«Σχεδίαση και λειτουργία εργαστηριακής δεξαµενής διαχωρισµού φάσεων για την προεπεξεργασία υδατικών αποβλήτων ελαιουργείων»

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΠΜΣ «ΓΕΩΡΓΙΑ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ» «Σχεδίαση και λειτουργία εργαστηριακής δεξαµενής διαχωρισµού φάσεων για την προεπεξεργασία υδατικών αποβλήτων ελαιουργείων» Συγγραφέας: Καρατζάς Εµµανουήλ, Α.Μ. 145/ Υπεύθυνος Καθηγητής: Χαλβαδάκης Π. Κωνσταντίνος (Τµήµα Περιβάλλοντος, Πανεπιστήµιο Αιγαίου) Μυτιλήνη Σεπτέµβριος 2004

2 Ευχαριστίες Ευχαριστώ τον Καθηγητή Χαλβαδάκη Κωνσταντίνο για την πρότασή του να αποτελέσει το παρόν εργαστηριακό πείραµα αντικείµενο της διπλωµατικής µου εργασίας. Ο αρχικός σχεδιασµός του πειράµατος ήταν δική του έµπνευση και τον ευχαριστώ που µου ανάθεσε την κατασκευή της εργαστηριακής δεξαµενής µε σκοπό την πραγµατοποίηση του πειράµατος. Έτσι έµαθα καινούρια πράγµατα και µπόρεσα, µε την καθοδήγησή του, να παρουσιάσω αυτή την εµπειρία και ως διπλωµατική εργασία, στα πλαίσια των µεταπτυχιακών µου σπουδών. Ευχαριστώ την Περιβαλλοντολόγο Αγγελική όξα γιατί ανέλαβε εξ ολοκλήρου την επίβλεψη του πειράµατος, για όσο καιρό έλειπα στην Άρτα, λόγω της συµµετοχής µου στην Πρακτική Άσκηση. Ευχαριστώ τον ιδάκτορα Περιβαλλοντολόγο Στασινάκη Αθανάσιο για την πολύτιµη βοήθεια που παρείχε σε µένα και στην Αγγελική όξα τόσο στο σχεδιασµό του πειράµατος όσο και στις εργαστηριακές αναλύσεις, σε όλη τη διάρκεια του πειράµατος. Επίσης τον ευχαριστώ για τη συγγραφή κειµένων που αφορούσαν στη µεθοδολογία και στην παράθεση αποτελεσµάτων του πειράµατος, τα οποία µου ήταν ιδιαίτερα χρήσιµα για την αξιολόγηση της απόδοσης λειτουργίας της εργαστηριακής δεξαµενής. Ευχαριστώ τον Μηχανικό ιεργασιών και Περιβάλλοντος Schälicke Dirk για τις χρήσιµες συµβουλές του και την καθοδήγησή του στην κατασκευή της εργαστηριακής δεξαµενής. Ευχαριστώ το Ειδικό ιδακτικό Τεχνικό Προσωπικό του Εργαστηρίου Αναλυτικής & Περιβαλλοντικής Χηµείας του Τµ. Περιβάλλοντος κ. Ατσικµπάση Σπυρίδων και κ. Καραντανέλλη Γεώργιο για την εξυπηρέτηση, τις συµβουλές τους και τη διάθεση του εργαστηρίου καθώς και οργάνων/ αντιδραστηρίων για την εκτέλεση του πειράµατος. Ευχαριστώ το προσωπικό του Εργαστηρίου Ποιότητας Αέρα και Υδάτων του Τµ. Περιβάλλοντος για τη διάθεση οργάνων και αντιδραστηρίων για την εκτέλεση του πειράµατος.

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΣΕΛΙ Α Α. ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 3 Β. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ... 7 Β.1. Σύσταση του ελαιοκάρπου και στάδια επεξεργασίας του ελαιοκάρπου σε φυγοκεντρικό ελαιουργείο Β.2. Χαρακτηριστικά του κατσίγαρου... 9 Β.3. Προεπεξεργασία του κατσίγαρου µε φυσική καθίζηση Γ. ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΡΕΥΝΑΣ Γ.1. Το σύστηµα διαχείρισης των υδατικών αποβλήτων (κατσίγαρου) του ελαιουργείου Α.Σ. Ανεµώτιας Γ.2. Η εξαµενή ιαχωρισµού Φάσεων ( Φ) του συστήµατος διαχείρισης κατσίγαρου στο ελαιουργείο Α.Σ. Ανεµώτιας Γ.3. Πεδίο Υπεδάφειας ιάθεσης (ΠΕ.Υ..) του συστήµατος διαχείρισης του κατσίγαρου στο ελαιουργείο Α.Σ. Ανεµώτιας Γ.4. Ο Λάκκος ταφής του ιζήµατος του συστήµατος διαχείρισης του κατσίγαρου στο ελαιουργείο Α.Σ. Ανεµώτιας Γ.6. Υπολογισµοί Γ.7. Βήµατα κατασκευής της εργαστηριακής κλίµακας εξαµενής ιαχωρισµού Φάσεων ( Φ) για την προεπεξεργασία του κατσίγαρου Γ.7.1. Κριτήρια Σχεδιασµού της εργαστηριακής κλίµακας Φ Γ.7.2. Υπολογισµοί ΜΕΘΟ ΟΙ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ Εισαγωγή Αναλυτική Μεθοδολογία Ε. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΣΤ. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ - ΣΥΖΗΤΗΣΗ Ζ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ (I.) Συγκεντρωτικός Πίνακας µε τα αποτελέσµατα του πειράµατος

4 Α. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο σκοπός της παρούσας διπλωµατικής εργασίας είναι η αξιολόγηση της απόδοσης λειτουργίας µιας δεξαµενής (που σχεδιάστηκε, κατασκευάστηκε και λειτούργησε σε εργαστηριακή κλίµακα) στην προεπεξεργασία υδατικών αποβλήτων ελαιουργείων. Η δεξαµενή αυτή κατασκευάστηκε από πλεξιγκλάς, είχε ωφέλιµο όγκο 20 λίτρα (ή 0,020 m 3 ) και σχεδιάστηκε σε µικρή κλίµακα (scale down) µιας αντίστοιχης µεγάλης δεξαµενής από ενισχυµένο σκυρόδεµα, ωφέλιµου όγκου 484 m 3. Η τελευταία πρόκειται να κατασκευαστεί και να αποτελέσει µέρος του συστήµατος διαχείρισης των υδατικών αποβλήτων του ελαιουργείου του Αγροτικού Συνεταιρισµού Ανεµώτιας (Α.Σ. Ανεµώτιας), στην Ανεµώτια Λέσβου. Από τη µελέτη λειτουργίας της εργαστηριακής κλίµακας δεξαµενής (προεπεξεργασίας υδατικών αποβλήτων ελαιουργείων) προέκυψαν ωφέλιµα συµπεράσµατα για την απόδοση καθαρισµού που επιτυγχάνει. Τα συµπεράσµατα αυτά µπορούν ενδεχοµένως να προεκταθούν για την πρόβλεψη της απόδοσης καθαρισµού της µεγάλης δεξαµενής που πρόκειται να κατασκευαστεί και να λειτουργήσει. Εξάλλου η εργαστηριακής κλίµακας δεξαµενή σχεδιάστηκε και λειτούργησε µε τον ίδιο τρόπο που έχει σχεδιαστεί και πρόκειται να λειτουργήσει η µεγάλη δεξαµενή. Το πείραµα αυτό πραγµατοποιήθηκε στα πλαίσια του ευρωπαϊκού προγράµµατος NAIAS (North Aegean Innovative Actions & Support - Καινοτόµες ράσεις για το Βόρειο Αιγαίο) και συγκεκριµένα τη ράση 7.6. µε τίτλο Καινοτόµα Συστήµατα ιαχείρισης Αποβλήτων Ελαιουργείων. Ο φορέας υλοποίησης της παρούσας ράσης ήταν το Εργαστήριο ιαχείρισης Αποβλήτων του Τµήµατος Περιβάλλοντος, Πανεπιστηµίου Αιγαίου. Στη δράση αυτή υπήρξε µια προσπάθεια να σχεδιαστούν και να κατασκευαστούν, σε πραγµατική κλίµακα, κάποια καινοτόµα συστήµατα διαχείρισης των υδατικών αποβλήτων των ελαιουργείων. Τα συστήµατα αυτά πρόκειται να είναι έτοιµα και να λειτουργήσουν µέσα στην ελαιοκοµική περίοδο Τα ελαιουργεία (ή ελαιοτριβεία) είναι βιοµηχανικές µονάδες στις οποίες επεξεργάζεται ο καρπός της ελιάς (ελαιόκαρπος) και παράγεται το ελαιόλαδο. Όπως σε κάθε ανθρώπινη δραστηριότητα έτσι και στα ελαιουργεία παράγονται κάποια απόβλητα. Τα σηµαντικότερα (για τους λόγους που θα αναφερθούν παρακάτω) απόβλητα ενός ελαιουργείου είναι τα Υδατικά Απόβλητα (ΥΑΕ). Το επίθετο υδατικά που συνοδεύει τα απόβλητα αυτά χρησιµοποιείται για να τονίσει την µεγάλη περιεκτικότητα των αποβλήτων αυτών σε νερό (περίπου 92%). Συνήθως αναφέρονται µε την κοινή τους ονοµασία που είναι κατσίγαρος, λιοζούµια (ή λιόζουµα), µούργα, αµµούρι. Στο εξής τα ΥΑΕ θα ονοµάζονται κατσίγαρος. Ο τελευταίος είναι ένα καθαρά φυτικό παραπροϊόν, αποτελούµενο σε γενικές γραµµές, από τον χυµό του καρπού της ελιάς (εκτός από το λάδι, το οποίο αφαιρέθηκε) µαζί µε λεπτά κοµµάτια από την ψίχα του ελαιοκάρπου, και από νερό που προστέθηκε στα διάφορα στάδια επεξεργασίας του ελαιοκάρπου. Ωστόσο, ο κατσίγαρος περιέχει κάποια υπολείµµατα λαδιού (0,5-2% περίπου) που δεν ήταν δυνατό να ανακτηθούν κατά την επεξεργασία του ελαιοκάρπου. Ένα ελαιουργείο στη Λέσβο, µεσαίας δυναµικότητας επεξεργασίας ελαιοκάρπου, παράγει σε µια καλή ελαιοκοµική περίοδο περίπου m 3 κατσίγαρου. Εκτός ότι πρόκειται για έναν µεγάλο όγκο παραγόµενων υδατικών αποβλήτων ο κατσίγαρος έχει και υψηλό οργανικό φορτίο (οργανική ύλη, σε διαλυτή και αιωρούµενη µορφή). Επιπλέον έχει παρατηρηθεί πως, όταν διαθέτεται ανεξέλεγκτα σε µεγάλες ποσότητες στα 3

