Βιώσιμες τεχνολογίες επεξεργασίας νερού σε αναπτυσσόμενες χώρες και απομακρυσμένες περιοχές

Ντρούκα, Αφροδίτη; Ntrouka, Afroditi

dc.contributor.author	Ντρούκα, Αφροδίτη	el
dc.contributor.author	Ntrouka, Afroditi	en
dc.date.accessioned	2022-03-15T16:38:47Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54976
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22674
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων”	el
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	Βιωσιμότητα	el
dc.subject	Τεχνολογίες	el
dc.subject	Επεξεργασία νερού	el
dc.subject	Πόσιμο νερό	el
dc.subject	Αναπτυσσόμενες χώρες	el
dc.subject	Sustainability	en
dc.subject	Water treatment	en
dc.subject	Provide potable water	en
dc.subject	Developing countries	en
dc.title	Βιώσιμες τεχνολογίες επεξεργασίας νερού σε αναπτυσσόμενες χώρες και απομακρυσμένες περιοχές	el
dc.title	SUSTAINABLE WATER TREATMENT TECHNOLOGIES IN DEVELOPING COUNTRIES AND REMOTE AREAS	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Υδάτινοι Πόροι	el
heal.classification	Water Resources Science	en
heal.dateAvailable	2023-03-14T22:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-11-05
heal.abstract	Παγκοσμίως εκτιμάται ότι 2 δισεκατομμύρια άνθρωποι δεν έχουν πρόσβαση σε υπηρεσίες πόσιμου νερού με ασφαλή διαχείριση, γεγονός που δημιουργεί τεράστιες κοινωνικοοικονομικές ανισότητες. Ταυτόχρονα, η αυξανόμενη ανισορροπία της κατανομής του πληθυσμού μεταξύ των χωρών αλλά και των επαρχιακών και αστικών κέντρων επιτείνουν την υλικοτεχνική πολυπλοκότητα της παροχής πρόσβασης σε νερό εκεί που χρειάζεται περισσότερο. Σε πολλές περιοχές του κόσμου, τα υδάτινα σώματα μεταφέρουν σημαντικές ποσότητες ρύπων και παθογόνων μικροοργανισμών που έχουν συχνά δραματικές επιπτώσεις στη δημόσια υγεία. Καθώς όμως η λειψυδρία καθίσταται ως μείζον πρόβλημα για όλα τα έθνη, οι περισσότεροι άνθρωποι δεν έχουν άλλες επιλογές από τη χρήση ακατάλληλου νερού για τη διαβίωσή τους. Η παροχή καθαρού νερού σε προσιτή τιμή είναι επίσης άρρηκτα συνδεδεμένη με τις προσπάθειες για την βελτίωση της υγείας και της ποιότητας ζωής, την ανακούφιση της φτώχειας, την ενίσχυση της παραγωγικότητας , τις εκπαιδευτικές ευκαιρίες και την οικονομική ευημερία. Οι αδυναμίες των κυβερνήσεων να καλύψουν τα λειτουργικά έξοδα ώστε να υλοποιήσουν αποτελεσματικές στρατηγικές παροχής πόσιμου νερού σε αναπτυσσόμενες χώρες και απομακρυσμένες περιοχές, αποτελούν τα κυριότερα εμπόδια για τη διασφάλιση της δημόσιας υγείας και του βιοτικού επιπέδου ζωής. Μία ακόμη πρόκληση για τις αναπτυσσόμενες χώρες και τις απομακρυσμένες περιοχές αποτελεί η περιορισμένη ή η ανεπαρκής πρόσβαση δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας. Προς το παρόν οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία του νερού είναι αρκετά δαπανηρές και εξαρτώμενες από σημαντικές ποσότητες χημικών ουσιών και από την ηλεκτρική ενέργεια. Ορισμένες από τις στρατηγικές αειφορίας που λαμβάνονται υπόψη είναι η μείωση της χρήσης χημικών ουσιών και ενέργειας κατά την επεξεργασία του νερού, ώστε να μην περιέχει παθογόνους μικροοργανισμούς και παραπροϊόντα απολύμανσης . Μεγαλύτερη βιωσιμότητα επιτυγχάνεται όταν παράγεται νερό συγκρίσιμης ποιότητας χωρίς την ανάγκη υπερβολικών ποσοτήτων ενέργειας, εργασίας και ακριβού εξοπλισμού/τεχνολογίας. Συνεπώς, η ανάγκη ανάπτυξης βιώσιμων τεχνολογιών που να παρέχουν ασφαλές και οικονομικά προσιτό πόσιμο νερό είναι επιτακτική για τη βελτίωση της ανθρώπινης διαβίωσης σε αυτές τις περιοχές. Στην παρούσα εργασία πραγματοποιείται βιβλιογραφική ανασκόπηση των διαθέσιμων μεθόδων επεξεργασίας νερού με βάση την ευκολία χρήσης, την οικονομική αποδοτικότητα και με στόχο να είναι φιλικές ως προς το περιβάλλον. Μέθοδοι επεξεργασίας νερού, όπως η ηλιακή απόσταξη, η ηλιακή παστερίωση, τα φίλτρα διήθησης με χρήση τεχνικών και υλικών που είναι προσιτές, η φυσική διήθηση στις όχθες , η χρήση φυτικών υλών όπως το Moringa καθώς και μεμβράνες αφαλάτωσης σε συνδυασμό με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, εξετάστηκαν ως βιώσιμες λύσεις παροχής ασφαλούς πόσιμου νερού σε αναπτυσσόμενες χώρες αλλά και απομακρυσμένες περιοχές. Τα συστήματα αυτά μπορούν να λειτουργήσουν αποτελεσματικά και να είναι σε θέση να παρέχουν πόσιμο νερό με ελάχιστη ανάγκη για πρόσθετη επεξεργασία.	el
