<div>Plasmas can be used to increase the probability of maturity of seeds and disinfect them. The water applied on plants can also be treated with plasma to reduce bacteria. Discharges normally used to treat water including dielectric barrier discharges, gliding arcs, DC, AC, or pulsed coronas, and various direct discharges in liquid. After treatments, reactive oxygen (ozone) and nitrogen species (nitrite and nitrate) will appear in the water solution. Then, by applied this water, the lifecycle of plant could be significantly influenced. Plasma has a great potential to play an important role in the agriculture discipline. The process of synthesizing nitrate fertilizer with water, air, and electric spark has been known for a long time. But due to low nitrate yield and high energy consumption, it was replaced by the Haber-Bosch process in the first half of the 20th century. The Haber-Bosch process, however, has several disadvantages: it requires natural gas as a raw material, fixes nitrogen in the form of ammonia, and generates oxycarbides as byproducts. Thus, the concept of manufacturing nitrogen fertilizer with only water, air and electricity is still appealing.</div><div><br></div><div>In this project, we want to measure the pH value and conductivity of the water treated by various atmospheric pressure discharges including the arc discharge, DC positive corona discharge, DC voltage driven cold plasma torch operating with helium, dielectric barrier discharge (DBD), and radio-frequency (RF) plasma. Also, it is necessary to verify the existence of different important species in the treated water such as peroxide, nitrite, and nitrate ions by measuring their concentrations. Based on current and voltage measurements and wall-plug electrical energy consumption, energy efficiency of nitrate synthesis was determined in these five plasma systems. Optical emission spectroscopy was employed to study the reaction kinetics of both DBD and RF discharge. Our goal is to produce enough nitrate ions, by plasma treatment with minimal energy input (the value should be at least close to the Haber-Bosch process), in water which could be further used as fertilizers.</div><div><br></div>

Στις μέρες μας, η πρόοδος της τεχνολογίας έχει επιφέρει μια μεγάλη αύξηση στην ποσότητα των υγρών αποβλήτων. Ταυτόχρονα, υπάρχει η απαίτηση για βιολογική απομάκρυνση του αζώτου από υγρά απόβλητα με στόχο τη μείωση του συνολικού κόστους της διεργασίας. Προς αυτή την κατεύθυνση, τεχνολογίες για βιολογική απομάκρυνση αζώτου με παράκαμψη της παραγωγής νιτρικών, έχουν αναπτυχθεί. Ένας αριθμός παραγόντων όπως η αμμωνία, η θερμοκρασία, το PH, παίζει σημαντικό ρόλο στην παραγωγή νιτρικών. Τελευταία γίνεται και η χρήση ματηματικών μοντέλων με στόχο την μελέτη και τη βελτιστοποίηση αυτών των τεχνολογιών. Στην παρούσα εργασία μια τροποποίηση του μοντέλου ASM1 χρησιμοποιείται για την προσομοίωση μιας οξειδωτικής τάφρου, στην οποία πραγματοποιείται βιολογική απομάκρυνση αζώτου. Το σύστημα προσομοιάζεται με με 26 αντιδραστήρες CSTR, συνδεδεμένους σε σειρά. Αερόβιες και ανοξικές συνθήκες επικρατούν σε κάθε αντιδραστήρα. Παράγοντες όπως η κατανομή αερόβιων ανοξικών αντιδρστήρων, η ηλικία της λάσπης, ο λόγος ανακύκλωσης της λάσπης και του ανάμικτου υγρού και ο ογκομετρικός ρυθμός ροής μελετήθηκαν. Η συμπεριφορά του συστήματος ήταν παρόμοια.Σε όλες τις περιπτώσεις, πλην μιας, δεν παρατηρήθηκε παραγωγή νιτρικών. Τελικά οι επαναλαμβανόμενες αερόβιες-ανοξικές συνθήκες ευνοούν την παράκαμψη της παραγωγής νιτρικών. / Nowadays, the progress of technology has created a big increasement in the quantity of wastewater. Simultaneously, there is the demand of biological nitrogen removal from wastewater in order the cost of the process be reduced. In this direction, technologies of biological nitrogen removal, bypassing nitrate production, has developed. A number of factors such as ammonia, temperature, PH, play a significant role in nitrate production. Lately, mathematical models are used in great extend in order to study and optimize these technologies. In this study a modified ASM1 model is used to simulate an oxidation ditch, which performs biological nitrogen removal. The system is simulated with 26 CSTRS, connected in series. Aerobic or anoxic conditions prevail in each reactor. A number of factors such as the distribution of aerobic-anoxic reactors, sludge age, recycling rate of the sludge, recycling rate of mixed liquor and volumetric flow of wastewater was studied. The behavior of the system was the same. Nitrate production did not take place in all cases, except one. So repeated aerobic-anoxic conditions favor bypassing nitrate production.