106~6 ΤΟΜΕΑΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ Θ.ΛΕΚΚΑΣ Λ ΥΜΠΕΡΟΠΟΥ ΛΟΣ Θ. ΣΠΥΡΙΔΩΝ 141/99031 ΥΠΕΥΘΥΝΟΙ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ: Ο.ΠΑΡ ΑΣΚΕΥ ΑΣ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ:

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΟΜΕΑΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΠΕΥΘΥΝΟΙ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ: Θ.ΛΕΚΚΑΣ Ο.ΠΑΡ ΑΣΚΕΥ ΑΣ 106~6 ΜΥΤΙΛΗΝΗ ΙΟΥΝΙΟΣ 2003 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Λ ΥΜΠΕΡΟΠΟΥ ΛΟΣ Θ. ΣΠΥΡΙΔΩΝ 141/99031

2 Μελέτη της απόδοσης της αναβάθµισης και επέκτασης της Ε.Ε.Λ. Σπάρτης ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Λυµπερόπουλος Θ. Σπυρίδων 141/99031 ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

3 Με αυτή την πτυχιακή εργασία κλείνει ένας κύκλος τεσσάρων φοιτητικών ετών στη Μυτιλήνη. Και όπως λένε όσοι φοιτητές έχουν περάσει από αυτό το νησί: «Στη Μυτιλήνη κλαις όταν έρχεσαι και όταν φεύγεις». Οφείλω να ευχαριστήσω τα άτοµα που βοήθησαν στην πραγµατοποίηση αυτής της πτυχιακής. Τον Γ. Καµηλάκο της ΕΥΑΣ που µου στάθηκε στις δύσκολες πρώτες µέρες στην Ε.Ε.Λ. Σπάρτης και τον προϊστάµενο Γ. Λαζαρά για την βοήθεια που τελικώς µου έδωσε. Επίσης ευχαριστώ τον καθηγητή µου στο τµήµα Περιβάλλοντος και επιβλέποντα αυτήν την εργασία, Π. Παρασκευά για την υποµονή του τις άπειρες φορές που χρειάστηκα την βοήθειά του. Φεύγοντας από τη Μυτιλήνη σίγουρα οι όποιες κακές στιγµές ξεχνιούνται και αποµένουν µόνο οι καλές. εν µπορώ να µην αναφερθώ στα άτοµα που γνώρισα εδώ και «σηµάδεψαν» τη φοιτητική µου ζωή, το Στράτο, το Στάθη, το Φίλιππα, τον Πατά, το Νίκο, τη Γιάννα, την Κατερίνα, την Αγγελική, τον Νεβρούζ, το Γιώργο το Γαβριήλ και άλλους ίσως λιγότερο σηµαντικούς. Μα και σε αυτούς που έστω εξ αποστάσεως µε στήριξαν όποτε χρειάστηκε, τη Ματίνα και όλη την οικογένειά µου. Τα τυχόν λάθη της παρούσης εργασίας ελπίζω να συγχωρεθούν από τους αναγνώστες... Μυτιλήνη, Απρίλιος 2003 Λυµπερόπουλος Σπύρος

4 Στους γονείς και στους νονούς µου

5 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΕΝΟΤΗΤΑ 1 Σελ. ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΈΡΓΑ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Σύστηµα αποχέτευσης οµβρίων και ακαθάρτων Εγκαταστάσεις επεξεργασίας αποβλήτων Έργα µεταφοράς και διάθεσης Έργα αντιπληµµυρικής προστασίας ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Φυσικά χαρακτηριστικά 12 A.Στερεά 12 Β. Θερµοκρασία 13 Γ. Χρώµα Οσµή 14 Ε. ιαύγεια Χηµικά χαρακτηριστικά.14 1.Οργανικά συστατικά Ανόργανα συστατικά.18 3.Αέρια Βιολογικά χαρακτηριστικά.20 Α) Κατηγορίες και είδη µικροοργανισµών.20 Β) ραστηριότητα µικροοργανισµών.22 Γ) Παθογόνοι µικροοργανισµοί..23 ΕΝΟΤΗΤΑ 2 ΜΕΘΟ ΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΠΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ...26 α) Εσχάρωση 27 β) Τεµαχισµός..27 γ) Εξάµµωση 27 δ) Εξισορρόπηση παροχής ΠΡΩΤΟΒΑΘΜΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ Καθίζηση- Επίπλευση..28

6 2. Χηµική επεξεργασία-καθίζηση ΕΥΤΕΡΟΒΑΘΜΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ Συστήµατα ενεργού ιλύος Λίµνες επεξεργασίας Βιολογικά φίλτρα ΤΡΙΤΟΒΑΘΜΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΛΥΜΑΝΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΙΑΘΕΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΙΛΥΟΣ.36 ΕΝΟΤΗΤΑ 3 ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΑΠΟΦΩΣΦΟΡΩΣΗ, ΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗ- ΑΠΟΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ I (Βιολογ. αποµάκρυνση φωσφόρου) Μηχανισµός Βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου Παράγοντες που επιδρούν στην βιολογική αποµάκρυνση Ρ.41 α) Παρουσία νιτρικών και διαλ.οξυγόνου στην αναερόβια ζώνη...42 β) Θερµοκρασία...43 γ) Σύσταση Λυµάτων...43 δ) Αναερόβιος υδραυλικός χρόνος παραµονής...44 ε) Επίδραση στον µετέπειτα αερισµό...45 στ) Ηλικία ιλύος (Θc) ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΙΙ (Νιτροποίηση-Απονιτροποίηση) Πηγές αζώτου στα υγρά απόβλητα Νιτροποίηση Απονιτροποίηση Μικροβιακή οξείδωση οργανικού φορτίου Ζήτηση οξυγόνου...58 ΕΝΟΤΗΤΑ 4 ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ. ΣΠΑΡΤΗΣ Η ΠΟΛΗ ΤΗΣ ΣΠΑΡΤΗΣ Ο ΠΟΤΑΜΟΣ ΕΥΡΩΤΑΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ. ΣΠΑΡΤΗΣ Θέση της εγκατάστασης Παραδοχές σχεδιασµού της αρχικής µονάδας επεξεργασίας...63

7 4.4. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΡΧΙΚΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΗΜΟΥ ΣΠΑΡΤΗΣ Τρόπος λειτουργίας της αρχικής εγκατάστασης Επιµέρους στοιχεία στην αρχική Εγκατάσταση Επεξεργασίας ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΗΣ ΜΟΝΑ ΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Συµπερασµατικά...72 ΕΝΟΤΗΤΑ 5 ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΕΚΤΑΣΗ ΤΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΗΜΟΥ ΣΠΑΡΤΗΣ ΑΠΟΦΑΣΗ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗΣ & ΕΠΕΚΤΑΣΗΣ ΤΗΣ ΜΟΝΑ ΑΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗΣ ΚΑΙ ΕΠΕΚΤΑΣΗΣ Παράµετροι σχεδιασµού της Εγκατάστασης Όρια εκροών ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΤΗΣ ΝΕΑΣ ΜΟΝΑ ΑΣ Κλιµάκωση κατασκευής των έργων ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΝΕΑ ΕΡΓΑ ΚΑΙ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ οµικά Έργα ΗΛΜ Έργα...82 ΕΝΟΤΗΤΑ 6 ΛΕΠΤΟΜΕΡΗΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΠΙΜΕΡΟΥΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ, ΠΑΡΑ ΟΧΕΣ ΥΓΙΕΙΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΩΝ ΚΑΙ ΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΟΝΑ ΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΜΕΝΗ Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ ΕΡΓΑ ΕΙΣΟ ΟΥ ΚΑΙ ΠΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Φρεάτιο άφιξης Εσχάρωση Μέτρηση παροχής Εξάµµωση Λιποσυλλογή Αντλιοστάσιο ανύψωσης ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΗΝ Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ εξαµενή αποφωσφόρωσης στην αναβαθµισµένη Ε.Ε.Λ εξαµενή αερισµού..92

8 α) Θερινή περίοδος 92 β) Χειµερινή περίοδος ΕΞΑΜΕΝΕΣ ΤΕΛΙΚΗΣ ΚΑΘΙΖΗΣΗΣ Αντλιοστάσια ιλύος ΑΠΟΛΥΜΑΝΣΗ (ΧΛΩΡΙΩΣΗ) ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΙΛΥΟΣ εξαµενή οµογενοποίησης Αντλιοστάσιο παχυµένης ιλύος Μηχανική πάχυνση Αφυδάτωση ιλύος Συγκρότηµα πολυηλεκτρολύτη Αντλιοστάσιο στραγγισµάτων ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΥ (PLC) Γενικές αρχές αυτοµατισµού Περιγραφή λειτουργίας των επιµέρους µονάδων µε PLC 109 ΕΝΟΤΗΤΑ 7 ΑΠΟ ΟΣΕΙΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΗΜΟΥ ΣΠΑΡΤΗΣ ΑΠΟ ΟΣΗ ΤΗΣ Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ ΠΡΙΝ ΤΗΝ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΕΚΤΑΣΗ Εβδοµαδιαία δελτία απόδοσης της Ε.Ε.Λ., Οκτώβριος-Νοέµβριος του Συµπεράσµατα (Απόδοση υφιστάµενης µονάδας Φθινόπωρο του 2001) 118 ιαγράµµατα(πριν) ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ ΑΠΟ ΟΣΗ ΤΗΣ ΜΟΝΑ ΑΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟ Ο (ΑΠΡΙΛΙΟΣ ΑΥΓΟΥΣΤΟΣ 2002) Σχεδιασµός λειτουργίας κατά τη µεταβατική περίοδο Επεξήγηση του προβλήµατος των οσµών και της µόλυνσης του ποταµού κατά τη µεταβατική περίοδο Αποτελέσµατα µετρήσεων (Μεταβατική περίοδος) Συµπεράσµατα (Μεταβατική περίοδος) ιαγράµµατα(μεταβατική) ΑΠΟ ΟΣΗ ΤΗΣ ΜΟΝΑ ΑΣ ΜΕΤΑ ΤΗΝ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΕΚΤΑΣΗ Αποτελέσµατα µετρήσεων (Μετά την αναβάθµιση) Συµπεράσµατα (Μετά την αναβάθµιση &επέκταση της Ε.Ε.Λ)..148

9 ιαγράµµατα(μετά) ΓΕΝΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1 : ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΤΩΝ ΛΥΜΑΤΩΝ ΣΤΗΝ Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 2 : ΣΧΕ ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΤΩΝ ΚΥΡΙΟΤΕΡΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΤΗΣ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΜΕΝΗΣ Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3 : ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΑΠΟ ΤΗΝ Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ

10 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 1 ΕΝΟΤΗΤΑ 1 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΓΕΝΙΚΑ: Η επεξεργασία των υγρών αποβλήτων αποτελεί στις µέρες µας ένα από τα σηµαντικότερα αντικείµενα της υδατικής ρύπανσης και γενικότερα της διαχείρισης των υδατικών πόρων και προστασίας του περιβάλλοντος. Ειδικά την τελευταία εικοσαετία, τα έργα αποχέτευσης και επεξεργασίας αποβλήτων έχουν αποκτήσει µείζονα σηµασία, καθώς αποτελούν ένα µέρος της συνολικής κοινωνικής προσπάθειας για τη λήψη άµεσων και δραστικών µέτρων στην αντιµετώπιση της ραγδαίας αύξησης της περιβαλλοντικής ρύπανσης. Σκοπός των έργων αυτών είναι η όσο το δυνατόν γρηγορότερη και οικονοµικότερη αποµάκρυνση των νερών εκείνων, που χρησιµοποιούνται µε διάφορους τρόπους και είναι ακάθαρτα και βλαβερά για το περιβάλλον, καθώς και η κατάλληλη επεξεργασία τους ώστε να διατεθούν ακίνδυνα σε αυτό ΕΡΓΑ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Το σύνολο των έργων αποχέτευσης και επεξεργασίας αποβλήτων αποτελείται από τα παρακάτω µέρη: Σύστηµα αποχέτευσης οµβρίων και ακαθάρτων ιακρίνεται σε: α) Χωριστικό σύστηµα. Περιλαµβάνει ξεχωριστό δίκτυο αγωγών συλλογής και µεταφοράς των ακαθάρτων στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας ή τον αποδέκτη και ξεχωριστό δίκτυο συλλογής και µεταφοράς των οµβρίων. β) Παντορροϊκό σύστηµα. Περιλαµβάνει κοινό δίκτυο οµβρίων και ακαθάρτων. γ) Μικτό σύστηµα. Μέρος της αποχετευόµενης περιοχής εξυπηρετείται µε χωριστικό και µέρος µε παντορροϊκό Εγκαταστάσεις επεξεργασίας αποβλήτων Έργα µεταφοράς και διάθεσης των επεξεργασµένων αποβλήτων στον αποδέκτη. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 9

11 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα Έργα αντιπληµµυρικής προστασίας κατοικηµένων περιοχών από τα όµβρια γειτονικών λεκανών απορροής. 1.2 ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Τα απόβλητα που καταλήγουν στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας διακρίνονται ανάλογα µε την προέλευση τους στις παρακάτω κατηγορίες: α)αστικά απόβλητα, που προέρχονται από κατοικίες, καταστήµατα, σχολεία, νοσοκοµεία, ξενοδοχειακά συγκροτήµατα κ.α. β)απόβλητα βιοµηχανιών και βιοτεχνιών που διοχετεύονται στο αποχετευτικό σύστηµα ανεπεξέργαστα ή µετά από µερική επεξεργασία. γ) Επιφανειακά νερά απορροής, δηλαδή τα νερά της βροχής και τα προϊόντα έκπλυσης των δρόµων, που καταλήγουν στο αποχετευτικό σύστηµα. δ) Νερά διήθησης-εισροής, που δέχεται το αποχετευτικό σύστηµα λόγω της µη απόλυτης στεγανότητας του (αρµοί αγωγών, σηµεία µε φθορές), τα οποία προέρχονται από τον υδροφόρο ορίζοντα και τις επιφανειακές απορροές. Στον υπολογισµό των παροχών που δέχονται οι Μονάδες Επεξεργασίας Αποβλήτων (ΜΕΑ) πρέπει να λαµβάνονται υπόψιν όλες οι παραπάνω κατηγορίες αποβλήτων. Ο προσδιορισµός των διαφόρων µεγεθών που αφορούν τον υπολογισµό της παροχής σχεδιασµού των ΜΕΑ, γίνεται είτε αναλυτικά είτε µε τη βοήθεια βιβλιογραφίας κάνοντας ορισµένες παραδοχές ή απλοποιήσεις για κάθε συγκεκριµένη περίπτωση. Αστικά λύµατα ονοµάζουµε τα υγρά οικιακά απόβλητα που περιέχουν και υγρά απόβλητα από νοσοκοµεία, σχολεία, υπηρεσίες, ξενοδοχεία και σε ορισµένες περιπτώσεις κάποιες βιοµηχανικές απορροές σε ποσοστό όµως αρκετά µικρό για να χαρακτηρίσουν την ποιότητά τους. Τα λύµατα περιέχουν αιωρούµενες και διαλυτές, ανόργανες και οργανικές ουσίες που προέρχονται από ανθρώπινες δραστηριότητες και από την ποιότητα του νερού που χρησιµοποιείται. Οι ανόργανες ουσίες που περιέχονται στα αστικά λύµατα είναι συνήθως αβλαβείς, ενώ οι οργανικές ουσίες που αποτελούν και το 40 µε 75 % επιβαρύνουν σηµαντικά την ποιότητα των λυµάτων. Αυτό συµβαίνει γιατί ενώ η ικανότητα οξείδωσής τους είναι ταχεία, εάν υποστούν σήψη (Αναερόβια αποδόµηση), δηµιουργούνται δυσοσµίες και γενικά ανθυγιεινές καταστάσεις µε προβλήµατα στην τελική τους διάθεση. Ιδιαίτερη σηµασία έχουν οι παθογόνοι µικροοργανισµοί που βρίσκονται στα λύµατα, οι οποίοι µπορεί να αποτελέσουν κίνδυνο µετάδοσης ασθενειών και ανάπτυξης επιδηµιών εφόσον τα λύµατα διατίθενται ανεπεξέργαστα στους τελικούς αποδέκτες. Βοθρολύµατα χαρακτηρίζονται τα υγρά και τα στερεά που αντλούνται από σηπτικές δεξαµενές και απορροφητικούς βόθρους κατά το καθάρισµά τους. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 10

12 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 1 Συνήθως περιέχουν µεγάλες ποσότητες άµµου και λιπαρών ουσιών, έχουν έντονη και ενοχλητική οσµή, δηµιουργούν έντονο αφρό κατά την ανάδευσή τους και έχουν µεγάλο ποσοστό στερεών και οργανικών υλών. Τα βοθρολύµατα που προέρχονται από οικιακές χρήσεις, παρουσιάζουν πολλά κοινά χαρακτηριστικά. εν διαφέρουν ουσιαστικά από τα πτητικά οικιακά λύµατα, είναι όµως πολύ πιο ισχυρά. Η ιδιαιτερότητά τους αυτή, δηλαδή οι µικρές σχετικά παροχές σε συνδυασµό µε µεγάλες συγκεντρώσεις ρυπαντικών φορτίων καθώς και ορισµένα χαρακτηριστικά τους όπως π.χ. η σηπτικότητα, έχουν σαν αποτέλεσµα την ανάγκη υιοθέτησης ειδικά προσαρµοσµένων µεθόδων επεξεργασίας, που βασίζονται στις ίδιες γενικές αρχές που ισχύουν και για τα αστικά λύµατα. Όπως αναφέρθηκε προηγουµένως τα οικιακά βοθρολύµατα έχουν πολλά κοινά χαρακτηριστικά. Ωστόσο µπορεί να παρατηρηθούν αξιόλογες διαφοροποιήσεις από περιοχή σε περιοχή. Οι διαφοροποιήσεις αυτές είναι δυνατό ως ένα βαθµό να οφείλονται στις διαφορετικές τροφικές συνήθειες του πληθυσµού, την χρήση ή όχι διάφορων οικιακών συσκευών (όπως π.χ. οι σκουπιδοφάγοι), τις κλιµατολογικές συνθήκες κ.α. ο κυριότερος όµως λόγος διαφοροποίησης εντοπίζεται στο είδος και το µέγεθος του βόθρου αλλά και στα χαρακτηριστικά του εδάφους που καθορίζουν και την συχνότητα εκκένωσης του βόθρου. (Imhoff,1992). Έτσι διακρίνουµε τις παρακάτω δύο περιπτώσεις βόθρων: α) Στεγανοί βόθροι ή σηπτικές δεξαµενές: Συνήθως ακολουθούνται από καλά σχεδιασµένους απορροφητικούς βόθρους ή απορροφητικές τάφρους. Σε αυτή την περίπτωση τα βοθρολύµατα προέρχονται από την εκκένωση της σηπτικής δεξαµενής, η οποία γίνεται σε αραιά χρονικά διαστήµατα (από έξι µήνες έως δύο χρόνια ή και παραπάνω σε ειδικές περιπτώσεις). Η πρακτική που εφαρµόζεται συνήθως είναι να εκκενώνεται η σηπτική δεξαµενή όταν το στρώµα της λάσπης, που δηµιουργείται κατά την καθίζηση των λυµάτων, καταλάβει τον µισό όγκο της δεξαµενής. εδοµένου ότι η λάσπη αυτή παρουσιάζει αξιόλογο βαθµό συµπύκνωσης, η συγκέντρωση στερεών κυµαίνεται συνήθως από 3-5 %. Κατά συνέπεια τα βοθρολύµατα κατά την εκκένωση της δεξαµενής, θα έχουν τις µισές περίπου συγκεντρώσεις στερεών, δηλαδή mg/lt. Αν θεωρήσουµε ότι τα τυπικά οικιακά λύµατα έχουν συγκέντρωση στερεών περίπου 300 mg/lt (65 % των οποίων καθιζάνουν στην σηπτική δεξαµενή όπου και διασπάται το 25 % του ιζήµατος λόγω αναερόβιας διάσπασης), τότε εκτιµάται ότι τα βοθρολύµατα των σηπτικών δεξαµενών αποτελούν ποσοστό µικρότερο από 1 % της αρχικής παροχής των λυµάτων (το υπόλοιπο 99 % διηθείται στο έδαφος), µε συγκεντρώσεις όµως κατά πολύ υψηλότερες. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 11

13 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 1 β) Απορροφητικοί βόθροι Στις περιπτώσεις απορροφητικών βόθρων, τα χαρακτηριστικά των βοθρολυµάτων εξαρτώνται από τον τρόπο λειτουργίας και την συχνότητα εκκένωσης του βόθρου. Η απορροφητικότητα του εδάφους ελαττώνεται ως συνήθως µε την πάροδο του χρόνου µε συνέπεια την ανάγκη εκκένωσης του βόθρου σε συχνότερα χρονικά διαστήµατα. Στην περίπτωση αυτή, καθώς µειώνεται το ποσοστό της υγρής φάσης των λυµάτων που διηθείται µέσο του εδάφους, τα βοθρολύµατα δεν είναι τόσο πυκνά όσο στην περίπτωση των σηπτικών δεξαµενών. Η δεύτερη είναι και η συνηθέστερη στον ελληνικό χώρο. (Τσιπλάκης, 2002). 1.3.ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Τα χαρακτηριστικά των αποβλήτων διακρίνονται στις παρακάτω τρεις κατηγορίες: Φυσικά χαρακτηριστικά Χηµικά χαρακτηριστικά Βιολογικά χαρακτηριστικά Φυσικά χαρακτηριστικά Τα φυσικά χαρακτηριστικά των αποβλήτων είναι τα στερεά, η θερµοκρασία, το χρώµα και η οσµή τους. Α) Στερεά: Αυτά βρίσκονται διαλυµένα ή αιωρούµενα στην µάζα των αποβλήτων και αποτελούνται από ανόργανα και οργανικά συστατικά. Τα ολικά στερεά (Total Solids TS) ορίζονται σαν το υπόλειµµα δείγµατος αποβλήτων µετά από εξάτµισή του στους 105 ο C και µετριούνται σε mg υπολείµµατος ανά lt δείγµατος. Τα ολικά στερεά διακρίνονται σε διαλυµένα και αιωρούµενα. Τα διαλυµένα στερεά (Dissolved Solids DS) αφορούν τη συγκέντρωση των στερεών συστατικών που βρίσκονται σε διαλυµένη ή κολλοειδή µορφή στη µάζα των αποβλήτων και ορίζονται σαν τα στερεά δείγµατος που περνούν µέσα από ειδικό φίλτρο. Προσδιορίζονται µε την ξήρανση του διηθήµατος και µετριούνται σε mg υπολείµµατος µετά την ξήρανση, ανά lt. Τα αιωρούµενα στερεά διακρίνονται σε καθιζάνοντα (settleable) και µη καθιζάνοντα. Σαν καθιζάνοντα στερεά ορίζονται αυτά που καθιζάνουν σε συνθήκες ηρεµίας, σε ειδικό βαθµονοµηµένο κώνο, σε διάστηµα µίας ώρας και µετριούνται σε mg στερεών ανά lt δείγµατος. Όλα τα παραπάνω είδη στερεών αποτελούνται από οργανικά και ανόργανα συστατικά. Κατά την θέρµανση δείγµατος στους 600 ο C τα οργανικά συστατικά εξαερώνονται (εξαερώσιµα στερεά, Volatile Solids VS), ενώ τα ανόργανα ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 12

