Υ ΡΟΓΟΝΟΤΡΟΦΙΚΗ ΑΠΟΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗ ΠΟΣΙΜΟΥ ΝΕΡΟΥ HYDROGENOTROPHIC DENITRIFICATION OF POTABLE WATER

Transcript

1 Υ ΡΟΓΟΝΟΤΡΟΦΙΚΗ ΑΠΟΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗ ΠΟΣΙΜΟΥ ΝΕΡΟΥ Κωνσταντίνος A. Καρανάσιος, έσποινα Κοκκινίδου, Σωτηρία Π. Μακρή, Ιωάννα A. Βασιλειάδου, Σταύρος Παύλου,, ηµήτρης B. Βαγενάς, Τµήµα ιαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων, Πανεπιστήµιο Ιωαννίνων, Σεφέρη, Αγρίνιο,, Ελλάδα Τηλ.:, Ε-mail: Τµήµα Χηµικών Μηχανικών, Πανεπιστήµιο Πατρών, Πανεπιστηµιούπολη, Πάτρα Ερευνητικό Ινστιτούτο Χηµικής Μηχανικής και Χηµικών ιεργασιών Υψηλής Θερµοκρασίας (ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ), Οδός Σταδίου, Πλατάνι, Τ.Θ., Πάτρα. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα εργασία µελετήθηκε η υδρογονοτροφική απονιτροποίηση πόσιµου νερού σε ένα συστήµα έξι αντιδραστήρων σταθερής κλίνης εργαστηριακής κλίµακας συνεχούς λειτουργίας. Οι έξι αντιδραστήρες πληρώθηκαν µε διαφορετικού µεγέθους πληρωτικό υλικό (χαλίκι). Το υδρογόνο που χρησιµοποιήθηκε παραγόταν από κυψέλη ηλεκτρόλυσης νερού µε ρεύµα από σύστηµα φωτοβολταϊκού ενώ, το διοξείδιο του άνθρακα από αντίδραση κιµωλίας µε οξύ. Στο σύστηµα εφαρµόστηκαν διαφορετικές φορτίσεις νιτρικού αζώτου και διαφορετικές παροχές υδρογόνου και διοξειδίου του άνθρακα. Ο µέγιστος ρυθµός απονιτροποίησης που πέτυχε το σύστηµα αντιδραστήρων ήταν kg NO - -N/m d. HYDROGENOTROPHIC DENITRIFICATION OF POTABLE WATER Konstantinos A. Karanasios, Despoina Kokkinidou, Sotiria P. Makri, Ioanna A.Vasiliadou, S. Pavlou,, Dimitris V. Vayenas, Department of Environmental and Natural Resources Management, University of Ioannina, Seferi, Agrinio, Greece Tel:, Ε-mail: dvagenas@cc.uoi.gr Department of Chemical Engineering, University of Patras, Patras, Greece Institute of Chemical Engineering and High Temperature Chemical Processes, Patras, Greece ABSTRACT The progress of hydrogenotrophic denitrification in a system of six bench-scale packed-bed reactors, under continuous operation was examined. The six reactors were filled with support media in different sizes (gravel). The hydrogen used was produced from electrolysis of water with electric energy provided from a solar cell, while carbon dioxide produced from the reaction of chalk with acid. In the system were applied several nitrate nitrogen loadings and flow rates of hydrogen and carbon dioxide. The maximum denitrification rate which achieved was kg NO - -N/m d.