heal.abstract	It is estimated that worldwide around 2 billion people lack access to safely managed drinking water services, which creates huge socio-economic inequalities. At the same time, the growing imbalance in population distribution between countries and between rural and urban centres exacerbate the technical complexity of providing access to water where it is needed the most. In many parts of the world, water bodies carry significant amounts of pollutants and pathogens that often have dramatic public health impacts. But as water scarcity becomes a major problem for all nations, most people have no choice but to use unsuitable water for their livelihoods. Providing clean water at an affordable price is also inextricably linked to efforts to improve health and quality of life, alleviate poverty, enhance productivity , educational opportunities and economic prosperity. The inability of governments to meet the operational costs to implement effective drinking water strategies in developing countries and remote areas are the main obstacles to ensuring public health and living standards. Another challenge for developing countries and remote areas is limited or inadequate access to electricity networks. At present, the technologies used in water treatment are quite expensive and dependent on significant amounts of chemicals and electricity. Some of the sustainability strategies being considered are to reduce the use of chemicals and energy in water treatment, eliminating pathogenic microorganisms and disinfection by-products. Greater sustainability is achieved when water of comparable quality is produced without the need for excessive amounts of energy, labour and expensive equipment/technology. Therefore, the need to develop sustainable technologies that provide safe and affordable drinking water is imperative to improve human livelihoods. To address this critical need, in this paper, a literature review of available water treatment methods based on ease of use, cost effectiveness and with the objective of being environmentally friendly was conducted. Water treatment methods such as solar distillation, solar pasteurization, slow sand filtration using techniques and materials that are affordable, riverbank filtration , the use of plant materials such as Moringa as well as desalination membranes combined with renewable energy sources were examined as viable solutions to provide safe drinking water in developing countries and remote areas. These systems can operate efficiently and be able to provide drinking water with minimal need for additional treatment. Solar pasteurization, like solar distillation, depends on solar energy to purify small amounts of water for individual or family use. It is most suitable for remote, sunny, mountainous areas where there is no electricity infrastructure and reliance on firewood is not feasible due to the arid landscape, thereby making solar pasteurization one of the easiest methods for producing potable water in remote sunny areas. Heating water to a sufficiently high temperature for a certain period of time destroys harmful microorganisms, at the cost of low flow and the production of small amounts of water. On the same pattern, solar distillation is applied in many arid and desert countries and is a very simple technology both in concept and design. Solar distillation uses the natural process of evaporation to produce clean water. The structure used in solar distillation is called a solar still and features a sloping glass cover over a usually painted black, water-filled tank. As sunlight penetrates the device, solar energy is absorbed by the tank liner and transferred to the water through conduction and convection. Minor heat losses may take place from reflection from the glass and water surface, as well as absorption from the basin liner. There are several variations of stills used for the production of drinking water. Solar stills are typically integrated with flat plate collector systems, evacuated tubular collector, composite parabolic concentrator or with photovoltaic thermal technology to meet energy needs. Phase change materials and nanofluids such as titanium dioxide nanoparticles, copper