Εργαστηριακή προσομοίωση επεξεργασίας γκρίζου νερού μέσω κροκίδωσης και διύλισης σε φίλτρα άμμου και ενεργού άνθρακα

Γαλάνη, Ανδριανή; Galani, Andriani

dc.contributor.author	Γαλάνη, Ανδριανή	el
dc.contributor.author	Galani, Andriani	en
dc.date.accessioned	2015-07-24T08:21:15Z
dc.date.available	2015-07-24T08:21:15Z
dc.date.issued	2015-07-24
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/41029
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.4551
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Γκρίζο νερό	el
dc.subject	Κροκίδωση	el
dc.subject	Καθίζηση	el
dc.subject	Φίλτρο άμμου	el
dc.subject	Φίλτρο ενεργού άνθρακα	el
dc.subject	Grey water	en
dc.subject	Coagulation	en
dc.subject	Settling	en
dc.subject	Sand filter	en
dc.subject	Activated carbon filter	en
dc.title	Εργαστηριακή προσομοίωση επεξεργασίας γκρίζου νερού μέσω κροκίδωσης και διύλισης σε φίλτρα άμμου και ενεργού άνθρακα	el
dc.title	Laboratory simulation for grey water treatment with the use of coagulation and filtration through sand and activated carbon	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Υγειονομική Τεχνολογία	el
heal.classification	Επαναχρησιμοποίηση υγρών αστικών αποβλήτων	el
heal.classification	Επεξεργασία γκρίζου νερού	el
heal.classification	Wastewater	en
heal.classificationURI	http://lod.nal.usda.gov/2724
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-03-19
heal.abstract	Κύριο αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας ήταν η αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας ενός φυσικοχημικού συστήματος γκρίζου νερού αποτελούμενου κατά σειρά από μονάδες κροκίδωσης, καθίζησης, και διύλισης σε φίλτρο άμμου και ενεργού άνθρακα. Ως γκρίζο νερό χαρακτηρίζονται τα οικιακά υγρά απόβλητα, με την εξαίρεση της ροής που καταλήγει στην τουαλέτα, η οποία ονομάζεται μαύρο νερό. Συνεπώς, το γκρίζο νερό περιέχει ροές από το μπάνιο, το νιπτήρα, το πλυντήριο ρούχων και την κουζίνα, αν και σε αρκετές βιβλιογραφικές πηγές τα λύματα από την κουζίνα εξαιρούνται λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε λίπη, έλαια και οργανικές ενώσεις. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν συνολικά 4 κύκλοι πειραμάτων. Στους πρώτους 3 κύκλους, το σύστημα αποτελούνταν από δεξαμενή κροκίδωσης, δεξαμενή καθίζησης, φίλτρο άμμου και φίλτρο ενεργού άνθρακα, ενώ χρησιμοποιήθηκαν μείγματα γκρίζου νερού διαφορετικής σύστασης. Στον 4ο κύκλο πειραμάτων, αφαιρέθηκε η δεξαμενή καθίζησης και πραγματοποιούταν απευθείας διύλιση του κροκιδωμένου μείγματος γκρίζου νερού σε φίλτρο άμμου και στη συνέχεια σε φίλτρο ενεργού άνθρακα. Σημειώνεται ότι το κροκιδωτικό που χρησιμοποιήθηκε ήταν το θειικό αργίλιο (Al2(SO4)3). Οι παράμετροι που εξετάστηκαν σε κάθε στάδιο επεξεργασίας ήταν ορισμένα ποιοτικά και χημικά χαρακτηριστικά του γκρίζου νερού και συγκεκριμένα η θολότητα, η αγωγιμότητα, τα ολικά και πτητικά αιωρούμενα στερεά (TSS και VSS αντίστοιχα), το pH, το ολικό και διαλυτό χημικώς απαιτούμενο οξυγόνο (CODt και CODs αντίστοιχα) και οι ανιονικές τασιενεργές ενώσεις (LAS). Επίσης, μετρήθηκαν και οι συγκεντρώσεις ορισμένων μικροοργανικών ενώσεων και συγκεκριμένα της εννεϋλοφαινόλης (NP), της μονο-αιθοξυλιωμένης εννεϋλοφαινόλης (NP1EO), της δι-αιθοξυλιωμένης εννεϋλοφαινόλης (NP2EO), της δισφαινόλης (BPA) και της τρικλοζάνης (TCS). Τέλος, έγινε υπολογισμός της παραγόμενης ιλύος του κάθε συστήματος και καταγραφή της συχνότητας έκπλυσης των φίλτρων. Στον 1ο πειραματικό κύκλο, έγινε επεξεργασία μείγματος γκρίζου νερού με ροές από το νιπτήρα, τη μπανιέρα και το πλυντήριο ρούχων. Στο 2ο και 3ο κύκλο, στο παραπάνω μείγμα προστέθηκε και η ροή της κουζίνας (με διαφορετική αναλογία στο καθένα), ενώ στον 4ο, χρησιμοποιήθηκε το σύστημα της απευθείας διύλισης με επεξεργαζόμενο μείγμα αυτό του 2ου κύκλου. Βάσει των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από τα πειράματα, διαπιστώθηκε ότι και οι τελικές εκροές των εξεταζόμενων συστημάτων πληρούν τις προϋποθέσεις για περιορισμένη και απεριόριστη άρδευση, καθώς και για περιαστική και αστική χρήση, σύμφωνα με την Κ.