14 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 1 (αδρανή) µένουν σαν στάχτη (µη εξαερώσιµα στερεά, Non Volatile Solids NVS). Εκτίµηση των συγκεντρώσεων των διαλυµένων και των κολλοειδών στερεών γίνεται επίσης και µε την µέτρηση της ηλεκτρικής αγωγιµότητας και της θολότητας αντίστοιχα, αφού η ηλεκτρική αγωγιµότητα εξαρτάται από την παρουσία ιονισµένων διαλυµένων στερεών σε ένα απόβλητο, ενώ η θολότητα οφείλεται στην απορρόφηση ακτινοβολίας φωτός από τα κολλοειδή. Από άποψη ρύπανσης του υδάτινου περιβάλλοντος, µεγαλύτερη σηµασία έχουν τα SS, γιατί κατά την διοχέτευση των αποβλήτων σε έναν υδάτινο φορέα συσσωρεύονται στον πυθµένα δηµιουργώντας στρώµα ιλύος και ανεπιθύµητες συνθήκες για το οικοσύστηµα του φορέα. Μαζί µε το BOD αποτελούν τις βασικές παραµέτρους ρύπανσης αλλά και διαστασιολόγησης των ΜΕΑ. Στις διαδικασίες επεξεργασίας, σηµαντικό ρόλο έχουν και τα VS καθότι χρησιµοποιούνται ευρύτατα σαν µέτρο του οργανικού µέρους των στερεών στα διάφορα βιολογικά στάδια επεξεργασίας, όπως π.χ. στα συστήµατα ενεργού ιλύος (τα VSS παριστάνουν κατά προσέγγιση τη µάζα των µικροοργανισµών) και στην επεξεργασία ιλύος (δείχνουν το βαθµό σταθεροποίησής της). Β) Θερµοκρασία : Η θερµοκρασία των αποβλήτων είναι σε γενικές γραµµές µεγαλύτερη από τη θερµοκρασία του πόσιµου νερού γιατί επηρεάζεται από τα θερµά απόβλητα κατοικιών, βιοµηχανιών κλπ. και ως συνήθως κυµαίνεται από 10 µέχρι 22 ο C, θερµοκρασίες µεγαλύτερες από αυτήν του περιβάλλοντος για το µεγαλύτερο µέρος του έτους µε εξαίρεση τις ζεστές ηµέρες του καλοκαιριού. Η θερµοκρασία των αποβλήτων αποτελεί ρυθµιστικό παράγοντα του βιολογικού και χηµικού χαρακτήρα τους, καθώς η αύξηση της θερµοκρασίας έχει σαν αποτέλεσµα: 1. Την ανάπτυξη των µικροοργανισµών που ευνοούνται σε υψηλές θερµοκρασίες. 2. Την επιτάχυνση των βιολογικών διεργασιών. 3. Την µείωση της διαλυτότητας των αερίων στη µάζα των αποβλήτων και κυρίως του οξυγόνου. 4. Την επιτάχυνση των χηµικών αντιδράσεων. 5. Μείωση του ιξώδους µε συνέπεια να βελτιώνεται η απόδοση της καθίζησης. Από άποψη ρύπανσης του περιβάλλοντος, η διοχέτευση θερµών αποβλήτων σε έναν υδάτινο φορέα, έχει σαν αποτέλεσµα την σοβαρή µείωση του διαλυµένου οξυγόνου του φορέα (τόσο λόγω της µειωµένης διαλυτότητας του οξυγόνου σε υψηλές θερµοκρασίες, όσο και λόγω του αυξηµένου ρυθµού κατανάλωσής του στις βιολογικές διεργασίες), ενώ παράλληλα επιδρά αρνητικά στο οικοσύστηµα του φορέα, προκαλώντας την ανάπτυξη ανεπιθύµητων οργανισµών αλλά και τι θάνατο ωφέλιµων οργανισµών. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 13

15 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 1 Στα διάφορα στάδια επεξεργασίας η υψηλή θερµοκρασία είναι ευεργετική σε πολλές διεργασίες όπως: καθίζηση, απολύµανση, βιολογική επεξεργασία. Είναι δυνατόν όµως, παράλληλα να προκαλέσει και προβλήµατα (π.χ. την µείωση της διαλυτότητας του οξυγόνου στον αερισµό). Γ) Χρώµα: Το χρώµα είναι ενδεικτικό της ηλικίας και της προέλευσης των αποβλήτων. Έτσι, απόβλητα που έχουν υποστεί σήψη έχουν µαύρο χρώµα ενώ όσα δεν έχουν υποστεί σήψη έχουν γκρίζο χρώµα. Η αλλαγή του χρώµατος οφείλεται στην κατανάλωση του διαλυµένου οξυγόνου από τους µικροοργανισµούς που διασπούν τις οργανικές ενώσεις των αποβλήτων. ιαφορετικοί χρωµατισµοί είναι πιθανόν να οφείλονται στην παρουσία χρωστικών ουσιών από βιοµηχανικά απόβλητα. ) Οσµή: Η οσµή των αποβλήτων αποτελεί ενδεικτικό στοιχείο της κατάστασής τους. Έτσι, απόβλητα που δεν έχουν υποστεί σήψη έχουν ελαφρά δυσάρεστη οσµή, ενώ εκείνα που έχουν υποστεί σήψη έχουν πολύ ενοχλητική οσµή, που οφείλεται στην έκλυση υδροθείου. Στην δηµιουργία δυσάρεστων οσµών συµµετέχουν και ουσίες από βιοµηχανικά απόβλητα, κυρίως οργανικές όπως φαινόλες, χλωροφαινόλες κλπ. Ε) ιαύγεια: τα λύµατα είναι θολά και κατά κανόνα όσο περισσότερο ισχυρά, τόσο και περισσότερο θολά είναι Χηµικά χαρακτηριστικά Τα λύµατα περιέχουν µια µεγάλη ποικιλία χηµικών ενώσεων που είναι δυνατόν να ταξινοµηθούν µε πολλούς τρόπους. Η κατάλληλη ταξινόµηση είναι αυτή που βοηθά στην καλύτερη κατανόηση των προβληµάτων ρύπανσης και µεθόδων επεξεργασίας των λυµάτων. Η χηµική ανάλυση των λυµάτων µας δίνει πληροφορίες για την κατάσταση αποσύνθεσης και την δύναµη των λυµάτων, για τον έλεγχο λειτουργίας της εγκατάστασης καθαρισµού και τον τρόπο διάθεσης των λυµάτων στους φυσικούς αποδέκτες. Οι χηµικές ενώσεις των λυµάτων κατατάσσονται στις ακόλουθες τρεις κατηγορίες : α) ανόργανες ενώσεις, β)οργανικές ενώσεις, γ)αέρια. 1. ΟΡΓΑΝΙΚΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ: Οι οργανικές ουσίες των λυµάτων (αιωρούµενες, κολλοειδείς και διαλυµένες) έχουν σαν κύρια συστατικά τους τον άνθρακα, το υδρογόνο και το οξυγόνο και σε µερικές περιπτώσεις το άζωτο, ενώ άλλα συστατικά όπως το θείο, ο φώσφορος και ο σίδηρος βρίσκονται συχνά σε µικρότερες ποσότητες. Οι κυριότερες κατηγορίες οργανικών ενώσεων των λυµάτων είναι οι πρωτεΐνες (40-60 %), οι υδατάνθρακες (25-50 %) και τα λιπίδια (10 %). ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 14

16 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 1 Παράλληλα σε µικρότερες ποσότητες υπάρχει µια µεγάλη ποικιλία από διάφορες συνθετικές οργανικές ενώσεις (απορρυπαντικά, φαινόλες κ.λ.π.) που σε ορισµένες περιπτώσεις δηµιουργούν ιδιαίτερα προβλήµατα κατά την επεξεργασία των λυµάτων, εξαιτίας της δυσκολίας µε την οποία βιοδιασπώνται. α) Πρωτεΐνες: πρόκειται για τα βασικά συστατικά των ζώντων οργανισµών και περιέχονται εκτός από τα αστικά και σε βιοµηχανικά απόβλητα. Οι πρωτεΐνες είναι µακροµοριακές ασταθείς ενώσεις που αποσυντίθενται εύκολα από µικροοργανισµούς και αποτελούνται κυρίως από C, H, O, N αλλά και S, P και Fe. Η περιεκτικότητα των αστικών αποβλήτων σε πρωτεΐνες είναι %. β) Υδρογονάνθρακες: περιέχουν C,H και Ο. Ορισµένοι διασπώνται εύκολα από µικροοργανισµούς (ζάχαρες), ενώ άλλοι διασπώνται δυσκολότερα (άµυλο). Η περιεκτικότητα των αστικών αποβλήτων σε υδρογονάνθρακες είναι %. γ) Λιπίδια: περιέχονται τόσο στα αστικά απόβλητα (αφού αποτελούν συστατικά των τροφών του ανθρώπου, όσο και στα νερά επιφανειακής απορροής από την έκπλυση των δρόµων (λάδια, πετρέλαια κλπ). Είναι ενώσεις που αποτελούνται κυρίως από υδρογονάνθρακες και δεν διαλύονται στη µάζα των αποβλήτων. Τα πιο σηµαντικά λιπίδια είναι τα λάδια (υγρά λιπίδια) και τα λίπη (στερεά λιπίδια). Η περιεκτικότητα των αστικών αποβλήτων σε λιπίδια είναι περίπου 10 %. δ) Επιφανειακά ενεργές ουσίες: Αυτές περιέχονται στα αστικά αλλά και στα βιοµηχανικά απόβλητα σαν συστατικά των απορρυπαντικών, σαπουνιών κλπ. πρόκειται για µακροµοριακές ενώσεις διαλυτές στη µάζα των αποβλήτων και δρουν στη διαχωριστική επιφάνεια υγρού αέρα δηµιουργώντας αφρούς. Ορισµένες απλά δεν διασπώνται από µικροοργανισµούς, ενώ άλλες είναι παράλληλα και τοξικές. ε) Φαινόλες: αυτές περιέχονται σε βιοµηχανικά απόβλητα και δεν διασπώνται από µικροοργανισµούς σε µεγάλες συγκεντρώσεις (> 500 mg/lt). στ) Εντοµοκτόνα Φυτοφάρµακα : Είναι ενώσεις τοξικές και επικίνδυνες για όλες τις µορφές ζωής, οι οποίες καταλήγουν στο αποχετευτικό σύστηµα από τις απορροές των γεωργικών εκτάσεων. (Τσιπλάκης, 2002) Από άποψη ρύπανσης του περιβάλλοντος, όταν οι οργανικές ουσίες διοχετευτούν σε έναν υδάτινο φορέα, οι µικροοργανισµοί που περιέχονται στα απόβλητα ή στο φορέα, τις χρησιµοποιούν σαν τροφές, καταναλώνοντας παράλληλα το διαλυµένο οξυγόνο του φορέα. Όταν ο ρυθµός κατανάλωσης του διαλυµένου οξυγόνου ξεπεράσει την ικανότητα επανοξυγόνωσης του φορέα και η συγκέντρωση του διαλυµένου οξυγόνου πέσει κάτω από µια ορισµένη τιµή, ανατρέπεται η ισορροπία του οικοσυστήµατος του φορέα (δηµιουργία σηπτικών συνθηκών, θάνατος ψαριών). Εκτός από την µείωση του διαλυµένου οξυγόνου, που είναι και η κύρια επίπτωση της διοχέτευσης οργανικών ουσιών στο περιβάλλον, άλλα προβλήµατα είναι η δηµιουργία επιφανειακού αντιαισθητικού στρώµατος από τα λιπίδια, ενδεικτικού της ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 15

17 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 1 ρύπανσης, η δηµιουργία αφρών από τις επιφανειακά ενεργές ουσίες και ο άµεσος θάνατος οργανισµών από τοξικές ουσίες. Στα στάδια επεξεργασίας, για το λόγο ότι η αποµάκρυνση των οργανικών ουσιών γίνεται κυρίως από µικροοργανισµούς µε κάποια βιολογική διαδικασία, προβλήµατα µπορεί να προέλθουν από την παρουσία οργανικών ουσιών που διασπώνται δύσκολα ή και καθόλου, από την παρουσία τοξικών ουσιών, θανατηφόρων για τους µικροοργανισµούς και από την παρουσία λιπιδίων, που εµποδίζουν τη µεταφορά οξυγόνου στους µικροοργανισµούς. Η µέτρηση των οργανικών συστατικών ενός αποβλήτου είναι πρακτικά αδύνατη λόγω της πολύπλοκης σύστασης του. Έτσι σαν µέτρο των οργανικών συστατικών, αλλά και γενικότερα του ρυπαντικού φορτίου ενός αποβλήτου, χρησιµοποιείται η ποσότητα του οξυγόνου που απαιτείται για να οξειδώσει πλήρως τα οργανικά συστατικά του. Η απαιτούµενη αυτή ποσότητα οξυγόνου εκφράζεται µε τις παρακάτω παραµέτρους: (Ι) Βιοχηµικά απαιτούµενο οξυγόνο (Biochemical Oxygen Demand- ΒΟD) Το βιοχηµικά απαιτούµενο οξυγόνο είναι η ποσότητα του οξυγόνου (mg/lt) που απαιτείται για την οξείδωση των οργανικών συστατικών ενός αποβλήτου από µικροοργανισµούς σε αερόβιες συνθήκες. Η παράµετρος αυτή δεν χαρακτηρίζει το σύνολο των οργανικών ενώσεων που περιέχονται στα απόβλητα, αλλά εκείνες που είναι δυνατόν να αποδοµηθούν (οξειδωθούν) από τους µικροοργανισµούς. Η οξείδωση αυτή δίνεται παραστατικά την παρακάτω αντίδραση: Οργαν. Ενώσεις + Ο 2 > Νέοι µ/ο + CΟ 2 + ΝΗ 3 + Η 2 Ο + ενέργεια Η παραπάνω διαδικασία γίνεται µε αργούς ρυθµούς και ολοκληρώνεται σε 20 ηµέρες, οπότε το προσδιοριζόµενο απαιτούµενο οξυγόνο καλείται τελικό ΒΟD, (BOD L ). Στη συνηθισµένη πρακτική έχει επικρατήσει ο προσδιορισµός του ΒΟD στις 5 ηµέρες (ΒΟD 5 ), µέσα στις οποίες οξειδώνονται απλές οργανικές ουσίες που αντιπροσωπεύουν ένα ποσοστό % των συνολικών οργανικών ουσιών. Τα απόβλητα περιέχουν και οργανικά αµµωνιακά συστατικά που οξειδώνονται σε ΝΟ και ΝΟ 3 από ειδικά νιτροποιά βακτηρίδια µε πολύ αργό ρυθµό. Η οξείδωση αυτή (νιτροποίηση) αρχίζει να γίνεται σηµαντική µετά από 8-12 ηµέρες, όταν τα νιτροποιά βακτηρίδια έχουν αναπτυχθεί σε µεγάλους σχετικά αριθµούς. Το ΒΟD που εκφράζει την ποσότητα του οξυγόνου που απαιτείται για την αερόβια βιολογική οξείδωση των αµµωνιακών οργανικών συστατικών λέγεται ΒΟD δευτέρου σταδίου. (II)Χηµικά απαιτούµενο οξυγόνο (Chemical Oxygen Demand) Το χηµικά απαιτούµενο οξυγόνο είναι η ποσότητα του οξυγόνου που απαιτείται για την πλήρη χηµική οξείδωση των οργανικών και µερικών ανόργανων συστατικών ενός αποβλήτου σε CΟ2 και Η 2 O από ισχυρό ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 16

18 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 1 οξειδωτικό µέσο (διχρωµικό κάλιο) και σε όξινες συνθήκες. Κατά τον προσδιορισµό του COD οξειδώνονται όλες οι οργανικές καθώς και κάποιες ανόργανες ενώσεις ανεξάρτητα από το αν είναι βιολογικά διασπάσιµες. Έτσι οι βιολογικά διασπάσιµες οργανικές ουσίες καθώς και ο ρυθµός βιολογικής διάσπασης τους δεν προσδιορίζονται από το COD. Το βασικό πλεονέκτηµα του COD είναι ο σχετικά γρήγορος προσδιορισµός του (περίπου 3 ώρες) που επιτρέπει και την ανάλογα γρήγορη χρήση των σχετικών πληροφοριών. Έτσι όταν υπάρχει δυνατότητα συσχέτισης του COD µε το ΒΟD, το COD µπορεί να χρησιµοποιηθεί σαν παράµετρος ελέγχου της λειτουργίας των εγκαταστάσεων επεξεργασίας. Επίσης µε το συνδυασµό COD και ΒΟD διαπιστώνεται η ύπαρξη τοξικών και δύσκολα βιοδιασπάσιµων οργανικών ουσιών σ' ένα απόβλητο. Στην περίπτωση που όλες οι οργανικές ενώσεις είναι βιοαποδοµήσιµες και δεν έχουµε ανόργανες οξειδώσιµες ενώσεις, το ολικό ΒΟD έχει την ίδια τιµή µε το COD. Το COD χρησιµοποιείται και αυτό ευρύτατα, ιδιαίτερα για βιοµηχανικά απόβλητα, τόσο σαν παράµετρος ρύπανσης, όσο και σαν παράµετρος διαστασιολόγησης των µονάδων επεξεργασίας.(βαβίζος, 1991) (IIΙ) Συνολικά απαιτούµενο οξυγόνο (Total Oxygen Demand TOD) Το συνολικά απαιτούµενο οξυγόνο είναι η ποσότητα του οξυγόνου που απαιτείται για την χηµική οξείδωση των οργανικών (και ορισµένων ανόργανων) ενώσεων σε τελικά σταθερά προϊόντα, σε θερµοκρασία 900 C και µε παρουσία καταλύτη. (IV) Θεωρητικά απαιτούµενο οξυγόνο (Theoretical Oxygen Demand ThOD) Θεωρητικά απαιτούµενο οξυγόνο είναι το οξυγόνο που απαιτείται θεωρητικά για την οξείδωση κάποιας οργανικής ουσίας και υπολογίζεται από τον µοριακό τύπο της ουσίας αυτής. Για ένα συγκεκριµένο απόβλητο ισχύει: Β0D 5 < ΒΟD L < COD < ΤΟD < ΤhOD (V) Συνολικός οργανικός άνθρακας (Τοtal Organic Carbon TOC) Εκτός από το οξυγόνο χρησιµοποιείται και ο άνθρακας σαν µέτρο των οργανικών συστατικών ενός αποβλήτου, επειδή είναι το κύριο συστατικό τους και η βασική πηγή απαίτησης οξυγόνου. Λόγω της πολύπλοκης σύνθεσης των αποβλήτων δεν υπάρχει µια γενική σχέση µεταξύ των διαφόρων παραµέτρων µέτρησης των οργανικών ουσιών τους. Σχέσεις που αναφέρονται για ανεπεξέργαστα αστικά απόβλητα είναι ΒΟD 5 / COD = 0,4-0,8 και ΒΟD 5 / ΤΟC = 1-1,612, ενώ για απόβλητα µετά από πρωτοβάθµια καθίζηση BOD 5 /COD = 0,4-0,55 και ΒΟD 5 /ΤΟC = 0,9-1,110. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 17

19 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 1 2. ΑΝΟΡΓΑΝΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ : Στα αστικά λύµατα περίπου % των αιωρούµενων στερεών είναι ανόργανα ενώ για τα κολλοειδή και διαλυµένα το αντίστοιχο ποσοστό είναι µεγαλύτερο και κυµαίνεται γύρω στα 60 %. Έτσι, δεδοµένου ότι τα αιωρούµενα στερεά στην περίπτωση των αστικών λυµάτων είναι το % των ολικών στερεών, τα τελευταία είναι κατά 35 % περίπου ανόργανα. Οι τιµές αυτές είναι ενδεικτικές για αστικά λύµατα και είναι σκόπιµο να γίνονται εργαστηριακοί προσδιορισµοί. Ο αναλυτικός προσδιορισµός των ανόργανων στερεών βασίζεται στην υπόθεση ότι τα ανόργανα στερεά δεν είναι πτητικά στους 600 C. Η υπόθεση ότι τα οργανικά στερεά ταυτίζονται µε τα πτητικά στερεά δεν είναι απόλυτα σωστή, δίνει όµως την δυνατότητα για έναν εύκολο και ικανοποιητικής ακρίβειας προσδιορισµό των οργανικών και ανόργανων υλών των λυµάτων. Από τα ανόργανα συστατικά και τις ιδιότητες των λυµάτων που οφείλονται σ' αυτά, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα παρακάτω: α) Άζωτο (Ν) : Το άζωτο είναι ένα από τα βασικά συστατικά των ζώντων οργανισµών και περιέχεται στα αστικά απόβλητα στις παρακάτω µορφές: οργανικό Ν (πρωτεΐνες, ουρία και αµινοξέα) αµµωνιακό Ν (άλατα ΝΗ + 4 ή ΝΗ 3 ) Σαν προϊόν οξείδωσης των προηγούµενων µορφών το άζωτο µπορεί να υπάρχει σαν ΝΟ - 3. Στις διαδικασίες επεξεργασίας το άζωτο έχει µεγάλη σηµασία γιατί αποτελεί µια από τις κυριότερες θρεπτικές ουσίες για την ανάπτυξη των µικροοργανισµών, που χρησιµοποιούνται στις βιολογικές διαδικασίες και γενικά ενώ βρίσκεται σε επαρκείς ποσότητες στα αστικά απόβλητα, για πολλές περιπτώσεις βιοµηχανικών αποβλήτων πρέπει να προστίθεται. Η διοχέτευση αποβλήτων που περιέχουν αµµωνιακό άζωτο σε έναν υδάτινο φορέα, δηµιουργεί απαίτηση οξυγόνου για την οξείδωση του σε ΝΟ και ΝΟ 2 κάτω από ορισµένες συνθήκες. Επίσης η αµµωνία είναι τοξική για τα ψάρια, - ενώ το ΝΟ 3 χρησιµοποιείται από τα άλγη και διάφορα υδρόβια φυτά του φορέα για την ανάπτυξη τους. Έτσι, µεγάλες συγκεντρώσεις Ν σε υδάτινους φορείς, σε συνδυασµό µε την παρουσία Ρ, είναι δυνατόν να ευνοήσουν την υπερβολική ανάπτυξη των αλγών και διάφορων άλλων υδρόβιων φυτών, φαινόµενο γνωστό ως ευτροφισµός. β) Φώσφορος (Ρ) : Ο φώσφορος είναι ένα ακόµη βασικό συστατικό των ζώντων οργανισµών και περιέχεται στα απόβλητα στις παρακάτω µορφές: ανόργανος Ρ, σαν ορθοφωσφορικά και λιγότερο σαν πολυφωσφορικά. οργανικός Ρ, σε µικρότερες ποσότητες απ ότι ο ανόργανος. Στις διαδικασίες επεξεργασίας ο Ρ είναι απαραίτητος στους µικροοργανισµούς που χρησιµοποιούνται στις βιολογικές διαδικασίες και στα αστικά απόβλητα βρίσκεται σε επαρκείς ποσότητες. Η διοχέτευση αποβλήτων ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 18

