Διερεύνηση της επίδρασης της θερμοκρασίας στη βιολογική απομάκρυνση αζώτου

Χατζημιτσή, Έλπη; Chatzimitsi, Elpi

dc.contributor.author	Χατζημιτσή, Έλπη	el
dc.contributor.author	Chatzimitsi, Elpi	en
dc.date.accessioned	2020-05-11T19:54:18Z
dc.date.available	2020-05-11T19:54:18Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/50468
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18166
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	Nitrification	en
dc.subject	Temperature	en
dc.subject	Nitritation	en
dc.subject	Denitritation	en
dc.subject	Denitrification	en
dc.subject	Θερμοκρασία	el
dc.subject	Νιτροποίηση	el
dc.subject	Απονιτροποίηση	el
dc.subject	Νιτρωδοποίηση	el
dc.subject	Απονιτρωδοποίηση	el
dc.title	Διερεύνηση της επίδρασης της θερμοκρασίας στη βιολογική απομάκρυνση αζώτου	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Περιβαλλοντική Τεχνολογία	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-11-01
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζεται η επίδραση της θερμοκρασίας στη βιολογική απομάκρυνση αζώτου μέσω νιτρωδών και νιτρικών. Για τον σκοπό αυτό διεξάχθηκαν πειράματα ασυνεχούς τροφοδοσίας (batch) χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικά είδη βιομάζας. Η πρώτη προήλθε από πιλοτικό αντιδραστήρα διαλείποντος έργου ασυνεχούς λειτουργείας (Sequencing Batch Reactor – SBR) που επεξεργάζεται στραγγίδια αφυδάτωσης τα οποία προκύπτουν μετά την εφαρμογή αναερόβιας χώνευσης και αφυδάτωσης της εγκατάστασης επεξεργασίας λυμάτων (ΕΕΛ) της Ψυττάλειας και απομακρύνει το αμμωνιακό φορτίο μέσω της εφαρμογής των διεργασιών της νιτρωδοποίησης/απονιτρωδοποίησης. Το δεύτερο είδος βιομάζας προήλθε από τους βιο-αντιδραστήρες της ΕΕΛ Ψυττάλειας στους οποίους εφαρμόζεται η συμβατική μέθοδος νιτροποίησης. Σκοπός της εργασίας ήταν να διερευνηθεί η επίδραση που έχει η θερμοκρασία στην απομάκρυνση αζώτου μέσω των διαφορετικών βιολογικών διεργασιών και να υπολογιστεί ο συντελεστής διόρθωσης της θερμοκρασίας. Τα πειράματα έλαβαν χώρα στο εργαστήριο Υγειονομικής Τεχνολογίας του ΕΜΠ και διήρκησαν περίπου 5 μήνες. Διεξάχθηκαν πειράματα σε 4 διαφορετικές θερμοκρασίας (8 oC, 15 oC, 20 oC και 30 oC) και για τα δύο είδη βιομάζας, πραγματοποιώντας 4-5 επαναλήψεις για κάθε διεργασία με σκοπό την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η θερμοκρασία αποτελεί καθοριστική παράμετρο στις διεργασίες της νιτρωδοποίησης/απονιτρωδοποίησης και νιτροποίησης/απονιτροποίησης. Συγκεκριμένα, η αύξηση της θερμοκρασίας οδηγεί σε μεγαλύτερους ρυθμούς νιτρωδοποίησης/απονιτρωδοποίησης και νιτροποίησης/απονιτροποίησης. Πιο συγκεκριμένα, οι μέσοι ρυθμοί νιτρωδοποίησης κυμάνθηκαν μεταξύ 0,4-7,8 mg N/g VSS•h, ενώ οι αντίστοιχοι μέσοι ρυθμοί νιτροποίησης κυμάνθηκαν μεταξύ 0,5-7,7 mg N/g VSS•h. Αντίστοιχα, οι μέσοι ρυθμοί απονιτρωδοποίησης κυμάνθηκαν μεταξύ 2-18,5 mg N/g VSS•h, ενώ οι μέσοι ρυθμοί απονιτροποίησης μεταξύ 0,9-10,3 mg N/g VSS•h. Σε κάθε περίπτωση οι χαμηλότεροι ρυθμοί παρουσιάστηκαν στη θερμοκρασία των 8 oC, ενώ οι υψηλότεροι προσδιορίστηκαν κατά τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν στους 30 oC. Επιπλέον, προέκυψε ότι η θερμοκρασία επηρεάζει σε μεγαλύτερο βαθμό την παραγωγή νιτρωδών και νιτρικών όταν κυμαίνεται σε χαμηλότερες τιμές (8-20 oC), από ότι όταν κυμαίνεται σε μεγαλύτερες τιμές (20-30 oC). Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας διαπιστώθηκε ότι η θερμοκρασία επηρεάζει σε πολύ μεγάλο βαθμό τους ρυθμούς απομάκρυνσης του αζώτου και ως εκ τούτου ο προσδιορισμός του συντελεστή θ για τη διόρθωση των ρυθμών AUR και NUR στους 20 oC είναι πολύ σημαντικός για την ορθή αξιολόγηση της λειτουργίας ενός συστήματος. Οι τιμές του θ που υπολογίστηκαν ήταν ίσες με 1,201 και 1,206 στο θερμοκρασιακό εύρος 8-20 oC και 1,066 και 1,068 σε θερμοκρασίες 20-30 oC, για τις διεργασίες της νιτροποίησης και νιτρωδοποίησης αντίστοιχα. Επιπλέον, προσδιορίστηκε η ενέργεια ενεργοποίησης, η οποία είχε παρόμοιες τιμές για τις διεργασίες νιτρωδοποίησης και νιτροποίησης στα εύρη θερμοκρασιών 8-20 oC και 20-30 oC αντίστοιχα. Ο ρυθμός απομάκρυνσης των νιτρωδών από το σύστημα επηρεάζεται επίσης σε μεγαλύτερο βαθμό όταν η θερμοκρασία κυμαίνεται σε χαμηλότερες τιμές (8-20 oC), παρά όταν κυμαίνεται σε μεγαλύτερες τιμές (20-30 oC). Συγκεκριμένα, υπολογίστηκε ο συντελεστής θ ίσος με 1,140 και 1,066 για τις χαμηλές και υψηλές θερμοκρασίες αντίστοιχα, για τη διεργασία της απονιτρωδοποίησης. Αντίθετα, στη διεργασία της απονιτροποίησης υπολογίστηκε ένας συντελεστής θ στο πλήρες θερμοκρασιακό εύρος που εξετάστηκε, δηλαδή μεταξύ 8-30 oC (θ=1,114), καθώς δεν φαίνεται να υπάρχει σημαντική αλλαγή του ρυθμού αύξησης με την αύξηση της θερμοκρασίας. Τέλος, η ενέργεια ενεργοποίησης που υπολογίστηκε στη διεργασία της απονιτροποίησης ήταν μεγαλύτερη στο εύρος θερμοκρασιών μεταξύ 20-30 οC και είχε σημαντική διαφορά από την αντίστοιχη ενέργεια στη διεργασία της απονιτρωδοποίησης.	el
