Επεξεργασία Πρωτοβάθμιας Εκροής Λυμάτων με την Εφαρμογή Εδαφικών Στηλών

Διονυσοπούλου, Γεωργία; Dionysopoulou, Georgia

dc.contributor.author	Διονυσοπούλου, Γεωργία	el
dc.contributor.author	Dionysopoulou, Georgia	en
dc.date.accessioned	2025-10-02T09:22:44Z
dc.date.available	2025-10-02T09:22:44Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62588
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.30284
dc.rights	Default License
dc.subject	εδαφικές στήλες	el
dc.subject	λύματα	el
dc.subject	ρύποι	el
dc.subject	pollutants	en
dc.subject	land-based systems	en
dc.subject	wastewater	el
dc.title	Επεξεργασία Πρωτοβάθμιας Εκροής Λυμάτων με την Εφαρμογή Εδαφικών Στηλών	el
dc.contributor.department	Υδατικών Πόρων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	επεξεργασία λυμάτων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2025-04-02
heal.abstract	Στην παρούσα προπτυχιακή διπλωματική εργασία διερευνήθηκε η χρήση και η λειτουργία των εδαφικών συστημάτων για την επεξεργασία πρωτοβάθμια επεξεργασμένων αστικών λυμάτων. Στόχος της εργασίας ήταν η διερεύνηση της ικανότητας απομάκρυνσης συμβατικών ρύπων και μετάλλων από διαφορετικά υλικά υποστρώματος τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εδαφικά συστήματα επεξεργασίας αστικών λυμάτων. Η διερεύνηση αυτή πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια εδαφικών στηλών οι οποίες περιείχαν διαφορετικά πληρωτικά υλικά, ως προς την περαιτέρω επεξεργασία πρωτοβάθμιας εκροής αστικών λυμάτων της εγκατάστασης επεξεργασίας λυμάτων (ΕΕΛ) της Ψυττάλειας, Αττικής. Εξετάστηκε η απομάκρυνση των ακόλουθων ρύπων: χημικά απαιτούμενο οξυγόνο (COD), ολικά αιωρούμενα στερεά (TSS), ολικό άζωτο (TN), αμμωνιακό άζωτο (NH4-N), νιτρικό άζωτο (NO3-N), ολικός φώσφορος (TP), ορθοφωσφορικά (PO4-3) και τα μέταλλα: ψευδάργυρος (Zn), μόλυβδος (Pb) και χαλκός (Cu). Για την διερεύνηση αυτή χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις εδαφικές στήλες κυκλική διατομής ύψους 1.20 cm και διαμέτρου 0.5 cm, οι οποίες περιείχαν διαφορετικά εδαφικά υλικά. Αναλυτικότερα, η πρώτη εδαφική στήλη περιείχε ζεόλιθο, η δεύτερη εδαφική στήλη περλίτη και άχυρο, η τρίτη εδαφική στήλη περιείχε άμμο και η τέταρτη εδαφική στήλη είχε άμμο και ζεόλιθο. Η πειραματική διαδικασία περιλάμβανε μετρήσεις σε προκαθορισμένα διαστήματα, με έμφαση στη μεταβολή των συγκεντρώσεων πριν και μετά τη διήθηση των λυμάτων μέσα από τα υλικά της κάθε στήλης. Η υδραυλική φόρτιση του συστήματος ήταν 0.071 m3/m2*d και ο χρόνος παραμονής των λυμάτων μέσα σε κάθε στήλη ήταν 17h στην πρώτη στήλη, 22h στη δεύτερη στήλη, 17h στην τρίτη στήλη και 21h στην τέταρτη στήλη. Η πειραματική διερεύνηση διήρκησε 210 ημέρες και διακρίθηκε σε δύο (2) διαφορετικές φάσεις λειτουργίας. Ο διαχωρισμός των φάσεων έγινε με βάση την έναρξη της επανακυκλοφορίας των λυμάτων εκροής μετά από πέντε (5) μήνες από την έναρξη της λειτουργίας των στηλών. Επομένως, η πρώτη φάση αφορά την αποδοτικότητα των στηλών εδάφους χωρίς επανακυκλοφορία και η δεύτερη φάση αφορά την αποδοτικότητα των στηλών εδάφους με την εφαρμογή επανακυκλοφορίας της επεξεργασμένης εκροής. Η ανάλυση των αποτελεσμάτων πραγματοποιήθηκε για κάθε ένα ρύπο ξεχωριστά, για κάθε στήλη εδάφους με και χωρίς επανακυκλοφορία. Όσον αφορά την δεύτερη εδαφική στήλη, η οποία περιείχε τον περλίτη και το