Επεξεργασία αστικών λυμάτων με φωτοκατάλυση και τεχνητούς υγροτόπους: σύγκριση βιβλιογραφικών και πραγματικών δεδομένων λειτουργίας

Μουτάφη, Λουίζα; Moutafi, Louiza

dc.contributor.author	Μουτάφη, Λουίζα	el
dc.contributor.author	Moutafi, Louiza	en
dc.date.accessioned	2019-03-28T08:23:57Z
dc.date.available	2019-03-28T08:23:57Z
dc.date.issued	2019-03-28
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48518
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15859
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	Φωτοκατάλυση	el
dc.subject	Τεχνητοί υγρότοποι	el
dc.subject	Επεξεργασία λυμάτων	el
dc.subject	Αστικά λύματα	el
dc.subject	Φυσικά συστήματα επεξεργασίας	el
dc.subject	Photocatalysis	en
dc.subject	Constructed wetlands	en
dc.subject	Wastewater treatment	en
dc.subject	Urban wastewater	en
dc.subject	Natural wastewater treatmant	en
dc.title	Επεξεργασία αστικών λυμάτων με φωτοκατάλυση και τεχνητούς υγροτόπους: σύγκριση βιβλιογραφικών και πραγματικών δεδομένων λειτουργίας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Επεξεργασία λυμάτων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-10-04
heal.abstract	Η ανάγκη επεξεργασίας υγρών αποβλήτων για την προστασία του περιβάλλοντος και τη διασφάλιση της ισορροπίας των οικοσυστημάτων του πλανήτη, καθώς και της ποιότητας ζωής των ανθρώπων οδήγησε στην κατασκευή Εγκαταστάσεων Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ). Τα συστήματα επεξεργασίας λυμάτων διακρίνονται σε συμβατικά και μη συμβατικά σύμφωνα με το αν χρησιμοποιούνται ευρέως και εφαρμόζονται εδώ και πολλά χρόνια. Τα φυσικά συστήματα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων ανήκουν στην κατηγορία των μη συμβατικών συστημάτων και χρησιμοποιούν φυσικές, βιολογικές και χημικές διεργασίες, οι οποίες πραγματοποιούνται όταν το υγρό απόβλητο έρχεται σε επαφή με το έδαφος, ορισμένα είδη φυτών, μικροοργανισμούς και την ατμόσφαιρα. Επίσης, τα φυσικά συστήματα αξιοποιούν τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (π.χ. ηλιακή και αιολική ενέργεια) και αποτελούν οικονομική λύση επεξεργασίας υγρών αποβλήτων συγκριτικά με τα συμβατικά συστήματα. Παραδείγματα φυσικών συστημάτων επεξεργασίας λυμάτων είναι η φωτοκατάλυση και οι τεχνητοί υγρότοποι. Η φωτοκατάλυση ανήκει στις Προχωρημένες Οξειδωτικές Μεθόδους Αντιρρύπανσης (ΠΟΜΑ), οι οποίες βασίζονται στη δημιουργία ριζών υδροξυλίου που αποτελούν ισχυρά οξειδωτικά μέσα για πολλές οργανικές ενώσεις. Η φωτοκατάλυση αποτελεί διεργασία, η οποία παρουσία καταλύτη εκμεταλλεύεται το φως (τεχνητό ή φυσικό) ώστε να επιταχύνει το ρυθμό της αντίδρασης. Οι φωτοκαταλυτικές αντιδράσεις διακρίνονται σε ομογενείς και ετερογενείς ανάλογα με τη φάση στην οποία βρίσκονται ο καταλύτης και τα αντιδρώντα. Για την ομογενή φωτοκατάλυση χρησιμοποιείται PhotoFenton ως καταλύτης, ενώ για την ετερογενή φωτοκατάλυση χρησιμοποιείται διοξείδιο του τιτανίου (TiO2). Οι τεχνητοί υγρότοποι είναι φυσικά συστήματα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων που αποτελούνται από ρηχές κλίνες που περιέχουν υλικό πλήρωσης και βλάστηση. Στους τεχνητούς υγροτόπους επιβιώνουν μικροοργανισμοί που συμβάλλουν στην απομάκρυνση των ρύπων. Οι τεχνητοί υγρότοποι διακρίνονται σε επιφανειακής ροής και σε υποεπιφανειακής ροής ανάλογα με το αν τα λύματα διέρχονται πάνω ή κάτω από την επιφάνεια του υλικού πλήρωσης των κλινών. Οι τεχνητοί υγρότοποι υποεπιφανειακής ροής χωρίζονται σε οριζόντιας και κατακόρυφης ροής ανάλογα με τον τρόπο τροφοδοσίας των λυμάτων. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας αναλύθηκαν οι συγκεντρώσεις εισόδου και εξόδου των συστημάτων της φωτοκατάλυσης και των τεχνητών υγροτόπων της μελέτης περίπτωσης (Θηρασιά). Διαπιστώθηκε ότι τους καλοκαιρινούς μήνες υπάρχει αύξηση της ογκομετρικής παροχής λυμάτων λόγω τουριστικής κίνησης στο νησί, ενώ παρατηρείται αύξηση οργανικού φορτίου που μπορεί να οφείλεται σε απόρριψη λυμάτων οικιακών βόθρων στα προς επεξεργασία λύματα. Ωστόσο, παρατηρούνται μεγάλα ποσοστά απομάκρυνσης ρύπων (μεγαλύτερα από 70%) το καλοκαίρι (Απρίλιος έως Οκτώβριος) λόγω εκτεταμένης ακτινοβολίας. Στην παρούσα εργασία υπολογίστηκαν οι κινητικές σταθερές των αντιδράσεων απομάκρυνσης των ρύπων από υγρά αστικά απόβλητα για το σύστημα της μελέτης περίπτωσης (Θηρασιά) και για τα συστήματα επεξεργασίας αστικών λυμάτων που εντοπίστηκαν από τη βιβλιογραφική ανασκόπηση. Η κινητική σταθερά για τη φωτοκατάλυση στο σύστημα της μελέτης περίπτωσης