Eλληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο

Σχολή Θετικών Επιστημών και Τεχνολογίας

Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών: Διαχείριση Αποβλήτων

ΔΙΑ 60: 4η Γραπτή Εργασία

ΒΑΘΜΟΣ: 10

Μαβίδης Σάββας (Α. Μ.: 104302)

Ονοματεπώνυμο συμβούλου καθηγητή: Δημήτριος Βαγενάς

Απρίλιος 2017

Περιεχόμενα0

Εισαγωγή...............................................................................................................2

Αστικά λύματα και βιομηχανικά υγρά απόβλητα. Ρύπανση και μόλυνση των υδάτων...................................................................................................................2

Μέθοδοι επεξεργασίας υγρών αποβλήτων διυλιστηρίων πετρελαίου....................2

Παραγόμενα υγρά απόβλητα διυλιστηρίων πετρελαίου........................................3

Τριτοβάθμια Επεξεργασία Υγρών Αποβλήτων Διυλιστηρίων πετρελαίου............5

Χαρακτηριστικά απόβλητων φαρμακοβιομηχανιών (φαρμακευτικές ουσίες)......7

Επεξεργασία υγρών αποβλήτων φαρμακοβιομηχανιών.........................................8

Βιβλιογραφία.......................................................................................................10

Ασκήσεις..............................................................................................................12Άσκηση 1.....................................................................................................................12Άσκηση 2.....................................................................................................................13Άσκηση 3.....................................................................................................................15

Εικόνα εξωφύλλου: Σάββας Μαβίδης

Πολύ καλή δουλειά!

1

Εισαγωγή (70)Στη παρούσα εργασία θα ασχοληθούμε με την διαχείριση των υγρών αποβλήτων που παράγονται από τα διυλιστήρια πετρελαίου και των φαρμακοβιομηχανιών. Τα επιφανειακά νερά είναι πολύ πιο ευάλωτα στη ρύπανση συγκριτικά με τα υπόγεια. Ο λόγος είναι ότι τα υπόγεια νερά προστατεύονται από τα εδαφικά στρώματα που λειτουργούν ως φυσικό φίλτρο που συγκρατεί τους ρύπους.

Αστικά λύματα και βιομηχανικά υγρά απόβλητα. Ρύπανση και μόλυνση των υδάτωνΑστικά είναι τα λύματα που προέρχονται κυρίως από χώρους όπως κουζίνες, πλυντήρια, γραφεία, καταστήματα κ.τ.λ.

Υγρά βιομηχανικά είναι τα απόβλητα που απορρίπτονται από χώρους έπειτα από δραστηριότητες εμπορικές ή βιομηχανικές και δεν είναι οικιακά λύματα ή όμβρια ύδατα. Παράγονται δηλαδή κατά την παραγωγική διαδικασία και πιθανόν να περιέχουν υπολείμματα υλών που χρησιμοποιούνται από την αντίστοιχη δραστηριότητα.

Ρύπανση θεωρείται οποιαδήποτε υποβάθμιση της φυσικής ποιότητας του νερού, έπειτα από ανθρώπινη δραστηριότητα με άμεση ή έμμεση εισαγωγή ουσιών (ρυπαντών όπως βαρέα μέταλλα, τοξικά στοιχεία, ανόργανες-οργανικές ενώσεις, ραδιενεργές ουσίες και παθογόνοι μικροοργανισμοί) ή θερμότητας ικανούς να προκαλέσουν βλάβη στην υγεία του ανθρώπου, στο υδατικό ή/και στο χερσαίο οικοσύστημα που έχει άμεση εξάρτηση από το υδατικό.

Μόλυνση θεωρείται η ρύπανση που απειλεί άμεσα την ανθρώπινη υγεία και συνδέεται με την παρουσία παθογόνων μικροοργανισμών ως αποτέλεσμα ανθρώπινης δραστηριότητας. [1]

Μέθοδοι επεξεργασίας υγρών αποβλήτων διυλιστηρίων πετρελαίουΟ στόχος που έχει η επεξεργασία των υγρών αποβλήτων των διυλιστηρίων πετρελαίου, είναι μα εξασφαλιστεί ότι η εκροή τους θα έχει χαρακτηριστικά εναρμονισμένα με τις ισχύους νομοθεσίες που έχει θεσπίσει η κάθε χώρα.