2 . ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ρύπανση των επιφανειακών και υπογείων υδάτων από νιτρικά αποτελεί ένα από τα σηµαντικότερα περιβαλλοντικά προβλήµατα διεθνώς. Η αλλόγιστη χρήση φυτοφαρµάκων στη γεωργία, τα αστικά καθώς και τα βιοµηχανικά απόβλητα αποτελούν τις κυριότερες πηγές ρύπανσης νιτρικών. Τα ανώτερα επιτρεπτά όρια νιτρικού και νιτρώδους αζώτου στο πόσιµο νερό είναι. mg/l και. mg/l [], αντίστοιχα. Η κατανάλωση νερού που περιέχει υψηλές συγκεντρώσεις των ανωτέρω ρύπων εγκυµονεί κινδύνους για την ανθρώπινη υγεία, καθώς είναι πιθανό να προκαλέσουν το σχηµατισµό καρκινογενών ενώσεων στο πεπτικό σύστηµα και την εµφάνιση του σύνδροµου blue baby στα νεογνά []. Μία από τις πλέον σηµαντικές και πολλά υποσχόµενες µεθόδους αποµάκρυνσης νιτρικών από το πόσιµο νερό είναι η βιολογική απονιτροποίηση, η οποία φαίνεται να πλεονεκτεί τόσο από τεχνική όσο και από οικονοµική άποψη, έναντι των φυσικοχηµικών µεθόδων, αφού δεν απαιτείται η προσθήκη χηµικών ουσιών και η περαιτέρω επεξεργασία του επεξεργασµένου νερού για την αποµάκρυνση τυχόν παραπροϊόντων. Η βιολογική απονιτροποίηση πραγµατοποιείται µέσω κατάλληλων µικροοργανισµών που µπορούν να χρησιµοποιήσουν τα ΝΟ - ως τελικό δέκτη ηλεκτρονίων για αναπνοή υπό ανοξικές συνθήκες. Η αυτότροφη απονιτροποίηση προσφέρει σηµαντικά πλεονεκτήµατα έναντι της ετερότροφης απονιτροποίησης, εκ των οποίων το σηµαντικότερο είναι η µικρότερη παραγωγή βιοµάζας []. Η υδρογονοτροφική απονιτροποίηση είναι η µέθοδος στην οποία απονιτροποιητικοί µικροοργανισµοί χρησιµοποιούν το υδρογόνο ως δότη ηλεκτρονίων, µε τελικό δέκτη τα νιτρικά. Το υδρόγονο είναι αβλαβές κατά την προσθήκη του στο πόσιµο νερό και δεν χρειάζεται περαιτέρω επεξεργασία για την αποµάκρυνσή του. Στην υδρογονοτροφική απονιτροποίηση ως ανόργανη πηγή άνθρακα χρησιµοποιείται το διοξείδιο του άνθρακα. Για τη µελέτη της υδρογονοτροφικής απονιτροποίησης έχουν αναπτυχθεί και εφαρµοστεί διάφορες πειραµατικές διατάξεις, όπως αντιδραστήρες σταθερής και ρευστοποιηµένης κλίνης και αντιδραστήρες µεµβρανών []. Τα πλεονεκτήµατα της χρήσης µεµβρανών αποτελούν οι µεγαλύτεροι ρυθµοί µεταφοράς υδρογόνου και οι µεγάλες συγκεντρώσεις βιοµάζας που αναπτύσσονται στην επιφάνεια της µεµβράνης []. Το κύριο µειονέκτηµα της χρήσης µεµβρανών είναι το υψηλό κόστος. Αυτό σε συνδυασµό µε το κόστος του υδρογόνου που χρησιµοποιείται στη διαδικασία καθιστά τη µέθοδο απαγορευτική. Για τη µείωση του κόστος του υδρογόνου έχει εφαρµοστεί σε συστήµατα υδρογονοτροφικής απονιτροποίησης η παραγωγή υδρογόνου µέσω της ηλεκτρόλυσης νερού [,]. Το κόστος όµως παραµένει υψηλό λόγω της κατανάλωσης του ρεύµατος. