ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΞΕΝΟΒΙOΤΙΚΩΝ ΟΥΣΙΩΝ ΚΑΙ ΤΟΥ ΙΑΛΥΜΕΝΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΣΤΗ ΙΕΡΓΑΣΙΑ ΤΗΣ ΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗΣ ΑΖΩΤΟΥ

ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΞΕΝΟΒΙOΤΙΚΩΝ ΟΥΣΙΩΝ ΚΑΙ ΤΟΥ ΙΑΛΥΜΕΝΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΣΤΗ ΙΕΡΓΑΣΙΑ ΤΗΣ ΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΚΑΙ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗΣ ΑΖΩΤΟΥ ΑΠΟ ΑΣΤΙΚΑ ΛΥΜΑΤΑ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ Υποβληθείσα στο Τµήµα Χηµικών Μηχανικών του Πανεπιστηµίου Πατρών Υπό ΣΠΥΡΙ ΩΝΑ Ν. ΟΚΙΑΝΑΚΗ Για την απόκτηση του Τίτλου του ιδάκτορα του Τµήµατος Χηµικών Μηχανικών του Πανεπιστηµίου Πατρών ΠΑΤΡΑ, ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 26

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Ολοκληρώνοντας αυτή τη διατριβή διαπιστώνω πως πέρασαν σχεδόν πέντε χρόνια από τη στιγµή που την ξεκίνησα, µία περίοδος η οποία ήταν ιδιαίτερα εποικοδοµητική και σηµαντική για µένα. Το εργαστήριο Βιοχηµικής Μηχανικής και Τεχνολογίας Περιβάλλοντος ήταν ο χώρος ο οποίος δέθηκα µαζί του και µπορώ να πω, πως έγινε το δεύτερο σπίτι µου όλη αυτή την περίοδο, καθώς βρίσκοµαι εκεί από το 1998. Υπάρχουν αρκετά άτοµα που συνέβαλαν στην ολοκλήρωση αυτής της διδακτορικής διατριβής και θα ήθελα από τη θέση αυτή να τους ευχαριστήσω θερµά. Ευχαριστώ τον επιβλέποντα Καθηγητή του Τµήµατος Χηµικών Μηχανικών και πολύτιµο συνεργάτη κ. Γεράσιµο Λυµπεράτο για την καθοδήγηση, τη βοήθεια, τη φιλική διάθεση µε την οποία µε περιέβαλε και τη συµπαράστασή του σε όλα τα στάδια εκπόνησης της ιατριβής. Ευχαριστώ επίσης τον φίλο και συνεργάτη Λέκτορα του Τµήµατος Χηµικών Μηχανικών Μιχάλη Κορνάρο για τις ατελείωτες ώρες συζητήσεων και δουλειάς που περάσαµε µαζί τόσο για το θεωρητικό όσο και το πειραµατικό τµήµα της παρούσας ιατριβής. Ευχαριστώ επίσης τους καθηγητές του τµήµατος των Χηµικών Μηχανικών κ. Σταύρο Παύλου, κ. Κώστα Κράβαρη και κ. Σπύρο Πανδή, τον αναπληρωτή καθηγητή του τµήµατος ιαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων κ. ηµήτρη Βαγενά, τον αναπληρωτή καθηγητή του τµήµατος Μηχανικών Χωροταξίας, Πολεοδοµίας και Περιφερειακής Ανάπτυξης του πανεπιστηµίου Θεσσαλίας κ. Αθανάσιο Κούγκολο και τον επίκουρο καθηγητή του τµήµατος Βιολογίας κ. Κώστα Αγγελόπουλο για την πρόθυµη συµµετοχή τους στην εξεταστική επιτροπή. Ευχαριστώ ιδιαίτερα τους γονείς µου που όλα αυτά τα χρόνια αγωνίστηκαν σκληρά για να µου παρέχουν τη δυνατότητα να σπουδάσω και σε κάθε δύσκολη στιγµή ήταν δίπλα µου. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τους πολύ καλούς µου φίλους ρ. Φουντουλάκη Μιχάλη, ρ. ρίλλια Γιούλα και Σγούντζο Γιάννη για την πολύτιµη ηθική συµπαράσταση αλλά και την εξαίρετη συνεργασία, τη ρ. Σταµατελάτου Κατερίνα και όλους τους µεταπτυχιακούς του εργαστηρίου µας.

Σύντοµο Βιογραφικό Σηµείωµα ΑΤΟΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Ονοµατεπώνυµο : Σπυρίδων οκιανάκης Όνοµα πατρός : Νικόλαος Τόπος γέννησης : Ηράκλειο Κρήτης Έτος γέννησης : 1977 ιεύθυνση εργασίας : Πανεπιστήµιο Πατρών Τµήµα Χηµικών Μηχανικών Εργαστήριο Βιοχηµικής Μηχανικής &Τεχνολογίας Περιβάλλοντος Πανεπιστηµιούπολη Ρίου, 26 5, ΠΑΤΡΑ Τηλ. / Fax : (261) 997.819 ιεύθυνση κατοικίας : Φιλικής Εταιρείας 12Α, 7131, ΗΡΑΚΛΕΙΟ Τηλ. : (281) 241664 Deleted: ΣΠΟΥ ΕΣ 21 έως σήµερα Υποψήφιος διδάκτορας του Τµήµατος Χηµικών Μηχανικών του Πανεπιστηµίου Πατρών. 21 ίπλωµα Χηµικού Μηχανικού. 1995 Προπτυχιακός φοιτητής του Τµήµατος Χηµικών Μηχανικών του Πανεπιστηµίου Πατρών. Θέµα διπλωµατικής εργασίας: Προεπεξεργασία υγρών αποβλήτων ελαιουργείου µε τη χρήση του µύκητα Pleurotus Ostreatus Lgam P69. Επιβλέπων καθηγητής : Γ. Λυµπεράτος. 1994 Απόφοιτος 4 ου Γενικού Λυκείου Ηρακλείου Κρήτης

ΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΙΕΘΝΗ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΠΕΡΙΟ ΙΚΑ ΜΕ ΚΡΙΤΕΣ 1. Fountoulakis M.S., Dokianakis S.N., Kornaros M.E., Aggelis G.G. and Lyberatos G. (22) Removal of phenolics in olive mill wastewaters using the white rot fungus Pleurotus Ostreatus, Water Research, 36 (19), 4735-4744. 2. Dokianakis S.N., Kornaros M.E. and Lyberatos G. (24) On the effect of pharmaceuticals on bacterial nitrite oxidation, Water Science and Technology 5, 5 341-346. 3. P. Drillia, S.N. Dokianakis, M.S. Fountoulakis, M. Kornaros, K. Stamatelatou and G.Lyberatos (25) On the occasional biodegradation of pharmaceuticals in the activated sludge process: the example of the antibiotic sulphamethoxazole, Journal of Hazardous Materials, 122(3), 259-265. 4. Dokianakis S.N., Kornaros M.E. and Lyberatos G. (26) Effect of wall growth on the estimation of kinetics for nitrite oxidizers in a CSTR Biotechnology & Bioengineering, 93(4), 718-726. 5. Kornaros M.E., Dokianakis S.N. και Lyberatos G. (26) Sensitivity analysis of a biofilm model describing mixed growth of nitrite oxidizers in a CSTR accepted for publication in Water Science and Technology. 6. Dokianakis S.N., Fountoulakis M.S., Kornaros M.E., and Lyberatos G. (26) Biological treatment of sewage from ships in a Sequencing Batch Reactor submitted for publication to Chemical and Biochemical Technology. 7. Dokianakis S.N., Kornaros M.E. and Lyberatos G. (26) On the inhibitory effect of environmentally persistent pharmaceuticals on autotrophic bacterial ammonium oxidation submitted for publication to Biochemical Engineering Journal. 8. Dokianakis S.N., Kornaros M.E. and Lyberatos G. (26) Impact of five selected xenobiotics on isolated ammonium oxidizers and on nitrifying activated sludge submitted for publication to Environmental Toxicology. In preparation:

9. Dokianakis S.N., Kornaros M.E. and Lyberatos G. (26) Long - term effect of anoxic conditions to nitrite oxidizers. 1. Dokianakis S.N., Kornaros M.E. and Lyberatos G. (26) Modeling the delay effect of anoxic conditions to the nitrification process by using a CSTR with wall attachment. ΠΡΑΚΤΙΚΑ ΙΕΘΝΩΝ ΣΥΝΕ ΡΙΩΝ ΜΕ ΚΡΙΤΕΣ 1. Lyberatos G., Dokianakis S., Fountoulakis M., Kornaros M., Karantzis K. and Polychronopoulou E. (21) Biological treatment of sewage from ships using SBR technology oral presentation at the Proc. International Conference Shipping: Technology and Environment, 11 September, Piraeus, Greece. 2. G. Lyberatos, K. Stamatelatou, M. Kornaros, P. Drillia, S. Dokianakis, C. Frouda, and M.S. Fountoulakis Impact and fate of the antibiotic sulfamethoxazole in wastewater treatment and disposal oral presentation to EMCC-3, 3 rd Chemical Engineering Conference for Collaboration Research in Eastern Mediterranean, Thessaloniki, Greece, 13-15 May 23. 3. Dokianakis S.N., Kornaros M.E., Stamatelatou, K. and Lyberatos G. On the effect of pharmaceuticals on bacterial nitrite oxidation, Ecohazard 23, Aachen, Germany 14-16, (23). 4. K. Stamatelatou, S.N. Dokianakis, M. Fountoulakis, C. Frouda, M.E. Kornaros and G. Lyberatos «The effect of a common antibacterial pharmaceutical (triclosan) on biological wastewater treatment processes» oral presentation to the 8th Conference on Environmental Science and Technology, Lemnos Greece, 1-3 September 23. 5. Stamatelatou K., S.N. Dokianakis, M. Fountoulakis, K. Frounda, M.E. Kornaros and G. Lyberatos «On the effect of pharmaceuticals on biological processes», ENVIRPHARMA, European conference on human and veterinary pharmaceuticals in the Environment, Lyon, France, 14-16 April 23. 6. Dokianakis S.N., Kornaros M.E. and Lyberatos G. Effect of attachment of nitrite oxidizers to CSTR walls on the estimation of kinetic coefficients poster & oral presentation in the IWA Specialized Conference-Nutrient Management in Wastewater Treatment Processes and Recycle Streams, Krakow, Poland, 18-21 September 25. 7. Dokianakis S.N., Kornaros M. and Lyberatos G. On the effect of xenobiotics on bacterial nitrite oxidation oral presentation in the 9 th International Conference on Environmental Science and Technology, Rhodes Island, Greece, 1 st 3 rd September 25. 8. Dokianakis S.N., Kornaros M. and Lyberatos G. Experimental and modeling study of the impact of five different xenobiotics on bacterial ammonium oxidation oral

presentation in 12 th Internation Symposium on Toxicity Assessment, Skiathos Island, Greece12-17 June 25. 9. Dokianakis S.N., Kornaros M. and Lyberatos G. On the Effect of Pharmaceuticals on Bacterial Ammonium Oxidation poster presentation in SETAC Europe 15 th Annual Meeting The Raison d'être of Environmental Toxicology and Chemistry, 22-26 May 25. Lille, France ΠΡΑΚΤΙΚΑ ΕΛΛΗΝΙΚΩΝ ΣΥΝΕ ΡΙΩΝ ΜΕ ΚΡΙΤΕΣ 1. Κ. Σταµατελάτου, Σ. οκιανάκης, Π. ρίλλια, Μ. Φουντουλάκης, Κ. Φρούντα, Μ. Κορνάρος και Γ. Λυµπεράτος «Η πορεία των φαρµακευτικών ουσιών µέχρι την εναπόθεση τους στο περιβάλλον: το παράδειγµα της οφλοξακίνης» 4 ο Πανελλήνιο Συνέδριο Χηµικής Μηχανικής, Πάτρα, 29-31 Μαΐου 23, 145-148.

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η βιολογική αποµάκρυνση του αζώτου µέσω της νιτροποίησης και της απονιτροποίησης είναι οι διεργασίες οι οποίες χρησιµοποιούνται για την επεξεργασία των αστικών και των βιοµηχανικών υγρών αποβλήτων καθώς και για την προεπεξεργασία του πόσιµου νερού. Η νιτροποίηση (βιολογική οξείδωση της αµµωνίας) υλοποιείται από δύο διαφορετικές κατηγορίες αυτότροφων βακτηριών. Η πρώτη οµάδα (νιτρωδοποιητές) µετατρέπει την αµµωνία ( NH ) σε νιτρώδη ( NO ) και στη συνέχεια η δεύτερη οµάδα, οι νιτρικοποιητές, οξειδώνει περαιτέρω το ενδιάµεσο προϊόν σε νιτρικά. Η απονιτροποίηση είναι η βιολογική διεργασία, η οποία ευθύνεται για την αποµάκρυνση του αζώτου µε τη µορφή των νιτρικών και/ή νιτρωδών από τα απόβλητα µε µετατροπή σε αέριο άζωτο. Τα τελευταία χρόνια, γίνεται σηµαντική ερευνητική προσπάθεια για να παρακαµφθεί το στάδιο της νιτρικοποίησης. Είναι επιθυµητό η αµµωνία να οξειδώνεται σε νιτρώδη και µετά απευθείας να λαµβάνει χώρα η απονιτροποίηση, παρά να γίνεται πρώτα η µετατροπή σε νιτρικά στα συστήµατα αποµάκρυνσης αζώτου. Θεωρητικά εξοικονοµείται περίπου 25% σε δέκτη ηλεκτρονίων (οξυγόνο) και 4% σε δότη ηλεκτρονίων, ενώ επίσης ο ρυθµός απονιτροποίησης αυξάνεται κατά 63% µε µικρότερη παραγωγή βιοµάζας για κάθε µονάδα αζώτου που αποµακρύνεται, πράγµα το οποίο είναι πολύ ελκυστικό από οικονοµικής πλευράς, καθώς µειώνεται αρκετά το κόστος λειτουργίας της διεργασίας. Η παράκαµψη αυτή συνήθως επιτυγχάνεται ρυθµίζοντας κατάλληλα τη συγκέντρωση του διαλυµένου οξυγόνου, το ph και τη θερµοκρασία. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να εξεταστεί το φαινόµενο «υστέρησης» που παρουσιάζουν οι νιτρικοποιητικοί µικροοργανισµοί εξαιτίας της µετάβασης από ανοξικές σε αερόβιες συνθήκες. Επίσης το συγκεκριµένο φαινόµενο µοντελοποιήθηκε για τη διεργασία της νιτροποίησης για (α) ένα αντιδραστήρα συνεχούς λειτουργίας (CSTR) στον οποίο λάµβανε χώρα ανάπτυξη βιοµάζας τόσο στον υγρό όγκο όσο και στα τοιχώµατα του αντιδραστήρα (προσκολληµένη) και (β) σε αντιδραστήρες διαλείποντος έργου. Με σκοπό να παρακαµφθεί η νιτρικοποίηση χρησιµοποιήθηκε ένας αντιδραστήρας διαλείποντος έργου (SBR) για να προσοµοιωθεί η διεργασία της + 4 2

νιτροποίησης λαµβάνοντας υπόψη το φαινόµενο υστέρησης των νιτρικοποιητικών βακτηρίων. Η προσοµοίωση αυτή έδειξε ότι είναι δυνατό να παρακαµφθεί η νιτρικοποίηση χρησιµοποιώντας 3 ζεύγη αερόβιας ανοξικής φάσης, µε συνολική διάρκεια κάθε φάσης 4.5 και 5.5 ωρών αντίστοιχα, επιτυγχάνοντας ταυτόχρονα σχεδόν πλήρη αποµάκρυνση του αζώτου. Οι µονάδες βιολογικής επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων γίνονται συχνά δέκτες αρκετών ξενοβιοτικών ουσιών, τα οποία πρέπει να επεξεργαστούν ταυτόχρονα µε τα αστικά απόβλητα προτού εναποτεθούν στους υδάτινους αποδέκτες. Η παρουσία αυτών των ουσιών στις εισροές των βιολογικών καθαρισµών είναι πιθανόν παρεµποδιστικός παράγοντας για ευαίσθητες βιολογικές διεργασίες όπως η νιτροποίηση. Παρεµπόδιση αυτής της διεργασίας, µπορεί κάτω από ανεξέλεγκτες συνθήκες να οδηγήσει σε αποτυχία της βιολογικής αποµάκρυνση αζώτου. Στην παρούσα διατριβή εξετάστηκε η τυχόν παρεµπόδιση 12 ξενοβιοτικών ουσιών σε (α) νιτρωδοποιητικά βακτήρια και (β) νιτρικοποιητικά βακτήρια τα οποία είχαν αποµονωθεί από την ενεργό ιλύ. Από τα πειράµατα αυτά προέκυψαν αξιοσηµείωτα φαινόµενα παρεµπόδισης για κάποιες από τις εξεταζόµενες ουσίες. Η συγκεκριµένη παρεµπόδιση µοντελοποιήθηκε χρησιµοποιώντας το µη ανταγωνιστικό µοντέλο παρεµπόδισης.

