Αξιολόγηση εναλλακτικών συστημάτων επεξεργασίας στραγγιδίων
μέσω νιτρωδοποίησης - απονιτρωδοποίησης

Βέργου, Θεοδότη; Vergou, Theodoti

dc.contributor.author	Βέργου, Θεοδότη	el
dc.contributor.author	Vergou, Theodoti	en
dc.date.accessioned	2016-03-04T12:07:39Z
dc.date.available	2016-03-04T12:07:39Z
dc.date.issued	2016-03-04
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42098
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.11280
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	Νιτρωδοποίηση	el
dc.subject	Continuous stirred tank reactors (CSTR)	en
dc.subject	Απονιτρωδοποίηση	el
dc.subject	Αντιδραστήρες συνεχούς ροής	el
dc.subject	Αντιδραστήρες διαλείποντος έργου ή εναλλασσόμενων κύκλων λειτουργίας	el
dc.subject	Στραγγίδια	el
dc.subject	Sequencing batch reactors (SBR)	en
dc.subject	Nitritation – denitritation	en
dc.subject	Short – cut nitrogen removal	en
dc.subject	Sludge liquor	en
dc.title	Αξιολόγηση εναλλακτικών συστημάτων επεξεργασίας στραγγιδίων μέσω νιτρωδοποίησης - απονιτρωδοποίησης	el
dc.title	Assessment of alternative sludge liquor treatment systems via short – cut nitrogen removal	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υγειονομική τεχνολογία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-11-04
heal.abstract	Τα στραγγίδια μιας Εγκατάστασης Επεξεργασίας Λυμάτων (Ε.Ε.Λ.) προέρχονται από τις μονάδες επεξεργασίας της Ιλύος όπως την Πάχυνση της Πρωτοβάθμιας Ιλύος (ΠΠΙ), την Πάχυνση της Βιολογικής Ιλύος (ΠΒΙ), την Αφυδάτωση της Ιλύος (ΑΙ) και την Ξήρανση της Ιλύος (ΞΙ) όταν η τελευταία πραγματοποιείται εντός της εγκατάστασης επεξεργασίας. Στο πλαίσιο της διπλωματικής εργασίας εξετάζονται συστήματα επεξεργασίας στραγγιδίων που προέρχονται από τις διεργασίες της Πάχυνσης της Πρωτοβάθμιας Ιλύος και της Αφυδάτωσης της Ιλύος, μιας τυπικής Ε.Ε.Λ. με δυνατότητα εξυπηρέτησης 1 000 000 ισοδύναμων κατοίκων. Στόχος της επεξεργασίας είναι η απομάκρυνση του αζώτου που περιέχεται στα στραγγίδια σε ποσοστό 10-30% επί του συνολικού αζώτου της εγκατάστασης μέσω της διαδικασίας της νιτρωδοποίησης-απονιτρωδοποίησης. Η νιτρωδοποίηση-απονιτρωδοποίηση συνιστά αποτέλεσμα μιας σημαντικής ερευνητικής προσπάθειας που γίνεται προκειμένου να παρακαμφθεί η νιτρικοποίηση-απονιτρικοποίηση κατά τη νιτροποίηση-απονιτροποίηση. Το αμμωνιακό άζωτο οξειδώνεται σε νιτρώδη (νιτρωδοποίηση) και ακολούθως μετατρέπεται σε αέριο άζωτο (απονιτρωδοποίηση). Τα νιτρωδοποιητικά βακτήρια (ΑΟΒ) που είναι υπεύθυνα για τη νιτρωδοποίηση, έχουν μεγαλύτερη ταχύτητα ανάπτυξης και μικρότερο χρόνο παραμονής στο σύστημα έναντι των νιτρικοποιητικών βακτηρίων (ΝΟΒ) που ευθύνονται για τη νιτρικοποίηση, με αποτέλεσμα να καθίσταται δύσκολη η ανάπτυξη των ΝΟΒ αφού ξεπλένονται άμεσα από το σύστημα. Η εφαρμογή της μεθόδου έχει πολλαπλά οικονομικά και ενεργειακά οφέλη καθώς επιτυγχάνεται εξοικονόμηση σε οξυγόνο κατά 25%, σε προστιθέμενη πηγή άνθρακα κατά 40%, σε παραγόμενη βιομάζα κατά 75% ενώ ο ρυθμός απονιτρωδοποίησης αυξάνεται κατά 63%. Η επεξεργασία των στραγγιδίων δίνει στο κεντρικό σύστημα επεξεργασίας της εγκατάστασης τη δυνατότητα επεξεργασίας μεγαλύτερων μαζών ακάθαρτων λυμάτων αφού τα στραγγίδια που εισέρχονται στην αρχή της εγκατάστασης κατάντη των έργων προεπεξεργασίας δεν φορτίζουν με άζωτο το σύστημα. Πιο συγκεκριμένα μελετώνται δύο διαφορετικές