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η εφαρµογή αντιδραστήρων σταθερής κλίνης εργαστηριακής κλίµακας για την επεξεργασία ρυπασµένου µε νιτρικά νερού. Η αρχή της προσκολληµένης ανάπτυξης, επιτρέπει τη διατήρηση πολύ µεγάλων συγκεντρώσεων βιοµάζας στους αντιδραστήρες αυτού του τύπου και το χειρισµό υψηλών φορτίσεων αζώτου και υδραυλικών φορτίσεων. Το σύστηµα που χρησιµοποιήθηκε για τη διεξαγωγή των πειραµάτων αποτελούνταν από έξι αντιδραστήρες σε σειρά, πληρωµένους µε διαφορετικού µεγέθους πληρωτικό υλικό (πυριτικό χαλίκι). Μελετήθηκε η επίδραση των συγκεντρώσεων του διαλυµένου υδρογόνου και διοξειδίου του άνθρακα, στην απόδοση του συστήµατος υπό συνεχή λειτουργία. Στόχος ήταν η ασφαλής επεξεργασία της όσο το δυνατόν µεγαλύτερης φόρτισης νιτρικού αζώτου µε την ελάχιστη κατανάλωση αερίων που απαιτούνται για τη διαδικασία. Το υδρογόνο και το διοξείδιο του άνθρακα που χρησιµοποιήθηκε για την υδρογονοτροφική απονιτροποίηση στο σύστηµα αντιδραστήρων παραγόταν in situ στο εργαστήριο. Συγκεκριµένα το υδρογόνο παραγόταν από κυψέλη ηλεκτρόλυσης νερού η οποία τροφοδοτούνταν µε ρεύµα από ένα σύστηµα φωτοβολταϊκού ενώ, το διοξείδιο του άνθρακα από αντίδραση κιµωλίας µε οξύ. Με

3 το σύστηµα παραγωγής υδρογόνου και διοξειδίου του άνθρακα ελαχιστοποιείται, το λειτουργικό κόστος επεξεργασίας και η υδρογονοτροφική απονιτροποίηση καθίσταται µία βιώσιµη και αποδοτική µέθοδος.. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Η αυτότροφη υδρογονοτροφική καλλιέργεια βακτηρίων, µε την οποία πραγµατοποιήθηκαν όλα τα πειράµατα, προήλθε από τη µονάδα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων του δήµου Αγρινίου. Ο εκγλιµατισµός της καλλιέργειας πραγµατοποιήθηκε σε αντιδραστήρες διαλείποντος έργου αιωρούµενης ανάπτυξης λειτουργικού όγκου L, σε κατάλληλο θρεπτικό µέσο. Το θρεπτικό µέσο περιείχε πόσιµο νερό, KNO (. g/l), KH PO (.9 g/l) και Na HPO (. g/l). Κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης στους αντιδραστήρες διοχετεύονταν συνεχώς CO ( ml/min) και H ( ml/min). Με διαδικασίες φυσικής επιλογής απέκτησαν το πλεονέκτηµα οι µικροοργανισµοί που αποδοµούσαν τα νιτρικά ιόντα. Αντιδραστήρες εργαστηριακής κλίµακας: Οι εργαστηριακής κλίµακας αντιδραστήρες που χρησιµοποιήθηκαν αποτελούνταν από ένα σωλήνα Plexiglas, ύψους cm και εσωτερικής διαµέτρου cm. Ο συνολικός όγκος κάθε αντιδραστήρα ήταν ml. Ο λειτουργικός όγκος κάθε αντιδραστήρα ήταν ml. Το σύστηµα όσον αφορά το πληρωτικό του υλικό είχε τα εξής χαρακτηριστικά: ο ος αντιδραστήρας πληρώθηκε µε ανθρακίτη µέσης διαµέτρου. mm, ο ος αντιδραστήρας µε χαλίκι µέσης διαµέτρου. mm, ο ος και ος αντιδραστήρας µε χαλίκι µέσης διαµέτρου. mm και ο ος και ος αντιδραστήρας µε χαλίκι µέσης διαµέτρου. mm. Οι ειδικές επιφάνειες και τα πορώδη των διαφορετικού µεγέθους πληρωτικών υλικών ήταν.,.,. και. cm /cm και.,.,. και.9, αντίστοιχα. Η επιλογή της σειράς των αντιδραστήρων έγινε µε γνώµονα την αποφυγή των λειτουργικών προβληµάτων. Κατά τη διάρκεια των πειραµάτων διοχετεύονταν συνεχώς από τη βάση του ου αντιδραστήρα CO και H. Κατά µήκος των φίλτρων υπήρχαν