ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΤΑΧΥΡΡΥΘΜΩΝ ΑΝΑΕΡΟΒΙΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΡΙΦΑΣΙΚΩΝ ΕΛΑΙΟΤΡΙΒΕΙΩΝ

ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΤΑΧΥΡΡΥΘΜΩΝ ΑΝΑΕΡΟΒΙΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΡΙΦΑΣΙΚΩΝ ΕΛΑΙΟΤΡΙΒΕΙΩΝ Μ. Ζακούρα, Α. Κοψαχείλης, Μ. Κορνάρος Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών Καραθεοδωρή 1, 26500 Ρίο, Πάτρα ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στόχος αυτής της μελέτης ήταν να εκτιμηθεί και να συγκριθεί η απόδοση τριών ταχύρρυθμων αναερόβιων συστημάτων, δύο αναερόβιων αντιδραστήρων με ανοδική ροή που σχηματίζουν κουβέρτα ιλύος (UASB) και ενός υβριδικού UASB, κάτω από μεσοφιλικές συνθήκες (37 o C) λειτουργίας για την επεξεργασία φυγοκεντριμένων υγρών αποβλήτων προερχόμενων από τριφασικό ελαιοτριβείο (ΥΑΕ). Ο εμβολιασμός του ενός UASB πραγματοποιήθηκε με αναερόβια κροκιδωμένη λάσπη, ενώ στο δεύτερο και στον υβριδικό UASB χρησιμοποιήθηκε αναερόβια λάσπη που περιείχε ήδη σχηματισμένα συσσωματώματα τύπου granules. Η τροφοδοσία όλων των συστημάτων γινόταν με φυγοκεντριμένο ΥΑΕ αραιωμένο κατάλληλα με νερό, προκειμένου να αποφευχθεί παρεμπόδιση λόγω φαινολών στο σύστημα. Πραγματοποιήθηκε σύγκριση της απόδοσης των συστημάτων μεταξύ τους αυξάνοντας την οργανική φόρτιση σε κάθε αντιδραστήρα μειώνοντας αντίστοιχα τον υδραυλικό χρόνο παραμονής του. Και οι τρεις αντιδραστήρες λειτούργησαν κάτω από όμοιες οργανικές φορτίσεις. Η μεγαλύτερη απομάκρυνση χημικά απαιτούμενου οξυγόνου και σταθερότητα, όσον αφορά τη λειτουργία, σε υψηλές οργανικές φορτίσεις παρατηρήθηκε στον UASB αντιδραστήρα με την αναερόβια κροκιδωμένη λάσπη. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο ελαιοπαραγωγικός κλάδος αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους τομείς της γεωργικής παραγωγής της χώρας μας. Η παραγωγή τόσο της ελιάς όσο και του ελαιόλαδου εντοπίζεται κυρίως στις χώρες της Ευρώπης, όπου παράγεται σχεδόν το 80.2% της παγκόσμιας παραγωγής ελαιόλαδου [1]. Η μεγαλύτερη Ευρωπαϊκή παραγωγή συγκεντρώνεται στη λεκάνη της Μεσογείου και παίζει σημαντικό ρόλο για την αγροτική οικονομία, την τοπική κληρονομιά και το περιβάλλον. Η Ελλάδα είναι η τρίτη ελαιοπαραγωγός χώρα σε παγκόσμιο επίπεδο, μετά την Ισπανία και την Ιταλία. Η κύρια περιβαλλοντική παράμετρος που συνδέεται με τη λειτουργία των ελαιοτριβείων στην Ελλάδα είναι τα παραγόμενα υγρά απόβλητα (κατσίγαρος). Ο κατσίγαρος παράγεται από ελαιοτριβεία που χρησιμοποιούν φυγοκεντρικούς διαχωριστήρες τριών φάσεων, τα οποία είναι και τα πολυπληθέστερα στον ελλαδικό χώρο. Το στερεό υπόλειμμα (πυρηνόξυλο) της συγκεκριμένης παραγωγικής διαδικασίας αποτελεί χρήσιμο παραπροϊόν αφού αποτελεί πρώτη ύλη των πυρηνελαιουργείων [2] και καύσιμο υλικό για τα ίδια τα ελαιοτριβεία. Τα υγρά απόβλητα ελαιοτριβείου (ΥΑΕ) είναι υγρά σκούρου χρώματος (με απόχρωση από κίτρινο-πράσινο έως καφέ-μαύρο), θολά, με χαρακτηριστική έντονη οσμή, η οποία οφείλεται κυρίως σε πτητικά οξέα και μετά από λίγες ώρες γίνεται δυσάρεστη και προκαλεί ναυτία. Επίσης εμφανίζουν όξινο pη, υψηλή ρυθμιστική ικανότητα και επιφανειακή τάση, και είναι πλούσια σε ανόργανα και οργανικά υδατοδιαλυτά συστατικά [3]. Η άμεση διάθεσή τους στο περιβάλλον προκαλεί σημαντικά περιβαλλοντικά προβλήματα ρύπανσης και μόλυνσης των υδάτων και του εδάφους λόγω των ανεπιθύμητων χαρακτηριστικών τους, όπως το πλούσιο περιεχόμενό τους σε οργανικά συστατικά, αιωρούμενα στερεά, φαινολικές ενώσεις και

