title: Απομόνωση και προσδιορισμός του ενεργειακού περιεχομένου λιπών και ελαίων σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων της Κρήτης

title: Isolation and determination of the energy content of grease and oil in wastewater treatment plants on the island of Crete

Creators: name: Τατας Νικολαος-Ραφαηλ
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2022

description: 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.

description: 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.