Απόβλητα όπως αυτά των διυλιστηρίων που δημιουργούν αφρισμό, η πιο κατάλληλη μέθοδος επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων τους είναι η μέθοδος της επίπλευσης, μέσω της οποίας απομακρύνονται αιωρούμενα στερεά, σε σύντομο χρονικό διάστημα, με μακρό χρόνο καθίζησης. Η μέθοδος γίνεται με την εισαγωγή ατμοσφαιρικού αέρα στις φυσαλίδες του οποίου προσκολλούνται τα αιωρούμενα σωματίδια και μέσω της άνωσης ανεβαίνουν στην επιφάνεια του υγρού.

Διακρίνεται σε

Επίπλευση με αέρα, εισαγωγή αέρα μέσω περιστρεφόμενης έλικα ή με σύστημα διάχυσης

Επίπλευση με διαλυμένο αέρα, εισαγωγή αέρα υπό πίεση και αυξημένη δυνατότητα διαλύσεως. Στην συνέχεια, διακόπτεται η πίεση και απομάκρυνση (διαφυγή) του κορεσμένου διαλυμένου αέρα με την μορφή φυσαλίδων.

2

Τα συσσωματώματα απομακρύνονται με χρήση επιφανειακού ξέστρου συνεχούς λειτουργίας και με υπερχείλιση με την άνοδο της στάθμης [2]

Παραγόμενα υγρά απόβλητα διυλιστηρίων πετρελαίουΑπό τα διυλιστήρια παράγονται δύο κατηγορίες αποβλήτων, τα βιομηχανικά και τα αστικά. Τα υγρά βιομηχανικά που προκύπτουν διακρίνονται στα μη ελαιώδη (καθαρά υγρά απόβλητα, υγρά αστικά απόβλητα, θαλασσινό/γλυκό νερό ψύξης) και τα ελαιώδη τα οποία παράγονται από τις μονάδες παραγωγής, από τις ρυπασμένες με έλαια περιοχές της μονάδος, από τις εξυδατώσεις των δεξαμενών και τις δεξαμενές αφερματισμού πλοίων, περιλαμβάνουν νερά που οδηγούνται είτε απευθείας είτε έπειτα από προεπεξεργασία στη δευτεροβάθμια επεξεργασία για μείωση του ρυπαντικού φορτίου και την διάθεσή τους στο περιβάλλον όσο το δυνατόν εναρμονισμένα με τις κατώτερες επιτρεπόμενες τιμές που ορίζει ο νόμος.

Πίνακας 1. Ποσότητες υγρών αποβλήτων από το διυλιστήριο Ασπροπύργου της εταιρείας ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΠΕΤΡΕΛΑΙΑ.

3

Πίνακας 2. Όρια παραμέτρων στην έξοδο μονάδας επεξεργασίας υγρών ελαιωδών αποβλήτων.

Όπως ήδη αναφέραμε, από την νομοθεσία έχουν θεσπιστεί ανώτατα όρια παραμέτρων που πρέπει να ελέγχονται κατά την έξοδο απ την μονάδα υγρών ελαιωδών αποβλήτων. Στον πίνακα 2 που ακολουθεί συνοψίζονται αυτά.

Τα χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων διακρίνονται στα φυσικά, όπου είναι τα στερεά που αιωρούνται ή είναι διαλυμένα στη μάζα των αποβλήτων, η θερμοκρασία, το χρώμα και η οσμή. Τα χημικά, όπως οργανικά (υδρογονάνθρακες φαινόλες), ανόργανα, όπως φώσφορος, χλωριούχα, αέρια, όπως υδρόθειο και αμμωνία, και τα βιολογικά, όπως οι μικροοργανισμοί.

Ανάλογα με τον βαθμό επεξεργασίας των λυμάτων, διακρίνουμε 3 είδη εγκαταστάσεων. Την πρωτοβάθμια όπου είναι η διαδικασία που περιλαμβάνει τις φυσικές μεθόδους (καθίζηση, η επίπλευση, η εξισορρόπηση, το φιλτράρισμα και ο εσχαρισμός). Την δευτεροβάθμια που βασίζεται σε βιολογικές και χημικές μεθόδους (ιζηματοποίηση, η προσρόφηση και η απολύμανση) και την τριτοβάθμια όπου βασίζεται σε συνδυασμό βιολογικών (η μέθοδος της ενεργοποιημένης ιλύος), φυσικών και χημικών μεθόδων. Η τριτοβάθμια επεξεργασία χαρακτηρίζεται από πολύ υψηλό κόστος και σκοπό έχει την παραγωγή καλύτερης ποιότητας νερού και χρήση του σε άρδευση κ.α. όχι όμως για κατανάλωση ή για κέντρα αναψυχής. [3] [4]

4

Η επεξεργασία των υγρών αποβλήτων δεν είναι ίδια για όλα τα διυλιστήρια, αφού εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά των αποβλήτων, αλλά και την νομοθεσία της κάθε χώρας. Συνήθως, οι τυπικές εγκαταστάσεις, περιλαμβάνουν πρωτοβάθμιο και δευτεροβάθμιο ελαιοδιαχωρισμό και βιολογική προεπεξεργασία. Σύμφωνα λοιπόν με τον ρύπο που περιλαμβάνεται στα υγρά απόβλητα των διυλιστηρίων, διακρίνουμε και και τις ανάλογες τεχνικές επεξεργασίας τους. Στον πίνακα 3 που ακολουθεί δίνονται τα απαραίτητα στοιχεία.

