ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ

«ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΒΛΗΤΟΥ ΕΛΑΙΟΤΡΙΒΕΙΟΥ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΩΝ ΚΑΙ

ΠΟΛΥΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΚΡΟΚΙΔΩΣΗΣ/ΚΑΘΙΖΗΣΗΣ »

ΙΤΕ/ΙΕΧΜΗ

ΑΛΕΞΗΣ ΠΑΝΤΖΙΑΡΟΣ Α.Μ. :2953

ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΧΡ. ΠΑΡΑΣΚΕΥΑ (ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ) Δ. ΜΑΝΤΖΑΒΙΝΟΣ

Μ. ΚΟΡΝΑΡΟΣ

ΓΙΑΤΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΒΛΗΤΟΥ ΤΡΙΦΑΣΙΚΟΥ ΕΛΑΙΟΤΡΙΒΕΙΟΥ

•Η Ελλάδα δραστηριοποιεί περίπου 2700 ελαιοτριβεία και είναι τρίτη σε παραγωγή ελαιολάδου στον κόσμο με 350.000 τόνους.

•Τουλάχιστον το 90% των ελαιοτριβεία που λειτουργούν στην Ελλάδα ήταν 3 φάσεων.•Ένα μεγάλο πρόβλημα που προκύπτει από την διαδικασία παραγωγής ελαιολάδου είναι η διαχείριση των αποβλήτων, φανταστείτε ότι 1000 τόνοι αποβλήτων ελαιοτριβείου παράγουν ρυπαντικό φορτίο ίσο περίπου 30.000 κατοίκων σε ετήσια βάση. •Το μεγάλο πρόβλημα προκύπτει από την ύπαρξη πολυφαινολών μέσα στα λίοζουμα όπου η απόθεσή τους στο έδαφος και στον υδροφόρο ορίζοντα προκαλεί προβλήματα τοξικότητας.•Οι τιμές του p Η αν είναι μικρότερες από 4 επηρεάζουν την οξύτητα του εδάφους με αποτέλεσμα να μην μπορεί να γίνει αφομοίωση από άλλα θρεπτικά στοιχεία .

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑΑΠΟΒΛΗΤΟΥ

ΧΡΩΜΑ , Έντονα ιώδες σκούρο καφέ έως

μαύρο χρώμα

ΟΣΜΗ Έντονη μυρωδιά ελαιολάδου

pH 4 – 6

COD (g/L) 40 – 220

TS (g/L) 30 – 60

TSS (g/L) 10 – 20

Total Phenols (g/L) 2 – 10

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ - ΑΛΕΞΗΣ ΠΑΝΤΖΙΑΡΟΣ 1/20

ΣΚΟΠΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

•Η επεξεργασία του τριφασικού υγρού αποβλήτου ελαιοτριβείου με την φυσικοχημική μέθοδο της κροκίδωσης/καθίζησης.•Η μείωση του οργανικού φορτίου από την υπερκείμενη φάση.

•Να βρεθεί ένας τρόπος επεξεργασίας των υγρών απόβλητων ελαιοτριβείου έτσι ώστε:1. Να καταστεί δυνατή η επαναχρησιμοποίηση του νερού στα ίδια τα

ελαιοτριβεία με περαιτέρω επεξεργασία, για σκοπούς ύδρευσης 2. Απόρριψη τους πίσω στους υδάτινους αποδέκτες χωρίς να εγκυμονεί ο

κίνδυνος οποιασδήποτε μόλυνσης


ΚΡΟΚΙΔΩΣΗ/ΚΑΘΙΖΗΣΗ – Η ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣΤΟ ΙΣΤΟΡΙΚΟ

•Η κροκίδωση/καθίζηση ανακαλύφθηκε το 1762 στην Αγγλία και εφαρμόστηκε ως μία κανονική μέθοδος επεξεργασίας αποβλήτων με χρήση υδροξειδίου του ασβεστίου είτε μόνο του είτε μαζί με άλλες χημικές ουσίες. •Στην περίοδο 1930–1936 έγιναν ορισμένες προσπάθειες για την ανάπτυξη νέων χημικών μεθόδων.•Τα τελευταία χρόνια το ενδιαφέρον για τη κροκίδωση/καθίζηση έχει ανανεωθεί και αυτό οφείλεται στην ανάγκη για πιο αποτελεσματική απομάκρυνση των οργανικών ουσιών και δέσμευση των θρεπτικών συστατικών.•Η κροκίδωση βασίζεται κυρίως στην αποσταθεροποίηση κολλοειδών διαλυμάτων, ενώ η χημική κατακρήμνιση βασίζεται στη δημιουργία ενός αδιάλυτου ιζήματος.


