title: Σύζευξη τεχνολογιών τεχνητών υγροβιοτόπων και νανοφυσαλίδων αέρα για την επεξεργασία αστικών λυμάτων


title: Combined technologies of constructed wetlands and air nanobubbles for municipal wastewater treatment
Creators: name: Καψης Φωτιος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε με στόχο την εκτίμηση της αποτελεσματικότητας της σύζευξης 2 υπάρχοντων τεχνολογιών, οι οποίες ξεχωριστά χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία λυμάτων, των τεχνητών υγροβιοτόπων και των νανοφυσαλίδων αέρα, ως προς την επεξεργασία αστικών λυμάτων και πιο συγκεκριμένα τη μείωση του οργανικού φορτίου. Επίσης, ερευνήθηκε και η συμβολή των νανοφυσαλίδων αέρα στη φυσιολογία και ανάπτυξη των φυτών.
Για το σκοπό, αυτό, δημιουργήθηκε μια πειραματική διάταξη που προσομοιάζει τη λειτουργία ενός τεχνητού υγροβιότοπου, χρησιμοποιώντας ειδικά κατασκευασμένα ποτήρια ζέσεως. Τα φυτά που χρησιμοποιήθηκαν ήταν αλόφυτα, και πιο συγκεκριμένα το αλόφυτο Juncus acutus L., το οποίο έχει αποδειχθεί ότι είναι ιδανικός υποψήφιος για φυτοεξυγίανση αστικών λυμάτων εξαιτίας της αντοχής του στην πρόσληψη τοξικών ρύπων, όπως τα βαρέα μέταλλα. Το σύστημα ήταν εγκατεστημένο στο θερμοκήπιο του εργαστηρίου Βιοχημικής Μηχανικής και Περιβαλλοντικής Βιοτεχνολογίας με λειτουργικό όγκο 125,5 ml ανά πειραματικό ποτήρι και υπόστρωμα από λεπτό χαλίκι που κάλυπτε καλά τις ρίζες των φυτών. 
Το πείραμα είχε διάρκεια 20 ημέρες, κατά τις οποίες γινόταν καθημερινή προσθήκη του κατάλληλου διαλύματος εισροής ανάλογα την ομάδα μελέτης και στη συνέχεια, μετριόταν ο όγκος του διαλύματος εκροής για τον έλεγχο των δειγμάτων και της εξατμισοδιαπνοής. Επίσης, ανά 2 ημέρες γινόταν έλεγχος των μετρήσεων pH, ηλεκτρικής αγωγιμότητας, δυναμικού οξειδοαναγωγής, διαλυμένου οξυγόνου καθώς και των CΟD, ολικού αζώτου και ολικού φωσφόρου. Στο τέλος της πειραματικής διαδικασίας έγιναν μετρήσεις για τον έλεγχο της ολικής, α- και β- χλωροφύλλης, της ενζυμικής δραστηριότητας της καταλάσης στις ρίζες των φυτών, της βιομάζας, του περιεχόμενου νερού και του αριθμού των φύλλων των φυτών.   
Από τα αποτελέσματα που εξήχθησαν μετά από συνεχή λειτουργία του συστήματος, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η σύζευξη αυτών των 2 τεχνολογιών, αρχικά, είχε παρόμοια απόδοση σε σχέση με την ομάδα με το λύμα, δείχνοντας βέβαια μια τάση να επεξεργάζεται καλύτερα το οργανικό φορτίο προς το τέλος της πειραματικής διαδικασίας, χωρίς όμως να υπάρχει στατιστική διαφορά. Παρόμοια αποτελέσματα βγήκαν και από τη φυσιολογική και αναπτυξιακή απόδοση των φυτών, όπου η σύζευξη των τεχνολογιών έδειξε να βοηθάει τα φυτά προς το τέλος του πειράματος καλύτερα από την ομάδα με το λύμα, όχι αρκετή διαφορά όμως για να υπάρξει στατιστική διαφορά. Στατιστική διαφορά υπάρχει μόνο στο περιεχόμενο νερό.  

description: The present thesis was aimed at evaluating the effectiveness of bridging 2 existing technologies, which separately used for wastewater treatment, constructing wetlands and air nanobubbles, for wastewater treatment and in particular in organic load reduction. The contribution of air nanobubbles to plant physiology and growth was also investigated.
For this purpose, an experimental display was created that simulates the operation of a constructed wetland, using specially designed beakers. The plants used were halophytes, and in particular the Juncus acutus L. species, which has been proven to be an ideal candidate for municipal wastewater treatment due to its resistance to the absorption of toxic pollutants, such as heavy metals. The system was installed in the greenhouse of the Laboratory of Biochemical Engineering and Environmental Biotechnology with a working volume of 125.5 ml per experimental pot and a thin gravel substrate that covered the roots of the plants.
The experiment lasted for 20 days, with the appropriate intake solution being added daily to the study group and then the volume of the outlet solution was checked to control the samples and evaporation. In addition, pH, electrical conductivity, redox potential, dissolved oxygen, COD, total nitrogen and total phosphorus were measured every 2 days. At the end of the experimental procedure, measurements were made to control the total, a- and b- chlorophyll, enzyme activity of catalase in plant roots, biomass, water content and leaf number of plants.
From the results obtained after continuous operation of the system, we conclude that the bridging of these two technologies initially had a similar performance to that of the wastewater group, indicating, of course, a tendency to process the organic load better in the end of the experimental procedure, but with no statistical difference. Similar results were obtained from physiological and developmental performance of the plants, where bridging technologies showed that the plants were better at the end of the experiment than the wastewater group, but not enough to make a statistical difference. There is only  statistical difference in the water content.