άχυρο, δεν έχουν προκύψει αποτελέσματα με επανακυκλοφορία, αφού διακόπηκε η λειτουργία της μετά το πέρας πέντε (5) μηνών. Η απομάκρυνση του οργανικού φορτίου (σε όρους COD) επιτεύχθηκε σε ικανοποιητικό βαθμό από όλες σχεδόν της στήλες για την πρώτη φάση χωρίς επανακυκλοφορία. Συγκεκριμένα, η πρώτη, η τρίτη και η τέταρτη στήλη που περιείχαν ζεόλιθο, άμμο και τον συνδυασμός τους παρουσίασαν παρόμοια ποσοστά απομάκρυνσης ολικού και διαλυτού COD, τα οποία ανέρχονται σε ποσοστά 90.7%±2% και 72.1%±5% κατά μέσο όρο αντίστοιχα. Οι συγκεντρώσεις COD της εκροής αυτών των στηλών κυμαίνονται από 17 έως 31 mg/l για το ολικό COD και από 18 έως 38 mg/l για το διαλυτό COD. Ωστόσο, η απόδοση της δεύτερης εδαφικής στήλης με τον περλίτη και το άχυρο, διαφέρει σημαντικά από τις υπόλοιπές, αφού η απομάκρυνση του ολικού και του διαλυτού COD ήταν 75.5% και 34.2% κατά μέσο όρο αντίστοιχα. Οι τιμές του COD της εκροής ήταν πιο αυξημένες σε αυτήν την στήλη και συγκεκριμένα ανέρχονται στα 74.6±12 mg/l για το ολικό COD και στα 67.9±15 mg/l για το διαλυτό COD. Κατά την δεύτερη φάση με την εφαρμογή της επανακυκλοφορίας, τα ποσοστά απομάκρυνσηςτου COD για τις εξεταζόμενες εδαφικές στήλες μειώθηκαν λίγο συγκριτικά με την λειτουργία του συστήματος χωρίς επανακυκλοφορία. Ωστόσο, μεταξύ τους οι τρείς στήλες παρουσιάζουν και σε αυτήν την φάση παρόμοια ποσοστά απομάκρυνσης COD , τα οποία κυμαίνονται κοντά στα 89%±2% για το ολικό COD και 67%±3% για το διαλυτό COD. Οι συγκεντρώσεις εξόδου για τις στήλες με την άμμο, τον ζεόλιθο και τον συνδυασμό τους κυμαίνονταν από 20 έως 27 mg/l για το ολικό και το διαλυτό COD. Παρατηρείται πως και στις δύο φάσεις όλες οι στήλες πληρούν το όριο διάθεσης των 125 mg/l. Η απομάκρυνση των ολικών αιωρούμενων στερεών (TSS) επιτεύχθηκε σε υψηλό βαθμό από όλες σχεδόν τις εδαφικές στήλες για την πρώτη φάση χωρίς επανακυκλοφορία. Συγκεκριμένα, τα μέσα ποσοστά απομάκρυνσης TSS για κάθε εδαφική στήλη κυμαίνονταν κοντά στο 94±1.1%. Κατά την δεύτερη φάση με την εφαρμογή της επανακυκλοφορίας, τα ποσοστά απομάκρυνσης όλων των στηλών (άμμος, ζεόλιθος και συνδυασμός τους) παρουσίασαν μείωση σε σχέση με την πρώτη φάση λειτουργίας, πιθανότατα λόγω της αύξησης την υδραυλικής φόρτισης. Ωστόσο, μεταξύ τους παρουσίαζαν παρόμοια ποσοστά απομάκρυνσης TSS ( 89 – 91%). Η μέση συγκέντρωση των TSS στην εκροή δεν υπερβαίνει τα 10 mg/L. Όσον αφορά το ολικό άζωτο (TN), η μέση ποσοστιαία απομάκρυνση από τις στήλες ήταν περιορισμένη. Η μεγαλύτερη απομάκρυνση παρουσιάστηκε στην τέταρτη στήλη, η οποία περιείχε την άμμο και τον ζεόλιθο, με ποσοστό απομάκρυνσης των ΤΝ 66.8% κατά μέσο όρο. Οι συγκεντρώσεις εξόδου της ίδια στήλης κυμαίνονταν στα 20.8±7 mg/l. Στη συνέχεια, η στήλη με την άμμο και η στήλη με τον ζεόλιθο ακολουθούν με παρόμοια ποσοστά απομάκρυνσης ΤΝ 47%±2% και συγκεντρώσεις εξόδου που κυμαίνονται στα 30±4 mg/l. Τέλος, η δεύτερη στήλη με τον περλίτη και το άχυρο παρουσιάζει τις υψηλότερες συγκεντρώσεις εξόδου TN κατά μέσο όρο 38.7 mg/l. Η μέση διαφορά ανάμεσα στα ποσοστά απομάκρυνσης της κάθε στήλης είναι περίπου δέκα ποσοστιαίες μονάδες. Μετά την εφαρμογή της επανακυκλοφορίαςτης εκροής , τα ποσοστά απομάκρυνσης για το ολικό άζωτο της στήλης με τον ζεόλιθο και της στήλης με την άμμο και τον ζεόλιθο μειώθηκαν σε 22.7% και 57% αντίστοιχα. Οι αντίστοιχες μέσες τιμές εκροής