Πειραματική διερεύνηση της απόδοσης διβάθμιων συστημάτων αναερόβιας υδρόλυσης πρωτοβάθμιας ιλύος

Πατέρα, Αιμιλία; Patera, Aimilia

dc.contributor.author	Πατέρα, Αιμιλία	el
dc.contributor.author	Patera, Aimilia	en
dc.date.accessioned	2016-12-19T10:34:39Z
dc.date.available	2016-12-19T10:34:39Z
dc.date.issued	2016-12-19
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44160
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13667
dc.rights	Default License
dc.subject	Πρωτοβάθμια ιλύς	el
dc.subject	Υδρόλυση	el
dc.subject	Επανακυκλοφορία	el
dc.subject	Αναερόβια χώνευση	el
dc.subject	Υδραυλικός χρόνος παραμονής	el
dc.subject	Primary sludge	en
dc.subject	Hydrolysis	el
dc.subject	Recirculation	el
dc.subject	Anaerobic fermentation	el
dc.subject	Hydraulic Retention Time	el
dc.title	Πειραματική διερεύνηση της απόδοσης διβάθμιων συστημάτων αναερόβιας υδρόλυσης πρωτοβάθμιας ιλύος	el
dc.title	Effect of recirculation in the performance of the anaerobic digestion of primary sludge	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υγειονομική τεχνολογία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-11-02
heal.abstract	Τα οφέλη της πρωτοβάθμιας καθίζησης είναι ήδη γνωστά, εφόσον η εφαρμογή της είναι ευρέως διαδεδομένη στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων. Ένα σημαντικό τμήμα του οργανικού φορτίου, απομακρύνεται μέσω της πρωτοβάθμιας καθίζησης και συνεπώς οφείλει να διευθετηθεί η περεταίρω διαχείρισή του, ενώ συγχρόνως στις διεργασίες βιολογικής απομάκρυνσης φωσφόρου και αζώτου, που έπονται, υπάρχει η ανάγκη παρουσίας μιας εύκολα βιοδιασπάσιμης οργανικής πηγής. Οι δύο αυτές ανάγκες ικανοποιούνται ταυτόχρονα, μέσω της χρησιμοποίησης των προϊόντων της αναερόβιας χώνευσης πρωτοβάθμιας ιλύος, η οποία αποτελεί και το αντικείμενο της παρούσας εργασίας. Με τη χρήση των προϊόντων της αναερόβιας χώνευσης στις διεργασίες βιολογικής απομάκρυνσης αζώτου και φωσφόρου, αποτρέπεται το επιπλέον κόστος της προσθήκης μιας εξωτερικής πηγής, εύκολα βιοδιασπάσιμου άνθρακα (αιθανόλη, οξικό οξύ) ενώ συγχρόνως μειώνεται η ποσότητα της ιλύος, για την οποία απαιτείται περεταίρω επεξεργασία. Όλα τα παραπάνω έχουν ως αποτέλεσμα τη μείωση του λειτουργικού κόστους της εγκατάστασης. Η αναερόβια χώνευση συνιστά μια σύνθετη βιοχημική διεργασία, η οποία διακρίνεται στα εξής επιμέρους στάδια: την υδρόλυση, οξεογένεση, οξικογένεση και μεθανογένεση. Επηρεάζεται από μια σειρά παραμέτρων, με κυριότερες τη θερμοκρασία, το pH, τον υδραυλικό χρόνο παραμονής, το χρόνο παραμονής στερεών, τα χαρακτηριστικά της εισερχόμενης ιλύος, το δυναμικό οξειδοαναγωγής και τη συγκέντρωση τοξικών ουσιών. Με τον έλεγχο των ανωτέρω παραμέτρων, είναι δυνατό οι διεργασίες της αναερόβιας χώνευσης να περιοριστούν στα στάδια της υδρόλυσης και οξεογένεσης, ώστε να μην καταναλωθεί μέρος του παραχθέντος, εύκολου βιοδιασπάσιμου οργανικού υλικού, κατά το τελευταίο στάδιο της μεθανογένεσης. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, επιχειρείται η διερεύνηση της επίδρασης της επανακυκλοφορίας και του υδραυλικού χρόνου παραμονής στην απόδοση των διεργασιών της αναερόβιας χώνευσης. Για το σκοπό αυτό λειτούργησε στο Εργαστήριο Υγειονομικής Τεχνολογίας της Σχολής Πολιτικών Μηχανικών του Ε.Μ.