ΚΡΟΚΙΔΩΣΗ/ΚΑΘΙΖΗΣΗ – Η ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣΗ ΘΕΩΡΙΑ

Κροκίδωση είναι η διεργασία αποσταθεροποίησης των κολλοειδών σωματιδίων έτσι ώστε τα σωματίδια να έρθουν πιο κοντά και να αυξηθεί ο όγκος τους. Η διαδικασία της κροκίδωσης συνίσταται στα εξής τρία στάδια:

1. Προσθήκη των χημικών μέσων και διασπορά τους στο υγρό διάλυμα κάτω από συνθήκες ταχείας ανάμιξης, με αποτέλεσμα την αποσταθεροποίηση του αρχικού διαλύματος κυρίως με την εξουδετέρωση των φορτίων των κολλοειδών σωματιδίων

2. Με ενδομοριακές συγκρούσεις, τα αποσταθεροποιημένα πλέον κολλοειδή σωματίδια, προσεγγίζουν το ένα το άλλο και συσσωματώνονται


3.Τα μεγάλα συσσωματώματα απομακρύνονται με καθίζηση

ΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ ΚΑΙ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

Τα πειράματα αυτά διεξήχθησαν με την διαδικασία του Jar test, η οποίαπεριγράφεται :παρακάτω

• 400Τοποθετούνται ml αποβλήτου σε έξι ποτήρια ζέσεως• Γίνεται μέτρηση του αρχικού pH του δείγματος• Προστίθεται ποσότητα κροκιδωτικού υλικού, ενώ γίνεται η ανάδευση στα

250 rpm για τρία λεπτά• , 150 Έπειτα γίνεται ρίψη του συσσωματοτικού ενώ η ανάδευση μειώνεται στα

rpm και διαρκεί δέκα λεπτά• Ακολούθως αφήνονται τα δείγματα να καθιζάνουν για δύο ώρες, ώστε να

επέλθει ο διαχωρισμός των φάσεων, εάν αυτός είναι εφικτός• Κατά την διάρκεια των δύο ωρών λαμβάνονται ανά δεκαπέντε λεπτά

φωτογραφίες των δειγμάτων, για να παρακολουθείται η πρόοδος του δείγματος

• Μετά το πέρας των δύο ωρών λαμβάνονται 50ml δείγματος από την δημιουργούμενη υπερκείμενη φάσηΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ - ΑΛΕΞΗΣ ΠΑΝΤΖΙΑΡΟΣ

5/20

ΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΕΣ ΚΑΙ ΠΟΛΥΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΕΣ

•Οι ηλεκτρολύτες οι οποίοι χρησιμοποιήθηκαν, επιλέχτηκαν με βάση την διεθνή βιβλιογραφία η οποία παρουσιάζει πειράματα κροκίδωσης/καθίζησης σε απόβλητα ελαιοτριβείου, αλλά και το νομικό πλαίσιο που ισχύει και εφαρμόζεται στην Ελλάδα για τα άλατα ασβεστίου. •Οι πολυηλεκτρολύτες που χρησιμοποιήθηκαν, επιλέχτηκαν λόγο του κατιονικού τους χαρακτήρα, ο οποίος είχε καταλυτική σημασία στην εξουδετέρωση του δυναμικού ζ, βοηθητικό ήταν και το μεγάλο μοριακό τους βάρος με το οποίο επιτεύχθηκε η καθίζηση των εξουδετερωμένων σωματιδίων.

ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΕΣΠΟΛΥΗΛΕΚΤΡΟΛΥ

ΤΕΣΣΥΝΔΙΑΣΤΙΚΕΣ

CaO PDADMAC Floccan 23-20 - FeCl3

Ca(OH)2 PEI PDADMAC - Ca(OH)2

Ca(Cl)2 PAA -

FeCl3 PAH -

MgCl2 - -


ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ1Η Σειρά πειραμάτων με οξείδιο του ασβεστίου (CaO)

Το οξειδίου του ασβεστίου (CaO) είναι ο ηλεκτρολύτης ο οποίος χρησιμοποιείτε βάση της νομοθεσίας για την επεξεργασία των αποβλήτων ελαιοτριβείου.