αυτών των στηλών ήταν 35±8 mg/l και 18.8±5 mg/l. Ωστόσο, το ποσοστό απομάκρυνσης της στήλης με την άμμο αυξήθηκε κατά 13.7% και έτσι, η συγκέντρωση εκροής μειώθηκε στα 17.3±4 mg/l. Γενικά, η εφαρμογή της επανακυκλοφορίας στις περισσότερες περιπτώσεις δεν είχε το προσδοκώμενο αποτέλεσμα της αύξησης της απομάκρυνσης του ολικού αζώτου λόγω απονιτροποίησης. Η απομάκρυνση του αμμωνιακού αζώτου ήταν πολύ υψηλή με 99.6±0.3% για κάθε στήλη χωρίς επανακυκλοφορία και μετά την εφαρμογή της επανακυκλοφορίας, η απομάκρυνση του αμμωνιακού αζώτου διατηρήθηκε σε πολύ υψηλά επίπεδα (σε 99.98% κατά μέσο όρο για κάθε στήλη). Οι συγκεντρώσεις του νιτρικού αζώτου στην εξόδου της στήλης με τον ζεόλιθο και την στήλης με την άμμο και τον ζεόλιθο, κυμαίνονταν κατά μέσο όρο στα 22±7 mg/l, ενώ για τις στήλες με τον περλίτη και το άχυρο και με την άμμο, οι συγκεντρώσεις είναι πιο αυξημένες στα 33±8 mg/l. Υπό καθεστώς επανακυκλοφορίας, οι συγκεντρώσεις κυμαίνονται στα 12 με 36 mg/l. Τα πρωτοβάθμια επεξεργασμένα λύματα περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις αμμωνιακού αζώτου. Επομένως, όταν εισάγονται στην στήλη, η υψηλή συγκέντρωση αμμωνίας σε συνδυασμό με τις μικροαερόβιες συνθήκες που επικρατούν στην ακόρεστη ζώνη οδηγούν στην ανάπτυξη των νιτροποιητών και επομένως σε νιτροποίηση. Η έλλειψη οργανικού άνθρακα στα κατώτερα στάδια της στήλης όπου έχει οξειδωθεί η αμμωνία σε νιτρικά είναι ο βασικός λόγος που δεν επιτελείται αποδοτική απονιτροποίηση στο σύστημα. Στα περισσότερα εδαφικά συστήματα παρατηρείται μια σταδιακή αύξηση των νιτρικών της εκροής καθώς αναπτύσσεται η νιτροποιητική βιομάζα στο εδαφικό σύστημα. Παρόλα αυτά η απομάκρυνση του αμμωνιακού αζώτου είναι πολύ υψηλή και στις πρώτες ημέρες λειτουργίας λόγω της προσρόφησης και της ιοντοεναλλαγής που επιτελείται. Η απομάκρυνση του ολικού φωσφόρου ήταν υψηλή για τις τρείς από τις τέσσερις στήλες για την πρώτη φάση λειτουργίας χωρίς επανακυκλοφορία. Συγκεκριμένα, η τέταρτη εδαφική στήλη με την άμμο και τον ζεόλιθο και η τρίτη με την άμμο παρουσίασαν υψηλά ποσοστά απομάκρυνσης ολικού φωσφόρου κοντά στα 98% κατά μέσο όρο και συγκέντρωση εκροής μόλις 0.1±0.05 mg/l. Πολύ κοντά κυμαίνεται η στήλη με τον ζεόλιθο με ποσοστά απομάκρυνσης TP που ξεπερνούσαν το 93%. Ωστόσο, η δεύτερη εδαφική στήλη με τον περλίτη και το άχυρο, διαφέρει σημαντικά από τις υπόλοιπές, αφού η απομάκρυνση του ολικού φωσφόρου ήταν χαμηλότερη και ίση με 75.6% κατά μέσο όρο, δείχνοντας πιθανότατα χαμηλότερη χημική κατακρήμνιση και ιοντοεναλλαγή σε σχέση με τα άλλα υλικά. Η συγκέντρωσης εκροής του TP κυμαινόταν στα 1.3±0.7 mg/l. Κατά τη δεύτερη φάση με την εφαρμογή της επανακυκλοφορίας, τα ποσοστά απομάκρυνσης φωσφόρου σε όλες τις στήλες μειώθηκαν σημαντικά, μέχρι και 40%. Η συγκέντρωση εξόδου αυξήθηκε σημαντικά σε όλες τις στήλες και κυμαινόταν από 0.5 έως 1.6 mg/l. Η απομάκρυνση των ορθοφωσφορικών χωρίς επανακυκλοφορία ήταν σημαντική, με την άμμο και την άμμο με τον ζεόλιθο να παρουσιάζουν ποσοστά απομάκρυνσης πάνω από 97.5%. Η στήλη με τον ζεόλιθο είχε παραπλήσια απομάκρυνση, ενώ ο περλίτης και το άχυρο είχαν χαμηλότερη απομάκρυνση με 66.9%. Με την εφαρμογή της επανακυκλοφορίας, τα ποσοστά απομάκρυνσης των ορθοφωσφορικών όλων των στηλών μειώθηκαν σημαντικά, μέχρι και 30%. Αυτό αποδόθηκε στον χρόνο λειτουργίας των στηλών