Συστηµατοποίηση διαδικασιών επιλογής συστηµάτων τριτοβάθµιας επεξεργασίας λυµάτων

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ ΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ «ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ» Συστηµατοποίηση διαδικασιών επιλογής συστηµάτων τριτοβάθµιας επεξεργασίας λυµάτων ήµητρα Ηλιοπούλου Επιβλέπων: Ανδρέας Ανδρεαδάκης Αθήνα, Οκτώβριος 2008

2 διάρθρωση της παρουσίασης ιστορική ανασκόπηση & σύγχρονα παραδείγµατα επαναχρησιµοποίησης λυµάτων σε διάφορες χώρες του κόσµου θεσµικό πλαίσιο που διέπει την διαδικασία της επαναχρησιµοποίησης των λυµάτων δυνατότητες επαναχρησιµοποίησης των λυµάτων συστήµατα τριτοβάθµιας επεξεργασίας λυµάτων (συµβατικά προχωρηµένα) παρουσίαση ολοκληρωµένων σχηµάτων γ βάθµιας επεξεργασίας που εφαρµόζονται βαθµονόµηση των σχηµάτων & επιλογή κριτηρίων και συντελεστών βαρών εφαρµογή του συστήµατος επιλογής βέλτιστων σχηµάτων γ βάθµιας επεξεργασίας λυµάτων συµπεράσµατα - προτάσεις

3 συµβολή της εργασίας εκτενής αναφορά σε ζητήµατα επαναχρησιµοποίησης (ιστορικά, σύγχρονα παραδείγµατα, εφαρµογές, θεσµικό πλαίσο κτλ) εκτενής ανάλυση των συστηµάτων γ βάθµιας επεξεργασίας λυµάτων (λειτουργικά χαρακτηριστικά, οικονοµικά στοιχεία, συγκριτικά στοιχεία κ.α.) δηµιουργία του Πίνακα Ποιοτικών Χαρακτηριστικών Συστηµάτων Τριτοβάθµιας Επεξεργασίας Λυµάτων δηµιουργία Συστήµατος επιλογής βέλτιστων ολοκληρωµένων σχηµάτων γ βάθµιας επεξεργασίας λυµάτων ανάλογα µε το σκοπό επαναχρησιµοποίησης

4 ιστορικά παραδείγµατα επαναχρησιµοποίησης επεξεργασµένων λυµάτων Επεξεργασµένα απόβλητα κατά βάσει µε φυσικά συστήµατα επεξεργασίας που βασίζουν την εφαρµογή τους στο έδαφος (π.χ. σηπτικές δεξαµενές) χρησιµοποιήθηκαν: το 1926 στο Grand Canyon Park στην Arizona για αστική χρήση το 1929 στη πόλη Pomona της California για περιορισµένη άρδευση το 1912 Golden Gate Park στο San Francisco για αστική χρήση στην ευρύτερη περιοχή του οποίου το 1932 κατασκευάστηκε µια συµβατική µονάδα επεξεργασίας ένα από τα πιο σηµαντικά έργα εµπλουτισµού υπογείων υδροφορέων µε ανακτώµενα υγρά απόβλητα άρχισε το 1962 στην επαρχία Whittier Narrows στο Los Angeles της California στις ΗΠΑ, το 1975, υπήρχαν σε λειτουργία 536 τέτοια έργα τα πιο σηµαντικά εκ των οποίων βρίσκονται σε ξηρικές και ηµιξηρικές περιοχές όπως στη Florida και τη Νότια Carolina Τα τελευταία έτη έχει ευρέως αναγνωρισθεί η αναγκαιότητα και τα οφέλη της ανάκτησης και επαναχρησιµοποίησης των υγρών αποβλήτων σε πολλά κράτη

5 σύγχρονα παραδείγµατα επαναχρησιµοποίησης επεξεργασµένων λυµάτων ΗΠΑ: τα έργα επαναχρησιµοποίησης υγρών αποβλήτων αυξήθηκαν από 540 το 1979 σε 1900 το 1992 για περιορισµένη άρδευση, αστική χρήση, εµπλουτισµό των υπόγειων υδροφορέων & δηµιουργία τεχνητών υγροβιότοπων. Ισραήλ: το 72% για άρδευση & εµπλουτισµό υπογείων υδροφορέων ενώ για αστική χρήση & κυρίως για ύδρευση πολύ µικρή ποσότητα Γερµανία για γεωργικούς σκοπούς Γαλλία, Ιταλία, Πορτογαλλία και Ισπανία κυρίως σε τουριστικές κοινότητες πρώην Σοβιετική Ένωση: άρδευση γεωργικών εκτάσεων. Κύπρος: πρωτοποριακή χώρα στην επαναχρησιµοποίηση των εκροών των υγρών αποβλήτων για αστική χρήση & άρδευση γεωργικών εκτάσεων Λατινική Αµερική: άρδευση µε υγρά απόβλητα χαµηλής επεξεργασίας Αίγυπτο, στο Cairo αρδεύονται σχεδόν µε ανεπεξέργαστα υγρά απόβλητα Τυνησία: 28 µονάδες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων µε λίµνες σταθεροποίησης κυρίως για άρδευση γεωργικών εκτάσεων Μαρόκο: για γεωργικούς σκοπούς κεντρική Αφρική: δεν γίνεται επαναχρησιµοποίηση υγρών αποβλήτων Νότιος Αφρική: κυρίως για άρδευση Ιαπωνία κυρίως στο βιοµηχανικό τοµέα. Πολύ νωρίς εφαρµόστηκε το δυαδικό σύστηµα υδροδότησης πολυκατοικιών και εµπορικών χώρων Στο Tokyo η χρήση ανακτώµενου νερού είναι υποχρεωτική σε όλα τα κτίσµατα µε Ε> m2. Η Ιαπωνία αποτελεί ένα πολύ καλό µοντέλο για αστικές πόλεις αναπτυσσόµενων χωρών. Αυστραλία: πρωτοπόρα χώρα στην επαναχρησιµοποίηση κυρίως για άρδευση

6 δυνατότητες επαναχρησιµοποίησης λυµάτων γεωργία: δάση και περιοχές όπου δεν αναµένεται πρόσβαση του κοινού, καλλιέργειες ζωοτροφών, λαχανικά, αµπέλια βιοµηχανικές καλλιέργειες, λιβάδια, δένδρα, καλλιέργειες σπόρων κτλ. αστική επαναχρησιµοποίηση: µεγάλες εκτάσεις (νεκροταφεία, πρανή αυτοκινητόδροµων, γήπεδα γκολφ, δηµόσια πάρκα, εγκαταστάσεις αναψυχής, κατάσβεση πυρκαϊών, συµπύκνωση εδαφών, καθαρισµός οδών και πεζoδρόµων, διακοσµητικά σιντριβάνια, νερό για καθαρισµό τουαλέτας) βιοµηχανική επαναχρησιµοποίηση: νερό ψύξης, νερό για λέβητες κλπ. εµπλουτισµός υπόγειων υδροφορέων πόση (άµεση έµµεση) δεν προτείνεται για τον Ελλαδικό χώρο

