ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΜΕΛΑΣΑΣ ADVANCED TREATMENT OF MOLASSES WASTEWATER

Transcript

1 ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΜΕΛΑΣΑΣ Καλπακίδου Κ. 1, Τρώντσιου Α. 1, Σκλαρή Σ. 2, Παπαστεργιάδης Ε. 1, Σαµαράς Π. 1*, Ζουµπούλης Α. 3 1 Τµήµα Τεχνολογίας Τροφίµων, Αλεξάνδρειο Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυµα Θεσσαλονίκης, Τ.Θ. 141, 574 Θεσσαλονίκη, Ε-mail: samaras@food.teithe.gr 2 Ινστιτούτο Τεχνικής Χηµικών ιεργασιών, Εθνικό Κέντρο Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης, 6 ο χλµ Χαριλάου Θέρµης, 571 Θεσσαλονίκη 3 Τµήµα Χηµείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης, Θεσσαλονίκη ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ο στόχος της εργασίας ήταν η επεξεργασία αποβλήτων µελάσας µε υψηλό οργανικό φορτίο (COD>5 g/l) και έντονο σκούρο χρώµα. Για την επεξεργασία των αποβλήτων µελετήθηκε αρχικά η κροκίδωση µε προσθήκη αλάτων του σιδήρου και του αργιλίου σε δόσεις από 1 έως 8 mg µετάλλου/l. Κατά την κροκίδωση των αποβλήτων παρατηρήθηκε µείωση του ρυπαντικού φορτίου µε τη δόση του κροκιδωτικού, ενώ τα άλατα του αργιλίου παρουσίαζαν µεγαλύτερη απόδοση από του σιδήρου, µε µείωση του COD µεγαλύτερη από 8%. Ωστόσο, η αυξηµένη δόση κροκιδωτικού είχε ως συνέπεια την παραγωγή µεγάλης ποσότητας λάσπης. Στη συνέχεια, εξετάστηκε η επίδραση του όζοντος στα επεξεργασµένα απόβλητα, µε την εφαρµογή διαφορετικών δόσεων όζοντος (έως 4 g/l) και διαφορετικών χρόνων αντίδρασης (1 έως 6 min). Η ακόλουθη επεξεργασία των αποβλήτων µε όζον, οδηγούσε σε επιπλέον µείωση του φορτίου περίπου 55 mg/l, που αυξανόταν µε το χρόνο αντίδρασης και τη δόση του όζοντος. ADVANCED TREATMENT OF MOLASSES WASTEWATER Kalpakidou Κ. 1, Trontsiou Α. 1, Sklari S 2, Papastergiadis E. 1, Samaras P. 1*, Zouboulis A. 3 1 Department of Food Technology, Technological Educational Institute of Thessaloniki, P.O. Box 141, 574 Thessaloniki, Greece, Ε-mail: samaras@food.teithe.gr, 2 Chemical Process Engineering Research Institute, Centre for Research and Technology- Hellas, 6 th km Harilaou Thermi Rd., 571 Thessaloniki, Greece 3 Department of Chemistry, Aristotle University of Thessaloniki, Thessaloniki, Greece ABSTRACT The aim of the work was the treatment of molasses wastewater, with a high organic loading (COD>5 g/l) and a dark brown color. The coagulation potential of wastewater samples was studied by the addition of Fe(III) and Al(III) salts in dosages up to 8 mg metal/l. Organic loading reduced with the coagulant dosage; alum presented a higher efficiency than ferrous salt, resulting in COD removal exceeding 8%. However, the higher the coagulant dose, the higher the produced sludge. Ozonation of coagulated samples was studied as an additional treatment step, using ozone doses up to 4 g/l and reaction times between 1 and 6 min. The subsequent ozone treatment resulted in further reduction of organic loading that was increased with the ozone dose and contact time, resulting in a clear effluent with COD of about 55 mg/l.

