά μειονεκτήματα του BOD ως μέτρου της οργανικής ύλης. Εξάλλου η μεταβλητότητα του λόγου BODs/BODu στα διαδοχικά στάδια επεξεργασίας των λυμάτων εισάγει σφάλματα κατά την κατάστρωση Σελ. 27

30 Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα εξχσοισεων ισορροπίας της οργανικής ύλης σε όρους BODs. Βχτούτοις το BOD εχει το μεγά/.ο πλεο',έκτιιμα τη: ανηστοιχη^ προ, τη μι/ζα Γίι,ο' βιοοιαοπα,σιμοί' οργανικών ουσκπν Δηλαδή του ρύπου που αποτελεί τον τυπικό παραγοντα σποξυγόνωσης των υδάτινων σωμάτο>ν και των οποίων η απομακρυνοί] απο τα λύματα αποτε/χί τον κύριο στόχο τΐ]ς [)ΐο/α)γικτις επεςεργασιας. Το ολικό βιοχημικά απσιτούμπ'ο οξυγόνο ( TbOD ), έχει προταθεί από μερικούς ερευνητές και έχει υιοθετηθεί απο συγγράφεις σε αντικατάσταση του BOD5,BOD. Χρησιμοποιείται ττερο/ίο'ής Γ/κλιματισμέ'.'ος μικροβιακος π/ηουσμπ, σε υψηλή συγκέΐ'τρωση, πράνμα που επιτρέπω ταχί' πειραματισμό π χ 8 ωρών Το I'bOD προκύπτει ως η διαφορά μεταξύ των τιμών του COD του δείγματος πριν και μετά το πείραμα. Το B01); και το Β01) εξακολουθούν πάντως '.α αποτελοιν τα οιοθετουμεν'α μέτρο της ορνανική: ύλη, στη\' Ρφοραογή αλλά και τη: Ερευχ α Το BOD= αλλά, συχνά και το COD χρησιμοποιούνται κατά κανόνα για το σχεδιασμό και τον έλεγχο λειτουργίας των εγκαταστασειυχ επεξεργασία^ λυμάτων, ενώ το BOD,, χρησιμοποιείται για τη με/ώτη της αποξυγόνωση: των υδιίτινωχ' σωμάτων Εξάλλου πολύτιμα στατιστικά στοιχεία τητ λειτουργίας εγκαταστάσεων επεξεργασίας είναι εκφρασμένα σε όρους BOD5. S.J.I Βακτηρίδια Από το μεγάλο πλήθος των βακτηριδίων που ζουν στον αέρα και στο νερό, τρία είδη αναπτύσσονται με τις βιολογικές διαδικασίες. Αυτά τα βακτηρίδια χρησιμοποιούν τους ρυπους των λυμάτων ( οργαχικες ύλες και αμμοινία ) οις Τ()οφη και με την ταυτόχικτνη χρησιμοποίηση οξυγόνου και ωτρικίον παγκ/γονται ακίνδυνα αέρια που βρίσκονται σε αφθονία στην αταόσφαιρα ( διοξείδιο του άνθρακα και άζωτο ). Μέρος των ρύπων απομακρύνεται με την π>.εοναξ,ουσα ιλη και μονο ένα μικρό ποσοστό απορρίπτεται στο\ αποδέκτη Οι (ύολογικες διαδικασίες στην εγκατάσταση είναι ε>νεγχόμενες, έτσι οιστε να δημιουργούνται οι καλύτερες συνθήκες για ττ ν ανάπτυίη των βακ-πητιδίων ίιαδικασία Ανάπτυξης Μικροβίων Τροφή αικροβίων Ισες ποσότητες (σε gr) απο 1 Γλυκοδπ. 2: Γλουταιηνικο οξύ, 3: ( Ν1Ε Από την τροςιή αυτή κάθε μέρα Οσ. ρίχνουμε 0,2-0,3 gr. Σελ. 28