7 ανασκόπηση διεθνούς θεσµικού πλαισίου για την επαναχρησιµοποίηση των λυµάτων Οδηγία Παγκόσµιου Οργανισµού Υγείας τονίζει την ανάγκη επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων πριν την επαναχρησιµοποίησή τους, διότι κάτι τέτοιο εγκυµονεί υψηλό κίνδυνο για µετάδοση ασθενειών διαχωρίζει την άρδευση σε περιορισµένη η οποία αφορά καλλιέργειες µε προϊόντα που δεν τρώγονται ωµά και την απεριόριστη η οποία µπορεί να εφαρµοσθεί σε κάθε τύπο καλλιέργειας αλλά και για πότισµα γηπέδων, πάρκων, Επιλέγει ως καταλληλότερη µέθοδο άρδευσης την εφαρµογή των λυµάτων στο υπέδαφος Είδος άρδευσης Άρδευση καλλιεργειών µε προϊόντα που τρώγονται ωµά άρδευση γηπέδων αθλοπαιδειών δηµοσίων πάρκων κ.λπ. Άρδευση δηµητριακών βιοµηχανικών καλλιεργειών, ζωοτροφών, βοσκοτόπων και δένδρων Εντερικοί νηµατώδεις (α) (γεωµετρικός µέσος παρασιτικών ωαρίων ανά λίτρο) <1 <1 Περιττωµατικά κολοβακτηρίδια (FC) (γεωµετρικός µέσος ανά 100 ml) <1000 εν τίθενται όρια

8 ανασκόπηση διεθνούς θεσµικού πλαισίου για την επαναχρησιµοποίηση των λυµάτων Κανονισµός Πολιτείας Καλιφόρνιας στην περιορισµένη άρδευση γίνονται περαιτέρω διαφοροποιήσεις που αφορούν βοσκοτόπους, επιφανειακή άρδευση βρώσιµων καλλιεργειών, πότισµα γηπέδων, γκολφ, νεκροταφείων κλπ, καθώς και ορισµένες κατηγορίες τεχνητών λιµνών, όπου αναγνωρίζεται µία έστω και σχετικά περιορισµένη πιθανότητα επαφής µε παθογόνους µικροοργανισµούς στην περίπτωση της απεριόριστης επαναχρησιµοποίησης ο κανονισµός απαιτεί λύµατα τα οποία πρακτικά είναι απαλλαγµένα από παθογόνους µικροοργανισµούς Ο Κανονισµός προβλέπει σαφώς πιο προχωρηµένη επεξεργασία η οποία στοχεύει στην αποµάκρυνση και όλων σχεδόν των ιών. Είδος χρήσης Ζωοτροφές, µη βρώσιµες καλλιέργειες, άρδευση οπωροκήπων και αµπελώνων Βοσκότοποι για ζώα που παράγουν γάλα, τεχνητές λίµνες αναψυχής, πότισµα γηπέδων γκολφ, νεκροταφείων κ.λ.π. Επιφανειακή άρδευση βρώσιµων καλλιεργειών, τεχνητές λίµνες αναψυχής Άρδευση βρώσιµων καλλιεργειών µε καταιονισµό, πότισµα πάρκων, παιδικών χαρών κ.λ.π. Τεχνητές λίµνες αναψυχής Μέγιστη διάµεση τιµή ολικών κολοβακτηριδίων /100 ml 2.2/100 ml 2.2/100 ml και µέγιστη 23/100 ml

9 προτάσεις κριτηρίων για επαναχρησιµοποίηση λυµάτων στην Ελλάδα FC/100 ml BOD 5 (mg/l) SS (mg/l) Θολότητα (NTU) Προτεινόµενη επεξεργασία Περιορισµένη άρδευση Βιοµηχανική χρήση 200 ως διάµεση τιµή 25 για το 80% των δειγµάτων 35 για το 80% των δειγµάτων Β βάθµια βιολογική επεξεργασία Απολύµανση Απεριόριστη άρδευση Αστική χρήση 5 για το 80% των δειγµάτων 10 για το 80% των δειγµάτων` 10 για το 80% των δειγµάτων 2 ως διάµεση τιµή Β βάθµια βιολογική επεξεργασία Βιοµηχανική επαν/ποίηση Εµπλουτισµός υπόγειου υδροφορέα Γ βάθµια επεξεργασία Απολύµανση απαιτείται διαχωρισµός περιορισµένης και απεριόριστης άρδευσης βάσει των αρδευόµενων καλλιεργειών και του τρόπου εφαρµογής του νερού. προτείνονται κοινά όρια για περιορισµένη και για απεριόριστη αστική χρήση και τις χρήσεις αναψυχής, τα οποία είναι αυτά της απεριόριστης άρδευσης προτείνεται η απαγόρευση της επαναχρησιµοποίησης λυµάτων για άµεση ή έµµεση πόση. ο εµπλουτισµός υπόγειου υδροφορέα µπορεί να επιτραπεί στις περιπτώσεις όπου αποδεδειγµένα ο υδροφορέας δεν χρησιµοποιείται για σκοπούς ύδρευσης

10 Παρατηρήσεις του πίνακα προτεινόµενων κριτηρίων στην Ελλάδα Περιορισµένη άρδευση: β βάθµια επεξεργασία µε: κατάλληλο σύστηµα (συστήµατα ενεργού ιλύος, βιολογικά φίλτρα και περιστρεφόµενους βιολογικούς δίσκους ή άλλα συστήµατα) που να επιτυγχάνει τα προτεινόµενα όρια για το BOD5, τα SS και τη θολότητα (BOD5/SS=25/35 για το 80% των δειγµάτων) απολύµανση µε: Χλωρίωση, οζόνωση, χρήση υπεριώδους ακτινοβολίας (UV) ή άλλου είδους µέθοδοι καταστροφής ή συγκράτησης παθογόνων, που εξασφαλίζουν στην εκροή την απαιτούµενη διάµεση συγκέντρωση περιττωµατικών κολοβακτηριδίων. Σε κάθε περίπτωση κατά την εφαρµογή της χλωρίωσης θα εξασφαλίζεται γινόµενο υπολειµµατικού χλωρίου επί χρόνο επαφής (C t) µεγαλύτερο ή ίσο από 30 mg min/lt, ενώ για απολύµανση µε UV θα εξασφαλίζεται ελάχιστη δόση 70 mwsec/cm2 στο τέλος της ζωής των λαµπτήρων και για τον σχεδιασµό του συστήµατος UV δεν θα λαµβάνεται τιµή διαπερατότητας µεγαλύτερη από 50%. Συγκέντρωση αζώτου στην εκροή < 35 mg/l Απεριόριστη άρδευση: β βάθµια επεξεργασία µε: όπως στην περίπτωση της περιορισµένης γ βάθµια επεξεργασία µε: προσθήκη θειικού αργιλίου (alum) σε δόση µεγαλύτερη από 10 mg/l απευθείας διύλιση σε διυλιστήριο άµµου µε τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: βάθος διυλιστικού µέσου (L) 1,40 m ενεργή διάµετρο κόκκων άµµου (De) 1 mm συντελεστή οµοιοµορφίας κόκκων άµµου (u) 1,45-1,60 επιφανειακή φόρτιση 8 m3/m2/hr για κανονικές συνθήκες λειτουργίας. απολύµανση µε: Χλωρίωση, οζόνωση, χρήση υπεριώδους ακτινοβολίας (UV) ή άλλου είδους µέθοδοι καταστροφής ή συγκράτησης παθογόνων, που εξασφαλίζουν στην εκροή την απαιτούµενη διάµεση συγκέντρωση περιττωµατικών κολοβακτηριδίων. Σε κάθε περίπτωση κατά την εφαρµογή της χλωρίωσης θα εξασφαλίζεται συγκέντρωση υπολειµµατικού χλωρίου 2 mg/l και ελάχιστος χρόνος επαφής 60 min, ενώ η αναγκαιότητα αποχλωρίωσης πριν από την επαναχρησιµοποίηση θα εξετάζεται κατά περίπτωση. Για απολύµανση µε UV θα εξασφαλίζεται ελάχιστη δόση 50 mwsec/cm2 στο τέλος της ζωής των λαµπτήρων και για τον σχεδιασµό του συστήµατος UV δεν θα λαµβάνεται τιµή διαπερατότητας µεγαλύτερη από 70%.