Πίνακας 3. Τεχνικές επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων [5]

Τριτοβάθμια Επεξεργασία Υγρών Αποβλήτων Διυλιστηρίων πετρελαίουΗ τριτοβάθμια ή προχωρημένη επεξεργασία ακολουθεί την δευτεροβάθμια και αποσκοπεί στην περεταίρω απομάκρυνση ουσιών. Ακολουθούνται διάφορες τεχνικές όπως διήθηση, αντίστροφη ώσμωση, χημική επεξεργασία (οξείδωση, αναγωγή), προσρόφηση (ενεργό άνθρακα), ιοντοεναλλαγή και απογύμνωση αερίου. Για την περίπτωση όμως των διυλιστηρίων, θα ασχοληθούμε με την διαδικασία προσρόφησης.

Η διεργασία προσρόφησης είναι πολύ διαδεδομένη στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων, ειδικά όσων περιέχουν υδρογονάνθρακες. Η φυσική προσρόφηση στην επιφάνεια των σωματιδίων οφείλεται σε ελκτικές ασθενείς δυνάμεις Van der Waals και σε δυνάμεις ηλκετροστατικές. Ως προσροφητικό μέσο χρησιμοποιούνται υλικά με μεγάλη προσροφητική επιφάνεια, με μικροπορώδη δομή. Τέτοια υλικά είναι ο ενεργός άνθρακας, πυρίτιο (silica gel), ενεργή αλουμίνα, ζωάνθρακας, άργιλος κ.α. Το προσροφητικό υλικό διαφέρει και υπάρχει δυνατότητα να χρησιμοποιηθούν γεωργικά κατάλοιπα με σκοπό να επιτευχθεί όσο το δυνατόν καλύτερη απορρόφηση πετρελαιοειδών με χαμηλότερο κόστος συγκριτικά με αυτό από την χρήση ενεργού

5

άνθρακα. Μεταξύ άλλων προσροφητικών ουσιών, είναι οι φυσικές ίνες όπως μαλλί, βαμβάκι, κενάφ, καπόκ με εξαιρετικά υψηλές προσροφητικές ικανότητες και υψηλό βαθμό βιοδιάσπασης.

Άλλα υλικά επίσης που χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων που περιέχουν υδρογονάνθρακες, είναι το υπόλειμμα εκχύλισης σακχάρου, το πριονίδι, ο φλοιός του ρυζιού, το άχυρο σιταριού και κριθαριού κ.α. [5]

Η προσρόφηση είναι μια διαδικασία κατά την οποία έχουμε μεταφορά μάζας από την υγρή φάση στην επιφάνεια ενός στερεού, με έλξη του προσροφούμενου υλικού με ηλεκτροστατικές δυνάμεις.

Ο ενεργός άνθρακας είναι το υλικό με την μεγαλύτερη εφαρμογή στις μέρες μας λόγω της υψηλής προσροφητικής του ικανότητας και της αποτελεσματικότητάς του. Επίσης έχει την δυνατότητα να ανακτηθεί πλήρως και να επαναχρησιμοποιηθεί. Παράγεται από οργανικές πρώτες ύλες όπως ξύλο, λιγνίτης κ.α.

Υπάρχουν δύο είδη άνθρακα. Ο κονιορτοποιημένος ενεργός άνθρακας χρησιμοποιείται σε ταμιευτήρες νερού και δεξαμενές καθίζησης και ο κοκοποιημένος που συνήθως έχει την κοκομετρική σύνθεση της άμμου των διυλιστηρίων.

Η προσρόφηση των ρύπων πραγματοποιείται σε κλίνες, που περιέχουν ενεργό άνθρακα σε κοκκώδη μορφή. Οι κλίνες αυτές παρουσιάζουν προβλήματα απόφραξης των πόρων τους από τα σωματίδια που περιέχει το νερό, για τον λόγο αυτό μετά από αρκετές χρήσεις ο άνθρακας πρέπει να αναγεννηθεί. Οι μονάδες επαφής του άνθρακα με το νερό αποτελούνται είτε από κλίνες με καθοδική ροή, είτε από στήλες με ανοδική ή καθοδική ροή και προσροφούν και διυλίζουν ταυτόχρονα τα αιωρούμενα στερεά. Ο χρόνος επαφής διατηρείται χαμηλός διότι μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία ανεπιθύμητων αναερόβιων συνθηκών με παραγωγή υδρόθειου (H2S).