2 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η µελάσα αποτελεί ένα παραπροϊόν από την παραγωγή της ζάχαρης και χρησιµοποιείται ως πρώτη ύλη σε µεγάλο αριθµό βιοµηχανικών διεργασιών που περιλαµβάνουν ζυµώσεις όπως: στην παραγωγή αιθανόλης, ζύµης αρτοποιίας κλπ. Ωστόσο, κατά την επεξεργασία της µελάσας παράγονται µεγάλοι όγκοι αποβλήτων, L για κάθε L αιθανόλης [1]. Γενικά τα απόβλητα που προκύπτουν από την επεξεργασία της µελάσας µπορούν να ταξινοµηθούν σε δύο κατηγορίες: απόβλητα µε υψηλή φόρτιση που προκύπτουν από το νερό που χρησιµοποιείται στην παραγωγική διαδικασία, όπως από τις φυγόκεντρους, τα φίλτρα κενού κλπ και απόβλητα χαµηλής φόρτισης που προκύπτουν κατά τον καθαρισµό των συσκευών, των δαπέδων κλπ [2]. Τα απόβλητα αυτά χαρακτηρίζονται από σκούρο καφέ χρώµα, ισχυρά όξινο ph (4-5) και υψηλό οργανικό φορτίο (COD=5-1 g/l) και δηµιουργούν σηµαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις: περίπου 1,5 τόνοι COD την ηµέρα µπορούν να παράγονται από µια βιοµηχανική µονάδα µεσαίας κλίµακας, µε δυναµικότητα επεξεργασίας περίπου 5 µετρικούς τόνους µελάσας την ηµέρα [3]. Η απευθείας διάθεση των αποβλήτων αυτών µπορεί να προκαλέσει σοβαρά προβλήµατα σε ένα οικοσύστηµα. Η βιολογική επεξεργασία των αποβλήτων αυτών, περιλαµβάνει συνήθως συνδυασµό αναερόβιας χώνευσης και αερόβιου σταδίου και έχει ως αποτέλεσµα τη µείωση του βιοαποδοµήσιµου κλάσµατος των οργανικών ουσιών. Ωστόσο, η παρουσία χρωστικών όπως οι µελανοϊνδίνες, προκαλεί τη διατήρηση ή ακόµα και την αύξηση του χρώµατος στις επεξεργασµένες εκροές. Οι µελανοϊνδίνες, είναι πολυµερείς ουσίες µε µεγάλο µοριακό βάρος, σχηµατίζονται κατά την αντίδραση Maillard ανάµεσα στα αµινοξέα και τους υδατάνθρακες και παρουσιάζουν αντιοξειδωτικές ιδιότητες που τις καθιστούν δύσκολα βιοαποδοµήσιµες ενώσεις [4]. Κατά τη βιολογική επεξεργασία των αποβλήτων αυτών, διασπάται µόνο ένα µικρό ποσοστό των µελανοϊνδινών, περίπου 6 7% [5]. Ως συνέπεια, σήµερα καταβάλλονται προσπάθειες για την ανάπτυξη κατάλληλων προχωρηµένων τεχνικών για την αποτελεσµατική αποµάκρυνση των ουσιών αυτών. ιάφορες φυσικοχηµικές διεργασίες έχουν εφαρµοστεί για τον αποχρωµατισµό αποβλήτων από την επεξεργασία της µελάσας, όπως η προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα, η χηµική οξείδωση µε υποχλωριώδη άλατα και υπεροξείδιο του υδρογόνου, η υπερδιήθηση και η νανοδιήθηση µέσω µεµβρανών κλπ [6]. Ωστόσο, οι τεχνικές αυτές παρουσιάζουν σηµαντικά µειονεκτήµατα, όπως ασταθή ικανότητα αποχρωµατισµού των αποβλήτων, πιθανό σχηµατισµό επικίνδυνων παραπροϊόντων και δευτερογενών ρύπων, δυσκολίες στη λειτουργικότητά τους και ιδιαίτερα υψηλό κόστος, που έχει ως συνέπεια