Χαρακτηριστικά- Μειώσεις CaO

Βέλτιστη Συγκέντρωση

(g/L)20

TS % Reduction 12

TSS %Reduction

67

COD %Reduction

27

Phenols %Reduction

67

Ph 12.68

Zeta (mV) -12

CaO concentrations (g/L)

ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ2Η Σειρά πειραμάτων με υδροξειδίου του ασβεστίου [Ca(OΗ)2]

Το υδροξειδίου του ασβεστίου [Ca(OH)2] είναι ηλεκτρολύτης που επίσης χρησιμοποιείται βάση νομοθεσίας για την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου.


Χαρακτηριστικά- Μειώσεις

Ca(OH)2


(g/L)15

TS % Reduction 24

TSS %Reduction 60

COD %Reduction 36

Phenols %Reduction 73

pH 12.57

Zeta (mV) -12

Ca(OH)2 concentrations (g/L)

ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 3Η Σειρά πειραμάτων με χλωριούχου ασβεστίου (CaCl2)

Εξετάστηκε η επίδραση της συγκέντρωσης του ένυδρου χλωριούχου ασβεστίου (CaCl2*2H2Ο) στην κροκίδωση του αποβλήτου και αυτό διότι μπορούμε να ελίξουμε και το παράγοντα του pH.



Ca(Cl)2


(g/L)5

TS % Reduction -10

TSS %Reduction

70

COD %Reduction

25

Phenols %Reduction

10

pH 4.42

Zeta (mV) -5.96

CaCl2 concentrations (g/L)

ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 4Η Σειρά πειραμάτων με χλωριούχου σιδήρου (FeCl3)

Εξετάστηκε η επίδραση της συγκέντρωσης του ένυδρου χλωριούχου σιδήρου (FeCl3*6H2Ο) στην κροκίδωση του αποβλήτου.



FeCl3


(g/L)9.58

TS % Reduction 19

TSS %Reduction 58

COD %Reduction 43

Phenols %Reduction -

pH 1.5

Zeta (mV) 0

FeCl3 concentrations (g/L)

ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 5Η Σειρά πειραμάτων με χλωριούχο μαγνήσιο (MgCl2)

Χρησιμοποιήθηκε ένα κροκιδωτικό μέσο, το οποίο δεν είχε ξαναχρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για πειράματα κροκίδωσης/καθίζησης σε απόβλητα ελαιοτριβείου και αυτό ήταν το χλωριούχο μαγνήσιο (MgCl2).



MgCl2


(g/L)7

TS % Reduction 6

TSS %Reduction

73

COD %Reduction

23

Phenols %Reduction

8

pH 4.4

Zeta (mV) -2.01

MgCl2 concentrations (g/L)

ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 6Η Σειρά πειραμάτων με FeCl3 – FLOCCAN



FeCl3

Floccan 20-23 40mg/L


(g/L)9.58

TS % Reduction 23

TSS %Reduction 73

COD %Reduction 36

Phenols %Reduction -

pH 1.8

Zeta (mV) 0

FeCl3 concentrations (g/L)

ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 7Η Σειρά πειραμάτων με Poly(diallyldimethylammonium Chloride) (PDADMAC)

Το θετικό φορτίο του πολυηλεκτρολύτη δείχνει ικανό να πραγματοποιήσει μηδενισμό του δυναμικού ζ και αποσταθεροποίηση των απωστικών δυνάμεων που είναι ένας από τους στόχους μας.


Χαρακτηριστικ - ά Μειώσεις PDADMAC


(g/L)2

TS % Reduction 36

TSS %Reduction

85

COD %Reduction

46

Phenols %Reduction

18

pH 4.34

Zeta (mV) 0.141

ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 8Η Σειρά πειραμάτων με Poly(ethylenimine)(PEI)

Ο πολυηλεκτρολύτης ο οποίος χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα πειραματική σειρά ήταν η (Poly(ethilenimine))(PEI). Ο συγκεκριμένος ηλεκτρολύτης συγκαταλέγεται επίσης στην ομάδα των κατιονικών πολυηλεκτρολυτών .


Χαρακτηριστικά - Μειώσεις Polyethilenimine


(g/L)5

TS % Reduction 40

TSS %Reduction

80

COD %Reduction

35

Phenols %Reduction

15

pH 4.53

Zeta (mV) 1.2

ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 9Η Σειρά πειραμάτων με Poly(allylamine)( PAA)

Ο πολυηλεκτρολύτης ο οποίος χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα πειραματική σειρά ήταν η Poly(allylamine)(PAA). Ο συγκεκριμένος ηλεκτρολύτης συγκαταλέγεται επίσης στην ομάδα των κατιονικών πολυηλεκτρολυτών. Εξετάστηκε με μεταβαλλόμενες συγκεντρώσεις από 0,5-6 g/L .


