ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΘΕΟΦΡΑΣΤΕΙΟ Π.Μ.Σ. : «ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ» ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΘΕΟΦΡΑΣΤΕΙΟ Π.Μ.Σ. : «ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ» ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΘΕΜΑ: «ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΗΣ ΠΟΛΗΣ ΤΩΝ ΣΕΡΡΩΝ» ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΦΟΙΤΗΤΗ : ΧΑΤΖΗΓΕΩΡΓΙΟΥ ΧΡΥΣΟΒΑΛΑΝΤΗΣ (Α.Μ: 144M/200918) ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΣΤΑΣΙΝΑΚΗΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ ΜΥΤΙΛΗΝΗ 12/11/2010

2 1. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ 2. ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 3. Π.Μ.Σ. «ΘΕΟΦΡΑΣΤΕΙΟ: ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ» 4. Υπεύθυνος: Επ. Καθ. ΣΤΑΣΙΝΑΚΗΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ 5. Αρμόδιος Παρακολούθησης: Επ. Καθ. ΣΤΑΣΙΝΑΚΗΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ 6. Τίτλος εργασίας: ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΗΣ ΠΟΛΗΣ ΤΩΝ ΣΕΡΡΩΝ 7. Ονοματεπώνυμο φοιτητή: ΧΑΤΖΗΓΕΩΡΓΙΟΥ ΧΡΥΣΟΒΑΛΑΝΤΗΣ 9. Περίληψη: 8. Αριθμός μητρώου: 144Μ/ Στοιχεία εργασίας: Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η εκτίμηση και η αξιολόγηση της απόδοσης λειτουργίας της μονάδας επεξεργασίας υγρών αποβλήτων της πόλης των Σερρών. Στα πρώτα τέσσερα κεφάλαια της παρούσας εργασίας παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο που σχετίζεται με τη διαδικασία της επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων. Αρχικά, γίνεται αναφορά στα ποσοτικά και ποιοτικά χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων. Στη συνέχεια δίνονται κάποιες πληροφορίες όσον αφορά τα δίκτυα αποχέτευσης και τα είδη αυτών. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναφέρεται θεωρητικά η πλειοψηφία των διεργασιών που μπορεί να λάβουν χώρα σε μια μονάδα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων. Αρ. Σελίδων: 363 Αρ. Εικόνων: 29 Αρ. Διαγραμμάτων:56 Αρ. Πινάκων: 50 Αρ. Παραρτημάτων: Σχόλια: Στο 5 ο κεφάλαιο δίνονται κάποια γενικά στοιχεία της περιοχής των Σερρών, τα οποία επηρεάζουν τη λειτουργία της Ε.Ε.Λ.. Στο 6 ο και 7 ο κεφάλαιο γίνεται αρχικά μια συνοπτική και στη συνέχεια λεπτομερής περιγραφή της Ε.Ε.Λ. Σερρών και των διεργασιών που λαμβάνουν χώρα σε αυτή. Στο επόμενο κεφάλαιο παρουσιάζεται η διαδικασία που ακολουθείται για τη μέτρηση των ρυπαντικών παραμέτρων και ακολουθεί η παρουσίαση όλων των μετρήσεων που διενεργήθηκαν στη Μονάδα από το 2006 και έπειτα. Τέλος παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προκύπτουν. 12. Συμπληρωματικές παρατηρήσεις: 13. Βαθμός:

3 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Αρχικά, θα ήθελα να εκφράσω τις θερμές ευχαριστίες μου προς τον διδάσκοντα του Π.Μ.Σ. «Θεοφράστειο: Περιβαλλοντική και Οικολογική Μηχανική» του Πανεπιστημίου Αιγαίου κ. Παρασκευά Παναγιώτη, που μου έδωσε την ευκαιρία να εκπονήσω την παρούσα εργασία και είναι συνεχώς κοντά μου σε αυτή τη προσπάθεια. Επίσης, ευχαριστώ θερμά τον καθηγητή του Τομέα Περιβαλλοντικής Μηχανικής και Επιστήμης κ. Χαραλαμπόπουλο Δία, τον επίκουρο καθηγητής του Τομέα Περιβαλλοντικής Μηχανικής και Επιστήμης κ. Στασινάκη Αθανάσιο και το λέκτορα του Τομέα Κοινωνικών και Ανθρωπιστικών Επιστημών κ. Ευαγγελινό Κωνσταντίνο, που δέχτηκαν να είναι στη τριμελή επιτροπή αξιολόγησης της εργασίας. Ακόμα, θα ήθελα να ευχαριστήσω πολύ θερμά την προϊσταμένη της Ε.Ε.Λ. του δήμου Σερρών Χημικό Μηχανικό Ε.Μ.Π. κα Πολατίδου Ιακώβου Αλίκη, χωρίς την βοήθεια και άψογη συνεργασία της οποίας η παρούσα εργασία δεν θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί. Την ευχαριστώ ιδιαίτερα και γιατί είναι συνεχώς πρόθυμη να με βοηθήσει. Επιπλέον, ευχαριστώ πολύ τον μηχανικό της Ε.Ε.Λ. Σερρών κ. Μπράχο Βασίλειο, για την πολύτιμη βοήθειά του, αλλά και όλους τους εργαζομένους της Ε.Ε.Λ. Σερρών, οι οποίοι ήταν ιδιαίτερα φιλικοί και πρόθυμη απέναντί μου και τους ευχαριστώ ιδιαίτερα για αυτό. Τέλος, ιδιαίτερα θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς μου και τον αδερφό μου, Παναγιώτη, που με τη συνεχή και πολύτιμη ηθική και υλική συμπαράσταση τους, βοήθησαν να ολοκληρώσω το μεταπτυχιακό αυτό πρόγραμμα και να αποκτήσω επιπλέον εφόδια για πρόοδο και κοινωνική καταξίωση. Χατζηγεωργίου Χρυσοβαλάντης Μυτιλήνη

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΟ ΝΕΡΟ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΑ ΥΓΡΑ ΑΣΤΙΚΑ ΑΠΟΒΛΗΤΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ 3 2. ΠΑΡΟΧΗ ΚΑΙ ΠΟΙΟΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΠΑΡΟΧΕΣ Είδη Παροχών Μέτρηση της Παροχής Διακυμάνσεις Παροχής των Αστικών Υγρών Αποβλήτων ΠΟΙΟΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΑΣΤΙΚΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Φυσικά Χαρακτηριστικά Στερεά Οσμή Θερμοκρασία Χρώμα Θολότητα Χημικά Χαρακτηριστικά Χημικά Συστατικά των λυμάτων Τρόποι Έκφρασης της Συγκέντρωσης του Οργανικού Υλικού Παράμετροι Οργανικού Ρυπαντικού Φορτίου των Υγρών Αποβλήτων 15 BOD: Biochemical Oxygen Demand (Βιοχημικώς Απαιτούμενο Οξυγόνο) 15 COD: Chemical Oxygen Demand (Χημικώς Απαιτούμενο Οξυγόνο) 16 TOC: Total Organic Carbon (Ολικός Οργανικός Άνθρακας) 17

5 TOD: Total Oxygen Demand (Ολική απαίτηση Οξυγόνου) 18 ThOD: Theoretical Oxygen Demand (Θεωρητικά Απαιτούμενο Οξυγόνο) 19 Συσχετισμός Μέτρων 19 Άλλες Οργανικές Παράμετροι Παράμετροι Ανόργανου Ρυπαντικού Φορτίου των Υγρών Αποβλήτων 19 ph 19 Χλωρίδια 20 Αλκαλικότητα 20 Οξύτητα 20 Άζωτο 21 Αμμωνιακό Άζωτο 21 Οργανικό Άζωτο 21 Οξειδωμένες Μορφές Αζώτου 22 Θειικά 22 Φώσφορος 22 Διάφορες Τοξικές Ενώσεις και Στοιχεία Βιολογικά και Μικροβιολογικά Χαρακτηριστικά Νομοθετικό Πλαίσιο ΔΙΚΤΥΑ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗΣ ΤΥΠΟΙ ΔΙΚΤΥΩΝ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΔΙΚΤΥΟΥ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΑΙ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΓΕΝΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ ΤΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΩΝ ΛΥΜΑΤΩΝ 30

6 4.3.1 Μέτρηση παροχής Εσχάρωση Αμμοσυλλογή Λιποσυλλογή Στατικοί αμμοσυλλέκτες Μηχανικοί αμμοσυλλέκτες Πρωτοβάθμια Επεξεργασία Αστικών Υγρών Αποβλήτων Δευτεροβάθμια Επεξεργασία Περιγραφή Διεργασίας Ενεργού Ιλύος Παραλλαγές Συστημάτων Ενεργού Ιλύος Χαλικοδιυλιστήρια Βιοδίσκοι Φυσικά Συστήματα Επεξεργασίας Συστήματα επεξεργασίας που βασίζονται σε υδροχαρή42 Φυτά Συστήματα επιπλεόντων υδροχαρών Συστήματα υγροβιότοπων Συστήματα που βασίζονται στο έδαφος και βαθύτερους γεωλογικούς σχηματισμούς Συστήματα βραδείας εφαρμογής Επιφανειακή ροή Εμπλουτισμός υπόγειων υδροφορέων Λίμνες σταθεροποίησης Yδατοκαλλιέργεια Προχωρημένη (Τριτοβάθμια) Επεξεργασία Μέθοδοι Απομάκρυνσης Αζώτου Απομάκρυνση Φωσφόρου Χημικές και Φυσικές Μέθοδοι Βιολογική Απομάκρυνση Φωσφόρου Απολύμανση 52

