Search

Η παραγωγή ελαιολάδου αποτελεί βασικό οικονομικό τομέα για τις χώρες παραγωγής, κυρίως στην περιοχή της Μεσογείου. Ωστόσο, η παγκοσμίως αυξανόμενη παραγωγή λαδιού οδήγησε στην παραγωγή τεράστιων ποσοτήτων αποβλήτων επιζήμιων για το περιβάλλον. Ως εκ τούτου, η αποτελεσματική και βιώσιμη διαχείριση των αποβλήτων της ελαιοβιομηχανίας έχει εγείρει σημαντικό ενδιαφέρον στην επιστημονική ερευνητική κοινότητα. Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει τον σχεδιασμό μιας αποδοτικής εγκατάστασης για την επεξεργασία και αξιοποίηση του διφασικού αποβλήτου των ελαιοτριβείων με σκοπό την παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας και εδαφοβελτιωτικού. Η δομή της παρούσας διπλωματικής διαρθρώνεται σε 3 κύριες θεματικές ενότητες: 1) τη βιβλιογραφική ανασκόπηση 2) τον σχεδιασμό ενός βιοδιυλιστηρίου 3) την κοστολόγηση και την οικονομική ανάλυση αυτού. Το 1ο μέρος εξετάζει τους τύπους των ελαιοτριβείων, τα παραπροϊόντα και τα χαρακτηριστικά τους, τις διαφορετικές τεχνολογίες οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σωστή εκμετάλλευση και την ασφαλή προς το περιβάλλον διάθεσή τους, καθώς επίσης και τις δυσκολίες που παρουσιάζονται στη χρήση των τεχνολογικών αυτών υπηρεσιών. Το δεύτερο μέρος επικεντρώνεται στο σχεδιασμό ενός βιοδιυλιστηρίου. Η μονάδα αποτελείται από μία δεξαμενή εισαγωγής όπου ανεφοδιάζεται και αποθηκεύεται το προς επεξεργασία απόβλητο πριν κατευθυνθεί προς τη δεξαμενή προετοιμασίας. Εκεί γίνεται αραίωση με νερό πριν περάσει το ρεύμα από τον εναλλάκτη θερμότητας που με τη βοήθεια ατμού χαμηλής πίεσης θα αυξηθεί η θερμοκρασία του στους 70 ℃. H θερμοκρασία αυτή είναι ιδανική για την οξίνιση, η οποία έχει στόχο την εξαγωγή του λαδιού από το απόβλητο. Αυτή η διαδικασία ξεκινάει με τη προσθήκη H2SO4 και FeSO4 και συνεχή ανάμιξη για 60 λεπτά. Το θερμό υγρό ρεύμα οδηγείται στον υδρόψυκτο εναλλάκτη θερμότητας όπου η υψηλή θερμότητα της διεργασίας απορρίπτεται στην ατμόσφαιρα. Μετά τη διαδικασία οξίνισης, τα εκχυλίσματα φυγοκεντρούνται στις 10.000 στροφές το λεπτό για 10 λεπτά ώστε να επιτευχθεί ο διαχωρισμός των τριών σχηματισμένων φάσεων (φάση ελαίου, υδατική φάση και στερεά φάση). Η φυγοκέντριση αποτελεί το δεύτερο στάδιο για την ανάκτηση του υπολειμματικού ελαίου. Η ενδιάμεση υδατική φάση πηγαίνει στο επόμενο στάδιο αξιοποίησης που είναι ο διαχωρισμός με μεμβράνες. Η στερεά φάση χρησιμοποιείται στη διεργασία της κομποστοποίησης. Το σύστημα μεμβρανών αποτελείται από υπερδιήθηση (UF), νανοδιήθηση (NF) και αντίστροφη ώσμωση (RO), όπου συγκεντρώνονται οι χαμηλές μοριακού βάρους φαινόλες. Το τελικό προϊόν έχει συγκέντρωση ελεύθερων φαινολικών χαμηλού μοριακού βάρους 0,5 g/L (Russo, 2007). Τα συμπυκνώματα από τα δύο πρώτα στάδια (UF και NF) καθώς και το διήθημα από την διεργασία RO οδηγούνται στη μονάδα συγκομποστοποίησης όπου χρησιμοποιούνται κυρίως για τη διατήρηση της υγρασίας του κομπόστ στις βέλτιστες συνθήκες. Το ρεύμα που εισέρχεται στις στήλες προσρόφησης είναι το συμπύκνωμα που προέρχεται από την αντίστροφη ώσμωση διότι είναι το πιο πλούσιο σε φαινολικές ενώσεις. Χρησιμοποιούνται 3 στήλες S-101 με όγκο 0,38 m^3 η κάθε μία. Έγινε εκτίμηση ότι χρειάζονται 120 kg ρητίνης για κάθε 1 m^3 RO concentrate (Zagklis et al., 2015). Η συνολική προσρόφηση στη ρητίνη ήταν 93,1 % για φαινόλες και 35,8 % για υδατάνθρακες. Το σύστημα στοχεύει στην απομάκρυνση της φαινόλης μέσω ιοντικών μηχανισμών ανταλλαγής σε πολυμερείς ρητίνες ακολουθούμενη από εκρόφηση υδατανθράκων και των προσροφούμενων φαινολικών ενώσεων με μείγματα νερού και αιθανόλης .Μετά από πέντε κύκλους λειτουργίας γίνεται αναγέννηση της ρητίνης και μετά από 5 φορές αναγέννησης γίνεται προσθήκη καινούριας ποσότητας ρητίνης. Το επόμενο στάδιο αποτελεί την εξάτμιση με μονοβάθμιο εξατμιστήρα υπό κενό ο οποίος, θα συγκεντρώσει περαιτέρω τις φαινόλες που περιέχονται στο διάλυμα αιθανόλης. Μετά την εξάτμιση γίνεται ψύξη της αιθανόλης και στη συνέχεια επανακυκλοφορεί στη δεξαμενή αποθήκευσης της αιθανόλης. Την επεξεργασία του διφασικού αποβλήτου ολοκληρώνει η κομποστοποίηση. Το στερεό ρεύμα μετά τη φυγοκέντριση καθώς και τα συμπυκνώματα από τη διήθηση και το νερό που χρησιμοποιείται για την εκρόφηση των υδατανθράκων οδηγούνται προς μία διεργασία συγκομποστοποίησης. Το ρεύμα που έχει υποστεί κομποστοποίηση, κατάλληλα, είναι ένα υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εδαφοβελτιωτικό. Ο σχεδιασμός του εξοπλισμού της εγκατάστασης περιλαμβάνει τον υπολογισμό των ισοζυγίων μάζας για κάθε εξοπλισμό, ενώ γίνεται η διαστασιολόγηση και η κοστολόγησή τους. Τέλος, το 3ο μέρος περικλείει τον υπολογισμό του πάγιου κεφαλαίου και του λειτουργικού κόστους του εργοστασίου, τον υπολογισμό της Καθαρής Παρούσας Αξίας (ΚΠΑ) καθώς και άλλων οικονομικών δεικτών. Επιπλέον, γίνεται διερεύνηση των παραγόντων που αυξάνουν το κόστος της επένδυσης αλλά και του πως θα μπορέσουμε να τους περιορίσουμε. Στα συμπεράσματα της διπλωματικής δίνεται απάντηση στο αρχικό ερώτημα, του κατά πόσο οι τεχνολογίες που μελετήθηκαν μπορούν να εφαρμοστούν και να είναι βιώσιμες, ενώ στη συνέχεια επιχειρείται να γίνει μια πρόβλεψη για την πιθανή εφαρμογή και υλοποίηση αυτών των τεχνολογιών σε εγκαταστάσεις διφασικών ελαιοτριβείων ή σε ξεχωριστούς ανεξάρτητους χώρους., Olive oil production is a key economic sector for producing countries, in the Mediterranean region. However, the worldwide increasing production of oil has led to the production of massive amounts of environmentally harmful waste. Therefore, the effective and sustainable management of olive oil industry waste has gained significant interest in the scientific research community. This diploma thesis presents the design of an efficient facility for the treatment and utilization of two-phase waste from olive mills to produce high added value products and soil improver. The structure of this thesis is structured in three main thematic units: 1) the literature review 2) the design of a biorefinery 3) it’s costing and economic analysis. The first part examines the types of mills, their by-products and characteristics, the different technologies that can be used for proper exploitation and safe disposal for the environment, as well as the difficulties encountered in the use of these technological services. The second part focuses on the design of a biorefinery This design includes the calculation of mass balances for each equipment, while the dimensions of the equipment and the costing are being calculated. Lastly, part 3 includes the calculation of the fixed capital and operating costs of the plant, the calculation of the Net Present Value (NPV) as well as other economic indicators. Critical factors that affect the cost of the investment are indicated and examined with respect to diminishing them. The initial question that was raised of whether the proposal made can be plausible and viable is answered and an attempt is made to make predictions about the potential of the proposed technologies into two-phase olive mills or separate independent facilities.

Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η μεγιστοποίηση της ανάπτυξης μικροφυκών, με τη μείωση του «φαινόμενου σκίασης» που δημιουργείται από την υψηλή συγκέντρωση χλωροφύλλης στην κυτταρική μάζα των μικροφυκών. Για την επίτευξη των παραπάνω, εφαρμόστηκε μεταλλαξιογόνος παράγοντας στο στέλεχος μικροφυκών Stichococcus sp. και επιλέχθηκαν τα στελέχη με χαμηλή περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη. Αυτά τα στελέχη δοκιμάστηκαν στη συνέχεια ως προς την αποδοτικότητα της ανάπτυξης και για την ικανότητά τους να παράγουν λιπίδια και χρωστικές ουσίες. Το στέλεχος Stichococcus sp., είναι ένα πράσινο μικροφύκι ραβδοειδούς σχήματος, το οποίο ανήκει στην ταξινόμηση των χλωροφύτων. Είναι ανθεκτικό σε ακραίες τιμές pH, υψηλές θερμοκρασίες, αλατότητα και θρεπτικά συστατικά στο περιβάλλον ανάπτυξης του. Αναπτύσσεται κυρίως σε αλατούχο νερό, αλλά οι ερευνητές το έχουν συναντήσει να αναπτύσσεται σε γλυκό νερό, έδαφος, ακόμη και στο ακραίο περιβάλλον της Ανταρκτικής. Η μετάλλαξη του Stichococcus sp. επιτεύχθηκε με τη χρήση μεθανοσουλφονικού αιθυλεστέρα (EMS) ως χημικό μεταλλαξιογόνο. Το EMS είναι ένας παράγοντας αιθυλίωσης, ο οποίος προκαλεί αλλαγές στο DNA των μικροφυκών. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη ανά κύτταρο μειώθηκε επιτυχώς στα μεταλλαγμένα στελέχη με την ονομασία EMS1 και EMS2., The aim of the present study is to maximize microalgae growth, by reducing the "shadow effect" created by the high concentration of chlorophyll in the cell mass. To achieve the above, a mutagenic agent was applied to Stichococcus sp. and strains with low chlorophyll content were selected. These strains were then tested for growth productivity and their ability to produce lipids and pigments. Stichococcus, is a green rod-shaped microalgae, which belongs to the classification of chlorophytes. It is resistant to extreme pH values, high temperatures, salinity and nutrients in its growing environment. It grows mainly in saline water, but researchers have encountered it in fresh water, soil, and even in the extreme Antarctic environment. The mutation of Stichococcus sp. was obtained using Ethyl methanesulfonate (EMS) as a chemical mutagen. EMS is an ethylating agent, which causes changes in the DNA of microalgae. Results showed that the chlorophyll content was successfully reduced in the mutant strains, named EMS1 and EMS2.

Η ραγδαία πληθυσμιακή και βιομηχανική ανάπτυξη συμβάλλουν άμεσα στην αύξηση των βιοστερεών που παράγονται καθημερινά. Οι ανάγκες τις οποίες δημιουργεί η συνεχόμενη αυξητική τάση της παραγωγής αποβλήτων, δεν μπορούν να καλυφθούν με τις μεθόδους που χρησιμοποιούνταν στο παρελθόν. Λόγω του αξιόλογου ενεργειακού περιεχομένου των μικροκοσκινισμένων βιοστερεών, προτείνεται ολοκληρωμένη διαχείριση τους με στόχο την παραγωγή ενέργειας, εφαρμόζοντας τις τεχνολογίες της ξήρανσης και της αεριοποίησης. Στην παρούσα διπλωματική εργασία καταγράφηκαν τα χαρακτηριστικά εισερχόμενου- εξερχόμενου αποβλήτου της Εγκατάστασης Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) Ρεθύμνου, πραγματοποιήθηκε η παρακολούθηση λειτουργίας - απόδοσης πιλοτικού μικροκόσκινου που είναι εγκατεστημένο στην συγκεκριμένη ΕΕΛ, καθώς και η αξιολόγηση του ενεργειακού περιεχομένου των παραγόμενων μικροκοσκινισμένων βιοστερεών με την προοπτική περαιτέρω αξιοποίησής τους. Πιο συγκεκριμένα, μετρήθηκαν σε δείγματα εισερχόμενου - εξερχόμενου αποβλήτου της ΕΕΛ Ρεθύμνου, τα TSS (170 ± 59 mg/L, 19 ± 11 mg/L), BOD5 (311 ± 46 mg/L, 7 ± 2 mg/L), και COD (199 ± 46 mg/L, 62 ± 18 mg/L), αντίστοιχα. Επίσης, σχετικά με την απόδοση της μικροκοσκίνισης και τα χαρακτηριστικά παραγόμενων βιοστερεών μετρήθηκαν: τα TSS εισόδου (194 ± 51 mg/L) και εξόδου (159 ± 46 mg/L), η υγρασία (M) των μικροκοσκινισμένων βιοστερεών (64 ± 2%), τα VS (90 ± 1% των TS) καθώς και η HHV (21,5 ± 1,4 MJ/kg). Τέλος, λόγω του αξιόλογου ενεργειακού περιεχομένου των μικροκοσκινισμένων βιοστερεών, προτάθηκε ολοκληρωμένη διαχείριση τους με στόχο την παραγωγή ενέργειας, συμπεριλαμβάνοντας τις τεχνολογίες μικροκοσκίνισης-ηλιακής ξήρανσης-αεριοποίησης. Με βάση τους υπολογισμούς που έγιναν, ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να λειτουργήσει αυτόνομα, αφού η παραγόμενη ενέργεια αναμένεται να καλύπτει τις ενεργειακές ανάγκες της πιλοτικής διάταξης και κατά συνέπεια να προκαλέσει σημαντική μείωση των συνολικών ενεργειακών αναγκών της ΕΕΛ., The rapid population and industrial growth directly contribute to the increase in the daily produced biosolids. The needs created by the continuous increasing trend of waste production cannot be met by the methods used in the past. Due to the significant energy content of microsieved biosolids, their integrated management is proposed with the aim of energy production, applying drying and gasification technologies. In this thesis, the characteristics of the incoming and outgoing wastewater at the Wastewater Treatment Plant (WWTP) of Rethymno were recorded, the monitoring of the operation and performance of a pilot microsieve installed in this WWTP was carried out, as well as the evaluation of the energy content of the produced micro-sieved biosolids with the perspective of further their utilization. More specifically, the measurements of the incoming and outgoing wastewater of the WWTP of Rethymno resulted to concentration of TSS (170 ± 59 mg/L, 19 ± 11 mg/L), BOD5 (311 ± 46 mg/L, 7 ± 2 mg/L), and COD (199 ± 46 mg/L, 62 ± 18 mg/L), respectively. Also, regarding microsieving performance and produced biosolids characteristics were measured: TSS inlet (194 ± 51 mg/L) and TSS outlet (159 ± 46 mg/L), moisture (M) of microsieved biosolids (64 ± 2% ), VS (90 ± 1% of TS) as well as HHV (21.5 ± 1.4 MJ/kg). Finally, due to the significant energy content of microsieved biosolids, their integrated management was proposed with the aim of energy production, including microsieving-solar drying-gasification technologies. Based on the calculations made, such a system can operate autonomously, since the energy produced is expected to cover the energy needs of the pilot plant and consequently cause a significant reduction in the overall energy needs of WTP.

Οι σημαντικότερες περιβαλλοντικές επιπτώσεις που παρουσιάζονται από τις σύγχρονες Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) είναι αφενός η ρύπανση των υδάτινων σωμάτων, αφετέρου τα υπέρογκα ποσά ενέργειας που απατούνται για την σωστή λειτουργία τους. Το γεγονός αυτό καθιστά την εκμετάλλευση του ενεργειακού περιεχομένου των λυμάτων μία πολλά υποσχόμενη λύση για την βελτίωση της λειτουργίας των παραδοσιακών ΕΕΛ. Ένα καινοτόμο πιλοτικό σύστημα διαχείρισης βιοστερεών έχει εγκατασταθεί στην υφιστάμενη ΕΕΛ Ρεθύμνου. Το σύστημα έχει χωρητικότητα 5,000 m3/ημέρα (που αποτελεί περίπου το ένα τρίτο της μέσης ημερήσιας παροχής λυμάτων της ΕΕΛ) και αποτελείται από τις εξής διαδοχικές διαδικασίες: μικροκοσκίνιση, ξήρανση και αεριοποίηση. Αποτέλεσμα αυτής της επεξεργασίας είναι η παραγωγή ενέργειας μέσω των μικροκοσκινισμένων βιοστερεών. Κατά συνέπεια μειώνονται οι συνολικές ενεργειακές ανάγκες της ΕΕΛ, ενώ παράλληλα ελαχιστοποιείται η απόρριψη ρύπων λόγω της διάθεσης λυματολάσπης. Οι διαρκείς απορρίψεις λυμάτων πιέζουν ολοένα και περισσότερο την σύγχρονη οικολογική κατάσταση, με αποτέλεσμα πολλά υδάτινα σώματα ανά την Ευρώπη να μην συνάδουν με τις Οδηγίες - Πλαίσια της Ευρωπαϊκής Ένωσης για τα ύδατα. Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η χαρτογράφηση των σχετικών νομοθεσιών, κανονισμών και οδηγιών έτσι ώστε να υποδείξει την συνεισφορά του έργου στη διαμόρφωση του νομικού πλαισίου διαχείρισης λυμάτων. Σε πρώτο στάδιο μελετήθηκε η συμβολή του καινοτομικού συστήματος στο πλαίσιο της Ελληνικής νομοθεσίας και ακολούθως σύμφωνα με τις οδηγίες που έχουν οριστεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση. Επιπλέον, εκτιμάται η συνεισφορά του συστήματος στην διαμόρφωση νέων, περιβαλλοντικά φιλικότερων κανονισμών. Η προτεινόμενη μέθοδος προεπεξεργασίας λυμάτων και αξιοποίησης των παραγόμενων βιοστερεών συνεισφέρει στην βελτίωση των βασικών περιβαλλοντικών προβλημάτων που απορρέουν από τις παραδοσιακές ΕΕΛ. Βασικό στόχο αποτελεί η βελτιστοποίηση της απόδοσης εκροής της ΕΕΛ Ρεθύμνου κατά την απομάκρυνση των στερεών που βρίσκονται στα λύματα, με αποτέλεσμα να μειώνεται σημαντικά η ρύπανση των υδάτινων σωμάτων. Ακόμα, χάρη στην παραγωγή ενέργειας μέσω των βιοστερεών, το σύστημα μικροκοσκίνισης - αεριοποίησης καθίσταται ενεργειακά συμφέρον, μειώνοντας με αυτόν τον τρόπο σημαντικά τις ενεργειακές απαιτήσεις της υφιστάμενης ΕΕΛ., The most prevalent environmental problems that are presented by modern Wastewater Treatment Plants (WWTPs) are, on the one hand the pollution of water bodies, on the other hand the excessive amounts of energy that are required for their proper operation. In the wake of these issues, the exploitation of the energy content of wastewater is a promising solution for improving the performance of traditional WWTPs. An innovative treatment system of biosolids has been installed at the existing WWTP in Rethymno. The system has a capacity of 5,000 m3/day (which is approximately a third of the average daily wastewater supply) and consists of the following processes in sequence: microsieving, drying and gasification. As a result of this treatment there is energy production through microsieved biosolids. That leads to reduced total energy requirements of the WWTP, while simultaneously the discharge of pollutants due to the disposal of sewage sludge is minimized. The continuous wastewater discharges are putting constant pressure on the modern ecological situation. As a result, many of the water bodies across Europe are not in line with the European Union’s Water Directives. The scope of this thesis is to map the laws, regulations and directives for the project in order to indicate its contribution to the formation of the legal framework for wastewater management. The proposed method of wastewater treatment and the utilization of the produced biosolids, contributes to the improvement of the environmental problems arising from the traditional WWTPs. The main objective of the project is the optimization of the output performance of the WWTP in Rethymno during the removal process of the solids contained in the wastewater, resulting in significant reduction of the pollution of water bodies. Furthermore, thanks to the energy production through biosolids, the microsieving - gasification system is energy effective, thus remarkably reducing the energy requirements of the existing WWTP.

Τα λίπη και έλαια αποτελούν τα κυριότερα οργανικά συστατικά των αστικών λυμάτων, ενώ η απομάκρυνση τους κρίνεται αναγκαία, καθώς δυσχεραίνουν τη λειτουργία των Εγκαταστάσεων Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) και έχουν αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η απομόνωση των λιπών και ελαίων από την υπερκείμενη στιβάδα εξαμμωτών από ΕΕΛ της Κρήτης, καθώς και η αξιολόγηση του ενεργειακού περιεχομένου τους. Στα πλαίσια της εργασίας, πραγματοποιήθηκε δειγματοληψία από τις ΕΕΛ Χανίων, Ρεθύμνου και Ηρακλείου, σε τρεις διαφορετικές χρονικές περιόδους (09/2021, 11/2021, 01/2022). Κατόπιν, τα δείγματα υπέστησαν τη διαδικασία της εκχύλισης προκειμένου να προσδιοριστεί η συγκέντρωση τους σε λίπη και έλαια, και μετρήθηκε η Ανώτερη Θερμογόνος Δύναμη (Higher Heating Value, HHV) τους. Εξαιτίας της υψηλής ετερογένειας των δειγμάτων μεταξύ των ΕΕΛ, ο διαχωρισμός των αποτελεσμάτων βασίστηκε στη μορφή των δειγμάτων (υγρή ή στερεή). Όσον αφορά τα υγρά δείγματα, η υψηλότερη μέση συγκέντρωση λιπών και ελαίων παρουσιάστηκε στην ΕΕΛ Ηρακλείου (23,1 ± 8,4 g/L). Τα δείγματα των ΕΕΛ Ρεθύμνου και Χανίων βρέθηκαν να έχουν συγκεντρώσεις 19,4 g/L και 7,9 ± 3,4 g/L, αντίστοιχα, ενώ η μέση συγκέντρωση για όλες τις ΕΕΛ μαζί, ανέρχεται σε 19,1 ± 9,7 g/L. Όσον αφορά τα στερεά δείγματα, η μέση συγκέντρωση λιπών και ελαίων στην ΕΕΛ Χανίων βρέθηκε υψηλότερη (490,6 ± 246,4 mg/g) σε σύγκριση με την ΕΕΛ Ρεθύμνου (122,2 ± 7,7 mg/g), ενώ η μέση συγκέντρωση για όλες τις ΕΕΛ μαζί ανέρχεται σε 367,8 ± 265,8 mg/g. Από την ΕΕΛ Ηρακλείου δεν συλλέχθηκε στερεό δείγμα. Όσον αφορά το ενεργειακό περιεχόμενο των απομονωμένων λιπών και ελαίων, τα δείγματα από την ΕΕΛ Ηρακλείου παρουσίασαν τον υψηλότερο μέσο όρο HHV (43,6 ± 0,7 MJ/kg), σε σύγκριση με τα Χανιά (42,0 ± 1,8 MJ/kg) και το Ρέθυμνο (40,2 ± 3,3 MJ/kg), ενώ ο μέσος όρος όλων των ΕΕΛ βρέθηκε να είναι (41,9 ± 1,1 MJ/kg). Συμπερασματικά, παρά τη μεγάλη ετερογένεια των αρχικών δειγμάτων, οι τιμές της θερμογόνου δύναμης και συνεπώς το ενεργειακό τους περιεχόμενο είναι παρόμοιο. Επίσης, το υψηλό ενεργειακό περιεχόμενο των απομονωμένων λιπών και ελαίων τα καθιστά ιδανική πρώτη ύλη για την παραγωγή εναλλακτικών καυσίμων, όπως το βιοντίζελ, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών των ΕΕΛ., Fats and oils are the main organic components of urban wastewater, and their removal is considered necessary as they hamper the operation of Wastewater Treatment Plants (WWTPs) and have negative impacts on the environment. The aim of the present thesis is to isolate fats and oils from the overlying layer of degreasers from WWTPs in Crete and to evaluate their energy content. Within the framework of the thesis, sampling was carried out from the WWTPs of Chania, Rethymnon and Heraklion, in three different time periods (09/2021, 11/2021, 01/2022). The samples were then subjected to the extraction procedure in order to determine their concentration of fats and oils, and their Higher Heating Value (HHV) was measured. Due to the high heterogeneity of the samples between the WWTPs, the separation of the results was based on the form of the samples (liquid or solid). For the liquid samples, the highest average concentration of fats and oils was found in the Heraklion WWTP (23.1 ± 8.4 g/L). Samples from the Rethymno and Chania WWTPs were found to have concentrations of 19.4 g/L and 7.9 ± 3.4 g/L, respectively, while the average concentration for all the WWTPs together was 19.1 ± 9.7 g/L. Regarding solid samples, the average concentration of fats and oils in the Chania WWTP was found to be higher (490.6 ± 246.4 mg/g) compared to the Rethymnon WWTP (122.2 ± 7.7 mg/g), while the average concentration for all WWTPs together was 367.8 ± 265.8 mg/g. No solid sample was collected from the Heraklion WWTP. Regarding the energy content of the isolated fats and oils, samples from the Heraklion WWTP showed the highest average HHV (43,6 ± 0,7 MJ/kg), compared to Chania (42,0 ± 1,8 MJ/kg) and Rethymno (40,2 ± 3,3 MJ/kg), while the average of all WWTPs was found to be (41,9 ± 1,0 MJ/kg). In conclusion, despite the great heterogeneity of the original samples, the values of the calorific value and therefore the energy content are similar. Furthermore, the high energy content of the isolated fats and oils makes them an ideal raw material for the production of alternative fuels, such as biodiesel, which can be used to meet the energy needs of WWTPs.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι ο χρονικός προγραμματισμός του έργου αναβάθμισης της Εγκατάστασης Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) της Μάρπησσας, Πάρου χρησιμοποιώντας τις μεθόδους PERT και CPM, καθώς και η κοστολόγηση των εργασιών για τη διεξαγωγή του έργου. Το προτεινόμενο έργο στοχεύει στην αναβάθμιση της ΕΕΛ της Μάρπησσας, με την εφαρμογή καινοτόμων τεχνολογιών στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων. Με την ολοκλήρωση του έργου η ΕΕΛ Μάρπησσας θα να είναι σε θέση να δεχτεί αυξημένο φορτίο εισόδου, με ταυτόχρονη μείωση των ενεργειακών της απαιτήσεων και του κόστους λειτουργίας. Η καινοτομικότητα του έργου προσδίδεται στην πρώιμη απομάκρυνση στερεών και σωματιδιακού BOD από τα λύματα, χρησιμοποιώντας ειδικού τύπου συστήματα διήθησης (μικροσχάρες / αυτοκαθαριζόμενα αμμόφιλτρα ανοδικής ροής), πριν αυτά εισέλθουν στην δεξαμενή αερισμού. Έτσι, εκτιμάται μείωση της συνολικής κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας της ΕΕΛ περίπου 30-35%. Μελλοντικά, τα επεξεργασμένα λύματα θα χρησιμοποιηθούν για άρδευση δασικής έκτασης, χωρίς να επιβαρύνουν με επιβλαβείς ουσίες το περιβάλλον. Αρχικά για το θεωρητικό υπόβαθρο, επιχειρήθηκε εκτενής βιβλιογραφική ανασκόπηση σε ότι αφορά τον ορισμό ενός έργου, την διαχείρισή και τον κύκλο ζωής του, τον χρονικό προγραμματισμό και τις δύο μεθοδολογίες που θα χρησιμοποιηθούν, καθώς και τις διάφορες διεργασίες που ακολουθούν τα υγρά απόβλητα μέσα σε μια ΕΕΛ. Στη συνέχεια ακολουθεί η αναλυτική περιγραφή των συνθηκών στην υφιστάμενη εγκατάσταση και του προτεινόμενου έργου, με στόχο την έμφαση στην σημαντικότητα του έργου. Το βασικότερο και το αμέσως επόμενο μέρος της διπλωματικής εργασίας, περιέχει την δικτυακή ανάλυση και τις δύο μεθοδολογίες CPM και PERT, όπου στην μεθοδολογία CPM το έργο αποτελείται από δραστηριότητες με γνωστούς τους χρόνους ολοκλήρωσης, ενώ στην PERT επικρατούν συνθήκες αβεβαιότητας. Το προτεινόμενο έργο απαρτίζεται από 36 επιμέρους δραστηριότητες, οι οποίες ομαδοποιούνται σε τρείς (3) κατηγορίες, την μελέτη και τον σχεδιασμό του έργου , την εργοταξιακή εγκατάσταση και την εφαρμογή καινοτομίας και κατασκευή στην ΕΕΛ Μάρπησσας. Η συνολική προθεσμία εκτέλεσης του έργου είναι 729 ημέρες . Με βάση τους υπολογισμούς που έγιναν στη μέθοδο CPM, η ελάχιστη διάρκεια ολοκλήρωσης προσδιορίστηκε στις 661 ημέρες, ενώ στη μέθοδο PERT 665,8 ημέρες, Σύμφωνα με την ανάλυση ευαισθησίας που πραγματοποιήθηκε αμέσως μετά, η πιθανότητα να ολοκληρωθεί το έργο σε λιγότερο από 666 ημέρες είναι 1%, ενώ η πιθανότητα να ολοκληρωθεί σε αργότερο χρονικό διάστημα των 666 ημερών είναι 99%. Μέσω της ανάλυσης των δαπανών του έργου προκύπτει ότι το συνολικό κόστος του έργου ανέρχεται στο ποσό των 287.030€. Τέλος γίνεται ο σχολιασμός και η παράθεση των συμπερασμάτων της εν λόγω μελέτης, καθώς στα παραρτήματα περιγράφεται εν συντομία το πρόγραμμα MS Project 2019, που χρησιμοποιήθηκε για την επαλήθευση των υπολογισμών του χρονικού προγραμματισμού., The purpose of this dissertation is the time planning of the upgrade project of the Wastewater Treatment Plant (WWTP) of Marpissa, Paros using the PERT and CPM methods, as well as the costing of the work for the conduction of the project. The proposed project aims at the upgrading of the WWTP of Marpissa, through the application of innovative technologies in waste water treatment. After the completion of this project, the WWTP of Marpissa will be able to accept increased input load, while simultaneously decreasing its energy requirements and operating costs. The novelty of the project is attributed to the early removal of solids and particulate BOD from the effluent, using special type filtration systems (microwaves / self-cleaning upward flow sand filters), before they enter the aeration tank. Thus, a reduction of the total electricity consumption of WWTP is estimated at about 30-35%. In the future, the treated wastewater will be used for irrigation of forest area, without harming the environment with harmful substances. Initially for the theoretically background, an extensive bibliographical review was attempted regarding the definition of the project, its management and circle of life, the time planning and the two methodologies that will be used, as well as the various processes that follow the liquid waste through a WWTP. A detailed description of the conditions in the existing facility and of the proposed project follows, with the aim of emphasizing the importance of the project. The part that follows, which is most important part of the dissertation, contains the network analysis of both CPM and PERT methodologies. In CPM methodology, the project consists of activities with known completion times; while in PERT, conditions of uncertainty prevail. The proposed project consists of 36 sub-activities, which are grouped into three (3) categories; the study and design of the project, the construction site installation and the implementation of innovation and construction in WWTP of Marpissa. The overall deadline for the execution of the project is 729 days. Based on calculations that were made in the CPM method, the minimum completion time was determined at 661 days, while in PERT, 665,8 days. According to the sensitivity analysis, which was carried out immediately after, the probability of completion of the project in less than 666 days is 1%, while the probability of its completion in a later period than 666 days is 99%. Through the analysis of the costs of the project, the total cost of the project emerges, which amounts to 287.030€. Finally, there are comments and conclusions of this study, as the annexes describe in a few words the MS Project program, which was used for verifying the calculations of the time planning.

Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή διερευνήθηκε η επίδραση βιοεξανθρακώματος σε ρυπασμένο έδαφος. Το βιοεξανθράκωμα προήλθε από την πυρόλυση ιλύος (λυματολάσπης) από Εγκατάσταση Επεξεργασίας Λυμάτων. Συγκεκριμένα, εξετάστηκε η επίδραση του βιοεξανθρακώματος στην καλλιέργεια τομάτας (Solanum lycopersicum L.) και σε έδαφος χωρίς παρεμβάσεις από τα φυτά. Το έδαφος ρυπάνθηκε με υδατικά διαλύματα Pb(II), Ni(II) και Zn(II). Όσον αφορά στο βιοεξανθράκωμα, αυτό παράχθηκε στους 400°C με πυρόλυση της βιομάζας και χαρακτηρίσθηκε ως προς τις φυσικοχημικές του ιδιότητες. Αντίστοιχος χαρακτηρισμός ως προς τις φυσικοχημικές ιδιότητες πραγματοποιήθηκε και στο έδαφος που χρησιμοποιήθηκε. Η εγκατάσταση του πειράματος πραγματοποιήθηκε στο δικτυοκήπιο του Πάρκου Διάσωσης Χλωρίδας και Πανίδας, το οποίο βρίσκεται στην περιοχή του Ακρωτηρίου Χανίων. Η καλλιέργεια της τομάτας πραγματοποιήθηκε σε γλάστρες με χρονικό διάστημα 2 μηνών. Ταυτόχρονα, τοποθετήθηκαν γλάστρες χωρίς φυτά για το ίδιο χρονικό διάστημα. Οι μεταχειρίσεις ήταν τέσσερεις, δηλαδή γλάστρες με έδαφος μη ρυπασμένο (μάρτυρες), γλάστρες με έδαφος ρυπασμένο με μέταλλα, γλάστρες με μη ρυπασμένο έδαφος εμπλουτισμένο με βιοεξανθράκωμα και γλάστρες με έδαφος ρυπασμένο με μέταλλα και εμπλουτισμένο με βιοεξανθράκωμα. Η επίδραση του βιοεξανθρακώματος στην καλλιέργεια παρακολουθήθηκε κατά τη διάρκεια των 2 μηνών τόσο ως προς την ανάπτυξη των φυτών, όσο και με αναλύσεις δειγμάτων εδαφικού διαλύματος από το εσωτερικό των γλαστρών. Μετά το πέρας των 2 μηνών πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις στους υπέργειους και υπόγειους φυτικούς ιστούς των δενδρυλλίων και αναλύσεις σε δείγματα εδάφους από όλες τις γλάστρες του πειράματος. Με αυτόν τον τρόπο, διαπιστώθηκε το κατά πόσο εμπόδισε το βιοεξανθράκωμα την κινητικότητα των μετάλλων από το εδαφικό διάλυμα στο φυτό. Όσον αφορά στις γλάστρες χωρίς φυτά, πραγματοποιήθηκαν μόνο αναλύσεις δειγμάτων εδαφικού διαλύματος κατά τη διάρκεια του πειράματος, ενώ μετά το πέρας των 2 μηνών, πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις σε δείγματα εδάφους από όλες τις γλάστρες του πειράματος. Έτσι, διερευνήθηκε το κατά πόσο παρεμποδίστηκε η έκπλυση των μετάλλων από το έδαφος λόγω του βιοεξανθρακώματος. Μετά το πέρας των πειραμάτων που έλαβαν χώρο στο δικτυοκήπιο πραγματοποιήθηκαν πειράματα φυτοτοξικότητας σε δείγματα εδάφους προερχόμενα από τις γλάστρες χωρίς φυτά με σκοπό τη μελέτη του βαθμού μείωσης της τοξικότητας του δείγματος εδάφους λόγω της προσθήκης βιοεξανθρακώματος. Με βάση τον φυσικοχημικό χαρακτηρισμό των υλικών και τα αποτελέσματα όλων των πειραμάτων και δοκιμών που έλαβαν χώρα φαίνεται ότι το βιοεξανθράκωμα βραχυπρόθεσμα αυξάνει τη διαθεσιμότητα των ουσιών, μακροπρόθεσμα όμως δεν επιτρέπει την ανεξέλεγκτη διαθεσιμότητα ουσιών, ιδιαίτερα των ρυπογόνων. Επομένως, η πυρόλυση της λυματολάσπης οδηγεί σε σημαντική μείωση της κινητικότητας και της βιοδιαθεσιμότητας των μετάλλων, οδηγώντας σε μικρό οικολογικό κίνδυνο σε σχέση με την εναπόθεση της ιλύος στο περιβάλλον. Ταυτόχρονα, η εφαρμογή βιοεξανθρακώματος στο έδαφος επιφέρει βελτίωση των ιδιοτήτων του εδάφους και εξυγίανση από τοξικά μέταλλα λόγω της προσροφητικής του ικανότητας, της μεγάλης ειδικής επιφάνειας και των μηχανισμών σταθεροποίησης ανόργανων ουσιών που διαθέτει., The objective of this study was to investigate the effect of biochar on contaminated soil. In particular, the effect of biochar on tomato cultivation (Solanum lycopersicum L.) and in soil without plant interventions was examined. The soil was contaminated with aqueous solutions of Pb (II), Ni (II) and Zn (II). Biochar was produced at 400°C through pyrolysis of sewage sludge and characterized for its physicochemical properties. A corresponding characterization in terms of physicochemical properties was performed for the soil. The installation of the experiment took place in the nethouse of the Park for the Preservation of Flora & Fauna, which is located in the area of Akrotiri, Chania. The tomato plants were cultivated in pots for approximately 2 months. By the same time, pots without plants were placed for the same duration. For the pilot testing, there were four treatments, namely pots with unpolluted soil (controls), pots with soil contaminated with metals, pots with unpolluted soil mixed with biochar and pots with contaminated soil mixed with biochar. The effect of biochar on tomato cultivation was studied for approximately 2 months through monitoring plant growth and analyzing aqueous samples derived from the pots. At the end of the cultivation period, chemical analyses were performed on the aboveground and underground plant tissues and also on soil samples from all pots of the experiment. In this way, we studied whether biochar inhibited the mobility of metals from the soil solution to the plant. Regarding the pots without plants, chemical analyses of aqueous samples were performed during the experiment. After 2 months, chemical analyses were also performed on soil samples from all pots of the experiment. Thus, we investigated whether the biochar prevented metal leaching from the soil. After the completion of the plant growth experiments, phytotoxicity testing was performed on soil samples obtained from pots without plants in order to study the degree of toxicity reduction of the soil sample due to biochar addition. Based on the physicochemical characterization of the materials and the results of all experiments and tests that have taken place, it appears that, in short term, biochar increases the availability of substances. On the other hand, in long term biochar does not allow the uncontrolled mobility of substances, especially of substances that are considered as pollutants. Therefore, the pyrolysis of the sewage sludge leads to a significant reduction of the mobility and bioavailability of metals, causing a smaller ecological risk than the deposition of the sewage sludge in the environment. Biochar application in soil improves soil properties and remediates soil from pollutants, due to its adsorption capacity, large specific surface area and surface stabilization mechanisms of inorganic pollutants.

Στην παρούσα εργασία εξετάζονται οι μέθοδοι επεξεργασίας και αξιοποίησης των παραγόμενων βιοαποβλήτων του Δήμου Αγίου Δημητρίου (Αττικής). Ο Δήμος Αγίου Δημητρίου αποτελεί έναν πολυπληθή Δήμο και η έρευνα για τη διαχείριση των βιοαποβλήτων θεωρείται επιβεβλημένη. Στο ερευνητικό μέρος της εργασίας συντάχθηκε ένα ερωτηματολόγιο 32 ερωτήσεων, το οποίο απευθυνόταν σε δημότες του Δήμου Αγίου Δημητρίου. Το περιεχόμενο των ερωτήσεων ήταν βασισμένο στην αξιολόγηση της υφιστάμενης κατάστασης αποκομιδής των απορριμμάτων και καθαριότητας του Δήμου καθώς και για τις γνωστές μεθόδους επεξεργασίας των αποβλήτων. Στη συνέχεια εισήχθη ο όρος των βιοαποβλήτων στο ερωτηματολόγιο με στόχο την ενημέρωση των πολιτών για τα περιεχόμενα είδη των αποβλήτων καθώς και τους τρόπους επεξεργασίας τους. Τέλος, στόχος του ερωτηματολογίου ήταν να ερευνηθεί η γνώμη των κατοίκων για την ανέγερση μίας εγκατάστασης επεξεργασίας των βιοαποβλήτων στον Δήμο Αγίου Δημητρίου. Στη συνέχεια, αναλύθηκαν οι δύο προτεινόμενες μέθοδοι επεξεργασίας των βιοαποβλήτων «Κομποστοποίηση» και «Αναερόβια Χώνευση», αναφέρθηκαν τα βήματα επεξεργασίας των βιοαποβλήτων, καθώς και τα παραγόμενα προϊόντα, compost και βιοαέριο. Με βάση τις διεργασίες που είχαν ήδη περιγραφεί έγινε μία προσέγγιση υπολογισμού των προϊόντων σύμφωνα με τα δεδομένα – βιοαπόβλητα του Αγίου Δημητρίου. Ενδεικτικά, αναφέρεται ότι από τις παραγόμενες ποσότητες βιοαποβλήτων του Δήμου Αγίου Δημητρίου υπολογίστηκε ότι παράγονται 2646.54 tn/ έτος compost και αντίστοιχα 106 m3/ έτος μεθανίου. Τέλος, τα οφέλη που προκύπτουν από την επεξεργασία των βιοαποβλήτων είναι πολυάριθμα για το περιβάλλον και την οικονομία. Η επιλογής της βέλτιστης διεργασίας για τα βιοαπόβλητα του Δήμου Αγίου Δημητρίου αποτελεί σημαντικό μέρος της παρούσας εργασίας. Επιπλέον, εξετάζονται οι τρόποι βελτίωσης των διεργασιών με στόχο την αύξηση των παραγόμενων ποσοτήτων – προϊόντων, ενώ παράλληλα τονίζεται η σημαντικότητα της ενημέρωσης των πολιτών για την επίτευξη της Διαλογής στην Πηγή μέσω διαφόρων εργαλείων., In the present study, it was examined the management methods of biowaste produced in the Municipality of Agios Dimitrios (Attica). The Municipality of Agios Dimitrios is a large municipality and therefore the research on biowaste management is considered imperative. Initially, a questionnaire of 32 questions was prepared, which was addressed to citizens of the Municipality of Agios Dimitrios. The content of the questions assessed the current situation of waste collection and the level of cleanliness of the Municipality as well as the known methods of waste treatment. Then, the definition of biowaste was introduced in the questionnaire to inform the citizens about the contents of the wastes as well their treatment. Another goal of the questionnaire was to seek their opinion for the construction of a biowaste treatment plant in the Municipality of Agios Dimitrios. Also, the two proposed methods of treatment of biowaste "Composting" and "Anaerobic Digestion" were analyzed, whereas the steps of biowaste treatment as well as the produced products, compost and biogas were analyzed. In addition, based on the processes that had described, a product calculation approach was made according to the data - bio-waste of Agios Dimitrios. From the produced quantities of biowaste of the Municipality of Agios Dimitrios it was estimated that 2646.54 tn / year of compost is produced and approximately 106 m3/ year of methane. Finally, the benefits of biowaste treatment are numerous for the environment and the economy. The selection of the optimal process for biowaste management for the Municipality of Agios Dimitrios is an important part of this work. In addition, the ways of improving the processes with the aim of increasing the produced quantities - products are examined, while at the same time the importance of informing the citizens for the achievement of the Sorting at the Source through various tools is emphasized.

Οι τηλεδείκτες είναι γνωστό ότι επηρεάζουν τις καιρικές συνθήκες σε διάφορες περιοχές, με ένα περίπλοκο τρόπο. Σκοπός της εργασίας είναι η εξακρίβωση της επιρροής μεμονωμένων ή σε συνδυασμούς των δεικτών αυτών, με στόχο τη προσέγγιση και την πρόβλεψη της βροχόπτωσης στην λεκάνη της Μεσσαράς στην Κρήτη. Εξαιτίας των περίπλοκων μη γραμμικών σχέσεων που αναπτύσσονται μεταξύ του φαινομένου των τηλεδεικτών και της βροχόπτωσης, καθώς και τον άγνωστο μηχανισμό δράσης των τηλεδεικτών, χρησιμοποιήθηκαν Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα, ένα είδος μηχανικής μάθησης., Teleconnections are well known to affect weather conditions of various areas around the globe through complicated atmospheric mechanisms. The objective of this thesis is to test the effect of various – sole or combinations of them - teleconnection indices on the precipitation of Messara water basin in Crete. Due to the complex nonlinear correlations that teleconnections and precipitation exhibit, along with partly undefined physical mechanism of teleconnections, Artificial Neural Networks were used to establish correlations.

Η τεχνολογία της μικροκοσκίνησης αποτελεί μια μέθοδο απομάκρυνσης των βιοστερεών που εμπεριέχονται στα ανεπεξέργαστα υγρά απόβλητα, φιλτράροντάς τα μέσω ενός ατέρμονα περιστρεφόμενου ταινιόφιλτρου. Ένα βιομηχανικού τύπου μικροκόσκινο έχει εγκατασταθεί στην Ε.Ε.Λ του Ρεθύμνου, από όπου συλλέχθηκε η παραγόμενη ιλύς. Τα στερεά απομακρύνονται από τον θάλαμο συλλογής με έναν κοχλία προκαλώντας ταυτόχρονα την αφυδάτωση τους, παράγοντας μια αρκετά πυκνή ιλύ με συγκέντρωση ολικών στερεών (TS) και ολικών πτητικών στερεών (TVS) ίση με 39.2±0.9% και 88.6±0.8% (επί ξηρής βάσεως), αντίστοιχα. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η μελέτη και η σύγκριση, ως προς την παραγωγή βιοαερίου, δειγμάτων ιλύος προερχόμενες από μικροκόσκινο. Στην παραγόμενη ιλύ δεν προστέθηκε καθόλου νερό, έτσι ώστε αυτή να βρίσκεται σε στερεή κατάσταση, κατά την διάρκεια της αναερόβιας χώνευσης. Κάθε κύκλος χώνευσης διήρκησε 29 ημέρες. Συγκριτικά με την πρωτοβάθμια καθίζηση, ο όγκος της ιλύος που παράγεται κατά το στάδιο της μικροκοσκίνησης είναι σημαντικά μικρότερος. Μέσω αυτού του τρόπου επιτυγχάνεται η μείωση του μεγέθους του αντιδραστήρα που απαιτείται για την σταθεροποίηση της ιλύος. Ταυτόχρονα, λόγω της περιεκτικότητας της μικροκοσκινησμένης ιλύος σε στερεά, οι απαιτήσεις για πάχυνση και αφυδάτωση μειώνονται τόσο πριν όσο και μετά την ολοκλήρωση της αναερόβιας χώνευσης, σε σύγκριση με την πρωτοβάθμια ιλύ. Κατά την διάρκεια των πειραμάτων κατασκευάστηκαν τέσσερα διαφορετικά δείγματα με το καθένα να έχει διαφορετική συγκέντρωση ολικών στερεών και διαφορετικό λόγο εμβολίου υποστρώματος (μικροκοσκινησμένης ιλύος). Το εμβόλιο που χρησιμοποιήθηκε για την αναερόβια χώνευση συλλέχθηκε από τον αναερόβιο χωνευτή της Ε.Ε.Λ Χανιών, η οποία τροφοδοτείται με μείγμα πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας ιλύος. Τα δείγματα που παρασκευάστηκαν είχαν λόγο εμβολίου/υποστρώματος ίσο με 1/1 για TS11%, 1/2 για TS14%, 1/4 για TS19% και 1/12 για TS27%. Από την επεξεργασία των αποτελεσμάτων προέκυψε ότι η μέγιστη παραγωγή βιοαερίου σημειώθηκε από τα δείγματα με συγκέντρωση στερεών ίση με 11%, για τα οποία η μέγιστη ημερήσια παραγωγή βιοαερίου υπολογίστηκε ίση με 100.1±3.5 ml/gVSκατεστρεμμένα. Ακόμα, η συνολική ποσότητα βιοαερίου που παρήχθη από τα δείγματα με συγκέντρωση ολικών στερεών 19% έφτασε μόλις το 1/4 σε σύγκριση με αυτά με συγκέντρωση TS 11%, σημειώνοντας μέγιστη παραγωγή βιοαερίου ίση με 41.8±3.8 ml/gVSκατεστρεμμένα. Επιπλέον, ικανοποιητική ήταν η παραγωγή βιοαερίου από τα δείγματα με συγκέντρωση TS 14% των οποίων η μέγιστη ημερήσια παραγωγή βιοαερίου έφτασε τα 72.8.1±3.4 ml/gVSκατεστρεμμένα. Τέλος, η σταθεροποίηση των δειγμάτων με TS 27%, τα οποία χαρακτηρίζονταν και από τον μικρότερο λόγο εμβολίου/υποστρώματος, είχε πολύ μικρή παραγωγή βιοαερίου. Από την επεξεργασία των πειραματικών αποτελεσμάτων, παρατηρήθηκε ότι η υψηλότερη παραγωγή βιοαερίου σημειώθηκε από τα δείγματα με τον μεγαλύτερο λόγο εμβολιου/υποστρώματος και την μεγαλύτερη συγκέντρωση ολικών στερεών. Ωστόσο, η αύξηση της παραγωγής του βιοαερίου, διατηρώντας τις ίδιες συγκεντρώσεις στερεών στο δείγμα, δύναται να επιτευχθεί με την χρήση εμβολίου που θα χαρακτηρίζεται από μεγαλύτερη συγκέντρωση στερεών., The technology of microsieve constitutes a removal method of biosolids from raw wastewater, that utilizes a continuous belt screen filter in order to separate solids from the raw wastewater. An industrial type microsieve has been installed in the municipal wastewater treatment plant (WWTP) in Rethymno, where the primary microsieve sludge was collected. An auger screw fitted in the microsieve dewaters the collected solids, producing a dense cake with total solids (TS) and total volatile solids (TVS) concentration of 39.2±0.9% and 88.6±0.8% (as a percentage of the TS) respectively. The main purpose of this study was the examination and comparison, according to biogas production, of samples of microsieve sludge. In the produced sludge was not added water, so that to be in solid condition, during the anaerobic digestion. Each cycle of stabilization lasted 29 days. In comparison to primary sedimentation, the volume of sludge that is produced during the microsieve is significantly lower. Thus, is achieved the decrease of the total volume of reactor that is required for the stabilization. At the same time, due to solids content in microsieve sludge, the necessity of thickening and dewatering of the sludge were eliminated, before and after the accomplishment of anaerobic digestion, respectively, in comparison with primary sludge. Four different samples were prepared; each of them had different concentration of total solids and different ratio inoculum/ substrate. The inoculum which was used in anaerobic digestion, was collected from the anaerobic reactor of WWTP of Chania, which are being fed with mix of primary and secondary sludge. In the samples were examined, the ratio of inoculum/substrate varied from 1/1 for TS 11%, 1/2 for TS 14%, 1/4 for TS 19% and 1/12 for TS 27%. The results appeared that the higher biogas production was achieved from the samples with concentration of TS 11% (semi-dry), with the maximum daily production of biogas at 100.1±3.5 ml/gr VSdestroyed. Furthermore, samples with 19% TS produced only 1/4 of the total biogas production of the samples with 11% TS, with the maximum daily of biogas was calculated at 41.8±3.8 ml/gVSdestroyed. Samples with 14% TS produced a satisfying amount of biogas with 72.8±3.4ml/gVSdestroyed, almost approaching the peak of 11% TS samples. Finally, the samples with the minimum ratio of inoculum/substrate and highest concentration of total solids 27%, which had really small amount gas production. From the processing of experimental results, is observed that the highest biogas production, was noted from the samples with the highest ratio of inoculum/substrate and highest total solids concentration. However, The increment of biogas production, maintaining the same total solids concentration in the samples, could be achieved with the utilize of an inoculum with higher TS content.

Περίληψη: Η παρούσα διπλωματική εργασία είχε σκοπό να ελέγξει τυχόν ρύπανση από βαρέα μέταλλα, όπως Cr, Ni, Cu, Zn, As, Cd,Hg, Pb , πετρελαϊκούς ρύπους (BTEX,MTME,TAME) και από θρεπτικά συστατικά, όπως νιτρικά, αμμωνιακά και φωσφορικά ιόντα σε δείγματα υδάτων που προέρχονταν από δίκτυα ύδρευσης , από θάλασσας και από λίμνης Για την μέτρηση των πετρελαϊκών ρύπων έγινε προσαρμογή της μεθόδου μικροεκχύλισης στερεής φάσης (SPME) που έχει αναπτυχτεί για μετρήσεις σε δείγματα πετρελαιοειδών όπως ΒΤΕΧ,ΤΑΜΕ και ΜΤΒΕ. Επίσης, έγινε σύγκριση όλων των αποτελεσμάτων με την Ευρωπαϊκή και την Ελληνική Νομοθεσία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι δεν υφίσταται κανένα πρόβλημα ρύπανσης για τα συγκεκριμένα δείγματα, αφού οι εξεταζόμενοι παράμετροι διαπιστώθηκαν να κυμαίνονται κάτω από τα θεσμοθετημένα από την νομοθεσία όρια. Summarization: The aim of this thesis was to check any pollution by heavy metals such as (Cr, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Hg, Pb), oil pollutants (BTEX, MTME, TAME) and nutrients such as nitrates, ammonium and phosphate ions in water samples taken from, sea, lake and city water networks A solid phase microextraction (SPME) method has been adapted for the measurement of oil pollutants. The method was developed for measurements of BTEX, TAME MTBE in petroleum samples and all results are compared with the European and the Greek Legislation. The results showed that there is no pollution problem for the tested samples, since all parameters examined were found to be below legislative limits

Διπλωματική εργασίας προς ολοκλήρωση των προπτυχιακών σπουδών της Σχολής Μηχανικών Περιβάλλοντος Περίληψη: Η βιομηχανία ελαιόλαδου αποτελεί από την αρχαιότητα μια σημαντική και παραδοσιακή βιομηχανία για τις χώρες της Μεσογείου. Η ελαιοπαραγωγή είναι άρρηκτα συνδεδεμένη ειδικότερα με την ιστορία και την παράδοση της Ελλάδας, η οποία αποτελεί σήμερα την τρίτη μεγαλύτερη ελαιοπαραγωγό χώρα στον κόσμο, μετά την Ιταλία και την Ισπανία. Κατά την επεξεργασία της ελιάς για την παραγωγή ελαιόλαδου ωστόσο, παράγονται μεγάλες ποσότητες υποπροϊόντων τα οποία είναι επιβλαβή για το περιβάλλον. Ιδιαίτερα στις Μεσογειακές χώρες το πρόβλημα είναι ακόμα μεγαλύτερο δεδομένου ότι παράγονται μεγάλα ποσά αποβλήτων σε σύντομο χρονικό διάστημα κάθε χρόνο. Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τα απόβλητα των ελαιοτριβείων οφείλονται κυρίως στη χημική τους σύσταση και στο υψηλό οργανικό τους φορτίο. Το πρόβλημα αυτό οδήγησε την επιστημονική κοινότητα στη διερεύνηση μεθόδων και τεχνολογιών για την επεξεργασία των αποβλήτων των ελαιοτριβείων. Ιδανική περίπτωση είναι ο συνδυασμός επεξεργασίας των αποβλήτων με παράλληλη παραγωγή ενέργειας. Μεταξύ των πιο ελπιδοφόρων από περιβαλλοντικής απόψεως, μεθόδων είναι η παραγωγή ενέργειας με αναερόβια χώνευση από τα απόβλητα των ελαιοτριβείων. Αντικείμενο της παρούσης εργασίας είναι η βιβλιογραφική έρευνα σχετικά με τη βιομηχανία ελαιόλαδου και τις μεθόδους επεξεργασίας των αποβλήτων που παράγουν, με ιδιαίτερη έμφαση στη μέθοδο της αναερόβιας χώνευσης για την παραγωγή ενέργειας. Επίσης, μελετάται η περιοχή της Περιφερειακής Ενότητας Ρεθύμνου ως προς τον αριθμό και τη δυναμικότητα των ελαιοτριβείων. Σκοπός της εργασίας είναι να μελετηθεί η δυνατότητα παραγωγής ενέργειας με τη μέθοδο της αναερόβιας χώνευσης από τα απόβλητα των ελαιοτριβείων της πιο πάνω περιοχής. Στο 1ο Κεφάλαιο της εργασίας πραγματοποιείται έρευνα σχετικά με την παραγωγή, την επεξεργασία και τα προϊόντα της ελιάς. Επίσης, πραγματοποιείται βιβλιογραφική έρευνα μεταξύ πρόσφατων μελετών της διεθνούς επιστημονικής κοινότητας σχετικά με τις μεθόδους επεξεργασίας των αποβλήτων από τα ελαιοτριβεία. Στο 2ο Κεφάλαιο εξετάζεται ο κλάδος της ελαιοπαραγωγής στην Ελλάδα, το θεσμικό πλαίσιο που τον διέπει και η συμβολή του κλάδου στην εθνική οικονομία. Στο 3ο Κεφάλαιο περιγράφεται η περιοχή μελέτης (Περιφερειακή Ενότητα Ρεθύμνου) με έμφαση στον αριθμό και τη δυναμικότητα των ελαιοτριβείων της περιοχής. Στο 4ο Κεφάλαιο περιγράφονται οι διεργασίες παραγωγής ενέργειας από την επεξεργασία αποβλήτων ελαιοτριβείων, ενώ παρουσιάζονται αναλυτικά στοιχεία από τη διεθνή βιβλιογραφία σχετικά με τη μέθοδο της Αναερόβιας Χώνευσης. Στο 5ο Κεφάλαιο γίνεται η παρουσίαση μίας μονάδας παραγωγής βιοαερίου με αναερόβια χώνευση από τα απόβλητα των ελαιοτριβείων της περιοχής της Περιφερειακής Ενότητας Ρεθύμνου και εκτιμάται το ποσό της ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να παραχθεί. Επίσης, εκτιμάται η ετήσια ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που θα μπορούσε να παραχθεί κατά μέσο όρο, ανά Δήμο, στην Περιφερειακή Ενότητα Ρεθύμνου. Τέλος στο 6ο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της παρούσης διπλωματικής εργασίας.

Περίληψη: Πραγματοποιήθηκε μία σειρά πειραματικών μετρήσεων με αστικά λύματα από τις εγκαταστάσεις του βιολογικού καθαρισμού Χανίων. Τα λύματα λήφθηκαν από την υπερχείληση της δεξαμενής της πρωτοβάθμιας καθίζησης της εγκατάστασης επεξεργασίας των λυμάτων Χανίων. Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων κροκίδωσης ελέγχηθηκε η συνδυασμένη χρήση οργανικού (FO4190) και ανόργανου ηλεκτρολύτη (PAC). Από τη συνδυασμένη χρήση των κροκιδωτικών, προέκυψαν διαλύματα που στην πλειοψηφία τους είχαν απαλλαγεί κατά ένα πολύ μεγάλο βαθμό τόσο από το οργανικό φορτίο, όσο και από τα ολικά αιωρούμενα στερεά που υπήρχαν στο ακατέργαστο απόβλητο.