5 εδάφη και σε υδάτινους αποδέκτες που έχουν µικρό ρυθµό αυτοκαθαρισµού, προκαλεί τοξικές επιπτώσεις στα φυτά και σε ζωικούς οργανισµούς. Η λειτουργία των ελαιουργείων είναι εποχιακή και διαρκεί όσο και η ελαιοκοµική περίοδος (από τα τέλη Οκτώβρη-αρχές Νοέµβρη µέχρι τα τέλη Μαρτίου-αρχές Απριλίου). Τα σηµερινά ελαιουργεία έχουν εκσυγχρονίσει τον µηχανολογικό εξοπλισµό τους και έχουν αυξήσει την δυναµικότητά τους (σε τόνους ελαιοκάρπου ανά ώρα λειτουργίας). Επιπλέον τις τελευταίες δεκαετίες έχει αυξηθεί η παραγωγή ελαιοκάρπου που καταλήγει στα ελαιουργεία για ελαιοποίηση, ενώ παράλληλα έχει µειωθεί ο αριθµός των ελαιουργείων (οικονοµίες κλίµακας). Αυτό έχει σαν συνέπεια να παρατηρείται τα τελευταία χρόνια µεγαλύτερη συγκέντρωση των παραγόµενων υδατικών αποβλήτων που θα πρέπει να διατεθούν κάπου. Αν και ο εκσυγχρονισµός των ελαιουργείων (φυγοκεντρικά ελαιουργεία) είχε αρχικά σαν συνέπεια τη χρήση µεγαλύτερων ποσοτήτων νερού και κατά συνέπεια την παραγωγή µεγαλύτερων ποσοτήτων (σε όγκο) υδατικών αποβλήτων, σταδιακά η ίδια τεχνολογία προοδεύει και χρησιµοποιεί πολύ λιγότερες ποσότητες νερού, δηλαδή παράγει µικρότερο όγκο υδατικών αποβλήτων. Η πιο συνηθισµένη µέθοδος διαχείρισης των υδατικών αποβλήτων των ελαιουργείων στη Λέσβο είναι η άµεση απόρριψή τους στον πλησιέστερο υδάτινο αποδέκτη (χείµαρρο, ποτάµι, θάλασσα). Αυτή η µέθοδος (πρακτική) δεν γίνεται αποδεκτή από τις ιευθύνσεις Υγειονοµικού Ελέγχου και Περιβάλλοντος των Νοµαρχιών µε αποτέλεσµα οι ιδιοκτήτες των ελαιουργείων να µην παίρνουν άδεια λειτουργίας καθώς δεν εγκρίνονται οι περιβαλλοντικοί όροι που αφορούν στη διαχείριση των υδατικών αποβλήτων. Από την άλλη δεν έχει βρεθεί, σε παγκόσµιο επίπεδο, κάποιο ολοκληρωµένο σύστηµα διαχείρισης των υδατικών αποβλήτων των ελαιουργείων που να συνδυάζει α) τεχνική και οικονοµική εφικτότητα, β) περιβαλλοντική προστασία και γ) κοινωνική αποδοχή. Στην Ελλάδα και συγκεκριµένα στη Λέσβο, τα ελαιουργεία είναι κατά βάση οικογενειακές ή συνεταιριστικές επιχειρήσεις µε περιορισµένα κέρδη, λόγω: της µεγάλης διακύµανσης που παρατηρείται στην παραγωγικότητα των ελαιώνων µεταξύ των ελαιοκοµικών περιόδων (φαινόµενο της παρενιαυτοφορίας της ελιάς) των προσβολών της ελιάς από ασθένειες (κυρίως από το δάκο) ή καιρικά φαινόµενα (π.χ. παγετός) και άλλες καταστροφές (π.χ. πυρκαγιές) που υποβαθµίζουν την ποιότητα και µειώνουν την ποσότητα του παραγόµενου ελαιολάδου της ήδη χαµηλής τιµής του ελαιολάδου (και του ελαιοπυρήνα) σε συνάρτηση µε το υψηλό κόστος λειτουργίας και συντήρησης της ελαιουργικής επιχείρησης του υψηλού ανταγωνισµού µε τα υπόλοιπα ελαιουργεία (κατανοµή της σοδειάς σε πολλά ελαιουργεία και συνεχείς ανάγκες εκσυγχρονισµού) Εκτός από το οικονοµικό σκέλος των προβληµάτων των ιδιοκτητών των ελαιουργείων υπάρχει και το πρόβληµα της εξεύρεσης κατάλληλων και επαρκών εκτάσεων για τη διαχείριση των υδατικών αποβλήτων. Στη Λέσβο, τα περισσότερα ελαιουργεία είναι χωροθετηµένα µέσα στους οικισµούς και µάλιστα πολλά στεγάζονται στα ίδια κτίρια που στεγάζονταν ελαιουργεία που λειτουργούσαν στις αρχές του 20 ου αιώνα. Ταυτόχρονα τα οικόπεδα που είναι χτισµένα τα ελαιουργεία διαθέτουν περιορισµένη έκταση ελεύθερων χώρων. Αλλά ακόµη και επαρκείς και κατάλληλοι να ήταν οι ελεύθεροι χώροι, η λειτουργία εγκαταστάσεων διαχείρισης των υδατικών αποβλήτων µέσα σε κατοικηµένες περιοχές πιθανότατα θα δηµιουργεί οχλήσεις στους κατοίκους, π.χ. από θορύβους, από δυσοσµίες, από αυξηµένη κίνηση οχηµάτων, κλπ. 4

6 Το σύστηµα των εξατµισοδεξαµενών (λιµνών εξάτµισης) είναι µέχρι στιγµής το πλέον εφικτό σύστηµα (από τεχνικής και οικονοµικής άποψης) που µπορεί παράλληλα να συνδυάσει περιβαλλοντική προστασία και κοινωνική αποδοχή όταν σχεδιαστεί, κατασκευαστεί και λειτουργήσει µε σωστό τρόπο. Το σύστηµα αυτό έχει βρει ευρεία εφαρµογή στην Κεντρική και ανατολική Κρήτη και ευνοείται λόγω της υψηλής εξάτµισης και των µειωµένων βροχοπτώσεων. Τα κυριότερα µέτρα που θα πρέπει να λαµβάνονται υπόψη στο σύστηµα αυτό είναι για την προστασία των υπόγειων νερών και των γειτονικών καλλιεργειών. Επιπλέον οι εξατµισοδεξαµενές (λίµνες εξάτµισης) θα πρέπει να χωροθετούνται µακριά από κατοικηµένες περιοχές ώστε να µην υπάρχουν παράπονα κυρίως λόγω της δυσοσµίας που εκλύεται. Στα πλαίσια της ράσης 7.6. του Προγράµµατος NAIAS για την διαχείριση των υδατικών αποβλήτων των ελαιουργείων προτάθηκαν διάφορα συστήµατα διαχείρισης. Συµµετείχαν τρία ελαιουργεία στη Λέσβο που θέλησαν να ενταχθούν στο πρόγραµµα, µε ιδία συµµετοχή κατά 50% του κόστους των έργων. Σχεδιάστηκαν τρία διαφορετικά συστήµατα διαχείρισης µε µικρές ή µεγάλες διαφορές µεταξύ τους. Παρόλα αυτά σε κάθε σύστηµα διαχείρισης περιλαµβανόταν ένα κοινό τµήµα: µια µεγάλη δεξαµενή από οπλισµένο σκυρόδεµα, για την προεπεξεργασία των υδατικών αποβλήτων. Η δεξαµενή αυτή θα ονοµάζεται στο εξής εξαµενή ιαχωρισµού Φάσεων ( Φ) γιατί είναι µε τέτοιο τρόπο σχεδιασµένη (έχει εσωτερικά διαµερίσµατα που επικοινωνούν µεταξύ τους -παρόµοια µε αντιδραστήρα τύπου baffled reactor) και παρέχει σχετικά µεγάλο υδραυλικό χρόνο παραµονής για τα υδατικά απόβλητα που επιτρέπει τον διαχωρισµό τους σε τρία κλάσµατα (ή τρεις φάσεις). Αυτά είναι α) το ίζηµα (βαρύ κλάσµα), β) το υπερκείµενο (ελαφρύ) κλάσµα και γ) τα επιπλέοντα λίπη/ έλαια. Έπειτα κάθε επιµέρους κλάσµα (φάση) τυγχάνει διαφορετικής διαχείρισης: το ίζηµα (βαρύ κλάσµα) θα πρέπει να αφαιρείται από τη Φ σε τακτά χρονικά διαστήµατα και να µεταφέρεται σε λάκκους. Εκεί θα χωνεύεται και θα µπορεί να διατεθεί έπειτα από ένα χρόνο σε ακαλλιέργητες εκτάσεις ή ακόµα και σε αγραναπαυόµενες ή καλλιεργούµενες εκτάσεις εφόσον διαπιστωθεί ότι έχει εδαφοβελτιωτικές ιδιότητες. Τα επιπλέοντα λίπη/ έλαια θα πρέπει να αφαιρούνται από τη Φ κάθε φορά που θα αφαιρείται και το ίζηµα. Θα µπορούν στη συνέχεια τα πρώτα να µεταφέρονται στο ελαιουργείο για να περάσουν από τα µηχανήµατα και να παραληφθεί βιοµηχανικό λάδι. Εναλλακτικά, θα µπορούσαν να θαφτούν, µαζί µε το ίζηµα, στους λάκκους ταφής του ιζήµατος. Το υπερκείµενο (ελαφρύ) κλάσµα που βγαίνει από την έξοδο της Φ θα πηγαίνει για υπεδάφεια διάθεση ή θα διατίθεται σε λίµνες εξάτµισης (εξατµισοδεξαµενές). Είναι πολύ σηµαντικό η εξαµενή ιαχωρισµού Φάσεων ( Φ) να σχεδιαστεί σωστά, ώστε να µπορεί να επιτυγχάνει ικανοποιητικό διαχωρισµό των υδατικών αποβλήτων (στις τρεις φάσεις που προαναφέρθηκαν) σε όλη τη διάρκεια της ελαιοκοµικής περιόδου. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι το παρόν πείραµα πραγµατοποιήθηκε µετά από τον θεωρητικό σχεδιασµό και κατασκευή των συστηµάτων διαχείρισης. Ωστόσο από το πείραµα προέκυψαν χρήσιµα συµπεράσµατα που θα µπορούσαν να ληφθούν υπόψη και να παρθούν κατάλληλα µέτρα κατά τη λειτουργία και συντήρηση των αντίστοιχων µεγάλων δεξαµενών προεπεξεργασίας των υδατικών αποβλήτων των ελαιουργείων (κατσίγαρου). 5