Π, σύστημα αναερόβιας χώνευσης. Τα πειράματα που διεξήχθησαν είχαν διάρκεια έξι περίπου μήνες, και η αντίστοιχη περίοδος λειτουργίας διακρίθηκε σε δύο επιμέρους φάσεις, μία για κάθε υδραυλικό χρόνο παραμονής που εξετάστηκε (Hydraulic Retention Time, HRT), (1η φάση: HRT= 2 ημέρες, 2η φάση: HRT= 1 ημέρα), ενώ ο χρόνος παραμονής στερεών (Solids Retention Time, SRT) παρέμεινε σταθερός κατά τις δύο φάσεις (SRT = 4 ημέρες). Η πειραματική διάταξη αποτελούνταν από τον αναερόβιο αντιδραστήρα 8 υδρόλυσης, ο οποίος βρισκόταν υπό συνεχή ανάδευση και τους παχυντές, όπου πραγματοποιούνταν η καθίζηση της ιλύος που εξάγονταν από τον αναερόβιο αντιδραστήρα. Η καθημερινή τροφοδοσία του συστήματος, πραγματοποιούνταν με πρωτοβάθμια ιλύ, η οποία προέρχονταν από το Κέντρο Επεξεργασίας Λυμάτων της Ψυττάλειας (Κ.Ε.Λ.Ψ). Από την επεξεργασία των πειραματικών αποτελεσμάτων προέκυψε ότι η εφαρμογή της επανακυκλοφορίας επέφερε σημαντική αύξηση στην απόδοση των διεργασιών της υδρόλυσης, οξεογένεσης και αμμωνιοποίησης. Παράλληλα, η απόδοση των διεργασιών της υδρόλυσης και της οξεογένεσης μειώθηκαν με τον υποδιπλασιασμό του υδραυλικού χρόνου παραμονής. Συγκεκριμένα, για HRT= 2 ημέρες και SRT= 4 ημέρες η απόδοση της υδρόλυσης και της οξεογένεσης ήταν αντιστοίχως, 223 mg SCOD/ gr VSS και 170 mg SCOD/ gr VSS, ενώ για HRT= 1ημέρα και SRT= 4 ημέρες ήταν 179 mg SCOD/ gr VSS και 109 mg SCOD/ gr VSS, αντίστοιχα, σε θερμοκρασία περιβάλλοντος του εργαστηρίου. Όσον αφορά την αμμωνιοποίηση, η απόδοσή της δε φάνηκε να μεταβάλλεται με τη μείωση του υδραυλικού χρόνου παραμονής, εφόσον ο χρόνος παραμονής στερεών διατηρήθηκε σταθερός. Σε σύγκριση που πραγματοποιήθηκε με παλαιότερες έρευνες που διεξήχθησαν στο Εργαστήριο Υγειονομικής Τεχνολογίας του Ε.Μ.Π. το σύστημα αναερόβιας χώνευσης με επανακυκλοφορία παρουσιάζει σημαντικά βελτιωμένη απόδοση. Συγκεκριμένα, κατά τη λειτουργία του με HRT= 2 ημέρες και SRT= 4 ημέρες, παρουσίασε απόδοση 223 mg SCOD/ gr VSS, ενώ με χαρακτηριστικά HRT= 1 ημέρα και SRT= 4 ημέρες, είχε απόδοση 179 mg SCOD/ gr VSS , τιμές σημαντικά υψηλότερες από εκείνη της απόδοσης υδρόλυσης με HRT= SRT= 4 ημέρες (116.4 mg SCOD/ gr VSS, Πολυμέρου, 2016) ή ακόμα με HRT= SRT= 4, υπό την επίδραση θερμοκρασίας 34 ° C (107.8 mg SCOD/ gr VSS, Τριδήμας, 2001 ) με τον αναερόβιο αντιδραστήρα να καταλαμβάνει σημαντικά μειωμένο όγκο (υποδιπλάσιο και υποτετραπλάσιο όγκο, αντίστοιχα).	el
heal.abstract	The benefits of primary sedimentation are already known, since its application is widespread in wastewater treatment plants. A significant part of the organic load is removed by primary sedimentation and therefore has to undergo further treatment, while the following, biological phosphorus and nitrogen removal processes, demand a readily biodegradable organic source. These two needs are met simultaneously, through the use of anaerobic digestion of primary sludge product, which is the subject of this paper. By using the anaerobic digestion products on nutrient removal processes, the additional cost of adding an external source of readily biodegradable carbon (ethanol, acetic acid) can be avoided, while the amount of sludge which requires further process is reduced. The previous points stated, result in the reduction of the operating costs of the facility. The anaerobic digestion consists of a complex biochemical process which includes the following individual steps: hydrolysis, acidogenesis, acetogenesis