την περιορισµένη εφαρµογή τους για την επεξεργασία των εκροών. Συνεπώς, απαιτούνται απλές τεχνικές µε µικρό κόστος για την αποτελεσµατική επεξεργασία των βιολογικά επεξεργασµένων εκροών [7]. Η κροκίδωση είναι µια µέθοδος που έχει εφαρµοστεί µε επιτυχία στην επεξεργασία των υγρών αποβλήτων αλλά και του νερού, για την αποµάκρυνση κολλοειδών σωµατιδίων και φυσικών οργανικών ουσιών [8]. Οι µελανοϊνδίνες είναι οργανικά µακροµόρια µε δοµή παρόµοια µε τις φυσικές οργανικές ουσίες και συνεπώς, αναµένεται ότι η επεξεργασία µε κροκίδωση των αποβλήτων µελάσας είναι πιθανό ότι θα οδηγήσει σε αποµάκρυνση των χρωστικών. Η απόδοση της κροκίδωσης µε τα υδρολυµένα άλατα των µετάλλων επηρεάζεται από παραµέτρους όπως το ph του διαλύµατος, τη δόση και τον τύπο του κροκιδωτικού, τη συγκέντρωση των σωµατιδίων κλπ. Επιπλέον, οι συνθήκες του αρχικού σταδίου ταχείας ανάµιξης θεωρούνται ως οι πιο σηµαντικές παράµετροι που επηρεάζουν την απόδοση της ολικής διεργασίας [9]. Επίσης, η προσθήκη πολυηλεκτρολυτών, που χρησιµοποιούνται είτε ως πρωτογενή κροκιδωτικά, είτε ως ουσίες που ενισχύουν τη διεργασία, έχει εφαρµοστεί στην επεξεργασία νερού και αποβλήτων, προκειµένου να αυξηθεί η ταχύτητα καθίζησης, να ελαττωθεί το κόστος επεξεργασίας, να βελτιωθεί η ποιότητα της εκροής, να παραχθεί µια

3 λάσπη µε καλύτερα χαρακτηριστικά αφυδάτωσης αλλά και να µειωθεί η ποσότητα της παραγόµενης λάσπης [1]. Το θειικό αργίλιο (alum) και το χλωριούχο πολυαργίλιο (PACl) είναι κροκιδωτικά που συνήθως χρησιµοποιούνται σήµερα στην επεξεργασία των αποβλήτων και του νερού: η αποσταθεροποίηση των φορτισµένων σωµατιδίων µε τα κροκιδωτικά αυτά θεωρείται ότι λαµβάνει χώρα µε τα πολυµερή του αργιλίου που σχηµατίζονται ως ενδιάµεσα προϊόντα κατά την υδρόλυση του µετάλλου [11]. Τα πολυµερή αυτά προσροφώνται στα κολλοειδή σωµατίδια. Η ποσότητα του πολυµερούς που προσροφάται και συνεπώς η δόση κροκιδωτικού που απαιτείται για την αποσταθεροποίηση των κολλοειδών σωµατιδίων εξαρτάται από το φορτίο των σωµατιδίων. Κατά την κροκίδωση των χουµικών ουσιών, έχει αναφερθεί µια γραµµική σχέση ανάµεσα στη συγκέντρωση των χουµικών και στην απαιτούµενη δόση των αλάτων του µετάλλου και του πολυηλεκτρολύτη [12]. Εκτός αυτών των τεχνικών, η επεξεργασία µε όζον αποτελεί µια µέθοδο που έχει εφαρµοστεί µε ικανοποιητικά αποτελέσµατα. Το όζον, αποτελεί ένα ισχυρό οξειδωτικό µέσο, το οποίο αντιδρά µε ένα µεγάλο αριθµό οργανικών ουσιών µε δύο διαφορετικούς τρόπους: απευθείας οξείδωση µε µοριακό όζον και έµµεση αντίδραση µε σχηµατισµό δευτερογενών οξειδωτικών µέσων όπως ελεύθερες ρίζες, ιδιαίτερα υδροξυλικές ρίζες. Η οξείδωση µε όζον είχε ως αποτέλεσµα τον αποχρωµατισµό των