Βιολογική επεξεργασία υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου

Abstract

Olive Mill Wastewaters are considered pollutants of great interest, due to their high organic and phenolic content. Difficult treatment and final discharge of those wastewaters is also intensified by their seasonal production in relatively high production rates. Moreover, a great deal of harmful impacts on human health as well as on the environment, have been attributed to phenolic substances. In the present work, the efficiency of olive pulp bacteria on phenol biodegradation, as well as on the removal of the organic and phenolic substances of olive mill wastewaters, was studied. In order to study phenol biodegradation, experiments were performed at suspended growth and attached growth packed-bed reactors. The effect of the specific surface area of the packed-bed reactor’s support material, and the operational mode of the packed-bed reactors, was also examined, as a first step to optimize the process of biological phenol removal. Furthermore, the kinetics of olive pulp bacteria on phenol biodegradation was studied. Modelling of the draw-fill experiments in the suspended growth and the attached growth packed-bed reactors was performed. Modelling is a useful tool in understanding the behaviour of biological processes, in the design of the most suitable reactor system and in predicting the substance concentrations in the system. In the last part of the research the capability of the same mixed bacterial culture on the removal of the phenolic and organic content of olive mill wastewaters was examined. The olive mill wastewater toxicity on olive pulp bacteria was studied on batch suspended growth experiments, applying different wastewater dilutions. Besides suspended growth reactors, experiments were also performed in bench and pilot scale packed-bed reactors, where the effect of different support materials and operational mode was tested.

Τα Υγρά Απόβλητα Ελαιοτριβείου, θεωρούνται ρύποι με ιδιαίτερη σημασία εξαιτίας του υψηλού οργανικού τους φορτίου και την υψηλή περιεκτικότητά τους σε φαινολικές ενώσεις. Το πρόβλημα επεξεργασίας και τελικής διάθεσης αυτών των αποβλήτων εντείνεται και από την εποχιακή παραγωγή τους με σχετικά υψηλούς ρυθμούς. Επιπλέον, στις φαινολικές ενώσεις έχει αποδοθεί πληθώρα επιβλαβών επιπτώσεων τόσο στην ανθρώπινη υγεία όσο και στο περιβάλλον. Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η απόδοση των βακτηρίων που προέρχονται από τον ελαιόκαρπο στην απομάκρυνση της απλής φαινόλης, καθώς και του οργανικού περιεχομένου και συνολικά των φαινολικών συστατικών των υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου. Για τη μελέτη της βιολογικής απομάκρυνση της φαινόλης, πραγματοποιήθηκαν σειρές πειραμάτων τόσο σε αντιδραστήρες αιωρούμενης ανάπτυξης, όσο και σε αντιδραστήρες σταθερής κλίνης. Στους αντιδραστήρες σταθερής κλίνης εξετάστηκε ο ρόλος της ειδικής επιφάνειας του πληρωτικού υλικού, καθώς και διάφοροι τρόποι λειτουργίας των αντιδραστήρων, σε μια προσπάθεια βελτιστοποίησης της διεργασίας της βιολογικής απομάκρυνσης της φαινόλης. Επίσης, μελετήθηκε η κινητική των βακτηρίων του ελαιοκάρπου στην αποδόμηση της φαινόλης, και μοντελοποιήθηκαν πειράματα άντλησης-πλήρωσης με την φαινόλη, σε αντιδραστήρες αιωρούμενης ανάπτυξης, και σε αντιδραστήρα σταθερής κλίνης με πληρωτικό υλικό ασβεστολιθικό χαλίκι. Η μοντελοποίηση αποτελεί χρήσιμο εργαλείο στην κατανόηση της συμπεριφοράς των βιολογικών διεργασιών, στο σχεδιασμό κατάλληλων συστημάτων αντιδραστήρων, και στην πρόβλεψη των συγκεντρώσεων των συστατικών στο σύστημα. Στο τελευταίο κομμάτι της έρευνας εξετάστηκε η ικανότητα της ίδιας μικτής καλλιέργειας βακτηρίων στην απομάκρυνση του οργανικού περιεχομένου και των φαινολικών ενώσεων των υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου. Η τοξικότητα των υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου στα βακτήρια του ελαιοκάρπου, εξετάστηκε σε πειράματα διαλείποντος έργου αιωρούμενης ανάπτυξης, με διάφορες αραιώσεις αποβλήτου. Εκτός από τους αντιδραστήρες αιωρούμενης ανάπτυξης, πειράματα με απόβλητο ελαιοτριβείου πραγματοποιήθηκαν και σε αντιδραστήρες σταθερής κλίνης, εργαστηριακής και πιλοτικής κλίμακας, εξετάζοντας διάφορα πληρωτικά υλικά και τρόπους λειτουργίας.