7 Υποχλωριώδες Νάτριο Απολύμανση με Όζον Απολύμανση με Ακτινοβολία UV Επεξεργασία Ιλύος Πάχυνση Παχυντές βαρύτητας Παχυντές με επίπλευση Παχυντές με μηχανικά μέσα Σταθεροποίηση Αναερόβια χώνευση ιλύος Αερόβια χώνευση ιλύος Κομποστοποίηση Σταθεροποίηση ιλύος με ασβέστη Βελτίωση Αφυδάτωση Κλίνες ξήρανσης Αφυδάτωση με μηχανικά μέσα Αφυδάτωση με διήθηση 63 Φίλτρα κενού 63 Ταινιοφιλτρόπρεσσες 64 Λίμνες ξήρανσης Διάθεση Ιλύος ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΘΕΣΗ ΚΑΙ ΕΚΤΑΣΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ ΚΛΙΜΑ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Βροχοπτώσεις Ηλιοφάνεια Σχετική Υγρασία Άνεμοι 67

8 5.2.3 Θερμοκρασία Αέρος Παγετός ΔΗΜΟΓΡΑΦΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Γενικά Κατανομή Πληθυσμού ΤΟΥΡΙΣΜΟΣ ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΤΗΣ ΠΟΛΗΣ ΤΩΝ ΣΕΡΡΩΝ ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΘΕΣΗ ΟΙΚΙΣΜΟΙ ΠΟΥ ΕΞΥΠΗΡΕΤΟΥΝΤΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΟΤΗΤΑ ΑΠΟΔΕΚΤΗΣ ΕΚΡΟΗΣ ΤΡΟΠΟΣ ΔΙΑΘΕΣΗΣ ΕΚΡΟΗΣ ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΒΑΘΜΟΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΥΝΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΣΥΝΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΒΟΘΡΟΛΥΜΑΤΩΝ ΦΟΡΤΙΑ ΚΑΙ ΠΑΡΟΧΕΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΣΤΑΔΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Μονάδα Υποδοχής / Προεπεξεργασίας Βοθρολυμάτων Έργα προεπεξεργασίας Μονάδα Βιολογικής Βαθμίδος Προχωρημένη Επεξεργασία Επεξεργασία Ιλύος Διάθεση Ιλύος και Εσχαρισμάτων Λειτουργικός Έλεγχος Παρακολούθηση Διεργασιών Εγκαταστημένα Όργανα Παρακολούθησης 76

9 Οργάνωση Εργαστηρίου Εργαστήριο Αναλύσεων ΑΝΑΛΥΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΤΗΣ ΠΟΛΗΣ ΤΩΝ ΣΕΡΡΩΝ ΦΡΕΑΤΙΟ ΑΦΙΞΗΣ Γενικά Χονδροεσχάρωση Κτήριο Φρεατίου Άφιξης Διάταξη υπερχείλισης - Μετρητής πλεονάζουσας παροχής ΑΝΤΛΙΟΣΤΑΣΙΟ ΑΝΥΨΩΣΗΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΣΧΑΡΩΣΗΣ Περιγραφή της μονάδας Κτίριο Εσχάρωσης ΜΕΤΡΗΣΗ ΠΑΡΟΧΗΣ ΕΞΑΜΜΩΣΗ - ΑΠΟΛΙΠΑΝΣΗ Περιγραφή μονάδας ΜΕΡΙΣΤΗΣ ΠΑΡΟΧΗΣ Εκτροπή Βιολογικής Βαθμίδας ΔΕΞΑΜΕΝΕΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ (SELECTOR TANKS) Γενικά Περιγραφή δεξαμενών επιλογής ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΒΑΘΜΙΔΑ (ΑΠΟΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗ - ΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗ) Γενικά Οξείδωση οργανικού φορτίου Νιτροποίηση Απονιτροποίηση Βιολογική απομάκρυνση φωσφόρου Περιγραφή συστήματος 115

10 Ανοξικές Δεξαμενές Δεξαμενές Νιτροποίησης - Απονιτροποίησης (CARROUSEL) Γενική περιγραφή Φυσητήρες αερισμού Διαχυτές Δίκτυο αέρα διαχυτών Αυτόματος έλεγχος - όργανα - αυτοματισμοί Υποβρύχιοι Αναδευτήρες ΜΕΡΙΣΤΗΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΔΕΞΑΜΕΝΩΝ ΚΑΘΙΖΗΣΗΣ ΔΕΞΑΜΕΝΕΣ ΤΕΛΙΚΗΣ ΚΑΘΙΖΗΣΗΣ ΜΟΝΑΔΑ ΔΙΥΛΥΣΗΣ Γενικά Τεχνική περιγραφή του συστήματος Περιγραφή λειτουργίας φίλτρων Αντίστροφη έκπλυση των υφασμάτων φίλτρανσης Έκπλυση με ψεκασμό των υφασμάτων φίλτρανσης Απομάκρυνση της ιλύος του πυθμένα ΜΕΤΡΗΣΗ ΠΑΡΟΧΗΣ ΑΠΟΛΥΜΑΝΣΗ ΜΕ ΥΠΕΡΙΩΔΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ UV Γενικά Πηγή της υπεριώδους ακτινοβολίας Περιγραφή του συστήματος UV της WEDECO Κύριος εξοπλισμός συστήματος Περιγραφή αυτόματου συστήματος καθαρισμού Έλεγχος λειτουργίας συστήματος ΕΡΓΑ ΕΞΟΔΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΥ ΝΕΡΟΥ Φρεάτιο εξόδου Σύστημα παροχής βιομηχανικού νερού 158

11 Πιεστικό συγκρότημα Αντλία νερού Αφυδάτωσης Αντλία αντίστροφης έκπλυσης φίλτρων με ψεκασμό ΑΝΤΛΙΟΣΤΑΣΙΑ ΑΝΑΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΣΣΕΙΑΣ ΙΛΥΟΣ Αντλιοστάσιο Ανακυκλοφορίας Ενεργού Ιλύος Αντλιοστάσιο Απομάκρυνσης Περίσσειας Ιλύος ΔΕΞΑΜΕΝΗ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΠΕΡΙΣΣΕΙΑΣ ΙΛΥΟΣ ΜΟΝΑΔΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΠΑΧΥΝΣΗΣ Αντλιοστάσιο τροφοδοσίας ιλύος προς πάχυνση - αφυδάτωση Μονάδα μηχανικής πάχυνσης Μονάδα μηχανικής αφυδάτωσης Αρχή λειτουργίας ταινιοφιλτρόπρεσσας Περιγραφή μηχανικών μερών ταινιοφιλτρόπρεσσας Βοηθητικός εξοπλισμός μονάδας ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΤΕΡΕΩΝ ΜΕΤΡΗΣΗ ΠΤΗΤΙΚΩΝ ΜΕΤΡΗΣΗ ph ΜΕΤΡΗΣΗ COD ΜΕΤΡΗΣΗ BOD ΘΡΕΠΤΙΚΑ Φωσφορικά (ΣP) Ολικό Άζωτο (ΣΝ) Αμμωνιακά (ΝΗ 4 ) Νιτρικά (ΝΟ 3 ) ΞΗΡΑΝΤΗΡΑΣ 189

12 8.9 ΖΥΓΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΟΛΥΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΡΕΣΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ CARROUSEL SVI ΒΑΡΕΑ ΜΕΤΑΛΛΑ Ψευδάργυρος Χαλκός Χρώμιο Νικέλιο Σίδηρος Μόλυβδος ΧΛΩΡΙΟ ΜΑΓΓΑΝΙΟ ΑΣΒΕΣΤΙΟ ΠΙΝΑΚΕΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΠΙΝΑΚΑΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΓΙΑ ΤΟ ΕΤΟΣ ΠΙΝΑΚΕΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΟ ΕΤΟΣ ΠΙΝΑΚΕΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΟ ΕΤΟΣ ΠΙΝΑΚΕΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΟ ΕΤΟΣ ΠΙΝΑΚΕΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΟ ΕΤΟΣ ΠΙΝΑΚΕΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΟΝ ΑΠΟΔΕΚΤΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ Ε.Ε.Λ. ΣΕΡΡΩΝ ΓΕΝΙΚΑ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΤΗΣ ΠΟΛΗΣ ΤΩΝ ΣΕΡΡΩΝ Λειτουργία της Ε.Ε.Λ. Σερρών για το έτος Ποιότητα Εκροής 297

13 Ιλύς Λειτουργία της Ε.Ε.Λ. Σερρών για το έτος Ποιότητα Εκροής Λειτουργία της Ε.Ε.Λ. Σερρών για το έτος Ποιότητα Εκροής Λειτουργία της Ε.Ε.Λ. Σερρών για το έτος Ποιότητα Εκροής Λειτουργία της Ε.Ε.Λ. Σερρών για το έτος Ποιότητα Εκροής ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΑΠΟΔΕΚΤΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 313

14 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 ΤΟ ΝΕΡΟ Ο άνθρωπος από την εμφάνισή του στην ιστορία ανέπτυξε τους οικισμούς του κοντά στο υδατικό στοιχείο. Σήμερα πολλές από τις μεγαλύτερες πόλεις στον κόσμο βρίσκονται κοντά σε ποταμούς και θάλασσες. Ο υδρολογικός κύκλος περιλαμβάνει διάφορές ανεξάρτητες διεργασίες και ειδικότερα την κατακρήμνιση, την εξάτμιση, την απορροή, την κατείσδυση, την επαναφόρτιση του υδροφορέα, την συμπύκνωση των υδρατμών, την πήξη και την τήξη των πάγων (Λέκκας, 2001). Η εκτιμώμενη ποσότητα του νερού στην υδρόσφαιρα ανέρχεται περίπου σε 1386*10 6 Km 3 και η κατανομή της φαίνεται στον Πίνακα 1.1 (Σημειώσεις Αλούπη, 2010). Πίνακας 1.1: Κατανομή του νερού στην υδρόσφαιρα. Διαμέρισμα Όγκος (km 3 x ) % επί του συνόλου Ωκεανοί Παγετώνες Υπόγεια νερά Λίμνες Υγρασία εδάφους Ατμόσφαιρα Ποτάμια Βιόσφαιρα