31 Μετρήσεις σε Αστικά Λύμοπα Τρόπος ανάπτυ^ΐΐς Σε δοχείο 41t, από πλαστικό η γυαλί τοποθετούμε όγκο 21t από το υγρό της γλίντζας μαζί με τα μικρόβια και το θα/νασσινό νερό της ίίεριοχής. Μέσα στο δοχείο διαβιβάζουμε αέρα συνεχώς. Έτσι πραγματοποιείται η ανάτγτυξη μικροβίων. Όλα τα υλικά αυτά πρέπει να βρίσκονται στον απαγωγό και ο χειρισμός τους να γίνει με προσοχή. Ληψη Μικροβίων Ανάλογα με την ποσότητα του δείγματος για BOD λαμβάνουμε από τα λύματα (για τη Β.Φ.Λ. 415 ml), παίρνουμε 3% σπόρια, δηλαδή 12,45 Ν, 12,50 ml σπόρια, από το διάλυμα του δοχείου 21t ανάτιτυξης μικροβίων μέσω ενός χωνιού στο οποίο έχουμε βάλνει υαλοβάμβακα (να μην είναι πατημένος) και παίρνουμε ποσότητα 12,50 ml. ΚοΛά θα είναι ποσότητα από τα 12,50 ml να μεταφέρεται σε μικροσκόπιο καθημερινά για να παρατηρείται η ύπαρξη μικροβίων. Παρακάτω σας παραθέτουμε την μέτρηση του "βιοχημικά απαιτούμενου οξυγόνου" σύμφωνα με το Ελληνικό Πρότυπο του Ελότ, 5.2 ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ Αυτό το Ελληνικό Πρότυπο ττεριγράφει μια μέθοδο για συμβατικό προσδιορισμό του βιοχημικά απαιτούμενου οξυγόνου. Το "βιοχημικά απαιτούμενο οξυγόνο" είναι η ποσότητα του οξυγόνου που καταναλώνεται για την οξείδωση της οργανικής κυρίως ύλης ενός δείγματος με την βοήθεια μικροοργανισμών. Τα αποτελέσματα που λαβαίνονται είναι προϊόν συνδυασμού βιολογικών και χημικών δράσεων. Δεν έχουν αυστηρό και σαφή χαρακτήρα, όπως τα αποτελέσματα που προκύτγγουν από μια καλά καθορισμένη χημική διαδικασία και δίνουν μια ένδειξη από την οποία μπορεί να εκτιμηθεί ο βαθμός ρυπάνσεως του νερού από οργανικές κυρίως ουσίες. Η ερμηνεία των αποτελεσμάτων μπορεί να είναι πολύπλοκη, αν υπάρχουν τοξικές ουσίες. Σελ. 29

32 Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα 5.2. / Πί'.δίο Εφ<ψμογής Η μέθοδος αυτή είναι εφαρμόσιμη σε λύματα και βιομηχανικά απόβλητα. Η χρήση της μεθόδου για επιφανειακά νερά είναι περιορισμέιαις αξίας H προέκταση τίον (τποτελεομάιων μεθόδου στις πραγματικές απαιτήσεις οξυ/όνου του επιφανειακού τ^)εχυύμεvυυ νερού, είναι πολύ αμφισβητήσιμες, γιατί το πεp1βάλλo^' του εργαστηρίου δεν αλ τιπροσιοπεύει τι: πραγιιατικέ: σΐ'νθήκε*, όπως το φως. τη θερμοκρασίί/. το βιολογικό πληπασυό, τα ι^ευιιατα, τηΐ' συγκιοπροιση οςυγονου κ,τ.λ Αρχή Ππωαση, για χ ήμερες σε σκοτεινό μερον, και σε άερμοκραοια 20,. 