Institutional Repository of the Technical University of Crete
Not a member yet
19304 research outputs found
Sort by
Modelling and energy efficiency improvement of the building of the Municipal Art Gallery of Chania
No full textΠερίληψη: Τα κτίρια σήμερα αναμένεται όλο και περισσότερο να ανταποκρίνονται σε υψηλότερες και πιο σύνθετες απαιτήσεις επιδόσεων: θα πρέπει να είναι βιώσιμα, να χρησιμοποιούν μηδενική καθαρή ενέργεια, να προάγουν ένα υγιές και άνετο περιβάλλον για τους ενοίκους, να είναι φιλικά προς το δίκτυο, αλλά και οικονομικά στην κατασκευή και συντήρησή τους. Αντικείμενο της παρούσας Προπτυχιακής Διπλωματικής εργασίας αποτελεί η μοντελοποίηση και ενεργειακή αναβάθμιση του κτιρίου της Δημοτικής Πινακοθήκης των Χανίων. Κύριος στόχος είναι η διατήρηση των εκάστοτε ιδανικών εσωτερικών συνθηκών περιβάλλοντος που προβλέπονται για χώρους συλλογής και έκθεσης έργων, όπως μουσεία και γκαλερί για τη συντήρηση των εκθεμάτων και την θερμική άνεση των χρηστών. Η πινακοθήκη χαρακτηρίζεται ως μια Νεοκλασική γκαλερί, η οποία στεγάζεται σε τριώροφο κτίριο του 20ου αιώνα. Η μοντελοποίηση του κτιρίου προσομοιώθηκε με το λογισμικό πακέτο Energy Plus και σύμφωνα με τα προβλεπόμενα δεδομένα των ΤΟΤΕΕ.
Με βάσει τα αποτελέσματα της προσομοίωσης του υφιστάμενου κτιρίου αξιολογούνται προτεινόμενα μέτρα ενεργειακής αναβάθμισης που αφορούν τόσο το κέλυφος όσο και τα ενεργειακά συστήματα(εκσυγχρονισμός του συστήματος φωτισμού με χρήση λαμπτήρων LED, η αντικατάσταση των κουφωμάτων με νέα πιστοποιημένα και υψηλής ενεργειακής απόδοσης κουφώματα και τζάμια κ.α.). Επίσης, λαμβάνουν χώρα αλλαγές, όπως η θερμομόνωση στο εσωτερικό των εξωτερικών τοίχων και στο δάπεδο του υπογείου που έρχονται σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Γίνεται αναβάθμιση των υφιστάμενων συστημάτων ψύξης και θέρμανσης καθώς και η εγκατάσταση φωτοβολταϊκού συστήματος με τη τεχνική φωτοβολταϊκών κεραμιδιών,ώστε να μην αλλοιώνεται η φύση του κτιρίου. Οι καλύτερες λύσεις, που επιλέχθηκαν σύμφωνα με την ευρωπαϊκή μεθοδολογία βέλτιστου κόστους, συνδυάστηκαν σε μια τελευταία προσομοίωση. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ή τελική κατανάλωση υπολογίζεται στις 37kWh/m2/ έτος και είναι δυνατή η μεγάλη εξοικονόμηση ενέργειας (77%), η μείωση των εκπομπών CO2 ανέρχεται σε ποσοστό 77% καθώς και οικονομικές (ΑΠΑ= 7 χρόνια και ΕΒΑ=1%) και περιβαλλοντικές βελτιώσεις, αν και τα κτίρια πολιτιστικής κληρονομιάς παρουσιάζουν λιγότερη ευελιξία στην πρόταση μέτρων ενεργειακής απόδοσης. Παράλληλα παρατηρούνται και αναλύονται οι μεταβολές της θερμοκρασίας, της σχετικής υγρασίας και των δεικτών της θερμικής άνεσης με στόχο την ευημερία τόσο των έργων όσο και των ανθρώπων στην Πινακοθήκη, οι τιμές των οποίων κρίνονται ότι βρίσκονται εντός των «ασφαλών» ορίων που τίθενται από την βιβλιογραφία με κάποιες μικρές αποκλίσεις (14°C -33°C, 33%-61% και PMV: -1-1, PPD: 7%-30% αντίστοιχα).
Τέλος, τα ευρήματα συμβάλλουν στην ευρύτερη συζήτηση σχετικά με τις βιώσιμες πρακτικές στους εκθεσιακούς χώρους, χωρίς να θέτουν σε κίνδυνο την ακεραιότητα των συλλογών τους, την άνεση των χρηστών τους και την ιστορικής τους αρχιτεκτονική. Αξιοποιώντας αυτές τις γνώσεις, ο τομέας μπορεί να συνεχίσει να εξελίσσεται, διασφαλίζοντας ότι τα πολιτιστικά ιδρύματα με σωστή διαχείριση μπορούν να μειώσουν το ενεργειακό και περιβαλλοντικό τους αποτύπωμα και ταυτόχρονα να διατηρούν ένα υγιές και ευχάριστο περιβάλλον για τους χρήστες και τα εκθέματα.Summarization: Buildings today are increasingly expected to meet higher and more complex performance requirements: they need to be sustainable, use zero net energy, promote a healthy and comfortable environment for occupants, be grid-friendly, and be economical to build and maintain. The subject of this Undergraduate Diploma Thesis is the modeling and energy upgrade of the building of the Municipal Gallery of Chania. The main objective is to maintain the ideal indoor environmental conditions foreseen for collection and exhibition spaces, such as museums and galleries, in order to preserve the exhibits and the thermal comfort of the users. The gallery is classified as a Neoclassical one, housed in a three-story 20th century building. The modeling of the building was simulated with the Energy Plus software package and in accordance with the prescribed data of the TOTEE.