7 Η παρούσα εργασία διαρθρώνεται ως εξής: Στο Κεφάλαιο «Βιβλιογραφική Ανασκόπηση» δίνεται η σύσταση του ελαιοκάρπου και περιγράφεται ο τρόπος λειτουργίας των φυγοκεντρικών ελαιουργείων. Παράλληλα δίνονται πληροφορίες για τα χαρακτηριστικά του κατσίγαρου που προέρχεται από φυγοκεντρικά ελαιουργεία. Στη συνέχεια γίνεται λόγος για την προεπεξεργασία του κατσίγαρου µε φυσική καθίζηση. ίνονται πληροφορίες για ορισµένες προσπάθειες που έχουν γίνει έως τώρα, κατασκευής συστηµάτων διαχείρισης του κατσίγαρου - σε πραγµατική ή σε πιλοτική κλίµακα εφαρµογής οι οποίες έχουν σαν κοινό στοιχείο την προεπεξεργασία του κατσίγαρου µε φυσικές µεθόδους (φυσική καθίζηση) και τον διαχωρισµό του σε κλάσµατα (φάσεις). Στο κεφάλαιο «Περιγραφή Περιοχής Έρευνας» δίνεται έµφαση στην έρευνα που προηγήθηκε του σχεδιασµού της µεγάλης εξαµενής ιαχωρισµού Φάσεων ( Φ), της οποίας έγινε ο πειραµατισµός λειτουργίας σε εργαστηριακή κλίµακα. Αρχικά περιγράφεται το σύστηµα διαχείρισης των υδατικών αποβλήτων του φυγοκεντρικού ελαιουργείου Α.Σ. Ανεµώτιας. Έπειτα αναφέρονται τα επιστηµονικά κριτήρια που χρησιµοποιήθηκαν για τον σχεδιασµό της εξαµενής ιαχωρισµού Φάσεων ( Φ), τα οποία στηρίχθηκαν στα χαρακτηριστικά του ελαιουργείου και σε πειραµατικά δεδοµένα. Ακολουθεί ένα κεφάλαιο µε τους υπολογισµούς. Τέλος περιγράφεται ο τρόπος σχεδιασµού, κατασκευής και λειτουργίας της εργαστηριακής κλίµακας Φ. Στο κεφάλαιο «Μέθοδοι και Υλικά» σηµειώνεται ο τρόπος οργάνωσης του πειράµατος, το στήσιµο της πειραµατικής διάταξης, οι αναλύσεις που επιλέχθηκαν, η µεθοδολογία και τα υλικά που χρησιµοποιήθηκαν για τον προσδιορισµό των διαφόρων φυσικοχηµικών και βιολογικών ιδιοτήτων του κατσίγαρου κατά τη διάρκεια λειτουργίας του πειράµατος. Στο κεφάλαιο «Αποτελέσµατα» παραθέτονται τα αποτελέσµατα των εργαστηριακών αναλύσεων που πραγµατοποιήθηκαν στη διάρκεια λειτουργίας της εργαστηριακής κλίµακας εξαµενής ιαχωρισµού Φάσεων ( Φ). Στο κεφάλαιο «Συζήτηση-Συµπεράσµατα» γίνεται µια προσπάθεια τα παραπάνω αποτελέσµατα να χρησιµοποιηθούν για την πρόβλεψη της λειτουργίας της µεγάλης Φ, δηλαδή να αναχθούν συµπεράσµατα για τη λειτουργία της Φ σε πραγµατική κλίµακα λειτουργίας. Στο κεφάλαιο «Περίληψη» δίνονται συνοπτικά τα αποτελέσµατα του πειράµατος και τα κυριότερα συµπεράσµατα που προέκυψαν. Στο κεφάλαιο «Βιβλιογραφία» παραθέτεται η βιβλιογραφία που χρησιµοποιήθηκε. Στο «Παράρτηµα Α» δίνονται συγκεντρωτικά τα αποτελέσµατα των µετρήσεων του πειράµατος. 6

8 Β. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ Β.1. Σύσταση του ελαιοκάρπου και στάδια επεξεργασίας του ελαιοκάρπου σε φυγοκεντρικό ελαιουργείο. Στο Σχήµα Β.1.1. παριστάνεται σχηµατικά η σύσταση του ελαιοκάρπου. Στο Σχήµα Β.1.2. απεικονίζονται σχηµατικά οι εισροές και οι εκροές σε ένα φυγοκεντρικό ελαιουργείο. Το επίθετο φυγοκεντρικό δίπλα στο ελαιουργείο δηλώνει την τεχνολογία µε την οποία εξάγεται το ελαιόλαδο από τον ελαιόκαρπο. Συγκεκριµένα τα φυγοκεντρικά ελαιουργεία χρησιµοποιούν τον οριζόντιο φυγοκεντρητή (decanter) για να διαχωρίσουν το ελαιόλαδο από την ελαιοζύµη (βλέπε παρακάτω την πορεία παραγωγής του ελαιολάδου). Υπάρχουν και τα λεγόµενα κλασσικά (ή παραδοσιακά) ελαιουργεία που χρησιµοποιούν τη µέθοδο της πίεσης για τον διαχωρισµό του ελαιολάδου από την ελαιοζύµη. Στη Λέσβο σήµερα, όλα τα υφιστάµενα ελαιουργεία είναι φυγοκεντρικά. Ελαιόκαρπος 100 kg Ελαιόλαδο Νερό Στερεά 22 kg 45 kg 33 kg Σχήµα Β.1.1. Σύσταση Ελαιοκάρπου. Πηγή: Ελαιόκαρπος 100 kg Ηλεκτρισµός: 10 kwh Νερό: λίτρα Πυρηνόξυλο για θέρµανση νερού (σε λέβητα): 2-3 kg Ελαιοπυρήνας: 50 kg µε υγρασία 50% Φυγοκεντρικό Ελαιουργείο Ελαιόλαδο: 22 kg Απόνερα πλυντηρίου (20 kg) Θερµότητα Θόρυβος Φύλλα/ κλαδάκια: 4 kg Πετρες/ λάσπες Υδατικά απόβλητα ελαιουργείου (κατσίγαρος): λίτρα Σχήµα Β.1.2. Ισοζύγιο εισροών-εκροών σε ένα φυγοκεντρικό ελαιουργείο Πηγή: Μιχελάκης και Κουτσαυτάκης 1989, ιεύθυνση Γεωργίας Λέσβου (επεξεργασµένα στοιχεία) 7

9 Παρακάτω (Σχήµα Β.1.3.) απεικονίζονται τα στάδια που περνάει ο ελαιόκαρπος σε ένα φυγοκεντρικό ελαιουργείο για να παραχθεί το ελαιόλαδο. 1. Ελαιόκαρπος 2. Αποφυλλωτήρας Φύλλα/κλαδάκια κρύο νερό 3. Πλυντήριο ελαιοκάρπου Πέτρες/λάσπες Απόνερα 4. Σπαστήρας ζεστό νερό ζεστό νερό 5. Μαλακτήρες 6. Decanter 7. ιαχωριστήρας 8. Ελαιόλαδο Ζύγιση, Οξυµέτρηση, Αποθήκευση Ελαιοπυρήνας Υδατικά απόβλητα (κατσίγαρος) Ελαιόλαδο (µε προσµίξεις) Υδατικά απόβλητα (κατσίγαρος) Σχήµα Β.1.3. Πορεία παραγωγής ελαιολάδου σε φυγοκεντρικό ελαιουργείο. Παρατηρήσεις: 1. Ζυγαριά ελαιοκάρπου: Ζυγίζονται τα τσουβάλια µε τον ελαιόκαρπο. 2. Αποφυλλωτήρας: Αφαιρεί φύλλα και κλαδάκια που περιέχονται µέσα στα τσουβάλια µε τον ελαιόκαρπο. 3. Πλυντήριο ελαιοκάρπου: Πλένονται οι ελιές και έτσι αφαιρούνται οι πετρούλες και οι λάσπες. 8