δειγµατοληπτικά σηµεία για τη µελέτη της µεταβολής της συγκέντρωσης των NO - -N, των NO - -N, του CO και του H κατά µήκος του φίλτρου. Το συνθετικά παραγόµενο ρυπασµένο νερό, το οποίο χρησιµοποιήθηκε σε όλα τα πειράµατα, περιείχε πόσιµο νερό και KNO (.8 και. g/l για συγκεντρώσεις και mgno - -N/L, αντίστοιχα). Η φόρτιση του αζώτου ήταν.88 και. gνο - -Ν/d, µε παροχή ρυπασµένου νερού και ml/min, αντίστοιχα. Όλα τα πειράµατα πραγµατοποιήθηκαν σε θερµοκρασία ± o C, ενώ το ph κυµαινόταν µεταξύ. και. Κατά τη διάρκεια των πειραµάτων όλες οι µετρήσεις γινόταν σύµφωνα µε το Standard Methods [8]. Ο προσδιορισµός των συγκέντρωσεων του διαλυµένου Η και CO πραγµατοποιήθηκε µε τη µέθοδο headspace-gc [9] µε χρήση αέριας χρωµατογραφίας (GC, SRI 8C), εξοπλισµένης µε ανιχνευτή HID. Παραγωγή υδρογόνου και διοξειδίο του άνθρακα: Το υδρογόνο που χρησιµοποιήθηκε παράγεται στο εργαστήριο από µονάδα ηλεκτρόλυσης νερού η οποία τροφοδοτείται µε ρεύµα από ένα σύστηµα φωτοβολταϊκού. Με το ολοκληρωµένο σύστηµα παραγωγής υδρογόνου λύνεται το σηµαντικότερο πρόβληµα κατά την εφαρµογή της υδρογονοτροφικής απονιτροποίησης, που είναι το υψηλό κόστος του υδρογόνου. Με τον τρόπο αυτό ελαχιστοποιείται το λειτουργικό κόστος της επεξεργασίας του ρυπασµένου από νιτρικά νερού. Τα χαρακτηριστικά του συστήµατος ηλεκτρόλυσης καταγράφονται στον Πίνακα. Το διοξείδιο του άνθρακα παραγόταν in situ στο εργαστήριο µε αντίδραση του ανθρακικού αβεστίου µε οξύ, βάση της ακόλουθης αντίδρασης: HCl + CaCO CaCl + H O + CO

4 Πίνακας. Χαρακτηριστικά συστήµατος παραγωγής υδρογόνου. Μονάδα ηλεκτρόλυσης (PEM electrolyser) Παράµετρος Τιµή Παραγωγή υδρογόνου. L/hr Μέγιστη πίεση ατµοσφαιρική Καθαρότητα >99.9% υδρογόνου Κατανάλωση νερού. L/h Ποιότητα νερού Απεσταγµένο Power/Voltage/Current: W/Vdc/Amps ιαστάσεις (L xwx H) 9--mm Αριθµός κελιών Επιφάνεια ηλεκτροδίου cm Υλικό ηλεκτροδίου Άνθρακας Εµπλουτισµός ηλεκτροδίου Πλατίνα και ρουθένιο Επιφάνεια. m Φωτοβολταϊκού. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ Εγκλιµατισµός αντιδραστήρων: Μετά τη διαδικασία ανάπτυξης της µικτής υδρογονοτροφικής καλλιέργειας, πραγµατοποιήθηκε ο εµβολιασµός των αντιδραστήρων σταθερής κλίνης. Κατά την περίοδο εγκλιµατισµού, διάρκειας µηνών, τα φίλτρα λειτουργούσαν σαν αντιδραστήρες διαλείποντος έργου για να εξασφαλιστεί η προσκόλληση των βακτηρίων στο πληρωτικό υλικό και η δηµιουργία βιοφίλµ. Ο εγκλιµατισµός των βακτηρίων στους αντιδραστήρες πραγµατοποιήθηκε σε συγκέντρωση NO - -N ~8 mg/l. Το συνθετικά παραγόµενο ρυπασµένο νερό που χρησιµοποιήθηκε περιείχε πόσιµο νερό, KNO (. g/l), KH PO (.9 g/l) και Na HPO (. g/l). Μετά από το διάστηµα διαλείπουσας λειτουργίας και αφού είχε επιτευχθεί η προσκόλληση της βιοµάζας στο πληρωτικό υλικό των αντιδραστήρων, πραγµατοποιήθηκαν πειράµατα συνεχούς λειτουργίας. Πειραµατική µελέτη της υδρογονοτροφικής απονιτροποίησης σε αντιδραστήρες σταθερής κλίνης συνεχούς λειτουργίας: Κατά τη διάρκεια των πειραµάτων συνεχούς λειτουργίας διακόπηκε η προσθήκη των φωσφορικών αλάτων, τα οποία χρησιµοποίηθηκαν κατά την ανάπτυξη της υδρογονοτροφικής καλλιέργειας και τον εγκλιµατισµό των αντιδραστήρων για την ενίσχυση της βιοµάζας. Το ph διατηρήθηκε σταθερό στο εύρος των.