βιολογικά επεξεργασµένων εκροών µελάσας και την ταυτόχρονη µείωση του COD κατά 15%, ενώ επιπλέον βελτιώθηκε η βιοαποδοµησιµότητα των αποβλήτων [13]. Ωστόσο, µολονότι η επεξεργασία µε όζον συνέβαλε στη µετατροπή των χρωµοφόρων οµάδων, δεν ήταν αποδοτική για τη διάσπαση των πολυµερικών συστατικών, στα οποία οφείλεται το σκούρο καφέ χρώµα των αποβλήτων. Ανάλογα αποτελέσµατα έχουν αναφερθεί και κατά το συνδυασµό του όζοντος µε υπεροξείδιο του υδρογόνου και µε υπεριώδη ακτινοβολία [14]. Ωστόσο, µέχρι σήµερα δεν έχει παρουσιαστεί µια ολοκληρωµένη τεχνική που να περιλαµβάνει συνδυασµό διεργασιών για την πλήρη επεξεργασία των αποβλήτων και τη µέγιστη αποµάκρυνση των ρύπων και του χρώµατος. Οι στόχοι της εργασίας αυτής ήταν η µελέτη της επεξεργασίας υγρών αποβλήτων που προκύπτουν από την επεξεργασία της µελάσας µε συνδυασµό δύο διεργασιών, κροκίδωσης και οζονισµού και ο προσδιορισµός των βέλτιστων συνθηκών όπου µεγιστοποιείται η απόδοση για την αποµάκρυνση του ρυπαντικού φορτίου. 2. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Το δείγµα αποβλήτων από την επεξεργασία της µελάσσας συλλλέχθηκε από την έξοδο µιας βιοµηχανικής µονάδας παραγωγής ζύµης. Το δείγµα αυτό είχε υποστεί προηγουµένως αναερόβια και αερόβια βιολογική επεξεργασία και είχε τα εξής χαρακτηριστικά: ph 8,2, COD 62 mg/l, θολερότητα 72,2 NTU, απορρόφηση στα 474,5 nm 3,72 και αγωγιµότητα 14,4 ms/cm. Περίπου 2 L δείγµατος συλλέγονταν για επεξεργασία και περαιτέρω ανάλυση των φυσικοχηµικών παραµέτρων του στο εργαστήριο. Τα κροκιδωτικά που χρησιµοποιήθηκαν στα πειράµατα κροκίδωσης, ήταν υδατικά διαλύµατα ανόργανων αλάτων αργιλίου και σιδήρου: Al 2 (SO 4 ) 3 *18H 2 O και FeCl 3 *6H 2 O (Merck). Αρχικά παρασκευάζονταν υδατικά διαλύµατα των κροκιδωτικών µε συγκέντρωση,1 Μ µετάλλου (,1 mol Me 3+ /L). Τα διαλύµατα των κροκιδωτικών χρησιµοποιούνταν 24 ώρες µετά την παρασκευή τους, ώστε να ολοκληρωθούν οι πιθανές αντιδράσεις υδρόλυσης των µετάλλων και τα διαλύµατα να αποκτήσουν σταθερότητα ως προς τα χαρακτηριστικά τους. Για τα πειράµατα κροκίδωσης χρησιµοποιήθηκε συσκευή δοκιµών κροκίδωσης (Jar Test, model JF6 ISCO) µε έξι θέσεις µέτρησης. Η πειραµατική διαδικασία περιελάµβανε αρχικά την προσθήκη 5 ml δείγµατος σε υάλινα δοχεία των 8 ml και ακολουθούσε προσθήκη της κατάλληλης δόσης κροκιδωτικού σε συγκεντρώσεις που κυµαινόταν από 1 έως 8 mg µετάλλου/l. Στη συνέχεια, λάµβανε χώρα ταχεία ανάδευση σε 2 rpm για 2 min και