10 4. Σπαστήρας: Αλέθει τις ελιές (σαν είδος µίξερ) σπάζοντας τα κουκούτσια οπότε προκύπτει η ελαιοζύµη. 5. Μαλακτήρες: Είναι δεξαµενές µε διπλά τοιχώµατα µέσα από τα οποία κυκλοφορεί ζεστό νερό. Στο εσωτερικό των µαλακτήρων περιστρέφονται κάποια πτερύγια οπότε επιτυγχάνεται η θερµοµάλαξη της ελαιοζύµης. Η διαδικασία της θερµοµάλαξης βοηθάει ώστε να γίνει ευκολότερος ο διαχωρισµός του ελαιολάδου στα επόµενα στάδια. 6. Οριζόντιος φυγοκεντρικός διαχωριστήρας ή ντεκάντερ (decanter): Είναι µια συσκευή που στο εσωτερικό της περιστρέφονται δίσκοι µε µεγάλη συχνότητα οπότε επιτυγχάνεται ο διαχωρισµός του ελαιολάδου. Το decanter για να λειτουργήσει χρειάζεται προσθήκη επιπλέον ζεστού νερού. Το ζεστό νερό βοηθάει στον καλύτερο διαχωρισµό του ελαιολάδου. Εκτός από το ελαιόλαδο, από άλλο σηµείο του decanter βγαίνουν υδατικά απόβλητα (κατσίγαρος) και από µια τρίτη έξοδο βγαίνει ο ελαιοπυρήνας (σπασµένα κουκούτσια και σάρκα από την ελαιοζύµη). Ο τελευταίος αποθηκεύεται προσωρινά σε σιλό και µεταφέρεται αργότερα στο πυρηνελαιουργείο για την παραλαβή του υπολειπόµενου ελαίου (πυρηνελαίου), ενώ προκύπτει και πυρηνόξυλο. Παρατήρηση: Επειδή το decanter του ελαιουργείου έχει τρεις διαφορετικές εξόδους από όπου βγαίνουν α) το ελαιόλαδο, β) ο ελαιοπυρήνας και γ) τα υδατικά απόβλητα (κατσίγαρος) ονοµάζεται decanter τριών (3) φάσεων. Υπάρχουν και decanter δύο (2) φάσεων µε δύο εξόδους όπου στη µία έξοδο βγαίνει το ελαιόλαδο και στην δεύτερη έξοδο βγαίνει ο ελαιοπυρήνας αναµιγµένος µαζί µε τα υδατικά απόβλητα (τον κατσίγαρο). 7. ιαχωριστήρας ελαιολάδου: Λέγεται και κάθετος φυγοκεντρικός διαχωριστήρας και περιέχει στο εσωτερικό του δίσκους που περιστρέφονται µε µεγάλη συχνότητα. Εκεί γίνεται η τελική διαύγαση του ελαιολάδου (απαλλαγή από ανεπιθύµητες προσµίξεις). Εισάγεται ζεστό νερό, το οποίο βοηθάει στο διαχωρισµό των ανεπιθύµητων προσµίξεων αφού οι τελευταίες φεύγουν από το λάδι και πηγαίνουν στην υδατική φάση. Έτσι, εκτός από το ελαιόλαδο, παράγονται και υδατικά απόβλητα (κατσίγαρος). 8. Το παραγόµενο ελαιόλαδο ζυγίζεται, οξυµετρείται και αποθηκεύεται σε δοχεία. Είναι έτοιµο για κατανάλωση! Β.2. Χαρακτηριστικά του κατσίγαρου Ο κατσίγαρος είναι ένα καθαρά φυτικό παραπροϊόν. Παράγεται κατά την επεξεργασία του ελαιοκάρπου µέσα στο φυγοκεντρικό ελαιουργείο. Συγκεκριµένα παράγεται από τον οριζόντιο φυγοκεντρικό διαχωριστήρα (decanter) και από τον διαχωριστήρα ελαιολάδου. Τα µακροσκοπικά χαρακτηριστικά του κατσίγαρου είναι τα εξής: - Θερµοκρασία o C περίπου. - Χρώµα καφέ σκούρο. Με την έκθεση στον ατµοσφαιρικό αέρα αποκτά σταδιακά µαύρο χρώµα, λόγω της οξείδωσης της οργανικής ύλης. - Οσµή λαδιού. Στη συνέχεια έχει δυσάρεστη οσµή που οφείλεται σε λιπαρά, πτητικά οξέα που δηµιουργήθηκαν κατά µεταβολισµό της τροφής που περιέχει από τα µικρόβια. - Είναι ελαφρώς όξινος: ph = 4,5 έως 5,2 περίπου. 9

11 Η σύσταση του κατσίγαρου παριστάνεται σχηµατικά στο επόµενο σχήµα (Σχήµα Β.2.1.) Χυµός του καρπού της ελιάς (µε µικρό ποσοστό λαδιού) Κατσίγαρος Νερό που προστέθηκε µέσα στο ελαιουργείο Στερεά (κοµµάτια από τη σάρκα, διαλυµένη οργανική ύλη, διαλυµένα ανόργανα άλατα) 80 kg στερεών/m 3 κατσίγαρου (ξηρό βάρος) Αιωρούµενα: 20 kg/ m 3 κατσίγαρου (κοµµάτια από τη σάρκα/ ψίχα της ελιάς) ιαλυµένη οργανική ύλη: 55 kg/ m 3 κατσίγαρου (σάκχαρα, πρωτεΐνες, οργανικά οξέα, πολυαλκοόλες, πολυφαινόλες, τανίνες κλπ.) Ανόργανα άλατα: 5 kg/m 3 κατσίγαρου (Κ, P, Ca, Mg, Na,κλπ.) Σχήµα Β.2.1. Σύσταση κατσίγαρου παραγόµενου σε φυγοκεντρικό ελαιουργείο. Πηγή: (επεξεργασµένα στοιχεία) Παρατηρήσεις: Όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήµα ο κατσίγαρος περιέχει αξιόλογες συγκεντρώσεις στερεών, κυρίως οργανικής ύλης. Η τελευταία διαιρείται σε: - Αιωρούµενα στερεά: πρόκειται για λεπτά κοµµάτια από τη σάρκα του ελαιοκάρπου που δεν βγήκαν από την έξοδο του decanter µαζί µε τον ελαιοπυρήνα, αλλά ενσωµατώθηκαν στα υδατικά απόβλητα (κατσίγαρος) που βγαίνουν από άλλη έξοδο στο decanter. Αυτά καθιζάνουν σε συνθήκες ηρεµίας. - ιαλυµένη οργανική ύλη: πρόκειται για διαλυµένες οργανικές ενώσεις (βλέπε το παραπάνω σχήµα). Αν και ο κατσίγαρος των φυγοκεντρικών ελαιουργείων περιέχει σηµαντικές ποσότητες οργανικής ύλης σε αιωρούµενη µορφή (λόγω της διαφυγής από το decanter), ωστόσο το µεγαλύτερο ποσοστό της οργανικής ύλης είναι σε διαλυµένη µορφή που δεν καθιζάνει (Τσώνης 1988, Tsonis et al. 1989, Τσώνης 1991) - Κολλοειδής οργανική ύλη: Επιπλέον ο κατσίγαρος περιέχει σηµαντικές συγκεντρώσεις οργανικών στερεών σε κολλοειδή µορφή. Το µέγεθός τους είναι πολύ µικρό, ωστόσο όµως κατατάσσονται στα αιωρούµενα στερεά γιατί κατακρατούνται από φίλτρο 0,45µm. Λόγω του πολύ µικρού µεγέθους της και της πολικότητας που έχει, η κολλοειδής οργανική ύλη δύσκολα καθιζάνει. Αναλυτικότερα, τα χαρακτηριστικά του κατσίγαρου που προέρχεται από φυγοκεντρικά ελαιουργεία δίνονται στους παρακάτω πίνακες (Πίνακας Β.2.1., Πίνακας Β.2.2.) 10

12 Πίνακας Β.2.1. Χαρακτηριστικά κατσίγαρου παραγόµενου σε φυγοκεντρικά ελαιουργεία. Χαρακτηριστικά Τύπος Ελαιουργείου Φυγοκεντρικό Ηλεκτρ. Αγωγιµότητα (ms/cm) 8-16 ph Ρυπογόνο δυναµικό: COD (Kg/m³) BOD (Kg/m³) Στερεά αιωρούµενα (%) 0.9 Στερεά ολικά (%) οργανικά 5.5 ( ) - ανόργανα 0.5 ( ) Οργανική ουσία (%): Ολικά σάκχαρα ( ) αζωτούχες ουσίες οργανικά οξέα Πολυαλκοόλες πηκτίνες, τανίνες κλπ πολυφαινόλες λίπη Ανόργανα στοιχεία (%): P 0.03 ( ) K 0.27 ( ) Ca 0.02 ( ) Mg 0.01 (0.015) Na 0.03 (0.005) CO SO Cl SIO Πηγή: Fiestas 1976 µέσα στο Μιχελάκης και Κουτσαυτάκης 1989, Μιχελάκης και Κουτσαυτάκης 1989 Παρατήρηση: Οι µέσα σε παρενθέσεις τιµές προέρχονται από αναλύσεις στο Ινστιτούτο Υποτροπικών Φυτών και Ελιάς Χανίων και αφορούν την cv Κορωνέϊκη. 11

13 Πίνακας Β.2.2. Χαρακτηριστικά κατσίγαρου παραγόµενου σε φυγοκεντρικά ελαιουργεία. Τύπος Ελαιουργείου Χαρακτηριστικά Φυγοκεντρικό COD, g/l 72.0 ιαλυτό COD, g/l 40.7 BOD5, g/l 31.8 ιαλυτό ΒOD5, g/l 20.0 SS, g/l 18.2 VSS, g/l 17.2 TS, g/l 61.4 VTS, g/l 52.1 Λίπη και έλαια, g/l ολικά 7.4 στα στερεά 4.4 ΤΚΝ, mg/l 710 ιαλυτό ΤΚΝ, mg/l 290 TP, mg/l 130 ιαλυτός TP, mg/l 120 Πηγή: Τσώνης 1988 Παρατήρηση: Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι τα παραπάνω χαρακτηριστικά του κατσίγαρου είναι µέσες τιµές. Στην πραγµατικότητα υπάρχει µεγάλη διακύµανση στα χαρακτηριστικά του κατσίγαρου (χωρική και χρονική), η οποία οφείλεται σε πολλούς παράγοντες όπως τα χαρακτηριστικά του ελαιουργείου, τα εδαφοκλιµατικά χαρακτηριστικά της περιοχής, η ποικιλία του ελαιοκάρπου, η κατάσταση του ελαιοκάρπου που πηγαίνει για άλεση, το στάδιο επεξεργασίας που βρισκόταν το ελαιουργείο τη στιγµή που έγινε η δειγµατοληψία κατσίγαρου, κλπ. Ο κατσίγαρος, µε βάση τα παραπάνω χαρακτηριστικά που έχει, θα µπορούσε να αξιοποιηθεί απευθείας σαν οργανικό λίπασµα. Ωστόσο υπάρχει το µειονέκτηµα ότι έχει τοξικές επιδράσεις τόσο σε φυτά όσο και σε ζωικούς οργανισµούς (κυρίως υδρόβιους). Οι τοξικές επιπτώσεις µπορεί να είναι είτε άµεσες (που να οφείλονται σε συγκεκριµένες ουσίες που περιέχονται στον κατσίγαρο) είτε έµµεσες (λόγω της αλλοίωσης των χαρακτηριστικών των φυσικών αποδεκτών νερά/ έδαφος - που δέχονται τον κατσίγαρο, π.χ. λόγω της µεταβολής του ph ή της συγκέντρωσης διαλυµένου οξυγόνου, κλπ). Η ένταση των τοξικών επιπτώσεων µετριάζεται ανάλογα µε την ποσότητα διάθεσης του κατσίγαρου σε έναν αποδέκτη και την ικανότητα αυτοκαθαρισµού του τελευταίου. Η άρδευση µε κατσίγαρο, υπό ορισµένες προϋποθέσεις µπορεί να έχει οφέλη για την γονιµότητα του εδάφους (Bonari et al. 1993, Μπαλής και άλλη 1994) Ορισµένα συστατικά του κατσίγαρου όπως οι φαινολικές ενώσεις, τα πτητικά οργανικά οξέα, οι πολυαλκοόλες, οι αλδεϋδες, και άλλα µικρά µόρια έχουν αναφερθεί σαν ενδεχόµενοι φυτοτοξικοί παράγοντες. Επίσης φυτοτοξικές επιπτώσεις συνδέονται µε την υψηλή αλατότητα του κατσίγαρου, το όξινο ph και τις ανταγωνιστικές επιδράσεις ορισµένων ανόργανων αλάτων ή την τοξικότητα ορισµένων ιόντων που περιέχουν (Καρατζάς 2001) 12

