Εναλλακτικά υλικά που μπορούν χρησιμοποιηθούν ως φορείς για την ακινητοποίηση βιομάζας με σκοπό την επεξεργασία υγρών αποβλήτων

Alternative materials that can be used as biocarriers for immobilising biomass to be used for wastewater treatment (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. ΚΑΡΑΘΑΝΑΣΗ, ΣΤΥΛΙΑΝΗ
  3. Διαχείριση Αποβλήτων (ΔΙΑ)
  4. 14 Σεπτεμβρίου 2019 [2019-09-14]
  5. Ελληνικά
  6. 156
  7. ΚΑΡΑΠΑΝΑΓΙΩΤΗ, ΧΡΥΣΗ ΚΑΣΣΙΑΝΗ
  8. ΚΑΡΑΠΑΝΑΓΙΩΤΗ, ΧΡΥΣΗ ΚΑΣΣΙΑΝΗ | ΚΩΝΣΤΑΝΤΑΚΟΠΟΥΛΟΥ, ΦΩΤΕΙΝΗ
  9. ακινητοποίηση | βιοαποικοδόμηση | φορείς | υγρά απόβλητα
  10. 7
  11. 115
  12. Πίνακες 69, Εικόνες 5, Σχήματα 6
  13. Αστικά Λύματα / Λυμπεράτος Γεράσιμος
    • Η πιο κοινή και ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος επεξεργασίας υγρών αποβλήτων είναι η συμβατική μέθοδος της ενεργού ιλύος. Η μέθοδος αυτή παρουσιάζει κάποια μειονεκτήματα στην αποικοδόμηση των δύσκολα αποικοδομήσιμων οργανικών ενώσεων καθώς και κάποιων τοξικών ενώσεων. Μια πρόταση για να ξεπεραστούν αυτά τα μειονεκτήματα είναι η ακινητοποίηση των μικροοργανισμών σε στερεά υλικά, τους βιοφορείς. Τα ακινητοποιημένα κύτταρα προστατεύονται από τις τοξικές επιδράσεις των επικίνδυνων ενώσεων, επιβιώνουν σε υψηλότερο βαθμό, έχουν υψηλότερη μεταβολική δράση και σε πολλές περιπτώσεις μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν. Η μέθοδος της ακινητοποίησης περιλαμβάνει την εφαρμογή της σε κάθε είδος βιοκαταλύτη, δηλαδή εκτός από μικροοργανισμούς μπορούν να ακινητοποιηθούν ένζυμα, κυτταρικά οργανίδια, ζωικά ή φυτικά κύτταρα. Οι φορείς ακινητοποίησης μπορεί να είναι ανόργανα ή οργανικά (φυσικά ή συνθετικά) ή σύνθετα υλικά. Οι μονάδες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων που εφαρμόζουν τη μέθοδο της ακινητοποίησης μικροοργανισμών χρησιμοποιούν ως επί το πλείστον πλαστικούς βιοφορείς αντί για φυσικά υλικά με επακόλουθο τη ρύπανση του περιβάλλοντος από πλαστικά. Μετά από ανασκόπηση της βιβλιογραφίας βρέθηκαν εναλλακτικά υλικά πιο φιλικά προς το περιβάλλον, χαμηλού κόστους, τα οποία είναι εύκολα διαθέσιμα και προέρχονται κυρίως από υπολείμματα γεωργικών καλλιεργειών ή παραπροϊόντα γεωργικών βιομηχανιών ή είναι ανόργανα υλικά ή σύνθετα υλικά. Οι κατηγορίες των ρύπων των υγρών αποβλήτων που μπορούν να αποικοδομηθούν ή να απομακρυνθούν με ακινητοποίηση μικροοργανισμών σε βιοφορέα είναι: α) η οργανική ουσία των υγρών αποβλήτων, β) το άζωτο (νιτρικά), γ) ο φώσφορος, δ) τα βαρέα μέταλλα, ε) οι δύσκολα βιοαποικοδομήσιμες οργανικές ενώσεις [ε1) φαινόλες και ε2) λοιπές δύσκολα αποικοδομήσιμες], και στ) οι βαφές. Μετά από σύγκριση των βιοφορέων για κάθε ομάδα ρύπων με κριτήρια την αρχική συγκέντρωση του ρύπου, το ποσοστό απομάκρυνσης ή αποικοδόμησης του ρύπου, το χρόνο που απαιτείται για την απομάκρυνση ή την αποικοδόμηση του ρύπου, τη δυνατότητα επαναχρησιμοποίησης του φορέα, τον αριθμό των κύκλων που μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί, την αποτελεσματικότητα μετά την επαναχρησιμοποίηση και το κόστος βρέθηκαν οι αποτελεσματικότεροι φορείς για κάθε κατηγορία ρύπων. Στις κατηγορίες που αφορούν την αποικοδόμηση της οργανικής ουσίας, την απομάκρυνση αζώτου και την απομάκρυνση φωσφόρου καλύτερος βιοφορέας βρέθηκε ο σύνθετος φορέας από άχυρο σιταριού (biochar) και νανοσωματίδια από οξείδια σιδήρου. Στην κατηγορία που αφορά την απομάκρυνση βαρέων μετάλλων καλύτερος φορέας βρέθηκε πως ήταν τα απόβλητα τσαγιού που σε λύματα που περιέχουν Cr(VI) το απομάκρυναν 100%. Στην κατηγορία που αφορά τις φαινόλες διακρίνουμε διάφορους αποτελεσματικούς φορείς με διαφορετικές αρχικές συγκεντρώσεις φαινόλης. Η βαγάσση του ζαχαροκάλαμου όταν η αρχική συγκέντρωση ήταν 2400 mg/l έδωσε υψηλό ποσοστό αποικοδόμησης. Σε χαμηλές αρχικές συγκεντρώσεις φαινόλης πολύ καλά αποτελέσματα έδωσε ο σύνθετος φορέας μπετονίτης και γέλη καρβοξυ-μεθυλοκυτταρίνης με αποικοδόμηση σε αρχική συγκέντρωση φαινόλης 50 mg/l. Σε τόσο χαμηλές συγκεντρώσεις υπάρχει πρόβλημα με τη μεταφορά μάζας στο κέντρο της αντίδρασης. Στην κατηγορία με τις λοιπές δύσκολα βιοαποικοδομήσιμες οργανικές ενώσεις καλές επιδόσεις είχε ο σύνθετος φορέας άνθρακας από μπαμπού (Bamboo Carbon - BC) και νανοσωματίδια Fe3O4 για την κινολίνη. Τέλος στην κατηγορία με τον αποχρωματισμό λυμάτων που περιέχουν βαφές βρέθηκε πως με υψηλές αρχικές συγκεντρώσεις βαφής 1g/l πολύ καλό ποσοστό αποχρωματισμού πέτυχαν τα μικροσφαιρίδια χιτοζάνης για τη βαφή Acid Green 25. Σε χαμηλές συγκεντρώσεις βαφών αποτελεσματικός και οικονομικός βρέθηκε ο βιοφορέας κέικ πιεσμένων σπόρων ελαιοκράμβης.
