ΥΓΡΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ Βλυσίδης Απόστολος Καθηγητής ΕΜΠ
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.
ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΑΠΟΔΟΜΗΣΗΣ και ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ αποβλήτων ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΑΠΟΤΟΞΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ αποβλήτων ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΜΠΟΡΕΥΣΙΜΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ από απόβλητα ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΕΛΑΧΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑΣ των αποβλήτων Διασπορά Απολύμανση Η ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΙ ΤΗΝ ΒΑΣΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΟΣΟ ΤΗΣ ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΟΣΟ ΚΑΙ ΤΗΣ ΑΠΟΤΟΞΙΚΟΠΟΙΣΗΣ ΚΑΙ ΕΠΟΜΕΝΩΣ ΟΙ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΣΕ ΟΞΥΓΟΝΟ ΓΙΑ ΜΙΑ ΤΕΤΟΙΑ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΙ ΤΟ ΒΑΣΙΚΟΤΕΡΟ ΜΕΤΡΟ ΡΥΠΑΝΤΙΚΗΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΕΝΌΣ ΑΠΟΒΛΗΤΟΥ Η ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗ και Ο ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΦΑΣΕΩΝ ΑΠΟΣΚΟΠΕΙ ΣΤΗΝ ΑΠΟΔΟΤΙΚΟΤΕΡΗ ΤΕΧΝΙΚΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΟΥΣ 3
ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΠΑΙΤΗΣΗΣ ΟΞΥΓΟΝΟΥ BIOCHEMICAL OXYGEN DEMAND (BOD) CHEMICAL OXYGEN DEMAND (COD) Ρύποι Cr -- AgSO4,160oC 3 2O7 H CO2 H2O 2Cr 4
Μονάδες μέτρησης της έντασης της ρύπανσης TOC (Ολικός Οργανικός Άνθρακας) 5
Βακτήριο Θρεπτικά ( C,N,P, ιχνοστοιχεία) Προϊόντα βιοαντιδράσεων O2 DNA Εξωένζυμα Κυτταρικό τοίχωμα Εσωτερική μεμβράνη Πρωτόπλασμα Στοιβάδα πολυσακχαριτών 6
Αποικία Βακτηρίων 7
Σχετικό ενεργειακό επίπεδο + AEΡOBIA ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ Αντίδραση σύνθεσης Νέα κύτταρα 0 Υπόστρωμα A B C 60% Θερμική ενέργεια 40% - Oξυγόνο A = B= C= Αντίδραση ενέργειας υπόστρωμα για κυτταρική παραγωγή υπόστρωμα για παραγωγή ενέργειας μη βιοαποδομήσιμο υπόστρωμα CO + H 2O + Ενέργεια 2 8
AΝΑEΡOBIA ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ Σχετικό ενεργειακό επίπεδο + Αντίδραση σύνθεσης Νέα κύτταρα A 0 Υπόστρωμα B C 60% Θερμική ενέργεια 40% - A = B= C= CH +CO + H O + Ενέργεια 4 2 Αντίδραση ενέργειας υπόστρωμα για κυτταρική παραγωγή υπόστρωμα για παραγωγή ενέργειας μη βιοαποδομήσιμο υπόστρωμα 2 9
Βιολογική οξείδωση οργανικού άνθρακα Καταβολή Αποσύνθεση Συντήρηση Ενέργεια Κύτταρο Αναβολή Σύνθεση Νέα κύτταρα 10
Βιοχημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο BOD Σαν βιομηχανικά απαιτούμενο οξυγόνο, ορίζεται η ποσότητα οξυγόνου ανά μονάδα όγκου (ή βάρους) που καταναλώνεται από τους αερόβιους μικροοργανισμούς του περιβάλλοντος για την βιοοξείδωση ενός αποβλήτου στην θερμοκρασία των 20 ο C. Εκφράζεται σε mg O 2 /L ή kg αποβλήτου 11
Βιοχημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο BOD Φιάλη Winkler μέτρησης του BOD mg BOD/l αρχικού DO- mg/l ττελικο ml δείγματος ml όγκου φιάλης Winkler mg/l DO Οργανικό φορτίο Βακτήρια Βακτηριακά Πρωτοζωϊκά CΟ 2 + κύτταρα Πρωτόζωα κύτταρα 12
Βιοχημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο BOD Β BOD mg/l BOD 5 Α Καμπύλη BOD (A) και καμπύλη νιτροποίησης (Β) NH O ά ΝΟ - 3 2 2 ενέργεια - N ή - NO2 O2 ΝΟ3 ενέργεια 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Ημέρες επώασης
Νιτροποίηση Κύτταρο Συντήρηση Ενέργεια Αμινοξέα Μονομερή του άνθρακα Νέα κύτταρα 14
Βιοχημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο BOD Μανομετρική συσκευή BOD (αναπνευστόμετρο Warburg) Πώμα δοχείου Δεξαμενή ΚΟΗ Καπάκι μανομέτρου Δοχείο ανάμιξης από καφέ χρώματος γυαλί Διαβάθμιση απ ευθείας μέτρησης του BOD 500 400 300 Σώμα Μανομέτρου Δείγμα αραιωμένου αποβλήτου Μαγνητικός αναδευτήρας 200 100 Μανομετρικό γυαλί 2 ml υδραργύρου 15
Βιοχημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο BOD Πηγή αποβλήτων BOD 5,20oC mg/l Εργοστάσια παραγωγής ζάχαρης 450-2000 Ζυθοποιίες (ελαφριά απόβλητα) Ζυθοποιίες (Βαριά απόβλητα) 500-1200 11500-26500 Κονσερβοποιίες 300-4000 Οινοπνευματοποιίες 20000-45000 Τυροκομία 40000-60000 Χαρτοβιομηχανίες 16000-25000 Γαλακτοβιομηχανίες 300-2000 Βυρσοδεψία 500-5000 Κρεατοβιομηχανίες 600-2000 Βαφεία υφάνσιμων υλών 50-1750 Εριουργεία 200-10000 Βιομηχανίες αεριούχων ποτών 300-1000 Ελαιουργεία 40000-60000 Αστικά λύματα 250-450 16
Βιοχημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο BOD Αριθμός ζωντανών μικροοργανισμών 1 Φάση προσαρμογής 2 3 4 Λογαριθμική φάση ανάπτυξης Σταθερή φάση ανάπτυξης Εκθετική φάση ανάπτυξης 5 Τελική φάση Χρόνος 17
Βιοχημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο BOD d(bod) dt -kt BOD L 1- e k(l - BOD ) t t BODt L 1-10 -Kt όπου Κ=0.434k 1/3 (Tt/BOD ( ) t A 1 B K 2.61 L 1 6 A B A 2 B 18 Tt
ΒΑΣΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΣΗΣ - ΚΑΤΑΛΛΗΛΗ ΔΙΑΣΠΟΡΑ και ΑΡΑΙΩΣΗ Ώστε οι συγκεντρώσεις όλων των συστατικών του να βρίσκονται κάτω από το κατώφλι επικινδυνότητας - ΑΠΟΔΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΡΥΠΟΓΟΝΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ΜΕ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ - Φυσικοχημικές - Βιολογικές 19
ΧΗΜΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ Σχετικό ενεργειακό επίπεδο B= υπόστρωμα για ενέργεια C= μη αποδομήσιμο υπόστρωμα + 0 Υπόστρωμα B C Θερμική ενέργεια - Οξειδωτικό μέσον Αντίδραση ενέργειας CO 2 + H 2O + ενέργεια 20
Χημικώς Απαιτούμενο Οξυγόνο COD Οργανικά Cr -- καταλύτης,θερμότητα 3 2O7 H CO2 H2O 2Cr 21
ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΠΑΙΤΗΣΗΣ ΟΞΥΓΟΝΟΥ 100% ThOD TOD OXYGEN DEMAND Non degradable COD TOTAL ORGANIC CARBON TOC ThOC 100% BOD Cells yield 22
Μέτρηση της έντασης της ρύπανσης 23
ΔΕΙΚΤΗΣ ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑΣ COD/BOD >2.3 τοξικό υπόστρωμα COD/BOD <2.3 μη τοξικό υπόστρωμα 24
ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΟΙ ΔΡΟΜΟΙ ΓΙΑ ΤΗΝ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΑΠΟΜΑΚΡΥΝΣΗ ΤΟC, TKN και Ρ COD/BOD<2.3 ΒΙΟΛΟΓ ΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ Βιομηχανικά απόβλητα ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΜΕΝ ΑΠΟΒΛΗΤΑ COD/BOD>2.3 XHMIKH ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΒΙΟΛΟΓ ΙΚΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΒΙΟΛΟΓ ΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΛΑΣΠΕΣ 25
Ιεραρχία διαδικασιών διαχείρησης αποβλήτων 26
Ιεραρχία διαδικασιών διαχείρησης αποβλήτων 27
ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 28
ΒΑΣΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΣΗΣ - ΚΑΤΑΛΛΗΛΗ ΔΙΑΣΠΟΡΑ και ΑΡΑΙΩΣΗ Ώστε οι συγκεντρώσεις όλων των συστατικών του να βρίσκονται κάτω από το κατώφλι επικινδυνότητας - ΑΠΟΔΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΡΥΠΟΓΟΝΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ΜΕ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ - Φυσικοχημικές - Βιολογικές 29
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.