11 τριτοβάθµια επεξεργασία λυµάτων Με τον όρο τριτοβάθµια επεξεργασία εννοούµε το σύνολο όλων εκείνων των πρόσθετων διεργασιών που σκοπό έχουν να αποµακρύνουν τις αιωρούµενες, τις διαλυµένες ουσίες & τους παθογόνους µικροοργανισµούς οι οποίοι έχουν παραµείνει στα λύµατα µετά την β βάθµια επεξεργασία. Ένα τυπικό σχήµα γ βάθµιας επεξεργασίας περιλαµβάνει τις διαδικασίες κροκίδωσης-καθίζησης, διύλισης & απολύµανσης (συµβατικά σχήµατα) Πολλές επικίνδυνες ουσίες δεν αποµακρύνονται µε τις κλασσικές µεθόδους γ βάθµιας επεξεργασίας. Για το σκοπό αυτό χρησιµοποιούνται πιο προχωρηµένα συστήµατα όπως: τα συστήµατα µεµβρανών µικροδιύλησης, υπερδιύλησης και νανοδιύλησης, η αντίστροφη όσµωση, τα συστήµατα ενεργού άνθρακα, η µέθοδος της ιονοανταλλαγής, η επεξεργασία των υγρών αποβλήτων µε υδράσβεστο, η µέθοδος της επανανθράκωσης και η απογύµνωση

12 διύληση κατά τη διύλιση αποµακρύνονται από το νερό κολλοειδή και λεπτά αιωρούµενα στερεά καθώς διέρχονται από ένα πορώδες µέσο (π.χ. άµµος), προκαλώντας ταπείνωση της τιµής της θολότητας και επιτυγχάνοντας πρόσθετη αποµάκρυνση BOD κατά 50-70% και αιωρούµενων στερεών κατά 80-90% των β βάθµιων εκροών Κροκίδωση - συσσωµάτωση - καθίζηση αποµάκρυνση των SS και της θολότητας, ώστε να είναι αποτελεσµατική η διύλιση που θα ακολουθήσει. θειικό αργίλιο (alum) [Al2(SO4)3 14H2Ο)] δόσεις alum > 55mg/l ----θολότητα < 2NTU δόση alum = 10mg/l----θολότητα = 2NTU για το 70% των δειγµάτων ----OK Χρήση χηµικών (κροκιδωτικά) --- παραγωγή χηµικής ιλύος Εφαρµοζόµενα σχήµατα: πλήρης γ βάθµια επεξεργασία: προσθήκη κροκιδωτικών κροκίδωση καθίζηση διύληση - απολύµανση (title 22)-- υψηλό κόστος κατασκευής και λειτουργίας απ ευθείας διύλιση: προσθήκη χηµικών κροκίδωση διύλιση - απολύµανσηχαµηλότερες δόσεις κρικιδωτικών---χαµηλότερο κόστος κατασκευής και λειτουργίας διύληση επαφής: προσθήκη κροκιδωτικών διύλιση - απολύµανση--ακόµη πιοχαµηλές δόσεις κροκιδωτικών-- κόστος κατασκευής και λειτουργίας ακόµη χαµηλότερο

13 Κλίνες διύλισης Φίλτρα πίεσης Φίλτρα τύπου τυµπάνου Κλίνες διύλησης διακρίνονται σε: βραδυδιυλιστήρια, για µεγάλες φορτίσεις τα οποία απαιτούν µεγάλη έκταση & αποτελούνται από στρώµα άµµου βάθους µέχρι 2m & στρώµα χαλικιών βάθους 30 cm. και ταχυδιυλιστήρια τα οποία απαιτούν σχετικά µικρή έκταση το υγρό διέρχεται µε µεγάλες ταχύτητες και δε λαµβάνει καµία ουσιώδης βιολογική δράση Φίλτρα πίεσης πλήρως αυτόµατοποιηµένο σύστηµα, διακρίνονται ανάλογα µε το πληρωτικό υλικό & την εφαρµογή σε: φίλτρα θολότητας: αφαίρεση αιωρούµενων στερεών, θολότητας, κολλοειδών κ.λπ. φίλτρα ενεργού άνθρακα: αποχλωρίωση, αφαίρεση οσµών & οργανικών ουσιών κ.λπ φίλτρα αποσιδήρωσης αποµαγγανίωσης: Αφαίρεση βαρέων µετάλλων κ.α. αποτελούνται από ένα κυλινδρικό δοχείο πληρωµένo µε χαλίκι, άµµο και υδροανθρακίτη ενώ το υγρό εισέρχεται από το πάνω µέρος και εξέρχεται από κάτω. Μικρή απαίτηση χώρου, µικρό κόστος κατασκευής - λειτουργίας συντήρησης Φίλτρα τύπου τυµπάνου αποτελούνται από ένα τύµπανο οριζοντίου άξονα περιστρεφόµενο εντός δεξαµενής. Τα λύµατα διέρχονται στο εσωτερικό του τύµπανου, απ όπου διαπερνούν το ύφασµα διήθησης, και συλλέγονται στη δεξαµενή του φίλτρου. κατά το πέρασµα των λυµάτωναπότούφασµαδιήθησης, τα αιωρούµενα στερεά συγκρατούνται στο εσωτερικό τµήµα τουτύµπανου

14 απολύµανση (i) Η πιο αποτελεσµατική διαδικασία για την καταστροφή των παθογόνων µ/ο. Το πιο συνηθισµένο απολυµαντικό µέσο είναι το χλώριο, το οποίο όµως τελευταία αντικαθίσταται απότοόζονκαιτηνυπεριώδηακτινοβολία. λίµνες ωρίµανσης: (κολοβακτηρίδια, κύστες, ιοί, παρασιτικά ωάρια, µέσω της αύξησης του ph & της καθίζησης) FC/100ml. Mεγάλη απαίτηση σε έκταση, αδυναµία επίτευξης αυστηρότερων ορίων, µικρό λειτουργικό κόστος, έντονες περιβαλλοντικές επιπτώσεις (οσµές, κουνούπια, άλγη, κ.α.) Χλωρίωση (κολοβακτηρίδια, ιοί, βακτήρια, παρασιτικά ωάρια, κύστες). Περιοριστικοί παράγοντες: SS, οργανικά συστατικά, αµµωνία - χλωραµίνες - µείωση της απολυµαντικήςδράσηςτουcl -- µεγάλη απαίτηση σε Cl.. Λύµατα β βάθµιας εκροής : δόση (C t) >= 30 mg min/l επιτυγχάνει 200 FC/100 ml για το 50% των δειγµάτων, (περιορισµένη άρδευση) ενώ για το αντίστοιχο προτεινόµενο όριο για την απεριόριστη άρδευση (5 FC/100 ml για το 50% των δειγµάτων) απαιτείται η εφαρµογή διύλισης πριν την απολύµανση των λυµάτων (Λύµατα γ βάθµιας εκροής) µε χλώριο. Απαιτούµενες δόσεις ολικού υπολειµµατικού χλωρίου = mg min/l ανάλογα µε την εφαρµοζόµενη δόση κροκιδωτικών. Επιπτώσεις στο περιβάλλον από: µακροπρόθεσµη τοξικότητα THM, τοξικότητα σε υδρόβιους οργανισµούς και καλλιέργειες από χλώριο & χλωραµίνες. Υψηλό κόστος συντήρησης και λειτουργίας.