λιπαρές ουσίες, που τους προσδίδουν τοξικότητα, και της αντίστασης που προβάλλουν στη βιοαποδόμησή τους [4]. Μια από τις πιο αποτελεσματικές και πολλά υποσχόμενες μεθόδους επεξεργασίας ΥΑΕ είναι η αναερόβια χώνευση. Ως αναερόβια χώνευση χαρακτηρίζεται η βιολογική διεργασία κατά την οποία οργανική ύλη μετατρέπεται κυρίως σε μεθάνιο (CH 4 ) και διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) (βιοαέριο) με τη συνδυασμένη δράση μεικτού μικροβιακού πληθυσμού, υπό συνθήκες απουσίας οξυγόνου (O 2 ). Η διεργασία αυτή λαμβάνει χώρα φυσικά ή μέσα σε αναερόβιο χωνευτήρα και αποτελεί μια ελκυστική μέθοδο επεξεργασίας αποβλήτων με υψηλό οργανικό φορτίο, όπως τα ΥΑΕ, λόγω λειτουργικής οικονομίας και παραγωγής βιοαερίου με ταυτόχρονη μείωση της ρύπανσης [5]. Εκτός της παραγωγής βιοαερίου, η αναερόβια χώνευση εμφανίζει και άλλα πλεονεκτήματα, όπως η παραγωγή μικρής ποσότητας λάσπης, χαμηλές απαιτήσεις σε θρεπτικά, μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και παραγωγή υγρού λιπάσματος [6]. Το ενδιαφέρον της έρευνας για την επεξεργασία των ΥΑΕ εστιάζεται στην ανάπτυξη αναερόβιων μεθόδων και βιοαντιδραστήρων που μπορούν να απομακρύνουν αποτελεσματικά υψηλά οργανικά φορτία. Ανάμεσα στις ταχύρρυθμες διεργασίες που έχουν αναπτυχθεί τα τελευταία χρόνια, οι αναερόβιοι αντιδραστήρες ανοδικής ροή που σχηματίζουν κουβέρτα ιλύος (UASB) είναι οι πιο επιτυχημένοι. Μέσα σε ένα UASB αντιδραστήρα, οι μικροοργανισμοί προσκολλώνται μεταξύ τους σχηματίζοντας συσσωματώματα, γνωστά ως granules, τα οποία έχουν υψηλή βιοδραστηριότητα και εξαιρετική δυνατότητα καθίζησης [7]. Οι μικροογανισμοί που κυριαρχούν στα granules είναι οι μεθανογόνοι οξικο-χρήστες, ειδικότερα οι Methanothrix και Methanosarcina. Ο σχηματισμός των granules εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του ρεύματος του αποβλήτου, τη φόρτιση του υποστρώματος και λειτουργικές παραμέτρους, όπως η ανοδική ταχύτητα ροής [8]. Σκοπός της εργασίας αυτής ήταν να μελετηθεί η απόδοση τριών ταχύρρυθμων αναερόβιων αντιδραστήρων UASB που επεξεργάζονται υγρά απόβλητα τριφασικού ελαιοτριβείου. Πιο συγκεκριμένα, συγκρίνεται η απόδοση των τριών αντιδραστήρων μεταξύ τους για την ίδια οργανική φόρτιση, έχοντας ως τροφοδοσία φυγοκεντριμένο ΥΑΕ αραιωμένο κατάλληλα με νερό. Τέλος, μελετάται η επίδραση του ρυθμού οργανικής φόρτισης στην αναερόβια χώνευση φυγοκεντριμένων ΥΑΕ που πραγματοποιείται στα τρία ταχύρρυθμα ανερόβια συστήματα. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Υλικά Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκαν ΥΑΕ, τα οποία συλλέχθηκαν από τριφασικό ελαιοτριβείο που βρίσκεται στην περιοχή της Πάτρας. Εξαιτίας της εποχικής παραγωγής του αποβλήτου και της φυσικής του τάσης για ζύμωση, μεγάλες ποσότητες αποβλήτου συλλέγονται και φυλάσσονται στην κατάψυξη (-18 ο C) για να διατηρηθούν σταθερά τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του. Προκειμένου να χρησιμοποιηθεί, το απόβλητο φυγοκεντρείται (15 λεπτά στα 4000 rpm και το υπερκείμενο φυγοκεντρείται ξανά κάτω από τις ίδιες συνθήκες) και το υπερκείμενο υγρό είναι αυτό που φυλάσσεται. Το υπερκείμενο υγρό διαλύεται κατάλληλα με νερό και αποτελεί το υπόστρωμα τροφοδοσίας των αντιδραστήρων. Στον Πίνακα 1 φαίνονται τα χαρακτηριστικά του πρωτογενούς και φυγοκεντριμένου αποβλήτου.