15 1.2 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ Η ανάγκη οργανωμένης διάθεσης των υγρών συνειδητοποιήθηκε πολύ νωρίς. Έτσι, στα Μινωικά ανάκτορα, άλλα και στην αρχαία Ρώμη είχαν κατασκευαστεί αποχετευτικοί αγωγοί, που στόχευαν κύρια στην διοχέτευση των ομβρίων νερών. Στα μέσα του 16 ου αιώνα άρχισαν να διατίθενται τα υγρά απόβλητα σε καλλιέργειες, μια πρακτική που εφαρμόστηκε και στην Αγγλία από τις αρχές του 18 ου αιώνα (Angelakis et al, 1995). Στα μέσα του 19 ου αιώνα, άρχισαν να κατασκευάζονται μεικτά αποχετευτικά συστήματα, δηλαδή για βρόχινα νερά από κοινού με ανθρώπινα υγρά απόβλητα (ακάθαρτα). Η αντιμετώπιση αυτή γρήγορα οδήγησε ωστόσο σε υγειονομικά προβλήματα, οπότε συνειδητοποιήθηκε και η ανάγκη για κατασκευή χωριστικών συστημάτων αποχέτευσης ομβρίων νερών και αποβλήτων και για επεξεργασία των υγρών αποβλήτων που προέρχονται από την ανθρώπινη δραστηριότητα (Λυμπεράτος, 2003). Έτσι, το 1887 εφαρμόστηκε χημική καθίζηση των αποβλήτων στις Η.Π.Α., κάτι που είχε πρωτοδοκιμαστεί στην Αγγλία το Το 1868 κατασκευάστηκε στην Αγγλία το πρώτο αμμοδιυλιστήριο, ενώ το 1882 εφαρμόστηκε αερισμός των υγρών αποβλήτων. Το 1893 κατασκευάστηκε το πρώτο χαλικοδιυλιστήριο (ετερογενής βιολογική επεξεργασία) στην Αγγλία. Η μέθοδος της ενεργού ιλύος, που και σήμερα αποτελεί την βασικότερη μέθοδο επεξεργασίας, επινοήθηκε το 1916 στις Η.Π.Α.. Σήμερα, η τεχνολογία επεξεργασίας υγρών αποβλήτων έχει προαχθεί σημαντικότατα με τη συνεχή επινόηση νέων διεργασιών, που στοχεύουν στην αποτελεσματικότερη και πληρέστερη απομάκρυνση των ρυπαντικών συστατικών τους (Λυμπεράτος, 2003). 1.3 ΤΑ ΥΓΡΑ ΑΣΤΙΚΑ ΑΠΟΒΛΗΤΑ Στις ημέρες μας, θεωρείται απαραίτητη ανάγκη για έναν οικισμό η επάρκεια πόσιμου νερού, η ύπαρξη συστήματος διαχείρισης των παραγομένων αποβλήτων και η διασφάλιση αποδεκτής ποιότητας εκροών για το περιβάλλον. Το πόσιμο νερό, που αποτελεί θείο δώρο για τον άνθρωπο, μετατρέπεται μετά από τη χρήση του σε

16 υγρά απόβλητα, τα οποία είναι ενοχλητικά. Εκεί που τελειώνει το δίκτυο ύδρευσης αρχίζει η παραγωγή των υγρών αποβλήτων που τροφοδοτούν το δίκτυο αποχέτευσης. Η απ' ευθείας αποχέτευση (διάθεση) των υγρών αποβλήτων σε ένα φυσικό (συνήθως υδάτινο) αποδέκτη δεν αποτελεί λύση στο πρόβλημα της διαχείρισης των υγρών αποβλήτων. Τα υγρά απόβλητα περιέχουν διάφορους τύπους ρύπων που βρίσκονται σε αιωρούμενη ή κολλοειδή ή διαλυτή μορφή. Οι ρυπαντικές ουσίες εγκυμονούν κινδύνους για τους φυσικούς αποδέκτες και η απ' ευθείας διάθεση των υγρών αποβλήτων δε θεωρείται σήμερα αποδεκτή πρακτική (Τσώνης, 2004). Τα υγρά απόβλητα πρέπει να υποβάλλονται πριν από τη διάθεσή τους σε κατάλληλη επεξεργασία ώστε να αμβλύνονται οι επιπτώσεις στους αποδέκτες. Ο καθαρισμός των υγρών αποβλήτων έχει κυρίως ως στόχο την προστασία των υδατικών πόρων. Για την επιτυχή διαχείριση των υγρών αποβλήτων είναι απαραίτητη η γνώση της προέλευσής τους και των χαρακτηριστικών τους ώστε να υποβληθούν σε κατάλληλη επεξεργασία που είναι αποδεκτή από τους ρυθμούς αυτοκαθαρισμού του αποδέκτη διάθεσής τους. Οι υδάτινοι αποδέκτες επιτυγχάνουν αποδόμηση των οργανικών συστατικών με τα οποία φορτίζονται (από τη διάθεση υγρών αποβλήτων) εφ' όσον η φόρτιση που δέχονται διατηρείται κάτω από το επίπεδο που αντιστοιχεί στην ικανότητα αυτοκαθαρισμού τους. Εάν ένας υδάτινος αποδέκτης έχει φορτιστεί πέραν των επιπέδων που αντιστοιχούν στην ικανότητα αυτοκαθαρισμού του αρχίζει η εμφάνιση προβλημάτων και παύει να είναι υγιής. Όταν λοιπόν ο υδάτινος αυτός αποδέκτης χρησιμοποιείται ταυτόχρονα και ως υδατικός πόρος, απ' όπου γίνεται υδροληψία νερού που προορίζεται για πόσιμο, απαιτούνται πολυδάπανες διεργασίες για την κατάλληλη επεξεργασία, ώστε να ικανοποιούνται οι προδιαγραφές που ισχύουν για την ποιότητα του πόσιμου νερού (Τσώνης, 2004). 1.4 ΕΠΙΠΕΔΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Για την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων χρησιμοποιούνται είτε φυσικοχημικές διεργασίες (μονάδες λειτουργίας που χρησιμοποιούν φυσικές ή

17 χημικές διεργασίες), είτε βιολογικές διεργασίες (μονάδες επεξεργασίας αποβλήτων από μικροοργανισμούς και φυσικά οικοσυστήματα). Το συνηθέστερο είναι η χρήση συνδυασμού φυσικοχημικών και βιολογικών διεργασιών που να επιτυγχάνουν το επιθυμητό αποτέλεσμα (Λυμπεράτος, 2003). Στην ταξινόμηση των διαφόρων διεργασιών αναγνωρίζουμε τα εξής επίπεδα: 1. Προεπεξεργασία ή προκαταρκτική επεξεργασία: χρήση φυσικών λειτουργιών όπως το σχάρισμα, η αμμοσυλλογή, η λιποσυλλογή και η εξισορρόπηση που στοχεύουν στην προετοιμασία των αποβλήτων για την κυρίως επεξεργασία. 2. Πρωτοβάθμια επεξεργασία: χρήση φυσικών λειτουργιών, όπως καθίζηση και επίπλευση, για την απομάκρυνση βασικά των αιωρούμενων στερεών. 3. Δευτεροβάθμια επεξεργασία: χρήση κυρίως βιολογικών άλλα και φυσικοχημικών διεργασιών για την απομάκρυνση κολλοειδών, καθώς και οργανικών ουσιών (με βιοαποδόμηση), επιπλέον της απομάκρυνσης αιωρούμενων στερεών. Η επεξεργασία αυτή έπεται συνήθως της πρωτοβάθμιας. 4. Τριτοβάθμια ή προχωρημένη επεξεργασία: πρόσθετος χειρισμός για απομάκρυνση ρυπαντών, όπως είναι το άζωτο, ο φώσφορος και τοξικές ενώσεις που διαφεύγουν της δευτεροβάθμιας επεξεργασίας (Λυμπεράτος, 2003). Οι διεργασίες επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων οδηγούν σε δύο βασικά προϊόντα: επεξεργασμένο νερό και ιλύς. Το επεξεργασμένο νερό διατίθεται στη συνέχεια στους φυσικούς υδατικούς αποδέκτες, ενώ την παραγόμενη ιλύς πρέπει να την επεξεργαστούμε κατάλληλα, πριν τη διαθέσουμε κυρίως σε χωματερές ή τη χρησιμοποιήσουμε ως εδαφοβελτιωτικό (Λυμπεράτος, 2003).

