Ιδρυματικό Αποθετήριο
Πολυτεχνείο Κρήτης
Πολυτεχνείο Κρήτης
EN
|
EL
| URI | http://purl.tuc.gr/dl/dias/2432E765-5F76-46B6-B2B0-2C8579178120 | - |
| Αναγνωριστικό | https://doi.org/10.26233/heallink.tuc.104995 | - |
| Γλώσσα | el | - |
| Μέγεθος | 71 σελίδες | el |
| Τίτλος | Επεξεργασία αστικών λυμάτων σε αναερόβιο αντιδραστήρα ανοδικής ροής (UASB) με προσθήκη ηλεκτρικά αγώγιμων υλικών | el |
| Τίτλος | Domestic wastewater treatment using upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor with the addition of conductive materials | en |
| Δημιουργός | Mousoulea Aikaterini | en |
| Δημιουργός | Μουσουλεα Αικατερινη | el |
| Συντελεστής [Επιβλέπων Καθηγητής] | Fountoulakis Michail | en |
| Συντελεστής [Επιβλέπων Καθηγητής] | Φουντουλακης Μιχαηλ | el |
| Συντελεστής [Μέλος Εξεταστικής Επιτροπής] | Gournis Dimitrios | en |
| Συντελεστής [Μέλος Εξεταστικής Επιτροπής] | Γουρνης Δημητριος | el |
| Συντελεστής [Μέλος Εξεταστικής Επιτροπής] | Diamantopoulos Evaggelos | en |
| Συντελεστής [Μέλος Εξεταστικής Επιτροπής] | Διαμαντοπουλος Ευαγγελος | el |
| Εκδότης | Πολυτεχνείο Κρήτης | el |
| Εκδότης | Technical University of Crete | en |
| Ακαδημαϊκή Μονάδα | Technical University of Crete::School of Chemical and Environmental Engineering | en |
| Ακαδημαϊκή Μονάδα | Πολυτεχνείο Κρήτης::Σχολή Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος | el |
| 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. | el |
| Περίληψη | Urban wastewater management is currently one of the greatest challenges facing modern societies, as it is linked not only to the protection of public health and the natural environment, but also to the need to utilize energy and water resources. Conventional treatment technologies, although effective, often have limitations in terms of energy consumption and sludge management. In this context, anaerobic digestion has emerged as an alternative and particularly efficient process, capable of simultaneously offering high organic pollutant removal and biogas production. In particular, upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors have found wide application internationally, thanks to their ability to operate with high organic loads, low energy consumption, and stable performance. This thesis focuses on investigating the effect of adding electrically conductive materials (ECM) to the operation of a laboratory UASB reactor that treats municipal wastewater. These materials, mainly represented by granular activated carbon, have emerged in recent years as a critical factor in enhancing the mechanism of direct interspecies electron transfer (DIET). This mechanism facilitates cooperation between bacteria that break down organic substrates and methanogenic microorganisms, ultimately resulting in increased methane production. The experimental setup included an anaerobic reactor with a capacity of approximately 8 liters, made of PVC and Plexiglas, with a height of 70 cm and an operating level of 65 cm. The reactor was fed with wastewater collected from the biological treatment plant of the Technical University of Crete and operated at temperatures of 25–30 °C, i.e., under psychrophilic conditions. The operation was divided into two phases: (a) operation without conductive materials and (b) operation with the addition of granular activated carbon (grain diameter 0.8–2.4 mm). During the experiments, systematic sampling and measurements of key parameters were carried out, such as chemical oxygen demand (COD), pH, production and composition of the biogas produced, and total solids (TS). The results of the first phase (without ECM) showed that the UASB reactor was operating satisfactorily, with COD removal ranging around 35%. Biogas production was continuous, with a production rate of 0.41 L/day. In addition, some fluctuations in pH were observed, which led to temporary deviations in system stability. In the second phase, after the addition of conductive materials, the picture changed significantly. The COD removal exceeded 50%. Biogas production increased by 85% compared to the first phase, at a rate equal to 0.76 L/day. At the same time, the system showed greater pH stability (6.8-7.9) and increased resistance to changes in organic load. In addition, Biochemical Methane Potential Tests (BMPs) of sewage sludge were carried out with the addition of different conductive materials, namely a) porous carbon generated from banana residues (BPC) and b) commercial granular activated carbon (GAC). The results showed that BPC had a slight negative effect on the process while the addition of GAC at high concentration had a slight positive effect. Overall, the study demonstrated that the addition of electrically conductive materials to UASB anaerobic reactors can lead to a significant improvement in their operation. The findings show that this technology contributes to both efficient removal and energy recovery, enhancing the sustainability of wastewater treatment plants. The combined improvement in organic pollutant removal, operational stability, and methane production highlights the importance of ECMs as an innovative tool in the field of environmental engineering. | en |
| Τύπος | Διπλωματική Εργασία | el |
| Τύπος | Diploma Work | en |
| Άδεια Χρήσης | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | en |
| Ημερομηνία | 2025-10-09 | - |
| Ημερομηνία Δημοσίευσης | 2025 | - |
| Θεματική Κατηγορία | UASB | en |
| Θεματική Κατηγορία | Αστικά λύματα | el |
| Θεματική Κατηγορία | Ηλεκτρικά αγώγιμα υλικά | el |
| 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 | el |
| Βιβλιογραφική Αναφορά | Aikaterini Mousoulea, "Domestic wastewater treatment using upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor with the addition of conductive materials", Diploma Work, School of Chemical and Environmental Engineering, Technical University of Crete, Chania, Greece, 2025 | en |
Copyright © DIAS 2013
