Μελέτη της οργανικής ύλης και των σχηματιζόμενων παραπροϊόντων οζονισμού και χλωρίωσης κατά την επεξεργασία επιφανειακών νερών

Abstract

In the present study the characteristics of natural organic matter (NOM) of Aliakmonas river that supplies the Drinking Water Treatment Plant of Thessaloniki (DWTP), the influence of the various treatment processes on NOM and the formation of organic by-products during the implementation of disinfection methods, such as ozonation and chlorination, were investigated. Monthly sampling campaigns were conducted for one year along the treatment stages of the DWTP and were investigated both quantitative and qualitative characteristics of NOM, such as DOC, UV254, SFS, BDOC and fractionation, and the influence of the different treatment processes on them. Also, carbonyl compounds were detected as the main group of ozonation by-products and the formation potential of trihalomethanes and haloacetic acids as chlorination by-products was calculated. Moreover, the influence of other sources of organic matter on NOM of surface water was studied. Lab-scale ozonation experiments were conducted on samples of surface water from Aliakmonas river and on its mixtures with treated and raw wastewater and humic acids. The characteristics of NOM and the formation of disinfection by-products were studied. Finally, lab-scale ozonation experiments in various ozone doses and contact times were conducted on samples of intracellular and extracellular organic matter of two strains of cyanobacteria found frequently in Aliakmonas river (Microcystis flos-aquae TAU-MAC 1510 and Anabaena sp. TAU-MAC 2610). The changes both in the characteristics of algal organic matter and the formation of carbonyl compounds were studied. Possible correlations between the measured parameters and their changes were investigated by applying statistical too

Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκαν τα χαρακτηριστικά της φυσικής οργανικής ύλης (ΝΟΜ) του επιφανειακού νερού του ποταμού Αλιάκμονα που τροφοδοτεί την Εγκατάσταση Επεξεργασίας Νερού Θεσσαλονίκης (Ε.Ε.Ν.Θ.), η επίδραση σε αυτήν των διαφόρων σταδίων επεξεργασίας της εγκατάστασης και ο σχηματισμός οργανικών παραπροϊόντων κατά τη χλωρίωση και τον οζονισμό της. Πραγματοποιήθηκαν μηνιαίες δειγματοληψίες για ένα έτος από όλα τα στάδια επεξεργασίας της Ε.Ε.Ν.Θ. και εξετάστηκαν τα χαρακτηριστικά της ΝΟΜ (DOC, BDOC, UV254, SUVA και SFS) και ο σχηματισμός παραπροϊόντων απολύμανσης. Οι κύριες ομάδες παραπροϊόντων απολύμανσης που μελετήθηκαν ήταν οι καρβονυλικές ενώσεις ως παραπροϊόντα οζονισμού και το δυναμικό σχηματισμού τριαλογονομεθανίων και αλογονοξικών οξέων ως παραπροϊόντα χλωρίωσης. Επίσης, διερευνήθηκε η επίδραση αυτόχθονων και αλλόχθονων πηγών οργανικής ύλης στα χαρακτηριστικά της ΝΟΜ (DOC, BDOC, UV254, SUVA και SFS) και στη δυνατότητα σχηματισμού παραπροϊόντων απολύμανσης. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν πειράματα οζονισμού και χλωρίωσης σε εργαστηριακό επίπεδο σε δείγματα επιφανειακού νερού του ποταμού Αλιάκμονα και μιγμάτων αυτού με επεξεργασμένα και ακατέργαστα αστικά λύματα, όπως επίσης και με χουμικά οξέα. Τέλος, πειράματα οζονισμού σε εργαστηριακό επίπεδο πραγματοποιήθηκαν σε δείγματα εσωκυτταρικής και εξωκυτταρικής οργανικής ύλης δυο στελεχών κυανοβακτηρίων που συναντώνται με υψηλή συχνότητα στον ποταμό Αλιάκμονα (Microcystis flos-aquae TAU-MAC 1510 και Anabaena sp. TAU-MAC 2610). Τα δείγματα της βιολογικής οργανικής ύλης οζονίστηκαν στο εργαστήριο σε διαφορετικές συνθήκες δόσης όζοντος και χρόνου επαφής και προσδιορίστηκαν οι μεταβολές των χαρακτηριστικών της οργανικής ύλης (DOC, URI, UV254 και SFS) και της συγκέντρωσης των καρβονυλικών ενώσεων ως παραπροϊόντων οζονισμού. Πιθανές συσχετίσεις μεταξύ των διαφόρων παραμέτρων και των μεταβολών τους μελετήθηκαν με την εφαρμογή στατιστικών εργαλείων.