Τμ. Πολιτικών Μηχανικών ΔΠΘ ΜΑΘΗΜΑ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ Διάλεξη 2 Ιφιγένεια Κάγκαλου Καθηγήτρια Τμ. Πολιτικών Μηχανικών ΔΠΘ ikagkalo@civil.duth.gr Tel. 2541079601 Skype: jenny.kagalou Tweet: @ifikagalou

Υδατικά σώματα/ βιολογικές διεργασίες Ενέργεια και βιολογική διάσπαση Αερόβιες και αναερόβιες διαδικασίες Ανάπτυξη βακτηρίων ( φάσεις) Βιοαποικοδόμηση ιζημάτων Παθογόνοι μικροοργανισμοί/ απολύμανση

Οξυγόνο Η δυναμική του διαλυμένου οξυγόνου στο νερό καθορίζεται από την είσοδό του από την ατμόσφαιρα Την είσοδό του από την φωτοσύνθεση Την απώλειά του από τις χημικές-βιολογικές διεργασίες

Διαλυτότητα του οξυγόνου στο νερό Παράγοντες που επηρεάζουν Ατμοσφαιρική πίεση (ευθέως ανάλογη) (μείωση στα μεγάλα υψόμετρα, αύξηση στα μεγάλα βάθη) P= Κ. Ν όπου Ρ = πίεση του αερίου Ν = το μοριακό κλάσμα του αερίου Κ K= συντελεστής Henry που εξαρτάται από τη φύση του αερίου, τον διαλύτη, και την θερμοκρασία.

Όπου,Ν1 το μοριακό κλάσμα του αερίου συστατικού στο διάλυμα 2. Θερμοκρασία (αντιστρόφως ανάλογη) dln (N1/N2)/d0 = - AC/RT2 Όπου,Ν1 το μοριακό κλάσμα του αερίου συστατικού στο διάλυμα Ν Ν2, το μοριακό κλάσμα του αερίου σε μορφή ατμού πάνω από το διάλυμα Τ  η θερμοδυναμική θερμοκρασία R  η σταθερά των αερίων (8,314 JK1  mol1) ΔΗ  η μεταβολή της ενθαλπίας (KJ  mole1) P  η ολική πίεση πάνω στο διάλυμα

3. Αλατότητα (αντιστρόφως ανάλογη, salting-out effect) ελάττωση στη διαλυτότητα του οξυγόνου, σε σταθερή θερμοκρασία, όταν αυξάνεται η συγκέντρωση του [Cl].

Ισοζύγιο Διαλυμένου Οξυγόνου Διαλυμένο Οξυγόνο = Επαναερισμός + Παραγωγικότητα (πηγές) - (CBODDecay + SOD + Αναπνοή + Νιτροποίηση (κατανάλωση)

ΤΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΣΤΑ ΥΔΑΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΣΤΑ ΥΔΑΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 1. Αποξυγόνωση του νερού λόγω οξείδωσης των οργανικών ουσιών Η υποβάθμιση της ποιότητας ενός υδατορεύματος που δέχεται οργανικά απόβλητα προκαλείται κυρίως από τη μεγάλη ποσότητα οξυγόνου που χρειάζεται για την αερόβια διάσπασή τους σε σύγκριση με την ποσότητα διαλυμένου οξυγόνου που συγκρατείται στο νερό (Αντωνόπουλος, 2003).

Το αποτέλεσμα είναι να μειώνεται το οξυγόνο που, πολλές φορές, φθάνει σε επίπεδο που δεν είναι αρκετό για την υποστήριξη της ζωής πολλών ειδών των υδρόβιων οργανισμών. Σε ορισμένες περιπτώσεις η μείωση του οξυγόνου είναι τέτοια που εμφανίζεται και αναερόβια διάσπαση στο νερό που δέχεται τα απόβλητα με υψηλές τιμές BOD.

Βιοχημικά απαιτούμενο οξυγόνο Biochemical oxygen Demand (BOD) Το στοιχειακό οξυγόνο που χρειάζεται για τη βιοχημική αποδόμηση των οργανικών ουσιών του υδάτινου αποδέκτη από αερόβιους μικροοργανισμούς, ονομάζεται βιοχημικά απαιτούμενο οξυγόνο (BOD: Biochemical Oxygen Demand). ΜΕΤΡΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΚΟΥ ΦΟΡΤΙΟΥ!!!!!!!!