18 2. ΠΑΡΟΧΗ ΚΑΙ ΠΟΙΟΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΑΣΤΙΚΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ 2.1 ΠΑΡΟΧΕΣ Η τροφοδοτούμενη παροχή καθώς και οι διακυμάνσεις της αποτελούν στοιχεία τα οποία είναι απαραίτητα για τον επιτυχή σχεδιασμό της εγκατάστασης επεξεργασίας λυμάτων. Τα αστικά λύματα προκύπτουν κατά μεγάλο ποσοστό από το πόσιμο νερό, το οποίο τροφοδοτείται στην πόλη με το δίκτυο ύδρευσης. Ένα μέρος όμως από το πόσιμο νερό δε φθάνει στο δίκτυο αποχέτευσης. Το μέρος αυτό αντιστοιχεί κυρίως στο νερό που χρησιμοποιείται για πότισμα των κήπων, για πλύσιμο των δρόμων και στις διαρροές του δικτύου ύδρευσης. Ένα μικρό μέρος από το νερό ύδρευσης ενσωματώνεται σε διάφορα προϊόντα, τα οποία παράγονται σε βιοτεχνικές και βιομηχανικές δραστηριότητες. Επίσης μερικές κατοικίες και άλλες δραστηριότητες που δεν είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο αποχέτευσης χρησιμοποιούν νερό από το δίκτυο ύδρευσης. Αντίθετα οι εισχωρήσεις/εισροές στο δίκτυο αποχέτευσης καθώς και οι συνδέσεις στο δίκτυο δραστηριοτήτων που διαθέτουν ιδιωτικά συστήματα ύδρευσης (γεωτρήσεις) αντιστοιχούν σε συνεισφορές στην πηγή των λυμάτων από πηγές ανεξάρτητες από το νερό που τροφοδοτείται στην πόλη με το δίκτυο ύδρευσης (Τσώνης, 2004). Γενικά η παροχή λυμάτων μπορεί να κυμαίνεται στην περιοχή από % της παροχής του νερού που τροφοδοτείται στην πόλη. Όπως όμως παρατηρούνται διακυμάνσεις στη ζήτηση νερού σε μια πόλη έτσι παρατηρούνται και διακυμάνσεις στην αντίστοιχη παραγωγή λυμάτων (Τσώνης, 2004) Είδη Παροχών Διακρίνονται 5 είδη παροχών που χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό μιας εγκατάστασης επεξεργασίας λυμάτων. Αυτά είναι:

19 1) Μέση ημερήσια παροχή (Q m σε m 3 /d), η οποία είναι ίση με ΣV/365, όπου ΣV είναι ο όγκος των αποβλήτων που καταλήγει σε ένα έτος στην εγκατάσταση για επεξεργασία. 2) Μέγιστη ημερήσια παροχή (Q max σε m 3 /d), η οποία είναι ίση με τη μέγιστη τιμή των ημερήσιων παροχών του έτους. 3) Ελάχιστη ημερήσια παροχή(q min σε m 3 /d),η οποία είναι ίση με την ελάχιστη τιμή των ημερήσιων παροχών του έτους. 4) Μέγιστη ωριαία παροχή ή παροχή αιχμής (Q h σε m 3 /h), η οποία παρατηρείται κατά το 24ωρο της Q max. 5) Ελάχιστη ωριαία παροχή (minq σε m 3 /h), η οποία παρατηρείται κατά το 24ωρο της Q min (Στάμου, 2004) Μέτρηση της Παροχής Ένας τρόπος υπολογισμού της παροχής υγρών αποβλήτων είναι η απευθείας μέτρηση. Η μέτρηση της παροχής των υγρών αποβλήτων διαφοροποιείται ανάλογα με το εάν πρόκειται για μέτρηση της παροχής σε ανοιχτά αυλάκια ή για μέτρηση της παροχής σε κλειστές σωληνώσεις (Λυμπεράτος, 2003). Για τα ανοιχτά αυλάκια (κανάλια) ο προσδιορισμός της παροχής στηρίζεται συνήθως στη διαφορά πίεσης που προκαλείται από κάποιο τεχνητό εμπόδιο, που μπορεί να είναι για παράδειγμα ένα συρμάτινο πλέγμα ή κάποιου τύπου στένωση (flume). Εναλλακτικά, προσδιορίζουμε το εμβαδόν της κάθετης στη ροή επιφάνειας και την ταχύτητα του ρευστού, οπότε με απλό πολλαπλασιασμό προσδιορίζουμε την παροχή. Η πλέον συνηθισμένη μέθοδος μέτρησης της παροχής των αστικών υγρών αποβλήτων είναι το αυλάκι τύπου Parshall (Λυμπεράτος, 2003). Για κλειστούς αγωγούς χρησιμοποιούνται κυρίως τρεις τεχνικές μέτρησης: (α) παρεμβολή εμποδίου προκειμένου να προκαλέσουμε διαφορά πίεσης, (β) μέτρηση κάποιας επίπτωσης του κινούμενου ρευστού (μεταβολή ορμής, δημιουργία ηχητικών κυμάτων, επίδραση σε μαγνητικό πεδίο) και (γ) μέτρηση της αύξησης του όγκου του ρευστού. Οι σωληνώσεις ροής (σωλήνας Καλιφόρνιας), τα ακροφύσια, τα ροτάμετρα και οι σωλήνες τύπου Ventouri ανήκουν στην πρώτη

20 κατηγορία, μια και η αρχή λειτουργίας τους στηρίζεται στη δημιουργία διαφορών πίεσης που αντιστοιχούν σε συγκεκριμένες παροχές. Στη δεύτερη κατηγορία ανήκουν οι μαγνητικοί, υπερηχητικοί ανιχνευτές και οι ανιχνευτές δίνης (vortex). Στην τελευταία κατηγορία ανήκουν μετρητές τουρμπίνας και προπέλας, στους οποίους η ταχύτητα περιστροφής συσχετίζεται άμεσα με την ταχύτητα του ρευστού και επομένως έμμεσα με την παροχή (Λυμπεράτος, 2003). Σε μία εγκατάσταση επεξεργασίας υγρών αστικών αποβλήτων, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε έναν ή περισσότερους τύπους μετρητών παροχής, ανάλογα με τα αναμενόμενα χαρακτηριστικά της ροής κάθε επιμέρους ρεύματος. Τα κριτήρια επιλογής του κατάλληλου μετρητή που πρέπει να εξετάσουμε είναι τα ακόλουθα: a. Να είναι κατάλληλος για ανοικτό ή κλειστό αγωγό. b. Να είναι κατάλληλος για το αναμενόμενο φάσμα παροχών του συγκεκριμένου ρεύματος. Αναμένονται ταχύτητες ροής εντός των προδιαγραφών λειτουργίας του μετρητή. c. Να είναι συμβατός με τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του συγκεκριμένου ρεύματος (έλλειψη αντιδράσεων του ρευστού με τα υλικά του μετρητή, καταλληλότητα του μετρητή για υγρά με την αναμενόμενη περιεκτικότητα σε στερεά κλπ.), d. Να είναι της επιθυμητής ακρίβειας και επαναληψιμότητας. e. Η αναμενόμενη πτώση πίεσης, που ενδεχομένως θα επιφέρει η παρεμβολή του μετρητή, να είναι ανεκτή. f. Η χρήση του μετρητή να είναι συμβατή με τις ιδιαιτερότητες της εγκατάστασης. g. Η χρήση του μετρητή να είναι συμβατή με το συγκεκριμένο λειτουργικό περιβάλλον (θερμοκρασία, υγρασία, διαβρωτικά αέρια κλπ.) h. Η συντήρηση του μετρητή να είναι εύκολη (Λυμπεράτος, 2003).

21 Σχεδόν σε όλες τις εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών υγρών αποβλήτων, η μέτρηση της παροχής στην είσοδο γίνεται με αυλάκι Parshall (Λυμπεράτος, 2003) Διακυμάνσεις Παροχής των Αστικών Υγρών Αποβλήτων Τα αστικά υγρά απόβλητα δεν έχουν σταθερή παροχή, αλλά χαρακτηρίζονται από διακυμάνσεις. Οι διακυμάνσεις είναι είτε ημερήσιες (diurnal variations, περιοδική παροχή με περίοδο μία ημέρα), είτε εποχικές (π.χ. στα νησιά στην Ελλάδα, το καλοκαίρι η κατανάλωση είναι ιδιαίτερα αυξημένη). Για το σχεδιασμό των μονάδων επεξεργασίας, το βασικότερο μέγεθος που πρέπει να θεωρήσουμε είναι η μέση ημερήσια παροχή, ενώ για το σχεδιασμό των συστημάτων αποχέτευσης η μέγιστη ωριαία παροχή (Λυμπεράτος, 2003). 2.2 ΠΟΙΟΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΑΣΤΙΚΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Εκτός από την ποσότητα (παροχή) των αστικών λυμάτων που φθάνουν στην εγκατάσταση επεξεργασίας πρέπει να είναι γνωστή και η ισχύς τους για να είναι δυνατόν να γίνει επιτυχής σχεδιασμός των διαφόρων σταδίων επεξεργασίας. Με τον όρο ισχύς των λυμάτων αναφερόμαστε συνήθως στο επίπεδο συγκέντρωσης του οργανικού υλικού. Εκτός όμως από το οργανικό υλικό, και άλλα συστατικά που περιέχονται στα λύματα παρουσιάζουν ενδιαφέρον όσον αφορά την επεξεργασιμότητά τους και την αναμενόμενη ποιότητα της εξερχόμενης εκροής (Τσώνης, 2004). Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των αστικών λυμάτων μπορούν να διακριθούν σε φυσικά, χημικά και βιολογικά χαρακτηριστικά (Λυμπεράτος, 2003). Κατά τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών αυτών θα πρέπει να καταβάλλεται κάθε δυνατή προσπάθεια ώστε να εξασφαλίζεται η απαιτούμενη αξιοπιστία. Προκειμένου να γίνει επιτυχής προσδιορισμός κάποιου χαρακτηριστικού είναι απαραίτητο να είναι κατανοητές οι λεπτομέρειες της πειραματικής μεθόδου και να χρησιμοποιείται αντιπροσωπευτικό δείγμα. Η σημασία της ορθής δειγματοληψίας

