Σχεδιασμός και λειτουργία κινητής μονάδας φυσικοχημικής επεξεργασίας υγρών αποβλήτων και διερεύνηση πιθανών εφαρμογών σε διάφορα ρεύματα αποβλήτων

Παππάς, Σταύρος; Pappas, Stavros

dc.contributor.author	Παππάς, Σταύρος	el
dc.contributor.author	Pappas, Stavros	en
dc.date.accessioned	2022-10-31T13:03:18Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56053
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23751
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	Σχεδιασμός	el
dc.subject	Design	en
dc.subject	Κινητή μονάδα	el
dc.subject	Mobile unit	en
dc.subject	Φυσικο-χημική επεξεργασία	el
dc.subject	Physico-chemical treatment	en
dc.subject	Πιλοτική κλίμακα	el
dc.subject	Pilot scale	en
dc.subject	Πλήρης κλίμακα	el
dc.subject	Full scale	en
dc.title	Σχεδιασμός και λειτουργία κινητής μονάδας φυσικοχημικής επεξεργασίας υγρών αποβλήτων και διερεύνηση πιθανών εφαρμογών σε διάφορα ρεύματα αποβλήτων	el
dc.title	Design and operation of a mobile physico-chemical wastewatrer treatment unit and investigation of possible applications in various wastewater streams	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Μηχανική περιβάλλοντος	el
heal.classification	Environmental engineering	en
heal.dateAvailable	2023-10-30T22:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-07-11
heal.abstract	Στη παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία διερευνήθηκε η επεξεργασία υγρών αποβλήτων απολαστιχοποίησης αεροδιαδρόμου μέσω κινητής μονάδας φυσικοχημικής επεξεργασίας και η δυνατότητα εφαρμογής της σε διάφορα ρεύματα αποβλήτων. Συγκεκριμένα, πέρα από τα απόβλητα απολαστιχοποίησης μελέτη έγινε σε υγρά απόβλητα από παραγωγή βρώσιμης ελιάς και υγρά απόβλητα βυρσοδεψείου. Αρχικά έγιναν εργαστηριακά πειράματα σε απόβλητα απολαστιχοποίησης αεροδιαδρόμου, όπου δοκιμάστηκαν οι μέθοδοι της φίλτρανσης, της οξείδωση σε συνδυασμό με φίλτρανση, της κροκίδωσης-συσσωμάτωσης-καθίζησης και της κροκίδωσης-συσσωμάτωση-καθίζησης σε συνδυασμό με φίλτρανση. Για τις παραπάνω μεθόδους χρησιμοποιήθηκε ως οξειδωτικό μέσο H2O2 (50%), ως κροκιδωτικό υλικό PΑC (17-18%) και Ferisol, και ως πληρωτικό υλικό των φίλτρων βάθους χρησιμοποιήθηκε άμμος, χαλαζιακή άμμος, ενεργός άνθρακας, ζεόλιθος και ψείρα. Η μέθοδος της φίλτρανσης και της οξείδωσης σε συνδυασμό με φίλτρανση δεν έδωσαν ικανοποιητικά αποτελέσματα. Η μέθοδος της κροκίδωσης-συσσωμάτωση-καθίζησης πέτυχε ποσοστό απομάκρυνσης COD ίσο με 92,0 % και ΤSS > 97,8 %. O συνδυασμός της κροκίδωσης-συσσωμάτωσης-καθίζησης με φίλτρανση έδωσε τη βέλτιστη απόδοση με ποσοστό απομάκρυνσης COD 94,1 % % και TSS > 97,9 %. Από τα δεδομένα που προέκυψαν στο εργαστήριο στήθηκε μια πιλοτική SBR μονάδα κροκίδωσης-συσσωμάτωσης-καθίζησης όγκου 1 m3 σε συνδυασμό με ένα φίλτρο βάθους όγκου 88 L, η οποία έδωσε ποσοστό απομάκρυνσης COD 93,9 % και TSS > 97,5 %. Κατά τη συγκεκριμένη εφαρμογή παρατηρήθηκε αύξηση του χρόνου καθίζησης σε σχέση με τα εργαστηριακά πειράματα. Ακολούθησε ο σχεδιασμός ενός συστήματος πλήρους κλίμακας με δυνατότητα επεξεργασίας 12 m3 με χρήση έξι SBR όγκου 1 m3 και ενός φίλτρου βάθους 442 L το οποίο σημείωσε ποσοστό απομάκρυνσης COD 94,4 % και TSS > 97,2 %. Κατά τη συγκεκριμένη εφαρμογή ελέγχθηκε η λειτουργεία του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού καθώς και του φίλτρου. Στόχος ήτα να προσδιοριστεί η υδραυλική συμπεριφορά του φίλτρου και η απόδοση απομάκρυνσης των ρύπων. Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν πέντε συστάδες της παραπάνω διάταξης για την επεξεργασία 110 m3 με σκοπό τον έλεγχο της υδραυλικής συμπεριφοράς, της απόδοσης και του σημείου κορεσμού του φίλτρου. Από τη συγκεκριμένη εφαρμογή προέκυψε ότι τα φίλτρα έχουν δυνάτοτητα να επεξεργαστούν κατά μέσο όρο 23,5 m3 αποβλήτων απολαστιχοποίησης αεροδιαδρόμου προτού κορεστούν. Σημειώνεται ότι δεν εξετάστηκε το ενδεχόμενο έκπλυσης των φίλτρων έπειτα από τον κορεσμό λόγο ιδιαιτεροτήτων του πεδίου εφαρμογής για το οποίο προορίζεται η μονάδα, επομένως η μέθοδος που επιλέχθηκε ήταν αυτή του χειρωνακτικού καθαρισμού εντός της εγκατάστασης της εταιρείας. Βάση των δεδομένων που προέκυψαν από όλες τις παραπάνω εφαρμογές το σύστημα επεξεργασίας πλήρους κλίμακας προσαρμόστηκε