Τα τελευταία χρόνια, τόσο σε παγκόσμιο επίπεδο αλλά κυρίως σε Ευρωπαϊκό, παρατηρείται μια προσπάθεια για θέσπιση διαρκώς αυστηρότερων νόμων και διατάξεων που αφορούν την πολιτική περιβάλλοντος, αντικατοπτρίζοντας την αυξημένη οικολογική συνείδηση του συνόλου των πολιτών. Παράλληλα, αναζητούνται μέθοδοι και τεχνικές προκειμένου σε όλους τους τομείς δραστηριότητας των ανθρώπων να επιτυγχάνεται περιορισμός της ρύπανσης. Μέσα σε αυτό το γενικότερο πλαίσιο διαχείρισης, ιδιαίτερη σημασία έχουν τα έργα αποχέτευσης και επεξεργασίας αποβλήτων, που ως σκοπό έχουν την όσο το δυνατόν γρηγορότερη και οικονομικότερη απομάκρυνση των ακάθαρτων και βλαβερών για το περιβάλλον νερών (απόβλητα), καθώς και την κατάλληλη επεξεργασία (καθαρισμό τους), ώστε να διατεθούν ακίνδυνα στο περιβάλλον (Αραβώσης et al, 2003). Σκοποί της διαδικασίας επεξεργασίας λυμάτων είναι η απομάκρυνση των αιωρούμενων σωματίων, της οργανικής ύλης, των μικροβιακών οργανισμών και της τροφικής τους αλυσίδας, αφήνοντας τα υγρά που απομένουν κατάλληλα για απορρόφηση από το έδαφος ή τη διάθεσή τους σε ποτάμια ή στη θάλασσα. Οι τρεις βασικές στάθμες της διαδικασίας επεξεργασίας λυμάτων χαρακτηρίζονται ως πρωτοβάθμια, δευτεροβάθμια και τριτοβάθμια. Κατά την πρωτοβάθμια επεξεργασία πρέπει να απομακρύνονται περίπου τα δυο τρίτα των αιωρούμενων σωματίων και το ένα τρίτο της οργανικής ύλης. Στη δευτεροβάθμια επεξεργασία σε δοχεία ή επιφάνειες αερισμού γίνεται αποδόμηση των μικροοργανισμών που μεταλλάσσονται σε οργανική ύλη. Στο πέρας της χρησιμοποιείται πολλές φορές χλώριο ή ενώσεις του για την απομάκρυνση των επιβλαβών μικροβίων. Αυτή είναι η τριτοβάθμια επεξεργασία, που απαιτείται μόνο όταν πρέπει τα επεξεργασμένα λύματα να χυθούν σε περιβαλλοντολογικά ευαίσθητη υγρή όδευση, οπότε απομακρύνονται οι θρεπτικές ουσίες, όπως αζωτούχες και φωσφορούχες ενώσεις που διευκολύνουν την ανάπτυξη βακτηρίων, μικροβιακών ή άλλων οργανισμών. Πρέπει να τονιστεί ότι οι τρεις αυτές διαδικασίες δεν είναι ποτέ πλήρως διαχωρισμένες και γενικά εξαρτώνται από το σύστημα επεξεργασίας λυμάτων και τις απαιτήσεις αποδόμησής τους. Οι υποχρεώσεις των μηχανικών, των ιδιοκτητών και των ενοίκων που ισχύουν για τις κεντρικές αποχετεύσεις κτιρίων ή οικισμών περιλαμβάνονται σε σχετική Υγειονομική Διάταξη (Aπ. E1β/221 της 22.1/ 24.2.1965 ΦEK 138B) ή αναφέρονται στο Γ.O.K., στον Kτιριοδομικό Kανονισμό και στην T.O.T.E.E. 2412/ 86. Προϋπόθεση για την κατασκευή ιδιωτικού συστήματος συλλογής, επεξεργασίας και διάθεσης των υγρών αποβλήτων είναι η έκδοση άδειας από την αρμόδια αρχή. H προστασία του περιβάλλοντος, του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα και των θαλασσών επιβάλλει την αποφυγή διάθεσης λυμάτων κατά τρόπο που να προξενεί μόλυνση στο υδατικό απόθεμα της γης. Είναι έτσι αναγκαίο σε κάθε περίπτωση που δεν έχει εξασφαλιστεί κεντρικό δίκτυο αποχέτευσης να λαμβάνονται μέτρα διάθεσης των λυμάτων με κατασκευές που γίνονται με δαπάνη των κατασκευαστών των κτιρίων ή των οικισμών ώστε να εξασφαλίζεται διάθεση των