15 απολύµανση (ii) υπεριώδης ακτινοβολία (UV): α) οι λαµπτήρες είναι συνεχώς βυθισµένοι µέσα στα λύµατα (βυθισµένα συστήµατα), β) οι λαµπτήρες αναρτώνται υπεράνω των λυµάτων. Οι φωτοχηµικές µεταβολές που προκαλούνται από την υπεριώδη ακτινοβολία στο γενετικό υλικό (DNA, RNA) ενός οργανισµού δεν επιτρέπουν τη µεταφορά των γενετικών πληροφοριών του κυττάρου µε αποτέλεσµα το θάνατό του. περιοριστικοί παράγοντες: SS,TSS,Θολότητα, Fe β βάθµια επεξεργασµένα λύµατα & δόσεις µεταξύ mwsec/cm FC/100 ml για το 50% των δειγµάτων(περιορισµένη άρδευση) γ βάθµια επεξεργασµένα λύµατα & δόσεις µεταξύ mwsec/cm2---5 FC/100 ml για το 50% των δειγµάτων(απεριόριστη άρδευση) Επιπτώσεις στο περιβάλλον: θεωρείται η πιο φιλική µέθοδος απολύµανσης προς το περιβάλλον Οζόνωση: Η παραγωγή όζοντος γίνεται στους οζονοστήρες, ενώ η επαφή του όζοντος µε τις προς οξείδωση και καταστροφή ουσίες του νερού γίνεται µε διάλυση του όζοντος στο νερό σε δεξαµενή επαφής επαρκούς χρόνου παραµονής. περιοριστικοί παράγοντες: Αµµωνία και Νιτρώδη ιόντα, Θειούχες ενώσεις, Σίδηρος και Μαγγάνιο,Οργανικές ενώσεις, ph (κολοβακτηρίδια, ιοί, βακτήρια, παρασιτικά, ωάρια, κύστες). β βάθµια επεξεργασµένα λύµατα & δόσεις δόσεις όζοντος = 6 mg/l FC/100ml (περιορισµένη άρδευση), γ βάθµια επεξεργασµένα λύµατα & δόσεις όζοντος = 17 mg/l FC/100 ml περιορισµένες επιπτώσεις στο περιβάλλον & στην υγεία /σε περιπτώσεις εφαρµογής υψηλών δόσεων όζοντος υπάρχει περίπτωση έκλυσης τοπικά σχετικά υψηλών συγκεντρώσεων όζοντος / Θορυβος

16 σύγκριση των µεθόδων απολύµανσης (i) Συνολικό κόστος κατασκευής (ευρώ) Χλωρίωση Υπεριώδη ακτινοβολία Όζόνωση υναµικότητα µονάδας (m3/d) Σύγκριση κόστους κατασκευής συστηµάτων απολύµανσης για επίτευξη ποιότητας 200FC/100 ml Κόστος λειτουργίας και συντήρησης (ευρώ/έτος) Χλωρίωση Υπεριώδη ακτινοβολία Οζόνωση υναµικότητα µονάδας (m3/d) Σύγκριση κόστους λειτουργίας & συντήρησης συστηµάτων απολύµανσης για επίτευξη ποιότητας 200FC/100 ml

17 σύγκριση των µεθόδων απολύµανσης (ii) Συνολικό κόστος κατασκευής (ευρώ) Χλωρίωση Υπεριώδη ακτινοβολία Όζόνωση υναµικότητα µονάδας (m3/d) Σύγκριση κόστους κατασκευής συστηµάτων απολύµανσης για επίτευξη ποιότητας 5FC/100 ml Κόστος λειτουργίας και συντήρησης (ευρώ/έτος) Χλωρίωση Υπεριώδη ακτινοβολία Οζόνωση υναµικότητα µονάδας (m3/d) Σύγκριση κόστους λειτουργίας & συντήρησης συστηµάτων απολύµανσης για επίτευξη ποιότητας 5FC/100 ml

18 προχωρηµένα συστήµατα γ βάθµιας επεξεργασίας (i) ηαποµάκρυνση επικίνδυνων ουσιών, που δεν επιτυγχάνεται µε τις κλασικές µεθόδους τριτοβάθµιας επεξεργασίας, γέννησε την ανάγκη για την εφαρµογή πρόσθετων προχωρηµένων συστηµάτων επεξεργασίας. Τέτοια είναι: Προσρόφηση µε ενεργό άνθρακα Συστήµατα µεµβρανών µικροδιύλιση (MF) υπερδιύλιση (UF) νανοδιύλιση (NF) αντίστροφη όσµωση (RO) Ιονοανταλλαγή ιάυγαση µε υδράσβεστο Επανανθράκωση απογύµνωση

19 προχωρηµένα συστήµατα γ βάθµιας επεξεργασίας (ii) Προσρόφηση µε ενεργό άνθρακα: (πλήθος οργανικών, µη πολικών ουσιών, κυρίως ανθεκτικών µικροοργανικών συστατικών και βαρέων ενώσεων. ιόντα µετάλλων επιλεκτική κατακράτηση τοξικών ουσιών). κοκκώδη ενεργού άνθρακα (Granular Carbon) σε κλίνες φίλτρανσης, είτε σε σκόνη (Powdered Carbon) προστίθεται στο νερό µαζί µε τα κροκιδωτικά Σε περίπτωση µη αναγέννησης, η διάθεση του χρησιµοποιηµένου άνθρακα µπορεί να είναι προβληµατική Ιονοανταλλαγή: απορροφά ιόντα & τα αντικαθιστά µε διαφορετικό ιόν ίδιου φορτίου. Αποµακρύνει διαλυµένα στερεά, κατιόντα, όπως ασβέστιο, µαγνήσιο, βάριο, στρόντιο και ράδιο και ανιόντα, όπως φθοριούχα, νιτρικά, σεληνικά, χρωµικά και ανιονικά σύµπλοκα του ουρανίου ιαύγαση µε υδράσβεστο: χρησιµοποιείται στην επεξεργασία του νερού για την κατακρήµνιση ιόντων «σκληρότητας» (ασβεστίου και µαγνησίου). Στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων η υδράσβεστος ελαττώνει το φωσφόρο και κάποια βαρέα µετάλλα (ιδιαίτερα το κάδµιο), καταστρέφει ιούς και άλλα παθογόνα. Επανανθράκωση: γίνεται προσθήκη διοξειδίου του άνθρακα µε σκοπό την ταπείνωση της τιµής του ph, για την αποφυγή αποθέσεων ιζηµάτων στα επόµενα στάδια επεξεργασίας Απογύµνωση (air-stripping): αποµακρύνονται αποτελεσµατικά πτητικά οργανικά, καθώς και αµµωνία.