διατάξεις αντιδραστήρων των οποίων η λειτουργία στηρίζεται στη μέθοδο ενεργού ιλύος: οι αντιδραστήρες συνεχούς ροής (Continuous Stirred Tank Reactors) και οι αντιδραστήρες διαλείποντος έργου ή εναλλασσόμενων κύκλων λειτουργίας (Sequencing Batch Reactors). Τα συστήματα συνεχούς ροής αποτελούνται από τη δεξαμενή αερισμού, την ανοξική δεξαμενή (όπου εφαρμόζεται απονιτρωδοποίηση), τη Δεξαμενή Τελικής Καθίζησης και τα συστήματα επανακυκλοφορίας. Τα συστήματα διαλείποντος έργου πραγματοποιούν όλες τις διεργασίες των αντίστοιχων επιμέρους δεξαμενών του συστήματος συνεχούς ροής στον ίδιο χώρο, σε ένα αντιδραστήρα με χρονική εναλλαγή των μεθόδων. Σε κάθε ένα από τα δύο συστήματα διερευνώνται τέσσερα διαφορετικά σενάρια τα οποία διαφοροποιούνται ως προς την εφαρμογή της διεργασίας (μόνο νιτρωδοποίηση, συνδυασμός νιτρωδοποίησης-απονιτρωδοποίησης), ως προς το είδος των στραγγιδίων που εισέρχονται στο σύστημα επεξεργασίας (στραγγίδια προερχόμενα από την αφυδάτωση ή από την πάχυνση της πρωτοβάθμιας ιλύος και την αφυδάτωση) και ως προς το βαθμό απόδοσης του συστήματος που αφορά στην ποιότητα της παραγόμενης εκροής. Πιο συγκεκριμένα τα τέσσερα σενάρια έχουν ως εξής. Το πρώτο σενάριο αφορά στην επεξεργασία μόνο των στραγγιδίων που προέρχονται από την Αφυδάτωση της Ιλύος μέσω νιτρωδοποίησης. Το δεύτερο σενάριο διαφοροποιείται από το πρώτο καθώς η επεξεργασία περιλαμβάνει εκτός από τη διεργασία της νιτρωδοποίησης και την απονιτρωδοποίηση. Το τρίτο σενάριο επεξεργάζεται τόσο τα στραγγίδια της Αφυδάτωσης όσο και της Πάχυνσης της Πρωτοβάθμιας Ιλύος που είναι «πλούσια» σε οργανικό άνθρακα μέσω νιτρωδοποίησης-απονιτρωδοποίησης. Τα στραγγίδια από τον ΠΠΙ καθιστούν ταχύτερη και οικονομικότερη τη διεργασία της απονιτρωδοποίησης. Στην προκειμένη περίπτωση γίνεται η παραδοχή ότι τα φορτία αμμωνιακού αζώτου και των νιτρωδών είναι ίσα με του προηγούμενου σεναρίου. Στόχος αυτής της ενδεχόμενης εφαρμογής αποτελεί η ελαχιστοποίηση του ανοξικού όγκου του συστήματος. Το τέταρτο σενάριο επεξεργάζεται και αυτό τα στραγγίδια της Αφυδάτωσης και Πάχυνσης της Πρωτοβάθμιας Ιλύος μέσω νιτρωδοποίησης-απονιτρωδοποίησης. Το εν λόγω σενάριο στοχεύει στην ελαχιστοποίηση της συγκέντρωσης του αμμωνιακού αζώτου και των νιτρωδών στην έξοδο του συστήματος επεξεργασίας. Κατά την επεξεργασία τα νιτρώδη απονιτρωδοποιούνται πλήρως. Ωστόσο στην έξοδο του συστήματος λαμβάνεται μια ελάχιστη τιμή της συγκέντρωσης της ελεύθερης αμμωνίας (περίπου 5 mg/L) προκειμένου να εξασφαλίζεται αναχαίτηση των βακτηρίων ΝΟΒ.	el
heal.abstract	The sludge liquor of a Wastewater Treatment Plant (WTTP) come from individual sludge treatment plants such as Primary Thickener, Activated Sludge Thickener, Dewatering of Sludge and Drying of Sludge when the latter takes place within the WTTP. In the thesis are examined sludge liquor treatment systems that are treated sludge liquor come from the Primary Thickener and the Dewatering of Sludge of a typical WWTP which has facility capacity of 1 000 000 population equivalents. The aim of treatment is the removal of nitrogen contained in the sludge liquor in an amount of 10-30% of the total nitrogen load of the WTTP via the process of nitritation -denitritation. The nitritation -denitritation is the result of a significant research effort in order to bypass the