ABSTRACT Biological nitrogen removal by nitrification and denitrification is typically used for the tertiary treatment of both domestic and industrial wastewaters and for the pretreatment of potable water. Nitrification (biological ammonium oxidation) is carried out by two different groups of autotrophic bacteria. The first group (ammonia oxidizers) converts ammonium ( NH ) to nitrite ( NO ), then the second group, nitrite oxidizers, + 4 2 oxidizes further the intermediate product to nitrate. Denitrification is the biological process, which is responsible for the removal of nitrogen in the form of nitrate and/or nitrite from wastewaters by conversion to nitrogen gas. In the recent years, significant research effort has been spent in bypassing the nitratification process. It is beneficial if ammonium is oxidized to nitrite and is thereafter directly denitrified rather than first being converted to nitrate in biological nitrogen removal systems. It theoretically saves approximately 25% of electron acceptor (oxygen) and 4% of electron donor and the denitrification rate is enhanced by 63% with a lower biomass yield per unit amount of nitrogen removed, so it is very attractive from an economic point of view due to minimization of the operational cost of the process. The bypass is often accomplished by changing the concentration of the dissolved oxygen, the ph and the temperature. The aim of this work was to examine the delay effect exhibited by nitrite oxidizers during the transition from anoxic to aerobic conditions. Furthermore, this effect was modeled for the nitrification process that took place in (a) a continuously stirred tank reactor (CSTR), in which mixed (suspended and attached) growth conditions prevail and (b) in batch reactors. In order to bypass nitratification, a system called Sequencing Batch Reactor (SBR) was used to simulate the nitrification process by taking into account the delay effect of nitrite oxidizers. The simulation work showed that bypassing nitratification is achievable by using multiple (3) aerobic/anoxic pairs, with aerobic/anoxic phase duration ratio 4.5/5.5 giving excellent performance in terms of nitrogen removal. Sewage Treatment Plants (STPs) are usual receptors of xenobiotic compounds which have to be co-treated with municipal wastewater before being discharged to the water environment. The presence of these substances in the influents of STPs may

inhibit sensitive biological processes such as nitrification irreversibly. Inhibition of this process, under uncontrolled conditions, may completely inhibit biological nitrogen removal. This work also examined the possible inhibitory effect of twelve xenobiotic compounds on (a) a mixed culture of autotrophic ammonium-oxidizing bacteria (AOB) and (b) nitrite-oxidizing bacteria (NOB) isolated from activated sludge. Remarkable inhibitory effects for many of the tested compounds were observed in this study. The inhibition kinetics of these substances on ammonium and nitrite consumption rate, were modeled using a non-competitive inhibition model.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΘΕΩΡΙΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΑΖΩΤΟΥ 1 1.1. Εισαγωγή 1 1.2. Αποµάκρυνση του αζώτου 2 1.3. Νιτροποίηση 6 1.3.1. Ταξινόµηση 6 1.4. Βιοχηµεία της νιτροποίησης 9 1.4.1. Εξωθερµικά ενεργειακά µονοπάτια 9 1.4.2. Η αλυσίδα µεταφοράς ηλεκτρονίων (ETC) 12 1.4.3. Ενδοθερµικά µονοπάτια αφοµοίωσης 14 1.5. Πλεονεκτήµατα των νιτροποιητικών βακτηρίων 15 1.6. Προσκόλληση στα τοιχώµατα 17 1.7. Κινητική της νιτροποίησης 18 1.7.1. Επίδραση της θερµοκρασίας στη νιτροποίηση 2 1.7.2. Επίδραση του διαλυµένου οξυγόνου στη νιτροποίηση 21 1.7.3. Επίδραση του ph στη νιτροποίηση 26 1.8. Παρεµπόδιση της νιτροποίησης από ανόργανες και οργανικές ουσίες 28 1.8.1. Γενικά περί παρεµπόδισης 28 1.8.2. Ουσίες που παρεµποδίζουν τη νιτροποίηση 29 1.8.3. Μηχανισµοί παρεµπόδισης της νιτροποίησης 3 1.8.4. Μοντέλα που περιγράφουν την παρεµπόδιση 39 1.9. Απονιτροποίηση 41 1.1. ιεργασία ενεργού ιλύος 44 1.11. Προχωρηµένες διεργασίες αποµάκρυνσης αζώτου 46 1.12. Κινητικά µοντέλα διεργασίας ενεργού ιλύος 49 2. ΞΕΝΟΒΙΟΤΙΚΑ 56

2.1. Εισαγωγή 56 2.2. Φαρµακευτικές ουσίες 58 2.2.1. Εισαγωγή 58 2.2.2. Ύπαρξη των φαρµακευτικών ουσιών στο περιβάλλον 61 2.2.3. Επίδραση των φαρµακευτικών ουσιών 64 2.2.4. Οι εξεταζόµενες φαρµακευτικές ουσίες 66 2.3. Επιφανειοδραστικές ουσίες 74 2.3.1. Γενικά 74 2.3.2. Γραµµικά αλκυλοβενζοσουλφονικά άλατα (LAS) 77 2.3.3. Αιθοξυλικές αλκυλοφαινόλες (APEs) 79 2.4. Πλαστικοποιητές 84 2.4.1. Γενικά 84 2.4.2. ιαίθυλ-2-έξυλ-φθαλικός εστέρας (DEHP)) 86 2.5. Πολυαρωµατικοί υδρογονάνθρακες (PAHs) 89 2.6. Αντικείµενο και συµβολή της ιδακτορικής ιατριβής 92 3. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ 95 3.1. Αποµόνωση µικροοργανισµών 95 3.2. Ξενοβιοτικές ουσίες που χρησιµοποιήθηκαν 97 3.3. Μέθοδοι µέτρησης των ξενοβιοτικών ουσιών 98 3.3.1. Εισαγωγή 98 3.3.2. Υγρή χρωµατογραφία (Pecsok et al., 198) 98 3.3.3. Στερεά εκχύλιση 98 3.3.4. Εκχύλιση µε χρήση µικροκυµάτων 99 3.3.5. Φαρµακευτικές ουσίες 99 3.3.6. Υπόλοιπες ξενοβιοτικές ουσίες 11 3.4. Πειράµατα σε αντιδραστήρες διαλέιποντος έργου 15 3.5. Πειράµατα σε αντιδραστήρες συνεχούς λειτουργίας 16 3.6. Αναλυτικές µέθοδοι προσδιορισµού διαφόρων παραµέτρων 18 3.6.1. Ιοντική χρωµατογραφία 18 3.6.2. Μέτρηση ολικών και πτητικών αιωρούµενων στερεών 19

3.6.3. Μέτρηση του ολικού άνθρακα 111 3.6.4. Μέτρηση του νιτρώδους και του αµµωνιακού αζώτου 112 3.6.5. Μέτρηση της τιµής του ph και του διαλυµένου οξυγόνου 113 4. ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΤΗΣ ΕΝΑΛΛΑΓΗΣ ΑΕΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΟΞΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΣΤΟΥΣ ΝΙΤΡΙΚΟΠΟΙΗΤΙΚΟΥΣ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ 114 4.1. Εισαγωγή 114 4.2. Προσδιορισµός των κινητικών παραµέτρων των νιτρικοποιητικών µικροοργανισµών 115 4.2.1. Αντιδραστήρες που χρησιµοποιήθηκαν 115 4.2.2. Πειράµατα στους αντιδραστήρες διαλείποντος έργου 116 4.2.3. Πειράµατα στους αντιδραστήρες συνεχούς ροής 118 4.2.4. Ανάπτυξη µοντέλου για την περιγραφή του CSTR που να εµπεριέχει και την προσκόλληση στα τοιχώµατα 121 4.2.5. Υπολογισµός των υπόλοιπων κινητικών παραµέτρων των νιτρικοποιητικών µικροοργανισµών µε τη βοήθεια του ανεπτυγµένου µοντέλου 127 4.2.6. Υπολογισµός των υπόλοιπων παραµέτρων του ανεπτυγµένου µοντέλου 129 4.2.7. Αξιολόγηση του ανεπτυγµένου µοντέλου 132 4.2.8. Ανάλυση και συζήτηση αποτελεσµάτων 136 4.3. Μελέτη της επίδρασης της διάρκειας των ανοξικών συνθηκών στους νιτρικοποιητικούς µικροοργανισµούς 139 4.3.1. Αντιδραστήρες που χρησιµοποιήθηκαν 139 4.3.2. Πειράµατα στον αντιδραστήρα συνεχούς ροής 14 4.3.3. Πειράµατα στους αντιδραστήρες διαλείποντος έργου 143 4.3.4. Τροποποιηµένο µοντέλο Topiwala και Hamer µε 2 περιοριστικά 148 υποστρώµατα 4.3.5. Περαιτέρω ανάπτυξη του τροποποιηµένου µοντέλου Topiwala και Hamer για να εµπεριέχει και την επίδραση των ανοξικών συνθηκών 161 4.3.6. Ανάλυση και συζήτηση των αποτελεσµάτων Συµπεράσµατα 175

5. ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΤΗΣ ΕΝΑΛΛΑΓΗΣ ΑΕΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΟΞΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ ΣΤΟΥΣ ΝΙΤΡΩ ΟΠΟΙΗΤΙΚΟΥΣ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ 178 5.1. Προσδιορισµός των κινητικών παραµέτρων των νιτρικοποιητικών µικροοργανισµών 178 5.1.1. Αντιδραστήρες που χρησιµοποιήθηκαν 178 5.1.2. Πειράµατα στους αντιδραστήρες διαλείποντος έργου 179 5.1.3. Πειράµατα στον αντιδραστήρες συνεχούς ροής 181 5.1.4. Ανάπτυξη του µοντέλου που να περιγράφει όλη τη διεργασία της νιτροποίησης 181 5.1.5. Υπολογισµός των υπόλοιπων κινητικών του µοντέλου 185 5.1.6. Αξιολόγηση του ανεπτυγµένου µοντέλου 188 5.1.7. Ανάλυση και συζήτηση αποτελεσµάτων 189 5.2. Μελέτη της επίδρασης της διάρκειας των ανοξικών συνθηκών στους νιτρωδοποιητικούς µικροοργανισµούς 193 5.2.1. Αντιδραστήρες που χρησιµοποιήθηκαν και η λειτουργία τους 193 5.2.2. Τροποποιηµένο µοντέλο Topiwala και Hamer µε 2 περιοριστικά 193 υποστρώµατα (νιτροποίηση) 5.2.3. Πειράµατα επιβολής παροδικών ανοξικών συνθηκών στον αντιδραστήρα συνεχούς ροής 199 5.2.4. Πειράµατα επιβολής παροδικών ανοξικών συνθηκών στους αντιδραστήρες διαλείποντος έργου 211 5.2.5. Περαιτέρω ανάπτυξη του τροποποιηµένου µοντέλου που περιγράφει την νιτροποίηση για να εµπεριέχει και την επίδραση των ανοξικών συνθηκών 22 5.2.6. Ανάλυση και συζήτηση των αποτελεσµάτων 239 5.3. Συµπεράσµατα 242 6. ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΙΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΟΥ ΙΛΥΟΣ ΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΣ ΥΠΟΨΗ ΤΗΝ ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΗΣ ΕΝΑΛΛΑΓΗΣ ΤΩΝ ΑΕΡΟΒΙΩΝ ΑΝΟΞΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ 243

