title: Συγκριτική μελέτη φυτεμένων και αφύτευτων τεχνητών υγροβιότοπων αφυδάτωσης ιλύος υπό διαφορετικές φορτίσεις
title: Comparative study of planted and unplanted sludge treatment wetlands under different sludge loading rates 
Creators: name: Φουσκα Βιργινια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2025

description: Στην παρούσα διπλωματική έγινε η κατασκευή και η συγκριτική μελέτη φυτεμένων και αφύτευτων τεχνητών υγροβιότοπων αφυδάτωσης ιλύος υπό διαφορετικές φορτίσεις. Για το πείραμα κατασκευάστηκαν 6 τεχνητοί υγροβιότοποι κατακόρυφης ροής, συγκεκριμένα η κατασκευή και διεξαγωγή του πειράματος έλαβε τόπο στον υπαίθριο χώρο της Εγκατάστασης Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) των Χανίων. Πιο αναλυτικά, 2 από τις μονάδες ήταν αφύτευτες (control), ενώ οι υπόλοιπες 4 είχαν φυτευτεί με Phragmites Australis, γνωστό και ως κοινό καλάμι. Σημαντικό είναι να επισημανθεί πως δύο μονάδες είχαν φόρτιση στερεών 60 kg/TS/year και οι άλλες δύο 80 kg/TS/year. Όλες οι δεξαμενές είχαν ίδιες διαστάσεις 100cm×120cm×116cm (Μ×Π×Υ) και  το πληρωτικό υλικό που επιλέχθηκε είναι το χαλίκι ποτάμιας προέλευσης σε ποικίλες κοκκομετρίες (κροκάλες μέχρι και ψιλό χαλίκι). 
Όσον αφορά την λειτουργία των μονάδων, χρησιμοποιήθηκε δευτεροβάθμια ιλύς από την Ε.Ε.Λ Χανίων. Κάθε δεξαμενή του πειράματος δεχόταν ποσότητα ιλύος σύμφωνα με τον ρυθμό φόρτισης ιλύος που της έχει οριστεί ενώ η συχνότητα των φορτίσεων οριζόταν σύμφωνα με τον εξεταζόμενο κύκλο φόρτισης. Το πείραμα διήρκησε στο σύνολο του 8 μήνες. Δειγματοληψίες και αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν στην υπολειμματική λυματολάσπη και διασταλάγματα αυτής σε κάθε μονάδα, και εξετάστηκαν οι  εξής παράμετροι:  BOD5, COD, TSS, NH4+-N, NΟ3-- N, TP, ΡΟ43—Ρ, EC, pH. Για την αφυδατωμένη υπολειμματική ιλύ στην επιφάνεια των μονάδων εξετάστηκαν όλα τα παραπάνω όπως επίσης: ολικά στερεά (TS), απόδοση αφυδάτωσης, πάχος υπολειμματικής ιλύος, οργανικά πτητικά στερεά (VS), καθώς μέταλλα και μεταλλοειδή.