20 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 1 που περιέχουν Ρ σε έναν υδάτινο φορέα ευνοεί όπως αναφέραµε πιο πάνω, σε συνδυασµό µε την παρουσία Ν, το φαινόµενο του ευτροφισµού. Πρέπει να σηµειωθεί ότι ο Ρ είναι ο καθοριστικός παράγοντας του φαινοµένου του ευτροφισµού και έτσι η αποµάκρυνση του από τα απόβλητα έχει αποκτήσει µεγάλη σηµασία, ιδίως λόγω της διαρκώς αυξανόµενης χρήσης του στην παραγωγή απορρυπαντικών. γ) pη : Το pη είναι πολύ σηµαντικό χαρακτηριστικό των αποβλήτων, από το οποίο εξαρτάται ένα πλήθος φυσικοχηµικών και βιολογικών διεργασιών που γίνονται στο υδάτινο περιβάλλον. Οι αυξοµειώσεις του είναι δυνατόν να επηρεάσουν σηµαντικά τις διεργασίες αυτές δηµιουργώντας ανεπιθύµητες καταστάσεις. Το pη επηρεάζει όλες σχεδόν τις διαδικασίες επεξεργασίας (χηµική και βιολογική επεξεργασία, απολύµανση, επεξεργασία ιλύος κλπ). Επειδή πολλές διαδικασίες απαιτούν ορισµένες τιµές pη για την βέλτιστη απόδοση τους κρίνεται απαραίτητος ο έλεγχος του, τόσο για τον σχεδιασµό όσο και για την οµαλή λειτουργία των εγκαταστάσεων επεξεργασίας. δ) Αλκαλικότητα : Η αλκαλικότητα οφείλεται στην παρουσία ιόντων ΗCΟ 3 -, C0 3-2 ή ΟΗ - που βρίσκονται ενωµένα µε τα Cα, Μg; Na, Κ ή ΝΗ 4 -. Η παρουσία των παραπάνω ιόντων στα αστικά απόβλητα οφείλεται στο πόσιµο νερό καθώς και στις εισροές στο αποχετευτικό σύστηµα. Η αλκαλικότητα των αποβλήτων είναι σηµαντική παράµετρος γιατί ρυθµίζει το pη των αποβλήτων και κατά συνέπεια επηρεάζει διάφορες διεργασίες επεξεργασίας. ε) Χλωριούχα : Αυτά περιέχονται στα αστικά απόβλητα από το πόσιµο νερό και τα ανθρώπινα απόβλητα (περίπου 6 gr / άτοµο*d) αλλά και σε ορισµένα βιοµηχανικά απόβλητα. Η διοχέτευση τους σε έναν υδάτινο φορέα γενικά δεν δηµιουργεί προβλήµατα ρύπανσης. Στις διαδικασίες επεξεργασίας η κύρια επίδραση της παρουσίας των χλωριούχων στα απόβλητα είναι η µείωση της διαλυτότητας του οξυγόνου. Επίσης επηρεάζεται ο προσδιορισµός του COD και γι' αυτόν τον λόγο θα πρέπει να λαµβάνεται υπόψιν. στ) Ενώσεις θείου : Το θείο είναι επίσης βασικό συστατικό των ζώντων οργανισµών και συναντάται στα αστικά απόβλητα σε διάφορες µορφές. Η σηµαντικότερη από τις ενώσεις του θείου είναι το SΟ 4-2 γιατί η παρουσία του στα απόβλητα δηµιουργεί προβλήµατα που οφείλονται στο σχηµατισµό Η 2 S και Η 2 SΟ 4. Βασικό πρόβληµα που δηµιουργεί η παρουσία του Η 2 S είναι η έκλυση δυσάρεστων οσµών, που είναι δυνατόν να συµβεί στο αποχετευτικό δίκτυο και στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας. (Μαρκαντωνάτος,1986) ζ) Τοξικά συστατικά - Βαρέα µέταλλα : Περιέχονται κυρίως στα βιοµηχανικά απόβλητα αλλά και στα αστικά. Ιόντα όπως των στοιχείων Cu, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 19

21 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 1 Ρb, As, Βο, Νi, Μn, Cd, Ζn, Fe, Ηg πάνω από ορισµένες συγκεντρώσεις είναι τοξικά για διάφορους οργανισµούς, όπως επίσης και διάφορες οργανικές ενώσεις που περιέχονται σε εντοµοκτόνα, φυτοφάρµακα κλπ. Πρέπει να σηµειώσουµε όµως ότι πολλά από τα παραπάνω ιόντα, σε πολύ µικρές συγκεντρώσεις όχι µόνο δεν είναι τοξικά, αλλά είναι και απαραίτητα για τη ζωή σηµαντικών ειδών µικροοργανισµών. 3. ΑΕΡΙΑ: Τα βασικά αέρια που περιέχονται στα απόβλητα είναι τα : Ν 2, Ο 2, CΗ 4, CΟ 2, ΝΗ 3 και Η 2 S. Για το άζωτο και το Η 2 S αναφερθήκαµε στις προηγούµενες παραγράφους, ενώ από τα υπόλοιπα µεγάλη σηµασία έχουν κυρίως το Ο 2 και κατά δεύτερο λόγο το CΗ 4. ιαλυµένο οξυγόνο (Dissolved Oxygen - DO) : Αποτελεί το πιο σηµαντικό ποιοτικό χαρακτηριστικό ενός υδάτινου φορέα, καθώς η παρουσία του εξασφαλίζει την ύπαρξη ζωής σ' αυτόν. Το DΟ αποτελεί βασική παράµετρο ελέγχου ρύπανσης των υδάτινων φορέων και πρέπει να βρίσκεται πάνω από ορισµένα επίπεδα σύµφωνα µε κανονισµούς και ανάλογα µε τη χρήση του νερού του φορέα. Στις διαδικασίες επεξεργασίας το DΟ είναι απαραίτητο στις αερόβιες βιολογικές διαδικασίες για την οξείδωση των οργανικών ενώσεων των αποβλήτων από τους µικροοργανισµούς και διατηρείται στα απαραίτητα για κάθε διαδικασία επίπεδα µε ειδικές διατάξεις αερισµού ή µε φυσικές διαδικασίες. Μεθάνιο (CΗ 4 ) : Σχηµατίζεται κατά την αναερόβια αποσύνθεση οργανικών ενώσεων των αποβλήτων από ειδικούς µικροοργανισµούς και συνήθως δεν περιέχεται στα απόβλητα γιατί η παρουσία οξυγόνου δεν επιτρέπει τον σχηµατισµό του. Στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας παράγεται από την αναερόβια χώνευση της ιλύος και γίνεται εκµετάλλευση του για την παραγωγή ενέργειας, λόγω της υψηλής απόδοσης ενέργειας που παρουσιάζει κατά την καύση του Βιολογικά χαρακτηριστικά Οι µικροοργανισµοί που περιέχονται στα απόβλητα έχουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον γιατί χρησιµοποιούνται στην επεξεργασία των αποβλήτων και είναι δυνατόν να προκαλέσουν εξάπλωση ασθενειών µέσο του νερού. A) Κατηγορίες και είδη µικροοργανισµών Οι µικροοργανισµοί διακρίνονται σε κατηγορίες ανάλογα µε την πηγή άνθρακα που χρησιµοποιούν σαν τροφή τους ως εξής: 1. Αυτότροφοι, αυτοί που χρησιµοποιούν CO 2 σαν τροφή 2. Ετερότροφοι, αυτοί που χρησιµοποιούν οργανικό άνθρακα σαν τροφή και ανάλογα µε την παρουσία ή όχι οξυγόνου στο περιβάλλον που αναπτύσσονται και δρουν διακρίνονται µε τη σειρά τους σε: α) Αερόβιους, αν δρουν µόνο κάτω από την παρουσία οξυγόνου, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 20

22 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 1 β) Αναερόβιους, αν δρουν µόνο κάτω από την απουσία οξυγόνου γ) Αερόβιους-αναερόβιους, αν δρουν κάτω από την παρουσία ή την απουσία οξυγόνου. Τα βασικότερα είδη µικροοργανισµών που ενδιαφέρουν στην επεξεργασία των αποβλήτων είναι τα βακτηρίδια, οι µύκητες, τα πρωτόζωα, τα άλγη, τα µαλακόστρακα και οι ιοί. (Λέκκας, 2001) Βακτηρίδια Τα βακτηρίδια αποτελούν την πιο σηµαντική από τις παραπάνω κατηγορίες. Είναι µονοκύτταροι οργανισµοί, οι οποίοι καταναλώνουν διαλυµένη τροφή και αναπαράγονται κατά κανόνα µε διχοτόµηση. Υπάρχουν αυτοτροφικά βακτηρίδια αλλά ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα ετεροτροφικά βακτηρίδια. Τα βακτηρίδια αποτελούνται κατά 80 % περίπου από νερό και 20 % στερεά ύλη, από την οποία το 90 % περίπου είναι οργανική ύλη. Κύρια συστατικά της οργανικής ύλης είναι ο άνθρακας, το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο σε αναλογίες που µπορούν να ποικίλουν αλλά συνήθως βρίσκονται σε συµφωνία µε τον γενικό τύπο O 5 Η 7 Ο 2 Ν. Στα συστατικά της ανόργανης ύλης περιλαµβάνονται τα Ρ, S, Να, Ca, Μg, Κ και Fe. Τόσο το σχήµα όσο και το µέγεθος των βακτηριδίων ποικίλει. Συνήθως είναι σφαιρικά, κυλινδρικά ή ελικοειδή σε µεγέθη που κυµαίνονται από 0,5-5 µm. Από τα βακτηρίδια τα ετερότροφα αερόβια χρησιµοποιούνται στην οξείδωση του άνθρακα, τα ετερότροφα αναερόβια στην απονιτροποίηση και τα αυτότροφα αερόβια στην νιτροποίηση. Μύκητες. Οι µύκητες είναι πολυκύτταροι, ετεροτροφικοί και κατά κανόνα αερόβιοι µικροοργανισµοί. Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό τους είναι ότι µπορούν να επιζήσουν σε συνθήκες χαµηλής υγρασίας και χαµηλού pη. Έτσι, κάτω από τέτοιες συνθήκες επικρατούν µερικές φορές σε εγκαταστάσεις καθαρισµού και παίζουν σηµαντικό ρόλο. Αναπτύσσονται σε νηµατοειδής µορφή διαµέτρου 3-8 µm και µήκους µm. Συνήθως δηµιουργούν προβλήµατα στην καθίζηση της ιλύος στις δεξαµενές τελικής καθίζησης. Πρωτόζωα. Μονοκύτταροι, ζωικοί, ετεροτροφικοί αερόβιοι µικροοργανισµοί µεγέθους µm. Αποτελούν το 5-12 % των ολικών στερεών ( /ml). Τρέφονται µε βακτηρίδια, διαλυτή οργανική τροφή και άλλα πρωτόζωα. Η σηµασία τους στην ενεργό ιλύ είναι µεγάλη διότι µειώνουν τα αιωρούµενα στερεά, παράγουν κολλοειδείς ουσίες που συµβάλλον στην βιοκροκίδωση ενώ αποτελούν και καλούς δείκτες της τοξικότητας των λυµάτων ή ακατάλληλων ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 21

23 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 1 περιβαλλοντικών συνθηκών, όπως υψηλή θερµοκρασία, χαµηλό DΟ και pη<6 ή pη>8. Η παρουσία τους στις εγκαταστάσεις βιολογικού καθαρισµού είναι ενδεικτική της καλής λειτουργίας του συστήµατος. Άλγη. Τα άλγη (ή φύκη) είναι µονοκύτταροι ή πολυκύτταροι φωτοσυνθετικοί µικροοργανισµοί. Χρησιµοποιούν Ο 2, ΝΗ 4 και ΡΟ 4 -Ρ για την σύνθεση τους. Μια ειδική κατηγορία αλγών, τα κυανοφύκη παρουσιάζουν το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό να µπορούν να χρησιµοποιούν το ατµοσφαιρικό άζωτο για την σύνθεση τους. Ιοί. Οι ιοί είναι µικροοργανισµοί πολύ µικρού µεγέθους (~ 0.3 µ ) που δρουν µόνο µέσα σε άλλα κύτταρα από όπου παίρνουν τα απαραίτητα για την αναπαραγωγή τους υλικά. Είναι υπεύθυνοι για πολλές ασθένειες, λόγω δε του µικρού τους µεγέθους είναι δύσκολο να αποµακρυνθούν από το νερό, ενώ παρουσιάζουν µεγαλύτερη ανθεκτικότητα στις συνηθισµένες µεθόδους απολύµανσης από ότι τα παθογενή βακτηρίδια. B) ραστηριότητα µικροοργανισµών Οι µικροοργανισµοί που χρησιµοποιούνται στις διαδικασίες επεξεργασίας δρουν σε ελεγχόµενο περιβάλλον και έχουν σαν πηγή ενέργειας και τροφής τις οργανικές ουσίες των αποβλήτων. Για να αναπτυχθούν και να πολλαπλασιαστούν καταναλώνουν τις ουσίες αυτές και τις µετατρέπουν µε πολύπλοκες βιολογικές διαδικασίες σε ενδιάµεσα και τελικά προϊόντα, που το είδος τους εξαρτάται από τις συνθήκες του περιβάλλοντος και τις κατηγορίες των µικροοργανισµών. Αυτή η διαδικασία είναι δυνατόν να γίνει είτε µε την παρουσία, είτε µε την απουσία οξυγόνου, οπότε χαρακτηρίζεται αερόβια ή αναερόβια αντίστοιχα. Τα οργανικά συστατικά µετατρέπονται σε τελικά σταθερά προϊόντα (σταθεροποίηση) που στην αναερόβια διαδικασία είναι CΗ 4, ΝΗ 3, S -2 και H 2 O ενώ στην αερόβια, που είναι και ταχύτερη διαδικασία, είναι CO 2, ΝΟ 3 -, S0 4-2 και Η 2 Ο. Η πληθυσµιακή εξέλιξη των µικροοργανισµών µπορεί να γίνει παραστατικά κατανοητή αν θεωρηθεί ένας αντιδραστήρας κλειστός, όπου διοχετεύεται ορισµένη ποσότητα µικροοργανισµών κάτω από ορισµένες συνθήκες περιβάλλοντος και ύπαρξης αρχικά ορισµένης ποσότητας τροφής. Οι µικροοργανισµοί αναπτύσσονται ακολουθώντας διαχρονικά τις παρακάτω φάσεις: α. Φάση προσαρµογής : Οι µικροοργανισµοί προσαρµόζονται στο περιβάλλον που βρίσκονται και αρχίζουν την παραγωγή ενζύµων. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 22

24 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 1 β. Λογαριθµική φάση ανάπτυξης : Οι µικροοργανισµοί πολλαπλασιάζονται καταναλώνοντας την άφθονη τροφή που υπάρχει. γ. Στάσιµη φάση : Η τροφή έχει περιοριστεί, ο ρυθµός πολλαπλασιασµού µειώνεται και ο αριθµός των νέων µικροοργανισµών εξισορροπείται από τον αριθµό των µικροοργανισµών που πεθαίνουν. δ. Λογαριθµική φάση θανάτου - ενδογενής φάση: Η τροφή πλέον είναι ελάχιστη αν όχι ανύπαρκτη. Έτσι οι µικροοργανισµοί καταναλώνουν άλλους µικροοργανισµούς ή το ίδιο τους το πρωτόπλασµα µε αποτέλεσµα ο ρυθµός θανάτου να είναι µεγαλύτερος από τον ρυθµό πολλαπλασιασµού. Όταν συµβεί κάποια αλλαγή στις συνθήκες (θερµοκρασίας ή pη), που ευνοεί την ανάπτυξη ενός είδους µικροοργανισµών τότε αυτοί κυριαρχούν έναντι άλλων που δεν ευνοούνται από την αλλαγή αυτή, και συνεχίζουν τη διαδικασία επεξεργασίας σε ένα ορισµένο βαθµό. Στις περισσότερες βιολογικές διαδικασίες που χρησιµοποιούνται στην επεξεργασία αποβλήτων, πρωταρχικό ρόλο έχουν συνήθως τα βακτηρίδια χωρίς αυτό να σηµαίνει ότι η συµβολή των άλλων ειδών µικροοργανισµών είναι µικρή. (Henze-Heremoes et.al, 1995) Γ) Παθογόνοι µικροοργανισµοί Οι παθογόνοι µικροοργανισµοί περιέχονται στα αστικά απόβλητα σαν προϊόντα αποβολών ασθενών ή φορέων ασθενειών και µπορούν να µεταφέρουν και να προκαλέσουν ασθένειες µέσο του νερού στον άνθρωπο όπως χολέρα, δυσεντερία, ηπατίτιδα κλπ. Οι παθογόνοι µικροοργανισµοί είναι κυρίως βακτηρίδια αλλά και πρωτόζωα και ιοί. Επειδή βρίσκονται στους υδάτινους φορείς, σε µικρές συγκεντρώσεις και σε µεγάλη ποικιλία ειδών, η ανίχνευση και ο ποσοτικός προσδιορισµός κάθε είδους τους είναι πρακτικά αδύνατος. Έτσι, αντί για τον προσδιορισµό κάθε είδους παθογόνων µικροοργανισµών γίνεται ο προσδιορισµός ενδεικτικών µικροοργανισµών, που η παρουσία τους στο νερό σηµαίνει και την πιθανή παρουσία παθογόνων µικροοργανισµών. Σαν ενδεικτικοί µικροοργανισµοί χρησιµοποιούνται τα κολοβακτηριοειδή, που βρίσκονται σε µεγάλους αριθµούς στα έντερα του ανθρώπου και των θερµόαιµων ζώων. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 23

25 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 2 ΕΝΟΤΗΤΑ 2 ΜΕΘΟ ΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Τα αστικά απόβλητα ή λύµατα όπως είναι ευρύτερα γνωστά είναι τα ακάθαρτα νερά που προέρχονται από οικιακή χρήση καθώς και από τις εµπορικές ή διοικητικές δραστηριότητες της πόλης. Συνήθως στα λύµατα της πόλης που καταλήγουν στον αποδέκτη ή σε κάποια µονάδα επεξεργασίας εµπεριέχονται και οι εκροές οµβρίων. Τα αστικά λύµατα περιέχουν σε σηµαντικές συγκεντρώσεις αιωρούµενα στερεά, οργανική ύλη, άζωτο, και φώσφορο σε οργανική και ανόργανη µορφή καθώς επίσης και κολοβακτηρίδια περιττωµάτων. Έτσι τα αστικά απόβλητα δεν είναι δυνατόν να διατεθούν στους φυσικούς αποδέκτες χωρίς επεξεργασία. Απαιτείται η επεξεργασία τους, έτσι ώστε να µειωθεί το ρυπαντικό τους φορτίο και η διάθεση τους στον αποδέκτη να µην προκαλεί προβλήµατα. Η επεξεργασία που απαιτείται βασίζεται στα ποιοτικά χαρακτηριστικά των αποβλήτων και στα χαρακτηριστικά του αποδέκτη τελικής διάθεσης. Οι γραµµές επεξεργασίας στις Μονάδες Επεξεργασίας Αποβλήτων (ΜΕΑ) είναι δύο. Η πρώτη (Σχήµα.1) αφορά την επεξεργασία, δηλαδή την αποµάκρυνση ουσιών επιβλαβών για τον τελικό αποδέκτη, από την υγρή µάζα των αποβλήτων και η δεύτερη αφορά την επεξεργασία της ιλύος, δηλαδή την επεξεργασία των επιβλαβών ουσιών που θα αποµακρυνθούν στην πρώτη γραµµή. Η επεξεργασία των λυµάτων πραγµατοποιείται σε διαδοχικές βαθµίδες (στάδια), για τις οποίες χρησιµοποιούνται οι όροι: Προκαταρκτική (ή προεπεξεργασία), πρωτοβάθµια, δευτεροβάθµια και τριτοβάθµια επεξεργασία. Εντούτοις οι όροι δεν είναι απόλυτα αντιπροσωπευτικοί, αφού µερικές διαδικασίες όπως η αποµάκρυνση αζώτου και φωσφόρου, µπορούν να πραγµατοποιούνται σε τρίτη, δεύτερη ή και πρώτη βαθµίδα. Τα στάδια επεξεργασίας και οι διαδικασίες κάθε σταδίου φαίνονται παρακάτω: 1. Προεπεξεργασία. Εσχάρωση. 2. Πρωτοβάθµια επεξεργασία. Μείωση στερεών. 3. ευτεροβάθµια επεξεργασία. Μείωση οργανικού φορτίου. Μείωση στερεών. Ρύθµιση pη. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 24

26 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 2 4. Τριτοβάθµια επεξεργασία. Απολύµανση. Μείωση θρεπτικών (Ν, Ρ). Μείωση στερεών. Επίσης οι µέθοδοι επεξεργασίας διακρίνονται ανάλογα µε το ποια χαρακτηριστικά των αποβλήτων εκµεταλλεύονται σε: 1.Φυσικοχηµικές. Εσχάρωση: Αµµοδιαχώρισµός-Λιποδιαχωρισµός Αποµάκρυνση στερεών: Συσσωµάτωση- Κροκίδωση- Καθίζηση, Επίπλευση, Λεπτή Εσχάρωση. Απολύµανση: Χλώριο (Cl 2, ClΟ 2, δ/µα ΝaOCl) Όζον. UV Ακτινοβολία. Μεταερισµός. 2.Βιολογικές. Μέθοδος ενεργού ιλύος. Αεριζόµενες λίµνες. Αβαθείς λίµνες. Βιολογικά φίλτρα. Το κάθε στάδιο (ή βαθµίδα) µπορεί να περιλαµβάνει φυσικές, χηµικές και βιολογικές διεργασίες αποµάκρυνσης των διαφόρων ουσιών από τα απόβλητα. Στις φυσικές, η αποµάκρυνση γίνεται µε την εκµετάλλευση των φυσικών χαρακτηριστικών των αποβλήτων, στις χηµικές γίνεται µε την πρόσθεση χηµικών ουσιών και στις βιολογικές µε κάποια βιολογική διεργασία. Οι µέθοδοι που έχουν βρει ευρεία εφαρµογή στην επεξεργασία των υγρών αποβλήτων είναι : η µέθοδος της ενεργού ιλύος µε τις παραλλαγές της, η µέθοδος των βιολογικών φίλτρων, οι λίµνες αερισµού ή δεξαµενές σταθεροποίησης κ.α. Οι παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η επιλογή της διαδικασίας επεξεργασίας είναι πολλοί. Από αυτούς άλλοι είναι σχετικά εύκολο να εκτιµηθούν, όπως το κόστος κατασκευής και λειτουργικό κόστος, ενώ άλλοι όπως η σταθερότητα και η αξιοπιστία της κατασκευής είναι δύσκολο να εκτιµηθούν, παρόλο που συχνά είναι και οι πιο σηµαντικοί παράγοντες. Οι κυριότεροι παράγοντες που παίζουν ρόλο στην διαδικασία επιλογής της επεξεργασίας των αποβλήτων είναι: 1. Η προστασία της δηµόσιας υγείας (π.χ. αφαίρεση παθογόνων µικροοργανισµών). 2. Το ελάχιστο λειτουργικό κόστος (ενέργεια, συντήρηση, µηχανήµατα). 3. Το κόστος κατασκευής ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 25