6.1. Εισαγωγή 243 6.2. Αντιδραστήρας SBR 244 6.3. Μοντέλο ASM3 245 6.4. Συνθήκες προσοµοίωσης µε το τροποποιηµένο µοντέλο ASM3 251 6.5. Αποτελέσµατα προσοµοιώσεων µε το τροποποιηµένο µοντέλο ASM3 256 6.6. Ανάλυση αποτελεσµάτων Συµπεράσµατα 264 7. ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΩΝ ΟΥΣΙΩΝ ΣΤΟΥΣ ΝΙΤΡΙΚΟΠΟΙΗΤΙΚΟΥΣ ΚΑΙ ΝΙΤΡΩ ΟΠΟΙΗΤΙΚΟΥΣ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ 265 7.1. Εισαγωγή 265 7.2. Μελέτη της επίδρασης των φαρµακευτικών ουσιών στους νιτρικοποιητικούςµικροοργανισµούς 266 7.2.1. Αντιδραστήρες που χρησιµοποιήθηκαν 266 7.2.2. Αποτελέσµατα 267 7.2.3. Μοντελοποίηση της παρεµπόδισης των φαρµακευτικών ουσιών στους νιτρικοποιητικούς µικροοργανισµούς 273 7.2.4. Ανάλυση αποτελεσµάτων 275 7.3. Μελέτη της επίδρασης των φαρµακευτικών ουσιών στους νιτρωδοποιητικούςµικροοργανισµούς 277 7.3.1. Αποτελέσµατα 277 7.3.2. Μοντελοποίηση της παρεµπόδισης των φαρµακευτικών ουσιών στους νιτρωδοποιητικούς µικροοργανισµούς 281 7.3.3. Ανάλυση αποτελεσµάτων 284 7.4. Συµπεράσµατα 287 8. ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΞΕΝΟΒΙΟΤΙΚΩΝ ΟΥΣΙΩΝ ΣΤΟΥΣ ΝΙΤΡΙΚΟΠΟΙΗΤΙΚΟΥΣ ΚΑΙ ΝΙΤΡΩ ΟΠΟΙΗΤΙΚΟΥΣ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ 29 8.1. Εισαγωγή 29 8.2. Πειραµατική διαδικασία 291

8.3. Μελέτη της επίδρασης των ξενοβιοτικών ουσιών στους νιτρικοποιητικούς µικροοργανισµούς 292 8.3.1. Αποτελέσµατα 292 8.3.2. Μοντελοποίηση της παρεµπόδισης των ξενοβιοτικών ουσιών στους νιτρικοποιητικούς µικροοργανισµούς 295 8.3.3. Μελέτη της επίδρασης των ξενοβιοτικών ουσιών στη νιτρικοποίηση σε ενεργό ιλύ 299 8.3.4. Ανάλυση αποτελεσµάτων 32 8.4. Μελέτη της επίδρασης των ξενοβιοτικών ουσιών στους νιτρωδοποιητικούς µικροοργανισµούς 34 8.4.1. Αποτελέσµατα 34 8.4.2. Μοντελοποίηση της παρεµπόδισης των ξενοβιοτικών ουσιών στους νιτρωδοποιητικούς µικροοργανισµούς 38 8.4.3. Μελέτη της επίδρασης των ξενοβιοτικών ουσιών στη νιτρωδοποίηση σε ενεργό ιλύ 31 8.4.4. Ανάλυση αποτελεσµάτων 313 8.5. Συµπεράσµατα 314 9. ΓΕΝΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ 317 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 32 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 35

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟΙ ΠΙΝΑΚΕΣ Σελ Πίνακας 1.1 Συγκεντρώσεις αζώτου σε βιοµηχανικά υγρά απόβλητα. 3 Πίνακας 1.2 Συγκεντρώσεις νιτρικού αζώτου σε βιοµηχανικά υγρά απόβλητα. 4 Πίνακας 1.3 Εξάρτηση του µέγιστου ρυθµού ανάπτυξης µ n,max από τη θερµοκρασία. 2 Πίνακας 1.4 Βιβλιογραφικά δεδοµένα κινητικών σταθερών σε διεργασίες ενεργού ιλύος για τα νιτρωδοποιητικά βακτήρια. 22 Πίνακας 1.5 Βιβλιογραφικά δεδοµένα κινητικών σταθερών σε διεργασίες ενεργού ιλύος για τα νιτρικοποιητικά βακτήρια. 23 Πίνακας 1.6 Βιβλιογραφικά δεδοµένα για το µέγιστο ειδικό ρυθµό ανάπτυξης και τη σταθερά κορεσµού για τους νιτρωδοποιητές. 24 Πίνακας 1.7 Βιβλιογραφικά δεδοµένα για το µέγιστο ειδικό ρυθµό ανάπτυξης και τη σταθερά κορεσµού για τους νιτρικοποιητές. 25 Πίνακας 1.8 Βιβλιογραφικά δεδοµένα για τη σταθερά ηµικορεσµού του διαλυµένου οξυγόνου στη διεργασία της νιτροποίησης. 27 Πίνακας 1.9 Εναλλακτικά υποστρώµατα για την αµµωνιακή µονοοξυγενάση. 33 Πίνακας 1.1 Μοντέλα παρεµπόδισης υποστρώµατος. 41 Πίνακας 2.1 Ιδιότητες και συγκεντρώσεις των φαρµακευτικών ουσιών σε απορροές βιολογικών καθαρισµών. 67 Πίνακας 2.2 Η δοµή των ευρύτερα γνωστών επιφανειοδραστικών. 76 Πίνακας 2.3 οµή και ιδιότητες της αιθοξυλικής εννεοφαινόλης (NPEO) και της εννεοφαινόλης (NP). 81

Πίνακας 2.4 Ποσότητες του NP και των NPEOs στην είσοδο, τη δεξαµενή αερισµού και την απορροή µίας µονάδας βιολογικής επεξεργασίας του Πεκίνου. 83 Πίνακας 2.5 Φθαλικοί εστέρες του εµπορίου. 85 Πίνακας 2.6 Φυσικοχηµικές ιδιότητες των πιο γνωστών φθαλικών εστέρων. 85 Πίνακας 2.7 οµή και φυσικοχηµικές ιδιότητες ορισµένων πολυαρωµατικών υδρογονανθράκων. 91 Πίνακας 2.8 Συγκεντρώσεις PAHs (mg/kg ξ.β) σε δείγµατα από διάφορες περιοχές του αποχετευτικού συστήµατος στο Παρίσι (Blanchard et al., 24). 91 Πίνακας 3.1 Συνθήκες για την ανάλυση κάθε φαρµακευτικής ουσίας σε HPLC-UV. 11 Πίνακας 4.1 Σύσταση του διαλύµατος των ιχνοστοιχείων. 116 Πίνακας 4.2 Μόνιµες καταστάσεις που προέκυψαν από τη λειτουργία του CSTR. 128 Πίνακας 4.3 Συγκέντρωση βιοµάζας στους αντιδραστήρες από γυαλί και plexiglas. 133 Πίνακας 4.4 Σύγκριση των βιβλιογραφικών τιµών για τις κινητικές παραµέτρους των νιτρικοποιητικών µικροοργανισµών. 138 Πίνακας 5.1 Μόνιµες καταστάσεις που προέκυψαν από τη λειτουργία του CSTR. 183 Πίνακας 5.2 Πίνακας 5.3 ' Τιµές για το x 2, το L max και το ρ c2 που προέκυψαν από τη λειτουργία του CSTR. 187 Σύγκριση των βιβλιογραφικών τιµών για τις κινητικές παραµέτρους των νιτρωδοποιητικών µικροοργανισµών. 192 Πίνακας 5.4 Αρχικές συνθήκες των πειραµάτων στους αντιδραστήρες διαλείποντος έργου. 214 Πίνακας 6.1 Περιγραφή των εξισώσεων του τροποποιηµένου µοντέλου ASM3. 249 Πίνακας 6.2 Χαρακτηριστικά του αποβλήτου που χρησιµοποιήθηκε στην προσοµοίωση Metcalf και Eddy (1991). 251 Πίνακας 6.3 Τιµές για τις σταθερές του µοντέλου (Gujer et al., 1999; παρούσα διατριβή). 252

