Xρήση. μακροφυκών ως βιοφίλτρων θρεπτικών αλάτων και βαρέων μετάλλων σε συστήματα επεξεργασίας νερού

Transcript

1 Xρήση μακροφυκών ως βιοφίλτρων θρεπτικών αλάτων και βαρέων μετάλλων σε συστήματα επεξεργασίας νερού Χ. Κατσαρός 1, Σ. Ορφανίδης 2, Α. Χριστοφορίδης 3 & Κ. Κουκάρας 4 1. Τμήμα Βιολογίας, Πανεπιστήμιο Αθηνών 2. Ινστιτούτο Αλιευτικών Ερευνών (ΙΝ.ΑΛ.Ε.) ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε. 3. Τμήμα Τεχνολογίας Πετρελαίου & Φυσικού Αερίου Τ.Ε.Ι. Καβάλας 4. Τμήμα Έρευνας & Ανάπτυξης, ΝΕΑΡΧΟΣ Ο.Ε. ( info@nearhus.gr) 1

2 Αποτελεσματικότητα χρήσης των φυκών σε 3 διαφορετικά συστήματα επεξεργασίας νερού: 1. Εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών λυμάτων. 2. Αναγεννήσιμη, συνεχούς ροής στήλη μακροφυκών για βιορρόφηση βαρέων μετάλλων. 3. Συστήματα εξυγίανσης δίθυρων μαλακίων. 2

3 1. Η χρήση των ΦΥΚΩΝ σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών λυμάτων. 3

4 Εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών λυμάτων Πρόγραμμα Ενίσχυσης Ερευνητικού Δυναμικού (ΠΕΝΕΔ) Εκπόνηση διδακτορικής διατριβής. Συμμετέχοντες φορείς Πανεπιστήμιο Αθηνών, Δήμος Ιητών και Queens University of Belfast, Ireland. Ο βαθμός απορρόφησης θρεπτικών (φωσφόρου και αζώτου) από Θερμαϊκό κόλπος μακροφύκη σε απόβλητα ΕΕΛ της Νήσου Ίου. 4

5 Εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών λυμάτων 5

6 Εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών λυμάτων 40% θαλάσσιο νερό : 60% απόβλητο 6

7 Εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών λυμάτων 7

8 Εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών λυμάτων Πειράματα πεδίου Μείωση 32% Μείωση 41% 8

9 Εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών λυμάτων Συμπεράσματα Η Ulva lactuca κρίνεται ως αξιόλογο υλικό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βιοφίλτρο για την απομάκρυνση φωσφορικών από τα υγρά απόβλητα βιολογικών καθαρισμών. Η απορρόφηση PO4 3 - κατά τη νύκτα είναι μικρότερη από αυτήν της ημέρας. Πυκνότητα βιομάζας 30 g/l U. lactuca σε μίγμα 60% αποβλήτου και 40% θαλάσσιου νερού σε ταχύτητα ροής ¼ όγκου/ώρα προσφέρει ικανοποιητική απορρόφηση PO4 3 - και μπορεί να εφαρμοσθεί σε πιλοτικό στάδιο σε μικρές μονάδες επεξεργασίας λυμάτων. Η επιφάνεια των δεξαμενών που είναι απαραίτητη για την επεξεργασία των αποβλήτων χρησιμοποιώντας την πυκνότητα βιομάζας και τη ροή που καθορίστηκαν στην παρούσα εργασία είναι περίπου 450m 2. 9

10 2. Η χρήση των ΦΥΚΩΝ σε αναγεννήσιμη, συνεχούς ροής στήλη μακροφυκών για βιορρόφηση βαρέων μετάλλων. Η εργασία χρηματοδοτήθηκε από το πρόγραμμα ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ (ΕΠΕΑΕΚ ΙΙ) 10

11 Βιορρόφηση βαρέων μετάλλων από μακροφύκη Χρήση γηγενών φυκών. Στόχος έρευνας Η διαδικασία της βιορόφησης να είναι συνεχής, (ροή διαλύματος δια μέσου στήλης). Το τμήματα του μακροφύκους να «αναγεννώνται». Η βιορόφηση στο μακροφύκος να μην είναι «επιλεκτική». Χρησιμοποιήθηκαν μακροφύκη των γενών Chondria, Gracilaria, Cystoseira. Cystoseira crinitophylla 11

12 Πειραματική διάταξη Κυλινδρική γυάλινη στήλη με στρόφιγγα ύψους 50 cm, διαμέτρου 1 cm. Βιορρόφηση βαρέων μετάλλων από μακροφύκη Τοποθέτηση στη στήλη 4 g μακροφύκους που είχε προηγουμένως ξηρανθεί και υγρανθεί. Συνεχήςπλήρωσητηςστήληςμεπρότυπα διαλύματα 50 ppm των διαφόρων μετάλλων, εκτός του υδραργύρου (5 ppm). Σταθερή μέση ταχύτητα 100 ml ανά 18 min, συλλογή ανά 100 ml. Στήλη Cystoseira Αναγέννηση δειγμάτων μακροφύκους με αραιό HNO 3. Η συγκέντρωση των βαρέων μετάλλων στα δείγματα μακροφυκών μετρήθηκε σε συσκευή ατομικής απορρόφησης PERKIN ELMER Έγιναν τουλάχιστον μετρήσεις βαρέων μετάλλων. 12