27 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 2 4. Η µέγιστη χρησιµοποίηση των φυσικών πόρων. (Μαρκαντωνάτος, 1986). ΠΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΠΡΩΤΟΒΑΘΜΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΕΥΤΕΡΟΒΑΘΜΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΡΙΤΟΒΑΘΜΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΑΠΟΛΥΜΑΝΣΗ ΤΕΛΙΚΗ ΙΑΘΕΣΗ Σχήµα 2.1. Στάδια επεξεργασίας αποβλήτων 2.1 ΠΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ Η προκαταρκτική επεξεργασία ή προεπεξεργασία γίνεται µε στόχο να προστατευτούν οι επόµενες κύριες διαδικασίες επεξεργασίας. Το στάδιο αυτό περιλαµβάνει εσχάρωση, εξάµµωση και τεµαχισµό, για την αποµάκρυνση των µεγάλου σχετικά µεγέθους στερεών των αποβλήτων και σπάνια δεξαµενή εξισορρόπησης για την άµβλυνση των αιχµών της παροχής και των συγκεντρώσεων των ρύπων. α) Εσχάρωση : Προστατεύει τις µονάδες επεξεργασίας από ογκώδη αντικείµενα (κουρέλια, κοµµάτια ξύλων, πλαστικά, κλαδιά κλπ) που εάν ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 26

28 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 2 εισέλθουν είναι δυνατό να προκαλέσουν διάφορα φραξίµατα στις εγκαταστάσεις, καταστρέφοντας τις : αντλίες και τον υπόλοιπο εξοπλισµό των ΜΕΑ. Η αποµάκρυνση των ογκωδών αντικειµένων επιτυγχάνεται µε την συγκράτηση τους σε εσχάρες κατά την διέλευση των αποβλήτων µέσα από αυτές. Οι εσχάρες είναι διατάξεις που αποτελούνται από παράλληλες µπάρες και η απόδοση τους εξαρτάται από τα διάκενα µεταξύ των παράλληλων µπάρων. Μπορούν δε να διακριθούν σε: Λεπτές εσχάρες µε διάκενα 3-10 mm Μεσαίες εσχάρες µε διάκενα mm Χοντρές εσχάρες µε διάκενα mm Επίσης διακρίνονται σε εσχάρες χειρωνακτικού καθαρισµού και εσχάρες αυτόµατου καθαρισµού. β. Τεµαχισµός : Σκοπός του είναι ο θρυµµατισµός των ογκωδών αντικειµένων σε πολύ µικρού µεγέθους στερεά, που παραµένουν στη µάζα των αποβλήτων και αποµακρύνονται σε επόµενα στάδια. Πραγµατοποιείται µε ειδικές συσκευές (τεµαχιστές), κυρίως στις πολύ µεγάλες µονάδες και συνήθως συνδυάζεται µε τις εσχάρες. γ. Εξάµµωση : Σκοπός της είναι η αποµάκρυνση των χαλικιών, κόκκων άµµου, σωµατιδίων αργίλου ή άλλων ανόργανων βαριών σωµατιδίων, διαµέτρου µεγαλύτερης των 200 µ, τα οποία αν δεν αποµακρυνθούν, δηµιουργούν προβλήµατα στις ΜΕΑ όπως εναπόθεση φερτών υλών στον πυθµένα αγωγών, φράξιµο σωληνώσεων, φθορά µηχανολογικού εξοπλισµού (αντλίες, ξέστρα κλπ) και µείωση της απόδοσης διαφόρων µονάδων επεξεργασίας. Η εξάµµωση γίνεται σε ειδικές δεξαµενές, τους εξαµµωτές, µε την δηµιουργία κατάλληλων συνθηκών ροής που ευνοούν την καθίζηση και την αποµάκρυνση της άµµου και των ανόργανων σωµατιδίων. Η εξάµµωση συνήθως συνδυάζεται µε διάταξη λιποσυλλέκτη να έπεται αυτής, διάταξη που χρησιµεύει για την Συγκράτηση των επιπλεόντων ουσιών, κυρίως λιπών και ελαίων. Τελευταία έχουν αρχίσει να χρησιµοποιούνται νέοι αεριζόµενοι εξαµµωτές, οι οποίοι έχουν το πλεονέκτηµα της επίτευξης σχεδόν 100 % αποµάκρυνσης άµµου απαλλαγµένης από οργανικές ουσίες. δ) Εξισορρόπηση παροχής: Η δεξαµενή εξισορρόπησης που σπάνια χρησιµοποιείται στις ΜΕΑ, σχεδιάζεται έτσι ώστε να φορτίζονται οµοιόµορφα ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 27

29 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 2 οι επόµενες βαθµίδες επεξεργασίας και να βελτιώνεται η απόδοση τους. (Στάµου,1995), (Βαβίζος 1991) 2.2 ΠΡΩΤΟΒΑΘΜΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ Σκοπός της πρωτοβάθµιας επεξεργασίας είναι η αποµάκρυνση των αιωρούµενων στερεών µε χηµική επεξεργασία και καθίζηση. εν είναι σπάνιο το φαινόµενο που η πρωτοβάθµια (µαζί µε την προεπεξεργασία) είναι το µοναδικό είδος επεξεργασίας που γίνεται, ενώ σε αρκετές περιπτώσεις, ανάλογα µε το είδος επεξεργασίας που ακολουθεί, η πρωτοβάθµια επεξεργασία µπορεί και να παραληφθεί. Οι δεξαµενές καθίζησης έχουν πρακτικά σταθερή στάθµη νερού, που εξασφαλίζεται από µεγάλου µήκους υπερχειλιστή εξόδου. Οµοιόµορφα διανεµηµένη και ήρεµη (κατά το δυνατόν) εκροή επιτυγχάνεται µε κατάλληλο διάφραγµα. Το νερό διαρρέει τη δεξαµενή µέχρι τον υπερχειλιστή εξόδου ενώ µέρος των αιωρούµενων στερεών καθιζάνει στον πυθµένα της δεξαµενής Η ιλύς που συγκεντρώνεται στον πυθµένα των δεξαµενών σαρώνεται από µηχανικούς σαρωτές προς το φρεάτιο ιλύος. 1. Καθίζηση - Επίπλευση : Σκοπός της είναι η αποµάκρυνση των αιωρούµενων οργανικών και ανόργανων στερεών µεγέθους 0, mm. Η αποµάκρυνση που επιτυγχάνεται συνήθως είναι % για το οργανικό φορτίο (ΒΟD) και % για τα αιωρούµενα στερεά (SS). Η πρωτοβάθµια καθίζηση γίνεται σε δεξαµενές όπου τα στερεά καθιζάνουν σε συνθήκες ηρεµίας µε την επίδραση της βαρύτητας. Η επίπλευση γίνεται σε δεξαµενές όπου τα στερεά παρασύρονται προς την επιφάνεια από φυσαλίδες αέρα που διοχετεύονται στη µάζα των αποβλήτων µε κατάλληλη διάταξη. Τα καθιζάνοντα ή επιπλέοντα στερεά (ιλύς), αν και µικρού όγκου, περιέχουν µεγάλο ρυπαντικό φορτίο και εποµένως είναι απαραίτητο να υποστούν επεξεργασία πριν διατεθούν στο περιβάλλον, οπότε οδηγούνται στη γραµµή επεξεργασίας ιλύος. 2. Χηµική επεξεργασία και καθίζηση : Σκοπός της είναι η αποµάκρυνση των αιωρούµενων και κολλοειδών στερεών που δεν αποµακρύνονται µε απλή καθίζηση. Η διαδικασία στοχεύει στη µείωση των ολικών στερεών, στη βελτίωση της απόδοσης της πρωτοβάθµιας καθίζησης και στην αποµάκρυνση του φωσφόρου. Η χηµικά υποβοηθούµενη καθίζηση γίνεται µε την προσθήκη συνήθως αλάτων του αργιλίου ή σιδήρου ή υδροξειδίου του ασβεστίου µε τα οποία διευκολύνεται η συσσωµάτωση των λεπτών αιωρούµενων και κολλοειδών στερεών µε αποτέλεσµα να καθιζάνουν και να επιτυγχάνεται αποµάκρυνση στερεών (SS) µέχρι 90 % και οργανικού φορτίου (ΒΟD) µέχρι %. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 28

30 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 2 Επίσης χρησιµοποιούνται µε επιτυχία και πολυµερή σε συνδυασµό µε υδράσβεστο και αργίλιο. ταυτόχρονα γίνεται αποµάκρυνση φωσφορικών, τα οποία σχηµατίζουν αδιάλυτες ενώσεις µε τα ιόντα αργιλίου, σιδήρου και ασβεστίου, ενώσεις που κατακρηµνίζονται στη δεξαµενή. Η πρωτοβάθµια χηµική επεξεργασία των λυµάτων είναι συνήθως οικονοµικά δικαιολογηµένη όταν αρκεί µια µέτρια αποµάκρυνση οργανικής ύλης και φωσφόρου. 2.3 ΕΥΤΕΡΟΒΑΘΜΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ Σε αυτό το στάδιο γίνεται αποµάκρυνση των οργανικών ουσιών των αποβλήτων, µε βιολογικές διεργασίες στις οποίες χρησιµοποιούνται µικροοργανισµοί που καταναλώνουν τις οργανικές ουσίες. Στη συνέχεια οι µικροοργανισµοί αποµακρύνονται από τα απόβλητα µε καθίζηση ή κάποια άλλη διαδικασία. Η βιολογική επεξεργασία γίνεται µε διάφορες µεθόδους που χωρίζονται σε δύο γενικές κατηγορίες, ανάλογα µε το αν οι µικροοργανισµοί βρίσκονται σε αιώρηση µέσα στα απόβλητα (ενεργός ιλύς, λίµνες) ή προσκολληµένοι σε κάποια επιφάνεια (βιολογικά φίλτρα, βιολογικοί δίσκοι) Συστήµατα ενεργού ιλύος Ένα τυπικό σύστηµα ενεργού ιλύος αποτελείται από δύο δεξαµενές, την δεξαµενή αερισµού ( Α) και την δεξαµενή δευτεροβάθµιας καθίζησης ( Κ). (Σχήµα 2) Τα λύµατα διαρρέουν την Α, στην οποία παρέχεται από το σύστηµα αερισµού αρκετή ποσότητα αέρα ώστε να εξασφαλίζονται αερόβιες συνθήκες. Q ΕΞΑΜΕΝΗ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΕΞΑΜ. Β ΒΑΘΜΙΑΣ ΚΑΘΙΖΗΣΗΣ Q-W R= r * Q W ΑΝΑΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ Σχήµα 2.2: Κλασσικό Σύστηµα Ενεργού Ιλύος ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 29

31 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 2 Η µέθοδος της ενεργού ιλύος, στηρίζεται στην επιστροφή της βιοµάζας από τον πυθµένα της δεξαµενής δευτεροβάθµιας καθίζησης ( Κ), στην δεξαµενή αερισµού ( Α), µε στόχο τη διατήρηση υψηλής συγκέντρωσης µικροοργανισµών στην Α. Η συγκέντρωση των µικροοργανισµών στην Α είναι µια λειτουργική παράµετρος ελέγχου που επιτρέπει την ρύθµιση της λειτουργίας της διεργασίας. Έτσι η ελεγχόµενη αυξοµείωση της συγκέντρωσης των µικροοργανισµών µπορεί να χρησιµοποιηθεί για να επιτυγχάνεται απόκριση σε µεταβαλλόµενες συνθήκες εισόδου. Τα λύµατα περιέχουν διάφορες οργανικές και ανόργανες ουσίες που αποτελούν την απαραίτητη τροφή για την συντήρηση και ανάπτυξη των µικροοργανισµών και είναι ακριβώς οι ρύποι των οποίων επιδιώκεται η αποµάκρυνση. Ο βαθµός αποµάκρυνσης καθορίζεται από την ταχύτητα µε την οποία οι µικροοργανισµοί χρησιµοποιούν τις τροφές ρύπους ενώ η ταχύτητα αυτή εξαρτάται από την µάζα των µικροοργανισµών αλλά και την διαθεσιµότητα των τροφών. Με τα λύµατα και το οξυγόνο του συστήµατος αερισµού αναπτύσσεται στη Α µια πλούσια κοινότητα αερόβιων ετεροτροφικών µικροοργανισµών, κυρίως βακτηρίων, τα οποία χρησιµοποιούν την οργανική ύλη κατά ένα µέρος για οξείδωση και κατά το υπόλοιπο για σύνθεση νέας κυτταρικής ύλης. Επειδή τα βακτήρια βρίσκονται σε αιώρηση η δεξαµενή αερισµού ονοµάζεται βιολογικός αντιδραστήρας αιωρούµενης βιοµάζας και το µείγµα λυµάτων- µικροοργανισµών ονοµάζεται µικτό υγρό. Το σηµαντικότερο αποτέλεσµα της βιολογικής επεξεργασίας είναι η µετατροπή της νεκρής οργανικής ύλης των λυµάτων σε ζωντανή βιοµάζα. Το κρίσιµο πλεονέκτηµα αυτής της µετατροπής βρίσκεται στο ότι η βιοµάζα κροκιδώνεται και καθιζάνει εύκολα στη Κ, αποµακρυνόµενη έτσι από τα λύµατα, ενώ η οργανική ύλη µετά από την πρωτοβάθµια καθίζηση έχει κυρίως διαλυµένη και κολλοειδή µορφή, πράγµα που σηµαίνει αδυναµία καθίζησης. Η βιοµάζα συµπαρασύρει στην καθίζηση το µεγαλύτερο µέρος των διακριτών στερεών των λυµάτων, ανόργανων αλλά και οργανικών που δεν διαλύθηκαν στην Α. Η ιλύς που σχηµατίζεται µε αυτόν τον τρόπο στον πυθµένα της Κ ονοµάζεται ενεργός ιλύς. Μικρό µέρος των παραπάνω στερεών των λυµάτων και της βιοµάζας διαφεύγει από την Κ µε την εκροή από τον υπερχειλιστή της. Στην οργανική τους συνιστώσα και στα µη χρησιµοποιηθέντα από τους µικροοργανισµούς διαλυµένα οργανικά στερεά οφείλεται το ΒΟD (οργανική ύλη) των επεξεργασµένων λυµάτων που εκρέουν από την Κ. Μέρος της ενεργού ιλύος ανακυκλοφορείται στη Α προκειµένου να διατηρείται η επιθυµητή συγκέντρωση της βιοµάζας στο ανάµικτο υγρό. Εξαιτίας της συνεχούς παραγωγής ενεργού ιλύος θα πρέπει να πραγµατοποιείται αντίστοιχα ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 30

32 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 2 και συνεχής αποµάκρυνση της περίσσειας ιλύος µε κατάλληλη παροχή. Η περίσσεια ιλύος περιέχει µεγάλο µέρος οργανικού φορτίου, καθώς µόνο ένα περιορισµένο µέρος (συνήθως) του οργανικού φορτίου των λυµάτων οξειδώνεται στον αντιδραστήρα. Το κλάσµα της βιοµάζας που αποµακρύνεται από το σύστηµα αντιστοιχεί στις οργανικές ενώσεις που δεν οξειδώθηκαν προς διοξείδιο του άνθρακα και νερό, αλλά µετατράπηκαν σε βακτηριακή µάζα. Η επιλογή του βιοαντιδραστήρα γίνεται σύµφωνα µε τα παρακάτω κριτήρια: 1. Χαρακτηριστικά των αποβλήτων 2. Τη διαχρονική µεταβολή των χαρακτηριστικών αυτών 3. Την απαίτηση για µεταφορά οξυγόνου 4. Το αρχικό κόστος κατασκευής των εγκαταστάσεων 5. Το κόστoς λειτουργίας και 6. Το κόστος συντήρησης. Οι συνθήκες περιβάλλοντος που επηρεάζουν την ενεργό ιλύ είναι κυρίως η θερµοκρασία και το pη. Η θερµοκρασία έχει σηµαντική επίδραση στην ταχύτητα βιοαποδόµησης άρα και στο χρόνο παραµονής των υγρών αποβλήτων στη δεξαµενή αερισµού. Η ύπαρξη διαφόρων χηµικών ενώσεων µε τοξική επίδραση στους µικροοργανισµούς, επηρεάζει αρνητικά την αύξηση των µικροοργανισµών και κάτω από ορισµένες συνθήκες την αποκλείουν τελείως προκαλώντας παρεµποδίσεις. Κάτω από κατάλληλες προϋποθέσεις µπορούν να αναπτυχθούν στη Α επαρκείς πληθυσµοί αυτοτροφικών νιτροποιών βακτηρίων, που πραγµατοποιούν υψηλού βαθµού οξείδωση του αµµωνιακού αζώτου σε νιτρικά (νιτροποίηση). Η δεξαµενή αερισµού διαµορφώνεται σαν δεξαµενή µε πρακτικά σταθερή στάθµη του µικτού υγρού, πράγµα που εξασφαλίζεται µε επαρκώς µεγάλο µήκος του υπερχειλιστή εκροής. Όταν επιδιώκεται προσέγγιση της εµβολώδους ρoής, η δεξαµενή διαµορφώνεται σαν επιµήκης η µαιανδρική διώρυγα. Προσέγγιση της εµβολώδους ροής επιτυγχάνεται επίσης µε δεξαµενή κυκλικής ροής. Η προσέγγιση της πλήρους ανάµιξης γίνεται συνήθως µε κατάλληλη τοποθέτηση των αεριστών σε δεξαµενή, της οποίας η διαφορά µήκους και πλάτους δεν είναι µεγάλη. Το πλεονέκτηµα σ αυτήν την περίπτωση είναι ότι αµβλύνεται, µ' αυτόν τον τρόπο, η διακύµανση των συγκεντρώσεων των οργανικών και άλλων (π.χ. τοξικών ) ρύπων. (Peavy, Rowe,et.al,1985) Οι δεξαµενές αερισµού ( Α) κατασκευάζονται από οπλισµένο σκυρόδεµα και αν είναι µεγάλου όγκου µπορεί να χωρίζονται σε οµάδες µε κοινά τοιχία, που πρέπει όµως να είναι ανθεκτικά στις υδροστατικές πιέσεις που δηµιουργούνται από την εκκένωση διπλανών µονάδων. Οι Α συνήθως έχουν βάθη από 3.5 έως 4.5 µέτρα. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 31

33 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 2 Οι βασικές µέθοδοι αερισµού είναι: Α) Με τη διοχέτευση φυσαλίδων αέρα στα απόβλητα, από διαχυτήρες τοποθετηµένους κοντά στη δεξαµενή αερισµού, από τους οποίους το οξυγόνο µεταφέρεται στα απόβλητα και Β) Με την ανάδευση των αποβλήτων µε µηχανικά µέσα και την µεταφορά οξυγόνου από την ατµόσφαιρα µέσο της τριβής που δηµιουργείται. (Βαλκανάς, 1992) Πίνακας 2.1: Βασικά χαρακτηριστικά των κυριότερων τύπων συστηµάτων αερισµού Οι Κ µπορεί να είναι κυκλικού, ορθογωνικού, ή τετραγωνικού σχήµατος και βάθους 3 έως 5 µέτρων. Συνήθως για λόγους κόστους χρησιµοποιούνται κυκλικές δεξαµενές, οι οποίες µπορεί να είναι κεντρικής ή περιφερειακής εισροής. Η συλλογή της ιλύος γίνεται είτε µε περιστρεφόµενο ξέστρο, είτε µε περιστρεφόµενη διάταξη αναρρόφησης της ιλύος. Η κλίση του πυθµένα όταν χρησιµοποιείται αναρρόφηση είναι πολύ µικρή ενώ όταν χρησιµοποιείται µηχανικό ξέστρο είναι % για την εκκένωση της Κ. Η δεξαµενή πρωτοβάθµιας καθίζησης δεν είναι απαραίτητη από λειτουργική άποψη. Αποµακρύνει µέρος των αιωρούµενων στερεών και του οργανικού φορτίου των λυµάτων, µε αποτέλεσµα να προκύπτει οικονοµικότερο σύστηµα Α, Κ και συστήµατος αερισµού. Επίσης εξασφαλίζει σχετικά καθαρισµένη εκροή ακόµα και όταν η βιολογική µονάδα βρεθεί εκτός λειτουργίας. Εντούτοις σε πολλές περιπτώσεις µικρών πόλεων και κυρίως όταν εφαρµόζεται η µέθοδος του παρατεταµένου αερισµού, η πρωτοβάθµια καθίζηση αποφεύγεται. Έτσι η όλη εγκατάσταση ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 32

34 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 2 επεξεργασίας γίνεται απλούστερη, µε λειτουργικά και οικονοµικά πλεονεκτήµατα. Ανάλογα µε τον τρόπο λειτουργίας υπάρχουν διάφορες παραλλαγές του συστήµατος ενεργού ιλύος µε συνηθέστερη τη συµβατική µέθοδο. Αναλυτικά αναφέρονται οι παρακάτω: Συµβατικό (κλασσικό) σύστηµα (Conventional): Αποτελείται από µια Α, µια Κ και µια γραµµή επιστροφής ιλύος. Ακολουθεί την πρωτοβάθµια καθίζηση και αποτελεί την δευτεροβάθµια επεξεργασία. Η περίσσεια ιλύος αποµακρύνεται από τη γραµµή ανακύκλωσης της ιλύος ή από την γραµµή του µικτού υγρού. 1. Πλήρης ανάµιξη (Complete mix) : Τα απόβλητα µετά από την πρωτογενή καθίζηση αναµιγνύονται µε την επιστρέφουσα ιλύ και εισέρχονται σε διάφορα σηµεία της δεξαµενής αερισµού από ένα κεντρικό κανάλι. 2. Βηµατικός αερισµός (Step aeration) : Τα απόβλητα τροφοδοτούνται σε διάφορα σηµεία της δεξαµενής αερισµού για την ύπαρξη σταθερής σχέσης τροφής / µικροοργανισµών. 3. Επαφή - σταθεροποίηση (Contact - stabilization) : Στην είσοδο της ενεργούς ιλύος, οι οργανικές ουσίες προσροφούνται στους θρόµβους της ιλύος και στην συνέχεια αποδοµούνται για απόληψη ενέργειας και δηµιουργία κυτταρικής µάζας. 4. Εκτεταµένος αερισµός (Extended aeration) : Η µέθοδος αυτή στηρίζεται στη συνεχή προσφορά οξυγόνου χωρίς την ανάλογη τροφή. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα τη δηµιουργία πολύ λίγης ή καθόλου περίσσειας ιλύος, λόγω της αυτοκατανάλωσης της ιλύος. 5. Μέθοδος Κraus : Αποτελεί παραλλαγή της µεθόδου επαφής σταθεροποίησης. Μαζί µε µέρος της επιστρέφουσας ιλύος αερίζεται χωνεµένη ιλύς και υγρό από τους χωνευτήρες ιλύος. Εναλλακτικές µέθοδοι της ενεργού ιλύος που η χρήση τους υπαγορεύεται σε πολλές εφαρµογές είναι οι λίµνες επεξεργασίας και τα βιολογικά φίλτρα Λίµνες επεξεργασίας: Πρόκειται για διατάξεις επεξεργασίας υγρών αποβλήτων µε κύρια χαρακτηριστικά τους την απλότητα και το σχετικά χαµηλό κόστος κατασκευής και λειτουργίας τους (δεν απαιτούν πρωτοβάθµια επεξεργασία ή επεξεργασίας ιλύος), αλλά και την σχετικά µεγάλη επιφάνεια που απαιτούν. Πιο συγκεκριµένα είναι µεγάλες ανοιχτές, χωµάτινες και ρηχές λεκάνες στις οποίες τα ΥΑ παραµένουν για µεγάλα χρονικά διαστήµατα. Οι λίµνες επεξεργασίας είναι δυνατόν να µειώσουν σε ικανοποιητικά επίπεδα το περιεχόµενο οργανικό φορτίο των αποβλήτων αν σχεδιαστούν και λειτουργήσουν σωστά. Στις λίµνες αυτές είναι δυνατόν να πραγµατοποιείται αερισµός, οπότε ονοµάζονται λίµνες αερισµού ή να µην πραγµατοποιείται αερισµός οπότε ονοµάζονται λίµνες σταθεροποίησης. Στην τελευταία αυτή ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 33

