Ιδρυματικό Αποθετήριο
Πολυτεχνείο Κρήτης
EN  |  EL

Αναζήτηση

Πλοήγηση

Ο Χώρος μου

Επεξεργασία αστικών λυμάτων σε αναερόβιο αντιδραστήρα ανοδικής ροής (UASB) με προσθήκη ηλεκτρικά αγώγιμων υλικών

Mousoulea Aikaterini

Πλήρης Εγγραφή


URI: http://purl.tuc.gr/dl/dias/2432E765-5F76-46B6-B2B0-2C8579178120
Έτος 2025
Τύπος Διπλωματική Εργασία
Άδεια Χρήσης
Λεπτομέρειες
Βιβλιογραφική Αναφορά Αικατερίνη Μουσουλέα, "Επεξεργασία αστικών λυμάτων σε αναερόβιο αντιδραστήρα ανοδικής ροής (UASB) με προσθήκη ηλεκτρικά αγώγιμων υλικών", Διπλωματική Εργασία, Σχολή Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος, Πολυτεχνείο Κρήτης, Χανιά, Ελλάς, 2025 https://doi.org/10.26233/heallink.tuc.104995
Εμφανίζεται στις Συλλογές

Περίληψη

Η διαχείριση των αστικών λυμάτων αποτελεί σήμερα μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις των σύγχρονων κοινωνιών, καθώς συνδέεται όχι μόνο με την προστασία της δημόσιας υγείας και του φυσικού περιβάλλοντος, αλλά και με την ανάγκη αξιοποίησης ενεργειακών και υδατικών πόρων. Οι κλασικές τεχνολογίες επεξεργασίας, αν και αποτελεσματικές, παρουσιάζουν συχνά περιορισμούς ως προς την κατανάλωση ενέργειας και τη διαχείριση της παραγόμενης ιλύος. Σε αυτό το πλαίσιο, η αναερόβια χώνευση έχει αναδειχθεί ως μια εναλλακτική και ιδιαίτερα αποδοτική διεργασία, ικανή να προσφέρει ταυτόχρονα υψηλή απομάκρυνση οργανικών ρύπων και παραγωγή βιοαερίου. Ειδικότερα, οι αναερόβιοι αντιδραστήρες ανοδικής ροής (UASB) έχουν βρει ευρεία εφαρμογή σε διεθνές επίπεδο, χάρη στην ικανότητά τους να λειτουργούν με υψηλά οργανικά φορτία, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και σταθερή απόδοση.Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στη διερεύνηση της επίδρασης της προσθήκης ηλεκτρικά αγώγιμων υλικών (ΗΑΥ) στη λειτουργία εργαστηριακού αντιδραστήρα UASB που επεξεργάζεται αστικά λύματα. Τα υλικά αυτά, με κύριο εκπρόσωπο τον κοκκώδη ενεργό άνθρακα, έχουν αναδειχθεί τα τελευταία χρόνια ως κρίσιμος παράγοντας για την ενίσχυση του μηχανισμού της άμεσης μεταφοράς ηλεκτρονίων μεταξύ των ειδών (Direct Interspecies Electron Transfer – DIET). Μέσω αυτού του μηχανισμού διευκολύνεται η συνεργασία μεταξύ βακτηρίων που διασπούν οργανικά υποστρώματα και μεθανογόνων μικροοργανισμών, με τελικό αποτέλεσμα την αύξηση της παραγωγής μεθανίου.Η πειραματική διάταξη περιλάμβανε έναν αναερόβιο αντιδραστήρα χωρητικότητας περίπου 8 λίτρων, κατασκευασμένο από PVC και ακρυλικό υλικό (Plexiglas), με ύψος 70 cm και στάθμη λειτουργίας στα 65 cm. Ο αντιδραστήρας τροφοδοτήθηκε με λύματα που συλλέχθηκαν από την είσοδο της μονάδας βιολογικού καθαρισμού του Πολυτεχνείου Κρήτης και λειτούργησε σε θερμοκρασίες 25–30 °C, δηλαδή σε ψυχρόφιλες συνθήκες. Η λειτουργία χωρίστηκε σε δύο φάσεις: (α) λειτουργία χωρίς αγώγιμα υλικά και (β) λειτουργία με προσθήκη κοκκώδους ενεργού άνθρακα (διάμετρος κόκκων 0,8–2,4 mm). Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων πραγματοποιήθηκαν συστηματικές δειγματοληψίες και μετρήσεις βασικών παραμέτρων, όπως το χημικά απαιτούμενο οξυγόνο (COD), το pH, η παραγωγή και η σύσταση του παραγόμενου βιοαερίου, καθώς και τα ολικά στερεά (TS).Τα αποτελέσματα της πρώτης φάσης (χωρίς ΗΑΥ) έδειξαν ότι ο αντιδραστήρας UASB είχε ικανοποιητική λειτουργία, με απομάκρυνση COD που κυμάνθηκε γύρω στο 35%. Η παραγωγή βιοαερίου ήταν συνεχής, με ρυθμό παραγωγής 0,41 L/day. Επιπλέον, παρατηρήθηκαν ορισμένες διακυμάνσεις στο pH, οι οποίες οδήγησαν σε προσωρινές αποκλίσεις της σταθερότητας του συστήματος.Στη δεύτερη φάση, μετά την προσθήκη αγώγιμων υλικών, η εικόνα άλλαξε σημαντικά. Η απομάκρυνση του COD ξεπέρασε το 50%. Η παραγωγή βιοαερίου αυξήθηκε κατά 85% σε σύγκριση με την πρώτη φάση, με ρυθμό ίσο με 0,76 L/day. Παράλληλα, το σύστημα εμφάνισε μεγαλύτερη σταθερότητα στο pH (6,8–7,9) και αυξημένη ανθεκτικότητα απέναντι σε μεταβολές του οργανικού φορτίου. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές βιοχημικού μεθανογόνου δυναμικού (Biochemical Methane Potential Tests) της αστικής ιλύος με προσθήκη διαφορετικών αγώγιμων υλικών και συγκεκριμένα α) πορώδους άνθρακα που δημιουργήθηκαν από υπολείμματα μπανάνας (BPC) και β) εμπορικό κοκκώδους ενεργού άνθρακα (GAC). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο BPC είχε μικρή αρνητική επίδραση στην διεργασία ενώ η προσθήκη του GAC σε υψηλή συγκέντρωση είχε μικρή θετική επίδραση. Συνολικά, η εργασία απέδειξε ότι η προσθήκη ηλεκτρικά αγώγιμων υλικών σε αναερόβιους αντιδραστήρες UASB μπορεί να οδηγήσει σε ουσιαστική βελτίωση της λειτουργίας τους. Τα ευρήματα δείχνουν πως η τεχνολογία αυτή συμβάλλει τόσο στην αποτελεσματική επεξεργασία όσο και στην ενεργειακή ανάκτηση, ενισχύοντας τη βιωσιμότητα των μονάδων επεξεργασίας λυμάτων. Η συνδυασμένη βελτίωση της απομάκρυνσης οργανικών ρύπων, της σταθερότητας λειτουργίας και της παραγωγής μεθανίου αναδεικνύει τη σημασία των ΗΑΥ ως καινοτόμου εργαλείου στον τομέα της περιβαλλοντικής μηχανικής.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες

Στατιστικά