Τα αποτελέσματα επικεντρώνονται στην υπολειμματική ιλύ, των μονάδων P60A, P60B, C60, P80A, P80B, και C80. Το πάχος της υπολειμματικής ιλύος στο τέλος του πειράματος ήταν ως εξής: 0,05m, 0,055m, 0,105m, 0,14m, 0,145m, 0,165m, αντιστοίχως. Τα ποσοστά μείωσης του όγκου της ιλύος αντίστοιχα: 97,5%, 97,2%, 94,7%, 94,7%, 94,5%, 93,7%. Το περιεχόμενο των TS ήταν: 46,35%, 48,77%, 8,71%, 13,22%, 22,55%, 9,31%. Ενώ  τ περιεχόμενο των VS ήταν: 77,75%, 78,78%, 77,62%, 77,25%,  75,30%, 77,17%.Οι μονάδες Ρ60Α και Ρ60Β ήταν οι πιο αποτελεσματικές ως προς την αφυδάτωση και είχαν την μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε ολικά στερεά. Επιπλέον στα  αποτελέσματα των μετάλλων και μεταλλοειδών οι συγκεντρώσεις όλων των πιλοτικών μονάδων βρίσκονται  αρκετά χαμηλότερα από τα όρια που έχουν θεσμοθετηθεί για την εφαρμογή  ιλύος στην γεωργία. Τέλος όσον αφορά τα χημικά χαρακτηριστικά της υπολειμματικής ιλύος των μονάδων P60A, P60B, C60, P80A, P80B, και C80 έχουν ως εξής : Για την μέση τιμή αμμωνιακών ΝΗ4+ Ν: 0,39 g/kg,1,03 g/kg, 0,19g /kg, 0,81 g/kg, 3,13 g/kg, 1,22 g/kg. Για την μέση τιμή νιτρικών N03- - N έχουμε : 9,30 g/kg, 4,32 g/kg, 24,85 g/kg, 23,0 g/kg, 21,49 g/kg 24,81g/kg. Για την μέση τιμή ολικού φώσφορου TP μετρήθηκαν: 5,42 g/kg 6,90 g/kg, 10,04 g/kg,11,02 g/kg, 9,94 g/kg, 12,93 g/kg. Τέλος οι μονάδες μεταξύ τους ανεξαρτήτου φόρτισης στερεών παρουσιάζουν την ίδια συμπεριφορά με παρόμοια ύψη φυτών.

description: In this thesis, a comparative study was conducted on the performance of planted and unplanted artificial wetlands for sludge dewatering under different loading rates. Six vertical flow constructed wetlands were built for the experiment, which took place in the outdoor area of the Chania Wastewater Treatment Plant. Specifically, two of the units were unplanted (control), while the remaining four were planted with *Phragmites australis* (common reed). Half of the units had a solids loading rate of 60 kg/TS/year, while the other half had 80 kg/TS/year. All tanks had the same dimensions (100 cm × 120 cm × 116 cm) and were filled with river-sourced gravel of various granulometries, ranging from coarse aggregates to fine gravel.
Regarding operation, primary effluent was applied for 20 days to allow plant adaptation, followed by secondary sludge supplied from the treatment plant. Each tank received sludge based on its assigned solids loading rate, while the irrigation frequency was adjusted according to the tank’s needs. The experiment lasted for 8 months in total. Analyses of influent and effluent focused on parameters such as BOD5, COD, TSS, NH4+- N, NΟ3- - N, TP, ΡΟ43—Ρ, EC, and pH. For the dehydrated solids layer on the surface of the units, additional analyses were conducted for TS, VS, as well as metals and metalloids.
The results focus on the residual sludge of units P60A, P60B, C60, P80A, P80B, and C80. The final residual sludge thickness at the end of the experiment is as follows: 0.05 m, 0.055 m, 0.105 m, 0.14 m, 0.145 m, and 0.165 m. The corresponding sludge volume reduction percentages are: 97.5%, 97.2%, 94.7%, 94.7%, 94.5%, and 93.7%. The final TS% values are: 46.35%, 48.77%, 8.71%, 13.22%, 22.55%, and 9.31%. The VS% values are: 77.75%, 78.78%, 77.62%, 77.25%, 75.30%, and 77.17%.  Units P60A and P60B were the most successful in terms of dewatering and had the highest total solids content. Additionally, regarding the metal and metalloid concentrations, all pilot units showed values significantly lower than the established limits for sludge application in agriculture.  Regarding the chemical characteristics of the residual sludge from units P60A, P60B, C60, P80A, P80B, and C80, the average ammonium concentrations were: 0.39 g/kg, 1.03 g/kg, 0.19 g/kg, 0.81 g/kg, 3.13 g/kg, and 1.22 g/kg. The average nitrate (NO₃⁻-N) concentrations were: 9.30 g/kg, 4.32 g/kg, 24.85 g/kg, 23.0 g/kg, 21.49 g/kg, and 24.81 g/kg. The average total phosphorus (TP) concentrations measured were: 5.42 g/kg, 6.90 g/kg, 10.04 g/kg, 11.02 g/kg, 9.94 g/kg, and 12.93 g/kg.  Finally, all units, regardless of loading rate, exhibited similar behavior with comparable plant heights.