35 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 2 κατηγορία κατατάσσεται και η µέθοδος φυτών. επεξεργασίας των επιπλεόντων Βιολογικά φίλτρα: Τα βιολογικά φίλτρα είναι στρώµατα υλικών µε µεγάλη διαπερατότητα, όπου τα υγρά απόβλητα διασκορπίζονται µε διάφορους µηχανισµούς στην επιφάνεια και συλλέγονται στον πυθµένα αφού διαβρέξουν τα υλικά που αποτελούν το στρώµα. Τα υλικά του στρώµατος προσφέρουν την επιφάνεια όπου αναπτύσσεται η βιολογική δράση που έχει ως αποτέλεσµα την αποδόµηση των οργανικών ουσιών που περιέχονται στα ΥΑ. Έχουµε δηλαδή προσκολληµένη βιολογική αύξηση. Ανάλογη διαδικασία παρατηρείται και στους βιολογικούς δίσκους, όπου οι µικροοργανισµοί βρίσκονται προσκολληµένοι πάνω σε επίπεδες επιφάνειες (δίσκους) που περιστρέφονται µέσα στη µάζα των αποβλήτων σε ειδικές δεξαµενές. Τα βιολογικά φίλτρα και οι βιολογικοί δίσκοι είναι αντιδραστήρες προσκολληµένης βιοµάζας, σε αντίθεση µε τα κλασσικά συστήµατα ενεργού ιλύος που είναι αντιδραστήρες αιωρούµενης βιοµάζας. (Λέκκας, 2001) 2.4 ΤΡΙΤΟΒΑΘΜΙΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ Σκοπός της τριτοβάθµιας ή προχωρηµένης επεξεργασίας αποβλήτων, είναι η αποµάκρυνση ορισµένων ρυπαντικών ουσιών που δεν αποµακρύνονται στα προηγούµενα στάδια επεξεργασίας όπως διάφορες ανόργανες ουσίες (χλωριούχα, θειικά κ.α), ιχνοστοιχείων, ρυπαντών προτεραιότητας (priority pollutants) και πτητικών ενώσεων (VΟC). Πολλές από τις ενώσεις αυτές είναι τοξικές στον άνθρωπο και στο υδρόβιο περιβάλλον. Έτσι αποκτούν ιδιαίτερη σηµασία όταν περιέχονται σε επεξεργασµένα απόβλητα που διατίθενται σε επιφανειακά ή υπόγεια νερά που µπορεί στη συνέχεια να εισέλθει στο δίκτυο του πόσιµου νερού. Η αποµάκρυνση αυτή αποσκοπεί στην προστασία του υδάτινου περιβάλλοντος από ορισµένες ουσίες ή στην προετοιµασία των αποβλήτων για επαναχρησιµοποίηση. Στην τριτοβάθµια επεξεργασία περιλαµβάνονται φυσικές, χηµικές και βιολογικές διαδικασίες. Οι φυσικές περιλαµβάνουν την αποµάκρυνση της αµµωνίας µε εκρόφηση των αιωρούµενων στερεών µε διήθηση και των διαλυµένων στερεών µε ηλεκτροδιάλυση η αντίστροφη ώσµωση. Οι χηµικές περιλαµβάνουν την αποµάκρυνση των νιτρικών και της αµµωνίας µε ιοντοεναλλαγή, του φωσφόρου µε χηµική επεξεργασία-καθίζηση και των διαλυµένων οργανικών ουσιών, χλωρίου και βαρέων µετάλλων µε ενεργό άνθρακα. Από τις βιολογικές σηµαντικότερη είναι η νιτροποίησηαπονιτροποίηση για την αποµάκρυνση των ενώσεων του αζώτου. εδοµένου ότι η νιτροποίηση πραγµατοποιείται συνήθως στη δεξαµενή αερισµού, αν το απαιτεί η µορφή και η φύση του αποδέκτη, η τριτοβάθµια ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 34

36 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 2 επεξεργασία των αστικών αποβλήτων περιλαµβάνει την απονιτροποίηση (αποµάκρυνση νιτρικών) και την αφαίρεση φωσφόρου. Η απoνιτροποίηση πραγµατοποιείται µε προσθήκη µεθανόλης σε ανοξικό (χωρίς παρουσία οξυγόνου) αντιδραστήρα, µε βραχύ αερισµό για πλήρη αποµάκρυνση του αζώτου και δεξαµενή τριτοβάθµιας καθίζησης από την οποία ανακυκλοφορείται ιλύς στον ανοξικό αντιδραστήρα. Είναι δυνατόν όµως να κατασκευασθεί και µονοβάθµιο σύστηµα αποµάκρυνσης αζώτου µε συνδυασµένη αποµάκρυνση οργανικής ύλης, νιτροποίηση και απονιτροποίηση σε κοινό αντιδραστήρα. Η αποµάκρυνση του φωσφόρου συνήθως γίνεται µε κροκίδωση και καθίζηση στην πιο πρόσφορη µορφή του, τα ορθοφωσφορικά, χρησιµοποιώντας υδροξείδιο του ασβεστίου ή άλατα του αργιλίου και του σιδήρου. Η προσθήκη ανάλογα µε το κροκιδωτικό γίνεται ή στην πρωτοβάθµια καθίζηση ή σε διάφορες θέσεις της βιολογικής µονάδας. Είναι δυνατόν όµως (σπανιότερα), η κροκίδωση και καθίζηση να γίνουν σαν ξεχωριστή τριτοβάθµια επεξεργασία. Παρακάτω θα εξεταστούν αναλυτικότερα οι δύο τελευταίες διαδικασίες, καθότι η σηµασία τους είναι µέγιστη για την Ε.Ε.Λ. Σπάρτης. 2.5 ΑΠΟΛΥΜΑΝΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Η απολύµανση είναι το τελευταίο στάδιο επεξεργασίας, γίνεται µε την χρήση χηµικών ουσιών (χλώριο, όζον, βρώµιο) ή µε φυσικά µέσα (ακτινοβολία, θερµότητα), και στοχεύει στην καταστροφή των παθογόνων µικροοργανισµών των αποβλήτων (αν και µερική αποµάκρυνση ή καταστροφή τους γίνεται και στα άλλα στάδια επεξεργασίας), έτσι ώστε να εξαλείφεται ο κίνδυνος µετάδοσης ασθενειών µέσο του νερού στον αποδέκτη. Συνηθέστερο µέσο απολύµανσης είναι το χλώριο. Η χλωρίωση γίνεται µέσα σε ορθογώνιες δεξαµενές συνήθως µαιανδρικής µορφής, όπου οι µικροοργανισµοί έρχονται σε επαφή µε το χλώριο και καταστρέφονται. 2.6 ΙΑΘΕΣΗ Η διάθεση των επεξεργασµένων αποβλήτων µπορεί να γίνει είτε στο έδαφος (επιφανειακά ή υπεδάφια) είτε σε κάποιο υδάτινο φορέα. Επίσης µπορούν να επαναχρησιµοποιηθούν για άρδευση εκτάσεων. Η άρδευση των καλλιεργειών µε τα επεξεργασµένα λύµατα προµηθεύει στα φυτά νερό και θρεπτικά στοιχεία. Ακόµα επιτυγχάνεται η εξασφάλιση νερού σε ξηρές και ηµίξηρες περιοχές καθώς και σε περιοχές µε ελλειµµατικό ισοζύγιο νερού. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 35

37 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 2 Οι παράγοντες που καθορίζουν την εφαρµογή των επεξεργασµένων λυµάτων στο έδαφος είναι οι παρακάτω: 1. Οι κίνδυνοι για την δηµόσια υγεία, όπως η µετάδοση των παθογόνων βακτηρίων και µυκήτων στους ανθρώπους και στα ζώα, η ανάπτυξη εντόµων που είναι δείκτες ασθενειών. 2. Η περιορισµένη διαθεσιµότητα των εδαφών. 3. Οι µακροχρόνιες δυσµενείς επιπτώσεις στις φυσικές και χηµικές ιδιότητες του εδάφους. 4. Η δηµόσια αποδοχή των προϊόντων που παράγονται από καλλιέργειες που αναπτύσσονται σε εδάφη αρδευόµενα µε επεξεργασµένα λύµατα. 2.7 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΙΛΥΟΣ Τα οργανικά και ανόργανα στερεά που περιέχονται στα λύµατα, οι δηµιουργούµενοι µικροοργανισµοί κατά την βιολογική επεξεργασία και οι διάφορες προστιθέµενες ύλες κατά τη χηµική κατακρήµνιση, καθιζάνοντας στον πυθµένα των δεξαµενών καθίζησης σχηµατίζουν χαλαρές µάζες αναµιγµένες µε µεγάλες ποσότητες νερού. Οι µάζες αυτές συµπυκνώνονται σε κάποιο βαθµό κατά την καθίζηση αλλά η περιεκτικότητα τους σε νερό παραµένει γενικά υψηλή, εξαρτώµενη από τον τρόπο απόληψης τους από τις δεξαµενές. Το µείγµα αυτό νερού και στερεών, µεγάλου ποσοστού υγρασίας (95-99 %), είναι η ιλύς και αποτελεί το αναπόφευκτο υποπροϊόν της επεξεργασίας των λυµάτων περιέχοντας όλα τα ανεπιθύµητα συστατικά τους. Η τελική διάθεση της ιλύος µε τρόπο ασφαλή και ωφέλιµο για το περιβάλλον, αποτελεί ένα δύσκολο και δαπανηρό θέµα, γιατί ενώ αποτελεί περίπου το 1% του όγκου των λυµάτων, το κόστος για την επεξεργασία και διάθεση της αντιστοιχεί στο % του συνολικού κόστους κατασκευής και λειτουργίας µιας εγκατάστασης. Τα δύο κύρια προβλήµατα που καθιστούν δύσκολο το χειρισµό της ιλύος είναι: α) Το µεγάλο ποσοστό υγρασίας (95 99 %) β) το γεγονός ότι στην ιλύ καταλήγουν όλα τα ενοχλητικά συστατικά των λυµάτων. Οι βασικές διεργασίες που εφαρµόζονται για την επεξεργασία της ιλύος κατατάσσονται στις ακόλουθες κατηγορίες: Πύκνωση, σταθεροποίηση, απονέρωση, καύση. Πύκνωση: Η πύκνωση της ιλύος είναι µια διεργασία που λαµβάνει χώρα σε διάφορα σηµεία της διαδικασίας διαχείρισης της ιλύος. Με την πύκνωση αφαιρούµε νερό, αυξάνοντας τη συγκέντρωση των στερεών και µειώνοντας έτσι τον όγκο της ιλύος. Σε πολλές εφαρµογές η πύκνωση καθιστά ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 36

38 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 2 οικονοµικότερες τις διεργασίες που ακολουθούν, όπως είναι η χώνευση, η απονέρωση και η καύση της ιλύος. Η πύκνωση της ιλύος γίνεται µε βαρύτητα, µε επίπλευση και µε φυγοκέντρηση. Σταθεροποίηση: Η σταθεροποίηση της ιλύος πριν την τελική διάθεση είναι αναγκαία για την αποφυγή δυσάρεστων φαινοµένων, όπως οι οσµές, τα έντοµα, η µείωση των παθογόνων µ/ο κλπ, που είναι δυνατόν να εµφανισθούν αν διαθέσουµε την ιλύ στο περιβάλλον ως έχει. Το οργανικό φορτίο της ιλύος είναι υπόστρωµα βιολογικής δραστηριότητας. Για την αποφυγή της εµφάνισης των δυσάρεστων φαινοµένων πρέπει να εξαντληθεί το υπόστρωµα αυτό ή εναλλακτικά να παρεµποδισθεί η βιολογική αύξηση. Η διαθέσιµη τεχνολογία για την σταθεροποίηση της ιλύος συνίσταται στην αναερόβια και αερόβια χώνευση, την οξείδωση µε χλώριο, την επεξεργασία µε υδράσβεστο και τη θερµική κατεργασία. Αφυδάτωση: Η αφυδάτωση (απονέρωση) είναι απαραίτητη για: - Τη µείωση του κόστους µεταφοράς - Την ευκολότερη διαχείριση της στερεάς απονερωµένης ιλύος αντί της υδαρούς ρευστής ιλύος - Την ευκολότερη καύση, όταν αυτή χρειάζεται - Την αποφυγή της δηµιουργίας αποστραγγισµάτων, όταν γίνεται ταφή της ιλύος Η αφυδάτωση γίνεται µε µηχανικούς τρόπους (διήθηση υπό κενό, διήθηση σε ταινιοφιλτρόπρεσσες, φυγοκέντρηση, διήθηση υπό πίεση) και µε φυσικούς τρόπους (εξάτµιση, στράγγισµα του νερού προς το έδαφος). Καύση: Η καύση είναι η βασικότερη διεργασία µείωσης των στερεών της ιλύος, οπότε έχουµε ως αποτέλεσµα υπόλειµµα οργανικών ενώσεων. Η καύση της ιλύος εξαρτάται από τα περιεχόµενα πτητικά στερεά, την προεπεξεργασία που έχει γίνει, τις απαιτήσεις για καθαρισµό των αερίων αποβλήτων και τον τύπο του αποτεφρωτή που χρησιµοποιείται. Της καύσης προηγείται πάντοτε η ξήρανση. (Λέκκας, 2001) Η τελική διάθεση της ιλύος, είναι δυνατόν να γίνει σήµερα είτε στις χωµατερές, είτε στο έδαφος ως εδαφοβελτιωτικό. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 37

39 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 ENOTHTA 3 ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΑΠΟΦΩΣΦΟΡΩΣΗ, ΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗ-ΑΠΟΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗ Πριν προχωρήσουµε στην αναλυτική περιγραφή του τι συµβαίνει ακριβώς στην Ε.Ε.Λ. Σπάρτης, κρίνεται σκόπιµο να αναφερθούµε και να δώσουµε έµφαση σε δύο από τις βασικότερες διαδικασίες που επιτελούνται στην αναβαθµισµένη Ε.Ε.Λ., στην βιολογική αποφωσφόρωση και στην διαδικασία της νιτροποίησησης- απονιτροποίησης. Βάσει των όσων ακολουθούν γίνεται κατανοητός ο µηχανισµός λειτουργίας αυτών των δύο βασικών διαδικασιών και θεµελιώνονται οι υπολογισµοί και οι παραδοχές πάνω στις οποίες στηρίζεται κατά µεγάλο βαθµό η επιτυχής λειτουργία της µονάδας. 3.1 ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ I(Βιολογική αποµάκρυνση φωσφόρου) Μηχανισµός βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου Οι κύριες πηγές φωσφόρου στα υγρά απόβλητα, είναι τα ανθρώπινα απόβλητα, τα απορρυπαντικά και τα απόβλητα βιοµηχανιών, κυρίως οι βιοµηχανίες λιπασµάτων. Αναερόβιες δεξαµενές έχουν χρησιµοποιηθεί εκτεταµένα τα τελευταία 15 έτη για την βιολογική αποµάκρυνση φωσφόρου (Ρ) σε βιολογικές εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυµάτων. Η αρχή της λειτουργίας των αναερόβιων δεξαµενών έχει περιγραφεί εκτενώς στην διεθνή βιβλιογραφία ( π.χ. EPA 1987) και έχει ως εξής: Η ακολουθία αναερόβιων - αερόβιων συνθηκών υποβοηθά την ανάπτυξη αερόβιων βακτηριδίων που έχουν την ικανότητα να αποθηκεύουν φώσφορο ενδοκυτταρικά σε ποσοστά που ξεπερνούν τις απαιτούµενες ποσότητες για ανάπτυξη. Αυτά τα βακτηρίδια ονοµάζονται χαρακτηριστικά, πολυφωσφορικά ή πολύ Ρ βακτηρίδια και κάτω από αναερόβιες συνθήκες έχουν την ικανότητα να απορροφούν απλές οργανικές ενώσεις όπως πτητικά οργανικά οξέα και να τις αποθηκεύουν ενδοκυτταρικά υπό την µορφή οργανικών πολυµερών. Η ενέργεια που απαιτείται για την προσρόφηση και αποθήκευση αυτών των ουσιών παρέχεται από την υδρόλυση ενδοκυτταρικών, υψηλής ενέργειας, πολυφωσφορικών ενώσεων. Γι αυτό όπως φαίνεται στα Σχήµατα , κάτω από αναερόβιες συνθήκες παρατηρείται αύξηση της συγκέντρωσης ορθοφωσφορικών στο ανάµικτο υγρό και ελάττωση της συγκέντρωσης απλών ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 38

40 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 οργανικών ενώσεων. Στην συνέχεια πολυφωσφορικά βακτηρίδια εισέρχονται στην κύρια δεξαµενή αερισµού έχοντας προσροφήσει και αποθηκεύσει εις βάρος των υπολοίπων αερόβιων βακτηριδίων την πλειονότητα των διαλυτών οργανικών ενώσεων. Κάτω από αερόβιες συνθήκες τα βακτηρίδια αυτά παράγουν ενέργεια οξειδώνοντας τις αποθηκευµένες οργανικές ενώσεις, την οποία χρησιµοποιούν για σύνθεση νέας βιοµάζας και προσρόφηση και αποθήκευση ορθοφωσφωρικών. Όπως φαίνεται στο σχήµα 3.1 σε συστήµατα ενεργού ιλύος που διαθέτουν αναερόβια δεξαµενή κάτω από αερόβιες συνθήκες παρατηρείται σηµαντική µείωση της συγκέντρωσης ορθοφωσφορικών και πολύ µικρή µεταβολή της συγκέντρωσης διαλυτών οργανικών ενώσεων. Σχήµα 3.1: Μηχανισµός βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 39

41 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 Συστήµατα που περιλαµβάνουν αναερόβια δεξαµενή µπορούν να παράγουν βιοµάζα που περιέχει φώσφορο σε ποσοστό 5 6 %, δηλαδή 2 3 φορές υψηλότερο της ποσότητας που περιέχεται σε τυπικά συστήµατα ενεργού ιλύος. Ο βαθµός αποµάκρυνσης φωσφόρου σε εγκαταστάσεις βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου εξαρτάται από την ποσότητα της παραγόµενης ιλύος και το ποσοστό φωσφόρου στην βιοµάζα και ανέρχεται σε %. Όπως αναφέρεται στην διεθνή βιβλιογραφία λοιπόν, αρκετοί ερευνητές επαναλαµβάνουµε ότι έχουν παρατηρήσει αύξηση της συγκέντρωσης ορθοφωσφορικών και µείωση της συγκέντρωσης, διαλυµένων οργανικών ενώσεων στην αναερόβια ζώνη εγκαταστάσεων βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου. Στο σχήµα 3.2. φαίνεται ένα τυπικό προφίλ του διαλυτού BODsol και των ορθοφωσφορικών στην αναερόβια και αερόβια ζώνη ενός συστήµατος. Η συγκέντρωση του BODsol µειώνεται στην αναερόβια ζώνη, ενώ η συγκέντρωση των ορθοφωσφορικών αυξάνει στην αναερόβια ζώνη και αργότερα επανέρχεται σε χαµηλές συγκεντρώσεις στην αερόβια ζώνη. Με τις µετρήσεις των τιµών αυτών των δύο παραµέτρων που πραγµατοποιήσαµε στην Ε.Ε.Λ. Σπάρτης στην έξοδο της δεξαµενής αποφωσφόρωσης αποδείξαµε στην πράξη του λόγου το αληθές. Σχήµα 3.2. Μοίρα του BODsol. και των Ο-ΡΟ4 στην αερόβια-αναερόβια ζώνη Ο Sedlac (1991) αναφέρει ότι οι διαλυµένες ουσίες που µπορούν να προσροφηθούν από πολυφωσφορικά βακτηρίδια χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: τυπικά προϊόντα ζύµωσης όπως µυρµηκικό, οξικό, βουτυρικό οξύ και αιθανόλη. Αυτές οι ουσίες µπορούν να προσροφηθούν άµεσα από ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 40

42 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 πολυφωσφορικά βακτηρίδια χωρίς να χρειάζεται περαιτέρω διάσπαση τους και πιο σύνθετες οργανικές ενώσεις όπως υδρογονάνθρακες που απαιτούν ζύµωση ώστε να είναι δυνατή η προσρόφηση τους από πολυφωσφορικά βακτηρίδια. Η επίδραση διαφόρων εύκολα βιοδιασπάσιµων ενώσεων στον ρυθµό αναερόβιας έκλυσης φωσφόρου και απορρόφησης οργανικού φορτίου δίδεται στον Πίνακα 3.1. Όπως φαίνεται στον Πίνακα οι ενώσεις που ευνοούν περισσότερο την προσρόφηση οργανικού άνθρακα είναι τα πτητικά οξέα και συγκεκριµένα οξικό και προπιονικό οξύ. Πίνακας 3.1 Παράλληλα µε την έκλυση ή αποµάκρυνση φωσφόρου έχει παρατηρηθεί µία αντίστοιχη έκλυση ή αποµάκρυνση ορισµένων µετάλλων Η έκλυση αυτών των µετάλλων έχει ως σκοπό την εξισορρόπηση της µεταβολής του ηλεκτρικού φορτίου της κυτταρικής µεµβράνης που οφείλεται στην έκλυση του φωσφόρου. Τα κατιόντα που συνήθως παρατηρούνται να συνοδεύουν αυτό το φαινόµενο είναι το κάλιο, µαγνήσιο και σε µικρότερο ποσοστό το ασβέστιο. Οι µοριακοί λόγοι των κατιόντων κάλιο / Ρ, µαγνήσιο / Ρ και ασβέστιο / Ρ είναι αντίστοιχα 0,26, 0,28 και 0,04 (ΕΡΑ, 1987) Παράγοντες που επιδρούν στην βιολογική αποµάκρυνση φωσφόρου ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 41