and methanogenesis. The process can be influenced by a number of factors, the most important of them being: pH, hydraulic retention time, solids retention time, the attributes of the incoming sludge, the redox potential and the concentration of toxic substances. By controlling the above parameters, it is possible to confine sludge fermentation to the acidogenic and acetogenic phase. In this way, the consumption of the easily biodegradable organic source produced, is prevented, during the final stage of sludge fermentation, methanogenesis. This thesis attempts to investigate the effect of recirculation and the hydraulic retention time in the performance of the anaerobic digestion. In order to accomplish that, an anaerobic digestion system functioned in the Sanitary Engineering Laboratory of the Civil Engineering Department of the N.T.U.A. The experiments conducted, lasted about six months, and the corresponding session was distinguished into two phases, one for each hydraulic retention time (HRT) tested (1st phase: HRT = 2 days, 2nd phase : HRT = 1 day), while the solids retention time (SRT) was stable during the two phases (SRT = 4 days). The experimental setup consisted of the anaerobic hydrolysis reactor, which was under constant stirring and thickeners, where the precipitation of the sludge that was exerted from the anaerobic reactor, was taking place. The daily supply of the system, being primary sludge, came from the Wastewater Treatment Plant of Psyttalia. The experimental results showed that the application of the recirculation lead to a significant increase in the performance of hydrolysis, acidogenesis and ammoniation. At the same time, the performance of the processes of hydrolysis and acidogenesis declined, when HRT, was reduced: While applying HRT = 2 days and SRT = 4 days, the efficiency of hydrolysis and acidogenesis were respectively, 223 mg SCOD / gr VSS and 170 mg SCOD / gr VSS, while, when HRT = 1 day and SRT = 4 days, were 179 mg SCOD / gr VSS and 109 mg SCOD / gr VSS, respectively, in the laboratory ambient temperature. The performance of the ammonification process did not seem be influenced by reducing the HRT, since the solids retention time did not changed. Compared with previous research conducted at the Sanitary Engineering Laboratory of NTUA, the anaerobic digestion system with recirculation shows significantly improved performance. Specifically, operation with HRT = 2 days, and SRT = 4 days, showed a yield of 223 mg SCOD / gr VSS, while HRT = 1 day and SRT = 4 days showed a yield of 179 mg SCOD / gr VSS, values significantly higher than the hydrolysis performance shown when was applied HRT = SRT = 4 days (116.4 mg SCOD / gr VSS, Polymerou, 2016) or even HRT = SRT = 4, under the influence of the temperature of 34 ° C (107.8 mg SCOD / gr VSS, Tridimas , 2001) while the anaerobic reactor occupied considerably less volume (from 4lt to 2 or 1lt).	en
heal.advisorName	Μαμάης, Δανιήλ	el
heal.committeeMemberName	Μαμάης, Δανιήλ	el
heal.committeeMemberName	Νουτσόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Παναγούλια, Διονυσία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος. Εργαστήριο Υγειονομικής Τεχνολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	133 σ.
heal.fullTextAvailability	true