Based on the results of the simulation of the existing building, suggested energy upgrade measures regarding both the shell and the energy systems (updating the lighting system with the use of LED lamps, replacing the frames with new certified and high energy efficiency ones and glazing, etc.) are evaluated. Changes, such as thermal insulation inside the external walls, on the roof and on the floor in contact with the outside environment, are also taking place. Upgrades are made to the existing cooling and heating systems and the installation of a photovoltaic system using the photovoltaic roof tile technique, so as not to alter the character of the building. The best solutions, chosen according to the European methodology of cost-optimality, have been combined in a last simulation. The results show that the final consumption is estimated at 36,62 kWh/m2/year and that it is possible to achieve high energy savings (76,9%), a reduction in CO2 emissions of 76,9%, as well as economic (Payback Period=6,7 years and IRR = 10,35%) and environmental improvements, although heritage buildings show less flexibility in proposing energy efficiency measures. At the same time, the changes in temperature, relative humidity and thermal comfort indicators are observed and analyzed with the aim of improving the well-being of both the works and the people in the Gallery, the values of which are within the "safe" limits set by the bibliography with some small deviations (14°C -33°C, 33%-61% and PMV: -1-1, PPD: 7%-30% respectively).
Lastly, it appears that there are energy efficient solutions for upgrading historical shell buildings, which ensure the preservation of their distinctive architecture and can be transformed into green buildings. At the same time, buildings of great cultural importance such as galleries and museums can, with proper management, reduce their energy footprint while maintaining a healthy and pleasant environment for users and exhibit
Μελέτη της διαδικασίας ιατρικών αποφάσεων σε νοσοκομειακές μονάδες
No full textΠερίληψη: Η διαδικασία λήψης αποφάσεων είναι ιδιαίτερα σημαντική, ειδικά σε περιβάλλοντα με υψηλή αβεβαιότητα, όπως οι νοσοκομειακές μονάδες, όπου οι αποφάσεις μπορούν να έχουν κρίσιμες συνέπειες και μια λανθασμένη εκτίμηση μπορεί να αποβεί μοιραία. Το δυναμικό και σύνθετο περιβάλλον της ιατρικής απαιτεί την εφαρμογή αποτελεσματικών μοντέλων λήψης αποφάσεων.
Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή, θα γίνει ανασκόπηση των κύριων μοντέλων λήψης αποφάσεων που εφαρμόζονται στην ιατρική. Επιπλέον, θα παρουσιαστούν μελέτες περίπτωσης για να καταδειχθεί η εφαρμογή αυτών των μοντέλων στην πράξη. Ένα κεντρικό εργαλείο στην έρευνα αυτή θα είναι η μέθοδος ACTA (Applied Cognitive Task Analysis), η οποία θα χρησιμοποιηθεί ως οδηγός για την οργάνωση και αξιολόγηση των διαδικασιών λήψης αποφάσεων. Μέσω αυτής της μεθοδολογίας, θα αναλυθούν οι γνωστικές διεργασίες και τα κρίσιμα σημεία της λήψης αποφάσεων σε νοσοκομειακά περιβάλλοντα, με στόχο τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της ασφάλειας στις ιατρικές πρακτικές
Revitalization of the Caserma Regina Area in the City of Rhodes
No full textΠερίληψη: Η παρούσα διπλωματική εργασία μελετά την περιοχή Caserma Regina στην πόλη της Ρόδου, η οποία βρίσκεται στο νότιο τμήμα της, σε άμεση γειτνίαση με τις μεσαιωνικές οχυρώσεις. Κατά την περίοδο της Ιταλοκρατίας, στο -μέχρι τότε σχεδόν αδόμητο- τοπίο της περιοχής χτίστηκαν στρατιωτικές εγκαταστάσεις. Μετά τον πόλεμο, το κτιριακό απόθεμα μετατράπηκε σε κατοικίες για τη φιλοξενία προσφύγων από τη Λέρο και αργότερα στέγασε δημόσιες λειτουργίες. Σήμερα, η Caserma Regina αποτελεί ένα "απροσπέλαστο οικοδομικό τετράγωνο", χαρακτηριζόμενο από εγκαταλελειμμένα κτίρια, αστικά κενά, περιορισμένη προσβασιμότητα και μη ελκυστικές χρήσεις. Στόχος της εργασίας είναι η ένταξη των αστικών κενών στον ιστό της πόλης μέσω του σχεδιασμού που περιλαμβάνει λειτουργίες που απευθύνονται στην πόλη καθώς και κατοικίες και φοιτητικές εστίες. Παράλληλα, διαμορφώνονται ανοιχτοί δημόσιοι χώροι (πάρκα, πλατείες και δίκτυα πεζοδρόμων). Τέλος, δίνεται έμφαση στην αξιοποίηση και επανενεργοποίηση των ιστορικών κτιρίων της περιοχής
The resistance of Greek cities to earthquakes in the 20th century and their response. The cases in Kos, Volos, Thessaloniki and Athens