Μια μονάδα επεξεργασίας με ενεργό άνθρακα σχεδιάζεται βάσει της ποσότητας του ενεργού άνθρακα, τον χρόνο επαφής, το υδραυλικό φορτίο, διάταξη ροής, τον ρυθμό καθαρισμού και το είδος δεξαμενής επαφής. Τα πλεονεκτήματα από την χρήση ενεργού άνθρακα είναι η ευκολία του να εφαρμοστεί σε μία μεγάλη ποικιλία οργανικών ενώσεων. Αποτελεσματικός για την απομάκρυνση χρωστικών από τα απόβλητα, στην απομάκρυνση ρύπων σε ppb, ευελιξία και στον σχεδιασμό και στην μεταφορά του. Δεν ειναι κατάλληλος για οργανικές ενώσεις μικρού μοριακού βάρους, προβλήματα απόφραξης αποαιωρούμενα στερεά, δυσκολία στη διάθεση του όταν πλεόν δεν μπορεί να αναγεννηθεί, εφαρμόζεται σε οργανικούς ρύπους συγκέντρωσης μικρότερης του 5% και ανόργανους ρύπους σε συγκέντρωση μικρότερη του 1%. [6]

Από τις διεργασίες προσρόφησης οι συνηθέστερες τεχνολογίες είναι οι 1) σταθερής κλίνης, 2) κινούμενης κλίνης και 3) ρευστοποιημένης κλίνης. [6] [7]

6

Εικόνα 1. Δομή ενεργού άνθρακα. [8]

Χαρακτηριστικά απόβλητων φαρμακοβιομηχανιών (φαρμακευτικές ουσίες)Οι φαρμακευτικές ουσίες που εντοπίζονται στο περιβάλλον προέρχονται από φάρμακα που έχουν συνταγογραφηθεί ή όχι, από παράνομα διακινούμενες εξαρτησιογόνες ουσίες, κτηνιατρικά φάρμακα και τα φυτοφάρμακα.

Αρχικά να αναφέρουμε δύο πολύ χρήσιμους ορισμούς. Απόβλητο θεωρείται κάθε ουσία ή αντικείμενο που προκύπτει ως παραπροϊόν οποιασδήποτε διαδικασίας παραγωγικής ή μη που εκτελείται στην εγκατάσταση και ο κάτοχός του το απορρίπτει. Επικίνδυνο είναι το απόβλητο αυτό που έχει έρθει σε επαφή με οποιαδήποτε πρώτη ύλη ή προϊόν.

Όχι εδώ…

Τα απόβλητα που παράγονται από τις βιομηχανίες φαρμάκων (για ανθρώπινη ή κτηνιατρική χρήση και φυτοφάρμακα) περιέχουν διαλυμένα κολλοειδή, αιωρούμενες οργανικές και ανόργανες ουσίες, πολλές εκ των οποίων είναι αλκοόλες, βιταμίνες και οργανικοί διαλύτες. Τα υγρά απόβλητα προέρχονται κυρίως από την έκπλυση και τα κατάλοιπα δοχείων βιολογικής ζύμωσης και την, το ξέπλυμα των πατωμάτων αλλά και από τα απόβλητα . Σε μερικές περιπτώσεις τα απόβλητα έκπλυσης μπορεί να έχουν BAO μέχρι και 14.000mg / L. Απόβλητα παράγονται επίσης από τα νερά ψύξης, αλλά και από τα απόβλητα υγειονομικής χρήσης, τα αστικά υγρά απόβλητα.

Τα χαρακτηριστικά των αποβλήτων από τις διάφορες διεργασίες παραγωγής των φαρμάκων είναι:

κατάλοιπα της ζύμωσης έχουν μικρό όγκο, ΒΑΟ 4.000-8.000 mg/L

7

Ιλύς ανόργανων στερεών με μικρό ΒΑΟ

Τα απόβλητα από τις έκπλυση πατωμάτων, μηχανημάτων κτλ έχουν μεγάλο όγκο και ΒΑΟ 600-2.500mg/L

Η ανάμειξη αποβλήτων που περιέχουν χημικές ουσίες με άλλα απόβλητα οδηγεί στην αύξηση ΒΑΟ.

