Επεξεργασία λυμάτων με μικροφύκη σε αντιδραστήρες προσκολλημένης βιομάζας

• Κύριος συγγραφέας: Ορφανός, Αλέξιος
• Άλλοι συγγραφείς: Μαναριώτης, Ιωάννης
• Μορφή: Technical Report
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2017
• Θέματα: Λύματα; Μικροφύκη; 628.43; Wastewater; Microalgae

Η βιολογική επεξεργασία λυμάτων με μικροφύκη είναι ιδιαίτερα ελκυστική λόγω της φωτοσυνθετικής ικανότητας που έχουν τα φύκη να μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε βιομάζα και να χρησιμοποιούν θρεπτικά όπως το άζωτο και ο φωσφόρος που προκαλούν ευτροφισμό. Το ποιο συχνά εφαρμοζόμενο σύστημα με μικροφύκη στην επεξεργασία λυμάτων είναι οι λίμνες σταθεροποίησης το οποίο στηρίζεται στη συμβιωτική δράση βακτηρίων και φυκών. Ένα από τα πιο σημαντικά προβλήματα για την ανάπτυξη συστημάτων επεξεργασίας λυμάτων με μικροφύκη είναι η συγκράτηση των μικροφυκών στη δεξαμενή και η μη διαφυγή τους στην εκροή και η συγκομιδή της βιομάζας όταν προορίζεται για ενεργειακή αξιοποίηση. Το κόστος συγκομιδής και συμπύκνωσης των μικροφυκών σε συστήματα αιωρούμενης βιομάζας θεωρείται ως ένας από τους σημαντικότερους περιοριστικούς παράγοντες για την αξιοποίηση των μικροφυκών. Προκειμένου να μειωθεί αυτό το κόστος, τα συστήματα καλλιέργειας μικροφυκών σε συστήματα προσκολλημένης βιομάζας (βιοφίλμ) έχουν προσελκύσει το ενδιαφέρον των ερευνητών, ως ένα πλαίσιο ταυτόχρονης παραγωγής βιομάζας και επεξεργασίας λυμάτων. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας ήταν η μετεπεξεργασία δευτεροβάθμια επεξεργασμένων λυμάτων σε φυσικά συστήματα επεξεργασίας και η διερεύνηση της προσκόλλησης της βιομάζας σε επιφάνειες υποστήριξης. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν ανοικτές δεξαμενές με γεωύφασμα, βαμβακερό ύφασμα και πολυαιθυλένιο σε πειράματα συνεχούς τροφοδότησης. Επίσης διερευνήθηκε η επίδραση του είδους του υλικού υποστήριξης (γεωυφάσματα, πολυαιθυλένιο, βαμβακερό και λινό ύφασμα) για την ανάπτυξη του χλωροφύκους Chlorococcum sp. σε φιάλες των 2 L. Όλα τα πειράματα έγιναν υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Στις φιάλες Erlenmeyer, ανάμεσα στο πολυαιθυλενίου και σε δύο γεωυφάσματα με διαφορετικό ανάγλυφο επιφάνειας και άνοιγμα πόρων, υψηλότερη παραγωγή προσκολλημένης βιομάζας παρουσιάστηκε στο πολύαιθυλένιο (0,144 g/m2d). Η συγκέντρωση των νιτρικών δεν μειώθηκε, και η μέγιστη αφαίρεση φωσφορικών παρατηρήθηκε στην καλλιέργεια με το γεωύφασμα που αποτελείτο από ίνες πολυπρολυλενίου (250CNW) και ήταν 44,73%. Στην ανοικτή δεξαμενή με γεωυφάσματα, η παραγωγή βιομάζας στην επιφάνεια των γεωυφασμάτων ήταν 0,16 g/m2d. Η αφαίρεση των PO4-3 και Ολικού-P κυμάνθηκε από 88 έως 100 και 52 έως 91%, αντίστοιχα, ενώ των ΝΟ3- και του ολικού κατά Kjeldhal αζώτου (TKN) από 0 έως 48 και 17 έως 90%, αντίστοιχα. Στις ανοικτές δεξαμενές με χωρίσματα από βαμβακερό ύφασμα και πολυαιθυλένιο, η μέγιστη παραγωγή ήταν 1,38 και 0,49 g/m2d, αντίστοιχα. Η περιεκτικότητα της προσκολλημένης βιομάζας σε λιπίδια ήταν 0,36 και 0,48% στο βαμβακερό ύφασμα και στο πολυαιθυλένιο, αντίστοιχα. Επίσης χαμηλή ήταν και η περιεκτικότητα της αιωρούμενης βιομάζας σε λιπίδια (~0,5%), αλλά αυξήθηκε σε 13,8 και 3,4% στην δεξαμενή με το βαμβακερό ύφασμα και το πολυαιθυλένιο, αντίστοιχα, όταν επικράτησαν συνθήκες στέρησης θρεπτικών στα μικροφύκη μετά από 13 d. Η αφαίρεση του Ολικού-P κυμάνθηκε από 64 έως 100 % ενώ των PO4-3 από 89 έως 100 %. Τα ΝΟ3- και TKN αφαιρέθηκαν σε ποσοστά από 10,2 έως 99,3 % και 0 έως 100 %, αντίστοιχα.