No full textΠερίληψη: Ο 20ός αιώνας ήταν μια περίοδος με αρκετούς σημαντικούς σεισμούς στην Ελλάδα, η οποία παρουσιάζει έντονη σεισμικότητα λόγω της γεωγραφικής της θέσης. Αν αναλογιστούμε το μέγεθός της, η εμφάνιση καταστροφικών σεισμών είναι συχνή. Ο σεισμός αποτελεί μια αναπόφευκτη απειλή που έπληττε και θα συνεχίσει να πλήττει τις πόλεις παγκοσμίως. Οι επιπτώσεις του είναι πολύπλευρες καθώς επηρεάζουν σε κοινωνικό, οικονομικό και χωρικό επίπεδο, καθώς αποτελεί ένα φυσικό φαινόμενο δεν μπορεί να προβλεφθεί ή να ελεγχθεί. Στην προσπάθεια να αντιμετωπιστεί αυτή η απειλή, ο πολεοδομικός σχεδιασμός φαίνεται να έχει κρίσιμο ρόλο καθώς αποτελεί σημαντικό εργαλείο πρόληψης. Η παρούσα εργασία εστιάζει σε παραδείγματα τεσσάρων ελληνικών πόλεων που πλήγηκαν από σεισμούς τον 20ο αιώνα. Οι σεισμοί που χαρακτηρίστηκαν ως οι πιο καταστροφικοί της περιόδου αυτής και μελετώνται στην παρούσα εργασία είναι ο σεισμός στην Κω το 1933, στο Βόλο το 1955, στη Θεσσαλονίκη το 1978 και στην Αθήνα το 1999. Στη συνέχεια, μελετάται κάθε πόλη ξεχωριστά, και αναλύονται οι μεταβολές που συντελέστηκαν στη μορφή τους πριν και μετά το σεισμό. Επιπλέον εξετάζεται η διαχείριση και αντιμετώπιση του φυσικού φαινομένου σε κάθε πόλη κατά την εκάστοτε χρονική περίοδο που επλήγη. Στο τέλος της εργασίας γίνεται η αξιολόγηση της αντιμετώπισης των επιπτώσεων.Summarization: The 20th century was a period with several major earthquakes in Greece, which exhibits strong seismicity due to its geographical location. Considering its size, the occurrence of destructive earthquakes is frequent.
An earthquake is an unavoidable threat that has hit and will continue to hit worldwide. Its effects are multifaceted as they affect at social, economic and spatial level. As it is a natural phenomenon it cannot be predicted or controlled. That is why knowledge and prevention is the only shield of protection.
In trying to deal with this threat, urban planning seems to have a crucial role as it is an important prevention tool.
The research of this paper focuses on four examples of four Greek cities that were affected by earthquakes in the 20th century. The earthquakes characterized as the most destructive of this period and studied in this paper are the earthquake in Kos in 1933, in Volos in 1955, in Thessaloniki in 1978 and in Athens in 1999.
Then, each city is studied separately, analyzing the changes that contributed to their shape before and after the earthquake. In addition, the management and treatment of the natural phenomenon in each city during the affected time period is examined. At the end of the work the comparison is made regarding the handling of the effects.Presented on
From impossible to possible : The evolution of museums in the digital age
No full textΠερίληψη: Ο εικονικός χώρος ενσωματώνεται ολοένα και περισσότερο στην καθημερινή μας ζωή, δημιουργώντας νέες ανάγκες και ευκαιρίες στον τομέα της αρχιτεκτονικής. Με την εισαγωγή εικονικών στοιχείων στο σχεδιασμό, οι αρχιτέκτονες αποκτούν τη δυνατότητα να πειραματιστούν και να δημιουργήσουν χώρους που υπερβαίνουν τα παραδοσιακά πρότυπα, συμπεριλαμβανομένων των υβριδικών χώρων. Η αρχιτεκτονική συνεργάζεται με τεχνολογικούς κλάδους, υιοθετώντας νέες σχεδιαστικές προσεγγίσεις, όπως αυτή της Εμπειρίας του Χρήστη. Τα μουσεία ακολουθούν, επίσης μια πιο εμπειρική προσέγγιση, αντιπροσωπεύοντας το φυσικό αποτέλεσμα της ιστορικής τους εξέλιξης, επηρεαζόμενα κυρίως από τη Νέα Μουσειολογία. Μεταμορφώνονται σε χώρους εμπειριών όπου οι επισκέπτες δεν είναι απλώς παρατηρητές αλλά ενεργοί συμμετέχοντες. Οι μουσειολόγοι πλέον εστιάζουν όχι μόνο στην παρουσίαση των εκθεμάτων αλλά και στην αφήγηση των ιστοριών που αυτά φέρουν, δίνοντας έμφαση στο νόημα και τη σημασία που μεταφέρουν. Αυτή η εστίαση στην άυλη πλευρά των αντικειμένων επιτρέπει τη χρήση εικονικών στοιχείων στα μουσεία. Βλέπουμε ότι η αξία των αντικειμένων δεν περιορίζεται στην υλική τους υπόσταση και ότι τα ψηφιακά αντικείμενα είναι κατάλληλα για να μεταφέρουν το νόημα του εκθέματος. Οι ψηφιακές εκθέσεις αποτελούν το επόμενο βήμα στην εξέλιξη της μουσειολογίας, ενσωματώνοντας την εμπειρία του χρήστη στον σχεδιασμό των χώρων και προσφέροντας νέες οπτικές στον επισκέπτη.Presented on