20 προχωρηµένα συστήµατα γ βάθµιας επεξεργασίας (iii) Χαρακτηριστικά µεµβρανών και συστατικά που αποµακρύνουν Μέθοδος Μικροδιύλιση Υπερδιύλιση Νανοδιύλιση Αντίστροφη όσµωση Μέγεθος πόρων µεµβράνης (nm) <2 <1 Συστατικά που αποµακρύνονται αιωρούµενα στερεά, θολότητα,παθογόνα (cryptosporidium, giardia, βακτηρίδια) µεγαλοµόρια, ιοί, κολλοειδή, πρωτεΐνες χρώµα, οργανικά, φυτοφάρµακα, µέταλλα αφαλάτωση, νιτρικά, ραδιονουκλίδια Μικροδιύλιση: χρησιµοποιούνται µεµβράνες κοίλων ινών, µικρή σε διαστάσεις µονάδα, µικρή συχνότητα χηµικών καθαρισµών - µείωση του λειτουργικού κόστους - µεγαλύτερη διάρκεια ζωής των µεµβρανών. περιοριστικοί παράγοντες: SS, TSS,Θολότητα, ελεύθερο χλώριο, Ph,θερµοκρασία, CaCO3 και MgCO3, αποτελεσµατικότητα επεξεργασίας: µείωση της θολότητας στο επίπεδο των 0,1 NTU, αποµάκρυνση του TOC κατά 10%, τα άλγη αποµακρύνονται ολοσχερώς, παθογόνα. Υπερδιύλιση :Σε αρκετές µονάδες η υπερδιύλιση χρησιµοποιείται για την αποµάκρυνση οξέων από το νερό πριν από την αντίστροφη ώσµωση, περιοριστικοί παράγοντες: SS, TSS,Θολότητα, ελεύθερο χλώριο, Ph, θερµοκρασία, CaCO3 και MgCO3 αποτελεσµατικότητα επεξεργασίας: µείωση της θολότητας στο επίπεδο των 0,1 NTU, αποµάκρυνση των παθογόνων µικροοργανισµών όπως είναι τα ολικά κολοβακτηρίδια και τα HPC βακτηρίδια.

21 προχωρηµένα συστήµατα γ βάθµιας επεξεργασίας (v) Νανοδιύλιση :περιοριστικοί παράγοντες: SS, TSS,Θολότητα, ελεύθερο χλώριο, Ph,θερµοκρασία, CaCO3 και MgCO3 αποτελεσµατικότητα επεξεργασίας: οργανικές προδροµες των τριαλοµεθανών ΤΗΜ, διαλυτό οργανικό άνθρακα DOC, χρώµα και της απορρόφησης UV, παθογόνοι µικροοργανισµοί, ασβέστιο και µαγνήσιο. Αντίστροφη όσµωση: περιοριστικοί παράγοντες: SS, TSS,Θολότητα, ελεύθερο χλώριο, Ph,θερµοκρασία αποτελεσµατικότητα επεξεργασίας άλατα και διαλυµένα στερεά (TDS), διαλυµένα µη πτητικά οργανικά υλικά, ιοί, ανώτεροι οργανισµοί, ανόργανα και οργανικά συστατικά, παθογόνοι µικροοργανισµοί Οι τέσσερις κυριότεροι τύποι µονάδων µεµβρανών του εµπορίου είναι: Κοίλων ινών: η µεµβράνη και το δοχείο πίεσης αποτελούν ένα ενιαίο σύνολο, στο οποίο οι ίνες διαµορφώνονται σε σχήµα U και τα έξω άκρα των ινών ποτίζονται σε σωληνοειδή δίσκο από εποξύ. Το σώµα των ινών που είναι σε επαφή µε τον σωληνοειδή δίσκο τοποθετείται σε κυλινδρικό δοχείο πίεσης. Το νερό τροφοδοσίας εισέρχεται στο κέντρο του δοχείου µέσω ενός πορώδους ή διάτρητου σωλήνα και διανέµεται ακτινικά µέσα στο σώµα των ινών. Κάτω από την πίεση το νερό ρέει µέσα στις κοίλες ίνες και εξέρχεται από τα τριχοειδή. Σπειροειδές εκ Περιστροφής δύο επίπεδα φύλλα από µεµβράνη χωρίζονται από ένα υλικό που λειτουργεί σαν κανάλι συλλογής του διεισδύοντος και έχει τη µορφή φύλλου. Όλο αυτό το σώµα καλείται «φάκελος µεµβράνης». Τα τρία άκρα του φακέλου αυτού σφραγίζονται από ειδικό συγκολλητικό και έτσι συγκολλάται σε σωλήνα µικρής διαµέτρου, ο οποίος έχει ανοίγµατα για να συλλέγει το διήθηµα. Γιααυτότολόγοη τέταρτη άκρη του φακέλου παραµένει ανοιχτή για να επιτρέπει στο διήθηµαναεξέρχεται Στοιχεία µεµβρανών σε µορφή πλάκας Αποτελείται από ένα σύνολο δίσκων που ανάµεσά τους παρεµβάλλονται στρώµατα µεµβρανών. Το νερό τροφοδοσίας εισέρχεται µέσα στο σωλήνα όπου η ροή του ελέγχεται καθώς διέρχεται από τους δίσκους και τις µεµβράνες. Το καθαρό νερό σταδιακά αποµακρύνεται ενώ το απόρριµµα συγκεντρώνεται. Σωληνοειδές στοιχείο Το στοιχείο αυτό, αποτελείται από πορώδεις ή διάτρητους σωλήνες µικρής διαµέτρου (1,3 cm ή 0,5 in ) µε τιςµεµβράνες να τοποθετούνται µέσα στο σωλήνα. Στη συνέχεια αυτοί οι σωλήνες τοποθετούνται παράλληλα ή στη σειρά σε κυλινδρική διάταξη ώστε να σχηµατίσουν τη µονάδα των µεµβρανών

22 διαµόρφωση συστήµατος επιλογής σχηµάτων γ βάθµιας επεξεργασίας λυµάτων Παρουσίαση εναλλακτικών σχηµάτων γ βάθµιας επεξεργασίας λυµάτων Β βάθµια βιολογική επεξεργασία + τυπική τριτοβάθµια επεξεργασία έχει ευρέως εφαρµοστεί για την παραγωγή πολύ καλής ποιότητας εκροής (συµβατικά συστήµατα) Η διεθνής εµπειρία και πρακτική έχει να καταδείξει ένα αξιοσηµείωτο αριθµό εναλλακτικών σχηµάτων προχωρηµένης επεξεργασίας µέσω συνδυασµών των µεµονωµένων τεχνολογιών που αναπτύχθηκαν στην προηγούµενη ενότητα. Επίσης έχουν κατασκευασθεί και λειτουργούν συστήµατα επεξεργασίας των τριτοβάθµια επεξεργασµένων λυµάτων µε µεµβράνες χαµηλής πίεσης (συνήθως µικροδιύλιση ή υπερδιύλιση) ή υψηλής πίεσης (νανοδιύλιση ή αντίστροφη όσµωση) ή ακόµα και συνδυασµό µεµβρανών χαµηλής πίεσης και µεµβρανών υψηλής πίεσης σε σειρά. Βαθµονόµηση των σχηµάτων Παρουσίαση διαφορετικών σεναρίων εκροής γ βάθµιας επεξεργασίας λυµάτων Επιλογή συντελεστών βαρών Παρουσίαση αποτελεσµάτων Συµπεράσµατα - προβληµατισµοί