4 ακολουθούσε βραδεία ανάδευση σε 6 rpm για 3 min. Στο τελευταίο στάδιο, λάµβανε χώρα καθίζηση για 3 min. Μετά το πέρας της µισής ώρας, γινόταν µέτρηση του ύψους της λάσπης που είχε καθιζάνει, λαµβανόταν δείγµα από το υπερκείµενο υγρό και αναλυόταν για τον προσδιορισµό των φυσικοχηµικών παραµέτρων. Τα πειράµατα οζονισµού πραγµατοποιήθηκαν σε εργαστηριακό αντιδραστήρα στήληςφυσαλίδας ηµι-διαλείπουσας λειτουργίας. Για το σκοπό αυτό χρησιµοποιήθηκε κυλινδρικός αντιδραστήρας από plexi-glass µε ύψος 2 cm και ID 4 cm. Για την τροφοδοσία του αερίου χρησιµοποιήθηκε πορώδης κεραµικός διαχύτης µε µέγεθος πόρων 1-16 µm, που ήταν τοποθετηµένος στη βάση του αντιδραστήρα. Η παραγωγή του όζοντος έγινε από γεννήτρια (model TOGC2Β, Triogen) που ήταν εξοπλισµένη µε τις κατάλληλες διατάξεις για την παραγωγή όζοντος από ατµοσφαιρικό αέρα. Η παροχή του αέρα κατά τη διάρκεια των πειραµάτων ρυθµίστηκε σε 2 LPM, ενώ η γεννήτρια διέθετε σύστηµα ρύθµισης της περιεκτικότητας του όζοντος στο ρεύµα τροφοδοσίας (από 2 µέχρι 1%). Στις συνθήκες των πειραµάτων, η µέγιστη παραγωγή όζοντος έφτανε µέχρι 2 g/h (4 g/l αέρα). Για τη διεξαγωγή των πειραµάτων, περίπου 5 ml δείγµατος που είχε υποστεί κροκίδωση τοποθετούνταν στον αντιδραστήρα και ακολουθούσε τροφοδοσία αέρα µε δόσεις όζοντος 5 και 1% της µέγιστης δόσης. Ακολουθούσε ο οζονισµός του δείγµατος για χρόνους επαφής από 1 έως 6 min. Στο τέλος κάθε πειράµατος, λαµβανόταν δείγµα του υγρού και αναλυόταν για τον προσδιορισµό των φυσικοχηµικών παραµέτρων. Ο προσδιορισµός των φυσικοχηµικών παραµέτρων των δειγµάτων πραγµατοποιούνταν µέσα σε 24 h από την παραγωγή τους. Οι φυσικοχηµικές παράµετροι που χρησιµοποιήθηκαν ως δείκτες της απόδοσης των διεργασιών περιελάµβαναν τις εξής: ph, θολερότητα, απορρόφηση σε µήκος κύµατος 474,5 nm, COD, αγωγιµότητα και ύψος λάσπης µετά την κροκίδωση. Η απορρόφηση σε 474,5 nm επιλέχθηκε επειδή στο συγκεκριµένο µήκος κύµατος, τα δείγµατα παρουσίαζαν τη µέγιστη απορρόφηση. Για τη µέτρηση αυτών των παραµέτρων εφαρµόστηκαν πρότυπες τεχνικές ανάλυσης [15]. 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ Για τη µελέτη της επεξεργασίας των δειγµάτων, εφαρµόστηκε αρχικά κροκίδωση µε διαφορετικά κροκιδωτικά, προκειµένου να προσδιοριστούν οι βέλτιστες συνθήκες και ακολούθησε η µελέτη της επιπλέον επεξεργασίας των κροκιδωµένων δειγµάτων µε όζον. 3.1 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΚΡΟΚΙ ΩΣΗ Τα αποτελέσµατα κατά την κροκίδωση των δειγµάτων µε τα δύο κροκιδωτικά µέσα παρουσιάζονται στο Σχήµα 1, για την µεταβολή της θολερότητας και της απορρόφησης και στο Σχήµα 2, για τη µεταβολή του οργανικού φορτίου αντίστοιχα, µε τη δόση του κροκιδωτικού. Όπως φαίνεται στο Σχήµα 1, η απορρόφηση των δειγµάτων επηρεαζόταν ελάχιστα µε τη δόση του κροκιδωτικού, µολονότι στη µέγιστη δόση, 8 mg Al 3+ /L, παρατηρήθηκε σηµαντική µείωση στα αποτελέσµατα της απορρόφησης. Επιπλέον, η