1C, του δείγματος που δοκιμάζεται αραιωμένο με νερό που έχει μεγάλη περιεκτικότητα σε οξυγόνο και αερόβιους μικροοργοχίσμού:. Πρί'σδιορισμός της "τοσότητας του οξυγονου που καταναλευοηκε στο διάστημά τος\' χ ημεριυν. Συμβατικά εχει οριστεί το διάστημά των 5 ημερών ( BODs ) Δειγματοληψία - Δείγματα Συνυφασμενη με την χημικη αναλυση, και πριν απ'αυτην είναι η δειγματοληψία. Καλό θα είναι αυτός που κάνει την ανάλυση να παίρνει ο ίδιος το δείγμα έτσι θέστε να ξέρει τι πρέπει να μετρήσει να μην κάνει υπερβο>.ές αλλά ούτε και παραλήψεις που μειώνουν τι^ν αξία τιις αναλυτικής δουλειάς και κανα τον κόπο πολλές φορές περιττό. Εάν αυτό δεν γίνεται κάθε φορά τουλάχιστον να γίνεται περιοδικά ή να υπάρχει περιοδική συνεργασία με το δειγματολήπτη. Γο γεγονος οτι απο πεντε η είκοσι πέντε nil βγάζει κάνεις συμπεράσματα για παροχές αποβλητυιν χιλιάδων κυβικών μας κάνει να πιστεύουμε οτ; θα πρεπει να κάνει τον αναλυτή πολύ σκεπτικό και μετρημένο Τα διεθνή στανταρτ ούτοις η άχλως υποβοηθούν την περισκεΐ Π] αυτή και δίνουν αρκετές οδηγίες για τη δειγματοληψία. Είναι προφανές ότι η δειγματοληψία επί τόπου στο πεδίο ανάλογα αν γίνει σε στάσιμο σιμιείο ή στη ροή σ'ένα σημείο ή πολλά στην επιφάνεια η σε κάποιο βάθος, συμπαρασύροντας και ευμεγεθη στερεά η οχι οδηγεί σε εντελώς διαφορετικά αποτελέσματα. Σελ. 30

33 T-Pl.^.VL - _ΓΑ!?7> i T:JJi rv!»: ' Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα Πέραν τούτου υπήρχε και μια δεύτερη δειγματοληψία στο εργαστήριο για να απομονωθεί ο μικρός όγκος που χρειάζεται για τη χώνευση της κάθε ανάλυσης. Εδώ πρέπει να τονίσουμε προσοχή στον χρόνο ανάλυσης μετά τη δειγματοληψία στην ομοιογενοποίηση του δείγματος, στην ακρίβεια των ογκομετρικών που χρησιμοποιούμε, πότε χρειαζόμαστε δύο θέσεις με το κόμμα και πότε όχι. Τέλος τα δείγματα πρέπει να φυλάγονται όχι περισσότερο από 24h σε θερμοκρασία κάτω από 4 C από την στιγμή της δειγματοληψίας Εμβολιασμός Σκοπός του εμβολιασμού είναι να αποκτίισει το δείγμα βιολογικό πληθυσμό ικανό να οξειδώσει την οργανική ύλη. Οπου υπάρχουν τέτοιοι μικροοργανισμοί, λ.χ. λύματα, μη χλωριωμένα, απόβλητα και επιφανειακά νερά, ο εμβολιασμός δεν χρειάζεται και δεν πρέτιει να γίνεται. Τα δείγματα που έχουν χαμηλό βιολογικό πληθυσμό, λ.χ. εξαιτίας χλωριώσεως, υψηλής θερμοκρασίας ή ακραίου ρη, πρέττει να εμβολιάζονται. Υπάρχουν δείγματα, λ.