και στην μέγιστη ικανότητα των υλικών να προσροφήσουν θρεπτικά όπως ο φώσφορος. Επιπλέον, διερευνήθηκε η απομάκρυνση ψευδαργύρου, χαλκού και μόλυβδου από τα αστικά λύματα με την εφαρμογή των εδαφικών στηλών. Όσων αφορά τον ψευδάργυρο, πριν την έναρξη της επανακυκλοφορίας, φαίνεται ότι η στήλη με την άμμο παρουσιάζει απομάκρυνση ψευδάργυρου σε μικρό ποσοστό μόλις 25% και συγκέντρωση εκροής στα 0.15±0.04 mg/l. Στις υπόλοιπες στήλες παρατηρείται αύξηση συγκεντρώσεων ψευδαργύρου κατά την εκροή και μάλιστα πάνω από 50% κατά μέσο όρο, αγγίζοντας σε ορισμένες περιπτώσεις και 80% αύξηση. Οι συγκεντρώσεις εκροής κυμαίνονταν από 0.4 έως 0.6 mg/l. Μετά την έναρξη της επανακυκλοφορίας, η στήλη με την άμμο παρουσίασε απομάκρυνση ψευδαργύρου μόλις 3.8% κατά μέσο όρο, με συγκέντρωση εκροής κοντά στα 0.18 mg/l. Αντίθετα, στην στήλη με το τον ζεόλιθο, οι συγκεντρώσεις ψευδάργυρου αυξήθηκαν κατά 30%, αφού οι συγκεντρώσεις εξόδου άγγιζαν τα 0.3 mg/l. Τέλος, η στήλη με την άμμο και τον ζεόλιθο παρουσίασε μεγάλη αύξηση στις συγκεντρώσεις ψευδάργυρου στην έξοδο με μέσο ποσοστό 66% και μέση συγκέντρωση 0.6 mg/l. Η απομάκρυνση του μόλυβδου επιτεύχθηκε σε υψηλό βαθμό από όλες της στήλες χωρίς επανακυκλοφορία. Συγκεκριμένα, η στήλη με τον ζεόλιθο και η στήλη με την άμμο και τον ζεόλιθο παρουσίασαν ποσοστά απομάκρυνση περίπου 73%, με τις συγκεντρώσεις εκροής να κυμαίνονται στα 1.6±0.2 μg/l. Οι στήλες με τον περλίτη και το άχυρο και με την άμμο είχαν μεγαλύτερη απομάκρυνση της τάξης του 90% κατά μέσο όρο, με συγκεντρώσεις στα 0.5±0.15 μg/l. Με την εφαρμογή της επανακυκλοφορίας τα ποσοστά αυτά αυξήθηκαν σημαντικά για την στήλη με τον ζεόλιθο, φτάνοντας τα 90% με συγκέντρωση εκροής στα 0.45 μg/l. Ωστόσο, παρατηρήθηκε πως τα ποσοστά απομάκρυνσης για τις στήλες με την άμμο και με την άμμο και τον ζεόλιθο δεν άλλαξαν σημαντικά. Τέλος, η απομάκρυνση του χαλκού από την στήλη με την άμμο χωρίς επανακυκλοφορία άγγιξε μόλις το 35% κατά μέσο όρο με συγκεντρώσεις εξόδου στα 16.5±2 μg/l. Αντίθετα, για τον ζεόλιθο και την άμμο με τον ζεόλιθο παρατηρήθηκε μικρή αύξηση στις συγκεντρώσεις χαλκού κατά την εκροή σε σχέση με τις συγκεντρώσεις εισροής κοντά στο 12% κατά μέσο όρο, ενώ ο περλίτης με το άχυρο παρουσίασε μεγαλύτερη αύξηση, φτάνοντας τα 82.7%. Υπό καθεστώς επανακυκλοφορίας, η στήλη με τον ζεόλιθο και η στήλη με την άμμο παρουσίασαν απομάκρυνση χαλκού σε ποσοστό 40%±5% κατά μέσο όρο, με συγκεντρώσεις εξόδου στα 15±2 μg/l κατά μέσο όρο, ενώ η στήλη με την άμμος και τον ζεόλιθο είχε απομάκρυνση 10%, με συγκεντρώσεις 23 μg/l κατά μέσο όρο. Μέσα από τα αποτελέσματα των μετρήσεων καθ΄ όλη την πειραματική διαδικασία, διαπιστώθηκε πως η τρίτη στήλη με την άμμο παρουσίασε τα καλύτερα αποτελέσματα, ειδικά στην απομάκρυνση COD, TSS, και μετάλλων. Επιπλέον, η τέταρτη στήλη με την άμμο και τον ζεόλιθο υπερείχε στην απομάκρυνση θρεπτικών συστατικών, όπως του ολικού αζώτου και του ολικού φωσφόρου. Η πρώτη στήλη με τον ζεόλιθο αποδείχθηκε χρήσιμη για την απομάκρυνση ρύπων με ικανοποιητικά αποτελέσματα, ενώ η δεύτερη στήλη με τον περλίτη και το άχυρο δεν ήταν βιώσιμη για παρατεταμένη χρήση. Έτσι, συμπεράθηκε ότι η φύση του κάθε υλικού μπορεί να επηρεάσει την απομάκρυνση των ρύπων από τα λύματα είτε λόγω της ικανότητας του ίδιου του υλικού να συγκρατήσει τον ρύπο, είτε μέσω της ανάπτυξης εντός αυτού μικροβιακής κοινότητας η οποία υπό κατάλληλες συνθήκες μπορεί να απομακρύνει τον εκάστοτε ρύπο. Όσον αφορά την επανακυκλοφορία, θεωρήθηκε ότι χρειάζεται περισσότερος χρόνος για την επίτευξη ισορροπίας των συνθηκών εντός του συστήματος και επομένως για την προσφορά ικανοποιητικής απομάκρυνσης ρύπων.	el