43 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 α) Παρουσία νιτρικών και διαλυµένου οξυγόνου στην αναερόβια ζώνη. Η αρνητική επίδραση της παρουσίας νιτρικών, νιτρωδών και οξυγόνου στην αναερόβια ζώνη σε συστήµατα βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου έχει περιγραφεί εκτεταµένα στην διεθνή βιβλιογραφία, Έχει παρατηρηθεί ότι εγκαταστάσεις που περιέχουν χαµηλή συγκέντρωση νιτρικών στην λάσπη επανακυκλοφορίας επιτυγχάνουν συγκεντρώσεις φωσφόρου στην έξοδο χαµηλότερες του 1 mg/lt, ενώ εγκαταστάσεις µε συγκεντρώσεις νιτρικών µεγαλύτερες των 10 mg/lt. χαρακτηρίζονται από πολύ χαµηλούς βαθµούς αποµάκρυνσης φωσφόρου (Randall,1992). Η παρουσία νιτρωδών, νιτρικών και οξυγόνου στην αναερόβια ζώνη έχει αρνητική επίδραση στην βιολογική αποµάκρυνση φωσφόρου καθώς έχει σαν αποτέλεσµα την ελάττωση της οργανικής τροφής που µπορεί να απορροφηθεί από πολυφωσφορικά βακτηρίδια. Βάσει της κινητικής θεωρίας απονιτροποίησης και οξείδωσης οργανικού φορτίου κάθε γραµµάριο νιτρικών απαιτεί περίπου 5,6 γρ. οργανικής τροφής (COD) για την αναγωγή του σε αέριο άζωτο ενώ κάθε γρ. οξυγόνου απαιτεί περίπου 2 γρ. COD. Για αυτούς τους λόγους, κυρίως σε περιπτώσεις όχι ισχυρών λυµάτων, πρέπει να αποφεύγεται η εισαγωγή νιτρικών ή οξυγόνου στην αναερόβια ζώνη. Για την απαλοιφή των αρνητικών επιδράσεων της εισροής νιτρικών ή οξυγόνου στην αναερόβια ζώνη έχουν προταθεί οι κάτωθι µέθοδοι: αν ο λόγος ΤΚΝ/COD είναι αρκετά µικρός τότε απονιτροποίηση και απορρόφηση οργανικής τροφής από πολυφωσφορικά βακτηρίδια µπορεί να επιτευχθεί στην ίδια ζώνη µε την προϋπόθεση ότι ο χρόνος παραµονής της αναερόβιας ζώνης είναι αρκετά µεγάλος. Συνήθως συνιστάται ένας υδραυλικός χρόνος παραµονής της τάξης των 1-2 hr ζύµωση της πρωτοβάθµιας λάσπης για την παραγωγή πτητικών οργανικών οξέων και την αύξηση του διαθέσιµου οργανικού φορτίου στην αναερόβια ζώνη αν δεν απαιτείται νιτροποίηση, ελάττωση της ηλικίας ενεργού ιλύος ελάττωση του λόγου ΤΚΝ/COD καταργώντας την πρωτοβάθµια καθίζηση και διοχετεύοντας τα λύµατα κατευθείαν στην αναερόβια ζώνη σχεδιασµός των εγκαταστάσεων βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου ώστε να αποφεύγεται η επανακυκλοφορία νιτρικών στην αναερόβια ζώνη ακόµα και όταν δεν επιτυγχάνεται πλήρη νιτροποίηση αποφυγή χρήση αντλιών επανακυκλοφορίας µε κοχλίες ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 42

44 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 αποφυγή έντονης ανάµιξης στην αναερόβια ζώνη για την ελαχιστοποίηση του επιφανειακού αερισµού β) Θερµοκρασία Ο µηχανισµός της βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου δεν είναι ιδιαίτερα ευαίσθητος σε θερµοκρασιακές µεταβολές εφόσον η ηλικία της ενεργού ιλύος δεν ξεπερνά τον µέγιστο ρυθµό ανάπτυξης των πολυφωσφορικών βακτηριδίων. Για ηλικίες ενεργού ιλύος µεγαλύτερες των 10 ηµερών σηµαντική βιολογική αποµάκρυνση φωσφόρου έχει παρατηρηθεί σε θερµοκρασίες µέχρι και 5 C [ΕΡΑ (1987)]. Εργαστηριακής κλίµακας πειράµατα που πραγµατοποιήθηκαν σε θερµοκρασίες από 5-15 C παρουσίασαν κατά 40% υψηλότερη αποµάκρυνση φωσφόρου στους 5 C. Το φαινόµενο αυτό αποδίδεται στην ψυχροφιλική φύση των πολυφωσφορικών βακτηριδίων που τους επιτρέπει, σε χαµηλές θερµοκρασίες, να απορροφούν οργανική τροφή ταχύτερα από τα µεσοφιλικά ετεροτροφικά βακτηρίδια της ενεργού ιλύος. Όπως σε όλες τις βιολογικές λειτουργίες, ελάττωση της θερµοκρασίας έχει αρνητική επίδραση στους µέγιστους ρυθµούς ανάπτυξης πολυφωσφορικών βακτηριδίων και στους µέγιστους ρυθµούς έκλυσης και αποµάκρυνσης φωσφόρου. Όπως αναφέρεται από τον Μamais (1992), ελάττωση της θερµοκρασίας κατά 10 C έχει σαν αποτέλεσµα µείωση των µέγιστων ρυθµών ανάπτυξης πολυφωσφορικών βακτηριδίων και αποµάκρυνσης φωσφόρου κατά 1,6-2,6 φορές. Μέγιστοι ρυθµοί βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου παρατηρήθηκαν στην περιοχή από C ενώ για µεγαλύτερες θερµοκρασίες ο ρυθµός ανάπτυξης ελαττώνεται σηµαντικά και στους 41 C σταµατά. Για αυτούς τους λόγους συνιστάται κατά τον σχεδιασµό συστηµάτων βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου να δεχόµαστε ένα συντελεστή επίδρασης θερµοκρασίας ίσο µε 1.05 και για θερµοκρασίες µικρότερες των 12 C να αποφεύγεται η λειτουργία µονάδων βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου µε θc µικρότερα των 5 ηµερών [Sedlac,1991]. γ) Σύσταση λυµάτων Όπως προκύπτει από την περιγραφή του φαινοµένου της βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου, που περιγράφηκε σε προηγούµενη παράγραφο, η βιολογική αποµάκρυνση φωσφόρου είναι ανάλογη της ποσότητας οργανικής τροφής που απορροφάται από πολυφωσφορικά βακτηρίδια κάτω από αναερόβιες συνθήκες. Ο πιο ακριβής προσδιορισµός του ποσοστού του οργανικού φορτίου των λυµάτων που µπορεί να καταναλωθεί από πολυφωσφορικά βακτηρίδια κάτω από αναερόβιες συνθήκες, επιτυγχάνεται µε την µέτρηση των εύκολα βιοδιασπάσιµων οργανικών ενώσεων που περιέχονται ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 43

45 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 στα λύµατα. Για τον σχεδιασµό, ελλείψει τέτοιων µετρήσεων, χρησιµοποιείται ο λόγος του ολικού ΤΒΟD 5 : ΤΡ ή διαλυτού SBOD 5 : SΡ (ΕΡΑ 1987, Τetreault, 1986). Όπως φαίνεται στο Σχήµα 3.3 για συστηµατική βιολογική αποµάκρυνση φωσφόρου κάτω από 1 mg / lt στην εκροή απαιτείται λόγος SΒΟD 5 : SΡ µεγαλύτερος του ή αντίστοιχα ένας ΤCOD : ΤΡ µεγαλύτερος του 40 (Randall, 1992). Σχήµα 3.3: Συσχέτιση φωσφόρου εξόδου και λόγου άνθρακα προς φώσφορο στα λύµατα δ) Αναερόβιος υδραυλικός χρόνος παραµονής Η αναερόβια ζώνη δηµιουργεί τις κατάλληλες συνθήκες για: Την παραγωγή των πτητικών οξέων από πολυφωσφορικά βακτηρίδια και παράλληλη έκλυση φωσφόρου. Ο αναερόβιος χρόνος παραµονής πρέπει να είναι αρκετός ώστε να µεγιστοποιείται η αποµάκρυνση οργανικού φορτίου από πολυφωσφορικά βακτηρίδια. Ιδιαίτερα υψηλοί χρόνοι παραµονής µπορεί να έχουν αρνητική επίδραση στην βιολογική αποµάκρυνση φωσφόρου καθώς έχουν σαν αποτέλεσµα την έκλυση φωσφόρου για την παραγωγή ενέργειας για απλή συντήρηση του κυττάρου που δεν συνοδεύεται από απόληψη οργανικών ενώσεων. Για αυτόν το λόγο δεν συνηθίζεται ο σχεδιασµός της αναερόβιου ζώνης µε χρόνους παραµονής µεγαλύτερους των 2.5 hr. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 44

46 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 Ο κρίσιµος παράγοντας που καθορίζει το µέγεθος του αναερόβιου υδραυλικού χρόνου παραµονής είναι η σύσταση των λυµάτων που εισρέουν στην αναερόβια δεξαµενή. Στην περίπτωση που τα λύµατα είναι σηπτικά και περιέχουν µεγάλες ποσότητες πτητικών οργανικών οξέων ο απαιτούµενος χρόνος παραµονής είναι πολύ µικρός καθώς η κατανάλωση των οξέων γίνεται µε πολύ ταχύ ρυθµό. Στην περίπτωση που τα λύµατα είναι φρέσκα και δεν περιέχουν πτητικά οργανικά οξέα τότε ο απαιτούµενος όγκος της δεξαµενής καθίζησης είναι µεγαλύτερος ώστε να επιτυγχάνεται και ζύµωση στην αναερόβια ζώνη. Από τα στοιχεία της διεθνούς βιβλιογραφίας προκύπτει ότι χρόνος παραµονής περίπου 1,5 hr είναι ικανοποιητικός για την παραγωγή οργανικών οξέων ακόµα και για θερµοκρασίες µέχρι 13,6 C. Ο ρυθµός αναερόβιας αποµάκρυνσης_ οργανικού φορτίου κυµαίνεται σε εγκαταστάσεις βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου mg COD /g VSS-hr ανάλογα µε τα συστατικά των λυµάτων. Αντίστοιχα ο ρυθµός αναερόβιας έκλυσης φωσφόρου κυµαίνεται µεταξύ 6-20 mg P / g VSS-hr. Επειδή οι ταχύτητες αποµάκρυνσης οργανικού φορτίου εξαρτώνται κατά πολύ από τα ειδικά χαρακτηριστικά των λυµάτων που δεν είναι εύκολο να προσδιορισθούν για κάθε περίπτωση, ο σχεδιασµός των αναερόβιων δεξαµενών γίνεται συνήθως εµπειρικά µε χρόνους παραµονής 1 2 hr. [Tetreault (1986)], µε τυπική τιµή 1.5 hr. Έχει δειχθεί ότι η αναερόβια έκλυση φωσφόρου και αποµάκρυνση COD ακολουθεί µιας πρώτης τάξης εξίσωση. Για αυτό συνιστώνται αναερόβιες δεξαµενές που επιτυγχάνουν υψηλές οργανικές φορτίσεις (υψηλά F/Μ) στην είσοδο της δεξαµενής και τείνουν να προσοµοιώσουν εµβολοειδή ροή. ε) Επίδραση στον µετέπειτα αερισµό Η βασική λειτουργία της δεξαµενής αερισµού είναι να διαθέτει αρκετό οξυγόνο ώστε να πραγµατοποιείται πλήρη οξείδωση οργανικού φορτίου, αποµάκρυνση φωσφόρου και νιτροποίηση. Η δεξαµενή αερισµού είναι συνήθως πολύ µεγαλύτερη από την αναερόβια ζώνη µε αποτέλεσµα να διατίθεται ικανοποιητικός χρόνος για την απορρόφηση φωσφόρου. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα ευρήµατα από διάφορες µελέτες σχετικά µε την κατανάλωση οξυγόνου σε εγκαταστάσεις βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου. Τα στοιχεία αυτά δείχνουν ότι οι εγκαταστάσεις βιολογικής αποµάκρυνσης παρουσιάζουν σηµαντικά χαµηλότερη κατανάλωση οξυγόνου σε σύγκριση µε συµβατικά συστήµατα ενεργού ιλύος. Για παράδειγµα, όπως προκύπτει από τα αποτελέσµατα της µελέτης του RandalΙ (1992) η οικονοµία στην κατανάλωση οξυγόνου είναι κατά µέσο όρο ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 45

47 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 16,7% κάτω από όµοιες συνθήκες. Η µειωµένη αυτή ζήτηση οξυγόνου αποδίδεται σε αναερόβια σταθεροποίηση τµήµατος του οργανικού φορτίου και η πλήρη περιγραφή του µηχανισµού σταθεροποίησης δεν έχει ακόµα διερευνηθεί. Για τον σχεδιασµό συστηµάτων βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου συνιστάται η µείωση της θεωρητικής ζήτησης οξυγόνου κατά 10%. στ) Ηλικία ενεργού ιλύος (Θ c ) Η επίδραση του Θ c στην βιολογική αποµάκρυνση φωσφόρου δίδεται στο Σχήµα 3.4 (Sedlac, 1991)Θεωρώντας άτι η περιεκτικότητα της βιοµάζας σε φώσφορο είναι σταθερή για Θ c µεταξύ 5-30 ηµ. η ποσότητα φωσφόρου που αποµακρύνεται ανά µονάδα COD εισόδου ελαττώνεται µε την αύξηση του Θ c. Σχήµα 3.4: Επίδραση του Θ c στο απαιτούµενο BOD 5 εισροής για αποµάκρυνση 1 mg P Στην βιβλιογραφία αναφέρονται υψηλοί βαθµοί αποµάκρυνσης Ρ (> 80 %) για αερόβιο Θ c µεταξύ 2 30 ηµ. Για µικρότερα Θ c το φαινόµενο της βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου χάνεται σε τιµές που εξαρτώνται από τη θερµοκρασία. Στο σχήµα 3.4 περιγράφεται η επίδραση της θερµοκρασίας και του Θ c στην βιολογική αποµάκρυνση φωσφόρου και στη νιτροποίηση [Mamais (1992)]. Για παράδειγµα στους 20 ο C, το φαινόµενο της βιολογικής αποµάκρυνσης φωσφόρου σταµατά σε Θ c µικρότερο ή ίσο µε 1,5 ηµέρες, ενώ στους 15 βαθµούς σε Θ c µικρότερο ή ίσο µε δύο ηµέρες. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 46

48 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 Σχήµα 3.5. Επίδραση του θc στην βιολογική αποµάκρυνση φωσφόρου και στην νιτροποίηση ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 47

49 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ II(Νιτροποίηση Απονιτροποίηση) Πηγές αζώτου στα υγρά απόβλητα Το άζωτο στα απόβλητα προέρχεται τόσο από τη χηµική βιοµηχανία, όσο και από πηγές βιολογικές, όπως είναι ο άνθρωπος, τα ζώα και η βιοµηχανική παραγωγή της τροφής. Οι κύριες βιοµηχανίες που παράγουν αζωτούχες ενώσεις είναι οι βιοµηχανίες λιπασµάτων, οι βιοµηχανίες εκρηκτικών υλών, οι βιοµηχανίες εξευγενισµού του άνθρακα και οι βιοµηχανίες συνθετικών υφάνσιµων ινών. Οι κυριότερες πηγές οργανικού αζώτου είναι τα οικιακά ΥΑ, τα απόβλητα από την εκτροφή ζώων και απόβλητα από τις βιοµηχανίες επεξεργασίας τροφίµων. Το οργανικό άζωτο µετατρέπεται σε αµµωνία από ετερότροφα βακτήρια πριν φτάσουν τα απόβλητα στο σηµείο αποβολής ή στη ΜΕΥΑ. Το 90% του αζώτου που περιέχεται στα οικιακά υγρά απόβλητα πριν φτάσει στην ΜΕΥΑ, απαντάται υπό µορφή αµµωνίας ή σε χηµική µορφή που µπορεί εύκολα να µετατραπεί σε αµµωνία. Τα οικιακά ΥΑ παρουσιάζουν µικρά ποσά ρυπαντικού φορτίου σε σύγκριση µε τα ΥΒΑ, λόγω της αραίωσης που γίνεται µε το νερό του µπάνιου κλπ. Τα οικιακά ΥΑ περιέχουν τυπικά mg / l αµµωνιακό άζωτο. Για νιτροποίηση της αµµωνίας µε συγκέντρωση mg / l, η απαίτηση σε οξυγόνο είναι mg / l και έτσι η ολική απαίτηση σε οξυγόνο που οφείλεται τόσο στις ανθρακούχες όσο και στις αζωτούχες ενώσεις είναι mg / l από τα οποία τα 30-40% οφείλονται στην αµµωνία. Η αραίωση είναι πολύ µικρότερη στην περίπτωση π.χ. της εκτροφής ζώων και το πρόβληµα αυξάνει σε παρόµοιες περιπτώσεις όσο ισχυρότερο είναι το οργανικό φορτίο και υψηλότερη η περιεκτικότητα σε άζωτο. Ρύπανση από άζωτο είναι δυνατόν να προκληθεί και από φυσικές αιτίες. Μεγάλες ποσότητες ατµοσφαιρικού αζώτου µετατρέπονται σε ενώσεις του αζώτου µε φυσικούς τρόπους. Η διεργασία αυτή ονοµάζεται σταθεροποίηση του αζώτου. Οι µορφές του αζώτου οι οποίες είναι συνηθέστερες στα απόβλητα και που απαιτούν επεξεργασία είναι η αµµωνία και τα νιτρικά. (Παρασκευάς, 1993) Νιτροποίηση Ο όρος νιτροποίηση χρησιµοποιείται για να περιγράψει την βιολογική οξείδωση της αµµωνίας σε νιτρικό άζωτο µε ενδιάµεσο παραγόµενο προϊόν νιτρώδες άζωτο. Οι µικροοργανισµοί υπεύθυνοι για τη νιτροποίηση είναι τα αυτοτροφικά βακτηρίδια νιτροσόµονας και νιτροβακτηρίδιο. Η αντίδραση που περιγράφει το φαινόµενο είναι η ακόλουθη: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 48

50 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 ΝΗ Ο 2 ΝΟ Η 2 Ο + 2Η + + νέα βιοµάζα Ο συντελεστής παραγωγής νέας βιοµάζας συνήθως θεωρείται ίσος µε 0,15 g VSS / g NH 3 -N. Από την εµπειρική σχέση που περιγράφει το φαινόµενο της οξείδωσης της αµµωνίας και σύνθεσης νέας βιοµάζας: - ΝΗ 4 + 1,83 Ο 2 + 1,98 ΗCO 3 H 2 CO 3 +1,04 H 2 O 0,98 ΝΟ ,021 C 5 H 7 NO 2 + 1,88 Προκύπτει ότι κατά την αποµάκρυνση 1 gr αµµωνιακού αζώτου Καταναλώθηκαν 4,33 gr οξυγόνου Παράγονται 0,15 gr βιοµάζας Καταναλώνονται 0,08 gr ανόργανου άνθρακα Καταναλώνονται 7,14 gr ανθρακικού ασβεστίου Η ταχύτητα ανάπτυξης των νιτροποιητικών βακτηριδίων σε συστήµατα ενεργού ιλύος εξαρτάται από τη συγκέντρωση αµµωνιακού αζώτου, το διαλυµένο οξυγόνο (DO) και το ph. Η επίδραση της συγκέντρωσης αµµωνιακού αζώτου και DO περιγράφεται ικανοποιητικά από την ακόλουθη κινητική Monod. µν = µνmax [ (ΝΗ 3 -Ν / ΝΗ 3 -Ν + Κ Ν ) (DO / DO + K o )] (1) όπου µν ταχύτητα ανάπτυξης των νιτροποιητών ( ηµ -1 ) µνmax µέγιστη ταχύτητα ανάπτυξης νιτροποιητών ( ηµ -1 ) ΝΗ 3 -Ν DO Κ Ν K o συγκέντρωση αµµωνιακού αζώτου στην έξοδο συγκέντρωση διαλυµένου οξυγόνου σταθερά κορεσµού για αµµωνιακό άζωτο σταθερά κορεσµού για οξυγόνο Τυπικές τιµές για της σταθερές Κ Ν και K o είναι 0,5 και 0,3 mg / lt. Συνεπώς σε εγκαταστάσεις όπου η συγκέντρωση οξυγόνου κυµαίνεται µεταξύ 1,5 2,0 mg / lt, η επίδραση του οξυγόνου είναι αµελητέα. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 49

51 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 Η κινητική Μonod που µόλις αναφέραµε άλλα και οι σχέσεις που ακολουθούν, έχουν µεγάλη σηµασία για την Ε.Ε.Λ. Σπάρτης, όπως θα δούµε παρακάτω. Η ταχύτητα ανάπτυξης των νιτρoποιητών ελαττώνεται σηµαντικά για τιµές pη < 7,2 και για pη > 9,0. Βέλτιστες τιµές pη για την ανάπτυξη νιτροποιητών κυµαίνονται από 7,2 µέχρι 8,8. Συνεπώς για αστικά λύµατα όπου το pη κυµαίνεται µεταξύ 7 και 8 η επίδραση του pη είναι αµελητέα. Σχήµα 3.6. Επίδραση του ΡΗ στην νιτροποίηση Η ταχύτητα ανάπτυξης των νιτροποιητών εξαρτάται και από άλλους περiβαλλοντικούς παράγοντες όπως η θερµοκρασία. Είναι γενικά παραδεκτό ότι η άριστη θερµοκρασία για τη νιτροποίηση κυµαίνεται από 28 έως 32 ο C. Παρατηρείται σηµαντική µείωση στην ταχύτητα της νιτροποίησης µε τη µείωση της θερµοκρασίας. Η επίδραση της θερµοκρασίας στην µέγιστη ταχύτητα ανάπτυξης των νιτροποιητών και στην σταθερά κορεσµού Κ Ν περιγράφεται από τις ακόλουθες σχέσεις: 1) µ Ν1 max(τ) = 0,18 exp(0,116 (Τ -15)) (2) όπου µ Ν1 max(τ) : µέγιστη ταχύτητα ανάπτυξης νιτροποιητών σε θερµοκρασία Τ C. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 50

52 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 2) Κ Ν (Τ) = 0,405 exp (0,118 (Τ-15)) (3) όπου Κ Ν (Τ) : σταθερά κορεσµού αµµωνιακού αζώτου σε θερµοκρασία Τ C. Λόγω των σηµαντικών εποχιακών µεταβολών της θερµοκρασίας η λειτουργία αυτή σε µια Ε.Ε.Λ. πρέπει να ελεγχθεί κατά τον σχεδιασµό για διάφορες τιµές της θερµοκρασίας. Ο ελάχιστος χρόνος παραµονής µικροοργανισµών (θ c ) για την επίτευξη νιτροποίησης συνδέεται µε τον ρυθµό ανάπτυξης των νιτροποιητών µε την σχέση: min (θ cn ) = 1 / µν (4) Συνεπώς ο θεωρητικά απαιτούµενος ελάχιστος χρόνος παραµονής min (θ cn ) προσδιορίζεται από τις σχέσεις (1) έως (4) µε βάσει την επιθυµητή συγκέντρωση αµµωνιακού αζώτου στην εκροή και την θερµοκρασία του ανάµικτου υγρού. Σχήµα 3.7. Επίδραση θερµοκρασίας στην ταχύτητα νιτροποίησης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 51