Πίνακας 6.4 ιάρκεια αερόβιας ανοξικής φάσης για τις διάφορες προσοµοιώσεις (3 ζεύγη αερόβιας ανοξικής). 255 Πίνακας 6.5 Αρχικές τιµές των µεταβλητών του µοντέλου. 256 Πίνακας 7.1 Ειδικοί ρυθµοί κατανάλωσης των νιτρωδοποιητικών βακτηρίων για κάθε συγκέντρωση για όλες τις φαρµακευτικές ουσίες (mg NH 3 -N/mg biomass h -1 ). 282 Πίνακας 7.2 Μέγιστος ειδικός ρυθµός κατανάλωσης και σταθερά παρεµπόδισης για τις φαρµακευτικές ουσίες στα πειράµατα µε τους νιτρωδοποιητικούς µικροοργανισµούς. 284 Πίνακας 7.3 Σταθερές οξύτητας των φαρµακευτικών. 286 Πίνακας 8.1 Ειδικοί ρυθµοί κατανάλωσης για την εννεοφαινόλη. 297 Πίνακας 8.2 Τιµές συντελεστών παρεµπόδισης των ξενοβιοτικών ουσιών για τους νιτρωδοποιητικούς και νιτρικοποιητικούς µικροοργανισµούς. 315.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΕΣ ΣΧΗΜΑΤΑ Σχήµα 1.1 Επίδραση της ταυτόχρονης οξείδωσης του µεθανίου από την αµµωνιακή µονοοξυγενάση. HAO είναι η οξειδοαναγωγάση της υδροξυλαµίνης. 31 Σχήµα 1.2 οµές ισχυρών παρεµποδιστών της νιτροποίησης που περιέχουν άζωτο στο δακτύλιο τους. 37 Σχήµα 1.3 Επίδραση των µη υποκαταστηµένων ετεροκυκλικών ενώσεων που περιέχουν άζωτο στη νιτροποίηση. Οι τιµές στην παρένθεση υποδηλώνουν την % παρεµπόδιση στη νιτροποίηση (McCarty και Bremner, 1989). 38 Σχήµα 1.4 ιεργασία ενεργού ιλύος. 45 Σχήµα 1.5 Ροή του COD στο ASM1 και στο ASM3. Στο ASM1 οι ετερότροφοι οργανισµοί χρησιµοποιούν το COD µε ένα κυκλικό σχήµα αντίδρασης, όπου οι ετερότροφοι και οι αυτότροφοι οργανισµοί θεωρούνται ως ένα και δεν µπορούν να διαχωριστούν σε αντίθεση µε το ASM3 όπου λειτουργούν ανεξάρτητα. 54 Σχήµα 2.1 Τρόπος δράσης διαφόρων φαρµακευτικών ουσιών σε βακτήρια (Madigan et al., 1997). 65 Σχήµα 2.2 Συντακτικός τύπος του διχλωφενακικού νατρίου. 67 Σχήµα 2.3 Συντακτικός τύπος της σουλφαµεθοξαζόλης. 69 Σχήµα 2.4 Συντακτικός τύπος της οφλοξακίνης. 7 Σχήµα 2.5 Συντακτικός τύπος της καρβαµαζεπίνης. 71 Σχήµα 2.6 Συντακτικός τύπος της προπρανολόλης. 72 Σχήµα 2.7 Συντακτικός τύπος του χλωφιβρικού οξέως. 73 Σχήµα 2.8 Συντακτικός τύπος της τριχλωζάνης. 74 Σχήµα 2.9 οµή των γραµµικών αλκυλοβενζοσουλφονικών αλάτων (LAS). 77 Σχήµα 2.1 Συντακτικός τύπος του DEHP. 87 Σχήµα 2.11 Ισοζύγιο µάζας του DEHP στον βιολογικό καθαρισµό της Φινλανδίας. Με έντονα µαύρα είναι οι µετρούµενες ποσότητες, ενώ οι υπόλοιπες ποσότητες είναι υπολογισµένες (S: αποχέτευση, PE: πρωτοβάθµια καθίζηση, SE: δευτεροβάθµια απορροή, SeS: δευτεροβάθµια λάσπη, CoS:

συνδυασµένη λάσπη, TrS: επεξεργασµένη λάσπη, R: υπερκείµενα υγρά που ανακυκλώνονται). 88 Σχήµα 3.1 Πειραµατική διαδικασία προεπεξεργασίας δειγµάτων µε στήλες ΗLB. 11 Σχήµα 3.2 ιάγραµµα της αναλυτικής µεθόδου που χρησιµοποιήθηκε για τον προσδιορισµό των LAS. 13 Σχήµα 3.3 ιάγραµµα της αναλυτικής µεθόδου που χρησιµοποιήθηκε για τον προσδιορισµό των DEHP και φαινανθρενίου. 14 Σχήµα 3.4 Σχηµατική περιγραφή του αντιδραστήρα συνεχούς λειτουργίας. 17 Σχήµα 4.1 Προφίλ της κατανάλωσης νιτρωδών σε ένα πείραµα µε αντιδραστήρα διαλείποντος έργου. 118 Σχήµα 4.2 Συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου στην τροφοδοσία και στην έξοδο του αντιδραστήρα CSTR. 119 Σχήµα 4.3 Συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου στην έξοδο του CSTR για τους διάφορους χρόνους παραµονής. 119 Σχήµα 4.4 Προφίλ των νιτρωδών στο βιοφίλµ. 125 Σχήµα 4.5 Υπολογισµός του µέγιστου ειδικού ρυθµού ανάπτυξης των νιτρικοποιητικών µικροοργανισµών. 129 Σχήµα 4.6 Πυκνότητα βιοµάζας του βιοφίλµ σε σχέση µε τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου στις διαφορετικές µόνιµες καταστάσεις του CSTR. 13 Σχήµα 4.7 Σύγκριση των πειραµατικών δεδοµένων µε την πρόβλεψη του µοντέλου Monod και του τροποποιηµένου µοντέλου των Topiwala και Hamer για τον CSTR. 131 Σχήµα 4.8 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων και της προβλεπόµενων από το αναπτυγµένο µοντέλο για το νιτρώδες άζωτο και την αιωρούµενη βιοµάζα κατά τη διάρκεια µίας βηµατικής διαταραχής στο ρυθµό αραίωσης του CSTR από D=.75 d -1 σε 11.48 d -1. 135 Σχήµα 4.9 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων και της προβλεπόµενων από το αναπτυγµένο µοντέλο για το νιτρώδες άζωτο και την αιωρούµενη βιοµάζα κατά τη διάρκεια µίας βηµατικής διαταραχής στο ρυθµό αραίωσης του CSTR από D=.75 d -1 σε 5 d -1. 136

Σχήµα 4.1 Σχήµα 4.11 Σχήµα 4.12 Σχήµα 4.13 Σχήµα 4.14 Σχήµα 4.15 Σχήµα 4.16 Σχήµα 4.17 Σχήµα 4.18 Σχήµα 4.19 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου (α) και του διαλυµένου οξυγόνου (β)στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (1.5 ώρα) σε αερόβιες. 141 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου (α) και του διαλυµένου οξυγόνου (β)στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (3 ώρες) σε αερόβιες. 141 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου (α) και του διαλυµένου οξυγόνου (β)στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (6.5 ώρες) σε αερόβιες. 142 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου (α) και του διαλυµένου οξυγόνου (β)στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (9 ώρες) σε αερόβιες. 142 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του διαλυµένου οξυγόνου στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (12 ώρες σε αερόβιες. 143 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου (α) και του διαλυµένου οξυγόνου (β) για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (1.5 ώρα) σε αερόβιες. 144 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου (α) και του διαλυµένου οξυγόνου (β) για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (3.5 ώρες) σε αερόβιες. 145 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου (α) και του διαλυµένου οξυγόνου (β) για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (6 ώρες) σε αερόβιες. 146 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου (α) και του διαλυµένου οξυγόνου (β) για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (9 ώρες) σε αερόβιες. 146 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου (α) και του διαλυµένου οξυγόνου (β) για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (12 ώρες) σε αερόβιες. 147

Σχήµα 4.2 Καµπύλη κορεσµού του διαλυµένου οξυγόνου στο θρεπτικό µέσο ανάπτυξης των νιτρικοποιητικών µικροοργανισµών. 149 ( ) * Σχήµα 4.21 ιάγραµµα ln S S () t έναντι του χρόνου σύµφωνα µε την εξίσωση O O 4.26 για τον υπολογισµό του ογκοµετρικού συντελεστή µεταφοράς µάζας (K L a) από την κλίση της ευθείας. 15 Σχήµα 4.22 ιάγραµµα κατανάλωσης του οξυγόνου για τον υπολογισµό των κινητικών παραµέτρων του διαλυµένου οξυγόνου. 151 Σχήµα 4.23 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου (α) και του διαλυµένου οξυγόνου (β) στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (1.5 ώρα) σε αερόβιες Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου. 153 Σχήµα 4.24 Προφίλ της συγκέντρωσης της αιωρούµενης βιοµάζας (α) και πρόβλεψη για την προσκολληµένη βιοµάζα στα τοιχώµατα του CSTR (β) για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (1.5 ώρα) σε αερόβιες. 154 Σχήµα 4.25 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου (α) και του διαλυµένου οξυγόνου (β) στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (3 ώρες) σε αερόβιες Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου. 155 Σχήµα 4.26 Προφίλ της συγκέντρωσης της αιωρούµενης βιοµάζας (α) και πρόβλεψη για την προσκολληµένη βιοµάζα στα τοιχώµατα του CSTR (β) για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (3 ώρες) σε αερόβιες. 156 Σχήµα 4.27 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου (α) και του διαλυµένου οξυγόνου (β) στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (6.5 ώρες) σε αερόβιες Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου. 156 Σχήµα 4.28 Προφίλ της συγκέντρωσης της αιωρούµενης βιοµάζας (α) και πρόβλεψη για την προσκολληµένη βιοµάζα στα τοιχώµατα του CSTR (β) για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (6.5 ώρες) σε αερόβιες. 157 Σχήµα 4.29 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου (α) και του διαλυµένου οξυγόνου (β) στον CSTR για το πείραµα