heal.abstract	Abstract In this undergraduate thesis, the use and operation of land-based wastewater treatment systems for the treatment of primary-treated wastewater was studied. The aim of the study was to examine the efficiency of pollutant and metal removal by different substrate materials that can be used in the land-based systems. This study was done with the help of soil columns containing different substrate materials, for the further treatment of primary treated wastewater from the Psyttalia Wastewater Treatment Plant (WWTP) in Attica. The analyzed pollutants included chemical oxygen demand (COD), total suspended solids (TSS), total nitrogen (TN), ammonium nitrogen (NH4-N), nitrate nitrogen (NO3-N), total phosphorus (TP), orthophosphates (PO4^-3), and metals such as zinc (Zn), lead (Pb), and copper (Cu). For the experimental setup, four cylindrical soil columns of circular cross-section, each 1.20 cm in height and 0.5 cm in diameter were used, each containing different soil materials. Specifically, the first column contained zeolite, the second column contained perlite and straw, the third column contained sand and the fourth column contained sand and zeolite. The experimental process included measurements at predefined intervals, focusing on the change in pollutant concentrations before and after filtration through each column. The hydraulic loading rate of the system was 0.071 m³/m²*d, and the retention time of wastewater in each column was as follows. 17 hours for the first column, 22 hours for the second column, 17 hours for the third one and 21 hours for the fourth column. The experimental study lasted 210 days and was divided into two distinct operational phases. The phases were differentiated based on the iimplementation of recirculating the treated effluent five months after the beginning of this study. Therefore, the first phase focused on the efficiency of the soil columns before the recirculation process and the second phase focused on their efficiency after the start of treated wastewater recirculation. The analysis of the results was conducted for each pollutant individually, for each soil column both before and after the implementation of treated of wastewater recirculation. Regarding the second soil column, no results were obtained during the recirculation phase, as its operation was columns containing sand, zeolite, and their combination ranged from 20 to 27 mg/l for both total and soluble COD. In both phases, all columns met the disposal limit of 125 mg/l. The removal of total suspended solids (TSS) was also achieved to a satisfactory degree by almost all columns during the first phase, without recirculation. The removal rates for each soil column ranged around 94 ± 1.1%. In the second phase, after the start of recirculation, TSS removal rates decreased for all columns, likely due to increased hydraulic loading. Nevertheless, the first, third, and fourth columns showed similar removal rates for