22 πρέπει να τονίζεται από την αρχή και να μην λησμονιέται, όπως δυστυχές συμβαίνει σε πολλές περιπτώσεις στην πράξη. Επίσης, το δείγμα από τη στιγμή της παραλαβής του μέχρι τη στιγμή του προσδιορισμού θα πρέπει να συντηρείται με κατάλληλο τρόπο, ώστε να παραμένουν αναλλοίωτα τα χαρακτηριστικά του. Η σωστή συντήρηση του δείγματος είναι καθοριστικής σημασίας για αρκετά χαρακτηριστικά και σε μερικές περιπτώσεις είναι απαραίτητος ο προσδιορισμός τους στο πεδίο κατά την διάρκεια της δειγματοληψίας (Τσώνης, 2004). Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των λυμάτων σε διάφορα σημεία της εγκατάστασης επεξεργασίας είναι απαραίτητα για την παρακολούθηση της λειτουργίας της. Επίσης, τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των λυμάτων θα πρέπει να είναι γνωστά προκειμένου να γίνει αξιολόγηση των επιπτώσεων από την διάθεσή τους σε διάφορους αποδέκτες (Τσώνης, 2004) Φυσικά Χαρακτηριστικά Στερεά Μία βασική παράμετρος κατά των χαρακτηρισμό των υγρών αποβλήτων είναι τα ολικά στερεά (Total solids, TS). Ορίζονται ως η ύλη που απομένει μετά από εξάτμιση στους ο C. Τα ολικά στερεά χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: 1) Τα αιωρούμενα στερεά (suspended solids), μεγέθους >1μm. 2) Τα διηθούμενα στερεά (filterable solids), μεγέθους <1μm (Λυμπεράτος, 2003). Τα αιωρούμενα στερεά τα διαχωρίζουμε από τα διηθούμενα στερεά με κατάλληλα φίλτρα. Τα αιωρούμενα στερεά περιλαμβάνουν τα καθιζάνοντα στερεά (settleable solids), τυπικά μεγαλύτερα από 10μm (η ύλη που καθιζάνει σε κώνο Imhoff σε 1 ώρα) και τα μη καθιζάνοντα στερεά (Λυμπεράτος, 2003).

23 Τα διηθούμενα στερεά τα διακρίνουμε σε: 1) Κολλοειδή στερεά, με διάμετρο 0.001μm έως και 1μm (ξεχωρίζονται με βιολογική οξείδωση ή κροκίδωση και καθίζηση). 2) Διαλυμένα στερεά (οργανικά και ανόργανα παρόντα σε πραγματικό υδατικό διάλυμα) (Λυμπεράτος, 2003). Κάθε κατηγορία στερεών μπορούμε να την χωρίσουμε επιπλέον, ανάλογα με την πτητικότητά τους, σε πτητικά στερεά (το μέρος που απομακρύνεται με καύση στους 550 o C για 15 λεπτά, βασικά οργανικά) και μη πτητικά στερεά (βασικά ανόργανα) (Λυμπεράτος, 2003) Οσμή Προκαλείται από αέρια που απελευθερώνονται με την διάσπαση οργανικής ύλης. Η οσμή γίνεται πιο έντονη με την πάροδο του χρόνου. Κύριες ενώσεις που προκαλούν δυσοσμία είναι: αμμίνες, αμμωνία, διαμίνες, υδρόθειο, μερκαπτάνες (π.χ., CH 3 SH), οργανικά σουλφίδια, σκατόλη (C 8 H 5 NHCH 3 ) και άλλα (Λυμπεράτος, 2003). Διαφορετικές θεωρίες έχουν αναπτυχθεί, αλλά το φαινόμενο της οσμής δεν έχει ακόμη τεκμηριωθεί πλήρως επιστημονικά. Πρόβλημα παρουσιάζει το γεγονός ότι ο συσχετισμός μοριακής δομής και οσμής δεν είναι προφανής (Λυμπεράτος, 2003). Για τον έλεγχο των οσμών είναι απαραίτητη η μέτρηση και η ποσοτικοποίηση τους. Αν είναι γνωστή η σύνθεση του ρεύματος αερίων, είναι δυνατόν να καθορίσουμε αναλυτικά τη συγκέντρωση των συστατικών που προκαλούν δυσοσμία με τη χρήση χημικών και αναλυτικών μεθόδων. Όταν οι ελάχιστες συγκεντρώσεις αερίων (κάτω όριο, threshold) που προκαλούν οσμές είναι γνωστές για τα διάφορα συστατικά, τότε μπορούμε να καθορίσουμε την απαιτούμενη μέθοδο επεξεργασίας. Αυτή τη μέθοδο μπορούμε να την εφαρμόσουμε σε βιομηχανικές διεργασίες, όπου ο αριθμός των συστατικών των αερίων είναι περιορισμένος. Οι περισσότερες πηγές οσμών ωστόσο,

24 χαρακτηρίζονται από ευρύ φάσμα συστατικών, που η σύνθεσή τους είναι συνήθως άγνωστη. Σ' αυτές τις περιπτώσεις, το οσφρητικό σύστημα του ανθρώπου αποτελεί το μοναδικό αποδεκτό μέτρο για την ανίχνευση και τον καθορισμό της έντασης της δυσοσμίας (οργανοληπτικές μέθοδοι). Το σύστημα αυτό είναι γενικά τρεις τάξεις μεγέθους πιο ευαίσθητο από τα μέχρι τώρα διαθέσιμα χημικά και μηχανικά συστήματα. Επίσης, είναι ευαίσθητο σε μεγάλη ποικιλία χημικών συνθέσεων (Λυμπεράτος, 2003). Οι περισσότερες οργανοληπτικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την ποσοτικοποίηση των οσμών βασίζονται στην αραίωση σ' ένα ελάχιστο όριο συγκέντρωσης. Η πιο διαδεδομένη απ' αυτές αναφέρεται ως «τεχνική ομάδας οσμής» (odor panel technique). Κατ' αυτήν, ομάδα υποκειμένων (5-10 άτομα) εκτίθεται σε δείγματα οσμών, τα οποία έχουν αραιωθεί με αέρα χωρίς οσμές. Ο αριθμός των αραιώσεων που πρέπει να κάνετε για να επιτύχετε 50% θετική αντίδραση από τα μέλη της ομάδας (δηλαδή τα μισά μέλη της ομάδας να θεωρήσουν το μείγμα δύσοσμο) χαρακτηρίζεται ως «η συγκέντρωση κατωφλίου οσμής». Η τιμή αυτή λαμβάνεται ως η ελάχιστη συγκέντρωση που μπορεί να ανιχνευθεί από το μέσο άνθρωπο. Σύνηθες είναι να θεωρούμε την απαιτούμενη αραίωση ως ψευδοσυγκέντρωση (Λυμπεράτος, 2003) Θερμοκρασία Η θερμοκρασία των απόνερων είναι συνήθως μεγαλύτερη της θερμοκρασίας του παρεχόμενου νερού, εξαιτίας της προσθήκης ζεστού νερού κατά τη χρήση. Τυπικά ποικίλλει από 10 C σε 21,1 C. Μία αντιπροσωπευτική τιμή είναι 15,6 C. Η θερμοκρασία είναι πολύ σημαντική για τις βιολογικές μεθόδους επεξεργασίας αποβλήτων, διότι επηρεάζει: (α) τη διαλυτότητα του οξυγόνου, και (β) την ανάπτυξη μικροοργανισμών (Λυμπεράτος, 2003) Χρώμα

25 Τα «φρέσκα» απόβλητα είναι συνήθως χρώματος γκρι. Η διάσπαση οργανικών ενώσεων οδηγεί σε μείωση του διαλυμένου οξυγόνου και σταδιακή αλλαγή του χρώματος σε μαύρο. Τότε το απόβλητο το θεωρούμε σηπτικό. Το χρώμα το μετράμε συνήθως με χρήση φασματοφωτόμετρο για μήκη κύματος nm. Το Stαndαrd Methods for the Exαminαtion of Wαter αnd Wαstewαter (1995) δίνει λεπτομερή διαδικασία προσδιορισμού του κύριου μήκους κύματος (dominant wavelength), της χροιάς (hue), της φωτεινότητας (luminance) και της καθαρότητας (purity) του χρώματος (Λυμπεράτος, 2003) Θολότητα Με τον όρο θολότητα εννοούμε την απουσία διαύγειας σε ένα υγρό δείγμα που προκαλείται από τα διάφορα τεμαχίδια οργανικού και ανόργανου υλικού (αιωρούμενα ή κολλοειδή), τα οποία είναι διασπαρμένα στην υγρή φάση. Οι πρώτες προσπάθειες για τον ποσοτικό προσδιορισμό της θολότητας χρονολογούνται στις αρχές του αιώνα μας, όταν και εμφανίστηκε το πρώτο όργανο μέτρησής της. Το όργανο αυτό επινοήθηκε από τους Whipple και Jackson, αρχικά ονομάσθηκε διαφανόμετρο και σήμερα φέρει το όνομα Jackson Candle Turbidimeter (Τσώνης, 2004). Είναι γνωστό ότι σε ένα δείγμα νερού ή λυμάτων περιέχονται σωματίδια με διαφορετικά μεγέθη και σε διαφορετικούς αριθμούς για κάθε μέγεθος. Έτσι η θολότητα διαφόρων δειγμάτων που έχουν την ίδια συγκέντρωση σωματιδίων (mg/l) μπορεί να ποικίλλει. Η θολότητα που μετριέται με βάση την ένταση του σκεδαζόμενου φωτός κατά γωνία 90 ο εκφράζεται σε νεφελομετρικές μονάδες θολότητας (Nephelometric turbitity units, NTU). Εάν το δείγμα στο οποίο μετριέται η θολότητα περιέχει διαλυτό υλικό που προσδίδει χρώμα είναι πιθανό να προκαλείται απορρόφηση και μείωση της έντασης του σκεδαζόμενου φωτός με επιπτώσεις στις τιμές της μετρούμενης θολότητας (Τσώνης, 2004) Χημικά Χαρακτηριστικά