Για τις φαρμακοβιομηχανίες συγκεκριμένα, η παραγωγή πενικιλίνης παράγει απόβλητα με μεγάλο οργανικό φορτίο-υψηλό ΒΑΟ. Ενδεικτικά στοιχεία δίνονται στον παρακάτω πίνακα.

Πίνακας 4. Χαρακτηριστικά αποβλήτων από την παραγωγή βιταμινών Β και αντιβιοτικών. [9]

Οι πιο κοινές φαρμακευτικές ουσίες που ανιχνεύονται στα υγρά απόβλητα αναφέρονται στον πίνακα 5 που ακολουθεί. Αξίζει βέβαια να αναφέρουμε με πως αρκετές από τις ουσίες αυτές έχουν ανιχνευτεί και σε υπόγεια ύδατα, σε φρεάτια, στο πόσιμο νερό, στο χώμα και σε ιζήματα. [10]

Πίνακας 5. Συγκεντρώσεις φαρμακευτικών ουσιών στις εκπλύσεις των εγκαταστάσεων επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων. [10]

8

Επεξεργασία υγρών αποβλήτων φαρμακοβιομηχανιώνΤο ποια μέθοδος θα επιλεγεί για την αποδοτικότερη αφαίρεση των φαρμακευτικών ουσιών από το νερό, εξαρτάται από την συγκέντρωση της ουσίας, τη φύση των μορίων της, τις ιδιότητές τους αλλά και από την συνύπαρξη άλλων ουσιών. Οι συμβατικές μέθοδοι όπως πήξη, κροκίδωση, καταβύθιση δεν είναι τόσο αποτελεσματικές, ειδικά όταν πρόκειται για ενώσεις με μικρό μοριακό βάρος. Ενώ τεχνικές όπως η προσρόφηση, η διήθηση με μεμβράνες και η ιονική ανταλλαγή μπορεί να φτάσουν σε απόδοση έως 95%. [11]

Η διήθηση μέσω μεμβρανών, είναι μια διαδικασία πολύ αποτελεσματική για επεξεργασία υγρών αποβλήτων, κατακρατώντας μια ποικιλία ουσιών που βρίσκονται διαλυμένες ή σε αιώρηση μέσα στη μάζα του υγρού. Ο ρόλος τους θα λέγαμε ότι είναι η επιλεκτική διέλευση συστατικών του υγρού και η κατακράτηση ανεπιθύμητων ουσιών. Οι μεμβράνες είναι ένα φυσικό εμπόδιο που εμποδίζει κάποιες ενώσεις να περάσουν ανάλογα με τις φυσικές και χημικές τους ιδιότητες. Είναι κατασκευασμένες από λεπτό φίλμ (οργανικά, ανόργανα υλικά κατασκευής, π.χ. πολυπροπυλένιο) 0,20 έως 0,25 μm που υποστηρίζεται από πορώδη στρώση πάχους 100μm. [12]

Στην εικόνα 2 που ακλουθεί φαίνονται τα σωματίδια που απορρίπτονται από την χρήση διαφόρων μεμβρανών. Η διήθηση χωρίζεται σε τρείς βασικές κατηγορίες ανάλογα με τον τύπο μεμβράνης που χρησιμοποιείται. Την μικροδιήθηση, την υπερδιήθηση, την νανοδιήθηση και την αντίστροφη ώσμωση. [13]

Εικόνα 2. Ουσίες που απορρίπτονται κατά την χρήση διαφόρων τύπων μεμβρανών. [14]

Μικροδιήθηση MF: εφαρμόζεται για αφαίρεση βακτηρίων, λιπαρών και μυκήτων. Από τους πόρους της δεν περνάνε ουσίες και μικροοργανισμού με μέγεθος 0,025μm με 10,0μm. Μπορεί να χρησιμοποιηθούν σαν προδιήθηση για να μην επιβαρύνονται μεμβράνες με μικρότερούς πόρους όπως νανοδιήθησης και αντίστροφης ώσμωσης.

Υπεριδιήθηση UF: εφαρμόζεται για διαχωρισμό εξαιρετικά μικρών σωματιδίων ή ενώσεων με μεγάλο μοριακό βάρος. Χρησιμοποιούνται για την διαύγαση διαλυμάτων και είναι δυνατόν να κατακρατηθούν κολλοειδή αιωρήματα και αιωρούμενα στερεά. Η υπερδιήθηση και η μικροδιήθηση λόγω της χαμηλής πίεσης, δεν είναι τόσο αποτελεσματικές στην απομάκρυνση φαρμακευτικών ουσιών. Αν όμως αυτές

9

συνδυαστούν με διαδικασία προσρόφησης, βιοδιάσπαση και κατάλυση γίνονται πολύ πιο αποτελεσματικές.

