Ηλεκτροχημική οξείδωση αποβλήτων τυροκομείου και μονάδων επεξεργασίας βρώσιμης ελιάς

• Κύριος συγγραφέας: Μουντζογιάννη, Αργίνη
• Άλλοι συγγραφείς: Βαγενάς, Δημήτριος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2017
• Θέματα: Ηλεκτροχημική οξείδωση; Απόβλητο επεξεργασίας βρώσιμης ελιάς; Απόβλητο τυροκομείου; Electrochemical oxidation; Olive processing wastewaters; Cheese whey wastewaters; 665.3

Η παραγωγή ελαιολάδου και τυροκομικών προϊόντων αποτελεί από τις σημαντικότερες γεωργικές και κτηνοτροφικές δραστηριότητες αντίστοιχα, του πρωτογενούς οικονομικού τομέα της Ελλάδας, οι οποίες όμως συνοδεύονται από την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων υγρών αποβλήτων. Η συνήθης πρακτική στη χώρα μας είναι να απορρίπτονται τα απόβλητα των παραπάνω βιομηχανιών στους εγγύτερους υδάτινους αποδέκτες, χωρίς προεπεξεργασία, με αποτέλεσμα να δημιουργούν σοβαρή περιβαλλοντική επιβάρυνση. Αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής είναι, καταρχήν, η μελέτη εφαρμογής της μεθόδου της ηλεκτροχημικής οξείδωσης υγρών αποβλήτων, προερχομένων από τυροκομείο και από διεργασία παραγωγής βρώσιμης ελιάς. Ο βαθμός μείωσης του οργανικού φορτίου και ο αποχρωματισμός του προ-επεξεργασμένου τυροκομικού αποβλήτου μελετήθηκε στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας, με τη βοήθεια παραμετρικών, πειραματικών αναλύσεων, εφαρμόζοντας τη μέθοδο της ηλεκτροχημικής οξείδωσης, σε εργαστηριακή (0.15L και 0.46L) και πιλοτική (20L) κλίμακα, ενώ αντίστοιχα μελετήθηκε μόνο σε πιλοτική κλίμακα η εφαρμογή της ηλεκτροχημικής οξείδωσης σε ανεπεξέργαστο απόβλητο από κατεργασία βρώσιμης ελιάς. Αναλυτικότερα, για το τυροκομικό απόβλητο, πραγματοποιήθηκαν πειράματα στα οποία μελετήθηκε η επίδραση: i) τoυ διαχειριζόμενου όγκου αποβλήτου, ii) της εφαρμοζόμενης έντασης του ρεύματος, iii) της ειδικής αγωγιμότητας, iv) της αρχικής συγκέντρωσης του αποβλήτου σε οργανικό φορτίο, v) του μέσου ηλεκτρόλυσης, vi) του υλικού επίστρωσης των ηλεκτροδίων ανόδου και καθόδου και vii) της θερμοκρασίας στην απόδοση της εφαρμοζόμενης μεθόδου επεξεργασίας αποβλήτων ως προς α) τη μείωση του οργανικού φορτίου και β) του αποχρωματισμού του αποβλήτου. Η παρούσα μελέτη καταλήγει στη δημιουργία καμπύλων σχεδιασμού διεργασιών για την εφαρμογή της μεθόδου της ηλεκτροχημικής οξείδωσης αποβλήτου, ορίζοντας το μέγεθος Q (C/Lcm2) του ηλεκτρικού φορτίου ανά μονάδα επιφάνειας ηλεκτροδίου και όγκου αποβλήτου, ως τη μοναδική τελική παράμετρο σχεδιασμού διεργασιών αποδόμησης οργανικού φορτίου των αποβλήτων. Έτσι, η παράμετρος Q (C/Lcm2) καθίσταται ως το κρίσιμο μέγεθος σχεδιασμού για την κλιμάκωση μεγέθους της διαδικασίας, μέσω μιας εφαρμογής διαστατικής ανάλυσης των υπόλοιπων κρίσιμων παραμέτρων σχεδιασμού (I, A, V, t), γεγονός που παρέχει αριθμητική διευκόλυνση και παρακολούθηση της διεργασίας με μια μόνο παράμετρο. Η μέθοδος της ηλεκτροχημικής οξείδωσης τελικά, φάνηκε να αποδίδει περισσότερο σε όγκο τυροκομικού αποβλήτου ίσο με 0.15L και στις μεγαλύτερες εκ των επιλεχθέντων τιμές πυκνότητας ρεύματος και αγωγιμότητας (200mA/cm2, 20mS/cm) με ηλεκτρολύτη το ΚΝΟ3, αρχική τιμή τροφοδοσίας αποβλήτου σε COD ίση με 4000mg/L, σε χρονικό διάστημα έξι ωρών, με έλεγχο της θερμοκρασίας, ηλεκτρόδιο ανόδου από οξείδιο ιριδίου και πλατίνα και κάθοδο ανοξείδωτη. Πράγματι, το οργανικό φορτίο του αποβλήτου μειώθηκε κατά 88% ενώ ο αποχρωματισμός ήταν πλήρης, με τις παραπάνω συνθήκες. Ικανοποιητικά αποτελέσματα (91.5% μείωση του COD και 76% αποχρωματισμός) προέκυψαν και για επεξεργασία 20L τυροκομικού αποβλήτου, σε πυκνότητα ρεύματος 200mA/cm2, αγωγιμότητα 20mS/cm, για 24ώρες οξείδωσης του αποβλήτου, με ηλεκτρόδιο ανόδου από οξείδιο ιριδίου και πλατίνα και κάθοδο ανοξείδωτη, χωρίς ψύξη του συστήματος, με αρχική τιμή για το COD ίση με 6000mg/L και ηλεκτρολύτη το NaCl. Τέλος, για το απόβλητο από κατεργασία βρώσιμης ελιάς η μέθοδος απέδωσε σε ποσοστό 87% τόσο ως προς τη μέιωση του αρχικού COD, όσο και στο βαθμό απομάκρυνσης χρώματος του αποβλήτου, για όγκο αποβλήτου ίσο με 20L, σε πυκνότητα ρεύματος 200mA/cm2, αγωγιμότητα 10mS/cm, για 24ώρες οξείδωσης του αποβλήτου, με ηλεκτρόδιο ανόδου από οξείδιο ιριδίου και κάθοδο ανοξείδωτη, χωρίς ψύξη του συστήματος και με αρχική τιμή για το COD ίση με 3000mg/L. Από τη διαστατική ανάλυση που εφαρμόστηκε με τη χρήση του μεγέθους Q, προέκυψε ότι η κλιμάκωση μεγέθους (scale up) της μεθόδου ηλεκτροχημικής οξείδωσης για την αποδόμηση του οργανικού φορτίου τυροκομικού απόβλητου σε βιομηχανική κλίμακα παρουσιάζει σημαντικές δυσχέρειες, η διερεύνηση και επίλυση των οποίων αποτελεί πεδίο μελλοντικής έρευνας.