23 σχήµατα τριτοβάθµιας επεξεργασίας λυµάτων (συµβατικά) Σχ.1 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη κροκίδωση καθίζηση διύλιση χλωρίωση λύµατα επαναχρησιµοποίησης (title 22) Σχ.2 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη κροκίδωση καθίζηση διύλιση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία λύµατα επαναχρησιµοποίησης (title 22) Σχ.3 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη κροκίδωση καθίζηση διύλιση απολύµανση µε όζον λύµατα επαναχρησιµοποίησης (title 22) Σχ.4 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση χλωρίωση λύµατα επαναχρησιµοποίησης (απ ευθείας διύλιση) Σχ.5 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία λύµατα επαναχρησιµοποίησης (απ ευθείας διύλιση) Σχ.6 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση απολύµανση µε όζον λύµατα επαναχρησιµοποίησης (απ ευθείας διύλιση) Σχ.7 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη διύλιση χλωρίωση λύµατα επαναχρησιµοποίησης (διύλιση επαφής) Σχ.8 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη διύλιση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία λύµατα επαναχρησιµοποίησης (διύλιση επαφής) Σχ.9 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη διύλιση απολύµανση µε όζον λύµατα επαναχρησιµοποίησης (διύλιση επαφής) Σχ.10 Β βάθµια Λίµνες ωρίµανσης λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.11 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη κροκίδωση καθίζηση µικροδιύλιση χλωρίωση λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.12 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη κροκίδωση καθίζηση µικροδιύλιση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία λύµατα

24 σχήµατα τριτοβάθµιας επεξεργασίας λυµάτων (προχωρηµένα)(i) Σχ.13 Β βάθµια αερισµός επεξεργασία µε υδράσβεστο επανανθράκωση διύλιση προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα οζόνωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.14 Β βάθµια ταχεία µίξη κροκίδωση - επεξεργασία µε υδράσβεστο επανανθράκωση διύλιση προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα αντίστροφη όσµωση χλωρίωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.15 Β βάθµια ταχεία µίξη κροκίδωση - επεξεργασία µε υδράσβεστο επανανθράκωση διύλιση προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα αντίστροφη όσµωση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.16 Β βάθµια αερισµός επεξεργασία µε υδράσβεστο επανανθράκωση διύλιση αντίστροφη όσµωση χλωρίωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.17 Β βάθµια αερισµός επεξεργασία µε υδράσβεστο επανανθράκωση διύλιση αντίστροφη όσµωση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.18 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα χλωρίωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.19 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.20 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα οζόνωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης

25 σχήµατα τριτοβάθµιας επεξεργασίας λυµάτων (προχωρηµένα)(ii) Σχ.21 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα αντίστροφη όσµωση χλωρίωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.22 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα αντίστροφη όσµωση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.23 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση - διύλιση µικροδιύλιση χλωρίωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.24 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση - διύλιση µικροδιύλιση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.25 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση µικροδιύλιση - νανοδιύλιση χλωρίωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.26 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση µικροδιύλιση - νανοδιύλιση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.27 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση νανοδιύλιση χλωρίωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.28 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση νανοδιύλιση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.29 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση υπερδιύλιση χλωρίωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης

26 σχήµατα τριτοβάθµιας επεξεργασίας λυµάτων (προχωρηµένα)(iii) Σχ.30 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση υπερδιύλιση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.31 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση υπερδιύλιση αντίστροφη όσµωση - χλωρίωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.32 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση υπερδιύλιση αντίστροφη όσµωση - απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.33 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση νανοδιύλιση αντίστροφη όσµωση - χλωρίωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ.34 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση νανοδιύλιση αντίστροφη όσµωση - απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης

27 κατηγορίες κριτηρίων Κατηγορία Α: Βαθµός αποµάκρυνσης σωµατιδίων α.1 α.2 α.3 α.4 α.5 α.6 α.7 α.8 α.9 BOD5 SS TDS (50µm) Άλατα Βαρέα Μέταλλα Ιόντα Βαθµός αποµάκρυνσης κολοβακτηριδίων Βαθµός αποµάκρυνσης ιών Βαθµός αποµάκρυνσης παρασίτων, κύστεων Κατηγορία Β : Απαιτούµενη έκταση Κατηγορία Γ: Οικονοµικές απαιτήσεις γ.1 γ.2 γ.3 Κατασκευαστικό κόστος Λειτουργικό κόστος Κόστος συντήρησης Κατηγορία : Επιπτώσεις από τη λειτουργία των συστηµάτων δ.1 δ.2 δ.3 δ.4 Τοξικά αέρια Επιπτώσεις (υγεία, αποδέκτες κτλ.) Οχλήσεις Παραπροϊόντα επεξεργασίας β.1 Απαιτούµενη έκταση Κατηγορία Ε: Εµπειρία εφαρµογής ε.1 Εφαρµογή σε ΕΕΛ

28 Βαθµονόµηση κριτηρίων & επιλογή συντελεστών βαρών Ηβαθµονόµηση των παραπάνω κριτηρίων και για κάθε σχήµα ολοκληρωµένου συστήµατος τριτοβάθµιας επεξεργασίας έγινε µε ιδιαίτερη προσοχή και µε τη βοήθεια του Πίνακα ποιοτικών χαρακτηριστικών των συστηµάτων τριτοβάθµιας επεξεργασίας λυµάτων. Χρησιµοποιήθηκαν βαθµοί από το 0 έως το 1 µε βήµα 0.20 Έτσι λοιπόν για την Κατηγορία Α χρησιµοποιήθηκε ο βαθµός 0.20 για το σχήµα µε το χαµηλότερο βαθµό επεξεργασίας των λυµάτων και ο βαθµός 1 για το σχήµα µε το µεγαλύτερο βαθµό επεξεργασίας αντίστοιχα Για τις Κατηγορία Β, Κατηγορία Γ & Κατηγορία χρησιµοποιήθηκαν οι βαθµοί µε την αντίστροφη λογική από ότι στην Κατηγορία Α. Η κατηγορία Ε βαθµονοµήθηκε µε την ίδια λογική που ακολουθήθηκε για την κατηγορία Α κριτηρίων. Επιλέχθηκαν συντελεστές βαρύτητας µε βάση την ποσοστιαία επί τις εκατό κλίµακα.