heal.abstract	This thesis examines the effect of temperature on the biological nitrogen removal via nitrite and nitrate. For this purpose, batch experiments were conducted on two different types of biomass. The first came from a pilot-scale Sequencing Batch Reactor (SBR) operating in Psyttalia wastewater treatment plant (WWTP), which is used to treat sludge reject water after the anaerobic digestion and dewatering process of sludge. In the SBR, biological nitrogen removal is achieved via the process of nitritation/denitritation. The second type of biomass came from the bioreactors of the Psyttalia WWTP, where nitrogen is removed through the conventional processes of nitrification/denitrification. The purpose of this study was to investigate the effect of temperature on nitrogen removal, implemented through different biological processes and to calculate the temperature coefficient. The experiments took place at the Sanitary Engineering Laboratory of the National Technical University of Athens (NTUA) and lasted approximately 5 months. Experiments were carried out at 4 different temperatures (8 oC, 15 oC, 20 oC and 30 oC) on both types of biomass 4-5 replicates in order to validate the results. The results showed that temperature is a key operation parameter in the nitritation/denitritation and nitrification/denitrification processes. As expected, higher nitritation/denitritation and nitrification/denitrification rates are achieved when the temperature is increased from 8 oC to 30 oC. Especially, the average rates of nitritation fluctuated between 0.4-7.8 mg N/g VSS•h, while the respective average rates of nitrification fluctuated between 0.5-7.7 mg N/g VSS•h. Respectively, the average rates of denitritation were between 2-18.5 mg N/g VSS•h, while the average rates of denitrification were between 0.9-10.3 mg N/g VSS•h. In every case, the lower rates were defined at the temperature of 8 oC, while the higher rates were achieved at the experiments conducted at 30 oC. Furthermore, the results showed that the production of nitrite and nitrate were more sensitive at lower (8-20 oC) than higher (20-30 oC) temperatures. Within the purpose of this study, it was concluded that the temperature affects to a greater degree the rates of nitrogen removal. As a result, the calculation of the temperature coefficient θ is very important in order to correct the rates of AUR and NUR ar 20 oC. The temperature coefficients (θ) for nitrification and nitritation were equal to 1,201 and 1,206 between 8-20 oC and 1,066 and 1,068 between 20-30 oC, respectively. Moreover, the activation energy that was determined was similar in both the nitritation and nitrification processes. Low temperatures (8-20 oC) also had a greater effect on nitrite removal than high ones (20-30 oC), as shown from the temperature coefficient. The value of θ for the denitritation process was equal to 1,140 and 1,066 at low and high temperatures respectively. In contrast, a single value of θ was calculated for the whole temperature range of 8-30 oC for the denitrification process and it was equal to 1,114. The activation energy that was calculated in the denitrification process was greater when the temperature was between 20-30 oC compared to the activation energy calculated at 8-20 oC and it had a significant difference from the corresponding activation energy in the denitritation process.	en
heal.advisorName	Μαλαμής, Συμεών	el
heal.committeeMemberName	Μαλαμής, Συμεών	el
heal.committeeMemberName	Νουτσόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Μαμάης, Δανιήλ	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false