Διπλωματική εργασία που υποβλήθηκε στη σχολή ΜηΠερ του Πολ. Κρήτης για την λήψη του Διπλώματος Μηχανικού Περιβάλλοντος. Περίληψη: Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει σκοπό την εκτίμηση της αποτελεσματικότητας της χρήσης των σταλακτικών φίλτρων στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα επεξεργασίας υγρών αστικών αποβλήτων με χρήση σταλακτικών φίλτρων προσκολλημένης βιομάζας σταθερού πληρωτικού υλικού. Έγινε σύγκριση της απόδοσης των σταλακτικών φίλτρων ως προς την απομάκρυνση του οργανικού φορτίου. Η τροφοδοσία των σταλακτικών φίλτρων έγινε με χρήση κροκιδωμένου και ακροκίδωτου υγρών αστικών αποβλήτων. Για την επίτευξη την μέγιστης απόδοσης των σταλακτικών φίλτρων, τα φίλτρα τροφοδοτήθηκαν με διαφορετικούς ρυθμούς φόρτισης. Για τις ανάγκες της εργασίας κατασκευάσθηκαν δύο κυλινδρικά σταλακτικά φίλτρα προσκολλημένης βιομάζας. Εκπονήθηκαν μετρήσεις για τον προσδιορισμό της ικανότητας μείωσης του οργανικού φορτίου των υγρών αποβλήτων. Τα υγρά απόβλητα προέρχονταν από τη Μονάδα Επεξεργασίας Υγρών Αστικών Αποβλήτων του Δήμου Χανίων. Η δειγματοληψία των αποβλήτων γινόταν αμέσως μετά τη διεργασία της πρωτοβάθμια καθίζησης της μονάδας. Το πληρωτικό υλικό το οποίο χρησιμοποιήθηκε στα σταλακτικά φίλτρα ήταν πλαστικοί κυλινδρικοί βιοφορείς, εξωτερικής διαμέτρου 18.7mm. Καθημερινά, τα βιοφίλτρα τροφοδοτούταν με 25L υγρών αστικών αποβλήτων και τα εκρέοντα επεξεργασμένα απόβλητα συλλέγονταν σε δεξαμενή. Για τον έλεγχο της απόδοσης της επεξεργασίας έγιναν μετρήσεις, TOC, BOD, COD, TSS, NH3-N και pΗ. Αναλύσεις δειγμάτων γίνονταν τόσο στα ανεπεξέργαστα, όσο και στα επεξεργασμένα υγρά απόβλητα. Η αποτελεσματικότητα της χρήσης των σταλακτικών φίλτρων στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων μετρήθηκε σε τρία διαφορετικά σενάρια: ,  Σενάριο 1: χρήση κροκιδωμένων και ακροκίδωτων υγρών αποβλήτων,  Σενάριο 2: μεταβολή του τρόπου σύνδεσης των δύο στηλών των σταλακτικών φίλτρων και  Σενάριο 3: μεταβολή της παροχής των αποβλήτων στα σταλακτικά φίλτρα Βέλτιστα αποτελέσματα καταγράφονται στο σενάριο της διακοπτόμενης λειτουργίας. Στο σενάριο αυτό τα σταλακτικά φίλτρα τροφοδοτούνταν με κροκιδωμένα απόβλητα και παροχή ίση με 1L/h (ποσοστά απομάκρυνσης, 87% BOD, 87% TOC και 73% NH3-Ν). Επιπλέον, στο σενάριο της διακοπτόμενης λειτουργίας, με είσοδο ακροκίδωτα απόβλητα και παροχή 0.5L/h επιτεύχθηκε υψηλό ποσοστό απομάκρυνσης 85% και 87% για τους δείκτες BOD και TOC αντίστοιχα. Στο ίδιο σενάριο λειτουργίας, πολύ μεγάλο ποσοστό απομάκρυνσης επιτεύχθηκε στην απομάκρυνση των αμμωνιακών, της τάξης του 99%. Μεγάλη απομάκρυνση Συνολικών Αιωρούμενων Στερεών (TSS) παρουσίασαν όλα τα σενάρια, της τάξης του 98 - 99 %. Εν κατακλείδι, τα αποτελέσματα ήταν ενθαρρυντικά για την αξιοπιστία και την αποτελεσματικότητα της μεθόδου επεξεργασίας υγρών αστικών αποβλήτων με συνδυασμό κροκίδωσης και βιοφίλτρου.

Οι Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) ανάλογα με τις ανάγκες σχεδιασμού δημιουργούν άμεσες περιβαλλοντικές επιπτώσεις λόγω της χρήσης ενέργειας, της κατανάλωσης χημικών ουσιών και της πλεονάζουσας παραγωγής ιλύος. Συνεπώς, ολοένα και αυξάνεται το ενδιαφέρον για τη βελτιστοποίηση της σχέσης μεταξύ ενέργειας και ποιότητας λυμάτων και για την εύρεση καινοτόμων τεχνολογιών που έχουν ως στόχο τη μετατροπή των αποβλήτων σε ενεργειακούς πόρους. Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η αξιολόγηση της βιωσιμότητας και της ενεργειακής αυτονομίας ενός καινοτομικού συστήματος αξιοποίησης βιοστερεών με τη μέθοδο της αεριοποίησης και ο υπολογισμός ισοζυγίων μάζας και ενέργειας με γνώμονα την προστασία του περιβάλλοντος. Στην υφιστάμενη ΕΕΛ Ρεθύμνου θα εγκατασταθεί μία πιλοτική διάταξη, η οποία θα περιλαμβάνει 3 στάδια επεξεργασίας (μικροκοσκίνιση, ξήρανση, αεριοποίηση) και θα επεξεργάζεται περίπου το ένα τρίτο (5,000m^3) της μέσης ημερήσιας παροχής λυμάτων της ΕΕΛ. Κατά το στάδιο της αεριοποίησης θα παράγεται το αέριο σύνθεσης (syngas), το οποίο μέσω ενός ηλεκτροκινητήρα εσωτερικής καύσης θα χρησιμοποιείται για την παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας. Η παραγόμενη ενέργεια αναμένεται να καλύπτει τις ενεργειακές ανάγκες της πιλοτικής διάταξης και κατά συνέπεια να προκαλέσει σημαντική μείωση των συνολικών ενεργειακών αναγκών της ΕΕΛ και κατ’ επέκταση ελάττωση των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου. Ο προσδιορισμός των ισοζυγίων μάζας του συστήματος ενεργειακής αξιοποίησης βιοστερεών πραγματοποιήθηκε σε δύο στάδια. Το πρώτο στάδιο αφορά την ανάλυση ισοζυγίων μάζας του συστήματος μικροκοσκίνισης, ενώ στο δεύτερο στάδιο έγινε η ανάλυση των ισοζυγίων μάζας και ενέργειας των μονάδων ξήρανσης και αεριοποίησης με ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας. Η επίλυση των ισοζυγίων του συστήματος μικροκοσκίνισης αποσκοπούσε στην εύρεση των εκτιμώμενων απομακρύνσεων των παραμέτρων του Βιοχημικά Απαιτούμενου Οξυγόνου των πέντε ημερών, (BOD5), του Χημικά Απαιτούμενου Οξυγόνου (COD), των Ολικών Αιωρούμενων στερεών (TSS), αλλά και στον προσδιορισμό της αναμενόμενης ποσότητας βιοστερεών που θα χρησιμοποιηθεί ως υλικό τροφοδοσίας στον αεριοποιητή. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι εκτιμώμενες συγκεντρώσεις εξόδου των TSS, BOD5, και COD από το σύστημα μικροκοσκίνισης θα κυμαίνονται μεταξύ 55-164 mg/L, 290-309 mg/L, και 520-558 mg/L, αντίστοιχα, ενώ η παραγωγή βιοστερεών (σε ξηρή βάση) αναμένεται από 7 έως 18 kg-PSS/h. Από την άλλη, η επίλυση των ισοζυγίων του δευτέρου σταδίου αποσκοπούσε στον έλεγχο της ενεργειακής αυτονομίας της μονάδας. Στην περίπτωση αυτή εξετάστηκαν δύο πιθανά σενάρια (χείριστη και βέλτιστη περίπτωση). Για το πρώτο σενάριο διαπιστώθηκε ότι η παραγόμενη ενέργεια θα καλύπτει οριακά τις ανάγκες για ξήρανση και για αυτό τον λόγο προτάθηκαν δύο εναλλακτικές λύσεις για να διασφαλιστεί η αυτονομία του συστήματος (επαναχρησιμοποίηση θερμού αέρα και κατανάλωση παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας). Ωστόσο, για το δεύτερο σενάριο η περίσσεια θερμική ενέργεια υπολογίστηκε 77 MJ/h και η ηλεκτρική 21.5kW, οι οποίες θα χρησιμοποιηθούν για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών των υπόλοιπων τμημάτων της μονάδας, διατηρώντας την ενεργειακή αυτονομία της., Wastewater Treatment Plants (WWTPs) cause according to their planning requirements direct environmental impacts due to energy use, chemical consumption and excess sludge production. Consequently, there is a growing interest in optimizing the relationship between energy and wastewater quality, as well as in finding innovative technologies aiming to convert waste into energy resources. The scope of this thesis is to assess the sustainability and energy self-sufficiency of a novel system for the exploitation of the energy content of biosolids through gasification, as well as to calculate the mass and energy balances with the view of protecting the environment. The system will be installed at the WWTP of Rethymnon, comprising of 3 stages (microscreening, drying and gasification) and it will treat about 1/3 (5,000m^3) of the inlet flowrate of the above WWTP. The synthesis gas (syngas) which will be produced during gasification, will be used for the production of thermal and electric energy through an internal combustion engine. The produced energy is expected to cover the energy needs of the pilot plant, thus further reducing the net energy consumption of the WWTP, and consequently eliminating the greenhouse gases emissions. The determination of the balances of the system has been carried out in two stages. The first stage is referred to the analysis of mass balances of the microscreen, while the second one to the analysis of mass and energy balances of the drying unit and gasification plant with simultaneous production of electric and thermal energy. The solution of the microscreen balances aimed to find the estimated removal rates of Biochemical Oxygen Demand over five days (BOD5), Chemical Oxygen Demand (COD), and Total Suspended Solids (TSS), as well as to determine the expected amount of produced biosolids which will be used as gasification feedstock. The results showed that the estimated effluent concentrations of TSS, BOD5 and COD from the microsieve range from 55-164 mg/L, 290-309 mg/L, and 520-558 mg/L, respectively, while the production of biosolids (on a dry basis) is expected from 7 to 18 kg-PSS/h. On the contrary, the solution of the balances of the second stage aimed to check the energetic self-sufficiency of the demonstration plant. In this case, two scenarios were considered (worst and best case scenario). For the first scenario, it was found that the energy produced would marginally cover the drying needs and for this reason two alternatives were proposed to ensure the energy self-sufficiency of the system (recycling of hot air and consumption of generated electricity). However, for the second scenario the excess thermal energy was calculated 77 MJ/h and the electricity 21.5kW, which will be both used to cover the energy needs of the other parts of the plant, maintaining its energetic self-sufficiency.

Μη διαθέσιμη περίληψη Not available summarization

Περίληψη: Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτέλεσε η επεξεργασία αστικών υγρών αποβλήτων με χρήση φίλτρων προσκολλημένης βιομάζας σταθερού πληρωτικού υλικού και συγκεκριμένα η σύγκριση της απόδοσης δύο διαφορετικών υλικών υπό τις ίδιες συνθήκες λειτουργίας. Για την σύγκριση των πληρωτικών υλικών κατασκευάσθηκαν δύο δεξαμενές φίλτρων προσκολλημένης βιομάζας (ύψους 2m και διαμέτρου 20cm) και εκπονήθηκαν μετρήσεις για την ικανότητα απορρύπανσης υγρών αποβλήτων που λαμβάνονταν από τη Μονάδα Επεξεργασίας Υγρών Αποβλήτων του Δήμου Χανίων αφού είχαν υποστεί πρωτοβάθμια καθίζηση. Τα υλικά που τοποθετήθηκαν ήταν της εταιρίας GEA 2H Water Technologies και πρόκειται για ένα φίλτρο διασταυρούμενης ροής μεγάλης ειδικής επιφάνειας και ένα φίλτρο τυχαίας ροής μικρότερης ειδικής επιφάνειας. Καθημερινά κάθε φίλτρο τροφοδοτούταν με 30L υγρών αποβλήτων και τα εκρέοντα επεξεργασμένα απόβλητα συλλέγονταν σε διαφορετικό δοχείο για κάθε δεξαμενή. Για τον έλεγχο της απόδοσης επεξεργασίας πραγματοποιούνταν μετρήσεις DO, pΗ, TOC, BOD, COD, TSS, NH3-N, NO3-N και NO2-N τόσο στα ανεπεξέργαστα απόβλητα όσο και στα επεξεργασμένα. Δοκιμάσθηκαν 3 διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας, αρχικά λειτουργία με παροχή 1L/h (η οποία ήταν και η ελάχιστη δυνατή) και ρυθμό υδραυλικής φόρτισης q=0,00796m/h, στη συνέχεια λόγω χαμηλών συγκεντρώσεων οξυγόνου προστέθηκε σύστημα αερισμού και δοκιμάσθηκε η ίδια παροχή 1L/h με αερισμό. Τέλος, διατηρώντας το σύστημα αερισμού δοκιμάσθηκε η διπλάσια παροχή 2L/h με ρυθμό υδραυλικής φόρτισης q=0,01592m/h. Τα βέλτιστα αποτελέσματα και για τα δύο υλικά παρουσιάσθηκαν με παροχή 1L/h και εν λειτουργία συστήματος τεχνητού αερισμού. Χαρακτηριστικά μεγέθη απομακρύνσεων είναι 73% απομάκρυνση BOD και για τα δύο υλικά, 78% απομάκρυνση COD επίσης και για τα δύο, καθώς και 94% απομάκρυνση TSS. Όσον αφορά τα TSS και τα NH3-N τα δύο φίλτρα εμφάνισαν διαφορές της τάξης του 11-13% με βέλτιστες αποδόσεις εκείνες του φίλτρου τυχαίας ροής (65% και 83% αντίστοιχα). Εν κατακλείδι, τα αποτελέσματα ήταν ενθαρρυντικά για την αξιοπιστία και την αποτελεσματικότητα της μεθόδου επεξεργασίας.

Μη διαθέσιμη περίληψη Not available summarization

Το φαινόμενο της κλιματικής αλλαγής, το οποίο κλιμακώνεται δραστικά με το πέρασμα του χρόνου, ώθησε την κοινωνία στην αναζήτηση μεθόδων παραγωγής ενέργειας πιο φιλικές προς το περιβάλλον. Στον όρο Πράσινη Ενέργεια (ΠΕ), συγκαταλέγεται η εκμεταλλεύσιμη ενέργεια που προέρχεται από φυσικές διαδικασίες, δηλαδή από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) και δεν τροφοδοτείται από τη χρήση πηγών ορυκτών καυσίμων. Αυτή η μετάβαση στην παραγωγή ενέργειας, είχε ως αποτέλεσμα, μετά το 2000, να υπάρξει μια ραγδαία αύξηση στην εγκατάσταση φωτοβολταϊκών πάνελς πρώτης γενιάς. Δεδομένου ότι η διάρκεια ζωής του φωτοβολταϊκού πάνελ υπολογίζεται κατά μέσο όρο στα 20 με 25 χρόνια, αναμένεται στα επόμενα χρόνια η δημιουργία μεγάλου όγκου φωτοβολταϊκών πλαισίων, ο οποίος χρήζει επεξεργασία. Ακολουθώντας τα πρότυπα της κυκλικής οικονομίας, η ανακύκλωση υλικών από τα φωτοβολταϊκά απόβλητα, τα οποία περιέχουν μεγάλο αριθμό μεταλλικών στοιχείων συμπεριλαμβανομένων και των μεταλλικών στοιχείων που εντάσσονται στην κατηγορία των σπάνιων γαιών, κρίνεται απαραίτητη. Η ανακύκλωση υλικών από φωτοβολταϊκά πάνελς, αποτελεί μια ιδιαίτερα περίπλοκη διαδικασία, δεδομένου του μεγάλου αριθμού των επί μέρους συστατικών. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στην ποιοτική και όχι ποσοτική ανακύκλωση, αναφορικά με την σπανιότητα ορισμένων μετάλλων, αλλά και στην οικονομική τους σημασία προκειμένου η ανακύκλωση φωτοβολταϊκών πάνελ να θεωρηθεί μια βιώσιμη διαδικασία. Ένα από τα κύρια μέταλλα που εμπεριέχονται σε ένα φωτοβολταϊκό είναι ο άργυρος (Ag), ο οποίος βρίσκει ευρεία χρήση σε διάφορες πτυχές της καθημερινότητας. Στην συγκεκριμένη εργασία βελτιστοποιήθηκαν οι πειραματικές συνθήκες για την εκχύλιση όσο το δυνατόν μεγαλύτερων ποσοτήτων αργύρου με υδροθερμική επεξεργασία. Εφαρμόστηκαν 6 παράγοντες για την εύρεση των βέλτιστων συνθηκών: 1) Συγκέντρωση νιτρικού οξέος (ΗΝΟ3), 2) Θερμοκρασία, 3) Αναλογία υγρού – στερεού, 4) Χρόνος παραμονής, 5) Αλεσμένο / μη αλεσμένο υλικό, και 6) Ανάδευση. Η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε έχει ως εξής : 1) Χαρακτηρισμός φωτοβολταϊκού απόβλητου, 2) Προεπεξεργασία φωτοβολταϊκού πάνελ, 3) Θερμική επεξεργασία, 4) Διαχωρισμός των στοιχείων του φωτοβολταϊκά πλαισίου, 5) Κονιορτοποίηση δειγμάτων, 6) Υδροθερμική επεξεργασία, 7) Φυγοκέντριση δειγμάτων και 8) Ανάλυση στοιχείων σε ICP-MS. Οι βέλτιστες συνθήκες με χρήση των 5 πρώτων παραγόντων είναι οι εξής : 1.5 Ν, 120 οC, 120 min, 10/1 αναλογία υγρού – στερεού (L/S) , αλεσμένο δείγμα, με ποσοστό ανάκτησης 81.94%. Με την χρήση και των 6 παραγόντων οι βέλτιστες συνθήκες είναι οι εξής: 2 Ν, 45 οC, 1440 min, 10/1 αναλογία υγρού-στερεού (L/S) , αλεσμένο δείγμα και ανάδευση με ταχύτητα 200 rpm κατέδειξαν ποσοστό ανάκτησης αργύρου 100%., This study explores the need for more environmentally friendly energy production methods due to the ever-increasing effects of climate change. Green energy (GE), which encompasses all energy produced from renewable sources (RES), has led to a surge in photovoltaic (PV) panel installations, especially after the 2000s. However, this transition to green energy will result in significant volumes of PV waste, due to the estimated lifespan of PV at around 20-25 years, requiring appropriate treatment and processing of spent materials. Recycling PV unit is particularly challenging due to the numerous components of the panel, including several metallic elements, including rare earth elements. This thesis focuses on the optimal experimental parameters for extracting silver (Ag) from PV waste using the hydrothermal method. The six parameters analyzed are : 1) Concentration of nitric acid (HNO3), 2) Temperature, 3) Liquid/Solid ratio, 4) Stirring, 5) Residence time and 6) milled/not milled waste. The experimental procedure involves : 1) PV waste classification, 2) Pre-treatment, 3) Individual component separation, 4) Hydrothermal treatment, 5) Pulverization of samples, 6) Centrifugation and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) analysis. Overall, this report emphasizes the importance of designing a qualitative process for PV waste recycling that considers the rarity of some metals and the economic potential to ensure the sustainability of the process. Considering the five parameters mentioned above, was found that 1.5 Ν, 120 °C, 120 minutes, a L/S ratio of 10/1, and a pulverized sample resulting in an extraction efficiency of 81.94%. On the other hand, the utilization of all six parameters, the optimized conditions were 2 Ν, 45 °C, 1440 minutes, a L/S ratio of 10/1, pulverized sample, and stirring at a speed of 200 rpm, resulted in extraction efficiency of Ag at 100%.

Η ανάγκη για αποτελεσματική και ολοκληρωμένη επεξεργασία λυμάτων καθίσταται πλέον επιτακτική για την προάσπιση της δημόσιας υγείας, ενώ οι συνεχώς αυξανόμενες απαιτήσεις κατανάλωσης κάνουν την επαναχρησιμοποίηση του νερού μονόδρομο. Δεδομένου ότι πολλές περιοχές εξακολουθούν να μην έχουν πρόσβαση σε νερό κάνουν την επαναχρησιμοποίηση ιδιαίτερης σημασίας. Η παρουσία παθογόνων μικροοργανισμών, όπως οι ιοί, στους είτε στους υδάτινους αποδέκτες είτε στο νερό που προορίζεται για επαναχρησιμοποίηση εγκυμονούν κίνδυνο πανδημιών. Εκτός από τους παθογόνους μικροοργανισμούς, έχει αρχίσει να αναδεικνύεται τα τελευταία χρόνια το σημαντικό πρόβλημα το οποίο ανέρχεται από την εξάπλωση των ανθεκτικών βακτηρίων αλλά και των γονιδίων ανθεκτικότητας. Οι μονάδες επεξεργασίας λυμάτων με μεθόδους επεξεργασίας όπως η ενεργός ιλύς αδυνατούν να αντιμετωπίσουν τους ιούς και τα γονίδια ανθεκτικότητας, ενώ αδυναμίες ως προς την απομάκρυνση τους παρουσιάζουν και οι συμβατικές μέθοδοι απολύμανσης. Επιπλέον, το κόστος κατασκευής, συντήρησης αλλά και η δημιουργία παραπροϊόντων είναι ανασταλτικοί παράγοντες για την εγκατάσταση τέτοιων μονάδων. Στην παρούσα διατριβή εξετάστηκε η ικανότητα εναλλακτικών, οικονομικών και φιλικών προς το περιβάλλον συστημάτων να αντιμετωπίσουν την πρόκληση της απόδοσης αφελέστερου νερού. Στο πλαίσιο αυτό εξετάστηκαν συστήματα τεχνητών υδροβιοτόπων ελεύθερης επιφάνειας και οριζόντιας υποεπιφανειακής ρoής δεχόμενα πρωτοβάθμιο και δευτεροβάθμιο λύμα. Επιπλέον, εξετάστηκαν και διεργασίες ετερογενούς φωτοκατάλυσης, σε εργαστηριακό και πιλοτικό επίπεδο, κάνοντας χρήση διαφορετικών ντοπαρισμένων καταλυτών, Στο πλαίσιο αυτό ποσοτικοποιήθηκαν οι συγκεντρώσεις για τα κοπρανώδη βακτηρία (E. coli, Enterococci) και των ιών εντερικής προέλευσης (αδενοϊοί, εντεροϊοί) των βακτηριοφάγων (MS2) όπως και των γονιδίων ανθεκτικότητας στις εκροές των συστημάτων και εξετάστηκαν οι μεταξύ τους συσχετίσεις. Επίσης, η σύγκριση των συστημάτων πραγματοποιείται με τη χρήση της μπεϋζιανής στατιστικής χρησιμοποιώντας τα πλεονεκτήματα τα οποία προσφέρει. Ακόμα, ποσοτικοποιήθηκαν οι συγκεντρώσεις γονιδίων ανθεκτικότητας σε διαφορετικού τύπου γενετικό υλικό και εξετάστηκαν οι αλλαγές στο προφίλ ανθεκτικότητας των βακτηρίων πριν και μετά την επεξεργασία. Αναπτύσσοντας ένα μοντέλο πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης έγινε μια προσπάθεια να εκτιμηθεί ο ρόλος των γονιδίων στην μείωση του βακτηριακού πληθυσμού μετά την έκθεση σε αντιβιοτικά Τα αποτελέσματα της διατριβής αρχικά σημειώνουν την ικανότητα των τεχνητών υδροβιοτόπων οριζόντιας υποεπιφανειακής ροής να απομακρύνουν τους βακτηριακούς δείκτες αλλά και να επιτύχουν σημαντική μείωση των ιών εντερικής προέλευσης. Όσον αφορά στα γονίδια ανθεκτικότητας εξακολουθούν να βρίσκονται στις εκροές των συστημάτων, ενώ δεν παρατηρήθηκε ξεκάθαρο μοτίβο ως προς το προφίλ ανθεκτικότητας των βακτηρίων. Επίσης, παραμένει ασαφές το ποια γονίδια συμβάλλουν στην ανθεκτικότητα κατά την επεξεργασία με τα αντιβιοτικά. Όσον αφορά στις διεργασίες φωτοκατάλυσης, παρουσιάζουν εξίσου σημαντική μείωση των κοπρανωδών βακτηρίων ενώ η χρήση των ενισχυμένων φωτοκαταλυτών έδειξε ότι επιταχύνει την αδρανοποίησή τους. Οι φωτοκαταλυτικές διεργασίες έδειξαν να επιτυγχάνουν ικανοποιητική αδρανοποίηση των εξεταζόμενων ιών. Ωστόσο, στις εκροές και αυτών των διεργασιών παρατηρήθηκαν σημαντικές συγκεντρώσεις γονιδίων ανθεκτικότητας. Συγκριτικά με τις συμβατικές μεθόδους, οι εξεταζόμενες επεξεργασίες δίνουν υποσχόμενα αποτελέσματα δεδομένου των πλεονεκτημάτων τους. Ωστόσο, όπως παρουσιάζεται από την ποσοτική αξιολόγηση μικροβιακού κινδύνου, οι κίνδυνοι για τη δημόσια υγεία εξακολουθούν να υφίστανται, ειδικά στην περίπτωση που το νερό προορίζεται για επαναχρησιμοποίηση. Οι κίνδυνοι προκύπτουν κυρίως λόγο της παρουσίας των ιών στις τελικές εκροές των συστημάτων. Ιδιαίτερη σημασία θα πρέπει να δίνεται και στην παρουσία ανθεκτικών βακτηρίων και γονιδίων ανθεκτικότητας καθώς παραμένει δύσκολο να εκτιμηθούν τα μελλοντικά προβλήματα που δύνανται να προκαλέσουν. Η αποτυχία των βακτηριακών δεικτών να προβλέψουν την παρουσία και τον κίνδυνο που ενδέχεται να προκαλέσουν οι ιοί, κάνει επιτακτική την ανάγκη να επιλεχθούν με προσοχή οι δείκτες ποιότητας νερού που θα χρησιμοποιούνται για την ένδειξη της παρουσίας των ιών, ενώ θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και παράγοντες όπως το ποια είναι η εκάστοτε επεξεργασία αλλά και οι επιδράσεις που θα μπορούσε να έχει ο τύπος και η σύσταση του λύματος., The need for efficient and integrated wastewater treatment is now becoming imperative for the protection of public health, while the increasing consumption requirements make water reuse crucial. As many areas still do not have access to clean water, reuse is of particular importance. The presence of pathogenic microorganisms in the effluents of wastewater treatment plants is of great concern, since they pose considerable risk to public health, especially if the effluent is intended for reuse. In addition to pathogenic microorganisms, in recent years an emerging problem from the spread of resistant bacteria and resistance genes is arising. The wastewater treatment plants and the conventional processes, such as the activate sludge, are not able to remove efficiently persistent pathogens like viruses or antibiotic resistance genes. Moreover, the construction, maintenance cost and the generation of harmful byproducts are limiting factors for their installation. The aim of the study was to examine the capability of economic and eco-friendly treatments to encounter the challenge to offer water safety. In this perspective and within the framework of the present study, pilot scale constructed wetlands and heterogeneous photo-catalytic processes using semiconductor oxides processes were developed as alternative wastewater treatment systems with the view to evaluate their disinfection efficiency, in terms of their potential to remove fecal bacterial indicators (E. coli, Enterococci) and bacteriophages (MS2), and the elimination of enteric viruses, namely adenoviruses and enteroviruses. In order to compare the different systems an alternative statistic approach using the Bayesian model was applied. In addition, the concertation of the antibiotic resistance genes in different types of genetic material was estimated and the alterations of antibiotic resistance profile of bacteria were examined. A multi linear regression model was developed in an effort to estimate the role of the resistance genes to population’s reduction after the exposure to the selected antibiotics. Results showed the ability of the horizontal subsurface constructed wetlands to eliminate substantially bacterial indicators and also to achieve reduction of the viruses’ concentration. Regarding the resistance genes, they continue to be present in the system’s effluent, while no clear pattern in terms of bacterial resistance profile was observed. Moreover, it was not clear which of the resistance genes are involved in the bacterial antibiotic resistance. As far as the process of photocatalysis is concerned, there was a significant removal of fecal bacterial indicators and the use of doped photocatalysts contributed in the overall acceleration of the inactivation under solar irradiation. Also, photocatalytic processes achieved satisfactory inactivation of the tested viruses. However, significant concentration of resistance genes was observed in the effluents after the aforementioned processes. Compared to conventional treatment methods, the examined treatments provided promising results taking into account their advantages. However, as shown by the quantitative microbial risk assessment, public health risks still remain, especially if the water is intended for reuse. The hazards arise mainly due to the presence of viruses in the final effluents of the systems. Particular attention should be paid on the presence of resistant bacteria and resistance genes as it is still difficult to assess the future risks that they may cause. The failure of bacterial indicators to predict the presence and risks that viruses may cause makes imperative to select carefully the water quality indicators that will be used to indicate the presence of viruses. In this trend, factors such as the kind of the treatment and the type and composition of the wastewater should always be taken into account.