29 Σενάριο 1 ο (περιορισµένη άρδευση) Αναζητούµε τα βέλτιστα ολοκληρωµένα σχήµατα τριτοβάθµιας επεξεργασίας λυµάτων των οποίων τα επεξεργασµένα λύµατα µπορούν να χρησιµοποιηθούν για περιορισµένη άρδευση. Α/Α α.1 α.2 α.3 α.4 α.5 BOD5 SS TDS (50µm) Άλατα Βαρέα Μέταλλα Κριτήριο Συντελεστής βαρύτητας 0,05 0, α.6 Ιόντα 0 α.7 Βαθµός αποµάκρυνσης κολοβακτηριδίων 0,05 α.8 Βαθµός αποµάκρυνσης ιών 0 α.9 Βαθµός αποµάκρυνσης παρασίτων, κύστεων 0 β.1 Απαιτούµενη έκταση 0,15 γ.1 Κατασκευαστικό κόστος 0,2 γ.2 Λειτουργικό κόστος 0,1 γ.3 Κόστος συντήρησης 0,1 δ.1 Τοξικά αέρια 0,025 δ.2 Παραπροϊόντα απολύµανσης 0,025 δ.3 Οχλήσεις 0,025 δ.4 Μακροχρόνιες επιπτώσεις 0,025 ε.1 Εφαρµογή σε ΕΕΛ 0,1

30 αποτελέσµατα σεναρίου 1 Ολοκληρωµένο σχήµα τριτοβάθµιαςεπεξεργασίαςλυµάτων Σχ,8 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη διύλιση υπεριώδης ακτινοβολία λύµατα επαναχρησιµοποίησης (διύληση επαφής) Σχ,5 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση υπεριώδης ακτινοβολία λύµατα επαναχρησιµοποίησης (απ ευθείας διύληση) Σχ,4 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση χλωρίωση λύµατα επαναχρησιµοποίησης (απ ευθείας διύληση) Σχ,7 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη διύλιση χλωρίωση λύµατα επαναχρησιµοποίησης (διύληση επαφής) Σχ,1 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη κροκίδωση καθίζηση διύλιση χλωρίωση λύµατα επαναχρησιµοποίησης (title 22) Τελικός βαθµός 0,88 0,84 0,83 0,83 0,77

31 σενάριο 2 ο (απεριόριστη άρδευση) Αναζητούµε τα βέλτιστα ολοκληρωµένα σχήµατα τριτοβάθµιας επεξεργασίας λυµάτων των οποίων τα επεξεργασµένα λύµατα µπορούν να χρησιµοποιηθούν για απεριόριστη άρδευση Α/Α α.1 α.2 α.3 α.4 α.5 BOD5 SS TDS (50µm) Άλατα Βαρέα Μέταλλα Κριτήριο Συντελεστής βαρύτητας 0,02 0,02 0,01 0,02 0,05 α.6 Ιόντα 0,1 α.7 Βαθµός αποµάκρυνσης κολοβακτηριδίων 0,1 α.8 Βαθµός αποµάκρυνσης ιών 0,1 α.9 Βαθµός αποµάκρυνσης παρασίτων, κύστεων 0,05 β.1 Απαιτούµενη έκταση 0,05 γ.1 Κατασκευαστικό κόστος 0,1 γ.2 Λειτουργικό κόστος 0,1 γ.3 Κόστος συντήρησης 0,1 δ.1 Τοξικά αέρια 0,02 δ.2 Παραπροϊόντα απολύµανσης 0,02 δ.3 Οχλήσεις 0,02 δ.4 Μακροχρόνιες επιπτώσεις 0,02 ε.1 Εφαρµογή σε ΕΕΛ 0,1

32 αποτελέσµατα σεναρίου 2 Ολοκληρωµένο σχήµα τριτοβάθµιαςεπεξεργασίαςλυµάτων Σχ,8 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη διύλιση υπεριώδης ακτινοβολία λύµατα επαναχρησιµοποίησης (διύληση επαφής) Σχ,5 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση υπεριώδης ακτινοβολία λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ,17 Β βάθµια αερισµός επεξεργασία µε υδράσβεστο επανανθράκωση διύλιση αντίστροφη όσµωση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ,12 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη κροκίδωση µικροδιύλιση υπεριώδης ακτινοβολία λύµατα επαναχρησιµοποίησης (διύληση επαφής) Σχ,16 Β βάθµια αερισµός επεξεργασία µε υδράσβεστο επανανθράκωση διύλιση αντίστροφη όσµωση χλωρίωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Τελικός βαθµός 0,676 0,656 0,642 0,64 0,626

33 σενάριο 3 ο (απεριόριστη αστική) Αναζητούµε τα βέλτιστα ολοκληρωµένα σχήµατα τριτοβάθµιας επεξεργασίας λυµάτων των οποίων τα επεξεργασµένα λύµατα µπορούν να χρησιµοποιηθούν για απεριόριστη αστική χρήση. Α/Α α.1 α.2 α.3 α.4 α.5 BOD5 SS TDS (50µm) Άλατα Βαρέα Μέταλλα Κριτήριο Συντελεστής βαρύτητας 0,02 0,02 0,01 0,01 0,01 α.6 Ιόντα 0,1 α.7 Βαθµός αποµάκρυνσης κολοβακτηριδίων 0,15 α.8 Βαθµός αποµάκρυνσης ιών 0,15 α.9 Βαθµός αποµάκρυνσης παρασίτων, κύστεων 0,05 β.1 Απαιτούµενη έκταση 0,05 γ.1 Κατασκευαστικό κόστος 0,1 γ.2 Λειτουργικό κόστος 0,1 γ.3 Κόστος συντήρησης 0,1 δ.1 Τοξικά αέρια 0,02 δ.2 Παραπροϊόντα απολύµανσης 0,02 δ.3 Οχλήσεις 0,02 δ.4 Μακροχρόνιες επιπτώσεις 0,02 ε.1 Εφαρµογή σε ΕΕΛ 0,05

34 αποτελέσµατα σεναρίου 3 Ολοκληρωµένο σχήµα τριτοβάθµιαςεπεξεργασίαςλυµάτων Σχ,17 Β βάθµια αερισµός επεξεργασία µε υδράσβεστο επανανθράκωση διύλιση αντίστροφη όσµωση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ,8 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη διύλιση υπεριώδης ακτινοβολία λύµατα επαναχρησιµοποίησης (διύληση επαφής) Σχ,12 Β βάθµια (θειικό αργίλιο+πολυηλεκτρολύτης) ταχεία µίξη κροκίδωση µικροδιύλιση υπεριώδης ακτινοβολία λύµατα επαναχρησιµοποίησης (διύληση επαφής) Σχ,16 Β βάθµια αερισµός επεξεργασία µε υδράσβεστο επανανθράκωση διύλιση αντίστροφη όσµωση χλωρίωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ,32 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση υπερδιύλιση αντίστροφη όσµωση - απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Τελικός βαθµός 0,672 0,666 0,66 0,656 0,652

35 σενάριο 4 ο (απεριόριστη βιοµηχανική) Αναζητούµε τα βέλτιστα ολοκληρωµένα σχήµατα τριτοβάθµιας επεξεργασίας λυµάτων τα οποία προορίζονται για απεριόριστη βιοµηχανική χρήση Α/Α α.1 α.2 α.3 α.4 α.5 BOD5 SS TDS (50µm) Άλατα Βαρέα Μέταλλα Κριτήριο Συντελεστής βαρύτητας 0,05 0,1 0,1 0,1 0,02 α.6 Ιόντα 0,05 α.7 Βαθµός αποµάκρυνσης κολοβακτηριδίων 0,15 α.8 Βαθµός αποµάκρυνσης ιών 0,15 α.9 Βαθµός αποµάκρυνσης παρασίτων, κύστεων 0,05 β.1 Απαιτούµενη έκταση 0,02 γ.1 Κατασκευαστικό κόστος 0,05 γ.2 Λειτουργικό κόστος 0,05 γ.3 Κόστος συντήρησης 0,05 δ.1 Τοξικά αέρια 0,02 δ.2 Παραπροϊόντα απολύµανσης 0,01 δ.3 Οχλήσεις 0,01 δ.4 Μακροχρόνιες επιπτώσεις 0,01 ε.1 Εφαρµογή σε ΕΕΛ 0,01