Πίνακας 1. Χαρακτηριστικά πρωτογενούς και φυγοκεντριμένου ΥΑΕ. Πρωτογενές Φυγοκεντριμένο ph 5.15±0.04 5.15±0.04 Ολικά Αιωρούμενα Στερεά, g/l 45.08±20.97 12.47±0.10 Πτητικά Αιωρούμενα Στερεά, g/l 42.97±19.57 11.57±0.40 Ολικά Φαινολικά, g ισοδ. συριγγικού/l 3.28±0.09 4.22±2.48 Ολικό Χημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο, 127.75±28.59 92.29±4.21 g Ο 2 /L Διαλυτό Χημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο, 49.51±7.53 56.39±7.75 g Ο 2 /L Λίπη & έλαια, g/l 11.02±5.06 4.02±2.74 Ολικοί υδατάνθρακες, 30.15±4.2 26.08±4.10 g ισοδ. γλυκόζης/l Διαλυτοί υδατάνθρακες, 20.26±5.39 20.49±5.19 g ισοδ. γλυκόζης/l Ολικός φώσφορος, mg P/L 366.52±57.43 345±58.02 Διαλυτός φώσφορος, mg P/L 210.22±44.66 207.75±44.63 Πτητικά Λιπαρά Οξέα, mg/l 62.39±72.19 62.39±72.19 Ολικό Kjeldahl Άζωτο, mg NH 3 -N/L 903±218.24 338.41±173.10 Αμμωνιακό Άζωτο, mg NH 3 -N/L 84.14±17.80 30.50±5.96 Πειραματική διάταξη Δύο συμβατικοί UASB αντιδραστήρες (UASB-F, UASB-G) σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας plexiglass, με 7.4/8.3 L (UASB-F) και 6/6.2 L (UASB- G) ενεργό και ολικό όγκο αντίστοιχα, σύμφωνα με μελέτη των Lettinga και Hulshoff [9]. Ένας υβριδικός UASB αντιδραστήρας (HUASB-G) σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε με ενεργό και ολικό όγκο 6 και 6.2 L, αντίστοιχα. Η κύρια τεχνική διαφορά μεταξύ των τριών αντιδραστήρων είναι οι πλαστικοί φορείς βιομάζας (Κ5 φορείς ), οι οποίοι τοποθετήθηκαν στο πάνω μέρος του HUASB-G αντιδραστήρα αντί για διαχωριστήρα, συσσωρεύοντας βιομάζα πάνω τους και εμποδίζοντας την έκπλυσή της. Οι Κ5 φορείς, με επιφάνεια 800 m 2 /m 3, παραχωρήθηκαν από την Anoxkaldness (Lund, Sweden). Η αναερόβια κροκιδωμένη λάσπη λήφθηκε από τον αναερόβιο χωνευτήρα που βρίσκεται στην Εγκατάσταση Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) της πόλης των Πατρών. Ο UASB-F αντιδραστήρας εμβολιάστηκε με την αναερόβια κροκιδωμένη λάσπη. Η αναερόβια λάσπη που περιείχε ήδη σχηματισμένα granules, τα οποία έχουν μέγεθος 1-3 mm, λήφθηκε από έναν πλήρους κλίμακας UASB αντιδραστήρα που επεξεργαζόταν γαλακτοκομικά απόβλητα. Η λάσπη με τα granules χρησιμοποιήθηκε για τον εμβολιασμό των UASB-G και HUASB-G αντιδραστήρων. Τα κύρια χαρακτηριστικά των δύο λασπών δίνονται στον Πίνακα 2. Όλοι οι αντιδραστήρες λειτούργησαν κάτω από μεσοφιλικές συνθήκες (37 o C). Κατά την έναρξη λειτουργίας, οι αντιδραστήρες εμβολιάστηκαν μέχρι το 1/3 του ενεργού τους όγκου με τις προαναφερθείσεις αναερόβιες λάσπες, γέμισαν με νερό και ξεκίνησαν τη