εντός κλειστού φορτηγού οχήματος με σκοπό τη δημιουργία μιας κινητής μονάδας επεξεργασίας αποβλήτων. Υπολογισμοί έγιναν για πέντε (5) διαφορετικά σενάρια, όπου σε κάθε περίπτωση διαφοροποιούνταν ο αριθμός των φίλτρων και των δεξαμενών που θα τοποθετηθούν εντός της κινητής μονάδας. Στο πρώτο σενάριο έγιναν υπολογισμοί για δυο (2) φίλτρα και δώδεκα (12) SBR αντιδραστήρες ενώ στο πέμπτο και τελευταίο σενάριο για (6) φίλτρα και (6) SBR αντιδραστήρες. Επιπρόσθετα στα τρια πρώτα σενάρια εξετάστηκε το ενδεχόμενο αποθήκευσης της παραγόμενης λάσπης εντός του συστήματος. Στη συνέχεια ακολούθησε η διερεύνηση της δυνατότητας επεξεργασίας και άλλων υγρών αποβλήτων μέσω τη συγκεκριμένης μονάδας. Τα κριτήρια επιλογής των προς εξέταση αποβλήτων ήταν να έχουν ίδια τάξη μεγέθους φορτίο (COD και TSS) με τα απόβλητα απολαστιχοποίησης και η μέθοδος με την οποία θα γίνει η επεξεργασία τους να προσαρμόζεται στη κινητή μονάδα. Βάση των παραπάνω επιλέχθηκαν να εξεταστούν απόβλητα από επεξεργασία βρώσιμης ελιάς και απόβλητα βυρσοδεψείου. Στα απόβλητα παραγωγής βρώσιμης ελιάς έγιναν πειράματα με τη μέθοδο της ηλεκτροκροκίδωσης. Κατά την εφαρμογή δοκιμάστηκαν διάφορες τιμές έντασης και τάσης ηλεκτρικού ρεύματος καθώς και διάφορες τιμές pH. Ως ηλεκτρόδια χρησιμοποιήθηκαν πλάκες αλουμινίου και σιδήρου σε διάφορες διατάξεις. Η συγκεκριμένη μέθοδος έδωσε απομάκρυνση COD ίση με 68,4 %, TSS ίση με 88,5 % και φαινόλες ίση με 21,7 %. Για τη περίπτωση των αποβλήτων βυρσοδεψείου μελετήθηκε η εφαρμογή κροκίδωσης-συσσωμάτωσης-καθίζησης σε συνδυασμό με φίλτρανση και η εφαρμογή ηλεκτροκροκίδωσης. Για την κροκίδωση-συσσωμάτωση-καθίζηση χρησιμοποιήθηκε PAC (17-18%). Για την φίλτρανση χρησιμοποιήθηκε φίλτρο βάθους πληρωμένο με λευκό χαλίκι 30%, χαλαζιακή άμμος 30% και ενεργό άνθρακα 40%. Το ποσοστό απομάκρυνσης που επιτεύχθηκε με τη συγκεκριμένη μέθοδο ήταν 51,5 % για το COD, τουλάχιστον 87,5 % για τα TSS και 69,2 % για το Cr6+. Όσο αφορά τη μέθοδο της ηλεκτροκροκίδωσης χρησιμοποιήθηκαν πλάκες αλουμινίου και σιδήρου ως ηλεκτρόδια. Η συγκεκριμένη μέθοδος πέτυχε απομάκρυνση COD ίση με 15,8 %, TSS ίση με 8,6 %, και Cr6+ ίση με 99,8 %. Από τα παραπάνω αποτελέσματα προέκυψε ότι για την on-site επεξεργασία των αποβλήτων απολαστιχοποίησης η χρήση ενός κινητού συστήματος φυσικοχημικής επεξεργασίας αποτελεί μια αποτελεσματική και ενδιαφέρουσα λύση. Όσο αφορά τα απόβλητα από την επεξεργασία βρώσιμης ελιάς, η εφαρμογή της κινητής μονάδας χρήζει περαιτέρω έρευνας καθώς δεν ήταν εφικτή η απομάκρυνση των φαινολών σε ικανοποιητικό ποσοστό. Τα απόβλητα βυρσοδεψείου χρήζουν επίσης περαιτέρω έρευνας καθώς δεν επιτεύχθηκε αποδοτική απομάκρυνση και των τριών παραμέτρων COD, TSS και Cr6+ με καμία από τις δύο μεθόδους.	el
heal.abstract	In the present postgraduate thesis, the treatment of wastewater of derubberazation process through a mobile physicochemical treatment unit and the possibility of use in various waste streams were investigated. Specifically, in addition to derubberazation wastewater, a study was carried out on liquid waste from edible olive production and liquid tannery waste. Initially, laboratory experiments were performed on derubberazation wastewater, where the methods of filtration, oxidation combined with filtration, coagulation-flocculation-precipitation and coagulation-flocculation-precipitation combined with filtration were tested. For the above methods, H2O2 (50%) was used as oxidizing agent, PAC (17-18%) and Ferisol as flocculants, and sand, quartz sand, activated carbon, zeolite and white gravel were used as filling material for the depth filters. The method of filtration and oxidation combined with filtration did not give satisfactory results. The coagulation-flocculation-precipitation method achieved a COD removal rate of 92,0% and TSS > 97,8%. Coagulation-flocculation-precipitation method in combination with filtration which gave a COD removal rate of 94,1 % and a TSS > 97,9 %. From the data obtained in the laboratory, a pilot SBR unit of coagulation-flocculation-precipitation with a volume of 1 m3 was set up in combination with a depth filter of 88 L, which gave a removal rate of COD of 93,9 % and TSS > 