14 Β.3. Προεπεξεργασία του κατσίγαρου µε φυσική καθίζηση Ο όρος φυσική καθίζηση του κατσίγαρου δηλώνει την καθίζηση των αιωρούµενων στερεών και την επίπλευση των επιλεόντων ελαίων/ λιπών που υπάρχουν στον κατσίγαρο, που επιτυγχάνονται σε συνθήκες ηρεµίας (ή µειωµένης ταχύτητας ροής των υγρών) µέσα σε δεξαµενή, µε την επίδραση της βαρύτητας και µόνο. Εργαστηριακά πειράµατα έχουν δείξει ότι µε τη φυσική καθίζηση ο φρέσκος κατσίγαρος διαχωρίζεται σε τρία (3) διακριτά κλάσµατα (ή φάσεις): α) το ίζηµα (βαρύ κλάσµα) που περιέχει κυρίως αιωρούµενα στερεά που έχουν καθιζάνει β) το υπερκείµενο (ελαφρύ) κλάσµα, το οποίο έχει λιγότερα αιωρούµενα στερεά και γ) µια επιπλέουσα ελαιώδη στρώση (επιπλέοντα λίπη/ έλαια.). Ο διαχωρισµός αυτός για να επιτευχθεί φυσικά (χωρίς την προσθήκη χηµικών κροκκιδωτικών) απαιτεί έναν ελάχιστο χρόνο παραµονής 7-10 ηµερών. Τα επιµέρους κλάσµατα διαµορφώνονται βαθµιαία και, στον προαναφερόµενο ελάχιστο απαιτούµενο χρόνο παραµονής έχουν διαµορφωθεί, σχεδόν πλήρως. ηλαδή καταλαµβάνουν ένα συγκεκριµένο όγκο σε σχέση µε το συνολικό όγκο των αποβλήτων, ο οποίος δεν αλλάζει σηµαντικά στην πορεία. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι τα παραπάνω κλάσµατα (φάσεις) έχουν διαφορετικά ποιοτικά και ποσοτικά χαρακτηριστικά, ενώ το ρυπαντικό τους φορτίο είναι αντιστρόφως ανάλογο του όγκου που καταλαµβάνουν. Έτσι τα επιπλέοντα λίπη/ έλαια αν και αποτελούν τη φάση εκείνη που καταλαµβάνει το µικρότερο όγκο στο συνολικό όγκο των αποβλήτων (περίπου 3-10% κ.ο), ωστόσο έχουν τη µεγαλύτερη συγκέντρωση οργανικού φορτίου (εκφρασµένη ως προς COD) από τα υπόλοιπα κλάσµατα. Ακολουθεί το ίζηµα (βαρύ κλάσµα) που καταλαµβάνει περίπου το 20-30% κατ όγκο και έχει µικρότερη συγκέντρωση COD σε σχέση µε τα επιπλέοντα λίπη/ έλαια. Τέλος το υπερκείµενο (ελαφρύ) κλάσµα καταλαµβάνει περίπου το 60-70% κατ όγκο του συνόλου των αποβλήτων και έχει τη µικρότερη συγκέντρωση COD από όλα τα κλάσµατα του κατσίγαρου. Γιατί όµως κάνει τόσο χρόνο να διαχωριστεί ο κατσίγαρος στις επιµέρους φάσεις, µε φυσική καθίζηση; Αυτό θα πρέπει να οφείλεται σε διάφορους παράγοντες, όπως για παράδειγµα: α) Στην υψηλή συγκέντρωση κολλοειδών συστατικών στη µάζα του κατσίγαρου. Παράλληλα, λόγω του πολύ µικρού τους µεγέθους, της πολικότητάς τους και του χαµηλού ειδικού βάρους (λόγω της συνένωσης µε σταγονίδια λαδιού) τα κολλοειδή συστατικά δύσκολα καθιζάνουν. β) Οι Γεωργακάκης και άλλοι 2002 αναφέρουν ότι αρχικά το ίζηµα έχει την τάση να ανεβαίνει, λόγω των δηµιουργούµενων φυσαλίδων, πιθανά εξ αιτίας της αποδέσµευσης διοξειδίου του άνθρακα. Τελικά όµως και µε την παρέλευση ενός δεκαηµέρου περίπου το ίζηµα έχει κατακαθίσει στον πυθµένα ή κοντά σε αυτόν. Ο Schälicke 1995 διαπίστωσε το ίδιο φαινόµενο κατά την αναερόβια επεξεργασία κατσίγαρου σε εργαστηριακή δεξαµενή τύπου baffled reactor (µε εσωτερικά διαµερίσµατα που επικοινωνούν µεταξύ τους), το οποίο είχε σαν συνέπεια να παρασύρονται αιωρούµενα στερεά στην έξοδο του αναερόβιου αντιδραστήρα (βλέπε Σχήµα Β.3.1.). Ο ίδιος συγγραφέας ανέφερε ότι το φαινόµενο αυτό ήταν περιστασιακό, δηλαδή συνέβαινε ξαφνικά, κατά περιόδους και όχι συστηµατικά. Και αποδίδεται πιθανόν στη δράση υδρολυτικών βακτηρίων οπότε προκαλείται το φαινόµενο της διόγκωσης της ιλύος (του ιζήµατος)- bulking agent. γ) Ο φρέσκος κατσίγαρος αν και έχει µεγάλη συγκέντρωση διαλυµένης και ευκόλως βιοαποδοµούµενης οργανικής ύλης (σάκχαρα, αµινοξέα) περιέχει ταυτόχρονα και τοξικές 13

15 ενώσεις ώστε τελικά να παρεµποδίζεται η αποίκηση του θρεπτικού υποστρώµατος από βακτήρια. Έτσι αργεί να αναπτυχθεί ικανός πληθυσµός βακτηρίων, τα οποία είτε θα είναι προσκολληµένα σε αιωρούµενα στερεά προερχόµενα από τον ελαιόκαρπο είτε θα σχηµατίζουν µεταξύ τους συσσωµατώµατα, τις λεγόµενες βιοκροκίδες ή ενεργό ιλύ (granules or granular sludge). Οι τελευταίες χαρακτηρίζονται από µεγάλη ευκολία καθίζησης. Παράλληλα, λόγω της ικανότητας των βακτηρίων να αφοµοιώνουν τη διαλυτή οργανική ύλη, οι βιοκροκίδες χρησιµοποιούνται ευρέως για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων (π.χ. σε συστήµατα ενεργού ιλύος για την επεξεργασία αστικών λυµάτων). Ο Schälicke 1995 αναφέρει ερευνητές, οι οποίοι µελέτησαν την ικανότητα σχηµατισµού βιοκροκίδων κατά την αναερόβια επεξεργασία του κατσίγαρου. Τα συµπεράσµατα ήταν ότι δεν είναι εύκολο να σχηµατιστούν βιοκροκίδες και, σε περιπτώσεις που σχηµατίστηκαν, χρειάστηκε να περάσουν µερικοί µήνες. Αλλά και πάλι ο σχηµατισµός βιοκροκίδων ήταν περιορισµένος, ενώ το ίζηµα διατηρούσε απλώς καλά χαρακτηριστικά καθίζησης. δ) Το ph, η θερµοκρασία, η αλατότητα, η συγκέντρωση συγκεκριµένων κατιόντων (όπως π.χ. το Ca +2 ) είναι παράγοντες που χρειάζονται διερεύνηση στον τρόπο µε τον οποίο επιδρούν στo φυσικό διαχωρισµό του κατσίγαρου. Επίσης η οξυγόνωση ή η µη οξυγόνωση του κατσίγαρου µπορεί να έχει διαφορετική επίδραση στην ταχύτητα φυσικού διαχωρισµού του σε φάσεις. Στάθµη υγρών Είσοδος υγρών Έξοδος υγρών Σχήµα Β.3.1. εξαµενή (αντιδραστήρας) µε εσωτερικά διαµερίσµατα που επικοινωνούν µεταξύ τους (αντιδραστήρας τύπου baffled reactor). Στο εσωτερικό της δεξαµενής εναλλάσσονται τµήµατα που κρέµονται και τµήµατα που στέκονται, τα οποία χωρίζουν τη δεξαµενή σε ένα αριθµό διαµερισµάτων. Έτσι τα υγρά αναγκάζονται να ακολουθήσουν καθοδικές και ανοδικές ροές πριν φτάσουν στην έξοδο του αντιδραστήρα. Αυτό επιτρέπει την καλύτερη κατακράτηση των αιωρούµενων στερεών και της βιοµάζας µέσα στη δεξαµενή (αντιδραστήρα) καθώς επίσης και την κατακράτηση επιπλεόντων λιπών/ ελαίων. Οι Γεωργακάκης και άλλοι 1991 και Γεωργακάκης 1989 αναφέρουν ότι τα υδατικά απόβλητα ελαιουργείων υφίστανται φυσικό διαχωρισµό κατά την παραµονή τους σε δεξαµενή συλλογής σχηµατίζοντας δυο ευδιάκριτες φάσεις, το υπερκείµενο υγρό και το ίζηµα. Ο διαχωρισµός κλιµακώνεται σταδιακά και φθάνει ένα µέγιστο µετά από 7-10 ηµέρες περίπου παραµονής µέσα στη δεξαµενή συλλογής. Τότε έχει σχηµατιστεί το υπερκείµενο υγρό και το ίζηµα στα 2/3 και στο 1/3 του βάθους αντίστοιχα. Επιπλέον κατά 14