λειτουργία τους σε σταθερή ροή με μια ανοδική ταχύτητα ροής 1 m/h. Δοκιμάστηκαν διάφοροι ρυθμοί οργανικής φόρτισης και υδραυλικοί χρόνοι παραμονής στους αντιδραστήρες. Δείγματα λαμβάνονταν περιοδικά και πραγματοποιούνταν χημικές αναλύσεις. Αναλυτικές μέθοδοι Οι μετρήσεις του ph έγιναν μέσω ενός ηλεκτροδίου Orion 3-Star (Thermo scientific), ενώ τα Ολικά και Πτητικά Στερεά (ΟΣ, ΠΣ), Ολικά Αιωρούμενα και Πτητικά Αιωρούμενα Στερεά

(ΟΑΣ, ΠΑΣ), ολικό και διαλυτό Χημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο (ΧΑΟ), Ολικό Kjeldahl Άζωτο (ΟΚΑ), Αμμωνιακό Άζωτο, ολικός και διαλυτός φώσφορος προσδιορίστηκαν με βάση το Standard Methods [10]. Για τον προσδιορισμό των υδατανθράκων, L-τρυπτοφάνη, θειϊκό και βορικό οξύ προστίθενται στα δείγματα και μετράται φωτομετρικά η απορρόφηση στα 520 nm [11]. Οι φαινολικές ενώσεις προσδιορίστηκαν σύμφωνα με τη μέθοδο Folin Ciocalteu (στα 720 nm). Πίνακας 2. Χαρακτηριστικά λασπών που χρησιμοποιήθηκαν για εμβολιασμό αντιδραστήρων Αναερόβια λάσπη από ΕΕΛ Πάτρας Αναερόβια λάσπη με granules ph 7.57 7 Ολικά Στερεά, g/l 28.12 62.43 Πτητικά Στερεά, g/l 16.59 35.57 Ολικά Αιωρούμενα Στερεά, g/l 26.58 59.15 Πτητικά Αιωρούμενα Στερεά, g/l 15.90 33.26 Η μέτρηση των Πτητικών Λιπαρών Οξέων (ΠΛΟ) και της σύστασης του παραγόμενου βιοαερίου πραγματοποιήθηκε σε έναν αέριο χρωματογράφο (Agilent Technologies 7890A). Για την ποσοτικοποίηση των ΠΛΟ, σε φιαλίδια που περιέχουν 1 ml δείγματος προστίθενται 30 μl από 20% H 2 SO 4 και φυγοκεντρούνται στα 4000 rpm για 10 λεπτά. Το υπερκείμενο φιλτράρεται και μεταφέρεται σε καλυμμένα από septum φιαλίδια των 2 ml. Ο αέριος χρωματογράφος διαθέτει ανιχνευτή ιονισμού φλόγας (FID) με φέρον αέριο το ήλιο. Μια τριχοειδής στήλη (DB FFAP, 30m (length) x 0.25mm I.D. και 0.25 μm film) χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης των μεμονωμένων ΠΛΟ, όπως οξικό, προπιονικό, ισο-βουτυρικό, βουτυρικό, ισο-βαλερικό, βαλερικό, καπροϊκό οξύ. Ο φούρνος έχει προγραμματιστεί στους 110 ο C (παραμένει για 5 λεπτά) και φτάνει τους 250 ο C (παραμένει για 6 λεπτά) με ρυθμό 15 ºC/λεπτό. Η θερμοκρασία λειτουργίας του εγχυτήρα και και του ανιχνευτή έχει οριστεί στους 250 και 300 ºC, αντίστοιχα. Το παραγόμενο βιοαέριο μετρήθηκε μέσω αυτόματων συσκευών που αποτελούνταν από ένα συνδυασμό σωλήνα σχήματος U που είναι γεμάτος με λάδι μηχανής, μια ηλεκτροβαλβίδα και ένα μετρητή [12]. Η μέτρηση στηριζόταν στον αριθμό των μετατοπίσεων του όγκου του λαδιού από το παραγόμενο βιοαέριο. Η σύσταση του βιοαερίου (μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα) προσδιοριζόταν μέσω αέριου χρωματογράφου εξοπλισμένου με τριχοειδή στήλη (HP-PLOT/Q, 30m (length) x 0.53mm I.D. και 40 μm packing film) και ανιχνευτή θερμικής αγωγιμότητας (TCD) έχοντας ως φέρον αέριο άζωτο. Η θερμοκρασία του εγχυτήρα και του ανιχνευτή ήταν στους 250 ο C και η θερμοκρασία του φούρνου σταδιακά αυξανόταν από τους 40 ο C (παραμένει για 5 λεπτά) έως τους 200 ο C (παραμένει για 1 λεπτό) με ρυθμό 50 ºC/λεπτό. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ Οι συνθήκες λειτουργίας και η απόδοση των αντιδραστήρων που επεξεργάστηκαν ΥΑΕ κάτω από διάφορους ρυθμούς οργανικής φόρτισης παρουσιάζονται στον Πίνακα 3 και Πίνακα 4. Σε όλες τις φάσεις λειτουργίας το ph διατηρούνταν σε μια μέση τιμή μεταξύ 7 και 7.8. NaHCO 3 προστέθηκε σε ορισμένες περιπτώσεις προκειμένου να διατηρηθεί η αλκαλικότητα των αντιδραστήρων πάνω από 4 g/l.

Πίνακας 3. Συνθήκες λειτουργίας και μέση απόδοση του συστήματος που εμβολιάστηκε με κροκιδωμένη λάσπη. UASB-F Φάσεις A B Γ Δ E ΣΤ ΥΧΠ 1, ημέρες 9 9 9 9 6 4 ΡΟΦ 2, g ΧΑΟ/L αντ μέρα -1 0.95 1.32 2.2 4.14 6.20 9.47 Αποδόμηση XAO, % 65±2.6 76±1.4 73±4.5 70±5.3 63±7.0 53±9.0 Ρυθμός παραγωγής βιοαερίου, 0.14±0.05 0.28±0.06 0.49±0.11 1.15±0.21 2.07±0.32 2.34±0.21 L B /L αντ μέρα -1 Σύσταση σε CH 4, % 59.1±6.8 64.6±1.4 57.6±5.0 56.7±4.8 51.6±2.7 48.5±4.6 Απόδοση, L CH 4 g 1 ΧΑΟ που αποδομείται 0.20±0.03 0.17±0.03 0.17±0.06 0.23±0.04 0.25±0.03 0.25±0.05 Απομάκρυνση φαινολών, % 80±7.8 78±3.9 72±8.8 56±11.3 52±8.6 46.6±12.4 Υποσημείωση: 1 :Υδραυλικός Χρόνος Παραμονής, 2 : Ρυθμός οργανικής φόρτισης Πίνακας 4. Συνθήκες λειτουργίας και μέση απόδοση συστημάτων που εμβολιάστηκαν με λάσπη που περιείχε ήδη σχηματισμένα granules. UASB-G HUASB-G Φάσεις A B A B Γ ΥΧΠ, ημέρες 9 9 9 9 9 ΡΟΦ, g ΧΑΟ/L αντ μέρα -1 4.21 2.46 4.21 2.46 4.21 Αποδόμηση XAO, % 32±12.7 44±15.2 32±6.3 52±12.0 39±11.8 Ρυθμός παραγωγής βιοαερίου, 0.91±0.25 0.58±0.11 1.01±0.23 0.88±0.08 0.84±0.27 L B /L αντ μέρα -1 Σύσταση σε CH 4, % 34.1±8.2 45.3±4.4 35.9±5.5 50.9±3.2 39.6±4.7 Απόδοση, L CH 4 g 1 ΧΑΟ που αποδομείται 0.21±0.07 0.24±0.03 0.27±0.08 0.32±0.02 0.23±0.05 Απομάκρυνση φαινολών, % 69±14 71±11 46±14 44±16 51±14 Ο UASB-F αντιδραστήρας λειτούργησε για 395 ημέρες με μέγιστο ρυθμό οργανικής φόρτισης 9.47 gχαο/l αντ μέρα -1. Επιτεύχθηκε σταθερή λειτουργία, ο συντελεστής απόδοσης ως προς το μεθάνιο παρέμεινε κοντά στις θεωρητικές τιμές και είχε γενικά τη μεγαλύτερη απόδοση συγκριτικά με τους άλλους δύο αντιδραστήρες. Ανάμεσα στους