title: Βελτιστοποίηση πιλοτικών μονάδων τεχνητών υγροβιότοπων με ανακυκλωμένο HDPE και βιοεξανθράκωμα για την επεξεργασία διασταλάγματος από τον ΧΥΤΑ Χανίων 
title: Optimization of pilot scale constructed wetlands with recycled HDPE and biochar for leachate treatment from Chania landfill
Creators: name: Θεοδωρακη Νικολεττα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2022

description: Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας μελετήθηκαν πειραματικά και βελτιστοποιήθηκαν ορισμένες παράμετροι κατασκευής και λειτουργίας της τεχνολογίας των Τεχνητών Υγροβιότοπων για την επεξεργασία διασταλάγματος από τον Χ.Υ.Τ.Α. Χανίων. Το πείραμα αφορά δυο μονάδες τεχνητών υγροβιότοπων οριζόντιας υποεπιφανειακής ροής, οι οποίες τοποθετήθηκαν στον υπαίθριο χώρο του θερμοκηπίου της Σχολής Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος στο Πολυτεχνείο Κρήτης. Το πληρωτικό υλικό και των δύο μονάδων είναι ανακυκλωμένο πλαστικό HDPE, ενώ στη μία από τις δύο μονάδες υπήρχε και ένα στρώμα από βιοεξανθράκωμα το οποίο παρήχθη από κλαδέματα ελιάς ως ένα υπόδειγμα κυκλικής διαχείρισης. Οι δύο πιλοτικές μονάδες  χαρακτηρίζονται ως P (Plastic) και ΡΒ (Plastic & Biochar), και φυτεύτηκαν με το κοινό καλάμι Phragmites Australis. 
Ως εισροή στις μονάδες εφαρμόστηκε διαστάλαγμα, το οποίο συλλεγόταν αμέσως μετά από το στάδιο της κροκίδωσης στη μονάδα επεξεργασίας διασταλάγματος στον Χ.Υ.Τ.Α. Χανίων. Για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο του πειράματος γινόταν προσθήκη μεθανόλης και στις δύο μονάδες. Ο λειτουργικός όγκος των δύο μονάδων ήταν 188.3 L έκαστη. Επιπρόσθετα, η μέση ημερήσια παροχή ήταν 3.3L/day. Οι αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν αφορούσαν την εισροή, την εκροή και τη φυτική βιομάζα των μονάδων. Πιο συγκεκριμένα για τις εισροές και τις εκροές προσδιορίστηκαν οι εξής παράμετροι: BOD5, COD, NO3-N, NO2-N, NH4-N, PO43--P, υδραυλική αγωγιμότητα, pH, μετάλλα και μεταλλοειδή. Οι αναλύσεις της φυτικής βιομάζας αποσκοπούσαν στον προσδιορισμό TN (ολικό άζωτο), TP (ολικό φώσφορο) και μετάλλων και μεταλλοειδών.
