Επεξεργασία υγρών αποβλήτων του οινοποιείου με αξιοποίηση των επεξεργασμένων υγρών για άρδευση και της επεξεργασμένης λάσπης για διάθεση στο αμπέλι

Λυμπερόπουλος, Παναγιώτης

Processing of winery wastewater with utilization of the processed liquid waste for irrigation and the treated sludge for vineyard disposal

Πτυχιακή εργασία

Author

Λυμπερόπουλος, Παναγιώτης

Date

2024-12

Advisor

Παπακωνσταντίνου, Σπύρος

Πτυχιακή Εργασία (1.569Mb)

Keywords

Υγρά απόβλητα

Abstract

Η επεξεργασία και η αξιοποίηση των υγρών αποβλήτων και της λάσπης των οινοποιείων παρουσιάζουν σημαντικές περιβαλλοντικές και γεωργικές ευκαιρίες και προκλήσεις. Τα υγρά απόβλητα οινοποιείων, τα οποία χαρακτηρίζονται από υψηλό οργανικό φορτίο, θρεπτικά συστατικά και μεταβλητό pH, μπορούν να προκαλέσουν σοβαρή οικολογική καταστροφή εάν απορριφθούν ανεπεξέργαστα. Οι αποτελεσματικές τεχνολογίες επεξεργασίας, συμπεριλαμβανομένων της καθίζησης, της διήθησης, της αερόβιας και αναερόβιας χώνευσης και της διήθησης με μεμβράνες, είναι απαραίτητες για τη μείωση του ρυπαντικού φορτίου. Η αναερόβια χώνευση είναι ιδιαίτερα επωφελής, προσφέροντας παραγωγή βιοαερίου παράλληλα με την επεξεργασία των λυμάτων. Τα επεξεργασμένα λύματα μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν για άρδευση, παρέχοντας μια βιώσιμη πηγή νερού σε άνυδρες περιοχές και μειώνοντας τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της απόρριψης λυμάτων. Ομοίως, η λάσπη των οινοποιείων, πλούσια σε οργανική ύλη και θρεπτικά συστατικά, απαιτεί προσεκτική διαχείριση λόγω των πιθανών περιβαλλοντικών κινδύνων που ενέχει. Προηγμένες μέθοδοι επεξεργασίας, όπως η πάχυνση, η αφυδάτωση, η κομποστοποίηση και η αναερόβια χώνευση, μετατρέπουν την λάσπη σε πολύτιμους πόρους. Η αφυδατωμένη και κομποστοποιημένη λάσπη μπορεί να χρησιμεύσει ως οργανικό εδαφοβελτιωτικό, ενισχύοντας τη γονιμότητα και τη δομή του εδάφους σε αμπελώνες και άλλες γεωργικές εκτάσεις. Η πρακτική αυτή υποστηρίζει την κυκλική οικονομία με την ανακύκλωση των αποβλήτων σε πολύτιμες γεωργικές εισροές, μειώνοντας την ανάγκη για συνθετικά λιπάσματα και προωθώντας βιώσιμες γεωργικές πρακτικές. Ποσοτικά, τα απόβλητα οινοποιείων παρουσιάζουν υψηλές τιμές βιοχημικής ζήτησης οξυγόνου (Biochemical Oxygen Demand, BOD) και χημικής ζήτησης οξυγόνου (Chemical Oxygen Demand, COD), με το BOD να κυμαίνεται από 1.000 έως 12.000 mg/L και το COD από 2.000 έως 25.000 mg/L. Τα ολικά αιωρούμενα στερεά (Total Suspended Solids, TSS) μπορεί να κυμαίνονται από 500 έως 5.000 mg/L και το pH κυμαίνεται συνήθως από 3 έως 5. Η λάσπη των οινοποιείων έχει συνήθως περιεκτικότητα σε ξηρή ύλη μεταξύ 15% και 40%, ενώ η οργανική ύλη συχνά υπερβαίνει το 60% του ξηρού βάρους. Οι συγκεντρώσεις θρεπτικών συστατικών στην λάσπη είναι σημαντικές, με τα επίπεδα αζώτου να κυμαίνονται από 1% έως 5% του ξηρού βάρους, φωσφόρου από 0,5% έως 3% και καλίου από 0,5% έως 2%. Η παρούσαδιατριβή διερευνά την ολοκληρωμένη επεξεργασία των υγρών αποβλήτων και της 5 λάσπης του οινοποιείου, με στόχο την αξιοποίηση των επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων για άρδευση και της επεξεργασμένης λάσπης για χρήση στον αμπελώνα. Με την αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών κινδύνων και την προώθηση της ανάκτησης πόρων, η προσέγγιση αυτή ενισχύει τη βιωσιμότητα στην αμπελουργική βιομηχανία, συμβάλλοντας στη βελτίωση της αποδοτικότητας των πόρων και της περιβαλλοντικής διαχείρισης.

Abstract

The treatment and utilization of winery wastewater and sludge present significant environmental and agricultural opportunities and challenges. Winery wastewater, characterized by high organic load, nutrients, and variable pH, can cause severe ecological degradation if discharged untreated. Effective processing technologies, including sedimentation, filtration, aerobic and anaerobic digestion, and membrane filtration, are essential for reducing the pollutant load. Anaerobic digestion is particularly beneficial, offering biogas production alongside wastewater treatment. Treated wastewater can be repurposed for irrigation, providing a sustainable water source in arid regions and reducing the environmental impact of wastewater discharge. Similarly, winery sludge, rich in organic matter and nutrients, requires careful management due to its potential environmental hazards. Advanced treatment methods such as thickening, dewatering, composting, and anaerobic digestion transform sludge into valuable resources. Dewatered and composted sludge can serve as an organic soil amendment, enhancing soil fertility and structure in vineyards and other agricultural lands. This practice supports the circular economy by recycling waste into valuable agricultural inputs, reducing the need for synthetic fertilizers, and promoting sustainable agricultural practices. Quantitatively, winery wastewater exhibits high biochemical oxygen demand (BOD) and chemical oxygen demand (COD) values, with BOD ranging from 1,000 to 12,000 mg/L and COD from 2,000 to 25,000 mg/L. The total suspended solids (TSS) can range from 500 to 5,000 mg/L, and the pH usually ranges from 3 to 5. Winery sludge typically has a dry matter content between 15% and 40%, with organic matter often exceeding 60% of the dry weight. Nutrient concentrations in the sludge are significant, with nitrogen levels ranging from 1% to 5% of dry weight, phosphorus from 0.5% to 3%, and potassium from 0.5% to 2%. This thesis explores the integrated processing of winery wastewater and sludge, aiming to utilize treated liquid waste for irrigation and treated sludge for vineyard use. By addressing environmental risks and promoting resource recovery, this approach enhances sustainability within the wine industry, contributing to improved resource efficiency and environmental stewardship.