53 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 Τα βακτήρια νιτροποίησης είναι εξαιρετικά ευαίσθητοι µ/ο και παρόλο που αποδίδουν ικανοποιητικά κάτω από άριστες συνθήκες, µπορεί να συµβεί σηµαντική απορρύθµιση µε την παρουσία πολύ µικρών συγκεντρώσεων ουσιών παρεµπόδισης. Ουσίες που παρουσιάζουν τοξικότητα στα βακτήρια της νιτροποίησης είναι τα βαρέα µέταλλα, κυανιούχα, χλωριοµένοι υδρογονάνθρακες κλπ. Η παρουσία των ενώσεων αυτών δεν είναι υποχρεωτικό να µηδενίζει τη νιτροποίηση αλλά σίγουρα µειώνει την ταχύτητά της λόγω της καθυστέρησης της αύξησης των µ/ο που προκαλείται στο σύστηµα. ύο από τα σηµαντικότερα συστατικά παρεµπόδισης της νιτροποίησης είναι η ελεύθερη αµµωνία και το ελεύθερο νιτρώδες οξύ. Οι προκύπτουσες θεωρητικές τιµές του θ c δεν µπορεί να θεωρηθεί ότι εξασφαλίζουν την πραγµατοποίηση της νιτροποίησης σε πραγµατικές συνθήκες όπου οι µεταβολές στα φορτία και την θερµοκρασία είναι συνεχείς. Για τον υπολογισµό του θ c σχεδιασµού χρησιµοποιείται ένας συντελεστής ασφάλειας (Σ.Α.) σύµφωνα µε την κάτωθι εξίσωση: θc σχεδιασµού = (Σ.Α.) (min θc) (5) Ο συντελεστής ασφάλειας κυµαίνεται µεταξύ 1,5 και 3 ανάλογα µε την κρισιµότητα της εξασφάλισης πλήρους νιτροποίησης. Σε εγκαταστάσεις που διαθέτουν ανοξικές ζώνες για απονιτροποίηση ο χρόνος παραµονής για νιτροποίηση πρέπει να επιτυγχάνεται στο αερόβιο τµήµα της βιολογικής επεξεργασίας. Σε αυτή την περίπτωση ο θεωρητικά απαιτούµενος χρόνος παραµονής προσδιορίζεται από την κάτωθι σχέση: min (θ cn ) = (1 / f αερ ) (1 / µ Ν ) (6) f αερ = το ποσοστό της - βιοµάζας στην βιολογική εγκατάσταση επεξεργασίας που βρίσκεται κάτω από αερόβιες συνθήκες (Μελετητική Περιβάλλοντος,1994) Απονιτροποίηση Απονιτροποίηση είναι η βιολογική αναγωγή σε συνθήκες έλλειψης οξυγόνου του νιτρικού αζώτου σε αέριο αζώτου (Ν ) ή µονοξείδιο του αζώτου. Η απονιτροποίηση µπορεί να πραγµατοποιηθεί από µεγάλο αριθµό ετεροτροφικών βακτηριδίων που είναι σε θέση να οξειδώνουν την οργανική τροφή χρησιµοποιώντας νιτρικό άζωτο αντί του οξυγόνου. Η διάσταση των οργανικών ενώσεων κατά την απονιτροποίηση ακολουθεί τις ίδιες βιοχηµικές ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 52

54 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 αντιδράσεις µε την αερόβια αναπνοή µε την µόνη διαφορά ότι ο τελικός αποδέκτης των ηλεκτρονίων είναι το νιτρικό άζωτο. Η στοιχειοµετρική αντίδραση της απονιτροποίησης εξαρτάται από το είδος της οργανικής τροφής. Στην περίπτωση που χρησιµοποιείται µεθανόλη η αντίδραση είναι: 6ΝO CΗ 3 ΟΗ 3Ν 2 + 5CΟ 2 + 7Η 2 Ο + 6ΟΗ - Αν στην παραπάνω αντίδραση προσθέσουµε και την σύνθεση της νέας βιοµάζας προκύπτει η κάτωθι εµπειρική σχέση: ΝO ,08 CΗ 3 ΟΗ Η 2 C C 5 Η 7 ΝΟ Ν 2 + 1,68 Η 2 CΟ 3 - Η ανωτέρω εµπειρική εξίσωση της απονιτροποίησης υποδηλώνει ότι για κάθε gr νιτρικού αζώτου που µεταφέρεται σε αέριο άζωτο: καταναλώνονται 3,7 gr COD παράγονται 0,45 gr νέας βιοµάζας παράγονται 3,57 gr αλκαλικότητας σαν ανθρακικό ασβέστιο Bάσει των ανωτέρω µε µία ελεγχόµενη απονιτροποίηση επιτυγχάνονται: αποµάκρυνση αζώτου αποµάκρυνση οργανικού φορτίου και συνεπώς µείωση του απαιτούµενου οξυγόνου και της καταναλισκόµενης ενέργειας για αερισµό (2,86 g Ο 2 / g(νο 3 -Ν)). δέσµευση κατά το ήµισυ του παραγόµενου οξέος κατά την νιτροποίηση και συνεπώς αποφυγή διαταράξεων στις βιολογικές διεργασίες λόγω ταπείνωσης του pη (κυρίως στην νιτροποίηση). ελάττωση του κινδύνου ανύψωσης της λάσπης στις δεξαµενές τελικής καθίζησης. Προϋπόθεση για την επίτευξη πλήρους απονιτροποίησης είναι η επάρκεια οργανικού άνθρακα. Επειδή τα ποσά του παραγόµενου νιτρικού αζώτου κατά την νιτροποίηση και του αποµακρυνόµενου κατά την απονιτροποίηση είναι αντίστοιχα ανάλογα των συγκεντρώσεων εισροής του ολικού αζώτου (ΤΝΚ) και του οργανικού άνθρακα (ΒΟD). Στην περίπτωση χρησιµοποίησης του άνθρακα των λυµάτων ο λόγος ΒΟD/ΤΝΚ συνίσταται να είναι µεγαλύτερος από 3,5. (Sedlac,1991) Ο ρυθµός ανάπτυξης των απονιτροποιητών και η αποµάκρυνση νιτρικών σε µόνιµες συνθήκες µπορεί να περιγραφεί µε την κινητική Μοnod όπως και στην περίπτωση της νιτροποίησης: µ dn = µ dn max N / K d (7) ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 53

55 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 όπου Ν ΝΟ 3 µ dn max συγκέντρωση νιτρικού αζώτου, ΝΟ 3 -Ν mg / lt σταθερά κορεσµού µέγιστη ταχύτητα ανάπτυξης νιτροποιητών Οι ταχύτητες και ο βαθµός απονιτροποίησης που έχουν µετρηθεί σε αστικά λύµατα παρουσιάζουν σηµαντική διακύµανση που οφείλεται στην περιεκτικότητα των λυµάτων σε εύκολα βιοδιασπάσιµες ενώσεις αλλά και σε άλλους παράγοντες που αναφέρονται παρακάτω: - Θερµοκρασία: Όπως όλες οι βιοχηµικές δράσεις έτσι και η απονιτροποίηση εξαρτάται από τη θερµοκρασία και το ph. Στα σχήµατα 3.8 και 3.9. παριστάνεται η επίδραση της θερµοκρασίας και του ph στην απονιτροποίηση. Σχήµα 3.8. Επιτρεπόµενο όριο νιτρικών στη δεξαµενή απονιτροποίησης ως συνάρτηση της θερµοκρασίας και της συγκέντρωσης της βιοµάζας. - Πηγή άνθρακα κατά την απονιτροποίηση: Για να γίνει η απονιτροποίηση απαιτούνται άνθρακας ως πηγή ηλεκτρονίων και µια πηγή ενέργειας. Η επιλογή της πηγής άνθρακα µπορεί να επηρεάσει σηµαντικά το σχεδιασµό της διαδικασίας. Τέτοιες πηγές άνθρακα µπορεί να είναι η περισσεύουσα ιλύς από βιολογικές διεργασίες, υγρά βιοµηχανικά απόβλητα µε ισχυρά οργανικά φορτία και χαµηλές συγκεντρώσεις αζώτου ή ακατέργαστα υγρά απόβλητα, που η χρήση τους ως πηγή άνθρακα είναι ίσως και η πιο αποδοτική µέθοδος ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 54

56 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 απονιτροποίησης σε ένα σύστηµα που απαιτείται νιτροποίηση και απονιτροποίηση. (Παρασκευάς,1993) - Ηλικία ενεργού ιλύος Σχήµα 3.9.Επίδραση του ph στην απονιτροποίηση Για την εκτίµηση της ταχύτητας απονιτροποίησης χρησιµοποιείται η σχέση που προτείνει η WPCF (για συστήµατα απονιτροποίησης): r dn = (1 / MLVSS) (dn / dt) = 6, exp ( / RT) [ηµ -1 ] (8) όπου MLVSS = συγκέντρωση ΜLVSS στην ανοξική ζώνη R = σταθερά = 1,987 Τ = θερµοκρασία του ανάµικτου υγρού ( ο Κ) Για παράδειγµα σε θερµοκρασία Τ = 20 ο C η τιµή της ταχύτητας απονιτροποίησης σύµφωνα µε την ανωτέρω σχέση είναι 0,09 g NO 3 -N / g VSS day και βρίσκεται µέσα στα όρια που έχουν προταθεί και από άλλους ερευνητές για αστικά λύµατα. Ο απαιτούµενος όγκος της ανοξικής ζώνης προκύπτει από τη σχέση: V ανοξ. = (NO 3 -N αποµ. ) / (r dn MLVSS) ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 55

57 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 όπου V ανοξ. = απαιτούµενος όγκος ανοξικής ζώνης, m 3 NO 3 -N αποµ. = η προς αποµάκρυνση ποσότητα νιτρικού αζώτου, kg / ηµ. Για τον υπολογισµό της αποµακρυνόµενης ποσότητας αζώτου κάνουµε την συντηρητική παραδοχή ότι έχουµε πλήρη νιτροποίηση. Συνεπώς η προς αποµάκρυνση ποιότητα αζώτου προκύπτει από την ολική ποσότητα αζώτου στα εισερχόµενα λύµατα από την οποία αφαιρούνται: η ποσότητα αζώτου στην τελική εκροή η ποσότητα αζώτου στην περίσσεια ιλύ, η οποία εκτιµάται σε 8% του βάρους των πτητικών στερεών της λάσπης. (ΝΑΜΑ, 1996) Η ποσότητα της πλεονάζουσας ιλύος ισούται µε: W = { [(θ / θ c ) MLSS - SS e ] / (mmlss - SS e ) } * Q (9) οπού W = ποσότητα παραγόµενης λάσπης, (Κg-ηµ) θ = ολικός υδραυλικός χρόνος pαραµονής στον βιολογικό αντιδραστήρα (ηµ) θ c = ολική ηλικία ενεργού ιλύος (ηµ) Q = παροχή λυµάτων, m 3 / ηµ MLSS = συγκέντρωση στερεών στο ανάµικτο υγρό, (Κg / m 3 ) SS = συγκέντρωση στερεών εξόδου m = βαθµός συµπύκνωσης της ιλύος Μικροβιακή οξείδωση οργανικού φορτίου Η ακόλουθη εµπειρική σχέση περιγράφει ικανοποιητικά την σταθεροποίηση της οργανικής ύλης των λυµάτων κατά την επεξεργασία τους σε αερόβια συστήµατα ενεργού ιλύος: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 56

58 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 CΟΝΗS + Ο 2 + θρεπτικά + βιοµάζα νέα βιοµάζα + CO 2 + Η 2 Ο όπου CΟΝΗS οργανική ύλη στα λύµατα Η ανωτέρω σχέση. περιγράφει συνοπτικά µια πληθώρα βιοχηµικών αντιδράσεων που µπορούν να χωρισθούν σε τρεις βασικές µεταβολικές λειτουργίες: οξείδωση, σύνθεση και αυτοοξείδωση. Οξείδωση ονοµάζεται η µετατροπή της οργανικής ύλης σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό (CΟ 2 + Η 2 Ο) για την παραγωγή ενέργειας. Σύνθεση είναι η µετατροπή τµήµατος της οργανικής ύλης σε νέα βιοµάζα µε την παράλληλη κατανάλωση ενέργειας. Αυτοοξείδωση ονοµάζονται η µετατροπή τµήµατος της βιοµάζας σε CΟ 2 και Η 2 Ο για την παραγωγή ενέργειας. Για την εκτίµηση του βαθµού αποµάκρυνσης ΒΟD 5 έχουν χρησιµοποιηθεί διάφορες συσχετίσεις µεταξύ του βαθµού αποµάκρυνσης και του χρόνου παραµονής στερεών ή της φόρτισης ιλύος, βασισµένες σε κινητικές Μοnod, πρώτης τάξεως ή τροποποιηµένες πρώτης τάξεως. Μία από τις συντηρητικές σχέσεις έχει προταθεί από τους Χριστούλας και Τebbutt (1982) σχέση η οποία έχει επαληθευτεί µε δεδοµένα από πολλές εφαρµογές. Η συσχέτιση βασίζεται σε τροποποιηµένη κινητική πρώτης τάξεως και έχει τη µορφή: θc = 1 / [ 1,82 (1 E) 0,04] (10) Σε σχεδιασµό, ο απαιτούµενος όγκος της δεξαµενής αερισµού προκύπτει βάσει του δεδοµένου βαθµού απόδοσης Ε. Για τον προσδιορισµό του όγκου της δεξαµενής αερισµού χρησιµοποιείται η ακόλουθη σχέση, η οποία προκύπτει από την εξίσωση ισορροπίας της µάζας των στερεών στην δεξαµενή αερισµού: MLSS = (θ c / θ) [ ( 1 + fn bn θ c ) / (1 + bn θ c ) ] * YE Si + X in + α X i,ν (11) όπου ΜLSS θ = συγκέντρωση πτητικών στερεών στο ανάµικτο υγρό (mg / lt.) = υδραυλικός χρόνος παραµονής στη δεξαµενή αερισµού (ηµ) fn = συντελεστής δηµιουργίας αδρανούς ύλης κατά τη φθορά (0,20) Si = συγκέντρωση ολικού BOD 5 εισόδου (mg / lt) ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 57

59 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 Y = συντελεστής µετατροπής βιοµάζας ( = 0,65) X in = συγκέντρωση ανόργανων στερεών λυµάτων ( = 0,25. X i,ν ) X i,ν = συγκέντρωση στερεών λυµάτων (mg / lt) α = ποσοστό µη βιοδιασπάσιµων οργανικών στερεών των λυµάτων ( = 0,10) bn = ταχύτητα φθοράς µικροοργανισµών ( = 0,06 d -1 ) Για τον υπολογισµό του απαιτούµενου µέσου συντελεστή επανακυκλοφορίας, R, χρησιµοποιείται η ακόλουθη σχέση που προκύπτει από την εξίσωση ισορροπίας στερεών στη δεξαµενή τελικής καθίζησης: R = (1 θ / θ c ) / m-1 (12) όπου m = ρυθµός συµπύκνωσης της λάσπης στον πυθµένα της δεξαµενής τελικής καθίζησης ( m = MLSS RAS / MLSS) Η τιµή του MLSS RAS προκύπτει από την ακόλουθη σχέση (Kalbskorf, 1992): MLSS RAS = (100 / SVI) mg / lt (13). όπου SVI = δείκτης καθιζησιµότητας λάσπης ( ml / g TSS) Για συνήθη SVI που κυµαίνονται από ml / g TSS η τιµή του MLSS RAS κυµαίνεται µεταξύ 8000 και mg / lt. (ΝΑΜΑ, 1996) Ζήτηση οξυγόνου Σε συστήµατα ενεργού ιλύος που πραγµατοποιούν νιτροποίηση και απονιτροποίηση η ολική ζήτηση οξυγόνου υπολογίζεται βάσει των κάτωθι: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 58

60 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 3 ολικό οξειδούµενο οργανικό φορτίο ολικό οξειδούµενο αµµωνιακό άζωτο απονιτροποιούµενο νιτρικό άζωτο την ζήτηση οζυγόνου για ενδογενή αναπνοή Η ολική ζήτηση οξυγόνου δίνεται από την σχέση: OVR (Κg / ηµ) = 0,59 Q (Si - Se) (ΤΚΝi - ΤΚΝe) Q - 2,86 [ΤΚΝί - ΤΚΝe - (Ν0 3 - Νe) Q V MLVSS OURend (14) όπου Q = παροχή εισροής ( m 3 /ηµ) Si = συγκέντρωση ολικού ΒΟD 5 εισόδου (mg / lt) Se = συγκέντρωση ολικού ΒΟD 5 εκροής (mg / lt) ΤΚ Νi = συγκέντρωση ΤΚΝ εισροής (mg / lt) ΤΚ Ne = συγκέντρωση ΤΚΝ εκροής (mg / lt) V = όγκος δεξαµενής αερισµού ( m 3 ) ΜLVSS = συγκέντρωση πτητικών στερεών στην δεξαµενή αερισµού (mg / lt) OURend = ταχύτητα ενδογενούς αναπνοής (g Ο2 / Κg VSS-ηµ) Η ειδική ταχύτητα ζήτησης οξυγόνου OUR RAS έχει βρεθεί ότι κυµαίνεται από 2-4 g Ο 2 / Κg ΜLSS - hr για συστήµατα παρατεταµένου αερισµού. Συνήθως προτείνεται η τιµή = 3 g Ο 2 / kg MLSS- hr για Τ = 20 C. Για µικρότερες θερµοκρασίες η τιµή του OUR RAS µειώνεται σύµφωνα µε την σχέση: OURend (T) = OURend 1,07 (T-20) (15) ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 59

61 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 4 ΕΝΟΤΗΤΑ 4 ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΗΜΟΥ ΣΠΑΡΤΗΣ 4.1. Η ΠΟΛΗ ΤΗΣ ΣΠΑΡΤΗΣ: Πρωτεύουσα του Νοµού Λακωνίας και διοικητικό και πολιτιστικό κέντρο του νοµού, στη νότια Πελοπόννησο είναι η πόλη της Σπάρτης. Η πόλη της Σπάρτης επανιδρύθηκε το 1834 µετά από µακρόχρονη εγκατάλειψή της, ύστερα από διάταγµα του τότε βασιλιά Όθωνα. Σήµερα η πόλη είναι χτισµένη µεταξύ των βουνών Ταϋγέτου και του Πάρνωνα, βουνών ιδιαίτερα πλούσιων σε χλωρίδα και πανίδα και διασχίζεται από τον ποταµό Ευρώτα, ο οποίος καταλήγει στο Βόρειο Λακωνικό. Η πόλη στις µέρες µας διατηρεί πραγµατικό πληθυσµό, περίπου κατοίκων και θεωρείται µια από τις ωραιότερες σε ρυµοτοµία πόλεις της Ελλάδος. Σχήµα 4.1: Ο ήµος Σπάρτης 4.2. Ο ΠΟΤΑΜΟΣ ΕΥΡΩΤΑΣ Η λεκάνη του Ευρώτα καλύπτει το µεγαλύτερο µέρος του νοµού Λακωνίας. Εκτείνεται από τον Ταύγετο (δυτικά) ως τον Πάρνωνα (ανατολικά) και ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 60

62 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 4 καλύπτει µια περιοχή 1875 km 2. Οι πηγές του ξεκινούν από τον Ταύγετο και ο ποταµός διασχίζοντας την κοιλάδα της Λακωνίας, εκβάλλει στον Λακωνικό κόλπο µε συνολικό µήκος 82 km.τα νερά του Ευρώτα εµφανίζουν αρκετά σηµαντικές εποχιακές µεταβολές και επηρεάζονται τα µέγιστα από την ετήσια βροχόπτωση. Η ροή των νερών παρουσιάζει έντονες διακυµάνσεις ανάµεσα σε χειµώνα και καλοκαίρι, κυρίως λόγω των υψηλών βουνοπλαγιών και του µικρού µεγέθους της λεκάνης του ποταµού. Σαν αποτέλεσµα τα νερά του Ευρώτα µειώνονται αισθητά τη θερινή περίοδο. ( ΕΥΑΣ, 1993) Το ποτάµι στη διαδροµή του δέχεται µια ποικιλία λυµάτων από συγκεκριµένες (αστικά και βιοµηχανικά απόβλητα) και µη συγκεκριµένες πηγές µόλυνσης. Η αστική µόλυνση προέρχεται από την άµεση ή έµµεση πτώση των λυµάτων στο ποτάµι από ορισµένες γειτονικές του ποταµού περιοχές, που δεν είναι συνδεδεµένες µε το δίκτυο βιολογικού καθαρισµού του ήµου Σπάρτης. Όσον αφορά τη βιοµηχανική δραστηριότητα, η οποία στη Λακωνία είναι γενικά µικρή και αφορά κυρίως την γεωργική παραγωγή (παραγωγή χυµού πορτοκαλιού, ελαιοτριβεία κλπ.), αυτή συντείνει επίσης στη σηµειακή µόλυνση του ποταµού, καθώς πολλές από αυτές τις δραστηριότητες αποβάλλουν τα απόβλητά τους χωρίς κατεργασία είτε κατευθείαν µέσα στο ποτάµι ή σε ρυάκια ρέοντα προς αυτό. Οι µεγαλύτερες βιοµηχανικές µονάδες πλησίον του ποταµού, είναι αυτές που παράγουν χυµό πορτοκαλιού, οι οποίες λειτουργούν εποχιακά και παράγουν λύµατα µε πολύ υψηλό οργανικό φορτίο. (BOD 5 = 1200 mg/l). Ευτυχώς πρόσφατα, άρχισε η κατασκευή µικρών εγκαταστάσεων επεξεργασίας αποβλήτων σε τέτοιες βιοµηχανίες. Η οικονοµία της Λακωνίας βασίζεται στη γεωργία και η κύρια σοδειά είναι πορτοκάλια και ελιές που καλλιεργούνται κυρίως στις πεδιάδες της Σπάρτης και στην περιοχή της Σκάλας. Η συνολική αρδευόµενη έκταση σε αυτές τις δύο περιοχές ξεπερνάει τα ha, και τα νερά του Ευρώτα χρησιµοποιούνται εντατικά για αρδεύσεις. Στις καλλιέργειες όπως είναι προφανές χρησιµοποιούνται πολύ µεγάλες ποσότητες λιπασµάτων και φυτοφαρµάκων. Έτσι µέρος των θρεπτικών συστατικών που είναι αποθηκευµένα στην γεωργική γη κινητοποιείται από τις βροχοπτώσεις και αποστραγγίζεται στο ποτάµι, δηλαδή ένα σηµαντικό ποσοστό λιπασµάτων φτάνει τελικά στα υπόγεια και επιφανειακά νερά, καθιστώντας εποχιακά τον Ευρώτα να υφίσταται µόλυνση των νερών του και από αυτόν τον παράγοντα σε κάποια σηµεία. (Angelidis et.al, 1994) Παρόλα αυτά το δέλτα του ποταµού Ευρώτα είναι πολύ σηµαντικός υγροβιότοπος και πάνω από 210 είδη πουλιών έχουν παρατηρηθεί σε αυτό. Γι αυτό από το 2000 έχει ξεκινήσει µια συνεργασία των δήµων γύρω από το δέλτα του ποταµού µε το κοινοτικό πρόγραµµα Life και την ελληνική ορνιθολογική εταιρεία για την οικολογική αναβάθµιση του δέλτα του Ευρώτα. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 61