13 Βιορρόφηση βαρέων μετάλλων από μακροφύκη Αποτελέσματα Χαλκός (Cu) Μόλυβδος (Pb) Βιορόφηση Cu (%) Βιορόφηση Pb (%) ph 2,6 ph 4,5 Αναγέννηση Δόση (5x100 ml, 50 mg Cu/l) ph 2,6 ph 4,5 Αναγέννηση Δόση (5x100 ml, 50 mg Pb/l) Η βιορρόφηση του χαλκού στη φάση Α επηρεάστηκε από το ph του διαλύματος και ήταν 37,5 και 50 mg/g αρχικής μάζας σε ph 2,6 και 4,5 αντίστοιχα. Η βιορρόφηση του μολύβδου στη φάση Α επηρεάστηκε από το ph του διαλύματος και ήταν 87,5 και 150 mg/g αρχικής μάζας σε ph 2,6 και 4,5 αντίστοιχα, δηλαδή 2,3 και 3 φορές μεγαλύτερη αντίστοιχα από τη βιορόφηση του χαλκού. 13

14 Βιορρόφηση βαρέων μετάλλων από μακροφύκη Αποτελέσματα Χαλκός (Cu) Μόλυβδος (Pb) Βιορόφηση Cu (%) Βιορόφηση Pb (%) ph 2,6 ph 4, Αναγέννηση 87 ph 2,6 ph 4, Αναγέννηση 36 συνεχόμενοι κύκλοι βιορρόφησης - έκπλυσης 50 ppm χαλκού και μολύβδου σε διαφορετικές διατάξεις για το κάθε μέταλλο δεν έδειξαν κάποιο ουσιαστικό σημείο κόπωσης του υλικού στο ph 4,5 και στα 2 μέταλλα και στο ph 2,6 στο χαλκό. Στο ph 2,6 στο μόλυβδο παρατηρήθηκε μια μέση μείωση της τάξης του 8%. 14

15 Βιορρόφηση βαρέων μετάλλων από μακροφύκη Συμπεράσματα Η βιορρόφηση των μετάλλων χαλκού και μολύβδου από την Cystoseira crinitophylla μπορεί να χαρακτηριστεί πολύ ικανοποιητική. Η βιορρόφηση του χαλκού ήταν 37,5 και 50 mg/g αρχικής μάζας σε ph 2,6 και 4,5 αντίστοιχα. Η βιορρόφηση του μολύβδου ήταν 87,5 και 150 mg/g αρχικής μάζας σε ph 2,6 και 4,5 αντίστοιχα. 36 συνεχόμενοι κύκλοι βιορρόφησης - έκπλυσης 50 ppm χαλκού και μολύβδου σε διαφορετικές διατάξεις για το κάθε μέταλλο δεν έδειξαν κάποιο ουσιαστικό σημείο κόπωσης του υλικού στο ph 4,5 και στα 2 μέταλλα και στο ph 2,6 στο χαλκό. 15

16 3. Η χρήση των ΦΥΚΩΝ στα εξυγίανσης δίθυρων μαλακίων. συστήματα 16

17 Συστήματα εξυγίανσης οστρακοειδών Κέντρα Καθαρισμού Οστρακοειδών (Συστήματα εξυγίανσης) ΑΦΟΙ ΔΗΜΟΥΔΗ ΑΒΕΕ Χαλάστρα Θεσσαλονίκης Δυναμικότητας 25tn/24h FARMA OSTRAKON Χαλάστρα Θεσσαλονίκης Δυναμικότητας 2,5tn/24h 17

18 Συστήματα εξυγίανσης οστρακοειδών Αποτελεσματικότητα Συστημάτων Εξυγίανσης Οστρακοειδών Μείωση 89 98% τηςαφθονίαςτων παθογόνων βακτηρίων εντός 24ώρου ανεξαρτήτου της αρχικής συγκέντρωσης

19 Συστήματα εξυγίανσης οστρακοειδών Ο ρυθμός εξυγίανσης εξαρτάται από: το είδος του δίθυρου μαλακίου, την κατάστασή του, τα φυσικό-χημικά χαρακτηριστικά του νερού του συστήματος εξυγίανσης. Βιολογικά φίλτρα Χημικά φίλτρα Μηχανικά φίλτρα 19

20 Συστήματα εξυγίανσης οστρακοειδών Βιολογικά φίλτρα NH 3 1½ O 2 Βακτήρια NO - 2 1½ O 2 Βακτήρια NO 3 - NO <10mg/l Ανανέωση του νερού Διάσπαση ΝΟ 3 - σε αέριο Ν, υπό ανοξικές συνθήκες Χρήση φυκών. 20

21 Συστήματα εξυγίανσης οστρακοειδών Τα φύκη: Ulva spp. Gracilaria spp. (?) Έλεγχος του ph Φωτοπερίοδος (20L:4D) Σταθερή θερμοκρασία (15-17 o C) Αλατότητα (32-33psu) 21

22 2,5 ΝΟ3-Ν 2 mg/l 1,5 1 Με φύκη Χωρίς φύκη Μείωση 65% 0, ημέρες ΝΟ3-Ν 8 mg/l Με φύκη Χωρίς φύκη Μείωση 85% ημέρες 22

23 Τα φύκη Αποτελούν κατάλληλα υλικά για τη χρήση φιλικών προς το περιβάλλον εφαρμογών σε συστήματα επεξεργασίας νερού. Επιβάλλεται επιπλέον προσπάθεια τόσο από ερευνητικούς φορείς όσο και από επιχειρήσεις για την εφαρμογή και ανάδειξη των συγκεκριμένων χρήσεων. Ανάδειξη του ρόλου των φυκών μέσω των δραστηριοτήτων της Ελληνικής Φυκολογικής Εταιρίας (ΕΛ.Φ.Ε.) 23

24 Σας ευχαριστώ! 24