Analysis of European consumers’ behavior towards electric vehicles: A methodology based on machine learning methods
No full textΗ παρούσα διπλωματική εργασία, σχετίζεται με την διερεύνηση των προτιμήσεων των Ευρωπαίων πολιτών έναντι των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, δεδομένης της σύγχρονης παγκόσμιας περιβαλλοντικής κρίσης. Αναλυτικότερα, βασικός στόχος της εργασίας αποτελεί η υποστήριξη των ενδιαφερόμενων φορέων της αγοράς των ηλεκτρικών οχημάτων, όπως οι κατασκευαστές αυτοκινήτων, οι έμποροι και οι κρατικοί φορείς, ώστε να προσαρμόσουν τις στρατηγικές τους στις πιθανές ανάγκες των οδηγών. Στο πλαίσιο της εργασίας πραγματοποιήθηκε ποσοτική και ποιοτική ανάλυση των δεδομένων, περιλαμβάνοντας τη μελέτη του προφίλ των καταναλωτών, τις αντιλήψεις του καταναλωτικού κοινού και τις προοπτικές των ηλεκτρικών οχημάτων στις ευρωπαϊκές αγορές. Η ανάλυση βασίζεται σε έρευνα αγοράς που πραγματοποιήθηκε σε πέντε ευρωπαϊκές χώρες (Γερμανία, Δανία, Νορβηγία, Ολλανδία, Ουγγαρία) στο χρονικό διάστημα 28/04/2020 έως 8/05/2020. Για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων θα χρησιμοποιηθούν μέθοδοι μηχανικής μάθησης.Περίληψη: Η παρούσα διπλωματική εργασία, σχετίζεται με την διερεύνηση των προτιμήσεων των Ευρωπαίων πολιτών έναντι των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, δεδομένης της σύγχρονης παγκόσμιας περιβαλλοντικής κρίσης. Αναλυτικότερα, βασικός στόχος της εργασίας αποτελεί η υποστήριξη των ενδιαφερόμενων φορέων της αγοράς των ηλεκτρικών οχημάτων, όπως οι κατασκευαστές αυτοκινήτων, οι έμποροι και οι κρατικοί φορείς, ώστε να προσαρμόσουν τις στρατηγικές τους στις πιθανές ανάγκες των οδηγών. Στο πλαίσιο της εργασίας πραγματοποιήθηκε ποσοτική και ποιοτική ανάλυση των δεδομένων, περιλαμβάνοντας τη μελέτη του προφίλ των καταναλωτών, τις αντιλήψεις του καταναλωτικού κοινού και τις προοπτικές των ηλεκτρικών οχημάτων στις ευρωπαϊκές αγορές. Η ανάλυση βασίζεται σε έρευνα αγοράς που πραγματοποιήθηκε σε πέντε ευρωπαϊκές χώρες (Γερμανία, Δανία, Νορβηγία, Ολλανδία, Ουγγαρία) στο χρονικό διάστημα 28/04/2020 έως 8/05/2020. Για την εξαγωγή των αποτελεσμάτων θα χρησιμοποιηθούν μέθοδοι μηχανικής μάθησης.Summarization: This thesis explores the preferences of European citizens regarding electric cars, given the current global environmental crisis. More specifically, the primary objective of this study is to support stakeholders in the electric vehicle market, such as car manufacturers, dealers, and government agencies, in adapting their strategies to meet the potential needs of drivers. Within the framework of the study, both quantitative and qualitative data analyses were conducted, including the examination of consumer profiles, public perceptions, and the prospects of electric vehicles in European markets. The analysis is based on market research carried out in five European countries (Germany, Denmark, Norway, the Netherlands, and Hungary) during the period from April 28, 2020, to May 8, 2020. Machine learning methods will be used to derive the results
Ballast water treatment by ozone nanobubbles
No full textThis research was co-financed by Greece and the European Union (European Social Fund- ESF) through the Operational Programme «Human Resources Development, Education and Lifelong Learning» in the context of the project ‘Strengthening Human Resources Research Potential via Doctorate Research’ (MIS-5000432) implemented by the State Scholarships Foundation (ΙΚΥ).Summarization: BACKGROUND
The uncontrolled discharge of untreated ballast water, which is essential for a ship's optimal operation, is one of the major causes of sea environmental pollution by shipping. Among the disinfection methods available for ballast water treatment, ozonation is a commonly used method, but its performance is limited by the rapid ozone auto-decomposition rate. Nanobubbles (NBs) technology has attracted much scientific interest as it is characterized by a long residence time in the aqueous phase and a high surface area; therefore, ozone nanobubbles (OzNBs) are expected to enhance disinfection capacity and residual activity. The present study was designed to provide further insight into the inactivation of heterotrophic bacteria in saline water and to examine the use of OzNBs for disinfection of saline water.