16 την παραµονή των αποβλήτων στην δεξαµενή συλλογής χωρίς ανάδευση σχηµατίζεται ένα λεπτό επιφανειακό ελαιώδες κατά κύριο λόγο στρώµα. Οι Γεωργακάκης και Νταλής 1993 αναφέρουν ότι ο διαχωρισµός των υδατικών αποβλήτων σε υπερκείµενο και ίζηµα κάτω από φυσικές συνθήκες (φυσική καθίζηση) έδωσε ένα όγκο 3/4 προς 1/4 αντίστοιχα, έπειτα από χρόνο παραµονής 10 ηµερών. Οι Γεωργακάκης και άλλοι 2002 αναφέρουν ότι κατά την φυσική καθίζηση υδατικών αποβλήτων ελαιουργείου, έπειτα από 10 ηµέρες χρόνο παραµονής, ο µέσος όρος του ποσοστού των τριών κλασµάτων στο σύνολο των αποβλήτων, είχε ως εξής: Για το ίζηµα κυµαίνεται µεταξύ 25-29% κατ όγκο, για το υπερκείµενο υγρό µεταξύ 68-72% κατ όγκο και για τα επιπλέοντα λίπη/ έλαια µεταξύ 2,5-3% κατ όγκο. Οι παραπάνω ερευνητές σχεδίασαν συστήµατα διαχείρισης υδατικών αποβλήτων ελαιουργείων που εφαρµόστηκαν σε πραγµατική κλίµακα (κλίµακα ελαιουργείου). Η προεπεξεργασία του κατσίγαρου µέσω του φυσικού διαχωρισµού σε κλάσµατα (φάσεις) θα µπορούσε να ειπωθεί ότι ήταν η καρδιά των παραπάνω συστηµάτων διαχείρισης. Κάθε επιµέρους κλάσµα (φάση), όπως έχει ήδη αναφερθεί, έχει διαφορετικά ποιοτικά και ποσοτικά χαρακτηριστικά. Έτσι τα επιµέρους κλάσµατα (φάσεις) τύχαιναν ξεχωριστής διαχείρισης, γεγονός που βελτίωνε τους χειρισµούς και τελικά την απόδοση του συστήµατος διαχείρισης των υδατικών αποβλήτων των ελαιουργείων. Συγκεκριµένα, οι Γεωργακάκης και άλλοι 1991 και Γεωργακάκης 1989 εφάρµοσαν την προεπεξεργασία του κατσίγαρου µε φυσικό διαχωρισµό του σε φάσεις µέσα σε δεξαµενή από οπλισµένο σκυρόδεµα, όγκου 300 m 3. Το σύστηµα διαχείρισης σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε µε στόχο την αναερόβια επεξεργασία του κατσίγαρου του ελαιουργείου της Ε.Π.Σ. Πεζών Ηρακλείου καθώς και για την αξιοποίηση του κατσίγαρου για την παραγωγή βιοαερίου. Έτσι υπήρξε διαφορετικός χειρισµός των δύο επιµέρους κλασµάτων του κατσίγαρου -του ιζήµατος και του υπερκείµενου- µε συνδυασµένη αναερόβια χώνευση σε χωριστούς αναερόβιους χωνευτήρες. Αυτό επέτρεψε, σύµφωνα µε τους συγγραφείς, την αποδοτικότερη παραγωγή βιοαερίου και στη λήψη ενός τελικού υγρού µε µειωµένο ρυπαντικό φορτίο κατάλληλου για περαιτέρω επεξεργασία- αξιοποίηση (Σχήµα Β.3.2). Οι Γεωργακάκης και Νταλής 1993 εφάρµοσαν ένα σύστηµα διαχείρισης του κατσίγαρου, παρόµοιο µε το παραπάνω, για το συνεταιριστικό ελαιουργείο της Καντάνου Χανίων. Όπως και στο παραπάνω σύστηµα διαχείρισης έτσι και σε αυτό περιλαµβανόταν ο φυσικός διαχωρισµός του κατσίγαρου σε φάσεις µέσα σε δεξαµενή από οπλισµένο σκυρόδεµα, χωρητικότητας 650 m 3 (Σχήµα Β.3.3.). 15

17 Ενέργεια CH4 4 Λίπανση Εξάτµιση- Απορρόφηση (εδαφικό φίλτρο) 5 Αραίωση υγρών Άρδευση (ελαιόδεντρα) 1. Ελαιουργείο ή οµάδα ελαιουργείων 2. εξαµενή αποθήκευσης και βασικής επεξεργασίας (διαχωρισµού φάσεων), όγκου 300 m 3 3. εξαµενή αποθήκευσης του υπερκείµενου (ελαφρού) κλάσµατος και συµπληρωµατικής επεξεργασίας 4. Εγκατάσταση αναερόβιας χώνευσης του ιζήµατος και παραγωγής ενέργειας 5. Συνδυασµός µε δεξαµενή υδατοσυλλογής Σχήµα Β.3.2. Σχηµατική παράσταση του συστήµατος διαχείρισης του κατσίγαρου των ελαιουργείων της Ε.Π.Σ. Πεζών (Πηγή: Γεωργακάκης και άλλοι 1991). Νωπά απόβλητα ελαιουργείου υπερκείµενο 2 υγρά εκροής 1 Αποθήκευση- ιάθεση ίζηµα 3 υγρά εκροής 1. εξαµενή ιαχωρισµού Φάσεων, όγκου 650 m 3 2. Χωνευτήρας υπερκείµενου (ελαφρού) κλάσµατος, όγκου 18 m 3 3. Χωνευτήρας ιζήµατος (βαρέως κλάσµατος), όγκου 18 m 3 Σχήµα Β.3.3. Σχηµατική παράσταση του συστήµατος διαχείρισης του κατσίγαρου του συνεταιριστικού ελαιουργείου Καντάνου Χανίων (Πηγή: Γεωργακάκης και Νταλής 1993). 16

18 Οι Γεωργακάκης και άλλοι 2002 σχεδίασαν και εφάρµοσαν ένα σύστηµα διαχείρισης των αποβλήτων του ελαιουργείου του κ. Χριστόδουλου Αντωνακάκη στην Αγία Κυριακή της Σάµου (Σχήµα Β.3.4.). Το σύστηµα διαχείρισης που εφαρµόστηκε σε αυτήν την περίπτωση ήταν πιο απλό και πιο οικονοµικό σε σχέση µε τα συστήµατα διαχείρισης που εφαρµόστηκαν στα Ελαιουργεία της Ε.Π.Σ Πεζών και του συνεταιριστικού ελαιουργείου της Καντάνου. Ο παραγόµενος κατσίγαρος συγκεντρώνεται αρχικά σε µια ανοιχτή δεξαµενή από οπλισµένο σκυρόδεµα, ωφέλιµου όγκου 315 m 3. Η δεξαµενή αυτή είναι µε τέτοιο τρόπο σχεδιασµένη (έχει τρία (3) εσωτερικά διαµερίσµατα τύπου baffled reactor) ώστε να κατακρατεί το ίζηµα και τα επιπλέοντα λίπη/ έλαια και να επιτρέπει την έξοδο του υπερκείµενου (ελαφρού) κλάσµατος. Το τελευταίο µεταφέρεται σε µια ανοιχτή χωµάτινη δεξαµενή για αποθήκευση. Εκεί εξατµίζεται, ενώ θα µπορούσε να αξιοποιηθεί για άρδευση αφού προηγουµένως υποστεί αερόβια επεξεργασία και αραίωση µε νερό άρδευσης. Το ίζηµα (βαρύ κλάσµα) συγκεντρώνεται µέσα στη δεξαµενή και κάθε χρόνο θα πρέπει να αφαιρείται και να µεταφέρεται σε τάφρους όπου θα θάβεται και θα µετατρέπεται σε φυτόχωµα. Μπορεί επίσης να γίνει συγκοµποστοποίηση του µε πυρηνόξυλο. Τα επιπλέοντα λίπη/ έλαια αφαιρούνται τακτικά από την δεξαµενή και αποθηκεύονται σε ξεχωριστό διαµέρισµα. Το κλάσµα αυτό µπορεί να υφίσταται την εξής µεταχείριση: α) µεταφορά στο ελαιουργείο και επεξεργασία από τα µηχανήµατα για ανάκτηση βιοµηχανικού ελαιολάδου, β) ανάµιξη µε τον ελαιοπυρήνα και αποστολή στο πυρηνελαιουργείο, γ) παράχωσή του σε τάφρο, µαζί µε το ίζηµα, για την µετατροπή του σε φυτόχωµα. Βασικό κριτήριο για την κατασκευή της παραπάνω δεξαµενής διαχωρισµού του κατσίγαρου σε φάσεις ήταν να έχει όγκο τουλάχιστον ίσο µε το δεκαπλάσιο της µέγιστης ηµερήσιας παραγωγής υδατικών αποβλήτων του ελαιουργείου. ηλαδή να έχει όγκο τουλάχιστον 10 φορές µεγαλύτερο από τα υδατικά απόβλητα που παράγει το ελαιουργείο όταν λειτουργεί σε µέρες αιχµής, δηλαδή µε δύο βάρδιες ή καλύτερα για 16 ώρες το 24ωρο. Το 1 ο διαµέρισµα της Φ προοριζόταν για την αποθήκευση της ετήσιας παραγόµενης ποσότητας επιπλεόντων λιπών/ ελαίων. Το 2 ο διαµέρισµα της Φ προοριζόταν για την αποθήκευση της ετήσιας παραγόµενης ποσότητας ιζήµατος. Το 3 ο διαµέρισµα προοριζόταν για τη συγκέντρωση και διάθεση του υπερκείµενου (ελαφρού) κλάσµατος. Το τελευταίο διαµέρισµα σχεδιάστηκε µε χωρητικότητα ίση µε το 50% του όγκου κατσίγαρου που παράγεται στο ελαιουργείο στη µέγιστη ηµερήσια λειτουργία του τελευταίου (16 ώρες λειτουργίας/24ωρο στο µέγιστο της δυναµικότητάς του). Τα αποτελέσµατα από τη λειτουργία της παραπάνω δεξαµενής διαχωρισµού φάσεων ήταν ότι [µειώθηκε σηµαντικά το ρυπαντικό φορτίο (COD) στο ελαφρύ κλάσµα κατά 70-80%. Ανάλογη ήταν και η µείωση των ολικών στερεών 69-83%, ενώ των πτητικών στερεών υπήρξε µικρότερη. Αντίθετα, αυξήθηκε σηµαντικά το φορτίο του βαρέως κλάσµατος κατά 65% περίπου, γεγονός που αποδεικνύει ότι η φυσική καθίζηση είναι πολύ αποτελεσµατική στα απόβλητα αυτά]. Οι Marrara et al επωφελήθηκαν της ιδιότητας του κατσίγαρου να διαχωρίζεται σε επιµέρους φάσεις - µέσω της φυσικής καθίζησης - κατά την αποθήκευσή τους σε δεξαµενή, όγκου 165 m 3. Έτσι χρησιµοποίησαν το υπερκείµενο υγρό για άρδευση ελαιώνων µε τη µέθοδο της άρδευσης µε τεχνητή βροχή (sprinkler irrigation). Καθώς το υπερκείµενο υγρό περιείχε πολύ λιγότερα αιωρούµενα στερεά και δεν περιείχε άλγη, οι συγγραφείς κατέληξαν στο συµπέρασµα ότι η αξιοποίηση συστηµάτων άρδευσης είναι θετική καθώς µειώνεται ο κίνδυνος να φράξουν οι µικροσωλήνες, οι ψεκαστήρες κλπ. που χρησιµοποιούνται για το πότισµα των καλλιεργειών/ εκτάσεων. 17