- µε ρυθµιστικό παράγοντα το CO. Στο πρώτο σετ πειραµάτων στο σύστηµα αντιδραστήρων σε σειρά εφαρµόστηκε παροχή ρυπασµένου νερού ml/min, υδραυλικής φόρτισης. m /m d. Η συγκέντρωση του νερού ήταν mg/l νιτρικού αζώτου µε ισοδύναµη φόρτιση αζώτου.88 g/d. Οι παροχές των αερίων που εφαρµόστηκαν στο σύστηµα ήταν για το υδρογόνο και το διοξείδιο του άνθρακα 9 και. ml/min, αντίστοιχα. Η αναλογία του υδρογόνου µε το διοξείδιο του άνθρακα είναι. mgη /mgco και καλύπτει τη στοιχειοµετρική αναλογία που απαιτείται για την υδρογονοτροφική απονιτροποίηση [].

5 εδοµένου ότι η παραγωγή του υδρογόνου που παρέχεται στον αντιδραστήρα, πραγµατοποιείται από τη µονάδα ηλεκτρόλυσης χωρίς κανένα κόστος, η µόνη οικονοµική επιβάρυνση για τη διαδικασίας αφορά στο διοξείδιο του άνθρακα. Στο Σχήμα απεικονίζεται η μεταβολή των συγκεντρώσεων των NO - -N, NO - -N (Σχήμα α), του Η και του CO (Σχήμα β) κατά μήκος του συστήματος των έξι φίλτρων σε σειρά. Σημειώνεται ότι τα πειραματικά δεδομένα για κάθε συνδυασμό συγκέντρωσης και παροχής, ήταν το αποτέλεσμα τριών διαφορετικών δειγματοληψιών, έτσι ώστε να διασφαλιστεί η επαναληψιμότητα των μετρήσεων κατά την ψευδο-μόνιμη κατάσταση του φίλτρου. Η οριζόντια συνεχής και διακεκομμένη γραμμή στο Σχήμα α δείχνει το ανώτατο επιτρεπτό όριο συγκέντρωσης του νιτρικού και του νιτρώδους αζώτου, αντίστοιχα. Όπως φαίνεται στο Σχήμα α, στην έξοδο του συστήματος η συγκέντρωση τόσο του NO - -N, όσο και του NO - -N βρισκόταν κάτω από τα ανώτατα επιτρεπτά όρια. Η συγκέντρωση του διαλυμένου Η κυμαινόταν από εώς. mgh /L (Σχήμα β), με σταδιακή μείωση από την είσοδο έως τη μέση του φίλτρου, όπου και συνέβαινε η μείωση μεγάλης ποσότητας NO - -N. Η συγκέντρωση του διαλυμένου CO κυμαινόταν από. εώς. gco /L (Σχήμα β), με σταδιακή αύξηση από την είσοδο έως και την έξοδο του φίλτρου. Ο ρυθμός απονιτροποίησης που επιτέυχθηκε υπο αυτές τις λειτουργικές συνθήκες ήταν kg NO - -N/m d. -N Συγκέντρωση NO - d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm (α) NO - -N NO - -N Συγκέντρωση NO - -N Συγκέντρωση H 9 8 d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm (β) H CO Συγκέντρωση CO 8 8 Σχήµα. Μεταβολή της συγκέντρωσης α) των NO - -N και NO - -N και β) του CO και H κατά µήκος του συστήµατος των αντιδραστήρων σε σειρά µε φόρτιση.88 g NO - -N /d και παροχή αερίων 9 H ml/min και. CO ml/min. Στη συνέχεια και σε µία προσπάθεια να αυξηθεί η φόρτιση του νιτρικού αζώτου που θα µπορούσε να αποµακρυνθεί µε ασφάλεια, αυξήθηκε η συγκέντρωση του νιτρικού αζώτου. Ειδικότερα, η συγκέντρωση του