RESULTS
The survival rate of Escherichia coli (E. coli), which was used as indicator microorganism, along with the ozone consumption at different salinities (1.5, 4, 8 and 15 PSU) and bacterial concentrations (107, 106, and 105 CFU mL−1) with and without supplementation of OzNBs were investigated. The results indicated a statistical difference in the residual concentration of total residual oxidants (TRO) with the presence of OzNBs at salinity level 1.5 PSU and at 4 PSU only at the lowest bacterial content. At a low salinity and high bacterial concentration, the concentration of TRO was 6-fold higher in the presence of OzNBs.
CONCLUSION
The salinity of water has a strong impact on the residual concentration of ozone. When salinity is increased, ozone reacts more rapidly with the bromide and chloride ions. The use of OzNBs exhibited a greater disinfection performance and higher residual activity.Presented on: Journal of Chemical Technology and Biotechnolog
Optimization-based intersection control for connected automated vehicles and pedestrians
No full textSummarization: Traffic at larger or busier urban intersections is currently coordinated using traffic signals to prevent dangerous traffic situations and to regulate the flow of traffic. In future scenarios with 100% connected automated vehicles, conventional traffic signals could be replaced, and vehicles at intersections could be seamlessly coordinated via vehicle-to-vehicle and vehicle-to-infrastructure communication. In the past two decades, many such control strategies have been presented, commonly referred to as autonomous intersection management (AIM). In recent years, an evolution from simpler first come, first served to more sophisticated optimization-based AIM strategies can be observed. Optimization-based AIM can significantly improve capacity and reduce delays as compared to slot-based strategies and conventional traffic signal control (TSC). In addition, it allows for prioritizing road users. This paper is among the first to consider pedestrians in optimization-based AIM. The proposed approach consists of a signal-free vehicle control in combination with pedestrian signal phases that are fully integrated into the optimization problem. Since the communication range of the controller is limited in real-world applications, a rolling horizon scheme is presented and explained in detail. The presented strategy is implemented and evaluated using a microscopic traffic simulation framework. Results show that vehicle delays can be significantly reduced and vehicle capacity can be increased compared to fully actuated TSC, while pedestrian waiting times are comparable. In addition, focus is put on how vehicle and pedestrian delays can be balanced in the presented setup. Three different control parameters can be adjusted, which need to be tuned based on the considered demand scenario.Presented on: Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Boar
The phenomenon of abandoned buildings in the center of the city of Chania
No full textΗ παρούσα εργασία εστιάζει στο πρόβλημα της εγκατάλειψης κτιρίων στα κέντρα των πόλεων, μελετώντας συγκεκριμένα την περιοχή γύρω από την πλατεία 1866 στο κέντρο των Χανίων. Αναλύονται οι αιτίες για τις οποίες τα κτίρια μένουν ανενεργά ή εγκαταλείπονται για μεγάλα χρονικά διαστήματα και εξετάζονται οι επιπτώσεις του φαινομένου στις τοπικές κοινωνίες και οικονομίες. Η έρευνα πεδίου κατέγραψε 134 εγκαταλελειμμένα ή ανενεργά κτίρια σε 38 οικοδομικά τετράγωνα. Τα κτίρια κατηγοριοποιήθηκαν σε τέσσερις βασικές κατηγορίες, οι οποίες απεικονίστηκαν σε χάρτες για μια αναλυτική εικόνα της κατάστασης. Τέλος, προτείνονται λύσεις για την αντιμετώπιση του προβλήματος, το οποίο επεκτείνεται πανελλαδικά.