ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΟΡΤΙΣΗΣ

ΠΑΝΑΓΟΥ, ΗΛΙΑΝΑ

dc.contributor.author	ΠΑΝΑΓΟΥ, ΗΛΙΑΝΑ	el
dc.date.accessioned	2020-10-09T08:24:36Z
dc.date.available	2020-10-09T08:24:36Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51338
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19036
dc.rights	Default License
dc.subject	υψηλή οργανική φόρτιση, επεξεργασία λυμάτων, προσρόφηση, βιοσυσσωμάτωση, ενεργός ιλύς	el
dc.subject	high-rate systems, wastewater treatment, biosorption, bioflocculation, activated sludge	en
dc.title	ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΦΟΡΤΙΣΗΣ	el
dc.contributor.department	ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΛΥΜΑΤΩΝ	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-11-15
heal.abstract	Τα συστήματα υψηλής οργανικής φόρτισης HRAS αποτελούν μία σύγχρονη εναλλακτική των κλασικών συστημάτων ενεργού ιλύος για την επεξεργασία αστικών και βιομηχανικών λυμάτων. Αυτά τα συστήματα δύναται να εφαρμοστούν για την επεξεργασία του άνθρακα είτε ως αυτοτελή συστήματα επιτυγχάνοντας δευτερεύοντα όρια εκροής, είτε ως Α-στάδια στην επεξεργασία δύο σταδίων (Α/Β) . Όταν χρησιμοποιούνται ως το Α-στάδιο, εμφανίζουν σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι των συμβατικών συστημάτων ενεργού ιλύος, καθώς μπορούν να επιτύχουν μειωμένες απαιτήσεις αερισμού, και περιορισμό της απώλειας του άνθρακα λόγω οξείδωσης, ενώ παράλληλα σημαντικό μέρος του εισερχόμενου άνθρακα ανακατευθύνεται στο ρεύμα της περίσσειας ιλύος. Έτσι, η δυνατότητα ανάκτησης της χημικής δεσμευμένης στα λύματα ενέργειας σε βιοαέριο μεγιστοποιείται, βελτιώνοντας το ενεργειακό ισοζύγιο της εγκατάστασης. Η επιτυχία αυτών των συστημάτων, βασίζεται στην επιβολή υψηλής οργανικής φόρτισης και χαμηλών χρόνων παραμονής στερεών, που περιορίζουν την υδρόλυση και οξείδωση του κολλοειδούς και σωματιδιακού βιοδιασπάσιμου κλάσματος, ενώ προωθούν την αποθήκευση υπό τη μορφή πολυμερικών ουσιών της διαλυτής οργανικής βιοδιασπάσιμης ύλης, έναντι της οξείδωσης. Οι μηχανισμοί δηλαδή της εσωτερικής αποθήκευσης, και της βιοσυσσωμάτωσης, παίζουν καθοριστικό ρόλο για την απόδοση των συστημάτων υψηλής φόρτισης. Δύο κύρια συστήματα υψηλής οργανικής φόρτισης μελετώνται στην παρούσα εργασία, το σύστημα HiCAS, το οποίο αποτελείται από μία δεξαμενή – βιολογικό αντιδραστήρα και το σύστημα HiCS , το οποίο αποτελείται από δύο βιολογικές δεξαμενές, μία όπου η βιομάζα έρχεται σε επαφή με τα εισερχόμενα λύματα και μία όπου δίνεται στη βιομάζα χρόνος για να απομακρύνει το οργανικό υλικό που έχει προσροφήσει στον ιστό της. Αρχικώς, έγινε μία βιβλιογραφική ανασκόπηση των κύριων μηχανισμών που αναπτύσσονται στα συστήματα ενεργού ιλύος, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση σε εκείνους που έχουν σημαντικό ρόλο στη λειτουργία των συστημάτων υψηλής οργανικής φόρτισης. Οι μηχανισμοί που εμπλέκονται και η απόδοση των συστημάτων αυτών σε όρους απομάκρυνσης COD, ποιότητας εκροής, μεγιστοποίηση της ανάκτησης και ελαχιστοποίηση της οξείδωσης, εξαρτώνται από τις επιβαλλόμενες λειτουργικές παραμέτρους, όπως είναι ο υδραυλικός χρόνος, ο χρόνος παραμονής των στερεών, και η συγκέντρωση του διαλυμένου οξυγόνου. Η επίδραση αυτών εξετάστηκε μέσα από τη συλλογή και σύγκριση ποικίλων βιβλιογραφικών πηγών για τα HiCAS και HiCS συστήματα ξεχωριστά. Στα HiCS συστήματα επιτυγχάνεται καλύτερα η ανακατεύθυνση του άνθρακα από οξείδωση σε ανάκτηση, συγκριτικά με τα HiCAS συστήματα, αλλά τα ποσοστά COD στην εκροή και των δύο συστημάτων είναι υψηλά. Για το διαλυτό κλάσμα η οξείδωση είναι δύσκολο να αποφευχθεί, εκτός και αν επιβληθούν εξαιρετικά ακραίες συνθήκες στο χρόνο παραμονής στερεών και στη συγκέντρωση διαλυμένου οξυγόνου, ενώ για το κολλοειδές και το σωματιδιακό κλάσμα, η μεγιστοποίηση της απομάκρυνσης λόγω δέσμευσης στον ιστό της περίσσειας ιλύος και όχι λόγω οξείδωσης, εξαρτάται κυρίως από την ύπαρξη κενών ή νέων θέσεων στον ιστό της βιομάζας για προσρόφηση νέου υλικού. Στα HiCAS συστήματα, η ύπαρξη θέσεων προσρόφησης καθορίζεται πρωτίστως από το χρόνο παραμονής των στερεών και δευτερευόντως η συγκέντρωση οξυγόνου, ενώ στα HiCS σημαντική είναι η ύπαρξη επαρκούς χρόνου σταθεροποίησης και η μη παροχή αερισμού στον αντιδραστήρα επαφής, διατηρώντας χαμηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου. Λόγω της ιδιαιτερότητας των συστημάτων υψηλής οργανικής φόρτισης, να λειτουργούν σε χαμηλούς χρόνους παραμονής στερεών, περιγράφεται στην παρούσα εργασία η πρώτη προσπάθεια μαθηματικής προσομοίωσης για αυτά τα συστήματα. Σημαντικό βήμα για την επιτυχή προσομοίωση θεωρείται ο διαχωρισμός του διαλυτού βιοδιασπάσιμου κλάσματος σε δύο μέρη και η ενσωμάτωση κινητικών και εξισώσεων του μοντέλου για τη διεργασία της συσσωμάτωσης και προσρόφησης , η οποία κλασικά αμελείται στα μοντέλα προσομοίωσης των συμβατικών συστημάτων ενεργού ιλύος λόγω επαρκούς χρόνου παραμονής των στερεών για την συντέλεση και ολοκλήρωσή της.	el