χ. ορισμένα βιομηχανικά απόβλητα, που χρειάζονται εμβολιασμό με ειδική ζύμη, προσαρμοσμένη να καταναλώνει τις ειδικές οργανικές ουσίες. Τέτοια ζύμη παρασκευάζεται από δείγμα που παίρνεται από τον αγωγό, όπου χύνονται τα απόβλητα της βιομηχανίας, σε απόσταση 3-8 km από το σημείο της εκβολής. Αν αυτό δεν είναι δυνατό, τότε παρασκευάζεται στο εργαστήριο από αστικά λύματα που αερίζοντας με την προσθήκη αυξημένων ποσοτήτων αυτού του απόβλητου Αντιδραστήρια Για την ανάλυση πρέτιει να χ^ιησιμοποιούνται αντιδραστήρια αναγνωρισμένης αναλυτικής καθαρότητας (pro analysi) και (χπεσταγμένο ή ισοδύναμης καθαρότητας νερό, με συγκέντρωση χαλκού μικρότερη από 10 mg/lt και χωρίς υπολειμματικό χλώριο. Νερό ειιβολιασιιού Για τον εμβολιασμό μπορεί να χρησιμοποιηθεί: Νερό αστικών λυμάτων, που πάρθηκε πρόσφατα από κεντρικό υπόνομο ή υπόνομο μιας κατοικημένης ζώνης ελεύθερο από ετησημασμένη βιομηχανική ρύπανση. Το νερό εμβολιασμού πρέπει να διατηρείται στους 20 C για h. Σελ. 31

34 Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί νερό που λαβαίνετε με τον ακόλουθο τρόπο: Προσθέτονται 100 gr. χώματος κήπου σε 1 It νερού. Το μίγμα αναδεύεται και αφήνεται επί 10 min να διαχωριστούν οι δύο φάσεις. Λαβαίνονται 10 ml από το υπερκείμενο υγρό και συμπληρώνονται στο 1 It με νερό. Ρυθμιστικό διάλυαα φωσφορικών Διαλύονται 8,5 gr δισοξινουφωσφορικού καλίου (ΚΗ2ΡΟ4), 21,75 gr μονοξινουφωσφορικού καλίου (Κ2ΗΡΟ4), 33,4 gr μονοξινουεπταϋδρικού-φωσφορικού νατρίου (NH4CI) σε περίπου 500 ml απεσταγμένου νερού και το διάλυμα αραιώνεται σε 1 It.Το ρη αυτού του ρυθμιστικού διαλύματος είναι 7,2 χωρίς άλλη ρύθμιση. Θειΐκό Μαγνήσιο (MgS04.7H20), διάλυμα 22,5 gr/lt Χλωριούγο Ασβέστιο (CaC12), διάλυμα 27,5 gr/lt Χλωριούγος Σίδηρος (FeC13.6H20), διάλυμα 0,25 gr/lt Νερό αραιώσεως Το απεσταγμένο νερό διατηρείται σε φιάλες, πωματισμένες με βαμβάκι, αρκετά ώστε να κορεστεί σε διαλυμένο οξυγόνο ή αν δεν είναι πρακτική η φύλαξη, ανακινείται σε μισογεμάτο δοχείο καλά, ή αερίζεται με καθαρό ρεύμα αέρος στους 20+' 1 C. Τοποθετείται σε κατάλληλη φιάλη ο επιθυμητός όγκος νερού και προσθέτεται 1 ml από τα ακόλουθα για κάθε ένα λίτρο νερού: - Ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών - Θειικό μαγνήσιο - Χλωριούχο ασβέστιο - Χλωριούχος σίδηρος Αν το νερό αραιώσεως δεν πρόκειται να χρησιμοποιηθεί αμέσως, τότε το Σελ. 32