Σχήµα 4.3 Σχήµα 4.31 Σχήµα 4.32 Σχήµα 4.33 Σχήµα 4.34 Σχήµα 4.35 Σχήµα 4.36 Σχήµα 4.37 εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (9 ώρες) σε αερόβιες Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου. 157 Προφίλ της συγκέντρωσης της αιωρούµενης βιοµάζας (α) και πρόβλεψη για την προσκολληµένη βιοµάζα στα τοιχώµατα του CSTR (β) για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (9 ώρες) σε αερόβιες. 158 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του νιτρώδους αζώτου (α) και του διαλυµένου οξυγόνου (β) στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (12 ώρες) σε αερόβιες Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου. 159 Προφίλ της συγκέντρωσης της αιωρούµενης βιοµάζας (α) και πρόβλεψη για την προσκολληµένη βιοµάζα στα τοιχώµατα του CSTR (β) για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (9 ώρες) σε αερόβιες. 159 Προσαρµογή του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για το νιτρώδες άζωτο (α) και το διαλυµένο οξυγόνο (β) στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (12 ώρες) σε αερόβιες. 165 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για τον ειδικό ρυθµό ανάπτυξης µ (α) και τη βιοµάζα που είναι προσκολληµένη στα τοιχώµατα (β) στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (12 ώρες) σε αερόβιες. 165 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για το νιτρώδες άζωτο στον CSTR για τα πειράµατα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών διάρκειας 1.5 (α), 3(β), 6.5 (γ) και 9(δ) ωρών σε αερόβιες. 167 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για το διαλυµένο οξυγόνο στον CSTR για τα πειράµατα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών διάρκειας 1.5 (α), 3(β), 6.5 (γ) και 9(δ) ωρών σε αερόβιες. 168 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για την προσκολληµένη βιοµάζα στον CSTR για τα

πειράµατα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών διάρκειας 1.5 (α), 3(β), 6.5 (γ) και 9(δ) ωρών σε αερόβιες. 169 Σχήµα 4.38 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για τον ειδικό ρυθµό ανάπτυξης των νιτρικοποιητικών βακτηρίων για τα πειράµατα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών διάρκειας 1.5 (α), 3(β), 6.5 (γ) και 9(δ) ωρών σε αερόβιες. 17 Σχήµα 4.39 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για το νιτρώδες άζωτο στους αντιδραστήρες batch για τα πειράµατα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών διάρκειας 1.5 (α), 3.5(β), 6 (γ), 9(δ) και 12(ε) ωρών σε αερόβιες. 172 Σχήµα 4.4 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για το διαλυµένο οξυγόνο στους αντιδραστήρες batch για τα πειράµατα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών διάρκειας 1.5 (α), 3.5(β), 6 (γ), 9(δ) και 12(ε) ωρών σε αερόβιες. 173 Σχήµα 4.41 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση της παραµονής σε ανοξικές συνθήκες) για τον ειδικό ρυθµό ανάπτυξης στους αντιδραστήρες διαλείποντος έργου για τα πειράµατα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών διάρκειας 1.5 (α), 3.5(β), 6 (γ), 9(δ) και 12(ε) ωρών σε αερόβιες. 174 Σχήµα 5.1 Προφίλ της κατανάλωσης νιτρωδών για τον υπολογισµό της συγκέντρωσης των νιτρικοποιητών. 18 Σχήµα 5.2 Προφίλ της κατανάλωσης της αµµωνίας για τον προσδιορισµό των κινητικών παραµέτρων. 181 Σχήµα 5.3 Υπολογισµός του µέγιστου ειδικού ρυθµού ανάπτυξης των νιτρωδοποιητικών µικροοργανισµών. 185 Σχήµα 5.4 Πυκνότητα βιοµάζας του νιτρωδοποιητικού βιοφίλµ σε σχέση µε τη συγκέντρωση του αµµωνιακού αζώτου στις διαφορετικές µόνιµες καταστάσεις του CSTR. 186 Σχήµα 5.5 ιάγραµµα για τον υπολογισµό της συγκέντρωσης του νιτρικοποιητικού βιοφίλµ στα τοιχώµατα του CSTR σύµφωνα µε τις µόνιµες καταστάσεις. 188

Σχήµα 5.6 Πειραµατικές µετρήσεις και πρόβλεψη του µοντέλου για το αµµωνιακο (α), νιτρώδες (β) και νιτρικό άζωτο (γ) καθώς και για την αιωρούµενη βιοµάζα x 2 (δ) και τις προσκολληµένες ' x 1 και ' x 2 (ε). 19 Σχήµα 5.7 Καµπύλη κορεσµού του διαλυµένου οξυγόνου στο θρεπτικό µέσο ανάπτυξης των νιτρικοποιητικών µικροοργανισµών. 195 Σχήµα 5.8 ιάγραµµα ln( SO,SAT SO () t ) έναντι του χρόνου σύµφωνα µε την εξίσωση Σχήµα 5.9 Σχήµα 5.1 Σχήµα 5.11 Σχήµα 5.12 Σχήµα 5.13 Σχήµα 5.14 4.26 για τον υπολογισµό του ογκοµετρικού συντελεστή µεταφοράς µάζας (K L a) από την κλίση της ευθείας. 196 ιάγραµµα κατανάλωσης του οξυγόνου για τον υπολογισµό των κινητικών παραµέτρων του διαλυµένου οξυγόνου των νιτρωδοποιητικών µικροοργανισµών. 198 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του αµµωνιακού (α), νιτρώδους (β) και νιτρικού αζώτου (γ) στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (1.5 ώρα) σε αερόβιες Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου. 2 Προφίλ του διαλυµένου οξυγόνου (α), της αιωρούµενης βιοµάζας των νιτρωδοποιητών (β) και της βιοµάζας που είναι προσκολληµένη στα τοιχώµατα του αντιδραστήρα και για τα δύο είδη βακτηρίων (γ) Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (1.5 ώρα). 21 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του αµµωνιακού (α), νιτρώδους (β) και νιτρικού αζώτου (γ) στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (3.5 ώρες) σε αερόβιες Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου. 23 Προφίλ του διαλυµένου οξυγόνου (α), της αιωρούµενης βιοµάζας των νιτρωδοποιητών (β) και της βιοµάζας που είναι προσκολληµένη στα τοιχώµατα του αντιδραστήρα και για τα δύο είδη βακτηρίων (γ) Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (3.5 ώρες). 24 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του αµµωνιακού (α), νιτρώδους (β) και νιτρικού αζώτου (γ) στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (6 ώρες) σε αερόβιες Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου. 25

Σχήµα 5.15 Σχήµα 5.16 Σχήµα 5.17 Σχήµα 5.18 Σχήµα 5.19 Σχήµα 5.2 Σχήµα 5.21 Σχήµα 5.22 Προφίλ του διαλυµένου οξυγόνου (α), της αιωρούµενης βιοµάζας των νιτρωδοποιητών (β) και της βιοµάζας που είναι προσκολληµένη στα τοιχώµατα του αντιδραστήρα και για τα δύο είδη βακτηρίων (γ) Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (6 ώρες). 26 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του αµµωνιακού (α), νιτρώδους (β) και νιτρικού αζώτου (γ) στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (9 ώρες) σε αερόβιες Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου. 27 Προφίλ του διαλυµένου οξυγόνου (α), της αιωρούµενης βιοµάζας των νιτρωδοποιητών (β) και της βιοµάζας που είναι προσκολληµένη στα τοιχώµατα του αντιδραστήρα και για τα δύο είδη βακτηρίων (γ) Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (9 ώρες). 28 Προφίλ των πειραµατικών µετρήσεων για τη συγκέντρωση του αµµωνιακού (α), νιτρώδους (β) και νιτρικού αζώτου (γ) στον CSTR για το πείραµα εναλλαγής ανοξικών συνθηκών (12 ώρες) σε αερόβιες Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου. 29 Προφίλ του διαλυµένου οξυγόνου (α), της αιωρούµενης βιοµάζας των νιτρωδοποιητών (β) και της βιοµάζας που είναι προσκολληµένη στα τοιχώµατα του αντιδραστήρα και για τα δύο είδη βακτηρίων (γ) Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (12 ώρες). 21 Προφίλ του αµµωνιακού (α), του νιτρώδους (β) και νιτρικού αζώτου (γ), διαλυµένου οξυγόνου (δ) και της αιωρούµενης βιοµάζας των νιτρωδοποιητών και νιτρικοποιητών (ε) για 1.5 ώρα ανοξικών συνθηκών. 213 Προφίλ του αµµωνιακού (α), του νιτρώδους (β) και νιτρικού αζώτου (γ), διαλυµένου οξυγόνου (δ) και της αιωρούµενης βιοµάζας των νιτρωδοποιητών και νιτρικοποιητών (ε) για 3.5 ώρες ανοξικών συνθηκών. 216 Προφίλ του αµµωνιακού (α), του νιτρώδους (β) και νιτρικού αζώτου (γ), διαλυµένου οξυγόνου (δ) και της αιωρούµενης βιοµάζας των νιτρωδοποιητών και νιτρικοποιητών (ε) για 6 ώρες ανοξικών συνθηκών. 217