nitratification – process. The ammoniacal nitrogen is oxidized to nitrite (nitritation) and then converted to nitrogen gas (denitritation). The ammonium oxidizing bacteria (AOB) that are responsible for the nitritation have a higher growth rate and lower solid retention time (SRT) in the system against the nitrate oxidizing bacteria (NOB) which makes the NOB’s development difficult since they wash out directly from the system. The NOB are responsible for the process of denitritation. However the method has several economic and energy savings as well as savings achieved in oxygen of 25%, in external carbon source of 40%, at biomass production by 75% while the denitritation rate increases by 63%. The treatment of sludge liquor enables the main plant to treat larger masses of wastewater since the treated sludge liquor are entered at the beginning of the main plant downstream of preliminary treatment works without charging the treatment with any external nitrogen load. More specifically are studied two different configurations of reactors which operate based on the method of activated sludge: the Continuous Stirred Tank Reactors and the Sequencing Batch Reactors. The CSTR are comprised of the aeration tank, the anoxic tank (where takes place denitritation), the Secondary Clarifier tank and recirculation systems. The SBR perform all processes of the tanks of the CSTR system in the same place in a reactor with a time switch methods. Four different scenarios are explored in each of the systems that differ in application process (only nitritation, combination of nitritation-denitritation), in type of sludge liquor that are treated (sludge liquor from Dewatering or sludge liquor from Primary Thickener and Dewatering) and in the efficiency of the system relating to the quality of the produced effluent. Thus the four scenarios are as follows. The first scenario relates to the treatment of sludge liquor derived from Dewatering of sludge via nitritation. The second scenario distinct from the first one because the sludge liquor is treated via nitritation-denitritation. The third scenario relates to the treatment of sludge liquor derived from Dewatering of sludge Primary Thickener which is 'rich' in organic carbon via nitritation-denitritation. The sludge liquor of Primary Thickener make the denitritation faster and more economical as process. In this case it is assumed that the ammoniacal nitrogen’s and nitrites’ loads are equal to the previous scenario. The aim of this possible application is to minimize the anoxic volume of the system. The fourth scenario relates to the treatment of sludge liquor derived from Dewatering of sludge Primary Thickener via nitritation-denitritation, too. This scenario aims to minimize the concentration of ammonia nitrogen and nitrites at the exit of the treatment system. During the treatment nitrites convert fully to nitrogen. However the output of the system obtained a minimum value of the concentration of free ammonia (about 5 mg/L) in order to ensure inhibition of bacteria NOB.	en
heal.advisorName	Μαμάης, Δανιήλ	el
heal.committeeMemberName	Νουτσόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Τσουκαλά, Βασιλική	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	196 σ.
heal.fullTextAvailability	true