35 ^1Γτpj α^:tς 0 Ασπκα Λύματα ρυθμιστικό διάλυμα προσθέτεται λίγο πριν τη χρήση του. -Λ\ τα δει/μιχτα π('όκ::ι.ται να <'.μ[5ολιαστου\ προση,ττγ.ται η ^υμη 1-5 ml/lt (ανάλογα με την προέλευσή της) στο νυρό αραιωσειος. Το όιαλυμα αυτό διατηρείται στους C και χρησιμοποιείται μέσα σε 24 h. Υδρογλωρικό Ο^ύ (HC1) διάλυμα 1 Ν Υ δ ρ ο 2 ε t δ ΙΟ τ ο υ Νατρίου (NaOH) οιαλυμα 1 Ν Θ ε t (ό δ ε C Ν ά τ t>ι ο (Na2SC);,) οιάλυμα υ,025 Ν Λρ υ λ ο Διάλυμα (ΕΛΟΤ 264), Ο^ικο Ο ά,ύ (CHsCOOH), ΔΙΑΛΥΜΑ 1:1 Ιωδιούγο Κάλιο (ΚΙ), διάλυμα 10%. Ε Ξ Ο Π Λ I Σ Μ Ο Σ Κοινός εργαστηριακός εξοπλισμό., και Φιάλες επωάσεως με σμυρισμενα πώματα των ml ((ριαλες ΒΟϋ) Σκοτεινός επωαστικός Οάλαρος ή υδρόλουτρο με κάλυμμα, με ελεγχόμενη θερμοκρασία ρυθμισμένη στους 20+' 1 C. Σελ. 33

36 Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα Συσκευή u ε τ ρ ιί σ ε ω ς διαλίίμένου οξυγονοι' 0 ά λ «Ηο ς ψ υ Ι ε c (0-4 0 για την μεταφορά και ουντήρηση του δείγματος. Πενάμετρο Τα γυά^νίνα σκευΐ) πρεπει να είναι προσεκτική καθαρισμένα και προστατευμένα απο κάθε ρύπανση, II Ρ Ο Ε Τ Ο 1 Μ Λ Σ I Λ Λ F I I Μ Λ Γ > Ν Γ I A Λ Ν A A Υ Σ Η Δείγματα που αναι αλκαλικα η όξινα Εςουοετέρωση σε ρη ~7 με υδροχλιορικό οξΐ) 1 Ν η υδροξείδιο του νατρίου και με τη βοήθεια πεχαμέτρου. 5.3 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Μέθοδος χωρίς οφαίωση: Το διάλυμα ομογενοποιείται πριν από τη δοκιμασία. Γεμίζονται δύο ή και τρεις φιάλες BOD με δείγμα, με τρόπο που να μην εγκλωβίζονται φυσαλιδες αέρα Αν δεν ξερουμε τι τιμή BOD περίπου περιμένουμε τότε βάζουμε διαφορετικές ποσότητες δείγματος στις φιάλες μας χ^ιησιμοποιοιντας για την κάθε μια τιιν αντίστοιχη κλίμακα ΙΙ.χ. στί] συσκευή που χρησηιοποιήσαμε στις μετρήσεις για τα λύματα της Καβάλας είχαμε: Ποσότητα δείγματος σε ml Χρησιμοποιούμενη κλίμακα στήλης Hg Γ 90 Σελ. 34

37 Μειρήσεις σε Αστικά Λύματα Παρακολουθούμε το δείγμα μας καθημερινά έτσι ώστε να μην μας φύγει ο υδράργυρος (Hg) σε περίπτωση που η τιμή του BOD μας είναι μεγαλύτερη από την ανώτερη τιμή της κλίμακας που έχουμε χρησιμοποιήσει για τη συγκεκριμένη φιάλη. Αν ξέρουμε όμως τι τιμή περίπου έχει το δείγμα μας (π.χ. στην είσοδο του Βιολογικού Καθαρισμού της Καβάλας έχουμε BOD = mg/lt ενώ στην έξοδό του το BOD μας κυμαίνεται από mg/lt) τότε χρησιμοποιούμε την κλίμακα του οργάνου που μας καλύπτει δηλαδή η τιμή του υδράργυρου στη στήλη να ξεπερνά την αναμαινόμενη τιμή του BOD μας, βάζοντας μέσα στη φιάλη τα ml του δείγματος που αντιστοιχούν σε αυτή. Εν συνεχεία ρίχνουμε μέσα την τροφή για τα μικρόβια (Nutrient) και αφού αφήσουμε το δείγμα μας περίπου 30 λετττά για να πάρει τη θερμοκρασία που πρέπει (20 C) το κλείνουμε, εφόσον πριν ρίξουμε κρυστάλλους