Διπλωματική Εργασία που υποβλήθηκε στην σχολή Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πολυτεχνείου Κρήτης για την πλήρωση προϋποθέσεων λήψης του Προπτυχιακού Διπλώματος. Περίληψη: Η ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά έχει ήδη χαρακτηριστεί ως μια από τις τρεις πρώτες απειλές για την παγκόσμια υγεία από την Παγκόσμια Οργάνωση Υγείας (World Health Organization). Ως αποτέλεσμα, τα ανθεκτικά στα αντιβιοτικά βακτήρια, έχουν προκαλέσει διεθνή προβλήματα τα τελευταία χρόνια. Η Ελλάδα συγκαταλέγεται στις ευρωπαϊκές χώρες με τα υψηλότερα επίπεδα μικροβιακής αντοχής, ενώ είναι πρώτη στη συνολική κατανάλωση αντιμικροβιακών παραγόντων. Από περιβαλλοντικής άποψης, το πρόβλημα συνίσταται στην διάχυση και στην εξάπλωση ανθεκτικών γονιδίων μέσω της χρήσης και της μεταφοράς αντιβιοτικών στο περιβάλλον. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, γίνεται απομόνωση βακτηρίων από επιφανειακά ύδατα, μελετάται η αδρανοποίηση τους με την μέθοδο της χλωρίωσης και γίνεται έλεγχος της ανθεκτικότητας τους σε αντιβιοτικά. Η δειγματοληψία ενός μέρους των βακτηριακών στελεχών που εξετάζονται στην παρούσα εργασία, πραγματοποιήθηκε μεταξύ Ιανουαρίου 2012 και Δεκεμβρίου 2013 στην περιοχή του Αποκόρωνα, στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής της κυρίας Χρύσας Μπούκη. Τα υπόλοιπα στελέχη απομονώθηκαν από τη λίμνη της Αγιάς στα Χανιά, κατά την εκπόνηση των πειραμάτων της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Τα βακτηριακά στελέχη που απομονώθηκαν ανήκουν στις οικογένειες Enterobacteriaceae, Pseudomonadaceae και Enterococcaceae. Ως απολυμαντικό μέσο χρησιμοποιήθηκε διάλυμα ΝaOCl (υποχλωριώδες νάτριο) και οι συγκέντρωσεις που εξετάστηκαν ήταν 0,5 και 1 mg/L ως προς το Cl2. Οι αντιβιοτικές ουσίες που εξετάστηκαν είναι: Ampicillin (Penicillins), Amikacin (Aminoglycosides), Ciprofloxacin (Quinolones), Trimethoprim-Sulfamethoxazole (1:19). Η ανθεκτικότητα των μικροοργανισμών εξετάστηκε βάσει της ελάχιστης ανασταλτικής συγκέντρωσης (Minimum Inhibitory Concentration - MIC). Η μέθοδος που εφαρμόστηκε για την χαρτογράφηση της ανθεκτικότητας των μικροοργανισμών είναι η μικρομέθοδος αραιώσεων σε ζωμό (Broth Microdillution Method), βάσει πρωτοκόλλου CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute). Όσον αφορά στη χλωρίωση, τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι η αποτελεσματικότητα της μεθόδου επηρεάστηκε από την πηγή προέλευσης των βακτηριακών στελεχών. Πιο συγκεκριμένα, τα στελέχη που συλλέχθηκαν από τον Αποκόρωνα εμφάνισαν μεγαλύτερη ανθεκτικότητα στη χλωρίωση σε σχέση με αυτά που συλλέχθηκαν από την Αγιά. Ωστόσο, κατά την απολύμανση των τελευταίων σημειώθηκε σημαντικός αριθμός εναπομείναντων βακτηρίων μετά το πέρας της διαδικασίας. Τα βακτήρια της οικογένειας Enterococacceae αδρανοποιήθηκαν με τη χρήση 0,5 mg/L ως προς το ελεύθερο χλώριο, καθώς ο πλθυσμός τους μειώθηκε κατά 6 Log εντός 5-10 min της επεξεργασίας για το 80% των απομονωμένων στελεχών. Παρόμοιες ταχύτητες απενεργοποίησης καταγράφηκαν για στελέχη Escherichia coli, των οποίων η μείωση έφθασε τα 5-6 Log μετά από 10-20 min. Αντίθετα, άλλα μέλη των Enterobacteriaceae, όπως τα Plesiomonas shiggeloides και Citrobacter freundi απαιτούσαν υψηλότερη δόση ελεύθερου χλωρίου, δηλαδή 1 mg/L, με την οποία ελήφθη μία μείωση 5-6 Log μετά από 45 min. Παρόμοια τάση παρατηρήθηκε στην περίπτωση των Pseudomonadaceae, η οποία αποδείχθηκε πιο ανθεκτική βακτηριακή οικογένεια υπό τις ειδικές πειραματικές συνθήκες. Στην συνέχεια, εξετάστηκε η ανθεκτικότητα των βακτηρίων σε 4 αντιβιοτικά και παρατηρήθηκε ότι κάθε βακτηριακή οικογένεια παρουσίαζε σε διαφορετική αντιβιοτική ουσία ανθεκτικότητα. Συνοπτικά, αξίζει να αναφερθεί ότι τα περισσότερα βακτήρια παρουσίασαν ανθεκτικότητα στην Αmpicillin. Οι αντιβιοτικές ουσίες Ciprofloxacin και Trimethoprim-Sulfamethoxazole ήταν περισσότερο δραστικές, ενώ παράλληλα, όλα τα στελέχη ήταν ευαίσθητα στο αντιβιοτικό Amikacin. Επίσης, παρατηρήθηκε ότι η πιο ανθεκτική βακτηριακή οικογένεια από τις τρεις που μελετήθηκαν ήταν η Enterobacteriaceae. Εν κατακλείδι, αν και η χλωρίωση αποδείχθηκε αρκετά αποτελεσματική για την απενεργοποίηση των ανθεκτικών σε αντιβιοτικά βακτηρίων, τα προφίλ αντοχής των εναπομείναντων βακτηρίων μετά την απολύμανση δημιουργούν ανησυχίες σχετικά με την προστασία της δημόσιας υγείας. Παρά τη μείωση των τιμών MIC στις περισσότερες περιπτώσεις, τα επίπεδα αντοχής στα αντιβιοτικά παραμένουν υψηλά, ειδικά στην περίπτωση των Enterobacteriaceae. Ωστόσο, ένας σημαντικός παράγοντας που εξετάζεται πρέπει να είναι η χρονική διάρκεια της επεξεργασίας, η οποία καθορίζει τη δυνατότητα μιας τεχνικής απολύμανσης όσον αφορά στην εξάλειψη τηε βακτηριακής αντοχής στα αντιβιοτικά. Η γενική παρατήρηση είναι ότι η απολύμανση είναι ικανή να παρουσιάσει δυσμενείς επιπτώσεις στα επίπεδα αντοχής στα αντιβιοτικά στους εναπομείναντες μικροβιακούς πληθυσμούς. Η παραμένουσα ανθεκτικότητα σε περιβαλλοντικά βακτηριακά στελέχη προκαλεί ενδιαφέρον και για περαιτέρω μελέτη.

Περίληψη: Το θέμα της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η υπάρχουσα κατάσταση της Κύπρου που αφορά την επαναχρησιμοποίηση νερού και οι προοπτικές που υπάρχουν στο μέλλον. Σκοπός της επαναχρησιμοποίησης είναι η παραγωγή σταθερών ποσοτήτων νερού ανεξάρτητα από το πρόβλημα της λειψυδρίας, λόγω της ξηρασίας από την συνεχή ανομβρία, της ρύπανσης υδάτων και της ακαταλόγιστης χρήσης του νερού από τον άνθρωπο. Στην εργασία παρουσιάζεται η σημασία της επαναχρησιμοποίησης νερού και τα πλεονεκτήματα που προσφέρει σε μια χώρα με ελλειμματικό ισοζύγιο νερού. Το επαναχρησιμοποιημένο νερό μπορεί να καλύψει μεγάλο μέρος των αναγκών του νησιού και να χρησιμοποιηθεί για διάφορες εφαρμογές, όπως σε αστική χρήση για πότισμα κήπων, για άρδευση γεωργικών περιοχών, για βιομηχανική χρήση, για εμπλουτισμό υπόγειων υδροφορέων κλπ. Για να επιτευχθεί η επαναχρησιμοποίηση νερού προηγείται η πρωτοβάθμια επεξεργασία για απομάκρυνση στερεών ως πρωτοβάθμια ιλύ και δευτεροβάθμια επεξεργασία για απομάκρυνση οργανικού φορτίου. Ακολουθεί τριτοβάθμια επεξεργασία για απομάκρυνση θρεπτικών στοιχείων και απολύμανση για την χρήση του νερού σύμφωνα με το νομοθετικό πλαίσιο που βασίζεται στην μείωση ρύπανσης των υδάτων. Η επαναχρησιμοποίηση νερού καλύπτει το 80% των αναγκών του νησιού. Συμπεριλαμβάνει κυρίως την αφαλάτωση θαλασσινού νερού, με δυναμικότητα 220.000 m3/day, ενώ μελλοντικά θα φτάσει τα 255.000 m3/day και την επεξεργασία λυμάτων από την οποία παράγονται 63.000.000 m3/year και μέχρι το 2025 προβλέπεται να φτάσουν τα 82.000.000 m3/year. Επίσης, για την αύξηση παραγωγής και χρήσης ανακτώμενου νερού προτείνεται ο σχεδιασμός περισσότερων αποκεντρωμένων συστημάτων και η ανάπτυξη μηχανισμών ελέγχου της ποιότητας των λυμάτων, για την ορθή λειτουργία των εγκαταστάσεων και την ασφαλή χρήση νερού. Ακόμα, συνιστάται η μείωση της τιμής του νερού που ανακτάται. Συμπερασματικά, η επαναχρησιμοποίηση νερού προσφέρει πολλά οφέλη τόσο στο περιβάλλον όσο και στην κοινωνία της Κύπρου και με την πάροδο των χρόνων, χάρη στη σωστή ενημέρωση και επιβεβαίωση του καταναλωτή για την ασφαλή χρήση του αυξάνεται η αποδοχή και η κάλυψη σημαντικών αναγκών. Summarization: The subject of this dissertation thesis is the current situation in Cyprus regarding the reuse of water and the prospects for the future. The purpose of water reuse is the production of stable quantities of water regardless of the problem of water scarcity due to drought from continuous droughts, water pollution, and the uncontrolled use of humans. This work presents the importance of water reuse and the advantages it offers in a country with deficit water balance. Reusable water can cover a large part of the island's needs and can be used in urban use for garden watering, for irrigation of agricultural areas, for industrial use, for the enrichment of underground aquifers etc. In order to achieve water reuse, preceded primary processing for the removal of solids as primary sludge and secondary processing for removal biological cargo. Follows tertiary processing for removal of chemicals and organic substances and disinfection for the use of water according with the legislative framework based on the reduction of water pollution. Water reuse covers 80% of the island's needs. Μainly includes the desalination of seawater, with capacity of 220,000 m3/day, while in the future it will reach 255,000 m3/day and wastewater processing from which produced 63 million m3/year and until 2025 is projected to reach 82 million m3/year. Also, for increase of the production and use of recovered water is proposed to design more decentralized systems and the development of wastewater quality control mechanisms for the correct operation of facilities and the safe use of water. Also recommended the reduction in the price of water recovered. In conclusion, water reuse offers many benefits both to the environment and to the quality of life of the people Cyprus and over time, due to the correct information and confirmation of the consumer for the safe use, the acceptance and coverage of important needs is increasing.

Περίληψη: Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας, που εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Σχεδιασμού Περιβαλλοντικών Διεργασιών της Σχολής Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πολυτεχνείου Κρήτης, είναι να εξετάσει τη μέθοδο της μικροκοσκίνισης (microsieving), σε σύγκριση με την κλασσική πρωτοβάθμια καθίζηση. Η χρήση της καθίζησης, ενώ αποτελεί μια αρκετά αποτελεσματική μέθοδο απομάκρυνσης των στερεών, έχει αρκετά μειονεκτήματα. Απαιτεί μεγάλη έκταση για την εγκατάσταση των δεξαμενών (η χωροθέτησή της δε πρέπει να γίνει σε εμφανές σημείο από κατοικημένο ιστό), καθώς και έναν αρκετά μεγάλο χρόνο παραμονής του αποβλήτου σε αυτές (1,5-2,5 ώρες). Συχνά, η ποιότητα εκροής της δεν ικανοποιεί την ευρωπαϊκή νομοθεσία, ενώ σε άλλες περιπτώσεις όπου η εκροή της είναι εντός ορίων, ο ρυθμός της υπερχείλισής της είναι αρκετά μικρός. Σε αυτά τα πλαίσια, εγκαταστάθηκε στη μονάδα επεξεργασίας υγρών αστικών αποβλήτων του Ρεθύμνου, μετά το στάδιο της προεπεξεργασίας, ένα μηχάνημα μικροκοσκίνσης βιομηχανικού τύπου με άνοιγμα πόρων του ιμάντα 350μm. Με εργαστηριακές αναλύσεις μελετήθηκε η απομάκρυνση των στερεών σωματιδίων από τα υγρά αστικά απόβλητα που επιτυγχάνει η συγκεκριμένη μέθοδος, αντί της κλασσικής βαρυτικής καθίζησης. Οι δοκιμές αυτές έδωσαν αρκετά ενθαρρυντικά αποτελέσματα ως προς τις απομακρύνσεις των TSS (29,2±9%), BOD5 (14±6%), COD (16,45±6%), NH3 (9,1±15%) και NO3- (13,5±2%). Τα ποσοστά αυτά είναι παρόμοια ή ελαφρώς μικρότερα σε σχέση με τα αντίστοιχα της πρωτοβάθμιας καθίζησης. Περαιτέρω μελέτη του μικροκόσκινου (με συνδυαστική χρήση χημικών) είναι απαραίτητη, ώστε να εξετασθούν οι βέλτιστες συνθήκες λειτουργίας και απομακρύνσεων του μηχανήματος. Παρατηρήθηκε επίσης ότι η αυξανόμενη ταχύτητα περιστροφής του ιμάντα του μικροκόσκινου, σε συνθήκες σταθερής εισερχόμενης παροχής, μειώνει σημαντικά τα ποσοστά των απομακρύνσεων που επιτυγχάνει. Παράλληλα, η εξερχόμενη πρωτοβάθμια λάσπη μετά τη μικροκοσκίνιση, βρέθηκε να έχει περιεκτικότητα σε στερεά ύλη και οργανικά πτητικά στερεά (ποσοστό επί των ολικών στερεών) 26-44% και 82-85% αντίστοιχα, τη στιγμή που οι τιμές της παραγόμενης πρωτοβάθμιας λάσπης από καθίζηση δε ξεπερνούν το 3-6% και 65% αντίστοιχα. Η αφυδατωμένη λάσπη που παράγεται από το μικροκόσκινο θα μπορούσε να μειώσει τις απαιτήσεις για περαιτέρω αφυδάτωση με μηχανικά μέσα, ενώ η υψηλή περιεκτικότητά της σε VSS θα μπορούσε να δώσει μεγάλες ποσότητες μεθανίου για παραγωγή βιοαερίου. Επίσης συγκρίθηκαν οι καμπύλες κατανομών του μεγέθους των σωματιδίων των αποβλήτων που προέκυψαν στην είσοδο και στην έξοδο του μικροκόσκινου, με εκείνες της πρωτοβάθμιας καθίζησης. Από τις κατανομές αυτές συμπεραίνεται ότι το ποσοστό μείωσης των στερεών μετά τη μικροκοσκίνιση των αποβλήτων, αναφέρεται κυρίως στα μεγαλύτερης διαμέτρου σωματίδια. Γενικά οι κατανομές μεταξύ των δύο μεθόδων δεν βρέθηκαν να διαφέρουν πολύ. Ο λόγος του οικολογικού αποτυπώματος του μικροκόσκινου έναντι της πρωτοβάθμιας καθίζησης είναι περίπου 1÷10, γεγονός που καθιστά τη μικροκοσκίνιση μια πλεονεκτική μέθοδο επεξεργασίας, σε εγκαταστάσεις με περιορισμούς στο χώρο.

Στις μέρες μας, η μόλυνση των υδάτων από ελαιώδη λύματα αυξάνεται παγκοσμίως και πρέπει να αντιμετωπιστεί, καθώς το γεγονός αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αλλοίωση της ποιότητας του νερού. Τα υγρά απόβλητα που προέρχονται από οικισμούς συνήθως περιέχουν ένα μίγμα από νερό βροχής, νερό που περιέχει πετρέλαιο, λάσπη από γεωτρήσεις, καθώς και νερό από αποχετεύσεις, χημικά υπολείμματα κ.α. Τα υγρά απόβλητα των βιομηχανικών εγκαταστάσεων περιλαμβάνουν απόβλητα που προκύπτουν από τις κύριες μονάδες παραγωγής διυλιστηρίων, καθώς επίσης και από τις μονάδες βοηθητικών παροχών, εξυδατώσεις δεξαμενών, έρμα και πετρελαιοειδή κατάλοιπα καθαρισμού δεξαμενόπλοιων, υγρά απόβλητα του σταθμού φόρτωσης και του λιμένα, όμβρια ύδατα από τις μονάδες και την περιοχή των δεξαμενών (αναχώματα - λεκάνες κατακράτησης) διυλιστηρίων. Έχουν χρησιμοποιηθεί διάφορες τεχνικές για τον καθαρισμό και την ανανέωση του νερού για εναπόθεσή του στη θάλασσα ή για γεωργικούς σκοπούς, αλλά με περιορισμούς. Μεταξύ αυτών των τεχνικών, η τεχνολογία μεμβράνης υποσχέθηκε να λύσει τα προβλήματα. Η παρούσα εργασία εξετάζει την εξελιγμένη τεχνολογία μεμβρανών για επεξεργασία λυμάτων θαλασσινού νερού, αλλά και ελαιώδων λυμάτων. Συγκεκριμένα συγκρίνεται και ερευνάται η ροή του διηθήματος που συνδέεται με τη θερμοκρασία, πίεσης και εγκάρσιας ροής της μιας σωληνωτής κεραμικής μεμβράνης, καθώς και οι τελικές συγκεντρώσεις του επεξεργασμένου θαλασσινού νερού. Οι πειραματικές δοκιμές διεξήχθησαν στο Πανεπιστήμιο του Stavanger της Νορβηγίας με χρήση κεραμικής μεμβράνης τύπου MF Al2O3, με προμηθευτή την εταιρία Atech Innovations., Nowadays, the pollution of water from oily wastewater is increasing worldwide and needs to be addressed, as this can lead to deterioration in water quality. Settlements waste usually contains a mixture of rain water, oil containing oil, drilling mud, as well as drainage water, chemical residues and more. Industrial wastewater includes waste from the main refinery plants, as well as auxiliary facilities, tank refueling, ballast and petroleum tanker refuse, loading station and port fluid, dump trucks, and the area of ​​refineries tanks (embankments - retention basins). Various techniques have been used to purify and renew water for deposition at sea or for agricultural purposes, but with limitations. Among these techniques, membrane technology has promised to solve problems. The present work examines advanced membrane technology for the treatment of both seawater and oily wastewater. In particular, the filtrate flow associated with the temperature, pressure and transverse flow of a ceramic tubular membrane and the final concentrations of treated seawater are compared and investigated. Experimental tests were conducted at the University of Stavanger, in Norway using MF Al2O3 ceramic membrane, provided by Atech Innovations.

Περίληψη: Η παρούσα εργασία πραγματεύεται την δυνατότητα απομάκρυνσης των βαρέων μετάλλων από τα επεξεργασμένα λύματα με την χρήση τεχνητών υγροβιότοπων. Οι Τεχνητοί Υγροβιότοποι (CWs) αποτελούν eco-τεχνολογικά μηχανικά συστήματα, χαμηλού κόστους, που στοχεύουν στην αποτελεσματική κατεργασία των λυμάτων ή ρυπασμένων υδάτων, έχοντας ως περιοχή δράσης την ριζόσφαιρα της βλάστησης που φύεται όπου πραγματοποιούνται όλες οι φυσικές, βιολογικές και χημικές διεργασίες. Ο κύριος στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι να παρουσιάσει την δυνατότητα απομάκρυνσης βαρέων μετάλλων στα λύματα με την μέθοδο των Τεχνητών Υγροβιότοπων και φυτεμένων με αλόφυτα, ήτοι φυτών ικανών να αναπτύσσονται σε συνθήκες υψηλής αλατότητας και επιπλέον εμφανίζοντας ανθεκτικότητα σε άλλες καταπονήσεις (πχ βαρέα μέταλλα). Για τον σκοπό αυτό εγκαταστάθηκε στον Βιολογικό Σταθμό Χανίων (ΔΕΥΑΧ) τεχνητός υγροβιότοπος υπoεπιφανειακής οριζόντιας ροής με φυτά Juncus acutus L. και πραγματοποιήθηκαν πειράματα απομάκρυνσης καδμίου, νικελίου, ψευδαργύρου, χρωμίου και εξασθενούς χρωμίου από δευτερογενώς επεξεργασμένα αστικά λύματα. Δείγματα συλλέγονταν καθημερινά στην είσοδο και έξοδο του συστήματος και αναλύονταν ως προς το pH, την EC, το ORP, το DO και τις συγκεντρώσεις Cr(VI), Cr, Cd, Ni and Zn. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις COD, BOD, TSS, TDS, ολικού N και ολικού P σε τακτά χρονικά διαστήματα κατά την διάρκεια των πειραμάτων σε δείγματα εισόδου και εξόδου του ΤΥ. Συνοπτικά, έπειτα από μια σειρά πειραμάτων τα αποτελέσματα έδειξαν ότι πρόκειται για μία μέθοδο πολλά υποσχόμενη που έχει την δυνατότητα να επεξεργαστεί περαιτέρω τα επεξεργασμένα λύματα για απομάκρυνση βαρέων μετάλλων. Summarization: In this thesis, the possibility of heavy metals’ removal from treated wastewater, using constructed wetlands, is being investigated. Constructed wetlands (CWs) are low-cost, eco-technological, mechanical systems that aim at the efficient process of sewage or polluted water, having as an action area the rhizosphere of the vegetation that grows, where all natural, biological and chemical processes are taken place. The main aim of this MSc thesis is to present the possibility of removing heavy metals from sewage by the method of constructed wetlands and the use of halophytes, e.g. plants able to tolerate a wide range of able to grow in salty environments and also to cope with a wide range of environmental stresses. For this purpose, a horizontal subsurface flow constructed wetland, planted with Juncus acutus plants was installed at the Municipal Wastewater Treatment Plant of the city of Chania. Experiments were carried out to remove cadmium (Cd), nickel (Ni), zinc (Zn), chromium (Cr) and hexavalent chromium (Cr (VI)) from secondary treated urban wastewater. Samples were collected daily at the inlet and outlet of the system and analyzed for pH, EC, ORP, DO and concentrations of Cr (VI), Cr, Cd, Ni and Zn. Furthermore, COD, BOD, TSS, TDS, total N and total P measurements from the influent and the effluent of the CW, were performed at regular basis. Briefly, after a series of experiments, the results have shown that this could be a promising method for tertiary treatment of municipal wastewater contaminated with HM, but further investigation is needed.

Περίληψη: Η ανακάλυψη των αντιβιοτικών αποτέλεσε μια από τις μεγαλύτερες καινοτομίες των τελευταίων αιώνων για την καταπολέμηση ασθενειών σε ανθρώπους και ζώα. Στην πορεία των χρόνων παρατηρήθηκε πως τα βακτήρια στο περιβάλλον άρχισαν να προσαρμόζονται και να εμφανίζουν ανθεκτικότητα στην χρήση των αντιβιοτικών με διάφορους μηχανισμούς. Στην παρούσα εργασία έγινε προσπάθεια να προσδιοριστεί αν η απολύμανση των υδάτων με τη μέθοδο της οζόνωσης επηρεάζει το προφίλ της ανθεκτικότητας των βακτηρίων. Για τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν στελέχη από τα βακτήρια E. coli, Staphylococcus sp., Enterococcus sp., Pseu-domonas sp., που απομονώθηκαν από διάφορα δείγματα νερού (επιφανειακά & θαλασσινά) και λύματα. Οι δειγματοληψίες πραγματοποιήθηκαν στην ευρύτερη περιοχή των Χανίων, στην Κρήτη. Τα αντιβιοτικά που χρησιμοποιήθηκαν είναι τα εξής: Ampicillin, Amoxicillin, Amikacin, Ciprof-loxacin, Imipenem, Erythromycine, Tertacycline, Trimethoprim, ανάλογα την κάθε περίπτωση βακτηρίου, και η μέθοδος που εφαρμόστηκε είναι Ελάχιστη Ανασταλτική Συγκέντρωση (Minimum Inhibitory Concentration - MIC) στο εργαστήριο Περιβαλλοντικής Μικροβιολογίας του Πολυτεχνείου Κρήτης. Για την οζόνωση χρησιμοποιήθηκε γεννήτρια Aqua-Flo CD1B, και πραγματοποιήθηκαν πειράματα στο εργαστήριο Τεχνολογίας και Διαχείρισης Περιβάλλοντος, που πολύ ευγενικά μας παραχωρήθηκε για την εκτέλεση των πειραμάτων. Μέσα από όλη αυτή τη διαδικασία, αυτό που κατέστη σαφές, είναι πως η απολύμανση υδάτων με όζον σίγουρα συμβάλλει στη μεταβολή του προφίλ ανθεκτικότητας των βακτηρίων σε αντιβιοτικά. Το πρόβλημα αυτό πρέπει να ληφθεί υπόψη, και να πραγματοποιηθούν ακόμα περισσότερες μελέτες και πειράματα για τον αναλυτικότερο προσδιορισμό και επίλυση του προβλήματος.

Περίληψη: Στις μέρες μας, το κόστος για την κατανάλωση χημικών ουσιών και τη διαχείριση μεγάλων ποσοτήτων ιλύος σε εγκαταστάσεις χημικής επεξεργασίας υγρών αποβλήτων είναι αρκετά υψηλό. Επιπλέον, οι διαδικασίες πήξης και κροκίδωσης απαιτούν υψηλή χωρητικότητα περιοχής. Μια εταιρεία Νορβηγικής Τεχνολογίας (Norwegian Technology AS) έχει παράσχει ένα νέο πολυμερές, το «IN – ut 338», το οποίο έχει ως στόχο να απλοποιήσει τη διαδικασία καθαρισμού και, συνεπώς, να εξοικονομήσει χρήματα. Το υπόβαθρο για την ακόλουθη εργασία ήταν να ληφθεί υπόψη η δοσολογία του πολυμερούς και ο ρυθμός ανάμιξής του, έτσι, ώστε να δοθεί το υψηλότερο αποτέλεσμα καθαρισμού. Η δοσολογία του πολυμερούς από πλευρά οικονομικής άποψης έχει επίσης ληφθεί υπόψη. Οι πειραματικές δοκιμές διεξήχθησαν με τη χρήση μίας μεθόδου η οποία βασίζεται σε δοκιμές δοχείων (jar testing), αλλά έχει προσαρμοστεί για το IN-ut 338. Το αποτέλεσμα καθαρισμού εκτιμήθηκε με βάση την περιεκτικότητα των αιωρούμενων στερεών (Suspended Solids - SS) και τη θολερότητα, αλλά με έμφαση στα αιωρούμενα στερεά. Τα υγρά απόβλητα που χρησιμοποιήθηκαν στις δοκιμές προήλθαν από το κεντρικό εργοστάσιο IVAR North Jæren (SNJ), του Stavanger της Νορβηγίας. Επιλέχθηκε χρόνος ανάμιξης 15 δευτερολέπτων. Ο ρυθμός ανάμιξης για δοκιμές δοσολογίας ήταν 500/600 περιστροφές ανά λεπτό (rpm). Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το αρχικό περιεχόμενο των αιωρούμενων στερεών (SS) στα λύματα επηρεάζει την αποτελεσματικότητα των δοσολογιών του IN-ut 338. Οι χαμηλές δοσολογίες IN-ut 338 (≤ 4,5 mg L-1) έδειξαν το υψηλότερο αποτέλεσμα καθαρισμού αιωρούμενων στερεών (SS) για τα λύματα που περιέχουν μικρές ποσότητες αιωρούμενων στερεών (SS) - περίπου 50 mg L-1. Για τα λύματα που περιέχουν περίπου 100 mg SS L-1 με ρυθμό ανάμιξης 600 rpm, η δοσολογία IN-ut 338 5,5 mg L-1 έδωσε το υψηλότερο αποτέλεσμα καθαρισμού, που αντιστοιχεί σε 14,4 ± 1,4 mg SS L-1. Η βέλτιστη δόση θολερότητας παρατηρήθηκε στην περιοχή από 6,0 έως 6,5 mg L-1. Η βαθμίδα ταχύτητας (τιμή G) 2900 s-1 έδωσε το υψηλότερο αποτέλεσμα καθαρισμού για τα αιωρούμενα στερεά (SS) σε δόση IN-ut 338 5,5 mg L-1. Η τιμή G εφαρμόστηκε τόσο στα λύματα που περιέχουν περίπου 70 mg SS L-1, όσο και στα απόβλητα που περιέχουν περίπου 190 mg SS L-1, με ρυθμό 88 ± 3% και 87 ± 1,1%, αντίστοιχα. Η χαμηλότερη δόση IN-ut 338 απέδωσε περιεκτικότητα ≤ 20 mg SS L-1 και, συνεπώς, στην εργασία θεωρήθηκε επαρκές στα 4 mg L-1. Χρησιμοποιήθηκε μίγμα με τιμή G περίπου 2900 s-1 . Summarization: Nowadays, the cost of consuming chemicals and handling large quantities of sludge in chemical wastewater treatment plants is quite high. In addition, coagulation and flocculation processes require high area capacity. A Norwegian Technology AS has provided a new polymer, "IN-ut 338", which aims to simplify the cleaning process and thereby save money. The following work took into account the dosage of the polymer and its rate of mixing, with the aim to give the highest cleaning effect. The dosage of polymer from an economic point of view has also been taken into account. Experimental tests were carried out using a jar testing method but adapted to IN-ut 338. The cleaning result was evaluated based on Suspended Solids (SS) and turbidity, but with emphasis on suspended solids. The wastewater used in the tests was collected from the IVAR North Jæren (SNJ) plant in Stavanger, Norway. A mixing time of 15 seconds was selected. The mixing rate for dosing tests was 500/600 (rpm). The results show that the initial content of suspended solids (SS) in sewage influences the effectiveness of IN-ut 338 dosages. Low IN-ut 338 (≤ 4.5 mg L-1) showed the highest cleaning effect of suspended solids SS) for sewage containing small amounts of suspended solids (SS) - about 50 mg L-1. For sewage containing approximately 100 mg SS L-1with a mixing rate of 600 rpm, the IN - ut 338 5.5 mg L-1 displayed the highest cleaning result, corresponding to 14.4 ± 1.4 mg SS L-1. The optimal turbidity dose was observed in the range of 6.0 to 6.5 mg L-1. The velocity gradient (G value) of 2900 s-1 exhibited the highest cleaning effect for suspended solids (SS) at a dose of IN-ut 338 of 5.5 mg L-1. The G value was applied to both sewage containing approximately 70 mg SS L-1 and to waste containing approximately 190 mg SS L-1 at a rate of 88 ± 3% and 87 ± 1.1%, respectively. The lower dose of IN-ut 338 yielded a content of ≤ 20 mg SS L-1 and therefore was considered sufficient at work at 4 mg L-1. A mixture with a G value of about 2900 s-1 was used.