Νανοδιήθηση ΝF: είναι η διαδικασία που ακολουθεί την υπερδιήθηση και αποτελεί ενδιάμεσο σταθμό πριν την αντίστροφη ώσμωση. Τα μονοσθενή ιόντα και οι ενώσεις με χαμηλό μοριακό βάρος διέρχονται στο διήθημα. Οι μεμβράνες νανοδιήθησης είναι μεταξύ 150-500Dalton και εφαρμόζονται στα φαρμακευτικά προϊόντα, αφαίρεση χρώματος και σκληρότητας του νερού. Οι μεμβράνες αυτές παρουσιάζουν διακύμανση 10-95% στην απομάκρυνση φαρμακευτικών ουσιών λόγω διαφόρων ιδιοτήτων τους, όπως υδροφοβικότητα και φορτισμένες επιφάνειες. Τροποποιώντας όμως την επιφάνεια ήταν ουσιαστικά ουδέτερη σε pH 6,5, έδωσε ένα μεγαλύτερο ποσοστό απομάκρυνσης σε κάποιες φαρμακευτικές ουσίες, αλλά μειώθηκε σε κάποιες άλλες όπως το σαλυκιλικό οξυ.

Αντίστροφη ώσμωση, μεμβράνες RO: εφαρμόζεται για να διαχωρίσει άλατα και μικρού μοριακού βάρους διαλύτες (<100daltons) σε σχετικά υψηλές πιέσεις. [15]

Εικόνα 3. γενικά χαρακτηριστικά διεργασιών μεμβρανών. [14]

Βιβλιογραφία

[1] Θ. Αγριμάκης, Περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τη λειτουργία διυλιστηρίου- Μέτρα για τη προστασία του περιβάλλοντος, Ηράκλειο: Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Κρήτης, 2016.

[2] Ε. Παυλής, Βελτιστοποίηση εγκατάστασης επεξεργασίας λυμάτων αρμένων λειτουργία μοναδας επίπλευσης (DAF), Χανιά: Πολυτεχνείο Κρήτης, 2011.

[3] Χ. Κουκουμπής, Ανίχνευση φαρμακευτικών ουσιών και μελέτη της απομάκρυνσης αυτών σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας υγρών αποβλήτων, Πάτρα: Πανεπιστήμιο Πατρών, 2015.

[4] Α. Ζηλεμένου , Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις Διυλιστηρίων. Μελέτη Περίπτωσεις: ΜΟΤΟΡ ΟΪΛ ΕΛΛΑΣ – Διυλιστήρια Κορίνθου Α.Ε., Αθήνα : Χαροκόπειο

10

Πανεπιστήμιο, 2015.

[5] Σ. Μιχαλολιάκου, Διαχείριση υγρών αποβλήτων διυλιστηρίων, Πάτρα: Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο, 2012.

[6] Ε. Νταρακάς, Διεργασίες Επεξεργασίας Υγρών Αποβήτων, Θεσσαλονίκη: ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ, 2010.

[7] [Ηλεκτρονικό]. Available: http://www.enve-lab.eu/wp-content/uploads/2015/03/Lecture-8.pdf.

[8] Ανδρίτσος Ν., «3η ενότητα, μερος 2, προσρόφηση (adsorption),» [Ηλεκτρονικό]. Available: http://eclass.uth.gr/eclass/modules/document/file.php/MHXB119/%CE%98%CE%B5%CE%BC%CE%B1%CF%84%CE%B9%CE%BA%CE%AE%20%CE%95%CE%BD%CF%8C%CF%84%CE%B7%CF%84%CE%B1%203/Unit_3_2_Adsorption_Absorption.pdf .

[9] Β. Κουκλαδά, Επεξεργασία διαχείριση και απόθεση χημικών και βιομηχανικών αποβλήτων στη φαρμακοβιομηχανία ELPEN A.E., Πάτρα: Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο, 2016.

[10] Κ. Τζαθάς, Φαρμακευτικές ουσίες στα απόβλητα πρίν και μετά την επεξεργασία τους: επιπτώσεις στους υδάτινους αποδέκτες, Πάτρα: Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο, 2016.

[11] D. Barcelz, Emerging pollutants in water analysis, Trac-trend Anal. Chem. 22, (2003) xiv–xvi.

[12] ] K. Inumaru, J. Kiyoto, S. Yamanaka, Molecular selective adsorption of, Molecular selective adsorption of nonylphenol in aqueous solution by organo-functionalized mesoporous silica, Chem. Commun, 2000.