97,5 %. During the pilot application an increase in the settling time was observed in relation to the laboratory experiments. Next came the design of a full-scale system capable of processing 12 m3 using six SBRs with a volume of 1 m3 and a depth filter of 442 L, which recorded a COD removal rate of 94,4 % and a TSS > 97,2 %. During this specific application, the operation of the electromechanical equipment as well as the filter was checked. The aim was to determine the hydraulic behavior of the filter and the pollutant removal performance. Five blocks of the above system were then used for the processing of 110 m3 in order to control the performance of the filters and to determine the saturation point. From this application it was found that the filters have the capacity to treat an average of 23,5 m3 of derubberazation wastewater before becoming saturated. It is noted that the possibility of backwashing the filters after saturation was not considered due to the peculiarities of the field of application for which the unit is intended, therefore the chosen cleaning method was that of manual cleaning within the company's facility. Based on the data obtained from all the above applications, the full-scale treatment system was adapted inside a closed truck in order to create a mobile waste treatment unit. Calculations were made for five (5) different scenarios, where in each case the number of filters and SBRs to be placed inside the mobile unit was varied. In the first scenario calculations were made for two (2) filters and twelve (12) SBR reactors while in the fifth and last scenario for (6) filters and (6) SBR reactors. Then followed the investigation of the possibility of treating other wastewaters through the above unit. The selection criteria of the wastes to be examined were that they had the same order of magnitude in terms of pollutant load (COD and TSS) as the derubbing wastes and the method by which they will be treated is able to get adapted to the mobile unit. Based on the above, edible olive processing wastewater and tannery wastewater were chosen to be examined. For edible olive processing waste the electrocoagulation method was used. Various values of electrical current and voltage as well as various pH values were tested during the application. Aluminum and iron plates were used as electrodes in various arrangements. This particular method gave removal of COD equal to 68.4 %, TSS equal to 88.5 % and phenols equal to 21.7 %. For the case of tannery waste, the application of coagulation-flocculation-precipitation combined with filtration and the application of electroflocculation was studied. PAC (17-18%) was used for coagulation-flocculation-precipitation. A depth filter filled with 30 % white gravel, 30 % quartz sand and 40 % activated carbon was used for filtration. The percentage removal achieved by this method was 51,5 % for COD, at least 87,5 % for TSS and 69,2 % for Cr6+. Regarding the electroflocculation method, aluminum and iron plates were used as electrodes. This particular method achieved COD removal equal to 15,8%, TSS equal to 8,6%, and Cr6+ equal to 99,8%. From the above results it emerged that the use of a mobile physicochemical treatment system is an effective and interesting solution for the on-site treatment of derubberazation wastewater. Regarding the wastewater from edible olive processing, the application of the mobile unit needs further research as it was not possible to remove the phenols in a satisfactory percentage. Tannery wastewater also needs further investigation as efficient removal of all three parameters COD, TSS and Cr6+ was not achieved by either method.	en
heal.advisorName	Δερματάς, Δημήτριος	el
heal.advisorName	Dermatas, Dimitrios	en
heal.committeeMemberName	Μαμάης, Δανιήλ	el
heal.committeeMemberName	Mamais, Daniel	en
heal.committeeMemberName	Μαλαμής, Συμεών	el
heal.committeeMemberName	Malamis, Simeon	en
heal.committeeMemberName	Δερματάς, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Dermatas, Dimitrios	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	101 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false