λυμάτων κατά τρόπο που να μην επηρεάζεται δυσμενώς το περιβάλλον. Η νομοθεσία η σχετική με τη διάθεση των λυμάτων κτιρίων σε περιοχές χωρίς κεντρικό δίκτυο αποχέτευσης επιβάλλει την υποβολή μελέτης επεξεργασίας και διάθεσής τους (Τσίγκας, 2003) Τα τελευταία χρόνια, προκειμένου να ελεγχθεί η ρύπανση και να αποφευχθεί η περαιτέρω υποβάθμιση των υδατικών πόρων του πλανήτη, έχουν θεσπιστεί ειδικές νομοθετικές διατάξεις, που αφορούν στη βιολογική διεργασία των υγρών αποβλήτων πριν αυτά διατεθούν στους υδάτινους αποδέκτες. Έτσι η βιολογική απομάκρυνση τόσο του οργανικού φορτίου όσο και των θρεπτικών συστατικών (κυρίως αζώτου και φωσφόρου) έχει καταστεί πλέον επιτακτική. Οι διεργασίες βιολογικής απομάκρυνσης του αζώτου μέσω της νιτροποίησης και της απονιτροποίησης βρίσκουν σήμερα ευρεία εφαρμογή στην επεξεργασία τόσο των αστικών και των βιομηχανικών υγρών αποβλήτων όσο και στην προεπεξεργασία του πόσιμου νερού. Η νιτροποίηση (βιολογική οξείδωση της αμμωνίας) υλοποιείται από δύο διαφορετικές κατηγορίες αυτότροφων βακτηριών. Η πρώτη ομάδα (νιτρωδοποιητές) μετατρέπει την αμμωνία (NH+4 ) σε νιτρώδη(NO−2 ) και στη συνέχεια η δεύτερη ομάδα, οι νιτρικοποιητές, οξειδώνει περαιτέρω το ενδιάμεσο προϊόν (νιτρώδη) σε νιτρικά (NO − 3 ). Η απονιτροποίηση είναι η βιολογική διεργασία, η οποία ευθύνεται για την απομάκρυνση του αζώτου με τη μορφή τωννιτρικών και/ή νιτρωδών από τα απόβλητα μέσω της μετατροπής τους σε αέριο άζωτο. Τα τελευταία χρόνια, γίνεται σημαντική ερευνητική προσπάθεια για να παρακαμφθεί το στάδιο της νιτρικοποίησης. Είναι επιθυμητό η αμμωνία να οξειδώνεται σε νιτρώδη και μετά απευθείας να λαμβάνει χώρα η απονιτροποίηση, παρά να γίνεται πρώτα η μετατροπή σε νιτρικά στα συστήματα απομάκρυνσης αζώτου. Θεωρητικά εξοικονομείται περίπου 25% σε δέκτη ηλεκτρονίων (οξυγόνο) και 40% σε δότη ηλεκτρονίων, ενώ επίσης ο ρυθμός απονιτροποίησης αυξάνεται κατά 63% με μικρότερη παραγωγή βιομάζας, οφέλη ιδιαίτερα σημαντικά από οικονομικής πλευράς, καθώς μειώνεται αρκετά το κόστος λειτουργίας της μονάδας επεξεργασίας αποβλήτων. Η παράκαμψη αυτή συνήθως επιτυγχάνεται ρυθμίζοντας κατάλληλα τη συγκέντρωση του διαλυμένου οξυγόνου, το pH και τη θερμοκρασία. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η εύρεση του βέλτιστου τρόπου λειτουργίας αντιδραστήρα SBR μέσω σχεδιαστικών και λειτουργικών διαφοροποιήσεων με σκοπό την απομάκρυνση του αζώτου από τα λύματα με παράκαμψη της παραγωγής των νιτρικών. Έγινε χρήση των κατάλληλων ρυθμίσεων του πλήθους και της διάρκειας των αερόβιων και ανοξικών φάσεων λειτουργίας του αντιδραστήρα σύμφωνα με την προηγούμενη γνώση που είχαμε αποκτήσει από την εμπειρία του εργαστηρίου πάνω σε αυτή την τεχνολογία και την πατέντα που έχει εξελίχθη στο εργαστήριο μας. Έτσι έγινε περαιτέρω εξέλιξη της πιλοτικής μονάδας που είχε εγκατασταθεί στο χώρο του Βιολογικού Καθαρισμού της πόλεως της Πάτρα σε μεγαλύτερη κλίμακα και σε πραγματικές συνθήκες μεταβολής οργανικής φόρτισης. Κατά την διάρκεια της παρούσας εργασίας έγινε σχεδιασμός και κατασκευή