19 Αερόβια επεξεργασία & αραίωση Άρδευση/ λίπανση 1 2 υπερκείµενο 3 Εξάτµιση λίπη/ ίζηµα έλαια Εδαφική διάθεση/ άρδευση α) Επιστροφή στο ελαιουργείο α) Ταφή σε τάφρο για ανάκτηση λαδιού β) Συγκοµποστοποίηση µε β) Ταφή σε τάφρο µαζί πυρηνόξυλο µε το ίζηµα γ) Ανάµιξη µε τον ελαιοπυρήνα 1. Ελαιουργείο 2. εξαµενή ιαχωρισµού Φάσεων, χωρητικότητας 315 m 3 3. Ανοιχτή χωµάτινη δεξαµενή αποθήκευσης-εξάτµισης Σχήµα Β.3.4. Σχηµατική παράσταση συστήµατος διαχείρισης του κατσίγαρου του ελαιουργείου του κ. Χριστόδουλου Αντωνακάκη στη Σάµο (Πηγή: Γεωργακάκης και άλλοι 2002, επεξεργασµένα στοιχεία). Από εργαστηριακά πειράµατα φυσικής καθίζησης φρέσκου κατσίγαρου σε κώνους καθίζησης Imhoff (Εργαστήριο ιαχείρισης Αποβλήτων, Παραδοτέο Π.5, 2003) επιβεβαιώθηκε ο απαιτούµενος ελάχιστος χρόνος 5-10 ηµερών για τον διαχωρισµό του κατσίγαρου σε φάσεις. Επίσης προσδιορίστηκε ότι έπειτα από 5 ηµέρες παραµονής το ίζηµα (βαρύ κλάσµα) αποτελεί το 20-30% κατ όγκο, τα επιπλέοντα λίπη/ έλαια το 5-10% κατ όγκο και το υπερκείµενο (ελαφρύ) κλάσµα το 60-70% κατ όγκο στο σύνολο του κατσίγαρου. Επίσης προσδιορίστηκε ότι το υπερκείµενο (ελαφρύ) κλάσµα έχει, έπειτα από 5 ηµέρες καθίζησης 73% µικρότερη συγκέντρωση αιωρούµενων στερεών (TSS) και 42% µικρότερη συγκέντρωση COD σε σχέση µε τον φρέσκο κατσίγαρο. Οι Velioglu et al κατασκεύασαν µια δεξαµενή εργαστηριακής κλίµακας, µε εσωτερικά διαµερίσµατα που επικοινωνούσαν µεταξύ τους (αντιδραστήρας τύπου baffled reactor), για τον φυσικό διαχωρισµό υδατικών αποβλήτων ελαιουργείων (κατσίγαρου). Η δεξαµενή αυτή είχε ωφέλιµο όγκο 5 λίτρα περίπου. Το σύστηµα τροφοδοσίας µε κατσίγαρο ήταν ηµιδιακοπτόµενο (semi continuous). Η εισαγωγή του κατσίγαρου γινόταν µε αντλία τροφοδοσίας και ελεγχόταν από χρονοδιακόπτη, ο οποίος έδινε εντολή για λειτουργία 20 δευτερολέπτων κάθε 30 λεπτά της ώρας. Έγιναν πειραµατισµοί µε χρόνους υδραυλικής παραµονής του κατσίγαρου από 30 λεπτά της ώρας έως 4 ώρες. Κάθε πείραµα διαρκούσε 3-6 ηµέρες. Για τον καλύτερο διαχωρισµό των αιωρούµενων στερεών χρησιµοποιήθηκε φίλτρο από άχυρα (straw filter), το οποίο είναι φθηνό υλικό και µπορεί 18

20 να αντικαθίσταται εύκολα. Γενικά οι παραπάνω ερευνητές χρησιµοποίησαν ανεπεξέργαστο κατσίγαρο, χωρίς καµιά προετοιµασία (π.χ. αραίωση, φιλτράρισµα, προσθήκη θρεπτικών, ρύθµιση θερµοκρασίας, προσθήκη εγκλιµατισµένης βιοµάζαςεµβολίου, κλπ.). Τα αποτελέσµατα έδειξαν ότι: α) η οργανική ουσία δεν αποµακρύνεται αποτελεσµατικά (υπήρξε αποµάκρυνση µέχρι 25%). β) Σηµαντικές ποσότητες ελαίων και αιωρούµενων στερεών (περίπου 80%) µπορούν να αποµακρυνθούν όταν το σύστηµα λειτουργεί µε υδραυλικό χρόνο παραµονής 1ώρας. γ) Ο αποδοτικός χρόνος ζωής του φίλτρου από άχυρα είναι περίπου 2 ηµέρες, οπότε και θα πρέπει να αντικαθίσταται. Σηµείωση: ένας αντιδραστήρας τύπου baffled reactor απεικονίζεται στο Σχήµα Β.3.1. παραπάνω. Οι Nachaiyasit and Stuckey 1997 και η Grobicki 1989 µελέτησαν, σε εργαστηριακή κλίµακα, την απόδοση λειτουργίας ενός αναερόβιου αντιδραστήρα µε εσωτερικά διαµερίσµατα που επικοινωνούσαν µεταξύ τους (anaerobic baffled reactor). Ο αντιδραστήρας είχε ωφέλιµο όγκο 4 λίτρα και εξετάστηκε η ανταπόκριση του σε υψηλή ογκοµετρική φόρτιση (volumetric shock loading). Από τη βασική φόρτιση των 20h υδραυλικής παραµονής µε φόρτιση 4,8 kg COD/m 3.day και µε συγκέντρωση εισόδου 4 kg/m 3 (µε µια µέση αφαίρεση COD 98%), η φόρτιση αυξήθηκε στα 96 kg COD/m 3.day, µειώνοντας τον χρόνο υδραυλικής παραµονής στη 1h. Η διάρκεια της υψηλής φόρτισης (shock load) κράτησε 3 ώρες, και έπειτα η φόρτιση επανήλθε στον αρχικό ρυθµό φόρτισης. Σηµειώνεται ότι η συγκέντρωση εισόδου διατηρούνταν συνεχώς στα 4 kg/m 3, ενώ η θερµοκρασία των υγρών στον αντιδραστήρα διατηρούνταν στους 35 o C. Επίσης πρέπει να αναφερθεί ότι το θρεπτικό υπόστρωµα που χρησιµοποιήθηκε στο πείραµα ήταν πλήρως υδατοδιαλυτό, πλήρως αφοµοιώσιµο από τους µικροοργανισµούς και µη-τοξικό. Έτσι τα αιωρούµενα στερεά που προσδιορίζονταν στην έξοδο του αντιδραστήρα αντιστοιχούσαν σε βακτηριακά κύτταρα. Τα αποτελέσµατα ήταν τα εξής: Στη διάρκεια του υψηλού ρυθµού φόρτισης το ποσοστό αφαίρεσης του COD έπεσε στο 10% ή και χαµηλότερα. Επίσης στη διάρκεια του υψηλού ρυθµού φόρτισης αυξήθηκε σηµαντικά η συγκέντρωση αιωρούµενων στερεών στην έξοδο. Μέσα σε 24 ώρες από τη στιγµή που επανήλθε η φυσιολογική φόρτιση στον αντιδραστήρα, η απόδοση του τελευταίου επανήλθε κι αυτή στο φυσιολογικό (αποµάκρυνση COD 96%). Επίσης οι συγγραφείς κατέληξαν στο συµπέρασµα ότι ο αντιδραστήρας είναι περισσότερο σταθερός ως προς την µεταβολή της συγκέντρωσης ρυπαντικού φορτίου στην είσοδο (kg COD/m 3 ) παρά ως προς τη µεταβολή του υδραυλικού χρόνου παραµονής των αποβλήτων στον αντιδραστήρα. Σε µια παρόµοια εργασία (Bachmann et al. 1985) που είχε στόχο τη µελέτη της αναερόβιας χώνευσης υγρών αποβλήτων µε υψηλό οργανικό φορτίο (µελάσα από βιοµηχανία ζάχαρης) σε αντιδραστήρα τύπου baffled reactor προέκυψαν τα παρακάτω αποτελέσµατα: Ο αντιδραστήρας είχε όγκο 13 λίτρα. Με οργανική φόρτιση 36 kg COD/m 3.day και υδραυλικό χρόνο παραµονής 4,8h ο αντιδραστήρας επιτύγχανε αφαίρεση του COD κατά 55%. Η συγκέντρωση εισόδου ήταν 8 kg COD/m 3, ενώ η θερµοκρασία των υγρών στον αντιδραστήρα διατηρούνταν στους 35 o C. Οι παραπάνω ερευνητές επισήµαναν ότι το πιο κατάλληλο οργανικό απόβλητο γι αυτό το σύστηµα είναι εκείνο που είναι πλήρως υδατοδιαλυτό, ενώ η παρουσία αιωρούµενων στερεών, ιδιαίτερα όταν έχουν µικρή βιοδιασπασιµότητα, µειώνουν την απόδοση του αντιδραστήρα. 19

