Ο κύκλος του αζώτου σε τεχνητούς υγροβιότοπους και η επίδραση της βλάστησης σε αυτόν

Abstract

Στην παρούσα Μεταπτυχιακή Διατριβή διερευνήθηκε ο κύκλος του Αζώτου (Ν) κατά την εφαρμογή Υγρών Αποβλήτων (ΥΑ) σε Τεχνητούς Υγροβιοτόπους Οριζόντιας Επιφανειακής Ροής (FWS). Για την επίτευξη του στόχου αυτού κατασκευάστηκαν στο Πολυτεχνείο Κρήτης έξι πιλοτικές μονάδες, δύο χωρίς βλάστηση, δύο φυτεμένοι με Typha Latifolia και δύο με Arundo Donax. Το πείραμα έλαβε χώρα κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες, χρησιμοποιήθηκε συνθετικό ΥΑ και πραγματοποιήθηκαν συχνές δειγματοληψίες. Τα αποτελέσματα έδειξαν ισχυρή επίδραση της παρουσίας βλάστησης καθώς και του φυτικού είδους στην απομάκρυνση της ΝΗ4-Ν, των ΑΑ και του ΤΚΝ. Επιπλέον, παρατηρήθηκε γενικότερα μία καλύτερη αντιμετώπιση στα συστήματα που ήταν φυτεμένα με T. Latifolia συγκριτικά με αυτά με A. Donax, η οποία παρατηρείται πιο ειδικά, τόσο στα ΑΑ, στην ΝΗ4-Ν όσο και στο ΤΚΝ. Οι ρυθμοί απομάκρυνσης της ΝΗ4-Ν ήταν αρνητικοί, και κυμάνθηκαν από -62 mg/m2/d (για ΤΥ που δεν έφεραν βλάστηση) έως -10 mg/m2/d (για τα συστήματα που ήταν φυτεμένα με T. Latifolia. Τα αποτελέσματα φανερώνουν παρεμπόδιση της νιτροποίησης, πιθανώς λόγο του ανοξικού περιβάλλοντος και του μικρού χρόνου παραμονής του αποβλήτου στα συστήματα. Η κύρια διεργασία απομάκρυνσης Ν στα υπό εξέταση συστήματα, φυτεμένα με T. Latifolia, φαίνεται να είναι η απονιτροποίηση (με ρυθμούς απομάκρυνσης έως 61.95 mg/m2/d), ενώ για τα υπόλοιπα συστήματα δεν εμφανίζεται κύρια διεργασία απομάκρυνσης Ν. Η διεργασία ΑΝΑΜΜΟΧ χρήζει περεταίρω έρευνα και παρακολούθηση με εξειδικευμένες μεθόδους (FISH, qPCR, ισότοπα Ν). Τέλος, όλα τα παραπάνω, αναδεικνύουν την ανάγκη περαιτέρω έρευνας πάνω στη διερεύνηση του κύκλου του Ν στους TY, στην ποσοτικοποίηση της συνεισφοράς των ΑΝΑΜΜΟΧ σε αυτόν, καθώς και στην βελτιστοποίηση του σχεδιασμού ΤΥ ως προς την απόδοση απομάκρυνσης Ν.

Main goal of the present study was the investigation of the N circle along with the contribution of vegetation on CW. For this purpose, six pilot FWCWs were built in Technical University of Crete, 2 without vegetation, 2 with Typha Latifolia and 2 with Arundo Donax. The experiment took place under controlled conditions with often samplings and the use of synthetic sewage. Results showed that there are significant differences between the wetlands that were planted and those who weren’t regarding the removal of NH4-N, AA and TKN. Additionally, there was observed a generally better confrontation in the systems that were planted with T. Latifolia compared to those planted with A. Donax, which is observed more specific in the AA, NH4-N and TKN. NH4-N removal rates were negative, and ranged between -62 mg/m2/d (for the unplanted systems) to -10 mg/m2/d (for systems planted with T. Latifolia). The results reveal inhibition of nitrification, probably because of the anoxic environment and the small retention time in the systems. The main N removal procedure in the examined CWs planted with T. Latifoliaseems to be denitrification (with removal rates up to 61.95 mg/m2/d), while for the rest CWs there doesn’t seem to be a main N removal process. ANAMMOX procedure erquires further research along with specialized methods (FISH, qPCR, N isotopes) . Summarizing, all above show the need for further research on the N cycle in the CWs, on the quantification of the ANAMMOX contribution and on optimizing the design of the CWs regarding N removal efficiency.