Τα αποτελέσματα των μέσων αποδόσεων για τις μονάδες Ρ και ΡΒ είναι τα ακόλουθα. Για COD η απόδοση στη μονάδα Ρ είναι 70.5±10.8% και στη ΡΒ είναι 72.5±10.6%. Για ΝΟ3-Ν η απόδοση της μονάδας Ρ ισούται με 81.2±10.5%, ενώ για τη μονάδα ΡΒ η απόδοση αγγίζει το 95.2±3.0%. Για ΝΟ2-Ν η απόδοση είναι 88.9±7.0% της μονάδας Ρ και 95.0±4.8% της μονάδας ΡΒ. Αναφορικά με το ΝΗ4-Ν, η μονάδα Ρ φτάνει στο 71.3±12.4% και η μονάδα ΡΒ στο 79.9±9.4%. Αντίστοιχα, η απόδοση για τα TSS είναι για τη μονάδα Ρ 87.1±8.6% και 86.6±5.4%. για την ΡΒ. Επιπλέον, η υδραυλική αγωγιμότητα κυμαίνεται σχεδόν στα ίδια επίπεδα με αυτήν της εισροής, ενώ το pH είναι ελαφρώς αλκαλικό. Επίσης BOD5 και PO43--P ήταν σχεδόν μη ανιχνεύσιμα στις εκροές των μονάδων Ρ και ΡΒ. Τέλος, τα αποτελέσματα για τα μέταλλα και μεταλλοειδή έδειξαν ότι υπάρχουν ορισμένα στοιχεία που ανιχνεύονται σε υψηλότερες συγκεντρώσεις, όπως το Β, Mg, K, Ca, Fe και Zn ωστόσο δεν υπερβαίνουν τα τυπικά νομοθετικά όρια εκροών δευτεροβάθμιας επεξεργασίας. Όσον αφορά τη φυτική βιομάζα διαπιστώνεται ότι τα φυτά έχουν κατά βάση την τάση να συγκρατούν ποσότητες μετάλλων, φωσφόρου και αζώτου περισσότερο στις ρίζες τους και λιγότερο στα φύλλα και τους κορμούς τους. Το βασικό συμπέρασμα που προέκυψε είναι ότι η προσθήκη βιοεξανθρακώματος και μεθανόλης αυξάνει την απόδοση απομάκρυνσης ρύπων, ενώ ακόμη το ανακυκλωμένο πλαστικό HDPE, ως υλικό υποστρώματος,  είναι μια καινοτόμoς εναλλακτική αντί άλλων συμβατικών υλικών υποστρώματος.

description: In the context of the present thesis, the optimization of construction and operation parameters of constructed wetlands have been experimentally studied for the treatment of leachate from the landfill of Chania. The experiment concerns two horizontal subsurface flow constructed wetlands, which were placed in the outdoor area of the greenhouse of the School of Chemical and Environmental Engineering at the Technical University of Crete. Recycled HDPE plastic was used as filling material to both units, while in one unit a layer of biochar was also placed. The units were labelled P (Ρlastic) and PB (Ρlastic & Βiochar) and were planted with the common reed, Phragmited Australis.
The inflow for the units was leachate, which was collected after the flocculation stage at the leachate treatment plant of the Chania landfill. Moreover, methanol was added to both units at certain time period. The operating volume of each unit was 188.3 L. Additionally, the average flow rate of volume for the units was 3.3L/day. The follow-up analyses concerned the inflow, outflow and the plant biomass of the units. More specifically, the inflow and outflows was analyzed for the determination of the following parameters: BOD5, COD, NO3-N, NO2-N, NH4-N, PO43--P, Electrical Conductivity, pH, metals and metalloids. The analysis of the plant biomass aimed at the determination of TN (total Nitrogen), TP (total Phosphorus), metals and metalloids.
The results of the mean yields for the P and PB units are as follows. For COD the efficiency in unit P was 70.5±10.8% and in unit PB is 72.5±10.6%. For NO3-N the yield of unit P was equal to 81.2±10.5%, while for unit PB the yield reached 95.2±3.0%. For NO2-N the yield was 88.9±7.0% of the P unit and 95.0±4.8% of the PB unit. Regarding NH4-N, the unit P reached 71.3±12.4% and the unit PB 79.9±9.4%. Respectively, the yield for TSS was for unit P at 87.1±8.6% and 86.6±5.4% for PB. Moreover, the Electrical Conductivity seems to be almost at the same level as that of the inflow, while the pH is slightly alkaline. Also, BOD5 and PO43--P were almost undetectable in the outflows of the P and PB units. Finally, the results for metals and metalloids showed that there are some elements that are detected at higher concentrations, such as B, Mg, K, Ca, Fe and Zn, but they do not exceed the standard legal secondary wastewater effluent limits. Regarding plant biomass, it is found that plants basically tend to retain amounts of minerals, phosphorus and nitrogen more in their roots and less in their leaves and stems. The main conclusion is that the addition of biochar and methanol increases the pollutants’ removal efficiency, while the use of recycled HDPE plastic, as a substrate material, is an innovative alternative to other conventional substrate materials.