TSS, ranging from 89 to 91%. Regarding total nitrogen (TN) the removal by the columns was moderate before the initiation of recirculation. The TN of the treated effluent concentrations for this column ranged around 20.8±7 mg/l. The second column (perlite and straw) showed the lowest removal, with TN effluent concentrations of 38.7 mg/l. After the implementation of recirculation, removal rates for total nitrogen in the columns with zeolite and sand-zeolite decreased, to 22.7% and 57%, respectively. The corresponding TN effluent concentrations for these columns were 35±8 mg/l and 18.8±5 mg/l. However, the removal rate for the column with sand increased by 13.7%, lowering the effluent concentration to 17.3±4 mg/l. The removal of ammonium nitrogen (NH4-N) was nearly complete, with a rate of 99.6 ± 0.3% for all columns without recirculation. After recirculation began, this rate further increased to an average of 99.98% for all columns. The NO3-N effluent concentrations for the column containing zeolite and the one with sand and zeolite averaged 22 ± 7 mg/l, while the columns with perlite and straw and with sand showed slightly higher concentrations at 33 ± 8 mg/l. Primary treated wastewater contains high concentrations of ammonium nitrogen. Therefore, when introduced into the column, the high concentration of ammonia combined with the microaerobic conditions prevailing in the unsaturated zone leads to the growth of nitrifiers and therefore to nitrification. The lack of organic carbon in the lower stages of the column where ammonia has been oxidized to nitrates is the main reason why efficient denitrification is not achieved in the system. In most of the tested systems, a gradual increase in the effluent nitrate is observed as nitrifying biomass develops in the soil system. However, the removal of ammonia nitrogen is very high even in the first days of operation due to the adsorption and ion exchange that takes place. The removal of total phosphorus (TP) was highly efficient in three out of the four columns during The removal of total phosphorus (TP) was highly efficient in three out of the four columns during the first phase without recirculation. Specifically, the fourth column (sand and zeolite) and the third column (sand) showed high removal rates for total phosphorus, averaging around 98%, with TP effluent concentrations of just 0.1 ± 0.05 mg/l. The zeolite column also showed good removal, with rates exceeding 93%. However, the second column (perlite and straw) was significantly different, with a lower removal rate of 75.6%, indicating lower chemical precipitation and ion exchange capacity compared to the other materials. The TP effluent concentrations for this column ranged around 1.3 ± 0.7 mg/l. During the second phase, after the application of recirculation, phosphorus removal rates decreased significantly across all columns, with the largest reduction observed in the first column, where it dropped by 37.1%. The effluent concentration increased significantly in all columns, ranging from 0.5 to 1.6 mg/l. For orthophosphates (PO4-P), removal was effective during the first phase, with the third and fourth columns achieving rates above 97.5%. The zeolite column was close behind, while the second column had a much lower removal rate, averaging