26 Χημικά Συστατικά των λυμάτων Τα χημικά συστατικά στα λύματα μιας πόλης αντικατοπτρίζουν εκτός από τα χημικά συστατικά του νερού ύδρευσης και έναν πάρα πολύ μεγάλο αριθμό από τις διάφορες χημικές ενώσεις που περιέχονται στα είδη, τα οποία χρησιμοποιεί ο άνθρωπος στην καθημερινή του ζωή καθώς και από τις ουσίες που απορρίπτονται από τις λειτουργίες του ανθρώπινου οργανισμού. Ένας πρώτος διαχωρισμός των χημικών ουσιών που βρίσκονται στα λύματα είναι σε οργανικό υλικό και σε ανόργανο υλικό (Τσώνης, 2004). Οι κυριότερες ομάδες οργανικού υλικού στα αστικά λύματα είναι οι πρωτεΐνες (40 έως 60%), οι υδατάνθρακες (25 έως 50%) και τα λίπη και έλαια (περίπου 10%). Η ουρία που αποτελεί το κυριότερο συστατικό των ούρων είναι επίσης μια άλλη σημαντική οργανική ένωση των αστικών λυμάτων (Τσώνης, 2004). Οι πρωτεΐνες είναι οργανικές ενώσεις που περιέχουν σημαντικά ποσοστά αζώτου και αποτελούν τις βασικές δομικές μονάδες της ζώσας ύλης. Οι υδατάνθρακες από άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο. Τα άτομα του υδρογόνου και του οξυγόνου απαντώνται με την ίδια αναλογία όπως και στο μόριο του νερού. Τα λίπη, έλαια και γράσα αναφέρονται σε μερικές περιπτώσεις με το γενικό όρο λιπίδια. Τα λίπη και έλαια είναι εστέρες (τριγλυκερίδια) της γλυκερίνης και των λιπαρών οξέων. Τα τριγλυκερίδια που είναι υγρά σε θερμοκρασία περιβάλλοντος ονομάζονται έλαια, ενώ εκείνα που είναι στερεά ονομάζονται λίπη. Τα γράσα είναι κηρώδη υλικά και είναι επίσης εστέρες των λιπαρών οξέων (Τσώνης, 2004). Το ανόργανο υλικό που περιέχεται στα αστικά λύματα περιλαμβάνει οργανικό υλικό που ανήκει στο νερό από το οποίο προέκυψαν τα λύματα καθώς και ανόργανο υλικό που μεταφέρθηκε κατά τη διαδικασία παραγωγής των λυμάτων ή προέκυψε κατά τη μετατροπή ή αποδόμηση οργανικού υλικού των λυμάτων. Τα ανόργανα συστατικά προσδιορίζονται στα αστικά λύματα τόσο για τον έλεγχο της επεξεργασίας τους όσο και για την αξιολόγηση των διαφόρων τρόπων διάθεσής τους (Τσώνης, 2004) Τρόποι Έκφρασης της Συγκέντρωσης του Οργανικού Υλικού

27 Η συγκέντρωση οργανικού υλικού στα λύματα αντιστοιχεί στο άθροισμα των συγκεντρώσεων όλων των οργανικών ουσιών που περιέχονται. Όμως τόσο η εύρεση (ταυτοποίηση) των διαφόρων οργανικών ουσιών όσο και ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης κάθε μιας από τις ουσίες αυτές αποτελεί πάρα πολύ δύσκολη εργασία και στις περισσότερες περιπτώσεις είναι αδύνατον να πραγματοποιηθεί (Τσώνης, 2004). Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για την έκφραση της συγκέντρωσης οργανικού υλικού στα λύματα. Οι τρόποι αυτοί μπορεί να είναι άμεση ή έμμεσοι. Ένας άμεσος τρόπος είναι να εκφράζεται η συγκέντρωση του οργανικού υλικού ως συγκέντρωση των πτητικών ολικών στερεών. Κατά τον προσδιορισμό των πτητικών ολικών στερεών γίνεται αρχικά εξάτμιση της υγρής φάσης των λυμάτων σε θερμοκρασία ο C και στη συνέχεια ακολουθεί πύρωση του στερεού υπολείμματος της εξάτμισης στους o C. Κατά το στάδιο της εξάτμισης ενδέχεται όμως να συμβεί απώλεια οργανικού υλικού (πτητικά κυρίως οργανικά) και κατά το στάδιο της πύρωσης διάσπαση ανθρακικών αλάτων και απώλεια ανόργανου υλικού (Τσώνης, 2004). Για τους δύο παραπάνω λόγους, σε μερικές περιπτώσεις η συγκέντρωση των πτητικών ολικών στερεών δεν αντιπροσωπεύει ικανοποιητικά τη συγκέντρωση του οργανικού υλικού στα λύματα. Δεδομένου ότι το οργανικό υλικό αποτελείτε αποκλειστικά από οργανικές ενώσεις, οι οποίες περιέχουν στο μόριο τους πάντοτε άνθρακα και υδρογόνο θα ήταν δυνατόν να προσδιορισθεί έμμεσα η συγκέντρωση μιας οργανικής ένωσης από τον χημικό της τύπο και την ποσότητα του οξυγόνου που απαιτείται για την πλήρη οξείδωσή της προς τελικά προϊόντα CO 2 και H 2 O. Με ένα παραπέρα λογικό βήμα οδηγούμεθα στη δυνατότητα προσδιορισμού του οργανικού υλικού στα λύματα από το μέσο εμπειρικό τύπο του (C x H y O z N α P β.) και από την ποσότητα οξυγόνου που απαιτείται για την πλήρη οξείδωσή της προς τελικά προϊόντα CO 2 και H 2 O (Τσώνης, 2004). Εάν δεν είναι γνωστός ο μέσος εμπειρικός τύπος του οργανικού υλικού των λυμάτων και προσδιορίσουμε πειραματικά το οξυγόνο που απαιτείται για την πλήρη οξείδωσή του, τότε μπορούμε να αναφερόμαστε στην ποσότητα του

28 οξυγόνου που απαιτήθηκε για την οξείδωση ως ένα έμμεσο μέτρο της ποσότητας του οργανικού υλικού (Τσώνης, 2004). Έτσι καταλήγουμε στην εισαγωγή μιας μεθόδου για τον προσδιορισμό του οργανικού υλικού στα λύματα σε όρους οξυγόνου που απαιτείται για την οξείδωσή του κάτω από καθορισμένες πειραματικές συνθήκες. Η μέθοδος αυτή είναι γνωστή ως μέθοδος προσδιορισμού του χημικά απαιτούμενου οξυγόνου (COD) (Τσώνης, 2004). Η έκφραση της συγκέντρωσης του οργανικού υλικού μπορεί να γίνει επίσης σε όρους ολικού οργανικού άνθρακα (TOC). O υπολογισμός του ολικού οργανικού άνθρακα γίνεται με βάση το μέσο εμπειρικό τύπο και τη συγκέντρωση οργανικού υλικού στα λύματα και η μέτρηση του TOC γίνεται με προσδιορισμό της ποσότητας του CO 2 που προκύπτει από την καύση του οργανικού υλικού γνωστού όγκου δείγματος (Τσώνης, 2004). Επίσης, ένας άλλος τρόπος για έκφραση της συγκέντρωσης του οργανικού υλικού στα λύματα είναι η χρησιμοποίηση της παραμέτρου του βιοχημικά απαιτούμενο οξυγόνο (ΒΟD). Τo BOD 5 (BOD 5 ημερών) είναι το οξυγόνο (διαλυμένο) που απαιτείται για τη βιοχημική οξείδωση του οργανικού υλικού των λυμάτων με τη βοήθεια μικροοργανισμών σε κατάλληλα σχεδιασμένο πείραμα προσδιορισμού που διαρκεί 5 ημέρες (Τσώνης, 2004) Παράμετροι Οργανικού Ρυπαντικού Φορτίου των Υγρών Αποβλήτων BOD: Biochemical Oxygen Demand (Βιοχημικώς Απαιτούμενο Οξυγόνο) Η παράμετρος αυτή εκφράζει την απαίτηση σε mg/l οξυγόνου κατά την οξείδωση αποδόμηση των οργανικών ενώσεων που περιέχονται στα απόβλητα. Αυτή η οξείδωση αποδόμηση γίνεται από μικροοργανισμούς (μ/ο) (Λέκκας, 2001). Η παράμετρος αυτή δεν χαρακτηρίζει επομένως το σύνολο των οργανικών ενώσεων που περιέχονται στα απόβλητα, αλλά εκείνες που είναι δυνατόν να αποδομηθούν από τους μ/ο που υπάρχουν στα δείγματα κατά τη μέτρηση του BOD.

