ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

Transcript

1 Περιβαλλοντική Τεχνολογία και Διαχείριση Απόστολος Βλυσίδης Καθηγητής ΕΜΠ Σχολή Χημικών Μηχανικών Εργαστήριο Οργανικής Χημικής Τεχνολογίας ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

3 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΠΑΙΤΗΣΗΣ ΟΞΥΓΟΝΟΥ 100% ThOD TOD OXYGEN DEMAND Non degradable COD TOTAL ORGANIC CARBON TOC ThOC 100% BOD Cells yield

4 Μέτρηση της έντασης της ρύπανσης

5 ΔΕΙΚΤΗΣ ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑΣ COD/BOD >2.3 τοξικό υπόστρωμα COD/BOD <2.3 μη τοξικό υπόστρωμα

6 ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΟΙ ΔΡΟΜΟΙ ΓΙΑ ΤΗΝ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΤΟC, TKN και Ρ COD/BOD<2.3 ΒΙΟΛΟΓ ΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ Βιομηχανικά απόβλητα ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΜΕΝΑ ΑΠΟΒΛΗΤΑ COD/BOD>2.3 XHMIKH ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΒΙΟΛΟΓ ΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΒΙΟΛΟΓ ΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΛΑΣΠΕΣ

7 Βακτήριο Θρεπτικά ( C,N,P, ιχνοστοιχεία) Προϊόντα βιοαντιδράσεων O2 DNA Εξωένζυμα Κυτταρικό τοίχωμα Εσωτερική μεμβράνη Πρωτόπλασμα Στοιβάδα πολυσακχαριτών

8

9 Κατάταξη βακτηρίων Αυτότροφα Ετερότροφα βακτήρια Αερόβια Αναερόβια Επαμφοτερίζοντα Ψυχρόφιλα Μεσόφιλα Θερμόφιλα

10 Καταβολή Αποσύνθεση Συντήρηση Ενέργεια Κύτταρο Αναβολή Σύνθεση Νέα κύτταρα

11 Οριακός ρυθμός ανάπτυξης Μέγιστος ρυθμός ανάπτυξης Ρυθμός ανάπτυξης A Συκεντρωση υποστρώματος

12 Είδος x Ρυθμός ανάπτυξης Είδος y Συκεντρωση υποστρώματος

13 Εάν η τοξικότητα παρεμποδίζει αυτή την διαδρομή τότε η αναπνοή υποστέλετα και συνεπώς η ανάπτυξη ελαττώνεται Καταβολή Αποσύνθεση Συντήρηση Ενέργεια Κύτταρο Αναβολή Σύνθεση Νέα κύτταρα Εάν η τοξικότητα παρεμποδίζει αυτή την διαδρομή τότε ο ρυθμός ανάπτυξης υποστέλεται και συνεπώς ελαττώνονεται και η ανάγκη για αναπνοή

14 Καταβολή Ενέργεια Συντήρηση Αναβολή Νέα κύτταρα Κύτταρο

15 Καταβολή Ενέργεια Συντήρηση Αναβολή Νέα κύτταρα Κύτταρο

16 Κρίσιμη συγκέντρωση οξυγόνου Κρίσιμη συγκέντρωση Ρυθμός αναπνοής Συκεντρωση οξυγόνου Mmg ( O 2/l) 9

17 Ενδογενής αναπνοή Ρυθμός αναπνοής Αναπνοή για ανάπτυξη Ενδογενής αναπνοή A Συγκέντρωση υποστρώματος

18 Ο ρόλος της αραίωσης Μέγιστη αναπνοή Ρυθμός αναπνοής 40% αραιωση 20% αραίωση 100% αποβλητο Ενδογενής αναπνοή A B Χρόνος

19 Νιτροποίηση Κύτταρο Συντήρηση Ενέργεια Αμινοξέα Μονομερή του άνθρακα Νέα κύτταρα Αυτότροφα βακτήρια

20 Απονιτροποίηση Κύτταρο Συντήρηση Ενέργεια Αμινοξέα Μονομερή του άνθρακα Νέα κύτταρα Ετερότροφα βακτήρια