heal.abstract	HRAS high-rate systems are a modern alternative to conventional sludge systems for the treatment of urban and industrial wastewater. These systems can be applied to the processing of carbon either as self-contained systems achieving secondary effluent limits, or as A-stages in the two-step processing (A / B). When used as the A-stage, they have significant advantages over conventional sludge systems as they can achieve reduced ventilation requirements and reduce carbon loss due to oxidation, while a significant proportion of the incoming carbon is redirected to the excess sludge stream. Thus, the feasibility of recovering chemically bound to waste energy is maximized, improving the plant's energy balance. The success of these systems is based on the imposition of high organic loading and low residence times of solids, limiting the hydrolysis and oxidation of the colloidal and particulate biodegradable fraction, and promoting the storage in the form of polymeric substances of soluble organic biodegradable material against oxidation. The mechanisms of internal storage, and bio-integration, play a key role in the performance of high-load systems. Two main systems of high organic loading are studied in the present work, the HiCAS system, which consists of a tank - biological reactor and the HiCS system, which consists of two biological tanks, one where biomass meets incoming sewage and one where enough time is provided to remove the adsorbed organic material. First, a bibliographic review of the main mechanisms in activated sludge systems, with particular emphasis on those who play an important role in the operation of high organic loading systems is presented. The mechanisms involved and the performance of these systems in terms of COD removal, effluent quality, maximization of recovery and minimization of oxidation depend on the imposed operational parameters such as hydraulic time, residence time of the solids, and the concentration of the dissolved oxygen. Their effect was examined through the collection and comparison of various bibliographic sources for HiCAS and HiCS systems separately. HiCS systems are better at redirecting carbon from oxidation to recovery than HiCAS systems, but the COD rates in the output of both systems are high. Oxidation of the soluble fraction is difficult to be avoided unless extreme conditions are imposed concerning the residence time of the solids and the dissolved oxygen concentration, while for the colloidal and particulate fraction the maximization of the removal due to binding to the excess sludge tissue and not due to oxidation, depends mainly on the existence of empty or new sites in the biomass tissue for adsorption of new material. In HiCAS systems, the main operational parameter for this is the residence time of the solids and less the oxygen concentration, while in HiCS it is important to have sufficient stabilization time and not to provide ventilation to the contact reactor, maintaining low oxygen concentrations. This study describes the first attempt to provide a mathematical simulation for the high organic loading systems taking into account their particulate characteristic of operating at low residence time of solids. An important step for successful simulation is the separation of the soluble biodegradable fraction into two parts and the integration of kinetics and model equations for the agglomeration and adsorption process, which is typically neglected in the simulation models of conventional activated sludge systems due to sufficient residence time of solids for its completion and completion.	en
heal.advisorName	ΜΑΜΑΗΣ, ΔΑΝΙΗΛ	el
heal.committeeMemberName	ΜΑΜΑΗΣ, ΔΑΝΙΗΛ	el
heal.committeeMemberName	ΝΑΝΟΥ, ΑΙΚΑΤΕΡΙΝΗ	el
heal.committeeMemberName	ΑΝΔΡΕΑΔΑΚΗΣ, ΑΝΔΡΕΑΣ	el
heal.academicPublisher	Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	154
heal.fullTextAvailability	true