Προσδιορισμός των βαρέων μέταλλων και της κρυσταλλικής δομής των συστατικών ιλύος βιολογικών καθαρισμών και αξιολόγηση του βαθμού διαθεσιμότητας των μετάλλων

• Κύριος συγγραφέας: Δημητρέλος, Ηλίας
• Άλλοι συγγραφείς: Βαρνάβας, Σωτήριος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2016
• Θέματα: Ιλύς; Βαρέα μέταλλα; Υγρά απόβλητα; Sludge; Heavy metals; Wastewater; 628.3

Στην Ιλύ των βιολογικών καθαρισμών περιέχονται σημαντικές ποσότητες βαρέων μετάλλων, γεγονός αυτό ενδεχομένως, να δημιουργεί πρόβλημα στην δυνατότητα επαναχρησιμοποίησης του υλικού αυτού, ειδικά στη γεωργία. Η λυματολάσπη όταν εναποτίθεται στο έδαφος ενσωματώνεται και λειτουργεί ως ενιαίο σύνολο και έτσι η συμπεριφορά των μετάλλων στην ιλύ είναι ανάλογη της συμπεριφοράς των μετάλλων στο έδαφος. Η ενσωμάτωση στο έδαφος, γενικά, των χημικών στοιχείων, δεν συνεπάγεται ότι αυτά είναι και άμεσα διαθέσιμα για την θρέψη των φυτών. Από την άλλη μεριά η διαθεσιμότητα των μετάλλων σχετίζεται άμεσα με το πολύπλοκο σύστημα των εδαφικών συνθηκών. Τα μέταλλα στο έδαφος βρίσκονται με διάφορες μορφές ,είτε ιόντων, είτε συμπλόκων στο εδαφικό διάλυμα, είτε είναι δεσμευμένα στην ανόργανη είτε στην οργανική ουσία, ή σε μορφές που συνδυάζουν όλα τα ανωτέρω. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι: α) η διερεύνηση των στοιχείων των μετάλλων που μπορούν να μετρηθούν και να αξιολογηθούν ως διαθέσιμες ποσότητες β) ο τρόπος αλληλεπίδρασης μεταξύ των μετάλλων , αλλά και μεταξύ αυτών και των άλλων παραγόντων του εδάφους, και γ) η κρυσταλλική μορφή των συστατικών τους. Με την παρούσα μελέτη θα επιχειρηθεί και η αξιολόγηση της διαθεσιμότητας των μετάλλων της ιλύος των βιολογικών καθαρισμών σε σχέση με την κρυσταλλική δομή των συστατικών της. Για την έρευνα χρησιμοποιήθηκαν δείγματα ιλύος από έξι (6) Κέντρα (σταθμούς) Επεξεργασίας Αστικών Λυμάτων (ΚΕΑΛ), πέντε εκ των οποίων στην περιοχή της Φωκίδας και ενός στην περιοχή Αιτωλοακαρνανίας. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν ήταν, εργαστηριακή ανάλυση των μετάλλων με την εκχυλιστική ουσία DTPA, η οποία ανταποκρίνεται ικανοποιητικά στην εξομοίωση των συνθηκών διαθεσιμότητας των μετάλλων από το έδαφος στα φυτά. Αναλύθηκαν και οι παράμετροι ΡΗ, EC, CaCO3, καθώς και η Οργανική Ουσία (ΟΟ). Δείγματα από το ίδιο υλικό αναλύθηκαν με την μέθοδο XRD, σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και μετά από πύρωση κατά την οποία καταγράφηκε και η θερμοστατική ανάλυση (TGA). Από τα αποτελέσματα των εργαστηριακών αναλύσεων συμπεραίνεται ότι η τιμή του ΡΗ άνω του 6 καθιστά την ιλύ αποδεκτή, για απόθεση σε ΧΥΤΑ με βάση την οδηγία 2003/33/ΕΚ. Όλες οι τιμές των μετάλλων είναι πολύ χαμηλότερες από τις μέγιστες τιμές που προβλέπει η Ευρωπαϊκή οδηγία της 12ης Ιουλίου ΄86 και έχει εφαρμόσει η ελληνική πολιτεία. Η οργανική ουσία (ή οποία αποδομείται και απομακρύνεται υψηλότερα των 550οC), είναι ο παράγων που επηρεάζει την κρυσταλλική δομή των συστατικών της ιλύος, λόγω του σχηματισμού συμπλόκων μεταξύ οργανικής και ανόργανης φάσης. Οι κρυσταλλικές ενώσεις MgxCa1-x(CO3) , (CaCO3), (SiO2), (CaSO4) και (CaCl2), είναι οι ίδιες που ταυτοποιήθηκαν με την ανάλυση XRD στα μη πυρωμένα, αλλά και στα πυρωμένα δείγματα (TGA). Το μέγεθος των κορυφών στο διάγραμμα XRD είναι μετά την πύρωση κατ αρχήν αυξημένο και οι κορυφές πιο οξείες, κάτι που δείχνει αύξηση του μεγέθους των κρυσταλλιτών. Από την στατιστική ανάλυση των αλληλεπιδράσεων των μετάλλων σε παραλιακές και ηπειρώτικες περιοχές προκύπτει σημαντική διαφορά στην διαθεσιμότητα. Αυτό μπορεί να ερμηνευθεί από το γεγονός ότι όλα τα δίκτυα της αποχέτευσης παρουσιάζουν την προβλεπόμενη έλλειψη στεγανότητας και η είσοδος διαφορετικής συστάσεων υπεδάφιου ύδατος (π.χ. θαλασσίου) θεωρητικά μπορεί να επηρεάσει την σύσταση των συμπλόκων, και εν συνεχεία την διαθεσιμότητα των μετάλλων της ιλύος με διαφορετικό τρόπο σε κάθε περιοχή.