λιθίου (Li), από έτοιμα φακελάκια της Merc, στο πώμα της κάθε φιάλης. Αφήνεται για πέντε ημέρες. Κατόπιν διαβάζουμε την στήλη υδραργύρου (Hg) που μας δίνει κατευθείαν την τιμή του BOD μας Μετρήσεις BOD στο Εργαστήριο Ενόργανης ΑνάΙυσης. Για την πραγματοποίηση του δικού μας πειράματος πάρθηκε δείγμα από την είσοδο του Βιολογικού Καθαρισμού Καβάλας στις 2/12/1997 και ώρα 11:30 π.μ. Το δείγμα ήταν στγμιαίο. Τοποθετήθηκαν τρεις φιάλες με 200 ml, προστέθηκε από ένα φακελάκι θρεπτικό υλικό (Nutrient) στη κάθε φιάλη καθώς επίσης και κρύσταλλοι λιθίου στο πώμα της κάθεμίας στην συσκευή και χρησιμοποιήθηκε η κλίμακα των 400 όλα αυτά γιατί περιμέναμε BOD από mg/lt. Οι τιμές που σημειώθηκαν μετά από πέντε ημέρες ήταν οι εξής: Πρώτο δείγμα: Τιμή BOD=280 mg/lt. Δεύτερο δείγμα: Τιμή BOD=310 mg/lt. Τρίτο δείγμα: Τιμή Β00=277,5 mg/lt. Σελ. 35

38 Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα Παρατηρήσεις BOD: 1. Προσθέσαμε νερό 2 ml ατιεσταμένο (όσο είναι και ο Hg) πάνω από τον υδράργυρο ετιειδή κατά τη θέρμανση της συσκευής εν ώρα λειτουργίας θα είχαμε ατμούς Hg με αποτέλεσμα να παθαίναμε ίσως υδραργυρίωση που είναι πολύ επικίνδυνη. Προσθέτοντας όμως το νερό ακριβώς στην ίδια ποσότητα με αυτή του Hg (2 ml) δίνουμε την δυνατότητα στην συσκευή να δημιουργεί μόνο υδρατμούς. Συνιστάται το νερό να συμπληρώνεται κάθε φορά που παρατηρείται ότι η ποσότητα του μειώνεται λιγότερο από 2 ml πάνω από τον υδράργυρο. 2. Όσο μεγαλύτερες ποσότητες δείγματος έχουμε μέσα στις φιάλες του BOD τόοο μικρότερες κλίμακες υδραργύρου χρησιμοποιούμε, όπως π.χ. για 400 ml δείγματος πρέπει να χρησιμοποιήσουμε την κλίμακα των Εμείς περιμέναμε τιμή εισόδου του BOD στα λύματα που πάρθηκαν ουτό το Βιολογικό Καθαρισμό Καβάλας γύρω στο 300 mg/lt για αυτό και χρησιμοποιήσαμε την κλίμακα των 400 στην στήλη του υδραργύρου βάζοντας μέσα στις φιάλης αντίστοιχα 200 ml δείγματος. 4. Ο μαγνητικός αναδευτήρας υπάρχει μέσα στη φιάλη μας για να κρατά το μείγμα μας ομοιογενές (χωρίς κατακάθι). 5. Το λίθιο (Li) προστίθεται σε ειδική πλαστική θήκη της κάθε φιάλης όπου απορροφά το 02και εγκλωβίζει το μονοξείδιο του άνθρακα (CO). 6. Εάν δεν ξέρουμε τι τιμή BOD να περιμένουμε στο δείγμα μας τότε βάζουμε διάφορες ποσότητες λύματος στις φιάλες μας με τις αντίστοιχες κλίμακες στήλης υδραργύρου και παρατηρούμε την πορεία τους αρκετά συχνά γιατί π.χ. αν το BOD είναι να βγει 300 τότε στις μικρές κλίμακες μπορεί να παρατηρηθεί υπερχείλιση του υδραργύρου. 