title: Μελέτη αποτελεσματικότητας τεχνητού υγροβιότοπου με αλόφυτα για την απομάκρυνση Cd, Ni και Zn από αστικά λύματα
title: Efficiency study of a halophyte based constructed wetland for the removal of Cd, Ni and Zn from municipal wastewater
Creators: name: Αγιουταντη Ροζαλια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2018

description: 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.

description: 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.