Εξέταση Φυσικοχημικών Παραμέτρων και Διερεύνηση Αξιοποίησης Διαχωρισμένων στην Πηγή Βιοαποβλήτων

Ντόλκα, Αγγελική; Ntolka, Angeliki

dc.contributor.author	Ντόλκα, Αγγελική	el
dc.contributor.author	Ntolka, Angeliki	en
dc.date.accessioned	2015-01-23T11:04:33Z
dc.date.available	2016-02-08T12:28:40Z
dc.date.issued	2015-01-23
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/40115
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.10692
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Βιοαπόβλητα	el
dc.subject	Κομποστοποίηση	el
dc.subject	Ξήρανση	el
dc.subject	Φυσικοχημικές παράμετροι	el
dc.subject	Αξιοποίηση	el
dc.subject	Biowaste	en
dc.subject	Drying	en
dc.subject	Composting	en
dc.subject	Physicochemical parameters	en
dc.subject	Valorization	en
dc.title	Εξέταση Φυσικοχημικών Παραμέτρων και Διερεύνηση Αξιοποίησης Διαχωρισμένων στην Πηγή Βιοαποβλήτων	el
dc.title	Examination of Physicochemical Parameters and Investigation of Valorization of Source Separated Biowaste	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Περιβαλλοντική επιστήμη	el
heal.language	el
heal.access	free	el
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2014-10-03
heal.abstract	H παρούσα διπλωματική εργασία έχει τίτλο «Εξέταση φυσικοχημικών παραμέτρων και διερεύνηση αξιοποίησης διαχωρισμένων στην πηγή βιοαποβλήτων». Στόχος της είναι η μελέτη της εφαρμογής των διεργασιών της ξήρανσης και της κομποστοποίησης σε οικιακό επίπεδο, για την ανάκτηση των παραγόμενων βιοαποβλήτων και τη μετατροπή τους σε εδαφοβελτιωτικό προϊόν. Το πρώτο κεφάλαιο, αποτελεί μία εισαγωγή στο θέμα της διαχείρισης των αποβλήτων, κατά την οποία παρατίθενται βασικοί ορισμοί που σχετίζονται με τα Αστικά Στερεά Αποβλήτα, σύμφωνα με τον Ευρωπαϊκό Κατάλογο Αποβλήτων, ο οποίος περιλαμβάνει την κατηγοριοποίησή τους. Στο πλαίσιο αυτής της ταξινόμησης αποσαφηνίζονται επίσης το κλάσμα των βιοαποδομήσιμων αποβλήτων και το υποσύνολο των βιοαποβλήτων. Επίσης, γίνεται ανάλυση των βασικών φυσικοχημικών χαρακτηριστικών διαφόρων συστατικών των αποβλήτων, καθώς και των κύριων ζωντανών οργανισμών που δύνανται να διαβιώνουν στα στερεά απόβλητα, αναλόγως της κατηγορίας τους. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναπτύσσεται η πολιτική της Ευρωπαϊκής Ένωσης ως προς την διαχείριση των αποβλήτων και παρουσιάζονται οι σχετικές Οδηγίες που έχουν θεσπιστεί για το σκοπό αυτό. Επίσης, παρατίθεται το ελληνικό νομοθετικό πλαίσιο, όπως έχει διαμορφωθεί στην προσπάθεια προσαρμογής της Ελλάδας στα ευρωπαϊκά πρότυπα. Στο τρίτο κεφάλαιο πραγματοποιείται ανασκόπηση και καταγραφή διαφόρων μελετών περιπτώσεων που σχετίζονται με τις ποσοτήτες των βιοαποβλήτων που παράγονται σε Ευρωπαϊκό και Διεθνές επίπεδο. Οι περιτπώσεις που διερευνήθηκαν εμπεριείχαν στοιχεία αναφορικά με την εποχιακή διακύμανση της σύστασης των βιοαποβλήτων, τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που επιφέρουν οι εκάστοτε μέθοδοι διαχείρισής τους και τη σύνδεση της σύστασης των αποβλήτων με το εισόδημα του πληθυσμού. Η ανασκόπηση έγινε στο πλαίσιοτης ανομοιογένειας των μεθόδων που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της σύνθεσης των ΑΣΑ και κατ’ επέκταση των βιοαποβλήτων, με σκοπό να σχηματιστεί μια ολοκληρωμένη όσο γίνεται εικόνα, τονίζοντας το γεγονός ότι τα βιοαπόβλητα αποτελούν το επικρατέστερο/μεγαλύτερο κλάσμα των ΑΣΑ και συνεπώς η ορθή διαχείρισή τους είναι ύψιστη αναγκαιότητα. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται οι μέθοδοι επεξεργασίας των βιοαποβλήτων (αερόβια επεξεργασία, αναερόβια επεξεργασία, θερμικές μέθοδοι και οικιακή ξήρανση) που χρησιμοποιούνται τόσο σε οικιακή, όσο και σε μεγαλύτερη κλίμακακαι παρουσιάζονται μερικά από τα υπάρχοντα εμπορικά συστήματα των τεχνολογιών οικιακής αναερόβιας χώνευσης, ξήρανσης και κομποστοποίησης. Το πέμπτο κεφάλαιο που ακολουθεί μας εισάγει στο πειραματικό μέρος της παρούσας εργασίας. Πιο συγκεκριμένα, επεξηγούνται τα δύο διακριτά στάδια της πειραματικής διαδικασίας κατά τα οποία πραγματοποιήθηκε αρχικώς ξήρανση των υπο μελέτη δειγμάτων και κατόπιν διερευνήθηκε η αξιοποίησή τους με τη μέθοδο της κομποστοποίησης. Αναλύεται λεπτομερώς η μεθοδολογία που εφαρμόστηκε με τα πειραματικά πρωτόκολλα ξήρανσης και κομποστοποίησης, περιγράφονται οι πειραματικές διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν, καθώς και οι μέθοδοι ανάλυσης των φυσικοχημικών παραμέτρων που μελετήθηκαν. Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα υπό μορφή πινάκων και διαγραμμάτων και γίνεται ο σχολιασμός τους. Αναλυτικότερα, είκοσι δείγματα ξηραμένων διατροφικών αποβλήτων εξετάστηκαν ως προς τις παρακάτω φυσικοχημικές παραμέτρους: υγρασία (%), πτητικά στερεά (%), pH, ηλεκτρική αγωγιμότητα, TOC (%), TN (%), λόγος C/N. Οι τιμές που υπολογίστηκαν για την Περίληψη 4 % υγρασία των είκοσι δειγμάτων κυμάνθηκαν μεταξύ 0,5 – 29,4 %, ενώ το εύρος τιμών για τα % πτητικά στερεά ήταν 88,9 – 96,8 %. Όσον αφορά την παράμετρο του pH, η μέγιστη τιμή που μετρήθηκε είναι 5,27 και η ελάχιστη 3,8. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα κυμάνθηκε μεταξύ 0,94 – 4,57 mS/cm και τα ποσοστά σε ολικό οργανικό άνθρακα μεταξύ 44,2 – 61,8 %. Για την παράμετρο του % ολικού αζώτου, οι τιμές που σημειώθηκαν για τα είκοσι δείγματα εντοπίζονται στην περιοχή 1 – 6,6 %. Τέλος, ο λόγος C/N υπολογίστηκε μεταξύ των τιμών 8,37 – 42,53 %. Συμπερασματικά αναφέρεται ότι με τη διεργασία της ξήρανσης επιτυγχάνεται σημαντική μείωση της μάζας των βιοαποβλήτων της τάξης του 81%, εύρημα το οποίο τονίζει το πλεονέκτημα της συγκεκριμένης καινοτόμου τεχνολογίας από πλευράς ευκολίας διαχείρισης των παραγόμενων ποσοτήτων. Επιπρόσθετα, δίνει τη δυνατότητα αποθήκευσης του ξηρού υλικού για μεγάλα χρονικά διαστήματα χωρίς να αλλοιώνονται τα φυσικοχημικά του χαρακτηριστικά. Κατόπιν, με στόχο τη μελέτη της διεργασίας της κομποστοποίησης, πραγματοποιήθηκαν τρεις κύκλοι πειραμάτων. Ειδικότερα, στον πρώτο, δεύτερο και τρίτο κύκλο η περιεκτικότητα του αρχικού υποστρώματος σε ξηρό υλικό ήταν 10 %, 30 % και 50 % κ.β. αντίστοιχα. Κατά τη διενέργεια των τριών πειραματικών κύκλων, παρατηρήθηκε ότι για το προς εξέταση μίγμα βιοαποβλήτων οι παράμετροι μελέτης δεν εξελίχθηκαν ομαλώς σύμφωνα με τη διεργασία της κομποστοποίησης. Τα τελικά προϊόντα δεν είναι σταθεροποιημένα, με αποτέλεσμα να μην μπορούν να ανταποκριθούν στα πρότυπα ποιότητας του κόμποστ. Το έβδομο και τελευταίο κεφάλαιο εμπεριέχει τα συμπεράσματα που προέκυψαν τόσο από την έρευνα που διεξήχθη σχετικά με την ανασκόπηση και καταγραφή των παραγόμενων ποσότήτων των βιοαποβλήτων σε διεθνές επίπεδο και τις μεθόδους διαχείρισής τους, όσο και από την μελέτη των πειραματικών διαδικασιών και αποτελεσμάτων. Η διπλωματική εργασία καταλήγει στο γενικό συμπέρασμα ότι στις σύγχρονες κοινωνίες η διαχείριση των απορριμμάτων αποτελεί μείζον περιβαλλοντικό ζήτημα, με οικονομικές και κοινωνικές προεκτάσεις. Με γνώμονα την Ευρωπαϊκή πολιτική και τις δεσμεύσεις-στόχους που οφείλουν να τηρούν τα Κράτη Μέλη για την εφαρμογή κατάλληλων περιβαλλοντικά και οικονομικά τεχνολογιών για την επεξεργασία των βιοαποβλήτων των οποίων δεν μπορεί να γίνει πρόληψη της δημιουργία τους, ο συνδυασμός των τεχνολογιών της ξήρανσης και της κομποστοποίησης που μελετήθηκαν θα μπορούσε να αποτελέσει έναν εναλλακτικό και βιώσιμο τρόπο διαχείρισής τους με πολλαπλά οφέλη, όπως η ανάκτηση χρήσιμων υλικών προς περαιτέρω αξιοποίηση.	el
heal.abstract	The present thesis is entitled "Examination of physicochemical parameters and investigation of valorization of source separated biowaste". The thesis scope is to study the implementation of processes of drying and composting at household level for the recovery of biowaste and their conversion into compost. The first chapter is an introduction addressing the waste management problem, incorporating basic definitions related to the management of Municipal Solid Waste, according to the European Waste Catalogue, which includes their categorization. Within this framework, the biodegradable fraction of waste and the division of biowaste are also clarified, by providing the categorization of biowaste in terms of their source of production. Finally, the analysis of the key characteristics of different waste components, and the main living organisms present in them are given. The second chapter summarizes the EU policy regarding the waste management and presents the relevant Directives which have been adopted for this purpose. The relevant Greek legislative framework is also presented as developed in the context of the efforts performed by Greece in order to be adjusted to the European standards. The third chapter encompasses a review and recording of various case studies related to the quantities of produced biowaste within Europe and internationally. The cases investigated entailed data on the seasonal variation of the composition of biowaste, the environmental