Σχήµα 5.23 Σχήµα 5.24 Σχήµα 5.25 Σχήµα 5.26 Σχήµα 5.27 Σχήµα 5.28 Σχήµα 5.29 Σχήµα 5.3 Σχήµα 5.31 Προφίλ του αµµωνιακού (α), του νιτρώδους (β) και νιτρικού αζώτου (γ), διαλυµένου οξυγόνου (δ) και της αιωρούµενης βιοµάζας των νιτρωδοποιητών και νιτρικοποιητών (ε) για 9 ώρες ανοξικών συνθηκών. 218 Προφίλ του αµµωνιακού (α), του νιτρώδους (β) και νιτρικού αζώτου (γ), διαλυµένου οξυγόνου (δ) και της αιωρούµενης βιοµάζας των νιτρωδοποιητών και νιτρικοποιητών (ε) για 12 ώρες ανοξικών συνθηκών. 219 Πρόβλεψη για το νιτρώδες (α) και για το νιτρικό άζωτο (β), χρησιµοποιώντας K d =.34 και α =.26 για 12 ώρες ανοξικών συνθηκών. 221 Προσαρµογή των πειραµατικών δεδοµένων (αµµωνιακό (α), νιτρώδες (β) και νιτρικό (γ) άζωτο) για τον προσδιορισµό του K d για το πείραµα µε 12 ώρες ανοξικές συνθήκες. 222 Προφίλ του διαλυµένου οξυγόνου (α), της αιωρούµενης βιοµάζας των νιτρωδοποιητών (β), της βιοµάζας που είναι προσκολληµένη στα τοιχώµατα του αντιδραστήρα και για τα δύο είδη βακτηρίων (γ) και του ειδικού ρυθµού ανάπτυξης των νιτρικοποιητών για το πείραµα µε ανοξική διάρκεια 12 ωρών. 223 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για το αµµωνιακό (α), το νιτρώδες (β) και το νιτρικό άζωτο (γ) για το πείραµα µε διάρκεια ανοξικών συνθηκών 1.5 ώρας. 224 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για το διαλυµένο οξυγόνο (α), την αιωρούµενη βιοµάζα νιτρωδοποιητών (β), της βιοµάζας που είναι προσκολληµένη στα τοιχώµατα του αντιδραστήρα και για τα δύο είδη βακτηρίων (γ) και του ειδικού ρυθµού ανάπτυξης (δ) για το πείραµα µε διάρκεια ανοξικών συνθηκών 1.5 ώρας. 225 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για το αµµωνιακό (α), το νιτρώδες (β) και το νιτρικό άζωτο (γ) για το πείραµα µε διάρκεια ανοξικών συνθηκών 3.5 ωρών. 226 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για το διαλυµένο οξυγόνο (α), την αιωρούµενη

Σχήµα 5.32 Σχήµα 5.33 Σχήµα 5.34 Σχήµα 5.35 Σχήµα 5.36 Σχήµα 5.37 βιοµάζα νιτρωδοποιητών (β), της βιοµάζας που είναι προσκολληµένη στα τοιχώµατα του αντιδραστήρα και για τα δύο είδη βακτηρίων (γ) και του ειδικού ρυθµού ανάπτυξης (δ) για το πείραµα µε διάρκεια ανοξικών συνθηκών 3.5 ωρών. 227 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για το αµµωνιακό (α), το νιτρώδες (β) και το νιτρικό άζωτο (γ) για το πείραµα µε διάρκεια ανοξικών συνθηκών 6 ωρών. 228 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για το διαλυµένο οξυγόνο (α), την αιωρούµενη βιοµάζα νιτρωδοποιητών (β), της βιοµάζας που είναι προσκολληµένη στα τοιχώµατα του αντιδραστήρα και για τα δύο είδη βακτηρίων (γ) και του ειδικού ρυθµού ανάπτυξης (δ) για το πείραµα µε διάρκεια ανοξικών συνθηκών 6 ωρών. 229 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για το αµµωνιακό (α), το νιτρώδες (β) και το νιτρικό άζωτο (γ) για το πείραµα µε διάρκεια ανοξικών συνθηκών 9 ωρών. 23 Πρόβλεψη του ανεπτυγµένου µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για το διαλυµένο οξυγόνο (α), την αιωρούµενη βιοµάζα νιτρωδοποιητών (β), της βιοµάζας που είναι προσκολληµένη στα τοιχώµατα του αντιδραστήρα και για τα δύο είδη βακτηρίων (γ) και του ειδικού ρυθµού ανάπτυξης (δ) για το πείραµα µε διάρκεια ανοξικών συνθηκών 9 ωρών. 231 Πρόβλεψη του µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για αµµωνιακό (α), νιτρώδες (β), νιτρικό άζωτο (γ), το διαλυµένο οξυγόνο (δ), την αιωρούµενης βιοµάζα των νιτρωδοποιητών και νιτρικοποιητών (ε) και του ειδικού ρυθµού ανάπτυξης µ 2 (στ) για διάρκεια ανοξικών συνθηκών 1.5 ώρας. 234 Πρόβλεψη του µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για αµµωνιακό (α), νιτρώδες (β), νιτρικό άζωτο (γ), το διαλυµένο οξυγόνο (δ), την αιωρούµενης βιοµάζα των νιτρωδοποιητών

Σχήµα 5.38 Σχήµα 5.39 Σχήµα 5.4 Σχήµα 6.1 Σχήµα 6.2 Σχήµα 6.3 και νιτρικοποιητών (ε) και του ειδικού ρυθµού ανάπτυξης µ 2 (στ) για διάρκεια ανοξικών συνθηκών 3.5 ωρών. 235 Πρόβλεψη του µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για αµµωνιακό (α), νιτρώδες (β), νιτρικό άζωτο (γ), το διαλυµένο οξυγόνο (δ), την αιωρούµενης βιοµάζα των νιτρωδοποιητών και νιτρικοποιητών (ε) και του ειδικού ρυθµού ανάπτυξης µ 2 (στ) για διάρκεια ανοξικών συνθηκών 6 ωρών. 236 Πρόβλεψη του µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για αµµωνιακό (α), νιτρώδες (β), νιτρικό άζωτο (γ), το διαλυµένο οξυγόνο (δ), την αιωρούµενης βιοµάζα των νιτρωδοποιητών και νιτρικοποιητών (ε) και του ειδικού ρυθµού ανάπτυξης µ 2 (στ) για διάρκεια ανοξικών συνθηκών 9 ωρών. 237 Πρόβλεψη του µοντέλου (που εµπεριέχει την επίδραση των ανοξικών συνθηκών) για αµµωνιακό (α), νιτρώδες (β), νιτρικό άζωτο (γ), το διαλυµένο οξυγόνο (δ), την αιωρούµενης βιοµάζα των νιτρωδοποιητών και νιτρικοποιητών (ε) και του ειδικού ρυθµού ανάπτυξης µ 2 (στ) για διάρκεια ανοξικών συνθηκών 12 ωρών. 238 Πρόβλεψη του τροποποιηµένου µοντέλου ASM3 για συγκεντρώσεις νιτρωδοποιητών (α), νιτρικοποιητικών (β), αµµωνιακού αζώτου (γ), νιτρώδες αζώτου (δ) νιτρικού αζώτου (ε) και του ειδικού ρυθµού νιτρικοποίησης (στ). 259 Πρόβλεψη του τροποποιηµένου µοντέλου ASM3 για συγκεντρώσεις τη των αδρανών σωµατιδίων X I (α), βιοαποδοµήσιµων οργανικών υποστρωµάτων S S (β), των ετερότροφων οργανισµών Χ Η (γ), του αδρανούς παραγόµενου προϊόντος που αποθηκεύεται στο εσωτερικό των κυττάρων Χ STO (δ) και των αργά βιοαποδοµήσιµων υποστρωµάτων. 26 Πρόβλεψη του τροποποιηµένου µοντέλου ASM3 για συγκεντρώσεις τη των αδρανών σωµατιδίων X I (α), βιοαποδοµήσιµων οργανικών υποστρωµάτων S S (β), των αργά βιοαποδοµήσιµων υποστρωµάτων X S (γ) και των ετερότροφων οργανισµών Χ Η (δ) για λόγο αερόβιας προς συνολικής φάσης της αντίδρασης.45. 261