[13] ] A.M. Comerton, R.C. Andyews, D.M. Bagley, The influence of natural organic matter and cations on the rejection of endocrine disrupting and pharmaceutically active compounds by nanofiltration, Water Res. 43 (3), 2009.

[14] ∆. Φυτιλή, «Εφαρµογή τεχνολογίας Μεµβρανών σε προωθηµένη επεξεργασία αστικών αποβλήτων µε στόχο την επαναχρησιµοποίηση,» [Ηλεκτρονικό]. Available: http://library.tee.gr/digital/kdth/kdth_m3070/kdth_m3070_fitili.pdf.

[15] Δ. Ζαγκλής, Επεξεργασία αγρο-βιομηχανικών αποβλήτων και απομόνωση πολυφαινολών με τεχνολογία μεμβρανών, Πάτρα: Πανεπιστήμιο Πατρών, 2012.

11

Ασκήσεις

Άσκηση 1 (10)1.1. Ζητάει (ποιος?) τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά της δεξαμενής (όγκο, επιφάνεια, βάθος και διάμετρο, φόρτιση υπερχειλιστή) για λειτουργία της στη μέση παροχή, κάνοντας τους σχετικούς σχεδιαστικούς ελέγχους, όπου απαιτείται.

Από το διάγραμμα που μας δίδεται υπολογίζουμε την επιφανειακή φόρτιση (ο άξονας των χ) που είναι ο λόγος της παροχής προς την επιφάνεια της δεξαμενής καθίζησης. Οπότε για ποσοστό αφαίρεσης αιωρούμενων 58% βρίσκουμε ότι η επιφανειακή φόρτιση είναι 40 m3/d/m2 . Γνωρίζουμε την μέση παροχή Qμ = 5000 m3/d, οπότε μπορούμε να υπολογίσουμε την επιφάνεια της δεξαμενής καθίζησης από την σχέση :

Α=Q/q= 5000 m3/d/40m3/m2d= 125 m2

Από την σχέση θ= V/Qμ όπου θ = μέσος χρόνος παραμονής μπορούμε να υπολογίσουμε τον όγκο V της κυκλικής δεξαμενής για χρόνο παραμονής θ= 2 h (βλ. σελ. 88 Τόμος Α’ Αστικά Απόβλητα ΕΑΠ), ο χρόνος δύναται να είναι μεταξύ 1,5 έως 2,5 h.

V=Qμ*θ= 5000 m3/d*2h=5000m3/24h*2h=416.67m3

To ύψος της κυκλικής δεξαμενής είναι: H = V/A = 416,67 m3 : 125 m2 = 3,33 >1.8m επομένως αποδεκτό.

Η διάμετρος δίνεται από την σχέση (π=3.16) d=2√ Aπ

=2√125 /3,14= 12,6 m

Το μήκος (l) του υπερχειλιστή προκύπτει από την σχέση L = π * d= 3,14*12,6=39.62m

H φόρτιση του υπερχειλιστή υπολογίζεται από την σχέση:

Φόρτιση=Q/L= 5000m3/39.62m=126.2m2>125m2

Θεωρείται ικανοποιητική

1.2.

για την μέγιστη παροχή Qmax=10000 m3/d υπολογίζεται από την σχέση επιφανειακή φόρτιση (q)=Q/A= 10.000m3/d / 125m2=80m/d

12

Από το διάγραμμα που μας δίνεται, φέρνοντας τις συντεταγμένες για q=80m/d. Αντιστοιχούν σε ποσοστό αφαίρεσης 40 % ενώ το BOD αφαιρείται σε ποσοστό 23%.

1.3..

Έστω ότι η παροχή στην είσοδο της κυκλικής δεξαμενής καθίζησης είναι Q = Qμ = 5000 m3 / d , αφού η συγκέντρωση είναι C = 350 mg/L υπολογίζουμε την μάζα των αιωρούμενων στερεών από την σχέση Μ = C * Q,

Μ=350mg/L*5000m3/d=350*10-3 g/L*5000*103L/d=1750Kg/d

άρα ρεύμα ιλύος 58%*1750Kg/d=1015Kg/d

Και η παροχή της λάσπης

Qλ=Μλ/1000*cλ*s=1015Κg/1000*4*1,02Kg*m3/d*Kg=24.9 m3/d

Στην έξοδο του υπερχειλιστή, η παροχή Qe = 5000 m3/d – 24,9 m3/d = 4975,12 m3/d, ενώ η μάζα των αιωρούμενων στερεών στην έξοδο είναι Me = 1750 kg/d – 1015 kg/d = 735 kg/d .

Η συγκέντρωση Ce = Me/Qe = 735 kg/d : 4975,15m3/d = 0,147Κg/m3 = 0,147 * 1000 mg/L= 147 mg/L .