only 66.9%. After recirculation began, removal rates for orthophosphates also declined significantly for all columns, with the largest reduction again observed in the first column, which dropped by 37.5%. Additionally, the removal of zinc, copper, and lead from municipal wastewater was investigated using the soil columns. Regarding zinc, it appears that the sand column demonstrated a low zinc removal rate of only 25%, with an Zn effluent concentration of 0.15 ± 0.04 mg/l. In the remaining columns, an increase in zinc concentrations was observed n the treated effluent, with rates exceeding 50% on average, reaching up to 80% in some cases. The zinc effluent concentrations ranged from 0.4 to 0.6 mg/l. After the initiation of recirculation, the sand column showed a very low zinc removal rate of just 3.8% on average, with an Zn effluent concentration near 0.18 mg/l. In contrast, in the zeolite column, zinc concentrations increased by 30%, with treated effluent concentrations reaching 0.3 mg/l. Finally, the sand and zeolite column showed a significant increase in zinc concentrations in the effluent, with an average and an average concentration of 0.6 mg/l. Lead removal was achieved to a high degree by all columns without recirculation. Specifically, the zeolite column and the sand and zeolite column demonstrated removal rates of about 73%, with effluent concentrations ranging around 1.6 ± 0.2 μg/l. The columns with perlite and straw, and with sand, had higher removal rates of approximately 90% on average, with effluent concentrations at 0.5 ± 0.15 μg/l. With the application of recirculation, these rates increased significantly for the zeolite column, reaching 90% with an effluent concentration of 0.45 μg/l. However, it was observed that the removal rates for the sand column and the sand and zeolite column did not change significantly. Finally, copper removal from the sand column without recirculation reached only 35% on average, with effluent concentrations at 16.5 ± 2 μg/l. In contrast, the zeolite column and the sand and zeolite column showed a slight increase in copper concentrations in the treated effluent compared to the inlet concentrations, around 12% on average, while the perlite and straw column showed a larger increase, reaching 82.7%. Under recirculation conditions, the zeolite column and the sand column demonstrated copper removal at a rate of 40% ± 5% on average, with effluent concentrations at 15 ± 2 μg/l on average, while the sand and zeolite column had a removal rate of 10%, with effluent concentrations at 23 μg/l on average. Based on the measurement results throughout the experimental process, it was concluded that the third column (sand) demonstrated the best overall performance, particularly in the removal of COD, TSS, and metals. Additionally, the fourth column (sand and zeolite) excelled in the removal of nutrients, specifically total nitrogen and total phosphorus. On the other hand, the first column (zeolite) proved effective for pollutant adsorption, delivering satisfactory results.	en
heal.advisorName	Μαλαμής, Συμεών
heal.committeeMemberName	Νουτσόπουλος, Κωνσταντίνος
heal.committeeMemberName	Ευστρατιάδης, Ανδρέας
heal.committeeMemberName	Μαλαμής, Συμεών
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false