    • The most common and widely used wastewater treatment method is the conventional method of activated sludge. This method has some drawbacks in the degradation of refractory organic compounds as well as some toxic compounds. One suggestion to overcome these drawbacks is to immobilize microorganisms in solid materials, biocarriers. Immobilized cells are protected from the toxic effects of dangerous compounds, they have higher survival degree, they have higher metabolic activity and in many cases they can be re-used. The method of immobilization involves application to each species of biocatalyst apart from microorganisms, enzymes, cellular organelles, animal or plant cells can be immobilized. The immobilization carriers may be inorganic or organic (natural or synthetic) or composite materials. Wastewater treatment plants using the microbes immobilization method use mostly plastic biocarriers instead of natural materials, resulting in environmental pollution from plastics. After a review of the literature, alternative, more environmentally friendly, low-cost materials are found which are easily available and are mainly derived from agricultural crop residues or agricultural industries by-products, or are inorganic materials or composites. The categories of pollutants that can be degraded or removed by immobilized microbes into biocarriers are a) organic matter of the wastewater; b) nitrogen (nitrates); c) phosphorus; d) heavy metals; e) refractory organic compounds [e1) phenols and e2) other difficult degradable], f) and dyes. After comparing biocarriers for each pollutant group with criteria such us the initial concentration of the pollutant, the rate of removal or degradation of the pollutant, the time required to remove or degrade the pollutant, the reusability of the biocarrier the number of cycles that can reuse, efficiency after re-use and the most efficient carrier for each category of pollutants were found. In the categories related to organic matter degradation, nitrogen removal and phosphorus removal, the best biocarrier was the composite carrier of wheat straw (biochar) and iron oxide nanoparticles. In the heavy metal removal category, the best carrier was found to be the tea waste that removed 100% of Cr (VI) containing in wastewater. In the phenol category we can see several effective carriers with different initial concentrations of phenol. The bagasse of sugarcane when the initial concentration was 2400 mg / l gave a high rate of degradation. At low initial concentrations of phenol very good results gave the composite carrier bentonite and carboxymethylcellulose gel by degradation at an initial phenol concentration of 50 mg / l. At such low concentrations there is a problem with mass transfer at the center of the reaction. The composite carrier Bamboo Carbon (BC) and Fe3O4 nanoparticles for quinoline were well performing in the category with the other difficult to biodegradable organic compounds. Finally, in the decolorization class of wastewater containing dyes, it was found that with high initial concentrations of 1 g / l, very good decolorization achieved the chitosan microbeads for Acid Green 25. At low concentrations of dyes efficient and economical carrier was found in Rapeseed Press Cake.
  15. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.