7. Δεν χρησιμοποιήσαμε μικροοργανισμούς που έπρεπε να έχουμε ετοιμάσει από πριν γιατί δεν έχουμε να κάνουμε με βιομηχανικά λύματα αλλά με αστικά τα οποία έχουν οργανικό φορτίο. 8. Η αμπούλα Nutrient που ρίχνεται μέσα στο δείγμα είναι ένα θρεπτικό υλικό και αποτελεί την τροφή για τους μικροοργανισμούς μας και είναι της εταιρείας Huck. 9. Όσο περισσότερους ρύπους έχουμε στο λύμα μας τόσο περισσότερο οξυγόνο καταναλώνουν οι μικροοργανισμοί μας το οποίο μεταφράζεται στην μανομετρική κλίμακα του υδραργύρου πάνω στη συσκευή μας. ΙΟ.Αν κατά την διάρκεια του πειράματός μας (5 ημέρες) παρατηρηθεί ανεβοκατέβασμα Σελ. 36

39 ^?:ις σ:: Λ u^\ιπια:α 1! Κατα τι^ μ^ιρησει^:. παρατϊ]ρ!]σαμε ο π τιι τ )ΐα οκειγμαια μαε μέσα g iu φ ια /χζ του BOD. n:apk.' ίσιασαν οιαθν)ρετικε^ τιμετ μετά το τε/.οτ Τ(.:)ν ηεντε ημέιρίον Λυτό σι*νε )ΐ] όιοτι τ^) οεΐ/μα που ααροϊ]κ. ε. ααο τον* Β ιολο'/ικό Καθαρισμό Καβα/^αε, την 2 12'1997 και ωρα 1! 30 π μ ήταν στυ/μιαιο Λυτό στ]μαινει οτι οι παραπανευ όΐακ~υμανσεις στις π μ ε ς του BOD. ήταν ανα μενομενεε Σ Η Μ Ε ΙίΙΣ Η : Στα,στικα λύματα όεν χρειάζεται κατα το Πείραμα του BOD να φτάνουμε το ρη στα 7 ούτε να κα/λιε^τγουμε απο πριν μικρόβια, που θα προσθέτουμε στί;^ φιαλε., μα^ μα^ι με χτ ν τροφή οποιις αναφεροηκε πιο κάνο) γιατί θεω ρείτα ι ότι το λύμα - δείγμα μας είναι εμπ/αΐυτ εμενο σε οργανικό φορτίο. Εικ 5 1 Συσκευή του Β Ο D.Μι/ω:/.α Παπασπυρε/Λωπ] U/- 37

40 π Μετρήσεις σε Αστικά Λύματα 5.4 ΜΕΘΟΔΟΣ ΑΡΑΙίΙΣΕΩΝ Εττειδή τα νγρά απόβλητα περιέχουν οργανικό φορτίο που αντιστοιχεί σε εκατοντάδες ή χιλιάδες mg/it BOf), ενώ η δκχλυτότητα του οξυγόνου στο νερό, είναι μικρότερη από 10 mg/lt, η μέτρηση του BOD πρέπει να γίνει σε ένα μίγμα που περιλαμβάνει μια μικρή ποσότητα από τα υγρά απόβλητα και μια σχετικά μεγάλη ποσότητα νερού αραίωσης. Το νερό αραίωσης είναι συνήθως απεσταγμένο, στο οποίο προσθέτουμε σαν θρετττικά άλατα Fe, Ca, Mg και ένα διάλυμα BUFFER (φωσφορικού). Η μέτρηση του BOD περιλαμβάνει τη μεταφορά της κατάλληλης ποσότητας των υγρών αποβλήτων σε φιάλη BOD (όγκου συνήθως 300 ml) και την πλήρωση της φιάλης με νερό αραίωσης. Η προτεινόμενη ποσότητα των υγρών αποβλήτων που θα πρέττει να προστεθεί στη φιάλη BOD δίνεται στον πίνακα. Στο νερό αραίωσης προστίθεται μερικές φορές μια μικρή ποσότητα μικροοργανισμών, αυτό είναι απαραίτητο όταν το δείγμα έχει τέτοια προέλευση που