θολερότητα των δειγµάτων αυξανόταν µε τη δόση, εξαιτίας της µειωµένης ικανότητας καθίζησης, ιδιαίτερα για την περίπτωση του αργιλίου. Ωστόσο, µείωση της θολερότητας παρατηρήθηκε για τη µεγαλύτερη δόση του αργιλίου, σε τιµές όµως που ήταν παρόµοιες µε αυτές του αρχικού δείγµατος. Αντίθετα, η κροκίδωση ήταν αποτελεσµατική για την από- µάκρυνση του οργανικού φορτίου COD, µε διαφορετικό όµως τρόπο για κάθε κροκιδωτικό, όπως παρουσιάζεται στο Σχήµα 2. Κατά την προσθήκη του σιδήρου, το οργανικό φορτίο µειωνόταν µέχρι δόση κροκιδωτικού περίπου 4 mg/l και έφτανε σε τιµές περίπου 15 mg/l. όση 6 mg Fe 3+ /L προκάλεσε αύξηση του COD, αλλά η προσθήκη ακόµα µεγαλύτερης δόσης, 8 mg Fe 3+ /L, προκάλεσε µείωση του COD περίπου στα 13 mg/l.

5 8 6 Fe(III) θολερότητα Al(III) θολερότητα Fe(III) απορρόφηση Al(III) απορρόφηση 5 4 θολερότητα, NTU απορρόφηση στα 474,5 nm δόση ιόντος, mg/l Σχήµα 1. Μεταβολή της θολερότητας και της απορρόφησης στα 474,5 nm µε τη δόση του ιόντος κατά την κροκίδωση δειγµάτων αποβλήτων µελάσας µε άλατα αργιλίου και σιδήρου. 7 6 Fe(III) Al(III) συγκέντρωση COD, mg/l δόση ιόντος, mg/l Σχήµα 2. Μεταβολή της συγκέντρωσης COD µε τη δόση του ιόντος κατά την κροκίδωση δειγµάτων αποβλήτων µελάσας µε άλατα αργιλίου και σιδήρου. Αντίθετα, η κροκίδωση µε αργίλιο είχε ως αποτέλεσµα τη µείωση του οργανικού φορτίου ακόµα και σε µικρές δόσεις: στην περίπτωση αυτή το COD κυµαινόταν από 12 µέχρι 22 mg/l, µε την ελάχιστη τιµή στη µεγαλύτερη δόση του κροκιδωτικού. Είναι φανερό από τα σχήµατα αυτά, ότι η προσθήκη κροκιδωτικών ευνοούσε την αποµάκρυνση του διαλυτού οργανικού φορτίου, αλλά αντίθετα οδηγούσε σε αύξηση των αιωρούµενων και κολλοειδών

6 σωµατιδίων, µε συνέπεια την αύξηση της θολερότητας που θα µπορούσε να αποδοθεί σε σχηµατισµό συµπλόκων τους µε χρωµοφόρες οργανικές ουσίες και υδρολυµένα ιόντα των µετάλλων [5]. Ωστόσο, υψηλές δόσεις του αργιλίου ήταν αρκετές για να µειώσουν τις ηλεκτροστατικές δυνάµεις των σωµατιδίων, το σχηµατισµό συσσωµατωµάτων και συνεπώς τη µείωση της θολερότητας. Κατά τη διεργασία της κροκίδωσης, εκτός από την αποµάκρυνση των ρύπων, σηµαντικό ρόλο παίζει η δηµιουργία της λάσπης. Στο Σχήµα 3, παρουσιάζεται το ύψος της λάσπης στις δοκιµές κροκίδωσης µε τη δόση του κροκιδωτικού. Όπως αναµενόταν, η αύξηση της δόσης οδηγούσε σε µεγαλύτερη ποσότητα λάσπης που είχε καθιζάνει µετά από 3 min. Έτσι, στη µεγαλύτερη δόση, 8 mg µετάλλου/l, παρατηρήθηκε το µέγιστο ύψος λάσπης, που ήταν σηµαντικά µεγαλύτερο για το αργίλιο από το σίδηρο. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι στα πειράµατα κροκίδωσης δεν έγινε ρύθµιση του ph, που κυµαινόταν από περίπου 9 (για τις µικρότερες δόσεις) µέχρι 8 (για τις µεγαλύτερες δόσεις). Επειδή κατά την κροκίδωση των δειγµάτων δεν παρατηρήθηκε αποχρωµατισµός των δειγµάτων, µελετήθηκε η περαιτέρω επεξεργασία µε τη χρήση όζοντος. Για το σκοπό αυτό, το δείγµα που είχε υποστεί κροκίδωση µε 8 mg Al 3+ /L και παρουσίαζε τις ελάχιστες τιµές θολερότητας, απορρόφησης και οργανικού φορτίου, επιλέχθηκε για την επεξεργασία µε όζον. 4 Fe(III) Al(III) 3 ύψος λάσπης, cm δόση ιόντος, mg/l Σχήµα 3. Μεταβολή του ύψους της λάσπης που καθιζάνει σε 3 min, µε τη δόση του ιόντος κατά την κροκίδωση δειγµάτων αποβλήτων µελάσας µε άλατα αργιλίου και σιδήρου. 3.2 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕ ΟΖΟΝ Τα αποτελέσµατα κατά την επεξεργασία του κροκιδωµένου δείγµατος µε όζον, παρουσιάζονται στο Σχήµα 4, για τη µεταβολή της θολερότητας και της απορρόφησης και στο Σχήµα 5 για τη µεταβολή του COD µε τη δόση του όζοντος και το χρόνο αντίδρασης. Όπως φαίνεται στο Σχήµα 4, η θολερότητα των δειγµάτων αυξανόταν, ενώ αντίθετα η απορρόφηση των δειγµάτων µειωνόταν µε το χρόνο αντίδρασης. Επιπλέον, στη µέγιστη δόση όζοντος που χρησιµοποιήθηκε, παρατηρήθηκε σηµαντική µείωση του χρώµατος, από µικρούς χρόνους οζονισµού, ενώ µετά από µία ώρα το δείγµα που παράχθηκε ήταν διαυγές. Παρόµοια, κατά την επεξεργασία µε όζον παρατηρήθηκε µείωση του COD και το δείγµα µετά από µία ώρα παρουσίαζε την ελάχιστη τιµή COD 55 mg/l.

7 25 2 1% Ο3, θολερότητα 5% Ο3, θολερότητα 1% Ο3, απορρόφηση 5% Ο3, απορρόφηση 2,5 2 θολερότητα, NTU ,5 1 απορρόφηση στα 274,5 nm 5, χρόνος, min Σχήµα 4. Μεταβολή της θολερότητας και της απορρόφησης στα 474,5 nm µε το χρόνο αντίδρασης και τη δόση του όζοντος κατά τον οζονισµό κροκιδωµένου δείγµατος µελάσας. 16 1% Ο3 5% O3 12 συγκέντρωση COD, mg/l χρόνος, min Σχήµα 5. Μεταβολή της συγκέντρωσης COD µε το χρόνο αντίδρασης και τη δόση όζοντος κατά τον οζονισµό κροκιδωµένου δείγµατος µελάσας. 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην εργασία αυτή εξετάστηκε η επεξεργασία αποβλήτων µελάσας που είχαν υποστεί προηγουµένως αναερόβια και αερόβια βιολογική επεξεργασία. Η προχωρηµένη επεξεργασία περιελάµβανε αρχικά την κροκίδωση µε προσθήκη αλάτων τρισθενούς σιδήρου και αργιλίου

8 σε δόσεις από 1 έως 8 mg µετάλλου/l, χωρίς ρύθµιση του ph. Κατά την προσθήκη των κροκιδωτικών δεν παρατηρήθηκε µεταβολή του χρώµατος, όπως µετρήθηκε µε την απορρόφηση στα 474,5 nm, ενώ η θολερότητα των δειγµάτων αύξανε µε τη δόση του κροκιδωτικού. Μόνο στη µεγαλύτερη δόση του αργιλίου µειώθηκε η θολερότητα και η απορρόφηση των δειγµάτων σε χαµηλές τιµές. Αντίθετα, το οργανικό φορτίο µειωνόταν µε τη δόση των κροκιδωτικών και κατά την προσθήκη 8 mg Al 3+ /L, το