είναι για το COD από 3.9·10^-8 L/mg/s έως 47·10^-8 L/mg/s, ενώ για πραγματικά αστικά λύματα της βιβλιογραφίας κυμαίνεται από 5.6·10^-7 L/mg/s έως 30·10^-7 L/mg/s. Στους τεχνητούς υγροτόπους της Θηρασιάς οι κινητικές σταθερές για το BOD, το COD και τον TP κυμαίνονται από 1.3·10^-3 h^-1 έως 28·10^-3 h^-1, από 1.5·10^-3 h^-1 έως 13·10^-3 h^-1 και από 0.5 cm/d έως 35 cm/d, αντίστοιχα. Τα αντίστοιχα αποτελέσματα για τους τεχνητούς υγροτόπους της βιβλιογραφίας είναι (4.8-32)·10^-3 h^-1 για το BOD, (4.0-28)·10^-3 h^-1 για το COD και 0.13-6.6 cm/d για τον TP. Οι κινητικές σταθερές αντιδράσεων απομάκρυνσης των ρύπων στο σύστημα της Θηρασιάς είναι παραπλήσιες με αυτές των πιλοτικών συστημάτων της βιβλιογραφίας.	el
heal.abstract	The need for wastewater treatment, in order to protect the environment and ensure the balance of the world's ecosystems and the quality of humans’ life, has led to the construction of Wastewater Treatment Plants (WWTPs). Wastewater treatment systems are distinguished in conventional and non-conventional systems according to whether they are widely used and applied for many years. Natural wastewater treatment systems belong to the category of non-conventional systems and make use of natural, biological and chemical processes that take place when wastewater comes into contact with the soil, certain plant species, micro-organisms and the atmosphere. Natural systems also utilize renewable energy sources (such as solar and wind energy) and they are an economical solution for wastewater treatment compared to conventional systems. Photocatalysis and Constructed Wetlands are examples of natural wastewater treatment systems. Photocatalysis belongs to Advanced Oxidation Processes (AOP), which involve the production of hydroxyl radicals that are powerful oxidants and can decrease the levels of organic pollutants in wastewater. Photocatalysis is a process that utilize artificial or solar irradiation in order to accelerate the rate of the reaction. Photocatalytic reactions are distinguished in homogeneous and heterogeneous according to the phase of the catalyst and the reactants. PhotoFenton is used as a catalyst for homogeneous photocatalysis, while titanium dioxide (TiO2) is used for heterogeneous photocatalysis. Constructed wetlands are natural wastewater treatment systems, which consist of shallow beds that contain porous media and vegetation. In constructed wetlands microorganisms contribute to the removal of pollutants. Constructed wetlands are distinguished in surface and subsurface flow constructed wetlands depending on whether the wastewater flows above or below the surface of the porous media. Subsurface constructed wetlands are divided into horizontal and vertical flow depending on how the wastewater is fed. In the context of this study, the input and the output concentrations of photocatalysis and constructed wetlands of the case study (Thirasia) were analyzed. In the summer there is an increase in input flow of wastewater due to the tourism on the island, while there is an increase in the organic load which may be occurred due to the discharge of household sewage into the inflow wastewater. However, large amounts of pollutant removal (greater than 70%) are observed in the summer (April to October) due to extensive irradiation. In the present study,the kinetic constants of the pollutant removal reactions for urban wastewater were calculated for the system of Thirasia and for the urban wastewater treatment systems from the bibliographic review. The kinetic constant for photocatalysis in the case study system ranges for COD from 3.9·10^-8 L/mg/s to 47·10^-8 L/mg/s, while for actual urban wastewaters the literature ranges from 5.6·10^-7 L/mg/s to 30·10^-7 L/mg/s. In the constructed wetlands of Thirasia, the kinetic constants for BOD, COD and TP range from 1.3·10^-3 h^-1 to 28·10^-3 h^-1, from 1.5·10^-3 h^-1 to 13·10^-3 h^-1 and from 0.5 cm/d to 35 cm/d, respectively. The results for the constructed wetlands of the literature are (4.8-32)·10^-3 h^-1 for BOD, (4.0-28)·10^-3 h^-1 for COD and 0.13-6.6 cm/d for TP. The kinetic pollutant removal reactions constants in the system of Thirasia are similar to those of the pilot systems in the literature.	en
heal.advisorName	Γρηγοροπούλου, Ελένη	el
heal.committeeMemberName	Παπαγιαννάκος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	91 σ.
heal.fullTextAvailability	true