Υ.Α. 145116/2011, αφού πρώτα υποστούν περαιτέρω επεξεργασία σε σύστημα απολύμανσης. Σημειώνεται επίσης ότι η ποιότητα τους είναι κατάλληλη και για οικιακή χρήση (π.χ. στο καζανάκι της τουαλέτας), σύμφωνα με τη διεθνή νομοθεσία. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν για αυτά τα συστήματα συγκρίθηκαν με αποτελέσματα προγενέστερων συστημάτων, στα οποία δε γινόταν κροκίδωση. Από τη σύγκριση αυτή, προέκυψε το συμπέρασμα ότι η κροκίδωση αποτελεί έναν καθοριστικό παράγοντα για τη μείωση της θολότητας και των αιωρούμενων στερεών στο γκρίζο νερού, ανεξάρτητα από το αν το επόμενο στάδιο επεξεργασίας είναι η καθίζηση ή η διύλιση μέσω φίλτρων. Όσον αφορά και στις δύο μορφές του χημικά απαιτούμενου οξυγόνου (COD) (σωματιδιακό και διαλυτό), στα συστήματα χωρίς κροκίδωση, μεγαλύτερο ποσοστό συμμετοχής στην απομάκρυνσή του έχει ο ενεργός άνθρακας (GAC). Αντιθέτως, στα υπόλοιπα εξεταζόμενα συστήματα, το σωματιδιακό COD απομακρύνεται κυρίως μέσω της καθίζησης. Παρόμοιο συμπέρασμα εξάχθηκε και για την απομάκρυνση των ανιονικών τασιενεργών ενώσεων (LAS). Σημειώνεται επίσης, ότι τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του επεξεργασμένου γκρίζου νερού των συστημάτων χωρίς κροκίδωση, το καθιστούν κατάλληλο μόνο για περιορισμένη άρδευση. Η σύγκριση των συστημάτων ως προς την παραγωγή ιλύος και τη συχνότητα έκπλυσης των φίλτρων έδειξε ότι με την προσθήκη της ροής του πλυντηρίου ρούχων και κυρίως της κουζίνας, αυξάνεται η ημερήσια παραγόμενη ιλύς, καθώς και το ποσοστό των πτητικών αιωρούμενων στερεών (VSS) σε αυτή. Επίσης, αυξάνεται και η συχνότητα έμφραξης του φίλτρου της άμμου, με αποτέλεσμα να απαιτούνται σημαντικές ποσότητες νερού για την έκπλυση του. Ταυτόχρονα, η προσθήκη της κουζίνας επιβαρύνει ιδιαιτέρως και το φίλτρο του ενεργού άνθρακα, με αποτέλεσμα να απαιτείται συχνή αντικατάστασή του και να αυξάνεται το λειτουργικό κόστος του συστήματος. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής πραγματοποιήθηκε και χαρακτηρισμός των ποιοτικών χαρακτηριστικών δειγμάτων γκρίζου νερού προερχόμενων από τα υγρά απόβλητα της χρήσης πλυντηρίου πιάτων, καθώς και δειγμάτων γκρίζου νερού από μια οικία στην Κρήτη. Από τα αποτελέσματα των αναλύσεων φάνηκε ότι η ροή του πλυντηρίου πιάτων έχει υψηλή αγωγιμότητα, σημαντική περιεκτικότητα σε φώσφορο (εξαιτίας των απορρυπαντικών που χρησιμοποιούνται) και υψηλή συγκέντρωση σε ολικά διαλυτά στερεά (TS), καθώς και ιδιαίτερα βασικό pH. Tο μεικτό γκρίζο νερό είχε σημαντικές συγκεντρώσεις σε αμμωνιακό άζωτο και σε ορισμένα βαρέα μέταλλα, η παρουσία των οποίων οφείλεται πιθανότατα στα υλικά σωληνώσεων της οικίας από την οποία προήλθαν τα δείγματα.	el
heal.abstract	The main object of this master thesis was the evaluation of the effectiveness of a complex (physical and chemical) greywater treatment system, that consisted of four consecutive stages : coagulation, settling and filtration through sand and activated carbon. The term greywater refers to the household wastewater, with the exclusion of the wastewater which ends up in the toilet and is characterized as blackwater. Therefore, greywater is a mixture of wastewater which is produced in bathtubs, showers, hand basins, laundry machines, dishwashers and kitchen sinks, although in several bibliography sources the kitchen sink wastewater is excluded because of its high concentrations of organic load, fat and grease. For the above stated purpose, four experimental cycles were carried out in total. In the first three, the system included a coagulation tank, a settling tank and sand and activated carbon filters. In the 4th cycle, the settling was removed and the