Στάδια βιοχημικής αποδόμησης Η διαδικασία της βιοχημικής αποδόμησης, δηλαδή της οξείδωσης των οργανικών ουσιών, γίνεται σε δύο στάδια. α) Στο πρώτο στάδιο αποδομούνται κυρίως οι ενώσεις του άνθρακα. Το στάδιο αυτό διαρκεί περίπου δέκα ημέρες και ονομάζεται ανθρακούχο B.O.D. (ο δόκιμος όρος είναι η αγγλική ονομασία: carbonaceous B.O.D.). β) Στο δεύτερο στάδιο, που αρχίζει συνήθως την 10η11η ημέρα (σε θερμοκρασία 20C) οξειδώνονται οι αζωτούχες ενώσεις, αφού έχουν αναπτυχθεί πλέον τα νιτροβακτήρια και ονομάζεται νιτρογενές B.O.D. (nitrogeneous B.O.D.) και η συγκεκριμένη διαδικασία νιτροποίηση.

Η δοκιμασία B.O.D. (B.O.D. τεστ)

Για τη μέτρηση της ζήτησης οξυγόνου στο νερό που περιέχει οργανικά απόβλητα έχει καθιερωθεί ο προσδιορισμός της λεγόμενης βιοχημικής ζήτησης οξυγόνου (BOD). BOD μιας υδάτινης μάζας που περιέχει οργανικά απόβλητα ορίζεται σαν η ποσότητα του οξυγόνου που χρειάζονται οι μικροοργανισμοί για την αερόβια διάσπαση της ποσότητας των οργανικών ουσιών και την πλήρη οξείδωση των ενώσεων N, C, S, P κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης χρονικής περιόδου και υπό ορισμένη θερμοκρασία. Είναι δηλαδή η ποσότητα οξυγόνου που χρειάζονται τα αερόβια βακτήρια για να μετατρέψουν τις οργανικές ενώσεις σε σταθεροποιημένα προϊόντα.

Η καμπύλη που εκφράζει την κατανάλωση οξυγόνου κατά την οξείδωση της οργανικής ύλης σε σχέση με το χρόνο είναι γνωστή σαν καμπύλη ζήτησης οξυγόνου. Η ζήτηση του οξυγόνου επηρεάζεται από τη θερμοκρασία, επειδή η όλη διαδικασία της οξείδωσης των οργανικών ουσιών είναι μια βιολογική διαδικασία ευαίσθητη σης μεταβολές της θερμοκρασίας.

Ο ρυθμός μεταβολής του BOD κατά τους Streeter and Phelps (1925) είναι ανάλογος προς την ποσότητα οργανικής ύλης που δεν έχει οξειδωθεί και εκφράζεται από τη σχέση: dL / dt = - Κ1 L (3.1) όπου: L είναι η συγκέντρωση της οργανικής ουσίας εκφρασμένης σε ποσότητα οξυγόνου που χρειάζεται για την πλήρη οξείδωσή της, t είναι ο χρόνος και Κ1 είναι μια σταθερά γνωστή και σαν σταθερά αποξυγόνωσης.

Εκτός από τη βιοχημική ζήτηση οξυγόνου (BOD), για την περιγραφή της ποιότητας του νερού που δέχεται οργανικά απόβλητα χρησιμοποιείται και ο όρος της χημικής ζήτησης οξυγόνου (COD), που εκφράζει την ποσότητα οξυγόνου που απαιτείται για την οξείδωση της οργανικής ουσίας με οξειδωτικά μέσα. Το COD είναι λίγο μεγαλύτερο από το BOD γιατί περιλαμβάνει και τις μη βιολογικά αποικοδομήσιμες οργανικές ουσίες. Επίσης: BOD 1ου σταδίου ή CBOD ή τελικό BOD (πλήρης οξείδωση του C) NOD (αζωτούχος ζήτηση οξυγόνου) UOD (έσχατη ζήτηση οξυγόνου, άθροισμα όλων)

υπολογισμοί BOD, mg/l = D1-D2/P Όπου , D1 = διαλυμένο οξυγόνο αρχικό