νιτρικού αζώτου αυξήθηκε σε mg/l, ενώ η παροχή νερού ήταν ml/min, µε αποτέλεσµα η φόρτιση του αζώτου από.88 gνο - - Ν/d να αυξηθεί σε. gνο - -Ν/d. Οι παροχές των αερίων στο σύστηµα ήταν για το υδρογόνο ml/min και το διοξείδιο του άνθρακα. ml/min, ενώ η αναλογία των αεριών ήταν.9 mg H /mg CO. Οι παροχές των αερίων αυξήθηκαν λόγω της αύξησης της φόρτιση αζώτου. Όπως φαίνεται στο Σχήµα α στην έξοδο του φίλτρου τα νιτρικά ήταν κάτω από το ανώτερο επιτρεπτό όριο ενώ, τα νιτρώδη στην έξοδο του φίλτρου ήταν πάνω από το ανώτερο επιτρεπτό όριο. Η συγκέντρωση του διαλυµένου Η κυµαινόταν από εώς. mgh /L (Σχήµα β), µε αυξοµειώσεις να παρατηρούνται κατά µήκος του συστήµατος εξαιτίας της κατανάλωσης του υδρογόνου για τη διαδικασία της

6 -N Συγκέντρωση NO - απονιτροποίησης και του διαφορετικού ρυθµού διαλυτοποίησης του λόγω του διαφορετικού πληρωτικού υλικού των φίλτρων. Η συγκέντρωση του διαλυµένου CO κυµαινόταν από. εώς. gco /L (Σχήµα β). Ο µέγιστος ρυθµός απονιτροποίησης που επιτεύχθηκε ήταν kg NO - -N/m d. 9 8 d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm 8 d=.mm (α) NO - -N NO - -N 9 8 -N Συγκέντρωση NO - Συγκέντρωση H 9 8 d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm 8 d=.mm Σχήµα. Μεταβολή της συγκέντρωσης α) των NO - -N και NO - -N και β) του CO και H κατά µήκος του συστήµατος των αντιδραστήρων σε σειρά µε φόρτιση αζώτου. g NO - -N /d και παροχή αερίων.8 H ml/min και.8 CO ml/min. Στο τρίτο σετ πειραµάτων πειραµάτων η υδραυλική φόρτιση και η φόρτιση του αζώτου παρέµεινε σταθερή στα.9 m /m d και. gνο - -Ν/d, αντίστοιχα. Ενώ οι παροχές των αερίων αύξηθηκαν του υδρογόνου από ml/min σε.8 ml/min και του διοξειδίου του άνθρακα από. ml/min σε.8ml/min. Η αναλογία των αερίων αυξήθηκε από.9 mg H /mg CO σε. mg H /mg CO µε σκοπό την ασφαλή αποµάκρυνση των νιτρωδών στην έξοδο του φίλτρου. Στο Σχήµα β φαίνεται ότι τα νιτρικά και τα νιτρώδη είναι κάτω από τα ανώτερα επιτρεπτά όρια, ενώ έχουµε µικρότερη παραγωγή νιτρωδών καθώς το µεγιστό τους είναι περίπου τα ppm από τα ppm που ήταν στο προηγούµενο σετ πειραµάτων. Σε αυτό το σετ πειραµάτων ο ρυθµός απονιτροποίησης παρέµεινε ο ίδιος µε το προηγούµενο σετ πειραµάτων ( kg NO - -N/m d). H CO (β) Συγκέντρωση CO Συγκέντρωση NO - -N d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm (α) NO - -N 9 NO - -N 8 8 Συγκέντρωση NO - -N Συγκέντρωση H 9 d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm d=.mm (β) 8 H CO 8 Συγκέντρωση CO