21 Οι Boopathy and Tilche 1991 σχεδίασαν και λειτούργησαν έναν υβριδικό αναερόβιο αντιδραστήρα τύπου baffled reactor, ωφέλιµου όγκου 165 λίτρων. Ο αντιδραστήρας αυτός είχε ορισµένες παραλλαγές, όπως για παράδειγµα α) τοποθετήθηκαν πλαστικά φίλτρα κοντά στην επιφάνεια των υγρών για να ελαχιστοποιηθεί η έκπλυση της ιλύος (βιοµάζας-αιωρούµενων στερεών), β) προστέθηκε µια δεξαµενή καθίζησης για την καθίζηση και την ανακύκλωση της ιλύος, γ) έγιναν τροποποιήσεις στη διάταξη των διαµερισµάτων (baffles) ώστε να µειωθεί η ταχύτητα του υγρού και να αλλάξει η ροή του υγρού. Επεξεργάστηκαν υγρά απόβλητα µε υψηλό οργανικό φορτίο (µελάσα από βιοµηχανία ζάχαρης). Σε οργανική φόρτιση 28 kg COD/m 3.day η απόδοση αφαίρεσης του COD έφθασε το 50%. Η θερµοκρασία των υγρών µέσα στον αντιδραστήρα διατηρούνταν στους 37 ο C στη διάρκεια του πειράµατος. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι άλλοι τρόποι φυσικοχηµικής επεξεργασίας του κατσίγαρου (π.χ. µε φυγοκέντριση, µε προσθήκη κροκκιδωτικών, µε φιλτράρισµα, κλπ) δεν επιτυγχάνουν πολύ σηµαντικότερη µείωση του οργανικού φορτίου, λαµβάνοντας υπόψη και το λειτουργικό κόστος εφαρµογής των παραπάνω φυσικοχηµικών µεθόδων (Niaounakis and Halvadakis 2004). 20

22 Γ. ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΡΕΥΝΑΣ Γ.1. Το σύστηµα διαχείρισης των υδατικών αποβλήτων (κατσίγαρου) του ελαιουργείου Α.Σ. Ανεµώτιας. Το σύστηµα διαχείρισης των υδατικών αποβλήτων που επιλέχθηκε για το ελαιουργείο του Α.Σ. Ανεµώτιας βασίστηκε σε δοκιµασµένες τεχνικές επεξεργασίας του κατσίγαρου και στη διεθνή εµπειρία. Ο στόχος ήταν να σχεδιαστεί ένα τέτοιο σύστηµα διαχείρισης που να συνδύαζε τα παρακάτω: Ικανοποιητική απόδοση επεξεργασίας του κατσίγαρου ακόµη και στη µέγιστη παραγωγική ικανότητα του ελαιουργείου Προστασία του περιβάλλοντος Απλότητα στη λειτουργία (χωρίς την ανάγκη επίβλεψης από εξειδικευµένο προσωπικό ή/και χωρίς την ανάγκη επιπλέον εργατικού προσωπικού) Μικρό κόστος λειτουργίας και κόστος συντήρησης Αξιοποίηση, όπου είναι δυνατό, ορισµένων συστατικών που περιέχονται στον κατσίγαρο Κοινωνική αποδοχή Το Ελαιουργείο του Α.Σ. Ανεµώτιας έχει τα εξής χαρακτηριστικά που παραθέτονται στον παρακάτω πίνακα (Πίνακας Γ.1.1.). Πίνακας Γ.1.1. Χαρακτηριστικά του ελαιουργείου Α.Σ. Ανεµώτιας Α. Τύπος Ελαιουργείου Φυγοκεντρικό Γραµµές παραγωγής (αριθµός Β. decanter) 2 Γ.. Ε. ΣΤ. Συνολική επίσηµη δυναµικότητα ελαιουργείου (τόνοι ελαιοκάρπου/ ώρα λειτουργίας) Μέση ηµερήσια λειτουργία (ώρες) σε µια καλή ελαιοκοµική περίοδο Ηµέρες λειτουργίας σε µια καλή ελαιοκοµική περίοδο Μέγιστη ετήσια παραγωγική ικανότητα του ελαιουργείου (τόνοι εκθλιβόµενου ελαιοκάρπου) 3,5 tn/h 10 h 70 days 2450 tn (Πηγή: Επεξεργασµένα στοιχεία από ερωτηµατολόγιο που δόθηκε στους υπεύθυνους του ελαιουργείου Α.Σ. Ανεµώτιας) Παρατήρηση: ΣΤ = Γ Ε 21

23 Το σύστηµα διαχείρισης του κατσίγαρου που επιλέχθηκε για το ελαιουργείο του Α.Σ. Ανεµώτιας παριστάνεται σχηµατικά στο Σχήµα Γ Αποτελείται από τα εξής κύρια τµήµατα / διεργασίες : 1. Αρχικό διαχωρισµό των αποβλήτων σε φάσεις (κλάσµατα), σε κλειστή δεξαµενή από οπλισµένο σκυρόδεµα, ωφέλιµου όγκου 484 m 3. Οι φάσεις στις οποίες διαχωρίζεται ο κατσίγαρος µέσα στη δεξαµενή είναι α) το ίζηµα (βαρύ κλάσµα), β) το υπερκείµενο (ελαφρύ) κλάσµα και γ) τα επιπλέοντα λίπη/ έλαια. Η εξαµενή αυτή ( εξαµενή ιαχωρισµού Φάσεων- Φ), όπως σχεδιάστηκε, παρέχει µεγάλο υδραυλικό χρόνο παραµονής στα ελαιουργικά απόβλητα ώστε να είναι εφικτός ο διαχωρισµός τους σε φάσεις και να κατακρατούνται το ίζηµα και τα επιπλέοντα λίπη/ έλαια, επιτρέποντας να βγει από την έξοδο µόνο το υπερκείµενο (ελαφρύ) κλάσµα. 2. ιάθεση του υπερκείµενου (ελαφρού) κλάσµατος σε Πεδίο Υπεδάφειας ιάθεσης (ΠΕ.Υ. ), που βρίσκεται σε απόσταση περίπου 500 µέτρων από τη δεξαµενή διαχωρισµού φάσεων ( Φ). Η ωφέλιµη επιφάνεια του ΠΕ.Υ.. είναι 850 m Περιοδική αποµάκρυνση των επιπλεόντων λιπών/ ελαίων από τη εξαµενή ιαχωρισµού Φάσεων ( Φ) και άντλησή τους προς το ελαιουργείο, για ανακύκλωση στον οριζόντιο φυγοκεντρητή (decanter), µε στόχο την ανάκτηση βιοµηχανικού λαδιού. Τα επιπλέοντα λίπη/ έλαια µπορούν εναλλακτικά να θάβονται σε Λάκκο, µαζί µε το ίζηµα. Η εξαµενή ιαχωρισµού Φάσεων ( Φ) σχεδιάστηκε έτσι ώστε να κατακρατεί αρκετό όγκο επιπλεόντων λιπών/ ελαίων. Η συχνότητα αφαίρεσης των λιπών/ ελαίων από τη Φ υπολογίστηκε ότι θα πρέπει να είναι τρεις (3) φορές σε µια καλή ελαιοκοµική περίοδο. 4. Περιοδική αφαίρεση του καθιζάνοντος ιζήµατος (βαρέως κλάσµατος) από τη δεξαµενή διαχωρισµού φάσεων και ταφή του σε βαθύ Λάκκο ή απλή επιφανειακή διάθεση σε µη καλλιεργούµενες εκτάσεις. Το βάθος του Λάκκου είναι 3m και η χωρητικότητά του είναι 640 m 3 περίπου. Η Φ σχεδιάστηκε έτσι ώστε να κατακρατεί αρκετό όγκο ιζήµατος. Η συχνότητα αφαίρεσης του ιζήµατος από τη Φ υπολογίστηκε ότι θα πρέπει να είναι τρεις (3) φορές σε µια καλή ελαιοκοµική περίοδο. 5. Αποµάκρυνση του χωνεµένου ιζήµατος (βαρέως κλάσµατος) από το Λάκκο και διάθεσή του σε µη καλλιεργούµενες εκτάσεις, µία φορά ανά έτος. Εναλλακτικά θα µπορούσε το ίζηµα να συγκοµποστοποιηθεί µαζί µε άλλα λιγνοκυτταρινικά υπολείµµατα και να διατίθεται, εφόσον έχει εδαφοβελτιωτικές ιδιότητες, σε αγραναπαυόµενες ή και σε καλλιεργούµενες εκτάσεις. Γ.2. Η εξαµενή ιαχωρισµού Φάσεων ( Φ) του συστήµατος διαχείρισης κατσίγαρου στο ελαιουργείο Α.Σ. Ανεµώτιας Η εξαµενή ιαχωρισµού Φάσεων ( Φ) είναι χτισµένη ακριβώς δίπλα από το ελαιουργείο και έχει, όπως προαναφέρθηκε, ωφέλιµο όγκο 484 m 3. ιαθέτει εσωτερικά διαµερίσµατα που επικοινωνούν µεταξύ τους (τύπου baffled reactor) ώστε να επιτυγχάνεται ο καλύτερος διαχωρισµός των φάσεων (βλέπε παρακάτω Σχήµα Γ.2.1.). Ο κατσίγαρος που παράγεται στο ελαιουργείο µεταφέρεται µε φυσική ροή στο 1 ο διαµέρισµα της Φ. Το 1 ο διαµέρισµα της Φ έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να κατακρατεί τα επιπλέοντα λίπη/ έλαια και µέρος του ιζήµατος (βαρύ κλάσµα). Στο 2 ο διαµέρισµα θα συγκεντρώνεται κυρίως το ίζηµα (βαρύ κλάσµα). Το 3 ο και 4 ο διαµέρισµα της Φ προστέθηκαν για περισσότερη ασφάλεια, ώστε να κατακρατούνται τυχόν λίπη/ έλαια και αιωρούµενα στερεά που δεν κατακρατήθηκαν στα προηγούµενα διαµερίσµατα. 22