Σχήµα 6.4 Πρόβλεψη του τροποποιηµένου µοντέλου ASM3 για συγκεντρώσεις νιτρωδοποιητών (α), νιτρικοποιητικών (β), οξυγόνου (γ), αµµωνιακού αζώτου (δ), νιτρώδες αζώτου (ε) και νιτρικού αζώτου (ζ) για λόγο αερόβιας προς συνολικής φάσης της αντίδρασης.45. 262 Σχήµα 6.5 Πρόβλεψη του τροποποιηµένου µοντέλου ASM3 για συγκεντρώσεις του αδρανούς παραγόµενου προϊόντος που αποθηκεύεται στο εσωτερικό των κυττάρων Χ STO (α), του αδρανούς υλικού νιτρικοποιητικών S I (β) και του ειδικού ρυθµού νιτρικοποίησης (γ) για λόγο αερόβιας προς συνολικής φάσης της αντίδρασης.45. 263 Σχήµα 7.1 Επίδραση της οφλοξακίνης στα νιτρικοποιητικά βακτήρια. 267 Σχήµα 7.2 Επίδραση της σουλφαµεθοξαζόλης στα νιτρικοποιητικά βακτήρια. 268 Σχήµα 7.3 Επίδραση της καρβαµαζεπίνης στα νιτρικοποιητικά βακτήρια. 269 Σχήµα 7.4 Επίδραση του διχλωφενακικού νατρίου στα νιτρικοποιητικά βακτήρια. 269 Σχήµα 7.5 Επίδραση της προπρανολόλης στα νιτρικοποιητικά βακτήρια. 27 Σχήµα 7.6 Επίδραση του χλωφιβρικού οξέος στα νιτρικοποιητικά βακτήρια. 27 Σχήµα 7.7 Επίδραση της τριχλωζάνης στα νιτρικοποιητικά βακτήρια. 271 Σχήµα 7.8 Μακροπρόθεσµη αντίδραση της τριχλωζάνης στα νιτρικοποιητικά βακτήρια σε αντιδραστήρα CSTR. 272 Σχήµα 7.9 Προσδιορισµός των κινητικών παραµέτρων K I και του µέγιστου ρυθµού κατανάλωσης για την παρεµπόδιση της οφλοξακίνης (α) και της σουλφαµεθοξαζόλης (β). 274 Σχήµα 7.1 Επίδραση της σουλφαµεθοξαζόλης στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια. 278 Σχήµα 7.11 Επίδραση της οφλοξακίνης στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια. 278 Σχήµα 7.12 Επίδραση του διχλωφενακικού νατρίου στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια. 279 Σχήµα 7.13 Επίδραση της προπρανολόλης στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια. 28 Σχήµα 7.14 Επίδραση του χλωφιβρικού οξέος στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια. 28 Σχήµα 7.15 Επίδραση της καρβαµαζεπίνης στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια. 281 Σχήµα 7.16 ιαγράµµατα για τον προσδιορισµό των παραµέτρων του µοντέλου (α) σουλφαµεθοξαζόλη, (β) οφλοξακίνη, (γ) διχλωφενακικό νάτριο, (δ) προπρανολόλη, (ε) χλωφιβρικό οξύ και (στ) καρβαµαζεπίνη. 283

Σχήµα 7.17 οµή των φαρµακευτικών ουσιών (α) καρβαµαζεπίνη, (β) διχλωφενακικό νάτριο, (γ) σουλφαµεθοξαζόλη, (δ) οφλοξακίνη, (ε) χλωφιβρικό οξύ και (στ) προπρανολόλη. 287 Σχήµα 8.1 Επίδραση του DEHP στα νιτρικοποιητικά βακτήρια. 292 Σχήµα 8.2 Επίδραση της εννεοφαινόλης (NP) στα νιτρικοποιητικά βακτήρια. 293 Σχήµα 8.3 Επίδραση της αιθοξυλικής εννεοφαινόλης (NPEO) στα νιτρικοποιητικά βακτήρια. 294 Σχήµα 8.4 Επίδραση του φαινανθρενίου στα νιτρικοποιητικά βακτήρια. 294 Σχήµα 8.5 Επίδραση των LAS στα νιτρικοποιητικά βακτήρια. 295 Σχήµα 8.6 ιάγραµµα για προσδιορισµό του συντελεστή παρεµπόδισης για NP. 298 Σχήµα 8.7 ιάγραµµα για προσδιορισµό του συντελεστή παρεµπόδισης για NPEO. 298 Σχήµα 8.8 ιάγραµµα για προσδιορισµό του συντελεστή παρεµπόδισης για φαινανθρένιο. 299 Σχήµα 8.9 Επίδραση του DEHP στα νιτρικοποιητικά βακτήρια σε ενεργό ιλύ. 3 Σχήµα 8.1 Επίδραση της εννεοφαινόλης στα νιτρικοποιητικά βακτήρια σε ενεργό ιλύ. 31 Σχήµα 8.11 Επίδραση της αιθοξυλικής εννεοφαινόλης (α) και του φαινανθρενίου (β) στα νιτρικοποιητικά βακτήρια σε ενεργό ιλύ. 31 Σχήµα 8.12 Επίδραση των LAS στα νιτρικοποιητικά βακτήρια σε ενεργό ιλύ. 32 Σχήµα 8.13 Επίδραση των LAS στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια. 35 Σχήµα 8.14 Επίδραση της εννεοφαινόλης στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια. 36 Σχήµα 8.15 Επίδραση της αιθοξυλικής εννεοφαινόλης στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια. 36 Σχήµα 8.16 Επίδραση του DEHP στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια. 37 Σχήµα 8.17 Επίδραση του φαινανθρενίου στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια. 38 Σχήµα 8.18 ιάγραµµα για προσδιορισµό του συντελεστή παρεµπόδισης για LAS (α), για αιθοξυλική εννεοφαινόλη (β) και για DEHP (γ). 39 Σχήµα 8.19 Επίδραση των LAS στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια σε ενεργό ιλύ. 31 Σχήµα 8.2 Επίδραση της εννεοφαινόλης στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια σε ενεργό ιλύ. 311 Σχήµα 8.21 Επίδραση της αιθοξυλικής εννεοφαινόλης στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια σε ενεργό ιλύ. 312

Σχήµα 8.22 Επίδραση του DEHP στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια σε ενεργό ιλύ. 312 Σχήµα 8.23 Επίδραση του φαινανθρενίου στα νιτρωδοποιητικά βακτήρια σε ενεργό ιλύ. 313 Σχήµα Π.1 Πρόβλεψη του τροποποιηµένου µοντέλου ASM3 για συγκεντρώσεις των αδρανών σωµατιδίων X I (α), βιοαποδοµήσιµων οργανικών υποστρωµάτων S S (β), των αργά βιοαποδοµήσιµων υποστρωµάτων X S (γ) και των ετερότροφων οργανισµών Χ Η (δ) για λόγο αερόβιας προς συνολικής φάσης της αντίδρασης.5. 32 Σχήµα Π.2 Πρόβλεψη του τροποποιηµένου µοντέλου ASM3 για συγκεντρώσεις νιτρωδοποιητών (α), νιτρικοποιητικών (β), οξυγόνου (γ), αµµωνιακού αζώτου (δ), νιτρώδες αζώτου (ε) και νιτρικού αζώτου (στ) για λόγο αερόβιας προς συνολικής φάσης της αντίδρασης.5. 321 Σχήµα Π.3 Πρόβλεψη του τροποποιηµένου µοντέλου ASM3 για συγκεντρώσεις του αδρανούς παραγόµενου προϊόντος που αποθηκεύεται στο εσωτερικό των κυττάρων Χ STO (α), του αδρανούς υλικού νιτρικοποιητικών S I (β) και του ειδικού ρυθµού νιτρικοποίησης (γ) για λόγο αερόβιας προς συνολικής φάσης της αντίδρασης.5. 322 Σχήµα Π.4 Πρόβλεψη του τροποποιηµένου µοντέλου ASM3 για συγκεντρώσεις των αδρανών σωµατιδίων X I (α), βιοαποδοµήσιµων οργανικών υποστρωµάτων S S (β), των αργά βιοαποδοµήσιµων υποστρωµάτων X S (γ) και των ετερότροφων οργανισµών Χ Η (δ) για λόγο αερόβιας προς συνολικής φάσης της αντίδρασης.15. 323 Σχήµα Π.5 Πρόβλεψη του τροποποιηµένου µοντέλου ASM3 για συγκεντρώσεις νιτρωδοποιητών (α), νιτρικοποιητικών (β), οξυγόνου (γ), αµµωνιακού αζώτου (δ), νιτρώδες αζώτου (ε) και νιτρικού αζώτου (στ) για λόγο αερόβιας προς συνολικής φάσης της αντίδρασης.15. 324 Σχήµα Π.6 Πρόβλεψη του τροποποιηµένου µοντέλου ASM3 για συγκεντρώσεις του αδρανούς παραγόµενου προϊόντος που αποθηκεύεται στο εσωτερικό των κυττάρων Χ STO (α), του αδρανούς υλικού νιτρικοποιητικών S I (β) και του ειδικού ρυθµού νιτρικοποίησης (γ) για λόγο αερόβιας προς συνολικής φάσης της αντίδρασης.15. 325