Βιολογική επεξεργασία υγρών αποβλήτων αγροτο-βιομηχανικών μονάδων

Abstract

Agro-industrial wastewaters are considered effluents of great importance due to their high organic load. The very wide range of their origin makes the selection of appropriate treatment method difficult. The disposal of untreated wastewater poses major environmental risk. As environmental regulations worldwide become more stringent, the chosen treatment method should meet all legal requirements, combining low treatment cost. Generally, there are two distinct trends in the treatment processes of agro-industrial waste streams. In the first trend, which is based on the recovery of valuable compounds, proteins and lactose are recovered in various formats. In the second trend, which is based on the degradation of untreated wastewaters as pollutants, more attention is paid to the waste treatment processes. This approach is more applicable to liquid waste streams. From a methodology point of view, treatment methods can be classified as either physicochemical or biological (aerobic or anaerobic). Biological methods, in contrast to physiochemical methods, ensure, as a rule, significant performance, low cost and are friendly towards the environment. PhD thesis is to develop a biological technology of agro-industrial wastewaters treatment (specifically, wastewaters from cheese and table olive industries), using indigenous microorganisms of wastewaters in attached growth systems combined with constructed wetlands. Initially experiments in suspended and attached growth reactors were conducted under batch operation, at various dilutions of wastewaters. The effect of various operating conditions were examined, such as initial organic load and operating mode of reactors, in order to ensure the economic optimization of wastewaters degradation. In addition, further treatment of wastewaters was examined using horizontal subsurface flow constructed wetlands. Finally, in order to implement the above mentioned technology developed in the laboratory, industrial-scale reactors were constructed and operated, in cooperation with cheese factory of SA Papathanassiou and table olive industry of SA Ilida, for the treatment of their wastewaters. Results indicated that this technology is a very promising method for agro-industrial wastewaters treatment, combining high degradation rates with low operating cost.

Τα υγρά απόβλητα των αγροτοβιομηχανικών μονάδων, θεωρούνται ρύποι με ιδιαίτερη σημασία εξαιτίας του υψηλού οργανικού τους φορτίου. Η μεγάλη ποικιλία προέλευσής τους κάνει την επιλογή αποτελεσματικού τρόπου επεξεργασίας τους δύσκολη. Η εναπόθεση του ανεπεξέργαστου αποβλήτου εγκυμονεί μεγάλους περιβαλλοντικούς κινδύνους. Καθώς οι κανονισμοί γίνονται όλο και πιο αυστηροί, ο επιλεγόμενος τρόπος επεξεργασίας θα πρέπει όχι μόνο να πληροί με ακρίβεια τις νομικές απαιτήσεις αλλά και να συνδυάζει χαμηλό κόστος επεξεργασίας. Γενικά υπάρχουν δύο τάσεις για τη διαδικασία επεξεργασίας των αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων. Κατά την πρώτη τάση, υπάρχει η λογική ανάκτησης πολύτιμων συστατικών, όπως πρωτεΐνες, λακτόζη, φαινόλες κ.α. σε διάφορες μορφές. Κατά την δεύτερη τάση (την πλέον διαδεδομένη), περισσότερη προσοχή δίδεται στην επεξεργασία του υγρού αποβλήτου, απομακρύνοντας το ρυπαντικό του φορτίο (κυρίως οργανικό φορτίο). Η επεξεργασία αυτή μπορεί να επιτευχθεί είτε με φυσικοχημικές είτε με βιολογικές μεθόδους. Οι βιολογικές μέθοδοι απομάκρυνσης, σε αντίθεση με τις φυσικοχημικές, εξασφαλίζουν κατά κανόνα, σημαντικές αποδόσεις, χαμηλό κόστος και είναι φιλικές προς το περιβάλλον. Ο σκοπός της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής είναι να αναπτύξει μια βιολογική τεχνολογία επεξεργασίας αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων (συγκεκριμένα, απόβλητα τυροκομικής μονάδας και μονάδας επεξεργασίας βρώσιμης ελιάς), με χρήση γηγενών αερόβιων μικροοργανισμών, συνδυάζοντας αντιδραστήρες προσκολλημένης ανάπτυξης και τεχνητούς υγροβιοτόπους. Αρχικά, ο κύκλος πειραματικών εργασιών περιελάμβανε τη διεξαγωγή πειραμάτων αιωρούμενης ανάπτυξης υπό διαλείπουσα λειτουργία και στη συνέχεια πειραμάτων σε αντιδραστήρες σταθερής κλίνης, για διάφορες αρχικές συγκεντρώσεις αποβλήτων. Κατά την διάρκεια των πειραμάτων αυτών εξετάστηκε η επίδραση διαφόρων λειτουργικών παραμέτρων, όπως η αρχική συγκέντρωση οργανικού φορτίου και ο τρόπος λειτουργίας των αντιδραστήρων προκειμένου να βελτιστοποιηθεί η διεργασία της βιολογικής αποδόμησης των αποβλήτων. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η περαιτέρω επεξεργασία των αποβλήτων, με χρήση τεχνητών υγροβιοτόπων υπόγειας οριζόντιας ροής. Τέλος, με σκοπό την εφαρμογή της παραπάνω τεχνολογίας που αναπτύχθηκε στο εργαστήριο, κατασκευάστηκαν και λειτούργησαν αντιδραστήρες βιομηχανικής κλίμακας, σε συνεργασία με την τυροκομική μονάδα Παπαθανασίου Α.Β.Ε.Ε. και μονάδας βρώσιμης ελιάς Ήλιδα Α.Β.Ε.Ε., για τη επεξεργασία των αποβλήτων τους. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η τεχνολογία αυτή είναι πολλά υποσχόμενη, συνδυάζοντας υψηλά ποσοστά αποδόμησης των αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων με χαμηλές δαπάνες λειτουργικού κόστους.