title: Βελτιστοποίηση σχεδιασμού τεχνητών υγροβιότοπων για την επεξεργασία αστικών υγρών αποβλήτων με χρήση πιλοτικών μονάδων
title: Design optimization of artificial wetlands for the treatment of municipal wastewater using pilot plants
Creators: name: Μαυρογιαννης Δημητριος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2024

description: Οι τεχνητοί υγροβιότοποι (CW) έχουν αναγνωριστεί ως μια βιώσιμη, οικονομική και αποδοτική επιλογή διαχείρισης αστικών λυμάτων. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας μελετήθηκαν σε πιλοτική κλίμακα η βελτιστοποίησης των παραμέτρων σχεδιασμού των CW για την επεξεργασία αστικού λύματος που προέρχεσαι από την ΕΕΛ Χανίων. Στον εξωτερικό χώρο του θερμοκηπίου της σχολής Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος, του Πολυτεχνείου Κρήτης στήθηκαν τρεις τεχνητοί υγροβιότοποι κατακόρυφης υποεπιφανειακής ροής (VF CWs). Στη μονάδα G (Gravel) χρησιμοποιήθηκε ως πληρωτικό υλικό χαλίκι, ενώ στις μονάδες P (Plastic) και C (Control) χρησιμοποιήθηκε ανακυκλωμένο πλαστικό HDPE. Οι μονάδες G και P φυτεύτηκαν με κοινό καλάμι, ενώ η C παρέμεινε χωρίς βλάστηση.
Τα συστήματα τέθηκαν σε λειτουργία τον μήνα Ιούλιο, ενώ το πείραμα διήρκησε μέχρι τον Δεκέμβρη. Στα συστήματα εφαρμοζόταν λύμα, το οποίο προερχόταν αμέσως μετά το στάδιο της πρωτοβάθμιας καθίζησης και για τους δύο πρώτους μήνες η τροφοδοσία τους ήταν ημερήσια με όγκο 1,5L. Τον Σεπτέμβρη, η τροφοδοσία γινόταν ανά 3 μέρες, αφήνοντας 2 μέρες ανάπαυσης στα συστήματα, ενώ παράλληλα ο όγκος αυξήθηκε στα 5 L. Από τον Οκτώβρη μέχρι τον Δεκέμβρη, ο τρόπος τροφοδοσίας παρέμεινε ίδιος, ανά 3 μέρες, αλλά ο όγκος αυξήθηκε στα 8 L. Οι εβδομαδιαίες πειραματικές αναλύσεις που πραγματοποιούνταν αφορούσαν την εισροή και τις εκροές των συστημάτων, για τον χαρακτηρισμό της απόδοσης απομάκρυνσης ρύπων.
Πιο συγκεκριμένα, η μονάδα P εμφάνισε τις μεγαλύτερες μέσες απομακρύνσεις BOD5, COD, TN, NH4-N (82,16 ± 13.90 %, 82.26 ± 7.39 %, 74.89 ± 16.44 %, 76.37 ± 17.49 %), ενώ σημαντική μέση απομάκρυνση εμφάνισε και στα TSS ( 83.19± 15.30 %). Η μονάδα G είχε υψηλότερες μέσες απομακρύνσεις στους TP, PO43- -P και TSS (46.91 ± 14.43 %, 27.70 ± 19.85 %, 86.14± 16.13 %), ενώ εμφάνισε σημαντικές μέσες απομακρύνσεις BOD5, COD, TN και NH4-N  (78.71 ± 13.36 %, 77.84 ± 15.09 %, 69.09 ± 18.45 %, 68,00 ± 20,09 %). Η μονάδα C, παρά την απουσία βλάστησης, παρουσίασε την υψηλότερη απόδοση στην μέση απομάκρυνση TOC (62.61 ± 16.46 %), ενώ παρουσίασε σημαντική απομάκρυνση COD και TSS (75.36 ± 10.82 %, 74.11± 19.12 %). Τέλος, η ηλεκτρική αγωγιμότητα των G,P και C ήταν 1481 ± 487 μS/cm, 1553 ± 542 μS/cm, 2038 ± 1446 μS/cm, ενώ το pH και των τριών μονάδων εμφανίστηκε ελαφρώς αλκαλικό.

description: Constructed wetlands (CW) have been recognized as a sustainable, economical and efficient option for municipal wastewater management. In the context of this thesis, the optimization of the design parameters of CW for the treatment of municipal wastewater from the wastewater treatment of Chania was studied on a pilot scale. Three constructed wetlands of vertical sub-surface flow (VF CWs) were set up in the outdoor area of the greenhouse of the Faculty of Chemical and Environmental Engineering of the Technical University of Crete. In unit G (Gravel), gravel was used as a substrate, while in units P (Plastic) and C (Control), recycled HDPE plastic was used. Units G and P were planted with common reed Phragmites Australis, while C remained unvegetated.
The systems became operational in July and the experiment lasted until December. The systems were watered with municipal wastewater, which came immediately after the primary sedimentation stage and for the first two months the feed was daily with a volume of 1.5 L. In September, the feeding was done every 3 days, leaving 2 days of rest for the systems, while the volume was increased to 5 L. From October to December, the watering mode remained the same, every 3 days, but the volume was increased to 8 L. The weekly experimental analyses carried out were on the inflow and outflow of the systems, for the characterization of pollutant removal efficiency.
More specifically, the P unit showed the highest mean removals of BOD5, COD, TN, NH4-N (82.16 ± 13.90 %, 82.26 ± 7.39 %, 74.89 ± 16.44 %, 76. 37 ± 17. 49 %), while significant mean removals were also observed in TSS (83.19 ± 15. 30 %). Unit G had higher mean removals of TP, PO43--P and TSS (46.91 ± 14.43 %, 27.70 ± 19.85 %, 86.14 ± 16.13 %), and showed significant mean removals of BOD5, COD, TN and NH4-N (78.71 ± 13.36 %, 77.84 ± 15.09 %, 69.09 ± 18.45 %, 68.00 ± 20.09 %). Unit C, despite the absence of vegetation, showed the highest performance in mean TOC removal (62.61 ± 16.46 %), and showed significant COD and TSS removal (75.36 ± 10.82 %, 74.11 ± 19.12 %). Finally, the Electrical Conductivity of G, P and C were 1481 ± 487 μS/cm, 1553 ± 542 μS/cm, 2038 ± 1446 μS/cm, while the pH of all three units appeared slightly alkaline.