29 Στα υγρά αστικά απόβλητα το μεγαλύτερο ποσοστό των οργανικών ενώσεων είναι βιοαποδομήσιμο, ενώ στα υγρά βιομηχανικά απόβλητα συμβαίνει το αντίθετο (Λέκκας, 2001). Η απόρριψη υγρών αποβλήτων στους υδάτινους αποδέκτες λόγω της αποδόμησης των οργανικών ενώσεων από μ/ο, προκαλεί μείωση της συγκέντρωσης του διαλυμένου οξυγόνου σε επίπεδα που ανατρέπουν την οικολογική ισορροπία των αποδεκτών αυτών, με αποτέλεσμα τη δημιουργία ανεπιθύμητων καταστάσεων, όπως την ανάπτυξη οσμών, την αλλαγή του χρώματος του νερού και τη διαταραχή της βιοχημείας του οικοσυστήματος (Λέκκας, 2001). Ο προσδιορισμός του BOD στηρίζεται στη μέτρηση του διαλυμένου οξυγόνου με άμεση μέθοδο και με μέθοδο αραίωσης, όταν το BOD έχει μεγάλη τιμή και υπερβαίνει αυτή του διαλυμένου οξυγόνου στο δείγμα. Το πρόσθετο νερό της διάλυσης προμηθεύει με το διαλυμένο οξυγόνο του, το απαιτούμενο οξυγόνο για τη βιοαποδόμηση των οργανικών ενώσεων του δείγματος. Το δείγμα λαμβάνεται σε καθαρή φιάλη, γυάλινη ή πολυαιθυλενίου. Το BOD μετράται σε σταθερή θερμοκρασία στους 20 o C (Λέκκας, 2001). COD: Chemical Oxygen Demand (Χημικώς Απαιτούμενο Οξυγόνο) Το Χημικώς Απαιτούμενο Οξυγόνο εκφράζει τις οργανικές και ανόργανες ενώσεις που υπάρχουν στα υγρά απόβλητα και είναι οξειδώσιμες από τα διχρωμικά ιόντα. Η παράμετρος COD χρησιμοποιείται ευρύτατα και θεωρείται πιο αξιόπιστη από το BOD, κυρίως για το χαρακτηρισμό των υγρών βιομηχανικών αποβλήτων (Λέκκας, 2001). Όταν όλες οι οργανικές ενώσεις είναι βιοαποδομήσιμες και δεν έχουμε ανόργανες οξειδώσιμες ενώσεις, το ολικό BOD έχει την ίδια τιμή με το COD. Πάντως, το COD σχεδόν πάντα διαφέρει από το BOD και αυτό οφείλεται σε έναν αριθμό παραγόντων:

30 Πολλές οργανικές ενώσεις δεν είναι βιοαποδομήσιμες, οξειδώνονται όμως από τα διχρωμικά. Είναι δυνατόν να υπάρχουν στα υγρά απόβλητα ανόργανες ενώσεις που οξειδώνονται από τα διχρωμικά, όπως είναι ο δισθενής σίδηρος, το δισθενές μαγγάνιο, τα θειούχα, τα θειώδη, τα νιτρώδη κ.α. με αποτέλεσμα την αύξηση του COD. Όταν υπάρχουν τέτοιες ενώσεις, το COD δεν αποτελεί μέτρο μόνο της οργανικής ύλης των υγρών αποβλήτων. Η μέτρηση του BOD εξαρτάται και από τους μ/ο που υπάρχουν στο δείγμα, όταν γίνεται η καλλιέργεια. Μερικές οργανικές ενώσεις δεν οξειδώνονται αποτελεσματικά από το διχρωμικό ανιόν, παραδείγματος χάρη μόρια ευθέων αλυσίδων, αλειφατικά οξέα και αλκοόλες. Για την καλύτερη οξείδωση προστίθεται Ag 2 SO 4. Η ύπαρξη χλωριόντων παρεμβάλλεται στη μέτρηση του COD και πρέπει να λαμβάνεται πρόνοια για την απάλειψη αυτής της παρέμβασης (Λέκκας, 2001). Το COD μετράται με δύο μεθόδους: Δύο ώρες οξείδωση με διχρωμικά υπό βρασμό και επαναρροή Σύντομος έλεγχος COD (Λέκκας, 2001). TOC: Total Organic Carbon (Ολικός Οργανικός Άνθρακας) Η τρίτη μέθοδος μέτρησης των οργανικών είναι ο προσδιορισμός του ολικού οργανικού άνθρακα (Λυμπεράτος, 2003). Ο ολικός οργανικός άνθρακας έχει χρησιμοποιηθεί ως παράμετρος μέτρησης της οργανικής ύλης των υγρών αποβλήτων. Έχουν χρησιμοποιηθεί πολλές χρονοβόρες μέθοδοι για τον υπολογισμό του TOC. Σε όλες τις μεθόδους, ο οργανικός άνθρακας οξειδώνεται προς διοξείδιο του άνθρακα. Το διοξείδιο του άνθρακα τιτλοδοτείται μετά από προσρόφηση σε καυστική σόδα (Λέκκας, 2001).

31 Οι αναλυτές άνθρακα που έχουν αναπτυχθεί τελευταία είναι απλούστεροι και δίνουν τη δυνατότητα για γρήγορη και απλή μέτρηση του οργανικού άνθρακα σε υδατικά διαλύματα. Η μέτρηση του TOC είναι θεμελιώδης για την ρύπανση των υδάτων. Ο υπολογισμός και η ερμηνεία των μετρήσεων δεν παρουσιάζουν τις δυσκολίες που υπάρχουν με το COD και το BOD (Λέκκας, 2001). Ο οργανικός άνθρακας υπολογίζεται είτε με την οξίνιση και εκφύσηση του ανόργανου άνθρακα στο δείγμα πριν την ανάλυση, είτε με τη χρήση δύο θαλάμων, έναν καύσης για τον προσδιορισμό του ολικού άνθρακα και έναν εκφύσησης για τον προσδιορισμό του ανόργανου άνθρακα. Εκ της διαφοράς βρίσκεται ο TOC (Λέκκας, 2001). TOD: Total Oxygen Demand (Ολική Απαίτηση Οξυγόνου) Η περιεχόμενη οργανική ύλη είναι δυνατόν να εκτιμάται με την απαίτηση σε οξυγόνο ενός δείγματος, αντί της μέτρησης της περιεκτικότητας σε άνθρακα. Η μέτρηση αυτή αποκτάται με τη συνεχή μέτρηση της περιεκτικότητας σε Ο 2 ενός ρεύματος αέρα (Ν 2 /Ο 2 μίγμα) (Λέκκας, 2001). Η ολική απαίτηση σε οξυγόνο ενός δείγματος είναι μία μέτρηση που περιλαμβάνει τις οργανικές και ανόργανες ενώσεις που είναι δυνατόν να οξειδωθούν : Ο άνθρακας μετατρέπεται σε διοξείδιο του άνθρακα. Το υδρογόνο μετατρέπεται σε νερό. Το άζωτο από την οξειδωτική βαθμίδα -3 (ΝΗ + 4 ), οξειδώνεται στην οξειδωτική βαθμίδα +2 (ΝΟ). Το θείο από την οξειδωτική βαθμίδα -2 (H 2 S), οξειδώνεται στην οξειδωτική βαθμίδα +6 (SO 2-4 ). Επίσης, το θείο από την οξειδωτική βαθμίδα +4 (SO 2-3 ) οξειδώνεται στην οξειδωτική βαθμίδα +6 (SO 2-4 ) (Λέκκας,2001).

32 ThOD: Theoretical Oxygen Demand (Θεωρητικά Απαιτούμενο Οξυγόνο) Η θεωρητική απαίτηση σε οξυγόνο είναι το οξυγόνο που απαιτείται για την στοιχειομετρική χημική οξείδωση των οξειδώσιμων ουσιών. Όταν είναι γνωστές οι χημικές ενώσεις, είναι δυνατόν να υπολογίσουμε το θεωρητικός απαιτούμενο οξυγόνο (Λέκκας, 2001). Συσχετισμός Μέτρων Οι τυπικές σχέσεις ανάμεσα στα διάφορα μέτρα για αστικά υγρά απόβλητα είναι: BOD/COD = TOC/ThOD = 1.0 BOD/TOC = Άλλες Οργανικές Παράμετροι Πέρα από τις παραπάνω παραμέτρους για τα υγρά απόβλητα ενδιαφέρον παρουσιάζουν ειδικές πληροφορίες, όπως η ύπαρξη και η συγκέντρωση ελαιωδών ουσιών, φαινολών, οργανικών τοξικών ενώσεων που επηρεάζουν το σχεδιασμό και την λειτουργία των εγκαταστάσεων επεξεργασίας (Λέκκας, 2001) Παράμετροι Ανόργανου Ρυπαντικού Φορτίου των Υγρών Αποβλήτων ph Το ph = -log[h + ] (Λυμπεράτος, 2003).

33 Χλωρίδια Η κύρια προέλευση των χλωριδίων οφείλεται στον άνθρωπο και τα αποστραγγιζόμενα νερά (Λυμπεράτος, 2003). Αλκαλικότητα Η αλκαλικότητα δημιουργεί προβλήματα αποθέσεων στο αποχετευτικό δίκτυο. Η ύπαρξη των όξινων ανθρακικών στο νερό εξουδετερώνει την υδροξυαλκαλικότητα μέχρι ενός σημείου, δρώντας ως ρυθμιστικό διάλυμα (Λέκκας, 2001). Η βιολογική επεξεργασία των υγρών αποβλήτων παρεμποδίζεται από το υψηλό ph. Το ph πρέπει να ρυθμίζεται κοντά στο ουδέτερο πριν την εκροή των υγρών βιομηχανικών αποβλήτων στο περιβάλλον ή στο αποχετευτικό δίκτυο. Συνήθως οι κανονισμοί απαιτούν ph 6 9 (Λέκκας, 2001). Οξύτητα Σε πολλές περιπτώσεις, τα υγρά βιομηχανικά απόβλητα έχουν όξινο ph. Η οξύτητα των αποβλήτων είναι σημαντική παράμετρος, γιατί υγρά απόβλητα με χαμηλό ph δημιουργούν προβλήματα διάβρωσης στο δίκτυο αποχέτευσης. Η βιολογική επεξεργασία των υγρών αποβλήτων απαιτεί ph κοντά στο ουδέτερο επειδή και οι μ/ο δεν μπορούν να αναπτυχθούν σε όξινο περιβάλλον. Πολλές φορές η ίδια η βιολογική επεξεργασία μειώνει το ph και πρέπει να λαμβάνονται μέτρα για την επαναφορά του στο ουδέτερο (Λέκκας, 2001). Το ph των όξινων βιομηχανικών αποβλήτων ρυθμίζεται στο ουδέτερο με τη χρήση ασβεστόλιθου, υδράσβεστου ή άλλης χημικής βάσης πριν την εκροή τους στο περιβάλλον ή στο αποχετευτικό δίκτυο (Λέκκας, 2001).