Περίληψη: Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μια συγκριτική τεχνο-οικονομική μελέτη Μονάδας Αντιδραστήρα Κινούμενης Κλίνης & Συστήματος Τεχνητού Υγροβιότοπου για την επεξεργασία αστικών λυμάτων με εφαρμογή στον οικισμό Μαραθίου Χανίων. Αρχικά γίνεται μία εισαγωγή στην διαδικασία συλλογής, μεταφοράς, επεξεργασίας και διάθεσης λυμάτων, ενώ παρατίθεται και το θεσμικό πλαίσιο σχετικά με την επεξεργασία και διάθεση των υγρών αποβλήτων στην Ελλάδα. Στη συνέχεια παρουσιάζεται ο στόχος και η σκοπιμότητα υλοποίησης της παρούσας μελέτης και αναλύεται η μεθοδολογία που χρησιμοποιείται. Έπειτα, για κάθε μία από τις δύο προτάσεις, όπου η μία είναι ο σχεδιασμός και η κατασκευή μονάδας επεξεργασίας με τεχνολογία MBBR, ενώ η άλλη είναι τεχνολογία των τεχνητών υγροβιότοπων, δίνεται αναλυτική τεχνική περιγραφή της εγκατάστασης (έργων πολιτικού μηχανικού & ηλεκτρομηχανολογικών έργων), παρουσιάζονται σχέδια, προμετρήσεις, προϋπολογισμός κατασκευής και κοστολόγηση της λειτουργίας συντήρησης σε βάθος 10ετίας. Επιπλέον, γίνεται ανάλυση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της κάθε τεχνολογικής πρότασης τόσο στο στάδιο της κατασκευής, όσο και στο στάδιο της λειτουργίας. Τέλος, ακολουθεί μία συγκριτική, συγκεντρωτική, ανάλυση των δύο εναλλακτικών τεχνολογιών για την εγκατάσταση επεξεργασίας λυμάτων του Μαραθίου, λαμβάνοντας υπόψη τις οικονομικές, κατασκευαστικές, λειτουργικές, αλλά και περιβαλλοντικές απαιτήσεις σε βάθος 10ετίας, και προτείνεται η βέλτιστη λύση.

Περίληψη: Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας είναι μελέτη της βιωσιμότητας ενός συστήματος παραγωγής βιοντίζελ από μικροφύκη με τη μέθοδο ανάλυσης κύκλου ζωής. Συγκεκριμένα μελετήθηκαν τέσσερις διαφορετικές καλλιέργειες μικροφυκών ως προς την διαδικασία παραγωγής τους και στην συνέχεια έγινε σύγκριση των περιβαλλοντικών επιπτώσεών τους μεταξύ τους, αλλά και σε σχέση με το συμβατικό ντίζελ. Οι παράμετροι που χρησιμοποιήθηκαν λήφθηκαν υπόψη βάση των ελληνικών στοιχείων. Είναι γεγονός ότι στις μέρες η κλιματική αλλαγή έχει θέσει ως αναγκαία προϋπόθεση την χρήση βιοκαυσίμων έναντι των κοινών καυσίμων. Στη βάση αυτή έχει αναπτυχθεί μεγάλη έρευνα σε παγκόσμιο επίπεδο γύρω από τον τομέα των μικροφυκών, καθώς αποτελούν μία πολλά υποσχόμενη πηγή βιοκαυσίμων λόγω συγκεκριμένων χαρακτηριστικών τους. Παρόλα αυτά η έρευνα αυτή βρίσκεται ακόμα σε πρώιμο στάδιο λόγω της ποικιλότητας των ειδών αλλά και των μεθόδων παραγωγής τους. Τα περιβαλλοντικά φορτία που προκύπτουν ανά κιλό παραγόμενου βιοντίζελ δείχνουν ότι η καλλιέργεια με την μικρότερη επιβάρυνση στο περιβάλλον είναι αυτή του είδους Spirulina Platensis σε ανοιχτή δεξαμενή. Ωστόσο συγκριτικά με το κοινό ντίζελ τα αποτελέσματα μοιάζουν αποθαρρυντικά. Μόνο με την χρήση των εναλλακτικών σεναρίων προκύπτουν μικρότερες περιβαλλοντικές επιβαρύνσεις για ορισμένες από τις εξεταζόμενες καλλιέργειες σε σχέση με το ντίζελ. Τα αποτελέσματα μας οδηγούν στο συμπέρασμα ότι μόνο με την εξέλιξη των τεχνολογιών παραγωγής και την διερεύνηση εναλλακτικών μεθόδων επεξεργασίας με μικρότερες ενεργειακές απαιτήσεις μπορεί να καταστεί εφικτή η βιωσιμότητα παρόμοιων διαδικασιών παραγωγής βιοντίζελ, καθώς με τις παρούσες συνθήκες το προερχόμενο από μικροφύκη βιοντίζελ φαντάζει περιβαλλοντικά ασύμφορο.

Το πόσιμο νερό είναι μια από τις ζωτικές ανάγκες για την επιβίωση των οργανισμών και η ζήτησή του αυξάνεται ραγδαία. Τις τελευταίες δεκαετίες τα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα έχουν ρυπανθεί σε μεγάλο βαθμό από βιομηχανικά, αστικά λύματα και από απορροές γεωργικών περιοχών. Οι περισσότερες από τις διαθέσιμες σήμερα τεχνολογίες είναι ανεπαρκείς για την απομάκρυνση των φυτοφαρμάκων και των χρωστικών τους από τις καλλιεργούμενες εκτάσεις και στη συνέχεια την αποφυγή μεταφοράς τους στο υπέδαφος. Για την ανακούφιση της περιβαλλοντικής πίεσης από την υπερβολική χρήση των συμβατικών φυτοφαρμάκων, η μελέτη ενός νέου φιλικού προς το περιβάλλον και πολύ-λειτουργικού σκευάσματος είναι επείγουσα. Το ενδιαφέρον για τα πολυμερή όπως το Chitosan, καθώς και οι μέθοδοι εφαρμογής του σε διάφορους τομείς της επιστήμης αυξάνονται αδιάκοπα. Λόγω των μοναδικών φυσικοχημικών, βιολογικών, οικολογικών ιδιοτήτων του, όπως η βιοσυμβατότητα, η βιοαποικοδομησιμότητα, η μη τοξικότητα, η οικονομική προσιτότητα, και οι υψηλές ιδιότητες απορρόφησης, δικαιολογούν την ευρέως διαδεδομένη χρήση του σε διάφορες βιομηχανικές διεργασίες. Το λ-Cyhalothrin είναι ένα υδρόφοβο εντομοκτόνο που ανήκει στην κατηγορία των πυρεθροειδών και συναντάται πολύ συχνά στο χώρο της γεωργίας, λόγω των υψηλών του αποδόσεων. Ωστόσο, η διασπορά του στο υπέδαφος και κατά επέκταση στον υδροφόρο ορίζοντα ενδέχεται να επιφέρει τοξικό περιβαλλοντικό αντίκτυπο και άλλες οικολογικές οχλήσεις. Η αναζήτηση της γνώσης των θεμελιωδών δυνάμεων και μηχανισμών, που ευθύνονται για την απορρόφηση σε διάφορα συστήματα εδάφους και παρασιτοκτόνων συνεχίζεται, και η ανάγκη να ληφθούν υπόψη οι συνέπειες στη συμπεριφορά των φυτοφαρμάκων σε συστήματα εδάφους και νερού έχει αυξηθεί ραγδαία τα τελευταία χρόνια. Η προσρόφηση έχει αναγνωριστεί ως δυνητική τεχνολογία για την απομάκρυνση φυτοφαρμάκων, χρωστικών και άλλων ρύπων από τα λύματα. Σε σύγκριση με άλλες φυσικές, χημικές και βιολογικές μεθόδους που είναι διαθέσιμες για την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων, η προσρόφηση είναι η πλέον προτιμώμενη τεχνική λόγω του απλού και ευέλικτου σχεδιασμού και της ομαλής λειτουργίας της. Η διαδικασία προσρόφησης μπορεί να παράγει λίγους ή καθόλου τοξικούς ρύπους και συνεπάγεται με χαμηλό αρχικό κόστος κεφαλαίου και μετέπειτα λειτουργίας. Στη παρούσα μελέτη εξετάζεται η προσροφητικότητα του Chitosan ως προς το λ-Cyhalothrin διαμέσου πορώδους μέσου, καθώς θα μπορούσε να αποτελέσει μια καινοτόμα εναλλακτική λύση εξυγίανσης του περιβάλλοντος και να γίνει κατανοητή η συμμεταφορά του ρύπου στο υπέδαφος. Για την εξαγωγή δεδομένων λάβαν χώρα τρεις σειρές πειραμάτων. Αρχικά πραγματοποιήθηκαν πειράματα Διαλείποντος Έργου (Batch) σε στατικές και δυναμικές συνθήκες ώστε να μελετηθεί η αλληλεπίδραση του Chitosan και του λ-Cyhalothrin. Έπειτα, μελετήθηκε η ίδια πειραματική διάταξη με διαφορά τη προσθήκη χαλαζιακής άμμου, υλικό που προσομοιάζει μεγάλο μέρος του εδαφικού στρώματος. Για τη διεξαγωγή των πειραμάτων διαλείποντος έργου επιλέχθηκαν διάφορες παράμετροι ώστε να καλυφθεί ένα μεγάλο εύρος συνδυασμών που συναντάται στη φύση. Πιο αναλυτικά, παρασκευάστηκαν διάφορες συγκεντρώσεις του λ-Cyhalothrin (25mg/L, 50mg/L, 100mg/L), ενώ η συγκέντρωση του Chitosan ήταν σταθερή σε όλα τα πειράματα (100mg/L). Έπειτα έγινε μεταβολή της μεταβλητής pH (5, 6.5, 8) και τέλος παρασκευάστηκαν διαλύματα με διαφορετικές ιοντικές ισχύεις (1mM, 50mM, 100mM), όπου η θερμοκρασία παρέμενε σταθερή καθ’ όλη τη διάρκεια στους 25 °C. Σε όλα τα παραπάνω πειράματα λαμβάνονταν τιμές για το μέγεθος και το ζήτα δυναμικό των συσσωματωμάτων για να υλοποιηθεί περαιτέρω σύγκριση των παραμέτρων. Τέλος πραγματοποιήθηκαν Πειράματα Πληρωμένης Στήλης υπό συνθήκες κορεσμού, ώστε να γίνει μελέτη της επίδρασης της χαλαζιακής άμμου και της ταχύτητας του νερού των πόρων στη μεταφορά Chitosan και λ-Cyhalothrin. Για να διαμορφωθεί μια σφαιρική άποψη επί του θέματος, εκτός από τη διεξαγωγή πειραμάτων με συνδυασμό των δύο υλικών, έγιναν και ξεχωριστά πειράματα για τη μελέτη των χαρακτηριστικών μεταφοράς. Πράγματι το διάλυμα που απαρτίζονταν και από τα δύο υλικά, είχε το βέλτιστο αποτέλεσμα, γεγονός που επικυρώνει ότι το πολυμερές Chitosan διαδραματίζει σπουδαίο ρόλο ως προς τη προσρόφηση του εντομοκτόνου λ-Cyhalothrin στο υπέδαφος. Για την επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων χρησιμοποιήθηκε το Λογισμικό ColloidFit, όπου τα δεδομένα προσομοιώνονταν σε πολύ μεγάλο βαθμό σύμφωνα με το κινητικό μοντέλο προσρόφησης ψευδό-δεύτερης τάξης. Επομένως υποδηλώνεται ότι το φαινόμενο που επικρατούσε σε όλες τις σειρές πειραμάτων ήταν εκείνο της χημικής προσρόφησης., Potable water is one of the vital needs for the survival of organisms and its demand is growing rapidly. In recent decades, surface and groundwater have been heavily polluted by industrial, urban wastewater and agricultural runoff. Most of the currently available technologies are inadequate to remove pesticides and their pigments from cropland and then avoid their transport to the subsoil. To alleviate the environmental pressure from the overuse of conventional pesticides, the study of a new environmentally friendly and multi-functional formulation is urgent. The interest in polymers such as Chitosan, as well as its application methods in various fields of science, is growing steadily. Due to its unique physicochemical, biological, ecological properties such as biocompatibility, biodegradability, non-toxicity, affordability, and high absorption properties, justify its widespread use in various industrial processes. λ-Cyhalothrin is a hydrophobic insecticide belonging to the pyrethroid class and is very often found in agriculture because of its high yields. However, its dispersion in the subsoil and thus in the aquifer may result in toxic environmental impact and other ecological nuisances. The search for knowledge of the fundamental forces and mechanisms responsible for uptake in different soil and pesticide systems continues, and the need to consider the consequences for the behavior of pesticides in soil and water systems has increased rapidly in recent years. Adsorption has been identified as a potential technology for the removal of pesticides, dyes and other contaminants from wastewater. Compared to other physical, chemical and biological methods available for wastewater treatment, adsorption is the most preferred technique due to its simple and flexible design and smooth operation. The adsorption process can produce little or no toxic pollutants and involves low initial capital and subsequent operating costs. In this study, the absorptivity of Chitosan to l-Cyhalothrin through porous media is investigated as it could be an innovative alternative for environmental remediation and to understand the contribution of the contaminant to the subsurface. Three series of experiments were carried out to extract data. Firstly, Batch experiments were carried out under static and dynamic conditions to study the interaction of Chitosan and l-Cyhalothrin. Then, the same experimental setup was studied with the difference of adding quartz sand, a material that simulates a large part of the soil layer. Various parameters were chosen to conduct the intermittent work experiments to cover a wide range of combinations found in nature. More specifically, different concentrations of l-Cyhalothrin (25mg/L, 50mg/L, 100mg/L) were prepared, while the concentration of Chitosan was constant in all experiments (100mg/L). Then the pH variable was varied (5, 6.5, 8) and finally solutions with different ionic strengths (1mM, 50mM, 100mM) were prepared, where the temperature was kept constant throughout at 25 °C. In all the above experiments, values for the size and zeta potential of the aggregates were obtained to implement further comparison of the parameters. Finally, Packed Column Experiments under saturation conditions were carried out to study the effect of quartz sand and pore water velocity on Chitosan and l-Cyhalothrin transport. In order to form a comprehensive view on the subject, apart from conducting experiments with a combination of the two materials, separate experiments were carried out to study the transport characteristics. Indeed, the solution composed of both materials had the optimal result, which validates that the Chitosan polymer plays an important role in the adsorption of the insecticide l-Cyhalothrin in the subsoil. The ColloidFit software was used to process the experimental data, where the data were simulated very closely according to the pseudo-second order adsorption kinetic model. It is therefore suggested that the predominant phenomenon in all series of experiments was that of chemical adsorption.

Περίληψη: Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν να εξεταστεί η εφαρμογή μεμβρανών στην επεξεργασία συνθετικών αστικών και βιομηχανικών αποβλήτων. Η εργασία αυτή εντάσσεται σε μια γενικότερη ερευνητική προσπάθεια, με σκοπό να χαρακτηριστούν μεμβράνες, οι οποίες να μπορούν να υποκαταστήσουν διεργασίες, τόσο στην πρωτοβάθμια όσο και στη δευτεροβάθμια επεξεργασία λυμάτων. Με μια σειρά πειραμάτων μελετήθηκε το ποσοστό απομάκρυνσης του Χημικά Απαιτούμενου Οξυγόνου (COD) από συνθετικά αστικά και βιομηχανικά λύματα, με χρήση μεμβρανών Υπερδιήθησης και Νανοδιήθησης. Πιο συγκεκριμένα, πραγματοποιήθηκαν τέσσερα πειράματα: υπερδιήθηση συνθετικών αστικών αποβλήτων, νανοδιήθηση συνθετικών αστικών αποβλήτων, υπερδιήθηση συνθετικών βιομηχανικών αποβλήτων και τέλος, νανοδιήθηση συνθετικών βιομηχανικών αποβλήτων. Σε κάθε πείραμα αυξανόταν σταδιακά η πίεση και καταγράφονταν οι μετρήσεις με σκοπό να κατασκευαστεί το διάγραμμα Ροής – Πίεσης μέχρι να σταθεροποιηθεί η καμπύλη της ροής (πλατό). Πραγματοποιώντας τα πειράματα προέκυψε το συμπέρασμα, ότι να μπορεί να γίνει, υπό σταθερή πίεση, επεξεργασία διπλάσιας ποσότητας αστικών αποβλήτων, συγκριτικά με τα βιομηχανικά απόβλητα, πράγμα που σημαίνει μικρότερη αναγκαία επιφάνεια μεμβρανών και συνεπώς μικρότερο λειτουργικό κόστος. Όσον αφορά στο βαθμό συγκράτησης του COD, η επεξεργασία των αστικών λυμάτων μπορεί να γίνει μόνο με νανοδιήθηση, ενώ αντίθετα στα βιομηχανικά απόβλητα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και οι δύο τύποι μεμβρανών, με τη μεμβράνη νανοδιήθησης να αποδεικνύεται αποτελεσματικότερη. Στις σελίδες που ακολουθούν γίνεται αναλυτική περιγραφή, εκτός της πειραματικής διαδικασίας όπως εφαρμόστηκε κατά την εκτέλεση της συγκεκριμένης διπλωματικής, των χαρακτηριστικών των αστικών και βιομηχανικών αποβλήτων και των εφαρμογών επεξεργασίας τους με μεμβράνες, όπως παρουσιάζονται στη βιβλιογραφία. Summarization: The aim of the present thesis was to investigate the application of membrane technology in synthetic municipal and industrial wastewater treatment. This thesis was a part of a research effort to determine the affectivity of a membrane filtration process, in order to substitute processes in both primary and secondary wastewater treatment. A series of experiments was performed focusing on Chemical Oxygen Demand (COD) removal, by using Utrafiltration and Nanofiltration membranes in synthetic municipal and industrial wastewater. Four experiments were conducted: ultrafiltration of synthetic municipal wastewater, nanofiltration of synthetic municipal wastewater, ultrafiltration of synthetic industrial wastewater and nanofiltration of synthetic industrial wastewater. In each experiment, the pressure was gradually increased while the measurements were recorded, in order to construct the flow-pressure diagram until the flow curve was stabilized. The experiments have led to the conclusion that the volume of municipal wastewater that can be treated, under constant pressure, is twice the volume of industrial wastewater. That leads to lower operating cost, because of the smaller membrane surface area required. Regarding COD retention rate, it was proven that nanofiltration is the only effective process for municipal wastewater treatment, while industrial wastewater can be treated with both types of membranes, but nanofiltration membrane was proven to be more effective. In this thesis, besides the experimental procedure, a detailed description of municipal and industrial wastewater characteristics and membrane processing applications, as presented in the literature, are included.

Διπλωματική εργασία Περίληψη: Σκοπός της παρούσας μελέτης, είναι να μελετήσει την ενεργειακή αξιοποίηση βιοστερεών, με τη μέθοδο της αεριοποίησης. Η μεθοδολογία της εργασίας, στηρίζεται στη συλλογή δεδομένων, από την διεθνή βιβλιογραφία, εξειδικευμένες μελέτες, καθώς και από επίσημους διαδικτυακούς τόπους. Η εργασία ολοκληρώνεται μέσα από πέντε κεφάλαια. Το πρώτο κεφάλαιο, μελετά την ιλύ εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων. Αναφέρει, τα χαρακτηριστικά της ιλύος και τις μεθόδους διαχείρισής της. Το δεύτερο κεφάλαιο, εστιάζει στη θερμική επεξεργασία στερεών απορριμμάτων. Συγκεκριμένα, αναλύει την αποτέφρωση, την πυρόλυση, την αεριοποίηση, τις τεχνολογίες πλάσματος, και μελετά επίσης τα διάφορα παραπροϊόντα που παράγονται. Το τρίτο κεφάλαιο, εστιάζει στην αεριοποίηση. Ξεκινά με μια σύντομη ιστορική αναδρομή, περιγράφει τη διεργασία και τα προϊόντα αεριοποίησης, παραθέτει τους τύπους αεριοποίησης, και τέλος τη δυνατότητα παραγωγής της ηλεκτρικής ενέργειας από τεχνολογίες αεριοποίησης. Το τέταρτο κεφάλαιο, μελετά εφαρμογές αεριοποίησης ιλύος από εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων. Το πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο, προβαίνει σε τεχνοοικονομική ανάλυση. Η παρούσα διπλωματική εργασία, μελετά, αναλύει, και παρουσιάζει ξεχωριστά τις τεχνολογίες αεριοποίησης των βιοστερεών, το κόστος κεφαλαίου, και την δυνατότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ανά τόνο βιοστερεών (ξηρής βάσης). Το κόστος κεφαλαίου για την πρώτη μελέτη, ανέρχεται σε 5,575.000 € , με δυνατότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας 1440 kWh/ton. Για την δεύτερη μελέτη, το κόστος κεφαλαίου ανέρχεται σε 2,900.000 €, με δυνατότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας 925,7 kWh / ton, με χαμηλό κόστος παραγωγής – λειτουργίας, περίπου 0,04 € / kWh ηλεκτρικής ενέργειας. Από την τρίτη μελέτη προκύπτει ότι το κόστος κεφαλαίου, ανέρχεται περίπου σε 55,751.000 €, με δυνατότητα παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος 15000 kW. Στο τέλος της εργασίας, παρατίθενται τα τελικά συμπεράσματα, της μελέτης.

Το γάλα είναι ένα πλούσιο σε βιταμίνες και στοιχεία τρόφιμο και αποτελεί το βασικό συστατικό για μια από τις πλέον επικερδείς επιχειρηματικές δραστηριότητες, τη γαλακτοβιομηχανία. Από την στιγμή της γέννησης του κάθε θηλαστικό θα τραφεί αποκλειστικά με γάλα για κάποια περίοδο. Αυτό σημαίνει ότι για τα πρώτα αναπτυξιακά του βήματα, το γάλα αποτελεί το μόνο και συνάμα το πιο πολύτιμο στοιχείο. Ο άνθρωπος από την αρχαιότητα έχει αντιληφθεί την σημασία του γάλακτος και για αυτό εξημέρωσε κατά την διάρκεια της εξέλιξης του τα ζώα που θα μπορούσε να εκμεταλλευτεί για να καλύψει αυτήν την ανάγκη του. Στην πορεία αντιλήφθηκε πως από το γάλα μπορεί να παρασκευάσει διάφορα προϊόντα, ιδιαίτερα θρεπτικά, τα οποία μάλιστα διαφέρουν όσον αφορά την μορφή και την γεύση τους ανάλογα με το είδος της πρώτης ύλης καθώς και της τεχνικής που χρησιμοποιείται. Έτσι φτάσαμε στο σήμερα να έχουμε τόσα πολλά προϊόντα με βάση το γάλα. Η παραγωγή των πολύτιμων προϊόντων του γάλακτος ωστόσο είχε και έχει πολύ βαρύ αντίκτυπο στο περιβάλλον. Με τα χρόνια ο άνθρωπος έχει καταλήξει πως το περιβάλλον του είναι πολύ σημαντικό καθώς και η διατήρηση του για τις επόμενες γενιές. Με βάση την γνώση, την τεχνολογία και την συνθετική σκέψη με τα χρόνια κατέληξε στην διαχείριση των υγρών αποβλήτων με χρήση συστημάτων που αποτελούνται από φυσικές, χημικές και βιολογικές διεργασίες. Για να μπορέσει να προχωρήσει την έρευνα και ταυτόχρονα να εξετάσει την αποτελεσματικότητα της αναγκάστηκε να βρει τρόπους που μπορούσανε να μελετήσουν τα αποτελέσματα των συστημάτων αυτών. Έτσι καταλήγουμε στο σκοπό αυτής της διπλωματικής εργασίας, η οποία είναι η ποσοτικοποίηση της αποτελεσματικότητας όσον αφορά την διαχείριση των υγρών αποβλήτων της γαλακτοβιομηχανίας. Συγκεκριμένα, εξετάζουμε μια εγκατάσταση υπαρκτή η οποία βρίσκεται και λειτουργεί εδώ και περίπου δέκα χρόνια στην πλέον πετυχημένη ελληνική γαλακτοβιομηχανία ΤΥΡ.Α.Σ Α.Ε. ., Milk is a rich in vitamins and minerals food and at the same time it is a basic resource for one of the most profitable economical activities, dairy plants. Since birth every mammal is fed strictly with milk for some time. This means tha it is its only and most valiable food resource for its growth. Humanity since the ancient times have understand the meaning of milk and for that reason humanity have tamed mammals through its own evolution in order to have milk as a food resource. Through time humanity realised that milk could be used as as a base ingredient for production of several other more nutrisious, and different products depending on its source and the procedure being used. This is why today we have such a variety of dairy products. Dairy products have a great impact on the environment through their process of production. Humanity through the years have understood how precious environment is for its survival. By using knowledge and technology and abstract thinking and through time humanity have found ways of treating the wastewater of dairy plants by using systems of physical, chemical and biological processes. In order to keep evolving the ways of treating such wastes we had to come up with ways of evaluating the results of existing processes. This is the main cause of this papper, through the use of mathematical means we can evaluate the efficiency of the system of wastewater treatment of dairy plant at one of the most succeful dairy industries “ Hellenic Dairy “.