τριών διαφορετικών μονάδων επεξεργασίας λυμάτων τύπου SBR. / In recent years, both at the global level but mainly European, there is an attempt to introduce successively more stringent laws and provisions relating to environmental policy, reflecting the increased environmental awareness of all citizens. At the same time, methods and techniques in order sought in all areas activity of people to achieve the reduction of pollution. within this overall management framework, particular importance are the works sewage and waste treatment, which are designed as long as possible faster and economical removal of dirty and harmful for the water environment (wastes) and the appropriate treatment (purification them) so disposed harmless to the environment (Aravossis et al, 2003). Causes of wastewater treatment process is to remove suspended particles, organic matter, microbial organisms and the food chain, leaving the remaining liquids suitable for absorption from the soil or disposal in rivers or the sea. the three basic levels of wastewater treatment process characterized as primary, secondary and tertiary. In primary treatment must be removed about two thirds of suspended particles and a third organic matter. In secondary processing in containers or Ventilation surfaces becomes degradation of the microorganisms mutated in organic matter. At the end of the used several times or chlorine compounds for the removal of harmful microbes.

Η προστασία του περιβάλλοντος και της δημόσιας υγείας στις μέρες μας είναι επίκαιρες όσο ποτέ άλλοτε. Μία από τις κύριες αιτίες μόλυνσης η οποία μάλιστα συνεχώς αυξάνεται λόγω και τις ολοένα αυξανόμενης αστικοποίησης είναι η απόθεση των υγρών αποβλήτων. Γι αυτό το λόγο τα τελευταία χρόνια γίνονται ερευνητικές προσπάθειες με στόχο τη μείωση των ρυπαντικών φορτίων σε περιβαλλοντικά αποδεκτά επίπεδα, για να μπορέσουν τα λύματα να διατεθούν χωρίς να αλλοιώνουν σημαντικά τα χαρακτηριστικά του φυσικού αποδέκτη. Η βιολογική επεξεργασία λυμάτων είναι μία σύνθετη διαδικασία που πραγματοποιείται μέσω περίπλοκων βιολογικών, φυσικοχημικών και βιοχημικών αντιδράσεων. Η βιολογική απομάκρυνση του αζώτου πραγματοποιείται με τις διεργασίες της νιτροποίησης και της απονιτροποίησης. Η νιτροποίηση πραγματοποιείται κάτω από αερόβιες συνθήκες με την συνδρομή αυτότροφων βακτηρίων, που μετατρέπουν την αμμωνία σε νιτρώδες άζωτο και στη συνέχεια ακολουθεί οξείδωση των νιτρωδών σε νιτρικό άζωτο. Η απονιτροποίηση συνίσταται στην αναγωγή του νιτρικού αζώτου σε αέριο άζωτο, με τη βοήθεια προαιρετικά αερόβιων ετερότροφων μικροοργανισμών. Η προσομοίωση της διεργασίας σε Η/Υ με τη χρήση μαθηματικών μοντέλων, παίζει σημαντικό ρόλο στην περιγραφή, τον έλεγχο και την πρόβλεψη των αλληλεπιδράσεων των συστατικών που συμβαίνουν σε μια εγκατάσταση επεξεργασίας λυμάτων. Στην παρούσα εργασία έγινε η χρήση ενός τροποποιημένου μοντέλου με βάση το ASM3 για την ακρίβεια του ASM3 2N για την προσομοίωση μιας οξειδωτικής τάφρου. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να διερευνηθούν μέσω προσομοιώσεων οι συνθήκες αερισμού σε μία τυπική εγκατάσταση οξειδωτικής τάφρου, κάτω από τις οποίες επιτυγχάνεται απομάκρυνση του αζώτου από τα απόβλητα σε τιμές εντός των επιτρεπτών ορίων της νομοθεσίας για διάθεση στο φυσικό αποδέκτη. Ειδικότερα μελετήθηκε η επίδραση των σημαντικών λειτουργικών παραμέτρων οι οποίες επηρεάζουν την απόδοση του συστήματος με σκοπό τον προσδιορισμό εκείνο μέσω του οποίου επιτυγχάνεται ελαχιστοποίηση του κόστους λειτουργίας μιας τέτοιας εγκατάστασης. / -

Στις μέρες μας, η πρόοδος της τεχνολογίας έχει επιφέρει μια μεγάλη αύξηση στην ποσότητα των υγρών αποβλήτων. Ταυτόχρονα, υπάρχει η απαίτηση για βιολογική απομάκρυνση του αζώτου από υγρά απόβλητα με στόχο τη μείωση του συνολικού κόστους της διεργασίας. Προς αυτή την κατεύθυνση, τεχνολογίες για βιολογική απομάκρυνση αζώτου με παράκαμψη της παραγωγής νιτρικών, έχουν αναπτυχθεί. Ένας αριθμός παραγόντων όπως η αμμωνία, η θερμοκρασία, το PH, παίζει σημαντικό ρόλο στην παραγωγή νιτρικών. Τελευταία γίνεται και η χρήση ματηματικών μοντέλων με στόχο την μελέτη και τη βελτιστοποίηση αυτών των τεχνολογιών. Στην παρούσα εργασία μια τροποποίηση του μοντέλου ASM1 χρησιμοποιείται για την προσομοίωση μιας οξειδωτικής τάφρου, στην οποία πραγματοποιείται βιολογική απομάκρυνση αζώτου. Το σύστημα προσομοιάζεται με με 26 αντιδραστήρες CSTR, συνδεδεμένους σε σειρά. Αερόβιες και ανοξικές συνθήκες επικρατούν σε κάθε αντιδραστήρα. Παράγοντες όπως η κατανομή αερόβιων ανοξικών αντιδρστήρων, η ηλικία της λάσπης, ο λόγος ανακύκλωσης της λάσπης και του ανάμικτου υγρού και ο ογκομετρικός ρυθμός ροής μελετήθηκαν. Η συμπεριφορά του συστήματος ήταν παρόμοια.Σε όλες τις περιπτώσεις, πλην μιας, δεν παρατηρήθηκε παραγωγή νιτρικών. Τελικά οι επαναλαμβανόμενες αερόβιες-ανοξικές συνθήκες ευνοούν την παράκαμψη της παραγωγής νιτρικών. / Nowadays, the progress of technology has created a big increasement in the quantity of wastewater. Simultaneously, there is the demand of biological nitrogen removal from wastewater in order the cost of the process be reduced. In this direction, technologies of biological nitrogen removal, bypassing nitrate production, has developed. A number of factors such as ammonia, temperature, PH, play a significant role in nitrate production. Lately, mathematical models are used in great extend in order to study and optimize these technologies. In this study a modified ASM1 model is used to simulate an oxidation ditch, which performs biological nitrogen removal. The system is simulated with 26 CSTRS, connected in series. Aerobic or anoxic conditions prevail in each reactor. A number of factors such as the distribution of aerobic-anoxic reactors, sludge age, recycling rate of the sludge, recycling rate of mixed liquor and volumetric flow of wastewater was studied. The behavior of the system was the same. Nitrate production did not take place in all cases, except one. So repeated aerobic-anoxic conditions favor bypassing nitrate production.