αντιδραστήρες που εμβολιάστηκαν με την αναερόβια λάσπη που περιείχε τα granules, μεγαλύτεροι ρυθμοί οργανικής φόρτισης εφαρμόστηκαν στον HUASB-G αντιδραστήρα, ο οποίος λειτούργησε σταθερά σε ρυθμό οργανικής φόρτισης 4.21 g ΧΑΟ/L αντ μέρα -1. Επιπλέον, η σύσταση του βιοαερίου σε μεθάνιο παρέμεινε σε όλη τη διάρκεια λειτουργίας του αντιδραστήρα κάτω του 50%. Ο UASB-G αντιδραστήρας απέτυχε να λειτουργήσει σταθερά σε ρυθμό οργανικής

φόρτισης 4.21 g ΧΑΟ/L αντ μέρα -1, όπου παρατηρήθηκε μια γρήγορη αύξηση της συγκέντρωσης του οξικού οξέος, συνοδευόμενη από μια σταθερή αύξηση της συγκέντρωσης του προπιονικού οξέος, που αποτελεί ένδειξη παρεμπόδισης της διεργασίας και μη σταθερότητάς της. Ο ρυθμός παραγωγής βιοαερίου αυξήθηκε αλλά τελικά μειώθηκε σε χαμηλές τιμές. Σημαντική παράμετρος της σωστής λειτουργίας του αντιδραστήρα είναι η αποδόμηση του ΧΑΟ (ολικού και διαλυτού). Σε όλους τους ρυθμούς οργανικής φόρτισης που εφαρμόστηκαν στον UASB-F αντιδραστήρα, η αποδόμηση του ΧΑΟ ξεπέρασε το 50%. Αντίθετα, στους δύο άλλους αντιδραστήρες η αποδόμηση του ΧΑΟ στην πλειοψηφεία των ρυθμών οργανικής φόρτισης που επιλέχθηκαν δεν ξεπέρασε το 45-50% (Σχήμα 1 και Σχήμα 2). Σχήμα 1. Μεταβολή της συγκέντρωσης του ΧΑΟ στην είσοδο και έξοδο των αντιδραστήρων σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας. Σχήμα 2. Μεταβολή της συγκέντρωσης του διαλυτού ΧΑΟ στην είσοδο και έξοδο των αντιδραστήρων σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας. Ανάμεσα στα ΠΛΟ που υπήρχαν στην απορροή των αντιδραστήρων, το οξικό και προπιονικό οξύ ήταν αυτά που κυριαρχούσαν. Κατά τη διάρκεια της μεταβατικής περιόδου μεταξύ των διαφόρων φάσεων, παρατηρήθηκε μία γρήγορη συσσώρευση ΠΛΟ σε όλους τους αντιδραστήρες, τα οποία στη συνέχεια άρχισαν να καταναλώνονται. Τα υπόλοιπα ΠΛΟ (ισοβουτυρικό, βουτυρικό, ισο-βαλερικό, βαλερικό και καπροϊκό οξύ) εμφανίζονταν σε πολύ μικρότερες συγκεντρώσεις σε σχέση με το οξικό και προπιονικό οξύ (Σχήμα 3 και Σχήμα 4). Αξίζει να σημειωθεί πως και στα τρία αναερόβια συστήματα, υπήρξε πλήρης αποδόμηση υδατανθράκων, ολικών και διαλυτών (Σχήμα 5 και Σχήμα 6). Αυτό που παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια λειτουργίας των συστημάτων είναι πως η αύξηση του ρυθμού οργανικής φόρτισης προκάλεσε άμεση αύξηση του ρυθμού παραγωγής βιοαερίου στον UASB-F αντιδραστήρα, σε αντίθεση με τους αντιδραστήρες HUASB-G και UASB-G, στους οποίους προκλήθηκε μείωση του ρυθμού παραγωγής βιοαερίου ως αποτέλεσμα παρεμπόδισης του σταδίου της μεθανογένεσης (Σχήμα 7).