Περίληψη: Η κλιματική αλλαγή θα έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο στη δριμύτητα των αιφνίδιων πλημμυρών, καθώς αναμένεται εντατικοποίηση των ισχυρών βροχοπτώσεων, τόσο σε περιοχές όπου είναι πιθανό να αυξηθούν οι βροχοπτώσεις, όπως στον ανατολικό Καναδά, αλλά και σε περιοχές όπου, κατά μέσο όρο, δύναται να μειωθούν οι βροχοπτώσεις, όπως στη νοτιοανατολική Μεσόγειο. Η αλλαγή του κλίματος αναμένεται να αυξήσει τα πλημμυρικά βάθη, την ταχύτητα των πλημμυρικών κυμάτων και τις εκτάσεις κατάκλισης, γεγονός που υπαγορεύει την επικαιροποίηση των σχεδίων διαχείρισης κινδύνων πλημμύρας. Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται: (i) στην υδρολογική προσομοίωση μεμονωμένων καταιγιδοφόρων γεγονότων-κυρίως υψηλής έντασης βροχής-από ιστορικά δεδομένα, αλλά και προβαλλόμενων ισχυρότερα ακραίων βροχοπτωτικών γεγονότων από δεδομένα κλιματικών σεναρίων, σε δύο λεκάνες απορροής που χωροθετούνται στο νησί της Κρήτης και στο νότιο Οντάριο του Καναδά, καθώς και (ii) στις πλημμυρικές επιπτώσεις των παραπάνω γεγονότων στα κατάντη τμήματα των λεκανών απορροής. Για τη μικρής έκτασης υδρολογική λεκάνη στην Κρήτη χωρίς καταγεγραμμένη απορροή, γίνεται βαθμονόμηση παραμέτρων και επικύρωση του υδρογραφήματος ενός ισχυρού βροχοπτωτικού γεγονότος, ώστε να επαληθευθεί το υδρολογικό μοντέλο με έμμεσα στοιχεία πεδίου μετά το πέρας της πλημμύρας. Παρακείμενοι μετεωρολογικοί σταθμοί έχουν καταγράψει αυξημένη ημερήσια βροχόπτωση από ισχυρές καταιγίδες γνωστές ως Medicanes. Για το λόγο αυτό, μελετάται η επίδραση υποθετικών σεναρίων κλιματικής αλλαγής με υψηλότερη ένταση βροχής-για ίδια αθροιστική βροχόπτωση-στο μέγεθος της απορροής αιχμής και στα πλημμυρικά βάθη και εκτάσεις κατάκλισης του κάταντες τμήματος της υδρολογικής λεκάνης, όπως προσομοιώνονται από δύο υδραυλικά μοντέλα. Εξετάζεται η επίδραση διαφορετικών χρονικών βημάτων δεδομένων βροχόπτωσης στην απορροή αιχμής. Διενεργείται ανάλυση ευαισθησίας υδραυλικών συντελεστών. Πραγματοποιείται σύγκριση της εξέλιξης του πλημμυρικού κύματος μεταξύ προσομοιώσεων με βάση δύο ψηφιακών μοντέλων υψομετρίας (DEMs) υψηλής ανάλυσης για το ιστορικό γεγονός και για προβαλλόμενο γεγονός από κλιματικό μοντέλο. Για τη μεσαίου μεγέθους υδρολογική λεκάνη στο Οντάριο του Καναδά, που διαθέτει μετρήσεις απορροής στην έξοδο έξι υπολεκανών της, γίνεται βαθμονόμηση παραμέτρων και επικύρωση υδρογραφημάτων για έξι μεμονωμένα βροχοπτωτικά γεγονότα, ομαδοποιημένα σε ζεύγη με παρόμοια υδρομετεωρολογικά χαρακτηριστικά (υψηλή ένταση βροχόπτωσης, δύο υδρολογικές αιχμές, και πολλαπλές συνθήκες πρότερης εδαφικής υγρασίας) ώστε να επαληθευτούν τα αποτελέσματα από δύο υδρολογικά μοντέλα μέσω του συντελεστή συνέπειας Nash–Sutcliffe και του δείκτη % σφάλματος του συνολικού όγκου βροχής. Μελετάται η επίδραση προβαλλόμενων ημερήσιων βροχοπτώσεων από 24 κλιματικά μοντέλα στην απορροή αιχμής των έξι υπολεκανών. Για το λόγο αυτό, για τις εικοσαετίες 1995-2014, 2021-2040, 2041-2060, και 2081-2100, εξετάζονται οι μέσες τιμές-από τα 24 κλιματικά μοντέλα-των μέγιστων ημερήσιων γεγονότων βροχόπτωσης, καθώς και των ημερήσιων γεγονότων βροχόπτωσης που αντιστοιχούν στο 99.9 εκατοστημόριο, για τα σενάρια RCP4.5 και RCP8.5. Πραγματοποιείται σύγκριση των πλημμυρικών επιπτώσεων στην κατάντη περιοχή από τα προβαλλόμενα γεγονότα με δύο υδραυλικά μοντέλα και ψηφιακό μοντέλο εδάφους (DTM) υψηλής ανάλυσης. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων στοχεύουν να ωφελήσουν στην πρόβλεψη απορροών μελλοντικών γεγονότων, στη χαρτογράφηση της πλημμυρικής επικινδυνότητας των εξεταζόμενων λεκανών, και στην επικαιροποίηση του προγραμματισμού για τη διαχείριση πλημμυρών, για μια επιτυχημένη προσαρμογή στο μεταβαλλόμενο κλίμα. Τα αποτελέσματα της προσέγγισης που ακολουθήθηκε, για τις δύο λεκάνες απορροής, είναι χρήσιμα σε προκαταρκτικό επίπεδο διαχείρισης της πλημμυρικής επικινδυνότητας. Για τη μείωση των αβεβαιοτήτων στις τιμές των παραμέτρων στο χώρο και στο χρόνο, και την εξαγωγή ικανοποιητικών και λεπτομερών αποτελεσμάτων που απαιτούνται για τον τελικό σχεδιασμό έναντι πλημμυρικού κινδύνου, είναι απαραίτητη η μελλοντική έρευνα με κλιματικά δεδομένα και μετρήσεις πεδίου ακόμη υψηλότερης ανάλυσης, χωρικά και χρονικά.

Περίληψη: Σκοπός της παρούσας προπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της καλλιέργειας μικροφυκών του στελέχους Stiphoccocus sp. με χρήση οργανικού άνθρακα από απόβλητο οινοποιείου για τη παραγωγή βιομάζας, εξαγωγής λιπιδίων και παραγωγή βιοκαυσίμων. Η ανάγκη των μικροφυκών για CO2 (πηγής άνθρακα) στο στάδιο ανάπτυξης τους, μας ώθησε στην επιλογή αποβλήτου από οινοποιείο για μείωση του κόστους αλλά και ταυτόχρονης μελέτης ενός οικονομικότερου τρόπου διαχείρισης των αποβλήτων από εγκαταστάσεις παραγωγής οίνου. Πραγματοποιήθηκε συγκριτική ανάλυση μεταξύ των συνδυασμών συνθηκών ανάπτυξης, ώστε να προσδιοριστεί ο πιο αποτελεσματικός. Η καλλιέργεια των μικροφυκών λαμβάνει χώρα σε φωτο-βιοαντιδραστήρες. Συγκεκριμένα ,μέσα στους φωτο-βιοαντιδραστήρες καλλιεργήθηκαν μικροφύκη σε θαλασσινό νερό με τους εξής συνδυασμούς: (i) με θρεπτικά άλατα ,(ii) με απόβλητο οινοποιείου, (iii) με θρεπτικά άλατα και απόβλητο οινοποιείου και (iv) μόνο με θαλασσινό νερό.. Τα μικροφύκη καλλιεργήθηκαν σε επίπεδη επιφάνεια από γυαλί αμμοβολής, τοποθετημένο μέσα σε φωτο-βιοαντιδραστήρες, με ταυτόχρονη παροχή 2 τύπων φωτός (3500 και 5500 K). Μετά το πέρας των 18 ημερών καλλιέργειας , και 2 επιπλέον μερών με πενία αζώτου, η παραγωγή της ξηρής βιομάζας κυμαίνονταν μεταξύ 0.9, 1.1 και 1.2 mg/cm2. Επιπλέον, κατά την διάρκεια της καλλιέργειας, το BOD μειώθηκε από 385 mg/L σε 42 mg/L μετά από 18 μέρες καλλιέργειας, ενώ σημειώθηκε περαιτέρω μείωση στα 30 mg/L, μετά το πέρας 2 επιπλέον ημερών με πενία αζώτου. Συνεπώς, υποδεικνύεται ότι ο οργανικός άνθρακας χρησιμοποιήθηκε ως υπόστρωμα καθ’ όλη τη διάρκεια ανάπτυξης των μικροφυκών. Στη συνέχεια έλαβε χώρα η συλλογή της βιομάζας, έπειτα η εκχύλιση και εξάτμιση αυτής με σκοπό την εξαγωγή λιπιδίων. Τα λιπίδια που παράχθηκαν είναι της τάξεως των 0.05-0.07 mglipids/mgdry biomass για 20 μέρες ανάπτυξης – κύκλου πενίας αζώτου. Summarization: Microalgae have been extensively used for the production of lipids, which are subsequently used as prime material for the production of biodiesel. The growth of microalgae and the production and separation of lipids from the cultures pose a number of challenges, such as the maximization of biomass and lipids yield, the harvesting of microalgae from the culture and the extraction of lipids from the biomass. Microalgae can grow on carbon dioxide, however they may use organic carbon as an extra carbon source. Thus, the use of readily available and low cost carbon substrate for the maximization of microalgae production is an interesting alternative. Moreover, if wastewater can be used as substrate, then the process may serve a dual purpose: lipids production and wastewater bioremediation. In our laboratory, we have developed a novel process for microalgae growth and harvesting, which involves the growth of immobilized microalgae on flat solid surfaces, in shallow waters. Under the above conditions most of biomass is growing immobilized and can be easily separated using a scraper. Experiments were carried out on Stichococcus sp. monoculture, while lipids production was maximized by the application of nutrient starvation after full growth and prior to harvesting. In the present experiments, the effect of the type of growth media on the growth of immobilized Stichococcus sp., for the production of lipids, was examined. Three types of wastewater were used: (A) seawater with the addition nutrient salts, (B) seawater with the addition of diluted winery wastewater (1:600 wastewater : seawater) and (C) seawater with the addition of similar type diluted winery wastewater plus nutrient salts. Microalgae were grown on flat sand-blasted glass, in a photo bioreactor with working area of 0.14 m2, using simultaneously 2 types of fluorescent light sources (3500 and 5500 K). The level of culture media above the growth layer was 4 cm. Each microalgae cultivation in the photo-bioreactor was 18 days long (after inoculation), followed by 2 days of nutrient starvation. The average biomass growth at harvesting was measured as: 0.9, 1.1 and 1.2 mg/cm2 (dry basis) for culture media A, B and C, respectively. BOD reduction in the media used was also investigated for medium type B. In this case, the BOD was reduced from 385 mg/L to 42 mg/L after 18 days of cultivation, while it was further reduced to 30 mg/L, after the 2 days nutrient starvation period. The above indicates that organic carbon was utilized as substrate during all phases of cultivation. Following harvesting, the biomass underwent extraction process to separate and collect the lipids. A yield of 0.05-0.07 mglipids/mgdry biomass was calculated per 20 days growth/starvation cycle.

Σήμερα, η ραγδαία πληθυσμιακή και η παγκόσμια βιομηχανική ανάπτυξη έχουν επιφέρει τεράστια αύξηση των βιοστερεών που παράγονται καθημερινά. Οι ανάγκες τις οποίες δημιουργεί η συνεχόμενη αυξητική τάση της παραγωγής αποβλήτων, δεν μπορούν να καλυφθούν με τις μεθόδους που χρησιμοποιούνταν στο παρελθόν. Η ενεργειακή αξιοποίηση των βιοστερεών αποτελεί τη βέλτιστη λύση διαχείρισής τους, καθώς πρόκειται για μια φιλική προς το περιβάλλον μέθοδο, η οποία αξιοποιεί τις τεράστιες ποσότητες παραγόμενων βιοστερεών με την εκμετάλλευση τους ως καύσιμο υλικό για την παραγωγή ενέργειας. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να εκτιμηθούν οι δυνατότητες ενεργειακής αξιοποίησης των βιοστερεών στην Κρήτη. Αρχικά, συλλέχθηκαν δείγματα βιοστερεών από συνολικά 7 Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) και από τους 4 Νομούς της Κρήτης. Από το Νομό Χανίων συλλέχθηκαν δείγματα από τις ΕΕΛ των Χανίων και του Πλατανιά, από το Νομό Ρεθύμνου από την ΕΕΛ του Ρεθύμνου, από το Νομό Ηρακλείου από τις ΕΕΛ του Ηρακλείου και των Μαλίων και από το Νομό Λασιθίου από τις ΕΕΛ της Ελούντας και της Ιεράπετρας. Τα δείγματα αυτά συλλέχθηκαν από τη δευτεροβάθμια επεξεργασία, ενώ στις ΕΕΛ όπου πραγματοποιείται πρωτοβάθμια επεξεργασία και η διεργασία της χώνευσης, συλλέχθηκαν και δείγματα πρωτοβάθμιας, ομογενοποιημένης και χωνεμένης ιλύος. Στη συνέχεια, τα δείγματα τοποθετήθηκαν σε θερμιδόμετρο βόμβας οξυγόνου για να μετρηθεί η θερμογόνος δύναμη τους. Οι μετρήσεις επαναλήφθηκαν 3 φορές για την ελαχιστοποίηση του σφάλματος και την εύρεση μιας αξιόπιστης μέσης τιμής. Παράλληλα, μετρήθηκαν τα ποσοστά σε ολικά στερεά (Total Solids, ΤS) και πτητικά στερεά (Volatile Solids, VS). Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των μετρήσεων, η ανώτερη θερμογόνος δύναμη (Higher Heating Value, HHV) των βιοστερεών της Κρήτης κυμαίνεται από 15,090 MJ/kg έως 28,459 MJ/kg, με τις υψηλότερες τιμές θερμογόνου δύναμης να συναντώνται στα βιοστερεά που συλλέχθηκαν κατά την πρωτοβάθμια επεξεργασία στις ΕΕΛ των Χανίων (28,459 MJ/kg) και του Ηρακλείου (23,649 MJ/kg). Με βάση τις τιμές αυτές, συμπεραίνεται ότι τα βιοστερεά τα οποία συλλέχθηκαν, μπορούν να αποτελέσουν ένα αυτοτελές καύσιμο υλικό για την παραγωγή ενέργειας, αντικαθιστώντας επάξια ευρέως διαδεδομένα καύσιμα υλικά, όπως ο λιγνίτης, το συνθετικό αέριο άνθρακα, η παλέτα, το ξύλο, το χαρτί, το πλαστικό, τα σκουπίδια και ο άνθρακας. Παράλληλα, παρατηρήθηκε ότι στις ΕΕΛ όπου πραγματοποιείται η διεργασία της χώνευσης, η θερμογόνος δύναμη των βιοστερεών τα οποία συλλέχθηκαν από τη δευτεροβάθμια επεξεργασία είναι μεγαλύτερη από αυτή των βιοστερεών που συλλέχθηκαν από τη χώνευση. Οι τιμές της θερμογόνου δύναμης των χωνεμένων βιοστερεών κυμαίνονται από 15,090 MJ/kg έως 16,982 MJ/kg. Παράλληλα, επιλέχθηκε η μέθοδος της ηλιακής ξήρανσης σε κλειστή εγκατάσταση για μερική ξήρανση της ιλύος και η μέθοδος της αεριοποίησης για την ενεργειακή αξιοποίηση της. Σύμφωνα με τις μετρήσεις, το ενεργειακό περιεχόμενο των βιοστερεών που συλλέχθηκαν ήταν ικανό να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες του συστήματος και να επιτευχθεί αυτόνομη καύση των βιοστερεών για την παραγωγή ενέργειας., Nowadays, the rapid population growth and the global industrial development have led to a huge increase in the daily produced biosolids. The needs that have arisen due to ever-increasing trend of waste production, cannot be met by the methods used in the past. The energy utilization of biosolids is the best solution for their management, as it is an environmentally friendly method, which utilizes the huge quantities of the produced biosolids, by exploiting them as a fuel for energy production. The purpose of the present diploma thesis is to assess the potential for energy utilization of biosolids in Crete. Initially, samples of biosolids were collected from 7 Wastewater Treatment Plants (WWTPs), in the 4 Prefectures of Crete. From the Prefecture of Chania, samples from the WWTPs of Chania and Platanias were collected, from the Prefecture of Rethymnon from the WWTP of Rethymnon, from the Prefecture of Heraklion from the WWTPs of Heraklion and Malia and from the Prefecture of Lasithi from the WWTPs of Elounda and Ierapetra. These samples, were collected from the secondary treatment, while in the WWTPs where the primary treatment and the digestion process takes place, samples of primary, mixed and digested sludge were collected too. Then, the samples were placed in an oxygen bomb calorimeter, in order to measure their calorific value. The measurements were repeated 3 times, to minimize the possibility of error and find a reliable average value. Also, the percentages of Total Solids (ΤS) and Volatile Solids (VS) were measured. According to the results of the measurements, the calorific value (Higher Heating Value, HHV) of the biosolids of Crete ranges from 15.090 MJ/kg to 28.459 MJ/kg, with the highest calorific values to be found on the biosolids that were collected from the primary treatment, in WWTPs of Chania (28.459 MJ/kg) and Heraklion (23,649 MJ/kg). Based on these values, it is concluded that those biosolids can be a stand-alone fuel for energy production, worthily replacing widely used fuels such as lignite, synthetic carbon gas, palette, wood, paper, plastic, rubbish and carbon. Furthermore, it is observed that in the WWTPs where the digestion process takes place, the calorific value of the biosolids that were collected from the secondary treatment, is bigger than that of the biosolids collected from the digestion process. The calorific value of the digested biosolids ranges from 15.090 MJ/kg to 16.982 MJ/kg. At the same time, the solar drying method was selected in a closed installation for partial sludge drying and the gasification method for its energy utilization. According to the measurements, the energy content of the biosolids collected, was capable of covering the energy needs of the system and to achieve autonomous combustion of biosolids for energy production.

Περίληψη: Στη συγκεκριμένη διπλωματική εργασία γίνεται μια μελέτη περίπτωσης (case study) για τη μαθηματική προτυποποίηση συστήματος βιοαερίου από γεωργικά παραπροϊόντα, για το Lubelskie της ανατολικής Πολωνίας με κύριο σκοπό την εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων τα οποία θα κινητοποιήσουν επενδυτές των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας να επενδύσουν, και υπεύθυνους χάραξης πολιτικής και λήπτες αποφάσεων να πράξουν ανάλογα. Ένα χρήσιμο συμπέρασμα είναι ο αριθμός των επιπλέων μονάδων παραγωγής και αξιοποίησης βιοαερίου που θα μπορούσε να έχει μια περιοχή. Εισαγωγικά στο κεφάλαιο 1 γίνεται η πρώτη προσέγγιση του ζητήματος της ενεργειακής αξιοποίησης γεωργικών αποβλήτων. Στην περίπτωση των γεωργικών περιοχών η αναερόβια χώνευση χρησιμοποιείται κατά κόρον για την παραγωγή βιοαερίου, ενώ η ενεργειακή αξιοποίηση του παραγόμενου βιοαερίου γίνεται με μεγάλη ποικιλία τεχνολογιών, και στοχεύει στην συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας. Η Σ.Η.Θ αποτελεί μονόδρομο στο πλαίσιο της αειφόρου ανάπτυξης μιας περιοχής που φέρει τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά, επομένως η διεξοδική ανάλυση και περιγραφή των χρησιμοποιούμενων τεχνολογιών παραγωγής και αξιοποίησης της βιομάζας δεν θα μπορούσε παρά να είναι αναπόσπαστο κομμάτι της οποιασδήποτε αντίστοιχης προσέγγισης. Στο κεφάλαιο 2 επιχειρείται μια εισαγωγή στη θεωρία του αγροτικού προγραμματισμού, ούτως ώστε να τεθούν τα θεμέλια του σκοπού και του πεδίου εφαρμογής. Συζητείται σε βάθος ο τομέας ως οικονομική μονάδα, ενώ δίνονται παραδείγματα προτυποποίησης (μοντελοποίησης) και επεξηγηματικά διαγράμματα των συναρτήσεων ζήτησης και προσφοράς, όπως αυτά διαμορφώνονται μετά της επίλυση διαδοχικών υποδειγμάτων. Έπεται το κεφάλαιο 3, το μεθοδολογικό πλαίσιο, το οποίο περιλαμβάνει τις μεθόδους αξιολόγησης των γεωργικών επενδύσεων και στη συνέχεια ακολουθεί η πρώτη προσπάθεια σύζευξης θεωρίας και πράξης, με το κεφάλαιο 4 να αποτελεί γέφυρα μεταξύ του κόσμου της θεωρίας και του πραγματικού παραδείγματος, αυτό του Lubelskie. Συνδέεται η Σ.Η.Θ με την Ε.Ε πρωτίστως και με την Πολωνία στη συνέχεια, ενώ γίνεται ομαλή μετάβαση στο Lubelskie παράλληλα με μια νύξη στο ισχύον νομοθετικό πλαίσιο για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Φυσικό επακόλουθο αποτελεί το κεφάλαιο 5, στο οποίο τα όσα έχουν εξαχθεί έπειτα από στοιχειοθετημένη έρευνα συνυφαίνονται στο πλαίσιο μιας τεχνικοοικονομικής ανάλυσης, που περιλαμβάνει εισροές, εκροές και στοιχεία από προτυποποιήσεις για την καμπύλη προσφοράς της βιομάζας. Έπειτα παρουσιάζονται τα διαγράμματα της καθαρής παρούσας αξίας, ενώ στο κεφάλαιο 6 γίνεται παρουσίαση σε πίνακες και διαγράμματα των εξαχθέντων, με επεξήγηση και βασικά συμπεράσματα των τρόπων βελτίωσης της τρέχουσας προσέγγισης. Summarization: In the following thesis, a case study on the mathematical modeling of a biogas system from agricultural byproducts for Lubelskie in eastern Poland is being carried out, with the main purpose of extracting useful conclusions able to mobilize investors of renewable energy to invest and developers-policy/decision makers to do so. A useful conclusion is the number of additional biogas production and exploitation units that a region could sustain. Chapter 1 introduces a first approach to the issue of energy recovery from agricultural waste. In the case of agricultural areas, anaerobic digestion is used extensively for the production of biogas, while the energy utilization of the biogas produced is by a wide variety of technologies, and aims at the cogeneration of heat and power. CHP is a one-way street in the context of the sustainable development of a region that has the above specific characteristics, so thorough analysis and description of biomass production and utilization technologies will always be an integral part of any similar approach. Chapter 2 attempts an introduction in the theory of rural planning ,so as to lay the foundations of purpose and scope. The sector is discussed in depth as an economic unit, while examples of modeling and explanatory diagrams of the demand and supply functions are presented, as they are formed after the successive models have been solved. Additionally, Chapter 3, the methodological framework, includes methods for evaluating agricultural investment, followed by the first attempt to combine theory and practice, Chapter 4 being a bridge between the world of theory and the real example, that of Lubelskie . It contains C.H.P examples within the EU first and lastly in Poland, while smoothly going to Lubelskie along with a hint in the current legislative framework for renewable energy (R.E.S.). A natural consequence is Chapter 5, in which what has been extracted following a substantiated survey is taken in the context of a technical and economic analysis, including inputs, outflows and data from standardization of the biomass supply curve. Finally, charts of net present value (N.P.V) are presented, while chapter 6 presents the tables and diagrams exported, with explanation and basic conclusion of how to improve the current approach.

Περίληψη: Το βιοαέριο θεωρείται πολύτιμη πηγή ανανεώσιμης ενέργειας. Η ποιότητα και ο ρυθμός παραγωγής του συνιστούν καθοριστικούς παράγοντες για την επιλογή της βέλτιστης τεχνολογίας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ταυτόχρονα όμως, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η περιβαλλοντική νομοθεσία, σχετικά με την εκπομπή καυσαερίων, το αποτύπωμα άνθρακα και την ωριμότητα της εκάστοτε τεχνολογίας. Η πιο κοινή και ευρέως διαδεδομένη διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από βιοαέριο είναι η χρήση της Μηχανής Εσωτερικής Καύσης, η οποία μπορεί να λειτουργήσει εάν η συγκέντρωση του μεθανίου είναι περίπου πάνω από 40%. Από την άλλη πλευρά, μία καινοτόμος τεχνολογία, ο καταλυτικός Gradual Oxidizer (τεχνολογία που προσφέρεται από πολύ μικρό αριθμό κατασκευαστών), ο οποίος βασίζεται στη διαδικασία σταδιακής οξείδωσης του εισερχόμενου αερίου καυσίμου, μπορεί να λειτουργήσει σε χαμηλή συγκέντρωση μεθανίου έως και 1,5%. Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει, με την χρήση μοντέλων προσομοιωσης, την τεχνοοικονομική εφαρμογή των παραπάνω ενεργειακών τεχνολογιών για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από βιοαέριο στο ΧΥΤΑ Πέρα Γαλήνων, Ηρακλείου Κρήτης. Ο ΧΥΤΑ αποτελείται από 4 κύρια τμήματα, δύο παλιά και δύο νέα. Το 1ο τμήμα (ΧΑΔΑ Α’) άρχισε να λειτουργεί το 1992 και έκλεισε το 1997. Η διάθεση απορριμμάτων στο 2ο τμήμα (ΧΑΔΑ Β’) ξεκίνησε το 1998 και έκλεισε το 2008. Το 3ο τμήμα (κύτταρο Α’ του ΧΥΤΑ), είναι υπερκείμενο του ΧΑΔΑ Β’ και δέχθηκε τις αποθέσεις από το 2009 έως και το 2012 και το 4ο τμήμα (κύτταρο Β’ του ΧΥΤΑ) είναι υπερκείμενο τμήμα του ΧΑΔΑ Α’ και υποδέχθηκε απορρίμματα από το 2012 έως τις αρχές του 2016. Ήδη από το καλοκαίρι του 2016 έχει κατασκευαστεί το κύτταρο Γ’, το οποίο δέχεται τις ποσότητες των απορριμμάτων από τα τέλη του 2016. Αναφορικά, λοιπόν, με τα μοντέλα προσομοίωσης, η συγκεκριμένη μελέτη συνυπολογίζει το ρυθμό παραγωγής μεθανίου και την μακροπρόθεσμη συγκέντρωση του κλάσματος του βιοαερίου, μοντελοποίηση της οποίας πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια του υπολογιστικού μοντέλου LandGEM (εισάγοντας τις διαθεέσιμες ποσότητες ΑΣΑ ανά τμήμα του ΧΥΤΑ και των παραμέτρων L0 δυναμικού παραγωγής του βιοαερίου και της σταθεράς k της κινητικής παραγωγής του), που τροποποιήθηκε κατάλληλα για να λαμβάνει υπόψη τη μείωση του μεθανίου με το χρόνο, κυρίως λόγω της εισχώρησης αέρα στο σώμα του ΧΥΤΑ. Με την εκτίμηση, λοιπόν, της ανακτώμενης ποσότητας του μεθανίου στο κλάσμα του βιοαερίου, πραγματοποιήθηκαν υπολογισμοί της ηλεκτρικής απόδοσης του βιοαερίου, και σε συνάρτηση με τα κόστη (εξοπλισμού, λειτουργίας, συντήρησης και αποκατάστασης), την ετήσια λειτουργική διαθεσιμότητα και τη συνολική εγκατεστημένη ισχύ της εκάστοτε εξεταζόμενης τεχνολογίας, τον κύκλο εργασιών και το σύνολο της αρχικής επένδυσης, προέκυε ο χρόνος απόσβεσης και οι οικονομικοί δείκτες (ΚΠΑ και Εσωτερικός Συντελεστής Απόδοσης) για τα παρακάτω εξεταζόμενα σενάρια. Καθώς ο χώρος υγειονομικής ταφής αποτελείται από κύτταρα και τμήματα απόρριψης αποβλήτων που έχουν κλείσει σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, τόσο η ποσότητα όσο και η ποιότητα του βιοαερίου πρέπει να αξιολογούνται για τον προσδιορισμό της βέλτιστης τεχνολογίας για ηλεκτροπαραγωγή. Εξετάσθηκαν 5 διαφορετικά σενάρια ενεργειακής αξιοποίησης του παραγόμενου βιοαερίου, για τους ΧΑΔΑ Ά και Β’ και για τα κύτταρα Α’, Β’ και Γ’, με τους παρακάτω συνδυασμούς, αναζητώντας την προσφορότερη οικονομική και ενεργειακή απόδοση. Σενάρια 1 & 2: Χρήση 3 και 2 Μηχανών Εσωτερικής Καύσης, αντιστοίχως, 500 kW έκαστη, για τους ΧΑΔΑ Α’ & Β’ και τα Κύτταρα Α’, Β’ & Γ’ (Σύνολο ΧΥΤΑ). Σενάρια 3 & 4: Χρήση 4 και 3 Gradual Oxidizers, αντιστοίχως, 250 kW έκαστος, για το σύνολο του ανακτώμενου βιοαερίου από τον ΧΥΤΑ και 5. Συνδυαστικό Σενάριο: Χρήση 1 Gradual Oxidizer για τους ΧΑΔΑ Α’ & Β’ και 2 ΜΕΚ για τα Κύτταρα Α’, Β’ & Γ’. Η μοντελοποίηση έδειξε ότι η χρήση τριών μηχανών εσωτερικής καύσης, χωρητικότητας 500kW η καθεμία, αποδίδει την υψηλότερη Καθαρή Παρούσα Αξία ΚΠΑ =4,16 εκ.€ και Εσωτερικό Συντελεστή Απόδοσης IRR =19% , ακολουθούμενη από το συνδυαστικό σενάριο με τη χρήση 1 Gradual Oxidizer και 2 Μηχανών Εσωτερικής Καύσης, με οικονομικούς δείκτες: ΚΠΑ =4,06 εκ.€ και IRR =19%. Για καλύτερη αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της μοντελοποίησης, απαιτείται να γίνουν μετρήσεις στο πεδίο σε σχέση με την ποσότητα και ποιότητα του παραγόμενου βιοαερίου, από τη στιγμή που όλα τα αποτελέσματα της εργασίας στηρίζονται στην εφαρμογή των υπολογιστικών μοντέλων. Με αυτό τον τρόπο, μπορούν να εξαχθούν ασφαλέστερα συμπεράσματα μετά από επαλήθευση και ρύθμιση των μοντέλων με τις εν λόγω μετρήσεις. Summarization: Landfill Gas (Biogas) is considered as a valuable source of renewable energy. Its quality and production rate are demined factors for the selection of the optimal technology for electric energy production. In addition, environmental legislation, flue gas emissions, carbon footprint and maturity of technology should also be considered. The most common and widespread process for electric energy production from biogas is the use of Internal Combustion Engines (ICE), which can operate if the methane (CH4) concentration is approximately above 40%. On the other hand, a novel technology, determining Gradual Oxidizer (GO), based on the process of gradual oxidation of the incoming gas fuel, can operate at methane concentration as low as 1,5%( technology with small commercial availability). The present dissertation examines, through certain simulation models, the techno-economical applicability of the above mentioned power technologies for electricity production from biogas at the landfill of Pera Galines in Heraklion of Crete. The landfill consists of 4 main sections, two old and two new ones. The first division (dump site A’) started operating in 1992 and was closed in 1997. The disposal of waste in the 2nd section (dump site B') started in 1998 and was closed in 2008. The 3rd section (cell A’ of the landfill) is supernatant of dump site B 'and received the deposits from 2009 until 2012 and the 4th section (cell B’ of the landfill) is an overhead part of the dump site A' and has received waste from 2012 until the beginning of 2016. In the summer of 2016, cell C' has been built, which has been receiving the quantities of waste from the end of 2016 until today. Moreover, concerning the simulation models, this particular study takes into account not only the methane production rate, but also the long term methane concentration in landfill gas, and its modeling was carried out using the LandGEM computational model (introducing the available quantities of MSW by part of the landfill and the parameters L0 of the biogas production potential and the k kinetic biogas production constant), which has been appropriately modified to consider the reduction of methane over time, mainly due to the intrusion of air iside the landfill body. By estimating the amount of methane recovered in the biogas fraction, calculations of the electrical efficiency of biogas were carried out and, depending on the costs (capital, O&M and replacement costs), the annual operational availability and the total installed power of the considering technology, its turnover and the total initial investment, the payback period and the economic results (NPV and IRR) of the following scenarios were obtained. As the landfill site consists of cells and waste disposal segments (dump sites), which have closed during different times, both the quantity and the quality of landfill gas should be evaluated equally for determing the best technology for electricity generation. 5 different scenarios for electric energy production from dump sites A’ and B’ and from cells A’, B’ and C’ have been examined, with the following combinations of technologies, looking for the most convenient scenario, taking into account, both financial and energy efficiency. Scenarios 1 & 2: Use of 3 and 2 ICE engines (500 kW each), respectively, for dump sites A’ & B’ and cells A’, B’ & C’ (Landfill body). Scenarios 3 & 4: Use of 4 and 3 GO engines (250 kW each), respectively, for the total of CH4 produced. (Combined) Scenario 5: Use of one 250 kW GO engine for dump sites A’ & B’ and 2 ICE engines 500 kW each for cells A’, B’ & C’. Modeling indicated that the use of 3 ICE engines, with capacity 500 kW each, yields the highest Net Present Value NPV =4,16 M€ and IRR =19%, followed by the combined scenario with the use of 1 GO engine and 2 ICE engines, with financial indicators: NPV =4,06 M€ and IRR =19%. For better evaluation of modeling results, field measurements need to be made in relation to the quantity and quality of the biogas produced, since all the results of the present dissertation are based on the implementation of the LandGEM computational models. In this way, safer conclusions can be made after verifying and adjusting the models with those measurements.