COD του υπερκείµενου υγρού ήταν 12 mg/l. Ωστόσο, η προσθήκη κροκιδωτικού οδηγούσε στη δηµιουργία λάσπης σε ποσότητες που αυξανόταν µε τη δόση του χηµικού. Η περαιτέρω επεξεργασία µε όζον του κροκιδωµένου δείγµατος µε 8 mg Al 3+ /L είχε ως αποτέλεσµα την περαιτέρω µείωση του χρώµατος και του οργανικού φορτίου, που εξαρτώταν από το χρόνο επαφής και τη δόση του όζοντος. Στη µεγαλύτερη δόση όζοντος µετά από µια ώρα αντίδρασης παραγόταν διαυγές δείγµα µε COD 55 mg/l. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Dahiya J., D. Singh and P. Nigam (21) Decolourisation of synthetic and spentwash melanoidins using the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium JAG-4, Bioresour. Technol., 78: Mutlu S.H., U. Yetis, T. Gurkan and L. Yilmaz (22) Decolorization of wastewater of a baker s yeast plant by membrane processes,water Res., 36: Deveci N. and G.Ciftci (21) A mathematical model for the anaerobic treatment of Baker s yeast effluents,waste Manage., 21: Wedzicha B.L. and M.T. Kaputo (1992) Melanoidins from glucose and glycine: composition, characteristics and reactivity towards sulphite ion, Food Chem., 43: Zhou Y., Z. Liang and Y. Wang (28) Decolorization and COD removal of secondary yeast wastewater effluents by coagulation using aluminum sulfate, Desalination, 225: Tahar F.B., R.B. Cheikh and J.F. Blais (24) Decolorization of yeast wastewater by adsorption on carbon, J. Environ. Eng. Sci., 3: Sirianuntapiboon S., P. Zohsalam and S. Ohmomo (24) Decolorization of molasses wastewater by Citeromyces sp. WR-43-6, Process Biochem., 39: Sinha S., Y. Yoon, G. Amy and J. Yoon (24) Determining the effectiveness of conventional and alternative coagulants through effective characterization schemes, Chemosphere, 57: Dharmappa H. B., J. Verink, O. Fujiwara and S. Vigneswaran (1993) Optimal design of a flocculator,water Res., 27: Kawarnura S. (1991) Effectiveness of natural polyelectrolytes in water treatment, J. Am. Water Works Assoc., 83: O Melia C. R., W.C. Becker and K.K. Au (1999) Removal of humic substances by coagulation, Wat. Sci. Technol., 4(9): Shin J.Y., R.F. Spinette and C.R. O'Melia (28) Stoichiometry of coagulation revisited, Environ. Sci. Technol., 42: Alfafara, C.G., V. P. Migo, J. A. Amrant,e R. F. Dallo, and M. Matsumara (2) Ozone treatment of distillery slop waste, Wat. Sci. Technol., 42(3-4): Beltran F. J., J. M. Encinar and J. F. Gonzalez (1997 Industrial wastewater advanced oxidation. Part 2. Ozone combination with hydrogen peroxide or UV radiation, Water Res., 31(1): APHA-ΑWWA-WEF (1995) Standard methods for the examination of water and wastewater, 19 th Ed. Washington D.C.