Περίληψη: Στην παρούσα εργασία διερευνάται το φαινόμενο της εγκατάλειψης των κτιρίων. Γίνεται μια προσπάθεια κατανόησης και καταγραφής των λόγων για τους οποίους τα κτίρια στα κέντρα των πόλεων εγκαταλείπονται ή μένουν ανενεργά για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Επιπλέον, διερευνώνται οι συνέπειες του φαινομένου αυτού σε διάφορες περιοχές. Το μεγαλύτερο μέρος της εργασίας αποτέλεσε η έρευνα πεδίου, κατά την οποία έγινε καταγραφή όλων των εγκαταλελειμμένων/ανενεργών κτιρίων γύρω από την πλατεία 1866 στο κέντρο των Χανίων. Εξετάστηκαν 38 οικοδομικά τετράγωνα της περιοχής, όπου βρέθηκαν 134 εγκαταλελειμμένα ή ανενεργά ακίνητα. Δημιουργήθηκαν τέσσερις βασικές κατηγορίες οι οποίες εξυπηρετούν τον σκοπό της καλύτερης κατανόησης του χαρακτήρα των κτιρίων. Αυτές οι κατηγορίες με την σειρά τους αναλύθηκαν περαιτέρω στους ανάλογους χάρτες, οι οποίοι βοηθούν στην ανάπτυξη μιας πλήρους και αναλυτικής εικόνας την περιοχής. Το τελευταίο μέρος της εργασίας, στοχεύει σε μια προσπάθεια επίλυσης του προβλήματος, το οποίο φαίνεται να εξαπλώνεται σε μεγάλο βαθμό σε όλη την χώρα.Presented on
Application of primary filtration systems for the reduction of energy requirements and for the management of increased loading in activated sludge plants
No full textΠερίληψη: Τα τελευταία χρόνια, η χρήση ενέργειας στις Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) έχει αυξηθεί λόγω της εφαρμογής προηγμένων μεθόδων επεξεργασίας λυμάτων και ιλύος καθώς και τη διαχείριση υψηλότερων όγκων αποβλήτων. Πολλές ΕΕΛ λειτουργούν με αυξημένες υδραυλικές παροχές ή αυξημένο φορτίο εισόδου, με συνέπεια την ατελή επεξεργασία των λυμάτων. Το φαινόμενο αυτό είναι έντονο κατά τους θερινούς μήνες, σε ΕΕΛ που εξυπηρετούν τουριστικές περιοχές. Λύση στα προαναφερθέντα προβλήματα θα μπορούσαν να αποτελέσουν καινοτόμα πρωτοβάθμια συστήματα διήθησης για την επεξεργασία αστικών λυμάτων με χαμηλό κόστος και ενέργεια.
Η καινοτομικότητα των συστημάτων πρωτοβάθμιας διήθησης έγκειται στην πρώιμη απομάκρυνση αιωρούμενων στερεών από τα λύματα, πριν αυτά εισέλθουν στη δεξαμενή αερισμού. Με αυτό τον τρόπο υφιστάμενες και νέες ΕΕΛ μπορούν να αναβαθμιστούν, χωρίς την ανάγκη συμβατικής επέκτασης. Δύο τέτοιες πιλοτικές μονάδες με μέγιστη δυναμικότητα 2.500 και 1.800 m3/d αποβλήτων έχουν σχεδιαστεί και εγκατασταθεί στις ΕΕΛ Μάρπησσας (Ελλάδα) και Κυπερούντας (Κύπρος), αντίστοιχα. Οι πιλοτικές μονάδες αποτελούνται κατά σειρά από: μικροκόσκινα και Αυτοκαθαριζόμενα Αμμόφιλτρα Ανοδικής Ροής (Continuous Backwash Upflow Media Fitlers, CBUMFs), ενώ το συμπύκνωμα των CBUMFs επεξεργάζεται σε δεξαμενή καθίζησης με λαμέλλες. Με αυτόν τον τρόπο οι δύο ΕΕΛ αναβαθμίστηκαν με αποτέλεσμα να μπορούν να δεχτούν αυξημένο φορτίο εισόδου, με παράλληλη μείωση της ενεργειακής τους δαπάνης. Ωστόσο, και οι δύο ΕΕΛ προγραμματίζουν επέκταση του δικτύου αποχέτευσης με συνέπεια την αύξηση της παροχής εισόδου. Συγκεκριμένα, οι βασικοί στόχοι της διδακτορικής διατριβής είναι: i) ο σχεδιασμός και η κατασκευή πρωτοβάθμιων συστημάτων διήθησης με τις διεργασίες μικροκοσκίνισης, αμμοφίλτρανσης και καθίζησης με λαμέλλες, ii) η διερεύνηση και αξιολόγηση αποδοτικότητας των διεργασιών μικροκοσκίνισης, αμμοφίλτρανσης και καθίζησης με λαμέλλες στην επεξεργασία των υγρών αποβλήτων, iii) η προσομοίωση και δημιουργία λογισμικού για τις τεχνολογίες μικροκοσκίνισης και αμμοφίλτρανσης, iv) η οικονομική αξιολόγηση των πιλοτικών συστημάτων στις ΕΕΛ Μάρπησσας και Κυπερούντας και v) η διερεύνηση υιοθέτησης των πρωτοβάθμιων συστημάτων διήθησης από ΕΕΛ στην Ελλάδα και την Κύπρο vi) και η ποσοτικοποίηση των εκτιμώμενων οφελών στην κατάντη βιολογική επεξεργασία υπερφορτωμένων ΕΕΛ με τη χρήση των τεχνολογιών μικροκοσκίνισης και αμμοφίλτρανσης.