7 Σχήµα. Μεταβολή της συγκέντρωσης α) των NO - -N και NO - -N και β) του CO και H κατά µήκος του συστήµατος των αντιδραστήρων σε σειρά µε φόρτιση αζώτου. g NO - -N /d και παροχή αερίων H ml/min και. CO ml/min. Τέλος, έγινε προσπάθεια αποµάκρυνσης νιτρικών εφαρµόζοντας µεγάλες παροχές ρυπασµένου νερού φτάνοντας στα 8 ml/min µε συγκέντρωση νιτρικού αζώτου mgνο - - Ν/L. Αυτό είχε σαν αποτέλεσµα τη µείωση της φόρτισης αζώτου στα. gνο - -Ν/d, ενώ η υδραυλική φόρτιση αυξήθηκε στα 9. m /m d. Παρατηρήθηκε ότι δεν ήταν δυνατή η ασφαλής αποµάκρυνση του νιτρικού και του νιτρώδες αζώτου από το ρυπασµένο νερό, καθώς οι συγκεντρώσεις τους στην έξοδο του φίλτρου υπερέβαιναν τα επιτρεπτά όρια. Η µη αποδοτική λειτουργία του φίλτρου κατά την εφαρµογή υψηλών υδραυλικών φορτίσεων είναι δυνατό να οφείλεται στην αποκόλληση του βιοφίλµ από το πληρωτικό υλικό και κατά συνέπεια στην µείωση της συνολικής βιοµάζας του φίλτρου.. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η αυτότροφη υδρογονοτροφική απονιτροποίηση του πόσιµου νερού είναι πολλά υποσχόµενη µέθοδος καθώς επιτυγχάνει υψηλούς ρυθµούς αποµάκρυνσης, µειώνοντας τα παραπροϊόντα στο επεξεργασµένο νερό. Στην εργασία αυτή µελετήθηκε η υδρογονοτροφική απονιτροποίηση πόσιµου νερού σε ένα σύστηµα αντιδραστήρων σταθερής κλίνης σε σειρά. Η κατάλληλη λειτουργία του συτήµατος αυτού και η ορθή χρήση των αερίων που απαιτούνται για τη διαδικασία, επιτρέπει την επίτευξη µεγάλων ρυθµών αποµάκρυνσης ( kg NO - - N/m d) των ρύπων µε µικρό λειτουργικό κόστος. Η φτηνή παραγωγή υδρογόνου µε το σύστηµα ηλεκτρόλυσης - φωτοβολταϊκού, καθιστά πλέον οικονοµικά βιώσιµη την υδρογονοτροφική απονιτροποίηση πόσιµου νερού. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ. Council Directive 98/8/EC, L/, //998, Official Journal of the European Communities, B.T. Nolan, Ruddy, B.C., Hitt, K.J., Helsel, D.R., (998) A national look at nitrate contamination of ground water Water conditioning and Purification, 9():-9.. V.J., Rijn, Tal, Y., Schreier, H.J., () Denitrification in recirculating systems: theory and applications Aquaculture Engineering ():-.. K.A. Karanasios, Vasiliadou I.A., Pavlou S., Vayenas D.V. () Hydrogenotrophic denitrification of potable water: A review Journal of hazardous Materials 8:-.. S.J. Ergas, and Reuss A.F., () hydrogenotrophic denitrification of drinking water using a hollow fibre membrabe bioreactor Journal of Water supply: Research and Technology-Aqua ():-.. M. Komori, and Sakakibara, Y., (8) High-rate hydrogenotrophic denitrification in a fluidized-bed biofilm reactor using solid-polymerelectrolyte membrane electrode (SPEME) Water Science and Technology, 8():-.. Y. Sakakibara, Araki K., Tanaka T., Watanabe T., Kuroda M. (99) Denitrification and neutralization with an electrochemical and biological reactor Water Science and Technology, ():-. 8. APHA, AWWA and WPCF Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, th edition. American Public Health Association, American Water Works Association and Water Pollution Control Federation, Washington, D.C. (989).

8 9. I. Shizas, and Bagley D.M., Measurement of dissolved hydrogen and hydrogen gas transfer in a hydrogen-producing reactor, in: Anaerobic Digestion th World Congress, Montreal, Quebec, Canada, September,.