oxide, aluminum oxide, etc. have also been studied and used to improve thermal efficiency and used to improve the thermal efficiency and productivity of solar stills. Natural water disinfection systems were also examined as part of sustainable treatment technologies for developing countries. Slow sand filtration is a widely used treatment technology that, although considered obsolete in developed countries, is becoming ideal in the context of developing countries' potential. Biological sand filters are widely used for small community water supplies because of their low cost, effectiveness in water purification and ease of use and maintenance. The use of ceramic pot filters in particular has shown improvement in water quality and reduction in diarrhea outbreaks in children under 5 years of age while providing greater long-term protection than other methods. Also modified biological filtration filters are presented in the research as an emerging water treatment technology that improve treatment efficiency in order to provide safe and affordable water for domestic use. Emphasis was also placed on the presentation of small mobile or non-mobile, pressurized filter units, which are commercial products ready for use in communities in remote areas that can cover the cost of the unit and adapt to the technological need for monitoring and maintenance. Typically such units are used as a relief effort in weather-affected areas and are adapted to conditions of power grid shortages. In the same category of natural filtration systems, riverbank filtration is proposed as a long-term sustainable water treatment application. Riverside Filtration (RBF) has long proven its effectiveness for water supply in Europe for more than 100 years and for over half a century in the United States, providing safe drinking water to communities. It is a natural and inexpensive surface water treatment system that has the potential to remove contaminants from surface water with low-cost treatment technology compared to conventional surface treatment facilities. The use of traditional local natural plant-derived natural coagulants is also being considered as a simple, reliable and cost-effective method of water purification for developing countries. The innovation and simplicity of this type of treatment has attracted increasing interest over the last decade. Developments and applications of water phytoremediation are increasingly developing and among them the use of Moringa oleifera is the most widespread. This species has shown very effective treatment abilities in water purification and is an easily cultivated plant with a fast germination rate that occurs naturally in arid or semi-arid countries stretching from Western Somalia to Israel. The use of Moringa seeds followed by bio-sand filtration is a low-cost and sustainable method of surface water purification, also the seed extract is being studied to create functional sand filters. Finally, desalination membranes combined with locally available energy sources (renewable energy) are proposed as a sustainable water treatment technology in communities in remote areas that face water scarcity issues and/or lack access to safe drinking water. The application areas for such plants are decentralised regions in developed or developing countries that can afford the economic costs of the plants and where the use of renewable energy in water treatment technology remains affordable. In this context, the multi-effect distillation process for regions with a rich geothermal field is mentioned among others, ocean-based low temperature thermal desalination and wave energy driven reverse osmosis for areas with long coastlines such as India and enough islands in the Arabian Sea and other seas to justify a serious undertaking to use this technology to serve the drinking water needs of island and coastal communities.	en
heal.advisorName	Μαντζιάρας, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Μαντζιάρας, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Μαλαμής, Συμεών	el
heal.committeeMemberName	Παπακωνσταντής, Ηλίας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	133 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false