Σχήμα 3. Μεταβολή της συγκέντρωσης του οξικού και προπιονικού οξέος στην έξοδο των αντιδραστήρων σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας. Σχήμα 4. Μεταβολή της συγκέντρωσης υπόλοιπων ΠΛΟ (πέραν οξικού και προπιονικού) στην έξοδο των αντιδραστήρων σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας. Σχήμα 5. Μεταβολή της συγκέντρωσης των ολικών υδατανθράκων στην είσοδο και έξοδο των αντιδραστήρων σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας. Σχήμα 6. Μεταβολή της συγκέντρωσης των διαλυτών υδατανθράκων στην είσοδο και έξοδο των αντιδραστήρων σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας.

Σχήμα 7. Ρυθμός παραγωγής βιοαερίου στους τρεις αντιδραστήρες σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην παρούσα μελέτη τρεις ταχύρρυθμοι αναερόβιοι αντιδραστήρες μελετήθηκαν ως προς την απόδοσή τους για την επεξεργασία ΥΑΕ. Στον UASB-F αντιδραστήρα επετεύχθη σταθερή λειτουργία σε υψηλότερους ρυθμούς οργανικής φόρτισης συγκριτικά με τους HUSB-G και UASB-G αντιδραστήρες και γενικά παρουσίασε τη μεγαλύτερη απόδοση (1.13 L CH4 /L αντ μέρα -1 ) σε σχέση με τους άλλους δύο. Ο UASB-F αντιδραστήρας λειτούργησε για 395 ημέρες και σε αυτό το διάστημα δεν παρατηρήθηκε ο σχηματισμός granules (οπτική παρατήρηση). Από την άλλη πλευρά, τα καλοσχηματισμένα granules με τα οποία εμβολιάστηκαν οι HUSB-G και UASB-G αντιδραστήρες έχασαν τη δομή τους (οπτική παρατήρηση) και η απόδοση των αντιδραστήρων παρέμεινε σε χαμηλά επίπεδα. Περαιτέρω έρευνα πρέπει να γίνει στην επίδραση των φαινολικών ενώσεων και των λιπών και ελαίων που περιέχονται στα ΥΑΕ πάνω στη δομή των granules. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η συγκεκριμένη ερευνητική εργασία έχει χρηματοδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση μέσω του προγράμματος CIP-EIP-Eco-Innovation-2010 No 277241 Mobile Integrated Sustainable System for Treatment of Organic Wastewater (MISSTOW). ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1] Niaounakis M. and Halvadakis C. P., Olive processing waste management: Literature Review and Patent Survey, Waste management series 5, Second edition, Elsevier (2006). [2] Μπλίκα Π., Βιοτεχνολογικές μέθοδοι επεξεργασίας υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου, Διδακτορική διατριβή, Πανεπιστήμιο Πατρών, Σχολή Πολυτεχνική, Τμήμα Χημικών Μηχανικών (2009). [3] Μπαλατσούρας, Γ. Δ., Ελαιόλαδο Σπορέλαια Λίπη, Καραμπερόπουλος Α.Ε., Αθήνα (1986). [4] http://www.bcua.org/wpc_vt_wastewaterprimarysedimentation.htm [5] Dareioti M.A., Dokianakis S.N., Stamatelatou K., Zafiri C., Kornaros M., Waste Management 30:1841 (2010). [6] Sampaio M.A., Gonçalves M.R., Marques I.P., Bioresource Technology 102:10810 (2011). [7] Fang HHP, Chui HK, Li YY., Water Science and Technology, 32:165 (1995). [8] Rittmann B.E., McCarty P.L., Environmental Biotechnology: Principles and Applications, Book, McGraw-Hill Series in Water Resources and Environmental Engineering.

[9] Lettinga G., Hulshoff Pol., Water Science and Technology, 24:87 (1991). [10] APHA, AWWA, WEF, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19th ed., American Public Health Association,Washington DC, USA (1995). [11] Joseffson, B., Rapid spectrophotometric determination of total carbohydrates. In: Grasshoff K., Ehrhardt M., Kremling K., (Eds), Methods of Seawater Analysis, Berlin: Verlag Chemie GmbH, (1983) p.340. [12] Angelidaki, I., Ellegaard, L., Ahring, B.K., Biotechnology and Bioengineering 39:351 (1991).