Περίληψη: Στην παρούσα εργασία εξετάστηκε η ανάπτυξη ακινητοποιημένης βιομάζας από επιλεγμένο στέλεχος μικροφυκών, το Stichococcus sp., πάνω σε 3 διαφορετικές επιφάνειες: γυαλί αμμοβολής, κεραμικό υλικό και πολυαιθυλένιο HD σε φωτο-βιοαντιδραστήρα, με σκοπό τη βελτιστοποίηση ανάπτυξής του κάτω από διαφορετικές συνθήκες και επίσης συλλογής της βιομάζας μικροφυκών για εξαγωγή λιπιδίων και παραγωγής βιοντίζελ. Μελετήθηκε η ανάπτυξη καλλιέργειας του στελέχους Stichococcus sp. σε διαφορετικές συνθήκες όπως: με ή χωρίς ανακυκλοφορία, πενίας αζώτου, διαφορετικός όγκος νέρου (ύψος νερού από επιφάνειες) και χρόνου επώασης – καλλιέργειας (18 και 24 μέρες), διερευνώντας την τάση του συγκεκριμένου στελέχους προς συσσωμάτωση καθώς και τη δυνατότητα παραγωγής ακινητοποιημένης βιομάζας που θα διευκολύνει τη συγκομιδή της. Από τις επιλεγμένες επιφάνειες το γυαλί αμμοβολής έδειξε μεγαλύτερο βαθμό ανάπτυξης με παραγωγή της βιομάζας να κυμαίνεται από 1,4 – 2,5 mg/cm2 επιφάνειας γυαλιού, ενώ για τα υπόλοιπα 2 υλικά η απόδοση ήταν της τάξης 0,7 – 1,8 mg/cm2 επιφάνειας. Επίσης τα πειράματα έδειξαν καλύτερο ρυθμό ανάπτυξης ακινητοποιημένης βιομάζας (biofilm) του επιλεγμένου στελέχους σε συνθήκες χωρίς ανακυκλοφορία, σε μεγαλύτερο όγκου νερού (ύψος νερού 4cm από τις επιφάνειες) καθώς και στον μικρότερο χρόνο επώασης 18d σε σχέση με τις 24d. Τα λιπίδια που παράχθηκαν σε αυτό το στάδιο του πειράματος ήταν περισσότερα σε συνθήκες με πενία αζώτου σε σχέση με τις συνθήκες χωρίς, και συγκεκριμένα στην επιφάνεια γυαλιού αμμοβολής τα εξαγώμενα λιπίδια ήταν 0,03 mg/cm2 σε κανονικές συνθήκες, ενώ σε πενία αζώτου ήταν περίπου 0,07 mg/cm2. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα και σε μεγαλύτερου μεγέθους αντιδραστήρες με σκοπό να εξεταστεί η παραγωγή βιομάζας σε λίγο μεγαλύτερη κλίμακα με μοναδικό υλικό επιφάνειας το γυαλί αμμοβολής. Η παραγόμενη βιομάζα σε σχέση με τα εξαγώμενα λιπίδια ήταν 0,18mg λιπιδίων/mg ξηρής βιομάζας μικροφυκών. Από τα παραγώμενα λιπίδια έγινε προσπάθεια για την παραγωγή βιοντίζελ.

Περίληψη: Η απομάκρυνση του αζώτου από τα υγρά απόβλητα γίνεται ως επί το πλείστον με χρήση βιολογικής νιτροποίησης-απονιτροποίησης. Η νιτροποίηση είναι αερόβια διαδικασία, ενώ η νιτροποίηση αναερόβια και απαιτεί αργανικό άνθραγα για να ολοκληρωθεί. Καθώς τα οργανικά καταναλώνονται ταχύτερα από τα αμμωνιακά σε συνθήκες ενεργού ιλύος, και καθώς επίσης απαιτούνται οργανικά για την απονιτροποίηση, χρησιμοποιούνται μέθοδοι που καταναλώνουν ενέργεια ή πρώτη ύλη για την απομάκρηνση του αζώτου, όπως απονιτροποίηση άνάντι της νιτροποίησης, με επανακυκλοφορία, ή χρήση εναλλακτικών οξειδωτικών παραγόντων. Στην εργασία αυτή εξετάζονται οι δυνατότητες νιτροποίησης με χρήση ενθυλακωμένων νιτροποιητών από την εταιρία Lentikats, ώστε να επιτευχθεί νιτροποίηση με διατήρηση οργανικών και άρα απονιτροποίηση χωρίς επιπλέον κόστος.

Περίληψη: Στο α μέρος της παρούσας διατριβής μελετάται μια πιλοτική μονάδα βιολογικού καθαρισμού με βιοαντιδραστήρα μεμβρανών, η οποία επεξεργάζεται τα βιομηχανικά απόβλητα που εισέρχονται στις εγκαταστάσεις του βιολογικού της ΒΙ.ΠΕ Ηρακλείου Κρήτης, χωρίς καμμία προεπεξεργασία, πέραν από αυτή της εσχάρωσης. Το συγκεκριμένο απόβλητο χαρακτηρίζεται κυρίως από το πολύ υψηλό οργανικό φορτίo που περιέχει και τις υψηλές διακυμάνσεις στη σύστασή του. Οι αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια της διατριβής στο συγκεκριμένο σύστημα αφορούσαν α) την εξέταση της επίδρασης του χρόνου παραμονής της λάσπης στην ποιότητα της εκροής β) τον προσδιορισμό των διαλυτών και δεσμευμένων εξωκυτταρικών πολυμερών που παράγονται στο σύστημα με στόχο την διερεύνηση της επίδρασης του χρόνου παραμονής της λάσπης στην έμφραξη των μεμβρανών και γ) την εξέταση της επίδρασης του υδραυλικού χρόνου παραμονής τόσο στην ποιότητα εξόδου της εκροής, όσο και στη συσσώρευση των εξωκυτταρικών πολυμερών ενώσεων και των διαλυτών μικροβιακών προϊόντων, σε σταθερό χρόνο παραμονής της λάσπης. Επιπλέον στα πλαίσια αυτής της διατριβής και στα ευρύτερα πλαίσια του όρου ‘βιοαντιδραστήρες μεμβρανών’ στο β μέρος εξετάστηκε ένας αντιδραστήρας προσκολλημένης βιομάζας χρησιμοποιώντας ως μέσο ανάπτυξης των μικροοργανισμών ένα πατενταρισμένο ύφασμα με στόχο τη μελέτη της επεξεργασίας ενός συνθετικού αποβλήτου που προσομοιώνει το ‘βιομηχανικό’ απόβλητο που προέρχεται από την έξοδο θαλασσινών υδατοκαλλιεργειών. Με την πάροδο του χρόνου αναπτύχθηκαν βακτήρια πάνω στο ύφασμα του αντιδραστήρα και κατόπιν πραγματοποιήθηκε ο εμβολιασμός του συστήματος με συγκεκριμένο γένος μικροαλγών για την αποτελεσματικότερη λειτουργία του. Οι αναλύσεις οι οποίες πραγματοποιήθηκαν στο συγκεκριμένο σύστημα είχαν ως στόχο: α) τον προσδιορισμό του βέλτιστου χρόνου λειτουργίας της αντλίας του αντιδραστήρα β) την περιγραφή της μικροβιακής κοινότητας που αποτελούσε το βιοφίλμ που αναπτύχθηκε στο ύφασμα του αντιδραστήρα και που προσδιορίστηκε συγκεκριμένα με τη μέθοδο του Pyrosequencing. γ) τον προσδιορισμό του αριθμού των συνολικών κυττάρων των μικροαλγών και των βακτηρίων ανά τετραγωνικό εκατοστό βιοφίλμ που εκτιμήθηκε με βάση τον αλγόριθμο του πιο πιθανού αριθμού (Most Probable Number - MPN) δ) την αποδοτικότητα του συστήματος (όσον αφορά τις απομακρύνσεις οργανικού υλικού, αζώτου και φωσφόρου) σε διάφορες αναλογίες άνθρακα προς άζωτο του τροφοδοτούμενου αποβλήτου ε) την εξέταση της σταθερότητας της βακτηριακής κοινότητας μέσω της τεχνικής της ηλεκροφόρησης σε πολυακρυλαμίδη σε διαβάθμιση αποδιατακτικών μέσων (DGGE) στ) τη σύνδεση συγκεκριμένων ομάδων μικροοργανισμών με την επεξεργασία του αποβλήτου. Η ποσοτικοποίηση του αριθμού γονιδίων πραγματοποιήθηκε με την τεχνική της Real-Time PCR. Συγκεκριμένα πραγματοποιήθηκε ο πολλαπλασιασμός των οξειδωτών αμμωνίας για τα αρχαία (AOA- ammonia oxidizing archaeal) και τα βακτήρια (AOB- ammonia Oxidizing Bacteria) (γονίδιο amoΑ), καθώς και ο πολλαπλασιασμός των γονιδίων απονιτροποίησης nirK, nirS, and nosZ.

Περίληψη: Η παρούσα διπλωματική εργασία αποσκοπεί στην τεχνικο-οικονομική μελέτη μονάδας παραγωγής και επεξεργασίας βιομάζας συσσωματωμάτων ξύλου (pellets), η οποία θα αξιοποιεί πρώτη ύλη προερχόμενη από την έκταση του Δήμου Βόρειας Κέρκυρας. Αρχικά, γίνεται περιγραφή των βασικών χαρακτηριστικών της προαναφερθείσας βιομάζας, και αναφέρονται τα πλεονεκτήματα που φέρει σε σχέση με τα έως τώρα συμβατικά καύσιμα. Επιπλέον, γίνεται λόγος εν γένει για τα περιβαλλοντικά οφέλη της συνολικής δραστηριότητας. Εν συνεχεία, γίνεται περιγραφή της υφιστάμενης κατάστασης του περιβάλλοντος στο οποίο πρόκειται να δημιουργηθεί η εν λόγω εγκατάσταση στο Δήμο Βόρειας Κέρκυρας. Βαρύτητα δίνεται στην επιλογή της θέσης του έργου, στην περιγραφή των στοιχείων του φυσικού και ανθρωπογενούς περιβάλλοντος. Ύστερα, παρουσιάζεται η ανάλυση του δικτύου συλλογής και μεταφοράς πρώτων υλών, μέσω του οποίου προκύπτουν οι χαρακτηριστικές τιμές του έργου όσον αφόρα το κόστος μεταφοράς, την ποσότητα της πρώτης ύλης καθώς και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της πρώτης ύλης. Ακολουθεί η διαστασιολόγηση του έργου, συγκεκριμένα η επιλογή του εξοπλισμού, ο σχεδιασμός των διεργασιών και εκτίμηση του παραχθέντος προϊόντος. Έπειτα, ως πρώτο μέρος της μελέτης γίνεται η κοστολόγηση του συνολικού έργου, όπου λαμβάνονται υπόψη όλα τα κόστη της εγκατάστασης, δηλαδή κόστος εξοπλισμού, κόστος κτιριακών εγκαταστάσεων, κόστος μεταφορών, κόστος αρμόδιας ομάδας υπαλλήλων του δήμου, κόστος σε ενεργειακές ανάγκες και κόστος οικοπέδου, τα οποία συναθροίζονται με σκοπό να προκύψει τελικώς η τιμή συνολικού κόστους για τη δημιουργία της προαναφερθείσας μονάδας. Τέλος, αξιολογείται τεχνικό-οικονομικά η μονάδα και παρατίθενται τα συμπεράσματα ως προς την οικονομικο-περιβαλλοντική αναγκαιότητα του έργου. Συμπερασματικά, η εκπόνηση της παρούσας μελέτης αναμένεται να επηρεάσει θετικά την καθημερινότητα του Δ. Βόρειας Κέρκυρας. Συγκεκριμένα, η παρούσα μονάδα αναμένεται, μετά την έναρξη λειτουργίας της, να συμβάλλει στην οικονομική ανάπτυξη της περιοχής μέσω των εσόδων του δημοτικού ταμείου και της δημιουργίας νέων θέσεων εργασίας, ενώ ως έργο πράσινης ανάπτυξης αναμένεται να προωθήσει την οικολογική ευαισθησία του άμεσα εμπλεκόμενου πληθυσμού. Επιπλέον, μπορεί να χαρακτηριστεί η επένδυση ως συμφέρουσα βάσει της οικονομικής ανάλυσης που πραγματοποιείται στην παρούσα εργασία λαμβανομένης υπόψη και της αβεβαιότητας. Αξιοσημείωτο, από οικολογικής πτυχής, είναι το ότι οι πρώτες ύλες που απαιτούνται για τη διαδικασία παραγωγής, είναι τα ήδη υπάρχοντα υπολείμματα της υπό μελέτη περιοχής. Summarization: The current thesis’s goal is to technically-economically evaluate a pellet production unit fed by olive tree residues, which will be located at the area of the Municipality of North Corfu. First, the basic characteristics of the pellet biomass are being described, paying special attention to the advantages of biomass over conventional fuels. In addition, the overall environmental benefits of the whole activity are assessed. Next, the current state of the environment in which this facility is to be set up is being presented. Emphasis is given to the project’s sitting which is chosen according to the elements of the natural and man-made environment. Then, the collection and transportation network of the raw material are being presented, through which the characteristic prices of the project, in terms of costs, are to be estimated. Moreover, the sizing and design of the project are being estimated. In other words, the equipment, the work force and the necessary processes are being calculated. After all, the total cost of the project requires the estimation of the following, all installation costs, equipment costs, building installation costs, transport costs, costs of the complete man-force, energy costs and land costs, which are to be aggregated for the purpose of finally obtaining the total costs price for the creation of the aforementioned unit. Finally, technical and economic appraisal of the project is resumed supported by means of evidence based information furthermore provided in detailed charts. The thesis is concluded by a discussion of the actual necessity, environmentally speaking, of the whole project.

Περίληψη: Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να διερευνηθεί η ενεργειακή κατανομή (%) στα στάδια και στις διεργασίες των Εγκαταστάσεων Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) στην Ελλάδα και να εκτιμηθεί η καταναλισκόμενη ενέργεια ανά κυβικό εισερχόμενων λυμάτων (kWh/m3) των εγκαταστάσεων αυτών. Το κύριο αντικείμενο της εργασίας είναι η συγκριτική αξιολόγηση της ενεργειακής κατανάλωσης των ΕΕΛ που λειτουργούν σε πόλεις της Ελλάδος με εξυπηρετούμενο ισοδύναμο πληθυσμό (ιπ) από 200 έως 56.000 ισοδύναμους κατοίκους (ικ) και εισερχόμενη παροχή από 200 έως 37.000 m3/d. Αρχικά, για την συγγραφή του θεωρητικού μέρους, επιχειρήθηκε μια εκτενής βιβλιογραφική ανασκόπηση γύρω από τα στάδια και τις διεργασίες επεξεργασίας που συναντώνται συνήθως σε μια ΕΕΛ, τις ενεργειακές ανάγκες των ΕΕΛ παγκοσμίως, τη χρήση των ενεργειακών πόρων και του ενεργειακού κόστους μιας ΕΕΛ, τις μεθόδους συγκριτικής αξιολόγησης, καθώς και τη μεθοδολογία η οποία εφαρμόστηκε στην εργασία, και έγινε μια γενική παρουσίαση των υπό εξέταση εγκαταστάσεων. Η έρευνα έγινε κυρίως σε μηχανές αναζήτησης του διαδικτύου χρησιμοποιώντας διάφορους συνδυασμούς ελληνικών και αγγλικών λέξεων-κλειδιών. Οι βιβλιογραφικές πηγές ήταν α) βιβλία σε έντυπη και ηλεκτρονική μορφή, β) άρθρα επιστημονικών περιοδικών, γ) άρθρα διάφορων ιστοσελίδων όπως αυτές του Υπουργείου Περιβάλλοντος & Ενέργειας (ΥΠΕΚΑ), δ) η Εθνική Βάση Δεδομένων των Εγκαταστάσεων Επεξεργασίας Λυμάτων της Ειδικής Γραμματείας Υδάτων, ε) παρουσιάσεις και σημειώσεις μαθημάτων, στ) τεχνικές εκθέσεις, ζ) Νόμοι και Οδηγίες, καθώς και η) διπλωματικές εργασίες. Στη συνέχεια, με χρήση ερωτηματολογίου (βλ. Παράρτημα Ι) συλλέχθηκαν ποσοτικά δεδομένα σχετικά με τα στοιχεία λειτουργίας, ενεργειακής κατανάλωσης και ενεργειακού κόστους είκοσι δύο (22) εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων της Ελλάδος [Αγίου Νικολάου Κρήτης, Αμύνταιου, Ελασσόνας, Ελούντας, Θάσου, Θήβας, Καρδίτσας, Καρλοβασίου, Κρούστας, Λαμίας, Λαυρίου, Λιμνών, Λιτόχωρου, Μάρπησσας, Μονεμβασιάς, Νάουσας (Πάρου), Νέας Κυδωνίας Κρήτης, Παροικιάς, Πρίνας, Φαρσάλων, Φλώρινας, Χρυσούπολης]. Το ερωτηματολόγιο αποστάλθηκε ηλεκτρονικά σε περισσότερους από εκατό (100) ερωτώμενους, κατόπιν τηλεφωνικής επικοινωνίας της φοιτήτριας με την πλειοψηφία των υπεύθυνων λειτουργίας των ΕΕΛ της χώρας. Οι ερωτήσεις του ερωτηματολογίου ήταν ανοικτού και κλειστού τύπου, ή και συνδυασμός αυτών. Έπειτα, έγινε επεξεργασία και ανάλυση των δεδομένων αυτών μέσω του προγράμματος λογιστικών φύλλων Microsoft Excel και παρουσίασή τους σε πίνακες και διαγράμματα, ώστε τελικά να σχηματιστεί μια γενική εικόνα σχετικά με την ποσοστιαία ενεργειακή κατανομή (%) στα στάδια επεξεργασίας λυμάτων και παραγόμενης ιλύος, καθώς και την καταναλισκόμενη ενέργεια ανά κυβικό μέτρο εισερχόμενων λυμάτων (kWh/m3) των υπό εξέταση εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων. Σε γενικές γραμμές, από την περαιτέρω επεξεργασία των δεδομένων, προκύπτει ότι: - Ο μέσος όρος της καταναλισκόμενης ενέργειας ανά κυβικό μέτρο εισερχόμενων λυμάτων είναι PI1 = 0,862 ± 0,370 kWh/m3, ενώ αναμένεται το 68,0% των μετρήσεων να βρίσκονται μεταξύ 0,312 και 1,359 kWh/m3. - Ο μέσος όρος της ημερήσιας καταναλισκόμενης ενέργειας ανά κάτοικο είναι PI2 = 0,159 ± 0,069 kWh/pe-day, ενώ αναμένεται το 68,0% των μετρήσεων να βρίσκονται μεταξύ 0,059 και 0,259 kWh/pe-day. - Ο μέσος όρος της ημερήσιας παροχής ανά κάτοικο είναι PI3 = 0,215 ± 0,008 m3/pe-day, ενώ αναμένεται το 68,0% των μετρήσεων να βρίσκονται μεταξύ 0,105 και 0,326 m3/pe-day. - Ο μέσος όρος του ενεργειακού κόστους, όπως προέκυψε από την επεξεργασία των δεδομένων των εξεταζόμενων ΕΕΛ, είναι PI4 = 0,140 ± 0,032 €/kWh, ενώ αναμένεται το 99,7% των μετρήσεων να βρίσκονται μεταξύ 0,006 και 0,273 €/kWh.  Ο μέσος όρος του ημερήσιου ενεργειακού κόστους ανά κάτοικο είναι PI5 = 0,025 ± 0,013 €/pe-day, ενώ αναμένεται το 68,0% των μετρήσεων να βρίσκονται μεταξύ 0,006 και 0,044 €/pe-day. - Το ποσοστό της κατανάλωσης στη βιολογική βαθμίδα βάσει των δεδομένων λειτουργίας είναι 84,6% επί της συνολικής κατανάλωσης και το ποσοστό που αντιστοιχεί στο σύστημα αερισμού είναι 77,0% επί της συνολικής απαιτούμενης ενέργειας, το οποίο ποσοστό βρίσκεται στο ανώτερο αναμενόμενο όριο. - Η μέση κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ανά κυβικό μέτρο εισερχόμενου λύματος σε εγκαταστάσεις με Οξειδωτική τάφρο (0,687 ± 0,344 kWh/m3) είναι μικρότερη από εκείνη στις εγκαταστάσεις με δεξαμενές Πλήρους μείξης (0,836 ± 0,129 kWh/m3), η οποία με τη σειρά της είναι μικρότερη εκείνης σε ΕΕΛ με δεξαμενές Εμβολικής ροής (1,187 ± 0,621 kWh/m3). Λέξεις-κλειδιά: «εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων», «ΕΕΛ», «βιολογικός καθαρισμός», «κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας», «ενεργειακή απόδοση», «ενεργειακός έλεγχος», «ενεργειακή αξιολόγηση» Summarization: The purpose of this diploma thesis is to investigate the energy distribution (%) in the stages and processes of the wastewater treatment plants (WWTPs) and to estimate the energy consumption per cubic meter of incoming wastewater (kWh/m3) of the WWTPs in Greece. The main scope of this study is the comparative evaluation of the energy consumption of 22 WWTPs in Greece with operational capacity within the range of 200 pe and 56.000 pe and incoming wastewater flow rate of 200 m3/day up to 37,000 m3/d. The thesis starts with an extensive literature review on the stages and the processes commonly encountered in the WWTPs, the energy needs of WWTPs worldwide, the use of energy resources and the energy costs of WWTPs and the methodology applied to this study and continues with a general presentation of the examined WWTPs. The research was mainly conducted on internet search engines with the use of various combinations of Greek and English keywords. The bibliographic sources were a) books in printed and electronic form, b) articles of scientific journals, c) articles from various websites such as the website of Ministry of Environment and Energy, d) the National Database of Sewage Treatment Plants, e) presentations and lesson notes, f) technical reports, g) Laws and Guidelines and h) other thesis. Following that, data regarding operation, energy consumption and energy costs were collected from 22 WWTPs located throughout Greece with a questionnaire. The questionnaire was sent by email to more than 100 WWTPs, following the student's verbal communication with the majority of the WWTPs operators. The type of the questionnaire questions were open and closed or a combination of them both. Thereafter, those data were processed and analyzed to give an overview of the energy distribution (%) in the sewage and sludge treatment stages, as well as the energy consumption per cubic meter of incoming wastewater (kWh/m3) of the examined WWTPs. Analysis of the collected data indicated that - The average energy consumption per cubic meter of incoming wastewater is PI1 = 0,862 ± 0,370 kWh/ m3, while the 68,0% of the measurements are expected to be found between 0.312 and 1.359 kWh/ m3. - The average energy consumption per person per day is PI2 = 0,159 ± 0,069 kWh/ pe-day, while the 68,0% of the measurements are expected to be found between 0,059 και 0,259 kWh/ pe-day. - The average cubic meter of wastewater per person per day is PI3 = 0,215 ± 0,008 m3/ pe-day, while the 68,0% of the measurements are expected to be found between 0,105 και 0,326 m3/ pe-day. - The average energy cost is PI4 = 0,140 ± 0,032 €/ kWh, while the 99,7% of the measurements are expected to be found between 0,006 και 0,273 €/ kWh. - The average daily energy cost per person is PI5 = 0,025 ± 0,013 €/ pe-day, while the 68,0% of the measurements are expected to be found between 0,006 και 0,044 €/ pe-day. - The percentage of energy consumption in secondary treatment is 84.6% of total energy consumption and the percentage corresponding to the aeration tank is 77.0% of the total required energy, which is at the upper limit. Keywords: “wastewater treatment plants”, “WWTP”, “energy consumption”, “energy efficiency”, “energy assessment”, “energy evaluation”

Περίληψη: Στο τομέα της βιομηχανίας σημαντικό ρόλο διαδραματίζει η επεξεργασία των υγρών και στερεών αποβλήτων . Σημαντικό ρόλο για την εύρυθμη λειτουργία κάθε βιομηχανίας αποτελεί η εξειδικευμένη επεξεργασία των υγρών αποβλήτων της έτσι ώστε να πληροί τις πολύ υψηλές περιβαλλοντικές προδιαγραφές για ασφαλή διάθεση αυτών των αποβλήτων. Πιο συγκεκριμένα στον τομέα της ξυλοβιομηχανίας η επεξεργασία των υγρών αποβλήτων αποτελούσε ένα μείζον πρόβλημα για δεκαετίες λόγο του υψηλού οργανικού φορτίου το οποίο περιλαμβάνεται στα παραγόμενα υγρά απόβλητα. Τα τελευταία χρόνια μέσω κάποιων ειδικών διεργασιών ( MBR , DAF) και την εισαγωγή τους στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων κάθε ξυλοβιομηχανίας το πρόβλημα έχει μειωθεί. Ο Βιοαντιδραστήρας Μεμβρανών (Membrane Bio-Reactor, MBR) είναι μια σύγχρονη τεχνολογία που εφαρμόζεται τόσο στην επεξεργασία των αστικών λυμάτων και βιομηχανικών υγρών αποβλήτων. Η διάταξη των συστημάτων MBR λειτουργεί είτε με μια εμβαπτισμένη μεμβράνη εντός της δεξαμενής αερισμού, είτε με μια μεμβράνη εκτός της δεξαμενής αερισμού με παράπλευρη ροή. Οι μεμβράνες που χρησιμοποιούνται είναι συνήθως μικροδιήθησης ή υπερδιήθησης . Στα συστήματα αυτά, λόγω της σταθερής συγκέντρωσης διαλυμένου οξυγόνου που επικρατεί εντός στη δεξαμενή αερισμού επιτυγχάνονται γενικά υψηλά ποσοστά νιτροποίησης, ενώ για την ολοκληρωμένη απομάκρυνση του αζώτου απαιτείται η χρήση ανοξικού αντιδραστήρα στον οποίο λαμβάνει χώρα απονιτροποίηση. Η τεχνολογία MBR φέρει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τη μέθοδο ενεργού ιλύος και πιο συγκεκριμένα , έχει να κάνει με τη καλύτερη ποιότητα εκροής, τη μείωση του απαιτούμενου χώρου και τη μικρότερη περίσσεια ιλύος κ.ά .Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκαν πειραματικές διαδικασίες με σκοπό την εξάλειψη σε μεγάλο βαθμό του ποσοστού των στερεών (TSS) καθώς και αυτό του ψευδαργύρου που εμπεριέχονται μέσα στα λύματα από ένα εργοστάσιο παραγωγής MDF . Αυτό που παρατηρήθηκε μέσω των πειραμάτων μας είναι πως με τη χρήση ενός ανιονικού πολυμερούς (Κροκιδωτικού) απομακρύνεται το 98% των στερεών και το 97% της συγκέντρωσης του ψευδαργύρου των αρχικών δειγμάτων μας. Ακολούθως πειραματικές διαδικασίες πραγματοποιήθηκαν και για τη μείωση του οργανικού φορτίου ,της αμμωνίας και των νιτρικών με στόχο τη βελτίωση της απόδοσης λειτουργίας των ΕΕΛ σε ένα εργοστάσιο παραγωγής MDF (ινοσανίδων μέσης πυκνότητας) ,όπου παρατηρήθηκε ότι για μια περαιτέρω μείωση των ποιοτικών χαρακτηριστικών του συγκεκριμένου υγρού αποβλήτου πριν την είσοδο στο βιοαντιδραστήρα μεμβρανών κρίνεται απαραίτητη η χρήση ενός κροκιδωτικού(FeCl3) για τη μείωση του COD , TOC ενώ για τη μείωση της αμμωνίας η χρήση του όζοντος κρίνεται απαραίτητη. Summarization: In the field of industry, the treatment of liquid and solid waste plays an important role. An important role for the smooth operation of each industry is the specialized treatment of its wastewater in order to meet the very high environmental standards for safe disposal of this waste. More specifically in the wood industry the treatment of wastewater has been a major problem for decades because of the high organic load included in the produced wastewater. In recent years through some special processes (MBR, DAF) and their introduction to the wastewater treatment plants of each wood industry the problem has been reduced. The bioreactor membrane (Membrane Bio-Reactor, MBR) is a modern technology that applies both to the treatment of urban wastewater and industrial wastewater. The arrangement of the MBR systems works either with a membrane immersed inside the aeration tank, or with a membrane outside the ventilation tank with a lateral flow. The membranes used are usually microfiltration or ultrafiltration. In these systems, due to the constant concentration of dissolved oxygen prevailing in the aeration tank generally high nitrification percentages are achieved, while for the complete removal of nitrogen is required the use of anoxic reactor in Which a denitrification takes place. The MBR technology has significant advantages over the method of active sludge and more specifically, it has to do with the best quality of outflow, the reduction of the required space and the smallest excess sludge etc. in this diploma thesis Experimental procedures were carried out in order to eliminate to a large extent the percentage of solids (TSS) as well as that of zinc contained in the effluent. What was observed through our experiments is that with the use of a anionic Polymer (coagulation) removes 98% of solids and 97% of the zinc concentration of our original specimens. Subsequent experimental procedures were also carried out for the reduction of the organic load of ammonia and nitrates in order to improve the operation performance of the WWTP in an MDF production plant (medium density fiberboard) where It was observed that for a further reduction of the quality characteristics of this liquid waste before entering the bioreactor membrane , the use of a flocculant(FeCl3) is necessary to reduce COD, TOC while for the reduction of ammonia the use of ozone deemed necessary.