μας κάνει να πιστεύουμε ότι δεν περιέχει μικροοργανισμούς, οι οποίοι μέσα στη φιάλη BOD θα προκαλέσουν τη βιοδομική αποικοδόμηση του δείγματος. Κατά το γέμισμα και κλείσιμο των φιαλών, πρέπει να προσεχθεί, ώστε οι φιάλες να μην έχουν φυσαλίδες αέρα. Επίσης πρέπει να αποκλεισθεί η είσοδος φυσαλίδων αέρα στη διάρκεια των πέντε πρώτων ημερών. Αυτό γίνεται είτε με την βοήθεια σούστας που πιέζει το καπάκι της φιάλης είτε με κάλυψη του καπακιού της φιάλης με νερό, ί,τσι ώστε η φιάλη να ρουφά νερό σε περίπτωση υποπίεσης και όχι αέρα. Στη διάρκεια των πρώτων πέντε ημερών οι φιάλες τοποθετούνται σε θάλαμο ψύξης θέρμανσης που κρατά σταθερή θερμοκρασία 20 C ώστε να είναι σταθερή η ταχύτητα των αντιδράσεων σ'αυτές. Συγκρίνοντας την τιμή ενός τέτοιου θαλάμου, με την τιμή μιας συσκευής κλιματισμού που μπορεί να κρατήσει σταθερή την θερμοκρασία όλου του χώρου, προτείνουμε τη δεύτερη λύση, γιατί γλιτώνει το εργαστήριο από την προεργασία των δειγμάτων στις σωστές συνθήκες θερμοκρασίας. Προτείνουμε ποσότητα υγρών αποβλήτων για την μέτρηση του BOD σε φιάλη 300 ml. Σελ. 38

41 Μειρήσεις or. Α στικά Λνΐ Αναμενόμενο BOD σε mg/lt 3000Π ( ml υγρο^ν αποβλήτων , Π , Oil 3,0ϋ ,00 Μετά από πέντε ημέρες το BOD μπορεί να υπολογισθει από τον παρακάτω τύπο: BOD = [(ΒΟΟ-ΒΟϋι)*(όγκος φχάλης/ml αποβλήτων)]-(βοο-βοοο) όπου BOD είναι η συγκέντρπ;ση του διαλυμένου οξυγόνου στο νερό αραίωσης (βρύσης). BODi είναι η συγκέντρωση του διαλυμένου οξυγόνου στο δείγμα μας μετά την αραίωση, BODo είναι η συγκέντρωση του διαλυμένου οξυγόνου στο δείγμα μας πριν την αραίωση. Οταν το BOD είναι μεγαλύτερος από 200 mg/lt ο δεύτερος όρος στην παραπάνω εξίσωση είναι αμελητέος Η βιοχημική οξείδωση είναι μια αργή διεργασία Θεο,ιρητικα απαιτείται απεριόριστος χρόνος για να τελειώσει. Η μεταβολή της συγκέντρωσης του διαλυμένου οξυγόνου, καθώς και η μεταβολή του BOD με το χγΐόνο φαίνονται στο παρακάτω σχήμα Σε πέντε ήμερες η βιοοςειδωση εινι.; κατά 60-^( ' ο πληρη^, ενω απαιτούνται γύρω στω 20 ημέρες για 95-99% βιοοξείδωση. Το BOD που αντιστοιχεί σε πλήρη βιοοξείδωση είναι γνωστό σαν τελικό BOD (Ultimate BOD) και συμβολίζεται με το BOD,, ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται και για τη μέτρηση του BOD με οξυγονόμετρο διότι αν χρησιμοποιηθούν τα δείγματα όπως εχει τότε υπάρχει περίπτωση να δηλητηριαστεί το ηλεκτρόδιο της συσκευής Ομως θα αναφερθουμε σε αυτό εκτενέστερα πιο κάτω. Σελ. 39