impacts resulting from the current waste management methods and the composition of the biowaste in conjunction with the income of the population. The review also targeted the problem of heterogeneity of the methods used for determining the composition of MSW and thus of biowaste between different countries, in order to form a complete picture, as possible, stressing the fact that bio-waste are the predominant / larger fraction of MSW and to this end proper management is of utmost necessity. The fourth chapter includes the treatment methods employed for biowaste (aerobic treatment, anaerobic digestion, thermal drying methods and drying at household scale) and provides the description of various existing commercial systems of anaerobic digestion, drying and composting, at household or larger scale. The fifth chapter introduces the experimental part of the present work. In particular, the two distinct stages of the experimental procedure are explained, according to which the drying step of the samples under investigation was initially applied, prior to their utilization for composting. To this direction, the detailed methodology incorporating the experimental protocols, the experimental apparatus and the methods of analysis of the physicochemical parameters are given. The sixth chapter presents the experimental results in the form of tables and charts and the findings are discussed thoroughly. More specifically, twenty (20) samples of dried food waste were tested for the following physicochemical parameters: moisture content (%), volatile solids (%), pH, electric conductivity, TOC (%), TN (%), ratio C/N. The values calculated for the % moisture content of the examined samples ranged from 0.5 to 29.4%, while the range for the percentage of volatile solids were between 88.9 and 96.8%. Regarding the parameter of pH, the maximum measured value was 5.27, while the minimum 3.8. The electrical conductivity (EC) ranged between 0.94 – 4.57 mS/cm and the percentage of total organic Summary 6 carbon (TOC) varied between 44.2 to 61.8%. Concerning the parameter of total nitrogen (TN), the measured values for the twenty samples ranged between 1 - 6.6%. Finally, the C/N ratio was calculated between the values 8.37 and 42.53%. In conclusion, it is stated that the drying process resulted in a significant mass reduction of biowaste of 81%, a finding which emphasizes the advantage of this innovative technology in terms of the effectiveness of the management of the produced quantities. In addition, the aforementioned technology enables the storage of dried material for long periods without altering the physicochemical features. Furthermore, for the study of the composting process, three rounds of experiments were conducted. Specifically, in the first, second and third cycle, the content of the initial substrate of dried biowaste was 10%, 30% and 50% by weight, respectively. During the three experimental cycles, it was observed that the studied parameters of the biowaste mixtures were not developed smoothly, in accordance with the typical process of composting. The finished products were not bio-stabilized, so they could not meet the standards of compost quality. The seventh and last chapter contains the conclusions drawn from both the study of the experimental procedures and results, as well as the research conducted on the review and recording of the produced quantities of biowaste internationally and their management methods. The thesis concludes the general conclusion that in modern societies, the management of waste is a major environmental issue, with economic and social implications. With reference to the European policy and the commitments - targets which the Member States should follow for the implementation of appropriate environmental and economical technologies for the treatment of biowaste which cannot be prevented, the investigated combination of the drying and composting processes could be an alternative and sustainable management solution with multiple benefits, such as the production of useful material (compost).	en
heal.advisorName	Λοϊζίδου - Μαλαμή, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Παυλάτου, Ευαγγελία	el
heal.committeeMemberName	Λοϊζίδου - Μαλαμή, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Βλυσίδης, Απόστολος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	175 σ.
heal.fullTextAvailability	true