Μη διαθέσιμη περίληψη Not available summarization

Διπλωματική εργασία στο τμήμα ΜΗ. ΠΕΡ. για ολοκλήρωση σπουδών Περίληψη: Λόγω της αυξανόμενης χρήσης και της έντονα μεταβαλλόμενης τιμής του πετρελαίου σε συνδυασμό με τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της χρήσης των ορυκτών καυσίμων, κερδίζει έδαφος η έρευνα για τα εναλλακτικά καύσιμα. Το βιοντίζελ παράγεται είτε από την μετεστεροποίηση τριγλυκεριδίων είτε από την εστεροποίηση ελεύθερων λιπαρών οξέων με αλκοόλη (κυρίως μεθανόλη). Είναι ένα δημοφιλές εναλλακτικό καύσιμο που μπορεί να αντικαταστήσει τα ορυκτά καύσιμα. Τα κύρια πλεονεκτήματα του βιοντίζελ είναι οι κοινές ιδιότητες και απόδοση του με το συμβατικό ντίζελ. Η ανάγκη της Ευρώπης για ενεργειακή ασφάλεια και απεξάρτηση από τα καύσιμα, σε συνδυασμό με το πρωτόκολλο του Κιότο το οποίο αποτελεί έναν «οδικό χάρτη», στον οποίο περιλαμβάνονται τα απαραίτητα βήματα για τη μακροπρόθεσμη αντιμετώπιση της αλλαγής κλίματος που προκαλείται λόγω της αύξησης των ανθρωπογενών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, η αξιοποίηση των απόβλητων τηγανελαίων ως πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοκαυσίμων αποτελεί μια πρακτική που μπορεί να πετύχει ταυτόχρονα την ορθολογιστική διαχείριση ενός υγρού αποβλήτου αλλά και την ταυτόχρονη παραγωγή ενός ανανεώσιμου καυσίμου. Κατά προσέγγιση 20.000 m3 φυτικών εδώδιμων λαδιών χρησιμοποιούνται κάθε χρόνο στην Κύπρο. • 10.000 m3 σε εμπορικές δραστηριότητες. • 30% υπολείμματα – 3.000 m3 ως επί το πλείστον συλλέγονται. • 10.000 m3 στα σπίτια με 60 – 70% (7.000 m3) υπόλειμμα. Άρα περί τα 8.000 m3 καταλήγουν στο περιβάλλον: σηπτικοί, κεντρικά αποχετευτικά – σταθμοί επεξεργασίας, χωματερές. Οι ανάγκες της Κύπρου σε βιοντίζελ με 5% στα καύσιμα, ανέρχεται στα 15.000 m3/έτος. Μικρό ποσοστό της ποσότητας αυτής παράγεται εντός του νησιού, ενώ το υπόλοιπο εισάγεται από τρίτες χώρες. Η οικονομική βιωσιμότητα μονάδων επεξεργασίας απόβλητων τηγανελαίων για την παραγωγή βιοντίζελ επηρεάζεται κυρίως από τη δυνατότητα εξασφάλισης της απαραίτητης πρώτης ύλης στους σταθμούς επεξεργασίας. Αυτό προϋποθέτει την ύπαρξη ολοκληρωμένων συστημάτων συλλογής απόβλητων τηγανελαίων από τις διάφορες πηγές όπως εστιατόρια, κατοικίες, επιχειρήσεις, νοσοκομεία κλπ, αλλά και την ύπαρξη του απαραίτητου νομικού πλαισίου. Σε πολλές περιπτώσεις, για την ενθάρρυνση τόσο της συλλογής όσο και της επεξεργασίας των απόβλητων τηγανελαίων για παραγωγή βιοντίζελ, δίνονται κίνητρα όπως επιδοτήσεις, επιχορηγήσεις, αντίτιμα σε είδος κ.α. Στην παρούσα εργασία έχει επιλεγεί η δημιουργία ενός υπολογιστικού εργαλείου λήψης αποφάσεων σε μορφή excel με το οποίο μελετήθηκαν διάφορα σενάρια ολοκληρωμένης διαχείρισης τηγανελαίων.

Μεταπτυχιακή Διατριβή που υποβλήθηκε στη σχολή Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πολυτεχνείου Κρήτης για την πλήρωση προϋποθέσεων λήψης του Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης. Περίληψη: Τα αντλιοστάσια αποτελούν σημαντικό παράγοντα στο τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας καθώς καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες για την λειτουργία των ηλεκτροκίνητων αντλιών τους. Λαμβάνοντας παράλληλα υπόψη το σύγχρονο παγκόσμιο ενεργειακό πρόβλημα, που συνίσταται από τα μειούμενα αποθέματα των παραδοσιακών πηγών ενέργειας, σε συνδυασμό με την παγκόσμια κλιματική αλλαγή, θα μπορούσε να εξεταστεί ένας πιο βιώσιμος και πιο φιλικός προς το περιβάλλον τρόπος λειτουργίας των αντλιοστασίων. Ορμώμενοι από τα παραπάνω, αναπτύσσεται η ανάγκη να καταφύγουμε στην αξιοποίηση των ΑΠΕ οι οποίες καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια και είναι φιλικές προς το περιβάλλον. Ο σκοπός της παρούσας Μεταπτυχιακής Διατριβής είναι να εξεταστεί η βιωσιμότητα της ενσωμάτωσης της ηλιακής ενέργειας σε αντλιοστάσια με σκοπό την εξοικονόμηση τόσο ενέργειας όσο και χρημάτων αλλά και την συμβολή στη προστασία του περιβάλλοντος. Σε αυτή την εργασία παρουσιάζεται μια μελέτη περίπτωσης ενός αντλιοστασίου του ΟΑΚ ΑΕ ώστε να αποδειχθεί η ανταγωνιστικότητα της μερικής ή της πλήρους υποκατάστασης της ενέργειας από το ηλεκτρικό δίκτυο με την ηλιακή. Παράλληλα, υπολογίζεται το περιβαλλοντικό όφελος που συνδέεται με την αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας για την λειτουργία του αντλιοστασίου ενώ γίνεται και μια οικονομική αξιολόγηση του Φ/Β συστήματος άντλησης ώστε να βγουν συμπεράσματα για το αν μια τέτοια επένδυση είναι συμφέρουσα ή όχι για τα ενδιαφερόμενα μέρη. Τέλος, ένα άλλο γεγονός που συζητείται σε αυτή την εργασία είναι οι προοπτικές που ανοίγονται για την βιώσιμη ενεργειακή διαχείριση των αντλιοστασίων με την αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας μέσω της πρόσφατης νομοθετικής κατοχύρωσης του συμψηφισμού παραγόμενης-καταναλισκόμενης ενέργειας από Φ/Β. Από τα αποτελέσματα της εργασίας αυτής προκύπτει ότι η χρήση των Φ/Β συστημάτων ως πηγή ενέργειας για την τροφοδοσία των αντλιοστασίων είναι πολύ ελκυστική, καθώς υπάρχει μια φυσική σχέση μεταξύ της διαθεσιμότητας της ηλιακής ενέργειας και της ζήτησης ενέργειας για άντληση νερού. Γίνεται φανερό ότι με την εγκατάστασή τους ένα μεγάλος μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για την λειτουργία των αντλιοστασίων μπορεί να καλυφθεί από αυτά, ενώ μετά την αποπληρωμή του αρχικού επενδυτικού κόστους η εξοικονόμηση χρημάτων είναι σημαντική. Τέλος, δεν μπορούμε να αγνοήσουμε το περιβαλλοντικό όφελος από την χρήση μιας “πράσινης” τεχνολογίας όπως είναι η Φ/Β τεχνολογία.

Περίληψη: Τα τελευταία χρόνια, η εκτενής χρήση των βαρέων μετάλλων σε διάφορες δραστηριότητες συνεπάγεται την παρουσία τους σε σημαντικές ποσότητες στις Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Υγρών Αποβλήτων (ΕΕΥΑ) ή στο υδάτινο περιβάλλον. Συνεπώς η ρύπανση των υδάτινων αποδεκτών ή των νερών επαναχρησιμοποίησης λόγω της ανεπαρκούς επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων αποτελεί πλέον μείζον πρόβλημα. Η εφαρμογή των κατάλληλων συστημάτων και διεργασιών επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων και συγκεκριμένα των αστικών λυμάτων, κρίνεται απαραίτητη ώστε να μειωθεί το ρυπαντικό τους φορτίο. Οι τεχνητοί υγροβιότοποι έχουν αποδειχθεί πολύ αποτελεσματική τεχνολογία για την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων. Είναι μηχανικά συστήματα, σχεδιασμένα και κατασκευασμένα σύμφωνα με τις λειτουργίες των φυσικών υγροβιότοπων, όπως την βλάστηση, το έδαφος και τους μικροβιακούς πληθυσμούς για την αντιμετώπιση των ρυπαντών στο νερό ή στις ροές αποβλήτων. Έχουν χαμηλό κόστος, χαμηλές ενεργειακές απαιτήσεις, είναι ιδιαίτερα απλοί στον χειρισμό και στην συντήρηση τους και ικανοί να πετύχουν απομάκρυνση πολλών διαφορετικών ρύπων. Στα πλαίσια της παρούσας μελέτης ερευνήθηκε η απόδοση ενός τεχνητού υγροβιότοπου οριζόντιας ροής για την απομάκρυνση των βαρέων μετάλλων Cd, Ni και Zn, από δευτερογενώς επεξεργασμένα λύματα, με την χρήση των αλόφυτων Juncus acutus L. Ο τεχνητός υγροβιότοπος ήταν εγκατεστημένος στον Βιολογικό Καθαρισμό των Χανίων, με λειτουργικό όγκο 57 λίτρων και υπόστρωμα από χαλίκι που κάλυπτε καλά τις ρίζες των φυτών. Η εισροή που τροφοδοτούσε τον υγροβιότοπο αποτελούνταν από δύο παροχές, η πρώτη ήταν λύμα που αντλούνταν από την εκροή της δευτεροβάθμιας επεξεργασίας του Βιολογικού Καθαρισμού, ενώ η δεύτερη παροχή ήταν τεχνητά ρυπασμένη με ένα διάλυμα Cd, Ni και Zn. Η δεύτερη παροχή σχεδιάστηκε να συναντά την παροχή του λύματος και μαζί τροφοδοτούσαν τον υγροβιότοπο με παροχές από 2 έως 2.6 l/h. Οι παροχές αυτές οδηγούσαν σε υδραυλικό χρόνο παραμονής (HRT) 1 έως 1.2 μέρες. Η στάθμη του υγροβιότοπου παρέμενε πάντα σταθερή. Δειγματοληψίες πραγματοποιούνταν από την εισροή και την εκροή του υγροβιότοπου κάθε 24 ώρες οι οποίες μετριούνταν για το pH, EC, ORP, DO, TDS και τις συγκεντρώσεις των Ni, Cd, Zn. Μια φορά την βδομάδα πραγματοποιούνταν μετρήσεις για ολικό φώσφορο και άζωτο, BOD, COD και TSS. Τα αποτελέσματα μετά από επτάμηνη συνεχή λειτουργία του συστήματος, έδειξαν ότι ο τεχνητός υγροβιότοπος είναι σε θέση να επεξεργαστεί το ρυπασμένο νερό με βαρέα μέταλλα. Για το Cd σημειώθηκε απομάκρυνση 67-88%, για το Ni σημειώθηκε 23-50% απομάκρυνση και για το Zn 49-59%, με τις τιμές των συγκεντρώσεων τους στην εκροή να είναι κάτω από τα όρια για την επαναχρησιμοποίηση λυμάτων σύμφωνα με την Ευρωπαική Ένωση. Ακόμα το σύστημα έδειξε ότι είναι ικανό να επιτύχει μείωση του ολικού Ν, ολικού P και των TSS. Summarization: In recent years, the extensive use of heavy metals in numerous activities lead to the accumulation of significant concentrations of them in Wastewater Treatment Plants (WWTP) or in the aquatic environment. The pollution of the marine environment or the recycled water due to inadequate processing of waste water is a major environmental problem. The aptly processing of waste water, specifically municipal wastewater, with the use of efficient technologies is essential, so that the pollutant load will decrease. Constructed Wetlands (CWs) are among the proven efficient technologies for wastewater treatment. They are mechanical systems, designed and constructed according to the functions of natural wetlands, like the vegetation, the substrate and the microbial activity for water and wastewater treatment. They are low cost, low-energy, easily operated and maintained, able to achieve multiple goals of contaminant removal and have a strong potential for application in developing countries, particularly by small rural communities. The goal of this work is the remediation of secondary treated municipal wastewaters polluted with heavy metals by a halophyte-based constructed wetland with the specific aim to explore the performance of a Juncus acutus L. based CW mesocosm for the removal of Cd, Ni and Zn from secondary treated wastewater. A horizontal subsurface flow (HSF) CW mesocosm (1x0.5x0.5m) of 57 L working volume with Juncus acutus L. plants is operated in the Wastewater Treatment Plant of the city of Chania in Greece. The influent CW wastewater consists of two fluxes: the 1st is wastewater directed from the outlet of the secondary treatment of the WWTP and the 2nd flux is artificially polluted water with Cd, Ni and Zn. The second flux is directed to meet the wastewater flux and together are pumped onto the gravel bed at fixed rates from 2 to2.6L/h; resulting at a 1-1.2-day hydraulic retention time (HRT). The CW water level remained always constant. Samples are collected at the inlet and outlet every 24h and analyzed for pH, EC, ORP, DO, TDS and Cd,Ni and Zn concentrations. Once a week, the samples are analyzed also for total nitrogen, total phosphorus, COD, BOD and TSS. The results of 7 months of continuous operation indicate that the system is able to treat heavy metal polluted wastewater as tertiary treatment. The removal capacities were 67-80% for Cd, 49-59% for Zn and 23-50% for Ni. Moreover, the system seems to achieve also reduction of total N, total P and TSS.

Περίληψη: Η υγειονομική ταφή απορριμμάτων είναι μια ευρέως εφαρμοζόμενη μέθοδος απόρριψης στερεών αποβλήτων στο έδαφος και εφαρμόζεται σε ειδικούς χώρους όπου ονομάζονται Χώροι Υγειονομικής Ταφής Απορριμμάτων (ΧΥΤΑ). Η συγκεκριμένη μέθοδος θεωρείται μια ελεγχόμενη και οργανωμένη διαδικασία επεξεργασίας των στερεών απορριμμάτων. Ωστόσο, τα παραγόμενα στραγγίδια - τα υγρά υποπροϊόντα από την αποσύνθεση των οργανικών στερεών αποβλήτων, τη συμπίεση των αποβλήτων και τη διείσδυση της βροχής στη μάζα τους κατά τη διαδικασία της υγειονομικής ταφής - περιέχουν σημαντικό ρυπογόνο φορτίο και εάν δεν τύχουν κατάλληλης επεξεργασίας, μπορούν να ρυπάνουν τα επιφανειακά και τα υπόγεια ύδατα. Ως εκ τούτου, τα στραγγίσματα των ΧΥΤΑ πρέπει να επεξεργαστούν αποτελεσματικά πριν από την διάθεσή τους σε κάποιο αποδέκτη. Μια υποσχόμενη διαδικασία επεξεργασίας είναι η προσρόφηση σε ενεργοποιημένο ζεόλιθο (φυσικό ή συνθετικό ορυκτό, το οποίο χρησιμοποιείται συχνά ως προσροφητικό), προκειμένου να επιτευχθούν υψηλοί ρυθμοί απομάκρυνσης των επικίνδυνων συστατικών των στραγγιδίων ΧΥΤΑ. Η παρούσα μελέτη εστίασε στην απομάκρυνση του αμμωνιακού αζώτου (ΝΗ3-Ν) (με αρχική συγκέντρωση περίπου 2100 mg/L) από τα στραγγίδια του ΧΥΤΑ Πέρα Γαλήνων, Ηρακλείου, με προσρόφηση σε ενεργοποιημένο φυσικό ζεόλιθο, έτσι ώστε να προσδιοριστεί η μέθοδος επεξεργασίας με την μεγαλύτερη δυνατή απόδοση. Στα πειράματα που διεξήχθησαν χρησιμοποιήθηκε χημικά και θερμικά ενεργοποιημένος κλινοπτιλόλιθος, ένας από τους πλέον κατάλληλους φυσικούς ζεόλιθους για προσρόφηση ΝΗ3-Ν. Η επεξεργασία των 100mL ανεπεξέργαστων στραγγισμάτων με 40g ενεργοποιημένου ζεόλιθου κατέληξε σε πιο ενθαρρυντικά αποτελέσματα σε σύγκριση με τις υπόλοιπες θεραπείες της συγκεκριμένης μελέτης. Η επιτευχθείσα απομάκρυνση ΝΗ3-Ν από 100mL ανεπεξέργαστων στραγγισμάτων με προσροφήσεις σε 40g (μονή επεξεργασία), 20g και 20g (διπλή διαδοχική επεξεργασία) και 13.33g, 13.33g και 13.33g (τριπλή διαδοχική επεξεργασία) ενεργοποιημένου ζεόλιθου, ήταν 83.74%, 93.61% και 93.85% αντίστοιχα. Σύμφωνα με τους προαναφερθέντες ρυθμούς απομάκρυνσης, προτιμούνται οι δύο διαδοχικές προσροφήσεις, καθώς έχουν παρόμοιες επιδόσεις με τις τρεις διαδοχικές προσροφήσεις, ενώ είναι λιγότερο περίπλοκες από κατασκευαστική άποψη. Η προσρόφηση σε ενεργοποιημένο ζεόλιθο είναι μία υποσχόμενη διαδικασία επεξεργασίας, καθώς επιτυγχάνει υψηλό ποσοστό απομάκρυνσης του ΝΗ3-Ν, χωρίς την χρήση εξειδικευμένου εξοπλισμού, καθώς εμπεριέχει φυσικά υλικά (ζεόλιθο, θαλασσινό αλάτι) τα οποία είναι άφθονα στην φύση. Η συγκεκριμένη μέθοδος επεξεργασίας θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε μονάδες επεξεργασίας λυμάτων επί των πλοίων. Summarization: Sanitary landfill is a widely applied disposal method of solid waste into the ground and is applied to special areas called Sanitary Landfill Sites. This special method is considered as a controlled and organized treatment process of solid waste. However, produced landfill leachates -the liquid by-products from the decomposition of organic solid waste, the compression of waste and the rain penetration during the process of sanitary landfill - contain significant polluting load and if not properly treated, they can contaminate the surface water and the groundwater. Therefore, the landfill leachate should have been efficiently treated before their disposal to a recipient. One promising treatment process is the adsorption on zeolite (natural or synthetic mineral, which is frequently used as adsorbent), in order to achieve high removal rates of the hazardous constituents of landfill leachates. The current study was focused on the removal of ammoniacal nitrogen (ΝΗ3-Ν) (with initial concentration at 2100 mg/L) from landfill leachate Pera Galinon, Heraklion, by adsorption on activated natural zeolite, in order to determine the most efficient treatment method. In the experiments which were carried out, chemical and thermal activated clinoptilolite was used, one of the most suitable natural zeolites for ΝΗ3-Ν adsorption. The treatment of 100mL raw leachate with 40g of activated zeolite concluded to more encouraging results, compared with the rest treatments of this study. The achieved ΝΗ3-Ν removal of 100mL raw leachate with adsorptions with 40g (single treatment), 20g and 20g (double successive treatment) and 13.33g, 13.33g and 13.33g (triple successive treatment) activated zeolite, was 83.74%, 93.61% and 93.85% respectively. According to the above mentioned removal rates the two successive adsorptions are preferable, as they have similar performance with the three successive adsorptions, while they are less complicated from a construction point of view. The adsorption on activated clinoptilolite is a promising treatment procedure, as it achieves a high removal rate of ΝΗ3-Ν without the use of specialized equipment, as it contains natural materials (zeolite, sea salt), which are abundant in nature. This method of treatment could be applied to on-board sewage treatment plants.

Περίληψη: Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι η δημιουργία ενός συστήματος, το οποίο θα επεξεργάζεται υγρά απόβλητα με υψηλή περιεκτικότητα σε αμμωνία, κάνοντας χρήση της επιστήμης και των τεχνικών της φυτοεξυγίανσης αλλά και της διαδικασίας της νιτροποίησης με ενθυλακωμένους βιοκαταλύτες. Παράλληλος στόχος του συστήματος, είναι η ανάκτηση των θρεπτικών συστατικών που βρίσκονται στα υγρά απόβλητα, μέσω της μετατροπής τους σε φυτική βιομάζα για περαιτέρω επεξεργασία αυτής. Το υγρό απόβλητο θα καθαρίζεται μέσω της κατανάλωσης των θρεπτικών συστατικών από τα φυτά και στη συνέχεια τα ανακτώμενα συστατικά αυτά, υπό τη μορφή φυτικής βιομάζας θα επεξεργάζονται ανάλογα για παραγωγή ζωοτροφής, κομπόστ,βιοντίζελ κ.α. Στο πειραματικό μέρος της εργασίας χρησιμοποιήθηκαν ούρα, ως απόβλητο με υψηλή περιεκτικότητα σε αμμωνία(510mg/L). Το σύστημα αυτό αποτελείται απο μία δεξαμενή σταθεροποίησης, η οποία λειτουργεί σαν πρώτος χώρος συλλογής του ανεπεξέργαστου αποβλήτου η οποία όμως θα λειτουργεί και σαν δεξαμενή στην οποία θα πραγματοποιείται υδρόλυση της ουρίας, ανάλογα με το απόβλητο, τον διαθέσιμο χώρο και την περιεκτικότητά του. Στη συνέχεια, το υγρό απόβλητο θα οδηγείται σε έναν βιοαντιδραστήρα νιτροποίησης, ο οποίος περιέχει ενθυλακωμένους βιοκαταλύτες Lentikats, με σκοπό την πλήρη νιτροποίηση της αμμωνίας. Έπειτα, το νιτροποιημένο πλέον απόβλητο, θα οδηγείται στην δεξαμενή/λίμνη επιπλεόντων φυτών, η οποία περιέχει φυτά του είδους E. Crassipes και S .Natans, φυτά γνωστά για τις ιδιότητες να αποσπούν μεγάλο μέρος των θρεπτικών απο υδάτινα σώματα και με γρήγορη ανάπτυξη. Τέλος, μετά τον ανάλογο χρόνο παραμονής στη λίμνη(18days), του νιτροποιημένου αποβλήτου, ο οποίος εξαρτάται από την ποιότητα της εκροής που απαιτείται, το εξυγιασμένο πλέον υγρό απόβλητο θα συλλέγεται για επαναχρησιμοποίηση, διάθεση ή περαιτέρω επεξεργασία. Η φυτική βιομάζα που θα παράγεται(40 gr/(day m2)) θα συλλέγεται με αραίωση των πιο μεγάλων ηλικιακά φυτών, και ανάλογα με την εγκατάσταση και το χώρο που βρίσκεται το σύστημά, η παραχθείσα φυτική βιομάζα θα επεξεργάζεται ανάλογα. Στις πειραματικές διατάξεις, το σύστημα δοκιμάστηκε με δύο τρόπους. Όταν στο απόβλητο υπάρχει μεγάλη ποσότητα ουρίας, η οποία υδρολύεται και παράγει επιπλέον αμμωνία, επιλέγεται, είτε πρώτα να επιτραπεί να λάβει χώρα η υδρόλυση(4days) αυτή και στη συνέχεια να υπάρξει συνεχή παροχή(1,5L/day) και λειτουργία του συστήματος(Treactor=1,6days), είτε χωρίς να επιτευχθεί υδρόλυση, η ποσότητα του αποβλήτου να εισέρχεται απο την δεξαμενή σταθεροποίησης καθορισμένη από τις αυξομειώσεις του pH του βιοαντιδραστήρα (ρύθμιση pH) για να αποφευχθεί συσσώρευση αμμωνίας στον βιοαντιδραστήρα και πιθανές αστοχίες του συστήματος. Η δεύτερη τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στις δυο περιπτώσεις, είτε με υδρόλυση ουρίας, είτε χωρίς. Η συνεχής λειτουργία όμως, χωρίς αρχική υδρόλυση ουρίας, δεν λειτουργεί σωστά καθώς υπάρχει συσσώρευση αμμωνίας μέσα στον βιοαντιδραστήρα. Αφού έχει λειτουργήσει και δοκιμάστει το σύστημα στις διάφορες καταστάσεις, θα καταγραφεί η παραγωγή φυτικής βιομάζας(40 gr/(day m2)), θα προταθούν τρόποι αξιοποίησης αυτής, ανάλογα της τοποθεσίας του συστήματος και το υγρό απόβλητο το οποίο επεξεργάζεται. Θα δημιουργηθούν επίσης διαγράμματα ροής ενός ολοκληρωμένου τέτοιου συστήματος, καθώς και θα αναφερθούν πρακτικά παραδείγματα εφαρμογής τους με κοστολόγιο και εξοπλισμό. Συμπερασματικά, ολοκληρώνοντας τις πειραματικές διαδικασίες, φαίνεται πόσο οικονομικό, οικολογικό και απλό είναι ένα τέτοιο σύστημα. Είναι ικανό να επεξεργάζεται απόβλητο με υψηλές συγκεντρώσεις σε αμμωνία, δίνοντας μια ποιοτικά ικανοποιητική εκροή. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο του, για επεξεργασία υγρών αποβλήτων με ελάχιστα λειτουργικά κόστη και απαιτήσεις σε προσωπικό, είτε μπορεί να ενσωματωθεί σε μια ήδη υπάρχουσα εγκατάσταση επεξεργασίας υγρών αποβλήτων για επεξεργασία κάποιου ρεύματος. Καθώς ανακτώνται και θρεπτικά στοιχεία απο τα απόβλητα, έχει θετική παράμετρο στα οικονομικά της συνολικής επεξεργασίας του εκάστοτε αποβλήτου, παρέχει οικονομικό όφελος απο την αξιοποίηση της παραχθείσας φυτικής βιομάζας. Summarization: The aim of this thesis is to create a system that will process high ammonia waste liquors, using the science and techniques of phyto-oxygenation and the process of nitrification with encapsulated biocatalysts. Also, the other goal is to recover the nutrients found in the liquid waste by converting it to plant biomass for further processing of it. The liquid waste will be purified by the consumption of nutrients from the plants and then the recovered components, in the form of plant biomass, will be processed accordingly for production of feed, compost, biodiesel etc. In the experimental part of the work urine was used as waste with high ammonia content (510mg / L). This system consists of a stabilization tank, which acts as the first wastewater collection tank but will also act as a reservoir in which urea hydrolysis will take place, depending on the waste, the available space and its content. Thereafter the liquid waste will be led to a nitrification bioreactor containing encapsulated Lentikats biocatalysts in order to fully nitrate the ammonia. Then, the nitrified waste will be fed to the tank / lake of floating plants, which contains plants such as E. Crassipes and S. Natans, plants known for their properties to extract much of the body's nutrients and rapid growth. Finally, after the corresponding 18days spent on the lake, the nitrified waste, which depends on the quality of the effluent required, the liquid waste will be collected for re-use, disposal or further processing. The plant biomass to be produced (40 gr / (day m2)) will be harvested by thinning the largest plantations, and depending on the plant and the plant site, the plant biomass produced will be processed accordingly. In experimental arrangements, the system was tested in two ways. When there is a large amount of urea in the waste, which is hydrolyzed and produces additional ammonia, it is chosen either to first allow hydrolysis to occur (4days) and then to provide a continuous flow (1,5L / day) and system operation ( Treactor = 1,7days), or without hydrolysis, the amount of waste entering the stabilizer tank determined by the bioreactor pH fluctuations (pH adjustment) to avoid ammonia accumulation in the bioreactor and possible system failures. The second technique can be used in both cases, either by hydrolysis of urea or without. However, continuous operation, without initial hydrolysis of urea, does not work properly as there is ammonia accumulation in the bioreactor. After the system has been operated and tested in the various situations, plant biomass production (40 gr / (day m2) will be recorded and ways of using it will be proposed, depending on the location of the system and the wastewater it processes. Flow charts of such an integrated system will also be created, as well as practical examples of their application with cost and equipment. In conclusion, completing the experimental procedures, it shows how economical, ecological and simple this system is. It is capable of treating waste with high concentrations of ammonia, giving a satisfactory effluent. It can be used alone for wastewater treatment with minimal operating costs and staffing requirements, or it can be integrated into an existing wastewater treatment plant to process a current. As nutrients recover from the waste, there is a positive parameter in the economics of the overall treatment of the waste and it provides economic benefit from the utilization of the produced plant biomass.