Οι μέσες ποσοστιαίες απομακρύνσεις των Ολικών Αιωρούμενων Στερεών (Total Suspended Solids, TSS), του Βιοχημικά Απαιτούμενου Οξυγόνου πέντε ημερών (Biochemical Oxygen Demand, BOD5) και του Χημικά Απαιτούμενου Οξυγόνου (Chemical Oxygen Demand, COD) με συνδυασμένη επεξεργασία μικροκοσκίνισης (με άνοιγμα πόρων 250 μm) και αμμοφίλτρανσης υπολογίστηκαν ίσες με 52 ± 2 %, 46 ± 7 %, 43 ± 3 %, στην ΕΕΛ Κυπερούντας, αντίστοιχα. Mε την προσθήκη κροκιδωτικών (Χλωριούχου Πολυαλουμινίου (Polyaluminum Chloride, PAC)) στο CBUMF, οι μέσες ποσοστιαίες απομακρύνσεις των TSS, BOD5 και COD με συνδυασμένη επεξεργασία (μικροκοσκίνιση ακολουθούμενη από αμμοφίλτρανση) προσδιορίστηκαν ίσες με 72 ± 1 %, 52 ± 5% και 60 ± 5 %. Τα πρωτοβάθμια συστήματα διήθησης είναι ικανά για την απομάκρυνση του ολικού κατά Kjeldahl αζώτου σε ποσοστό 10% έως 23% από τα αστικά λύματα. Ωστόσο, το εύρος της απομάκρυνσης ολικού φωσφόρου που επιτεύχθηκε με συνδυασμένη επεξεργασία (μικροκοσκίνιση ακολουθούμενη από αμμοφίλτρανση) ήταν από 5% έως 18% στην ΕΕΛ Κυπερούντας. Η ποσοστιαία απομάκρυνση των αιωρούμενων στερεών για το μικροκίσκινο (με άνοιγμα πόρων 250 μm), που εγκαταστάσθηκε στην ΕΕΛ Μάρπησσας υπολογίστηκε από 40 έως 58% χωρίς την προσθήκη κροκιδωτικών κατά τις εργοστασιακές αποδοχής. Επιπλέον, από τη μικροκοσκίνιση με τη χρήση των Φίλτρων Περιστρεφόμενου Ιμάντα (Rotating Belt Filters, RBFs) παράγονται Πρωτοβάθμια Κοσκινισμένα Στερεά (Primary Sieved Solids, PSS), με περιεκτικότητα σε στερεά μεταξύ άνω του 30%.
Επιπλέον, τα πειραματικά δεδομένα και οι προβλέψεις των μοντέλων εμφάνισαν υψηλό βαθμό συμφωνίας (R2> 98). Εκτός από την αξιολόγηση των καινοτόμων τεχνολογιών, χρησιμοποιήθηκαν πειραματικά δεδομένα για τη δημιουργία λογισμικoύ προσομοίωσης διεργασιών λυμάτων. Το λογισμικό δύναται να παρέχει έναν προκαταρκτικό σχεδιασμό των πρωτοβάθμιων συστημάτων διήθησης ώστε να επιτρέπεται η εφαρµογή των καινοτόµων λύσεων σε ευρύτερη κλίμακα (scale-up). Το λογισμικό προσφέρει επιπλέον δεδομένα σχετικά με την εκτιμώμενη μείωση των ενεργειακών αναγκών των ΕΕΛ με τη χρήση πρωτοβάθμιων συστημάτων διήθησης.
Το εκτιμώμενο κόστος για την πλήρη επεξεργασία των λυμάτων με την εφαρμογή πρωτοβάθμιας διήθησης στην υφιστάμενη ΕΕΛ Μάρπησσας υπολογίστηκε στα 0,32 €/m3. Ωστόσο, το κόστος για την αναβάθμιση της ΕΕΛ Μάρπησσας με συμβατική επέκταση (επέκταση της υφιστάμενης βιολογικής επεξεργασίας) υπολογίστηκε ίσο με 0,48 €/m3. Για την αναβάθμιση της ΕΕΛ Κυπερούντας, το κόστος για την πλήρη επεξεργασία των λυμάτων με πρωτοβάθμια διήθηση εκτιμήθηκε στα 0,88 €/m3. Από την άλλη, το κόστος συμβατικής επέκτασης (επέκταση της υφιστάμενης βιολογικής επεξεργασίας) προσδιορίστηκε ίσο με 1,64 €/m3 για την ΕΕΛ Κυπερούντας.
Σχετικά με την υιοθέτηση των πρωτοβάθμιων συστημάτων διήθησης από ελληνικές και κυπριακές ΕΕΛ, το εξεταζόμενο δείγμα έδειξε ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την εφαρμογή των συστημάτων αυτών. Η διερεύνηση της επίδρασης των πρωτοβάθμιων συστημάτων διήθησης στην κατάντη βιολογική επεξεργασία υπερφορτωμένων ΕΕΛ δύναται να οδηγήσει σε σημαντικές μειώσεις στον όγκο (m3) των δεξαμενών αερισμού (15-55%), τις απαιτούμενες ανάγκες σε οξυγόνο (kg O2/h) (απομάκρυνση BOD5 και νιτροποίηση) στις δεξαμενές αερισμού (14-52%), τη ποσότητα (t/d) δευτεροβάθμιας ιλύος (19-66%), και τη κατανάλωση ενέργειας (kWh/m3) των δεξαμενών αερισμού (9-54%).