34 Άζωτο Οι μορφές του αζώτου που έχουν σημαντικό ενδιαφέρον για το χαρακτηρισμό της ποιότητας των αστικών λυμάτων και των υγρών αποβλήτων γενικότερα είναι το αμμωνιακό άζωτο, το οργανικό άζωτο και το οξειδωμένο άζωτο (νιτρώδες και νιτρικό άζωτο) (Τσώνης, 2004). Αμμωνιακό Άζωτο Το αμμωνιακό άζωτο απαντάται στα λύματα είτε υπό μορφή αμμωνιακού ιόντος είτε υπό μορφή αμμωνίας. Η επικρατούσα μορφή εξαρτάται κυρίως από την τιμή του ph των λυμάτων. Όταν αυξάνεται το ph, η ισορροπία της παρακάτω αντιδράσεις οδηγείται προς τα δεξιά: ΝΗ + 4 ΝΗ 3 + Η + Για να γίνει προσδιορισμός του αμμωνιακού αζώτου σε αστικά λύματα θα πρέπει να αρθούν οι επιδράσεις στα αποτελέσματα των μετρήσεων από άλλα συστατικά που υπάρχουν στο δείγμα (Τσώνης, 2004). Οργανικό Άζωτο Το οργανικό άζωτο ενός δείγματος βρίσκεται υπό μορφή αζωτούχων οργανικών ενώσεων και προσδιορίζεται με αρχική χώνευση που έχει ως αποτέλεσμα την μετατροπή του σε ιόντα αμμωνίου και στη συνέχεια απόσταξη και μέτρηση του αμμωνιακού αζώτου στο συμπύκνωμα. Η χώνευση γίνεται μέσα σε κατάλληλες μακρύλαιμες φιάλες σε θερμοκρασία ο C. Η τεχνική χώνευσης που ακολουθείται είναι γνωστή ως χώνευση κατά Kjeldahl. Αζωτούχες οργανικές ενώσεις των οποίων το άζωτο προσδιορίζεται ποσοτικά με τη μέθοδο Kjeldahl είναι η ουρία, τα αμινοξέα και οι πρωτεΐνες (Τσώνης, 2004).

35 Οξειδωμένες Μορφές Αζώτου Στις οξειδωμένες μορφές αζώτου ανήκει το άζωτο που βρίσκεται στη μορφή των νιτρωδών και των νιτρικών. Ο προσδιορισμός των νιτρωδών γίνεται κυρίως χρωματομετρικά. Ο προσδιορισμός των νιτρικών γίνεται με διάφορες μεθόδους αλλά χρειάζεται μεγάλη προσοχή για να έχουμε αξιόπιστα αποτελέσματα. Οι κυριότερες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό των νιτρικών σε αστικά λύματα είναι : α) με αρχική αναγωγή τους με τη βοήθεια στήλης καδμίου προς νιτρώδη και β) με χρησιμοποίηση ηλεκτροδίου μέτρησης νιτρικών. Σημειώνεται πάντως ότι ο προσδιορισμός των νιτρικών μπορεί να γίνεται αρκετά εύκολα με χρησιμοποίηση ιοντικού χρωματογράφου που είναι εξοπλισμένος με κατάλληλη στήλη ανιόντων (Τσώνης, 2004). Θειικά Τα θειικά απαντώνται στο πόσιμο νερό καθώς και στα αστικά λύματα. Κάτω από αναερόβιες συνθήκες γίνεται βιολογική μετατροπή των θειικών προς θειώδη και υδρόθειο (Τσώνης, 2004). Η παραγωγή υδρόθειου μπορεί να γίνεται στους υπονόμους, ιδιαίτερα όταν ο υδραυλικός χρόνος παραμονής των λυμάτων είναι σχετικά μεγάλος (σηπτικά λύματα). Το υδρόθειο προκαλεί προβλήματα διάβρωσης. Η μέτρηση των θειικών μπορεί να γίνει σταθμικά με καταβύθιση των θειικών υπό μορφή θειικού βαρίου. Επίσης, αρκετά αξιόπιστη είναι η μέτρηση των θειικών όταν γίνεται σε ιοντικό χρωματογράφο με κατάλληλη στήλη ανιόντων (Τσώνης, 2004). Φώσφορος Η παρουσία φωσφόρου είναι επίσης σημαντική για την ανάπτυξη των απαιτούμενων μικροοργανισμών σε μία εγκατάσταση επεξεργασίας λυμάτων. Συνήθως, τα αστικά υγρά απόβλητα περιέχουν 4 15mg/l φωσφόρου. Οι συνήθεις

36 του μορφές είναι : ορθοφωσφορικά, πολυφωσφορικά και οργανικός φώσφορος (Λυμπεράτος, 2003). Διάφορες Τοξικές Ενώσεις και Στοιχεία Στα υγρά αστικά απόβλητα περιέχονται συνήθως και Cu +, Pb +, Ag +, Cr ++, As, B, CN και CrO 4 2- (Λυμπεράτος, 2003) Βιολογικά και Μικροβιολογικά Χαρακτηριστικά Η σωστή διαχείριση του προβλήματος των αστικών λυμάτων προϋποθέτει επαρκή γνώση των βιολογικών και μικροβιολογικών χαρακτηριστικών τους. Θα πρέπει να είναι γνωστή η τάξη μεγέθους της συγκέντρωσης των μικροοργανισμών στα αστικά λύματα καθώς και η τύχη των παθογόνων μικροοργανισμών κατά τα διάφορα στάδια διαχείρισής τους, από το σημείο παραγωγής μέχρι τη θέση της τελικής διάθεσης. Επίσης, ενδέχεται να περιέχονται στα λύματα τοξικά συστατικά, τα οποία δημιουργούν προβλήματα στην ανάπτυξη των μικροοργανισμών βιολογικής επεξεργασίας. Οι μικροοργανισμοί αυτοί αναπτύσσονται στο σύστημα επεξεργασίας και τα είδη που επικρατούν έχουν μεγάλη σημασία για την ποιότητα των επεξεργασμένων λυμάτων (Τσώνης,2004). Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί μεταφέρονται στα αστικά λύματα κυρίως με τα ούρα και τα κόπρανα ασθενών ανθρώπων. Οι κύριες κατηγορίες παθογόνων μικροοργανισμών που υπάρχουν στα λύματα είναι βακτήρια, ιοί, πρωτόζωα και ελμίνθες (helminthes) (σκουλήκια που ζουν παρασιτικά στα έντερα). Μερικές από τις ασθένειες που μπορεί να προκληθούν στον άνθρωπο από πόση κυρίως νερού που έχει μολυνθεί από λύματα είναι τυφοειδής και παρατυφοειδής πυρετός, δυσεντερία, διάρροια και χολέρα (Τσώνης,2004). Οι παθογόνοι όμως μικροοργανισμοί αποτελούν ένα πάρα πολύ μικρό ποσοστό των συνολικών μικροοργανισμών στα αστικά λύματα. Αντίθετα τα κολοβακτηρίδια (μικροοργανισμοί εντερικής κυρίως προέλευσης) αποτελούν το

37 μεγαλύτερο ποσοστό των μικροοργανισμών των λυμάτων. Ο αριθμός των κολοβακτηριδίων που αντιστοιχεί στη συνεισφορά ανά άνθρωπο και ημέρα βρίσκεται στην περιοχή 200*10 9 έως 400*10 9. Ακόμα, επειδή ο προσδιορισμός των παθογόνων μικροοργανισμών είναι αρκετά δύσκολος, ενώ των κολοβακτηριδίων αρκετά εύκολος, γίνεται συνήθως προσδιορισμός μόνο των κολοβακτηριδίων (Τσώνης,2004). Για τον έλεγχο της προέλευσης της ρύπανσης σε επιφανειακά κυρίως νερά μπορεί να γίνει προσδιορισμός όχι μόνον των ολικών κολοβακτηριδίων, αλλά και των κολοβακτηριδίων κοπράνων καθώς και των στρεπτόκοκκων κοπράνων (Τσώνης, 2004) Νομοθετικό Πλαίσιο Οι απαιτήσεις για αποχέτευση, επεξεργασία και διάθεση των αστικών υγρών αποβλήτων καθορίζονται με την εκάστοτε νομοθεσία. Στην Ελλάδα, η ισχύουσα νομοθεσία περιλαμβάνεται στην (ΚΥΑ) Κοινή Υπουργική Απόφαση 5673/400 της 14/3/1997, η οποία εναρμονίζει την Ελληνική Νομοθεσία με την Οδηγία 91/271 της Ευρωπαϊκής Ένωσης «για τη διαχείριση των αστικών υγρών αποβλήτων» (Λυμπεράτος, 2003). Σύμφωνα με αυτή την ΚΥΑ, δίκτυα αποχέτευσης θα πρέπει να διαθέτουν μέχρι 31/12/2000 οι οικισμοί με ισοδύναμους κατοίκους (ι.κ.) άνω των , ενώ μέχρι 31/12/2005 οι οικισμοί με ι.κ. μεταξύ και Ένα ι.κ. ισοδυναμεί με αποικοδομήσιμο οργανικό φορτίο BOD 5 = 60 g/ημέρα και αναλογεί σε L/άτομο και ημέρα. Τα αποχετευμένα αστικά υγρά απόβλητα πρέπει να υποβάλλονται σε δευτεροβάθμια τουλάχιστον επεξεργασία ως τις 31/12/2000 για οικισμούς με ι.κ. άνω των , και ως τις 31/12/2005 για οικισμούς με ι.κ και για οικισμούς με ι.κ, μεταξύ και , των οποίων τα απόβλητα απορρίπτονται σε μη θαλάσσια νερά και εκβολές ποταμών(λυμπεράτος, 2003). Η ΚΥΑ 5673/400 προβλέπει δύο τύπους περιοχών διάθεσης, λιγότερο και περισσότερο ευαίσθητες (που κινδυνεύουν από ευτροφισμό, δηλαδή αυξημένη