Χαρακτηριστικά- Μειώσεις Polyallylamine


(g/L)1.5

TS % Reduction 28

TSS %Reduction

90

COD %Reduction

36

Phenols %Reduction

40

pH 4.88

Zeta (mV) 3

ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 10Η Σειρά πειραμάτων με Polyallylamine Hydrochloride (PAH)

Ο πολυηλεκτρολύτης ο οποίος χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα πειραματική σειρά ήταν Polyallylamine Hydrochloride(PAH). Ο συγκεκριμένος ηλεκτρολύτης συγκαταλέγεται επίσης στην ομάδα των κατιονικών πολυηλεκτρολυτών. Στην παρούσα πειραματική σειρά μελετήθηκαν συγκεντρώσεις από 1-4 g/L.



Polyallylamine Hydrochloride


(g/L)

3

TS % Reduction 12

TSS %Reduction

19

COD %Reduction

32

Phenols %Reduction

21

pH 5.16

Zeta (mV) -5.33

ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 11Η Σειρά πειραμάτων με PDADMAC-Ca(OH)2

Εξετάστηκε η συμπεριφορά του αποβλήτου χρησιμοποιώντας τον βέλτιστο συνδυασμό ηλεκτρολύτη και πολυηλεκτρολύτη. Συγκεκριμένα ο πολυηλεκτρολύτης ο οποίος χρησιμοποιήθηκε και θεωρήθηκε ο βέλτιστος βάση τα αποτελέσματα της μείωσης του COD ήταν ο PDADMAC και ο αντίστοιχος ηλεκτρολύτης ήταν το Ca(OH)2 .



PDADMAC Ca(OH)2 20g/L


(g/L)1.25

TS % Reduction 43

TSS %Reduction

27

COD %Reduction

56

Phenols %Reduction

76

pH 13.04

Zeta (mV) 12.1

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΕΣ

Ο τριχλωριούχος σίδηρος ο οποίος φαίνεται να έχει καλύτερα αποτελέσματα στο COD (43%) μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη θέση του υδροξείδιο του ασβεστίου. Το γεγονός αυτό της μεγαλύτερης μείωσης οφείλεται στο ότι ο τριχλωριούχος σίδηρος κατάφερε να μηδενίσει το δυναμικό ζ.

Ηλεκτρολύτες

.Συγκέντ (g/L)

TS % Reduction

TSS %Reduction

COD %Reduction

Phenols %Reduction

pH Zeta (mV)

CaO 20 12 67 27 67 12.68 -12

Ca(OH)2 15 24 60 36 73 12.57 -12

Ca(Cl)2 5 -10 70 25 10 4.42 -5.96

FeCl3 9.58 19 58 43 - 1.5 0

MgCl2 7 6 73 23 8 4.4 -2.01

FeCl3

Floccan 20-23 40mg/L

9.58 23 73 36 - 1.8 0


ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑΠΟΛΥΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΕΣ Οι μειώσεις σε οργανικό φορτίο κυμαίνονται από 30%-60% και σε σύγκριση με τη νομοθεσία πετύχαμε μεγαλύτερες και καλύτερες μειώσεις. Το σημαντικό τους πλεονέκτημα έναντι των ηλεκτρολυτών είναι ότι επιφέρουν ίδιες μειώσεις με μικρότερες ποσότητες και επομένως πιο οικονομικό αποτέλεσμα.

-ΠολύΗλεκτρολύτε

ς

.Συγκέντ (g/L)

TS % Reduction

TSS %Reduction

COD %Reduction

Phenols %Reduction

pH Zeta (mV)

PDADMAC 2 36 85 46 18 4.34 0.141

Polyethilenimine 5 40 80 35 15 4.53 1.2

Polyallylamine 1.5 28 90 36 40 4.88 3

Polyallylamine Hydrochloride

3 12 19 32 21 5.16 -5.33

PDADMAC Ca(OH)2 20g/L 1.25 43 27 56 76 13.04 12.1


ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΠΟΛΥΗ παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Φαινομένων Μεταφοράς και Φυσικοχημικής Υδροδυναμικής του τμήματος Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών κατά το χρονικό διάστημα Μάρτιος 2013-Μάρτιος 2014.

Θα ήθελα να ευχαριστήσω τους: • Αναπληρωτής Καθηγητή κ. Χ. Παρασκευά• Μεταπτυχιακό φοιτητή Ιακωβίδη Ιάκωβο • Υποψήφιος Διδάκτωρ Ζάγκλη Δημήτρη


ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ

Documents

Transcript of ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