Τα πρωτοβάθμια συστήματα διήθησης αποτελούν μια βιώσιμη τεχνολογική προσέγγιση στην αποδοτικότερη επεξεργασία των υγρών αποβλήτων, αντιμετωπίζοντας εύστοχα τα προβλήματα της υπερφόρτωσης με την παράλληλη μείωση τους κόστους λειτουργίας των ΕΕΛ μικρής και μεγάλης δυναμικότητας.Summarization: In recent years, energy use in Wastewater Treatment Plants (WWTPs) has increased due to the application of advanced wastewater and sludge treatment methods as well as the management of higher volumes of waste. Many WWTPs operate with increased hydraulic flows or increased inlet load, resulting in incomplete wastewater treatment. The phenomenon is intense during the summer months, in WWTPs serving tourist areas. Innovative primary filtration systems for the treatment of urban wastewater with low cost and energy could be a solution to the above-mentioned problems.
The innovation of primary filtration systems lies in the early removal of suspended solids from raw wastewater, before their entry into the aeration tank. In this way, existing and new WWTPs can be upgraded, without the need for conventional expansion. Two such pilot plants with maximum hydraulic capacity of 2,500 and 1,800 m3/d have been designed and installed in the WWTP of Marpissa (Greece) and Kyperounda (Cyprus), respectively. The pilot units consist in series of: microsieves and Continuous Backwash Upflow Media Fitlers (CBUMFs), while the condensate of the CBUMFs is treated in a lamella clarifier. In this way, the two WWTPs were upgraded so that they can accept an increased entry load, while also reducing their energy expenditure. However, both WWTPs plan to expand the sewerage network resulting in an increase in the inlet flow rate. Specifically, the main objectives of the doctoral thesis are: i) the design and construction of primary filtration systems with the processes of microsieving, sand filtration and lamellar sedimentation, ii) the investigation and evaluation of the efficiency of microsieving, sand filtration and lamellar sedimentation in raw wastewater, iii) the modeling and creation of software for microsieving and sand filtration technologies, iv) the economic evaluation of the pilot systems in the WWTPs of Marpissa and Kyperounda and v) the investigation of the adoption of primary filtration systems by WWTPs in Greece and Cyprus and vi) the quantification of the estimated benefits in the downstream biological process of overloaded WWTPs using microsieving and sand filtration technologies.
The average percentage removals of Total Suspended Solids (TSS), Biochemical Oxygen Demand (BOD5), and Chemical Oxygen Demand (COD) with combined treatment, microsieving (pore opening 250 μm) followed by sand filtration, were calculated to be 52 ± 2 %, 46 ± 7 %, 43 ± 3 % in the WWTP of Kyperounda, respectively. By adding coagulants ((Polyaluminum Chloride (PAC))) to the CBUMF the mean percentage removals of TSS, BOD5 and COD with combined treatment (microsieving followed by sand filtration) were calculated to 72 ± 1 %, 52 ± 5% και 60 ± 5 %. Primary filtration systems can remove 10% to 23% of the total Kjeldahl nitrogen from raw wastewaster. However, the range of total phosphorus removal achieved by treating wastewater using microsieving (with a pore opening of 250 μm) and sand filtration technologies was 5% to 18% in the Kyperounda WWTP. The microsieve installed at WWTP Marpissa accomplished a removal of suspended solids of 40-58% without the usage of coagulants. In addition, microsieves produce Primary Sieved Solids (PSS) with a solids content over 30%.
Additionally, the experimental data and model predictions exhibited a high degree of concordance (R2> 98). In addition to evaluating of the innovative technologies, the experimental data was used to develop a wastewater process simulation software. The software can provide a preliminary design of the primary filtration systems the and models the process, allowing for the implementation of innovative solutions on a larger scale. The software offers additional data regarding the estimated reduction in the energy needs of WWTPs through the use of primary filtration systems.The estimated cost for the complete treatment of wastewater with the implementation of primary filtration in the existing WWTP of Marpissa was estimated at 0.32 €/m3. However, the cost for upgrading the Marpissa WWTP with a conventional expansion (expansion of the existing biological treatment) was estimated at 0.48 €/m3. For the upgrading of the Kyperounda WWTP, the cost for the complete treatment of wastewater by primary filtration was estimated at 0.88 €/m3. On the other hand, the cost of conventional expansion (expansion of the existing biological treatment) was determined equal to 1.64 €/m3 for WWTP Kyperounda.
Regarding the adoption of primary filtration systems by greek and cypriot WWTPs, the sample displayed a specific interest in implementing these systems. Investigating the effect of primary filtration systems on downstream biological treatment of overloaded WWTPs can result in significant reductions in the volume (m3) of aeration tanks (15-55%), the required oxygen demand (kg O2/h) for BOD5 removal and nitrification (14-52%), the amount (t/d) of secondary sludge (19-66%), and the energy consumption (kWh/m3) of aeration tanks (9-54%).
Primary filtration systems can offer a sustainable technological approach to more efficient wastewater treatment, effectively addressing the problems of overload, while reducing the operating costs of small and large scale WWTPs