Άσκηση 2 (10)2. A . Ο μέσος χρόνος υδραυλικής παραμονής στην δεξαμενή αερισμού

θ = V / Q = 1000 m3 / 5000 m3/d = 0,2 d .

Από την σελίδα 127 του τόμου Α’ Αστικά Απόβλητα ΕΑΠ , η σχέση 8.13. μας δίνει την συγκέντρωση βιομάζας και από εκεί μπορεί να λυθεί ως προς 1/SRT = 1+r / (θ + r θc ) έστω Α = 1/SRT .

13

Χ=(Y(So-S)/A+kd)*(1/θ)=> 3000=0,46*(350-0,02*350)/(Α+0,,1)*(1/0,2)Α=0,163

1/SRT=0.163SRT=6.13d

2. B .

Από το ισοζύγιο του φωσφόρου στο σύστημα της ενεργού ιλύος ισχύει:

Συνθήκες μόνιμης κατάστασης θεωρώντας κινητική Monod.

Είσοδος-Έξοδος+Παραγωγή-Κατανάλωση=0

Το ισοζύγιο μάζας διαλυτού φωσφόρου P0, P, Px συγκέντρωση φωσφόρου σε τροφοδοσία, απορροή και απομάκρυνση αντίστοιχα).

0=QPo-(Q-Qw)P-QwP-Px*(μmaxS/Ks+S*(xV))

Συγκέντρωση φωσφόρου στην απομάκρυνση

C5H7O2NP0,1 Px=0.1*30.97/(5*12+7*1+2*16+1*14+0.1*30.97)=2.67%

Ισοζύγιο μάζας για BOD5

14

0=QSo-QP- Px YQ(So-S)P=QPo-PxYQ(So-S)/Q

P=10-0.0267*0.46*(350-7)=5.79mg/L για Po=10mg/L

2.Γ.

Βάρος διαθέσιμου αργίλου Al/L υγρού θειικού αργιλίου συγκέντρωσης

48% w/v και πυκνότητας διαλύματος 1,2Kg/L.

Βάρος θειικού αργιλίου=0,48*1,2Kg/L=0.58Kg/L Al/L

ΜΒ(Al2(SO4)318H2O)=2*26.98+3*32.07+12*16+1*36+18*16=666g

Βάρος Al/L διαλύματος=0,58KgAl/L*(2*26.98/666)=0.046Kg Al/L

Δόση θεικού αργιλίου ανά Kg P

1,5molAl/molP*26.98KgAl/molAl*molP/30.97KgP*L(Al2(SO4)318H2O)/0.046KgAl=28L Al2(SO4)318H2O/KgP

Απορροή Q-Qw

Θc=V/QwQw=V/θc=1000m3/12.07d=82.85m3/d

Η δόση Al2(SO4)318H2O / d

(Q-Qw)*(P-Pw)*δόσηAl2(SO4)318H2O=(5000m3/d-82.85m3/d)*(5.79mg/L-1mg/L)*(10-3Kg/g)*28L/Kg=659.5L

Άσκηση 3 (10)3. A .

Ισχύει ότι το Cολ Qol = Q1 * C1 + Q2*C2 + Q3 * C3 άρα Cολ είναι το BOD5 στην απορροή της δεξαμενής αποθήκευσης / ανάμειξης συνολικά από τα τρία ρεύματα αποβλήτων, άρα ισχύει:

Cολ=(C1*Q1+C2*Q2+C3)*(Q3/Q1+Q2+Q3)=7900mg?L*15000L+30000L*11550mg/L+115000L*650mg/L / (15000L+30000L+115000L)=1498.438mg/L

3. B . H συγκέντρωση του BOD στη ροή μετά τη μονάδα αερόβιας βιολογικής επεξεργασίας.

15

Γνωρίζουμε ότι η συγκέντρωση του BOD στην ροή μετά την μονάδα αερόβιας βιολογικής επεξεργασίας είναι

BOD5μον.αεροβ.βιολ.επεξ.=ΒΟD5*(1-0,95)=75mg/L

3.Γ.

Η συγκέντρωση BOD στην έξοδο είναι 25 mg/l άρα

C BOD εισόδου φίλτρο άνθρακα – CBOD εξόδου φίλτρου άνθρακα =

74.91mg/L-25mg/L=49.91mg/L

Οπότε η συνολική ποσότητα BOD είναι 49,91 mg/L * 160 * 103 L = 7.985.600 mg ή 79.856 g.

Από την σχέση

qmax=mgBOD/gACgAC=7985600mg/100mg/g=79856g79.856Kg ~80Kg

16