coagulated greywater was directly filtrated. It has to be added that Alum (Al2(SO4)3) was the flocculation agent that was used. The parameters that were determined in every treatment stage were some general quantitative and chemical characteristics such as conductivity, turbidity, total suspended solids (TSS) and volatile suspended solids (VSS), total COD (CODt), soluble COD (CODs), anionic surfactants (LAS) and pH. The concentration of some endocrine disrupting chemicals was also determined such as nonylphenol (NP), nonylphenol monoethoxylates (NP1EO), nonylphenol diethoxylates (NP2EO), triclosan (TCS) and bisphanol-A (BPA). The daily amount of the produced sludge and the frequency of the washing of the filters were also recorded. In the 1st cycle of experiments, the mixture of greywater for treatment consisted of wastewater that had been produced in hand basins, bathtubs and laundry machines. In the next two cycles, the greywater that was treated was the above stated mixture with the inclusion of the kitchen sink wastewater (in different ratios). In the 4th cycle, the system of the direct filtration was used and the mixture of greywater for treatment was the same as in the 2nd cycle. The results showed that the treated effluent of these systems was in accordance with Greece’s legislation for wastewater reuse (Κ.Υ.Α. 145116/2011) and could be used for restricted and unrestricted irrigation, as well as for urban use. However, these systems were unable to remove the pathogens found in them and a disinfection stage is mandatory. The results from these experiments were compared with the results from previous greywater treatment systems that did not have a coagulation stage. From this comparison it is concluded that coagulation of the greywater can remove more efficiently the suspended solids and turbility from the greywater, regardless of whether the next stage is settling or filtration. In the systems that did not include a coagulation stage, both forms of COD (particulate and soluble) were mainly removed because of the GAC filter. It has to be noted that the treated effluent from these systems can only be reused in restricted irrigation, as stated in the greek legislation for wastewater reuse. In contrast, in all the other systems that were examined, the particulate COD was mostly removed with settling, as was the case with the anionic surfactants (LAS). The comparison between the systems concerning the sludge production and the frequency of the sandfilter washing showed that with the inclusion of the wastewater from the laundry machine and mainly from the kitchen sink, the daily sludge production is increased, as well as the percentage of the VSS in it. Moreover, the frequency of the clogging of the sandfilter is also increased which leads to the use of substantial amounts of water for its washing. At the same time, the inclusion of the kitchen sink wastewater heavily impacts the activated carbon filter and in effect, the demand for its replacement is frequent. A secondary objective of this thesis was the characterization of the quality of the grey water that is generated in a dish washing machine and in a household in Crete. The analyses showed that the untreated dishwashing greywater is rich in total diluted solids (TS) and phosphorus and has high conductivity and ph. This is the result of the type of the detergents used. The mixed greywater had a substantial concentration of ammonium and several heavy metals that probably originate from the materials of the pipes in that residence.	en
heal.advisorName	Νουτσόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Ανδρεαδάκης, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Μπαλτάς, Ευάγγελος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	173 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true