36 αποτελέσµατα σεναρίου 4 Ολοκληρωµένο σχήµα τριτοβάθµιαςεπεξεργασίαςλυµάτων Σχ,17 Β βάθµια αερισµός επεξεργασία µε υδράσβεστο επανανθράκωση διύλιση αντίστροφη όσµωση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ,32 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση υπερδιύλιση αντίστροφη όσµωση - απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ,34 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση νανοδιύλιση αντίστροφη όσµωση - απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ,15 Β βάθµια ταχεία µίξη κροκίδωση - επεξεργασία µευδράσβεστο επανανθράκωση διύλιση προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα αντίστροφη όσµωση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ,16 Β βάθµια αερισµός επεξεργασία µε υδράσβεστο επανανθράκωση διύλιση αντίστροφη όσµωση χλωρίωση - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Τελικός βαθµός 0,834 0,826 0,826 0,822 0,822

37 σενάριο 5 ο (εµπλουτισµός υπόγειου υδροφορέα) Αναζητούµε τα βέλτιστα ολοκληρωµένα σχήµατα τριτοβάθµιας επεξεργασίας λυµάτων τα οποία προορίζονται για εµπλουτισµό του υπόγειου υδροφορέα Α/Α α.1 α.2 α.3 α.4 BOD5 SS TDS (50µm) Άλατα Κριτήριο Συντελεστής βαρύτητας 0,05 0,05 0,1 0 α.5 Βαρέα Μέταλλα 0,1 α.6 Ιόντα 0 α.7 Βαθµός αποµάκρυνσης κολοβακτηριδίων 0,15 α.8 Βαθµός αποµάκρυνσης ιών 0,15 α.9 Βαθµός αποµάκρυνσης παρασίτων, κύστεων 0,15 β.1 Απαιτούµενη έκταση 0,02 γ.1 Κατασκευαστικό κόστος 0,05 γ.2 Λειτουργικό κόστος 0,05 γ.3 Κόστος συντήρησης 0,05 δ.1 Τοξικά αέρια 0,02 δ.2 Παραπροϊόντα απολύµανσης 0,02 δ.3 Οχλήσεις 0,02 δ.4 Μακροχρόνιες επιπτώσεις 0,01 ε.1 Εφαρµογή σε ΕΕΛ 0,01

38 αποτελέσµατα σεναρίου 5 Ολοκληρωµένο σχήµα τριτοβάθµιαςεπεξεργασίαςλυµάτων Σχ,17 Β βάθµια αερισµός επεξεργασία µε υδράσβεστο επανανθράκωση διύλιση αντίστροφη όσµωση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ,32 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση υπερδιύλιση αντίστροφη όσµωση - απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ,34 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση νανοδιύλιση αντίστροφη όσµωση - απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ,15 Β βάθµια ταχεία µίξη κροκίδωση - επεξεργασία µευδράσβεστο επανανθράκωση διύλιση προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα αντίστροφη όσµωση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Σχ,22 Β βάθµια θειικό αργίλιο + πολυηλεκτρολύτης - ταχεία µίξη κροκίδωση διύλιση προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα αντίστροφη όσµωση απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία - λύµατα επαναχρησιµοποίησης Τελικός βαθµός 0,832 0,824 0,824 0,82 0,82

39 συµπεράσµατα Ηεµπειρία του µηχανικού αποτελεί ίσως το βασικότερο εργαλείο για τη χρήση του συστήµατος επιλογής σχηµάτων τριτοβάθµιας επεξεργασίας Η διαθέσιµη πληροφορία των συµβατικών µονάδων επεξεργασίας των λυµάτων ήταν εξαιρετικά µεγάλη και µας επέτρεψε να προβούµε ακόµα και σε αρκετά λεπτοµερή περιγραφή αυτών καθώς και σε σύγκριση ορισµένων µονάδων µεταξύ τους Αντίθετα µε τα συµβατικά συστήµατα, η διαθέσιµη πληροφορία για τις µονάδες µεµβρανών και τα πιο προχωρηµένα σχήµατα επεξεργασίας ήταν αρκετά περιορισµένη στα ελληνικά δεδοµένα ενώ αρκετές πληροφορίες αντλήσαµε από τη διεθνή βιβλιογραφία. Το µικρό εύρος της πληροφορίας των προχωρηµένων συστηµάτων επεξεργασίας οφείλεται, στο µεγαλύτερο µέρος του, στην µικρή εφαρµογή τους στην επεξεργασία λυµάτων. Για την περίπτωση της περιορισµένης άρδευσης και γενικότερα για ένα σχετικά καλό και όχι εξαιρετικά υψηλό βαθµό επεξεργασίας, τα πιο οικονοµικά συµφέροντα σχήµατα και µε µικρή σχετικά απαίτηση χώρου αποδεικνύονται τα συµβατικά συστήµατα επεξεργασίας. Πιο φιλικό προς το περιβάλλον και οικονοµική λύση αποδεικνείεται η απολύµανση µε υπεριώδη ακτινοβολία. Παραπλήσια σχήµατα τα οποία συµπεριλάµβαναν την χρήση υπεριώδους ακτινοβολίας ως µέθοδο απολύµανσης συγκέντρωναν υψηλότερη βαθµολογία από αυτά µε όζον ή χλωρίωση. Όσο ο βαθµός επεξεργασίας γίνεται υψηλότερος τα συµβατικά συστήµατα έδιναν τη θέση τους σε συστήµατα µεµβρανών Μεγάλος συντελεστής βαρύτητας στην εµπειρία εφαρµογής οδηγούσε σαν βέλτιστες λύσεις στα συµβατικά συστήµατα επεξεργασίας

40 προτάσεις Το σύστηµα εφαρµόστηκε σύµφωνα µε τα όρια που θέτει το Ελληνικό θεσµικό πλαίσιο για την κάθε περίπτωση επαναχρησιµοποίησης. Ενδιαφέρον θα είχε να εφαρµοστεί και για πιο αυστηρά όρια όπως αυτά που θέτει ο κανοννισµός της Πολιτείας της Καλιφόρνια. Η βαθµονόµηση των κριτηρίων από 0 έως 1 µε βήµα 0,1 θα οδηγούσε σε καλύτερα συγκριτικά αποτελέσµατα (βαθµολογία) από ότι µε βήµα 0,2 όπως εφαρµόστηκε στην παρούσα διπλωµατική εργασία, είναι αµφίβολο όµως αν οδηγούσε σε διαφορετικά αποτελέσµατα. Θα είχε ενδιαφέρον να γίνει εφαρµογή του συστήµατος µε την προαναφερόµενη βαθµονόµηση.

41 Ευχαριστώ πολύ για την προσοχή σας!