21 Αναερόβια αποδόμηση Καταβολή Αποσύνθεση + Συντήρηση Ενέργεια Κύτταρο Αναβολή Σύνθεση Νέα κύτταρα

22 Τροφική κατάσταση βακτηρίων Υψηλός ρυθμός τροφοδοσίας Χαμηλός ρυθμός τροφοδοσίας

23 100 Βιομάζα Λάσπη Απομείωση BOD Αναπνοή για σύνθεση Ενδογενή αναπνοή CO 2 Υψηλού ρυθμού Χαμηλού ρυθμού

24 Φωτοσύνθεση Κυτταρική αναπνοή Υδατάνθρακες πλούσιοι σε ενέργεια Χλωροπλάστης Μιτοχόνδριο ΑΤΡ για τη βιοσύνθεση, ενεργητική μεταφορά, κίνηση, βιοηλεκτρικά φαινόμενα C H O + 6O + 6H O ΑΕΡΟΒΙΑ ΑΝΑΠΝΟΗ 6CO + 12H O + Eνέργεια C H O + 12S + 6H O ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΑΝΑΠΝΟΗ CO + 12H S + Ενέργεια

25 Ενεργειακή απόδοση Αερόβιας χώνευσης σε σχέση με την αναερόβια χώνευση Βιολογική λάσπη Εισαγωγή αποβλήτων Αερόβια χώνευση Επεξεργασμένα απόβλητα Κατανάλωση ενέργειας

26 Ενεργειακή απόδοση Αερόβιας χώνευσης σε σχέση με την αναερόβια χώνευση Βιολογική λάσπη Εισαγωγή αποβλήτων Αναερόβια χώνευση 35 O C Επεξεργασμένα απόβλητα Καθαρή παραγωγή εν εργειας

27 Ανάπτυξη οικοσυστημάτων στην αερόβια και στην αναερόβια χώνευση ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ και ΑΝΟΡΓΑΝΕΣ ΟΥΣΙΕΣ Η ΔΕΥΤΕΡΟΒΑΘΜΙΟΙ ΤΡΟΦΗΜΟΙ Ojygen;h bakt;hria CO 2 N 2 ΠΡΩΤΟΒΑΘΜΙΟΙ ΤΡΟΦΗΜΟΙ (Βακτήρια) Ojikogen;h bakt;hria Meuanogen;h bakt;hria ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ και ΑΝΟΡΓΑΝΕΣ ΟΥΣΙΕΣ Αερόβια χώνευση Αναερόβια χώνευση

28 Fe S FeS SO Organic C + H + H Sulfates reducing bacters 2 H S 2 + Αναερόβια χώνευση Soluble Organic mater High organic strength wastewater C 8 C 2 H + CO C 8 VFA ( C - C ) H + C 2 Hydrogen-methane bacters Acetic acid Acetic-methane bacters CH 4 CO 2 NH 3 Major anaerobic root Hydrogen effect Inhibition effect Alternative root Methane roots H CaO PpH=9.5 Tt = 2.5 h C 4 H 10 C 5 H 12 C 2 H 8 C 2 H4 Hydrocarbons production + + CO 3 2- Cells

29

30

31

32

33

34

35 Αναερόβια αποδόμηση του τεραφθαλικού οξέος σε CH4 και CO2.

36 Εφαρμογές αναερόβιας χώνευσης Χωματερές Πρωτοβάθμιες και βιολογικές λάσπες Αγροτικά απόβλητα Αγροτοβιομηχανικά απόβλητα Βιομηχανικά απόβλητα

37 C H 4 + C O 2 C O 2 ΥΓΡΑ ΑΠΟΒΛΗΤΑ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΑΠΟΔΟΜΗΣΗ ΑΕΡΟΒΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΑΠΟΔΟΜΗΣΗ ΑΕΡΟΒΙΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΑΠΟΔΟΜΗΣΗ BIOMAZA (ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΛΑΣΠΗ)

38 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα» του ΕΜΠ έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.