63 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 4 Σχήµα 4.2: Το δέλτα του ποταµού Ευρώτα 4.3. ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ. ΣΠΑΡΤΗΣ Γενικά: Η εγκατάσταση επεξεργασίας λυµάτων του ήµου Σπάρτης σχεδιάστηκε το 1985, και άρχισε να λειτουργεί από τις αρχές του Η ανάγκη για τη δηµιουργία της τότε ήταν εµφανής µιας και τα αστικά λύµατα και τα βοθρολύµατα της πόλης, χύνονταν ανεπεξέργαστα στον ποταµό Ευρώτα, ρυπαίνοντας σε µεγάλο βαθµό το ποτάµι και προκαλώντας κινδύνους για τη δηµόσια υγεία. Στο Νοµό ακόµα µέχρι σήµερα, εν έτει 2003, είναι η µοναδική εγκατάσταση επεξεργασίας λυµάτων, αν και αναµένεται στην επόµενη διετία να δηµιουργηθεί µονάδα επεξεργασίας και στην πόλη του Γυθείου Θέση της εγκατάστασης: Η θέση της εγκατάστασης είναι εγκεκριµένη µετά το σχεδιασµό που έγινε και βρίσκεται 2,5 km κατάντη της γέφυρας στην είσοδο της πόλης και δίπλα στον ποταµό Ευρώτα που είναι και ο τελικός αποδέκτης των λυµάτων. Η θέση της εγκατάστασης θεωρείται κατάλληλη, καθώς πληροί ικανοποιητικά έναν αριθµό προϋποθέσεων, όπως είναι π.χ. ότι έχει χωροθετηθεί µεταξύ της πόλης και του ποταµού που διατίθενται τα επεξεργασµένα απόβλητα, και σε µια περιοχή που δεν χρειάζεται να γίνει άντληση των αποβλήτων προς τη ΜΕΥΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 62

64 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 4 (φυσική ροή κατάλληλο δηλαδή ανάγλυφο περιοχής) και που το κόστος της γης είναι χαµηλό και είναι σχετικά µακριά από άλλες ανθρώπινες δραστηριότητες. Σχήµα 4.3. Η υφιστάµενη Εγκατάσταση Επεξεργασίας Λυµάτων της Σπάρτης (Φωτο: 1992) Παραδοχές σχεδιασµού της αρχικής µονάδας επεξεργασίας: Η αρχική εγκατάσταση επεξεργασίας της Σπάρτης είχε σχεδιαστεί για τις παροχές 20ετίας για τα εξής δεδοµένα: Αποχετευόµενος πληθυσµός: ισοδύναµα άτοµα Μέση παροχή: 2630 µ 3 / ηµέρα Παροχή αιχµής δικτύου: 201 µ 3 /ώρα Παροχή αιχµής 40ετίας: 368 µ 3 /ώρα 4.4. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΡΧΙΚΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΗΜΟΥ ΣΠΑΡΤΗΣ Τρόπος λειτουργίας της αρχικής εγκατάστασης Η µέθοδος επεξεργασίας λυµάτων που χρησιµοποιείτο αρχικά ήταν της ενεργού ιλύος µε παρατεταµένο αερισµό. Περιληπτικά η λειτουργία της εγκατάστασης είχε ως εξής: Η προσαγωγή των λυµάτων γινόταν στο φρεάτιο ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 63

65 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 4 άφιξης της εγκατάστασης, από όπου οδηγούνταν στην υφιστάµενη προεπεξεργασία. Τα λύµατα περνούσαν από δύο παράλληλα κανάλια εσχάρωσης, στη συνέχεια στον υπάρχον µετρητή παροχής και ύστερα στον εξαµµωτή τύπου δίδυµης διώρυγας, όπου γινόταν αποµάκρυνση της άµµου. Με το υφιστάµενο αντλιοστάσιο ανύψωσης τα λύµατα ανυψώνονταν, ώστε να διατεθούν µε βαρύτητα στο υπόλοιπο της εγκατάστασης, και ισοκατανέµονταν στο σύστηµα των 3 δεξαµενών αερισµού, που αποτελείτο από δύο αερόβια και ένα ανοξικό τµήµα. Από εκεί αφού υφίσταντο επεξεργασία, κατανέµονταν µε βαρύτητα στην δεξαµενή καθίζησης, όπου κάτω από συνθήκες ηρεµίας διαχωρίζοντο τα στερεά από τα υγρά. Μετά την δεξαµενή καθίζησης τα λύµατα περνούσαν στο υπάρχον σύστηµα απολύµανσης και από εκεί στον αγωγό εκβολής µέσο του φρεατίου εξόδου. Η λάσπη των δεξαµενών καθίζησης υφίσταντο συµπύκνωση στον µηχανικό παχυντή λάσπης και στη συνέχεια αφυδάτωση στο σύστηµα µηχανικής αφυδάτωσης. Τα υπερκείµενα υγρά των παχυντών συλλέγονταν στο υπάρχον φρεάτιο στραγγισµάτων. Στην εγκατάσταση από το 1992 λειτουργεί και εγκατάσταση υποδοχής και προεπεξεργασίας βοθρολυµάτων. (Μελετητική Περιβάλλοντος, 1994) Επιµέρους στοιχεία αρχικής εγκατάστασης επεξεργασίας Η αρχική µονάδα επεξεργασίας αποτελείτο λοιπόν από τα έξεις κύρια στοιχεία, τα περισσότερα από τα οποία λειτουργούν έως και σήµερα µε τις ανάλογες βελτιώσεις ή τροποποιήσεις, όπως θα δούµε παρακάτω: Φρεάτιο άφιξης Τα λύµατα έφταναν στην εγκατάσταση επεξεργασίας µέσο ενός αγωγού Φ600 σε φρεάτιο άφιξης διαστάσεων 1,00 1,15 m. Με repere +100,00 στο άνω σηµείο του σκυροδέµατος εγκιβωτισµού του αγωγού Φ600 πριν από το τελικό φρεάτιο, η στάθµη εξόδου του αγωγού ήταν στο +99,15 m., ο πυθµένας του φρεατίου στο +98,55 m. και ο πυθµένας του καναλιού εσχάρωσης στο +98,85m. Η στέψη του φρεατίου εβρίσκετο στο +99,55m. Εγκατάσταση εσχάρωσης Η εγκατάσταση εσχάρωσης διέθετε δύο παράλληλα κανάλια πλάτους 0,55 m και βάθους 0,70 m. Στο ένα κανάλι ήταν εγκατεστηµένη µηχανοκίνητη τοξωτή εσχάρα εγκατεστηµένης ισχύος 0,75 ΚW., ανοιγµάτων 2 χιλιοστών, µε κάλαθο εσχαρισµάτων, ενώ στο άλλο βρισκόταν απλή εσχάρα ράβδων κλίσεως 60, σε ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 64

66 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 4 όλο το βάθος του καναλιού, µε κάλαθο εσχαρισµάτων και χειροκίνητο καθαρισµό. Τα δύο κανάλια αποµονώνονταν µε 4 συρτοθυρίδες. Εξαµµωτής Ο εξαµµωτής ήταν τύπου δίδυµος διώρυγας, µήκους 8,00 m και πλάτους 0,75 m για κάθε κανάλι. Για την αποµόνωση των καναλιών υπήρχαν 4 συρτοθυρίδες, ενώ για τον καθαρισµό των καναλιών είχε επινοηθεί σύστηµα καθαρισµού µε ανοίγµατα στον πυθµένα. Τα έργα εισόδου είναι υπερυψωµένα και εδράζονται σε πεδιλοδοκούς από σκυρόδεµα. Ο πυθµένας του εξαµµωτή εβρίσκετο σε στάθµη +98,20 m. Μετρητής παροχής Ο µετρητής παροχής, τύπου υπερήχων µε ανοικτό δίαυλο ΡARSHALL πλάτους 0,15 m, από ανοξείδωτο χάλυβα, ήταν εγκατεστηµένος σε κανάλι µήκους 6.40 m. µε ελεύθερο µήκος ροής 3,87 m. ανάντη. Υπήρχε τοπικός ενδείκτης και καταγραφικό στον πίνακα ελέγχου της εγκατάστασης. Ο πυθµένας του καναλιού ανάντη εβρίσκετο στο +98,85 m. και κατάντη στο +98,75 m.. Αντλιοστάσιο ανύψωσης Το φρεάτιο του πόδα των κοχλιών Αρχιµήδη εβρίσκετo στο +98,15 m. και είχε διαστάσεις κάτοψης 2,00x3,00 m. Στο 98,95 είχε υπολογισθεί η στάθµη υπερχείλισης στην παράκαµψη, ενώ το σηµείο πλήρωσης των κοχλιών Αρχιµήδη εβρίσκετο πάνω από το +98,92 m. Το ανώτατο σηµείο άντλησης προσδιορίζετο στο +100,75. Ήταν εγκατεστηµένοι δυο κοχλίες, παροχής 200 m 3 / h ο καθένας, ισχύος κινητήρα 5,5 ΚW ενώ υπήρχε θέση έτοιµη και για τρίτο κοχλία. Οι κοχλίες είναι τριπλού βήµατος, εξωτερικής διαµέτρου Φ600 και διαµέτρου πυρήνα Φ360. Για την αδιάλειπτη λειτουργία του αντλιοστασίου υπήρχε Η/Ζ ισχύος 20 KVA. Μεριστής παροχής Ο µεριστής ήταν σχεδιασµένος για ισοκατανοµή σε 4 δεξαµενές διαστάσεων περίπου 3,00x3,00 m. µε υπερχείλιση περίπου στα +100,60. Στον υπερχειλιστη καταλήγουν, εκτός των ανεπεξέργαστων λυµάτων, και η ανακυκλοφορία ιλύος καθώς και τα στραγγίσµατα. Η έξοδος του υπερχειλιστού εβρίσκετο στη στάθµη +100,25. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 65

67 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 4 εξαµενή αερισµού Η προσαγωγή των λυµάτων γινόταν σε 3 αρχικά δεξαµενές αερισµού σε λειτουργία και υπήρχε ήδη πρόβλεψη για την κατασκευή τέταρτης, για τη συµπλήρωση ενός πλήρους τετραγώνου. Κάθε δεξαµενή είχε εσωτερικές διαστάσεις 17,00x17,00 m. και θεωρητικό βάθος 3,50 m, αυτό όµως το βάθος είχε ουσιαστικά µειωθεί λόγω θραύσεως των υπερχειλιστών εισόδου και εξόδου. Κάθε δεξαµενή αερίζεται από επιφανειακό βραδύστροφο αεριστήρα ισχύος 30 ΚW. Η ταχύτητα περιστροφής του αεριστήρα είναι 54 RΡΜ. Το στροφείο είναι διαµέτρου 2,10 m., τύπου BIOROTOR της VKW. Η θεωρητική στάθµη ηρεµίας µε βάθος 3,50 m. ήταν +90,40 m. ενώ η στέψη σ' αυτή τη στάθµη ήταν 0,50 m. εξαµενή καθίζησης Η δεξαµενή καθίζησης είχε διάµετρο 22,00 m. και πλευρικό βάθος υγρών 1,40 m. Η έξοδος γίνεται µέσω περιφερειακών οπών Φ100 µε κλίση 60 o σε εξωτερικό περιφερειακό κανάλι και από εκεί στη δεξαµενή χλωρίωσης. Η δεξαµενή είναι εφοδιασµένη µε περιστρεφόµενη γέφυρα η οποία φέρει µονοκόµµατο επιφανειακό ξέστρο και ξέστρο πυθµένα σε τµήµατα αναρτηµένα από τη γέφυρα και ρυθµιζόµενα ανεξάρτητα. Η ισχύς του ηλεκτροµειωτήρα είναι 1,1 ΚW. Το κεντρικό τύµπανο ηρεµίας φέρεται από την γέφυρα. Οι αφροί συλλέγονται από το επιφανειακό ξέστρο και διοχετεύονται σε παράπλευρο φρεάτιο συλλογής αφρών µέσο µεταλλικής χοάνης συλλογής επιπλεόντων. Οι αφροί επέστρεφαν στο αντλιοστάσιο στραγγισµάτων. Χλωρίωση Η αρχική δεξαµενή είχε ωφέλιµο όγκο 31,5 m 3. Η δοσοµετρική αντλία χλωρίωσης είναι τύπου ΕΜΕΟ, µικρής παροχής της τάξεως των 10 l / h. Η αντλία είναι τύπου όπως και σήµερα παλλόµενης µεµβράνης και ρυθµίζεται χειροκίνητα. Εξοδος καθαρών Η έξοδος των καθαρών γίνεται µέσω του φρεατίου εξόδου και αγωγού εκβολής Φ500. Σε περιόδους υψηλής στάθµης του ποταµού Ευρώτα ο αγωγός ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 66

68 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 4 στην έξοδο καλυπτόταν σχεδόν ολοσχερώς. Ο αγωγός εκβάλλει σε διαµορφωµένη αύλακα µε χαλικόστρωση. Αντλιοστάσιο λάσπης Το αντλιοστάσιο λάσπης αποτελείτο από δύο οριζόντιες αντλίες ράκου- Πολέµη τύπου SΡΗ-SC παροχής 110 m 3 /h σε µανοµετρικό 4,5 m, ισχύος κινητήρα 4,0 ΚW στις 960 RΡΜ. Η αναρρόφηση από τη δεξαµενή καθίζησης γίνεται µε χαλύβδινο αγωγό Φ200 και η κατάθλιψη προς το φρεάτιο διανοµής µε χαλύβδινο αγωγό Φ150. Η απόρριψη λάσπης γίνεται µέσο αγωγού και δικλείδας Φ80 που οδηγεί στον υφιστάµενο παχυντή. Πάχυνση λάσπης Η πάχυνση λάσπης γίνεται σε παχυντή βαρύτητας κωνικού πυθµένα µε µηχανική αναµόχλευση. Η δεξαµενή έχει ωφέλιµο όγκο ευθύγραµµου τµήµατος 85 m 3. Ο ηλεκτροµειωτήρας του βραδύστροφου αναµοχλευτήρα έχει ισχύ 0,55 ΚW. Μηχανική αφυδάτωση Η µηχανική αφυδάτωση λάσπης γινόταν και γίνεται ακόµα σε ταινιοφιλτρόπρεσσα τύπου ΑΝDRΙΤΖ, πλάτους ταινίας 2,00 m, δυναµικότητας µέχρι 12. m 3 /h που είναι πλήρης µε αντλία ΜΟΗΝΟ µεταβλητής παροχής 3-12 m/h, πιεστικό πλύσης πρέσσας, αεροσυµπιεστή, κοχλία µεταφοράς πίττας λάσπης, σύστηµα παρασκευής και δοσοµέτρήσης πολυηλεκτρολύτη µε δοχείο ωρίµανσης και δύο δοσοµετρικές εµβολοφόρες αντλίες τύπου 005ΑΤΚΟΝ, ισχύος 0,25 ΚW, παροχής 226 1/h και 290 1/h. Το νερό πλύσης της πρέσσας παρέχεται από το δίκτυο της πόλης. Αντλιοστάσιο στραγγισµάτων Το αντλιοστάσιο στραγγισµάτων βρίσκέται κάτω από το αντλιοστάσιο ανακυκλοφορίας. Είναι εφοδιασµένο µε δύο αντλίες ΑΒS παροχής 56 m 3 / h και κρίθηκε επαρκές και για την επέκταση της εγκατάστασης. Εγκατάσταση υποδοχής και προεπεξεργασίας βοθρολυµάτων Η εγκατάσταση αυτή έχει κατασκευασθεί και λειτουργεί ικανοποιητικά από τις αρχές του Έχει σχεδιασθεί για 100 µ 3 /ηµ βοθρολύµατα, έχει όµως τη δυνατότητα, µε κατάλληλη κλιµάκωση των αφίξεων των βυτιοφόρων, να ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 67

69 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 4 δεχθεί µέχρι 200 µ 3 /ηµ, εφόσον η συνολική µέση παροχή προς την εγκατάσταση είναι της τάξεως των 8000 µ 3 /ηµ. Υπό τις τότε συνθήκες πάντως δεν µπορούσε να δεχθεί πάνω από 100 µ 3 /ηµ.τα βυτιοφόρα εκκενώνουν τα βοθρολύµατα σε δύο στόµια εκκένωσης µε εσωτερικά συρµάτινα καλάθια µε πλέγµα 3x3 εκ., όπου συγκρατούνται χονδρά στερεά, πανιά και άλλα αντικείµενα.. Κατόπιν τα βοθρολύµατα οδηγούνται σε δεξαµενή συγκέντρωσης και προαερισµού. Ο προαερισµός γίνεται µε δύο φυσητήρες (ο ένας εφεδρικός) παροχής 276 Νµ 3 /αέρα ανά ώρα σε µανοµετρικό 0,4 bar, ισχύος κινητήρα 5,5 KW, µέσο συστήµατος 48 διαχυτήρων χονδρής φυσαλίδας, στον πυθµένα της δεξαµενής. Από τις δεξαµενές αερισµού, ζεύγος υποβρύχιων αντλιών παροχής 2 µ 3 /ώρα επιστρέφει µικτό υγρό στη δεξαµενή προαερισµού µε σκοπό την απόσµηση των βοθρολυµάτων και την εξοικείωση και προσαρµογή των µικροοργανισµών. Από τη δεξαµενή προσαερισµού, τα βοθρολύµατα υπερχειλίζουν σε αντλιοστάσιο µε δύο υποβρύχιες αντλίες (η µία εφεδρική) παροχής 36 µ 3 /ώρα, που διοχετεύουν τα βοθρολύµατα απ ευθείας στο σύστηµα αερισµού ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΗΣ ΜΟΝΑ ΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Από τα τέλη του 1993, άρχισε σιγά-σιγά να διαφαίνεται ότι η υπάρχουσα εγκατάσταση δεν ήταν επαρκής. Ήδη (εν έτει 1993)τα φορτία που δεχόταν η εγκατάσταση είχαν ως εξής: Αποχετευόµενος πληθυσµός: ισοδύναµα άτοµα Μέση παροχή: 3600 µ 3 /ώρα Παροχή αιχµής δικτύου: 260 µ 3 /ώρα Εκείνη την χρονική περίοδο ο πραγµατικός πληθυσµός της πόλης, συµπεριλαµβανοµένων των ετεροδηµοτών και των διερχοµένων, ξεπερνούσε τα άτοµα. Το υπάρχον δίκτυο, που εξυπηρετούσε το κεντρικό πλέον πυκνοκατοικηµένο τµήµα της πόλης, δεχόταν τα λύµατα ατόµων καθώς και απόβλητα από διάφορες δραστηριότητες του κέντρου (ξενοδοχεία, εστιατόρια, βιοτεχνίες αλλαντικών κλπ.) και έτσι το φορτίο που κατέληγε στη µονάδα επεξεργασίας ισοδυναµούσε µε Αν σε αυτά προστεθούν και οι 8000 κάτοικοι που επρόκειτο να αποκτήσουν άµεσα δίκτυο αποχέτευσης, τότε το φορτίο στην εγκατάσταση µαζί µε τα βοθρολύµατα, αντιστοιχούσε σε τουλάχιστον ισοδύναµα άτοµα Επίσης ως γνωστόν, ήταν απαραίτητο οι συγκεντρώσεις των ρυπαντών στην έξοδο να είναι κάτω από κάποια συγκεκριµένα όρια. Κυρίως οι συγκεντρώσεις ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 68

70 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 4 αζωτούχων και φωσφορούχων ενώσεων στα επεξεργασµένα λύµατα, έπρεπε να κυµαίνονται σε πολύ χαµηλά επίπεδα, δεδοµένου ότι τα λύµατα διατίθονται σε ευαίσθητο αποδέκτη όπως είναι το σύστηµα Ευρώτα - Β.Λακωνικού. Η υπάρχουσα µονάδα δεν παρείχε την απαιτούµενη µείωση στις συγκεντρώσεις Ν και Ρ στην έξοδο της εγκατάστασης, χωρίς βέβαια αυτό να σηµαίνει ότι οι συγκεντρώσεις αυτών των δύο ρυπαντών ήταν και σε ιδιαίτερα ψηλά επίπεδα. Πάντως ο κίνδυνος να παρουσιάζονται στον ποταµό φαινόµενα ευτροφισµού ήταν πάντα ορατός και εξάλλου χρειαζόταν να γίνει και η απαραίτητη εναρµόνιση µε την κοινοτική οδηγία 271/91 ΕΟΚ, η οποία συνιστά στην έξοδο των εγκαταστάσεων επεξεργασίας το ολικό άζωτο να µην υπερβαίνει τα 15 mg/lt και ο φώσφορος να µην υπερβαίνει τα 2 mg/lt όταν ο αποδέκτης είναι ιδιαίτερα ευαίσθητος. Ένα ακόµα βασικό αίτιο της ανάγκης βελτίωσης της ποιότητας των καθαρών ήταν το γεγονός ότι µετά την απόρριψη των επεξεργασµένων λυµάτων στον ποταµό Ευρώτα, γίνεται ανεξέλεγκτη χρήση των νερών του ποταµού κατάντη, για την άρδευση κάθε είδους καλλιεργειών. Η χρήση αυτών των λυµάτων µπορεί να µην έχει σοβαρές επιπτώσεις κατά τη βροχερή περίοδο, όταν υπάρχει αρκετή ροή στον ποταµό για την επαρκή αραίωση των λυµάτων, την ξηρά όµως περίοδο, όταν η φυσική ροή του ποταµού σχεδόν µηδενίζεται, κυριαρχούν τα επεξεργασµένα λύµατα. Έτσι αφού δεν ελέγχονται οι καλλιεργητές για το τι ποτίζουν, υπάρχει κίνδυνος να ποτίζουν κηπευτικά που καταναλώνονται νωπά, πράγµα που ενέχει κινδύνους για τη δηµόσια υγεία. Εκτός από όλα αυτά, υπήρχαν σπάνιες περιπτώσεις διαφυγής στερεών από την καθίζηση, που έβρισκαν διέξοδο στον αποδέκτη, µε σοβαρή µείωση της ποιότητας της απορροής για µικρά χρονικά διαστήµατα. Πρόσθετα προβλήµατα δηµιουργούσε το γεγονός ότι τα λύµατα της πόλης εµπεριείχαν ιδιαίτερα ψηλές συγκεντρώσεις λιπαρών. Εκτός όλων αυτών όµως και η ίδια η µονάδα επεξεργασίας µετά από τριετήτότε- λειτουργία, παρουσίαζε ελλείψεις και προβλήµατα. Αυτά παρατίθενται παρακάτω: Φρεάτιο άφιξης Το φρεάτιο άφιξης ήταν πολύ µικρό για τις αυξανόµενες µελλοντικές παροχές. Ήδη σε περιόδους βροχοπτώσεων, το όλο σύστηµα των έργων εισόδου υπερχείλιζε κατά καιρούς εκτός των τοιχείων των καναλιών. Το φρεάτιο αυτό έπρεπε να µεγαλώσει και να γίνει βαθύτερο. Τα νέα έργα εισόδου µέχρι και τον εξαµµωτή θα έπρεπε να έχουν βάθος καναλιών τουλάχιστον 1,00 m. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 69

71 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 4 Εγκατάσταση εσχάρωσης Η στάθµη της κύριας και βοηθητικής εσχάρας εβρίσκετο στο ίδιο επίπεδο και η κατασκευή ήταν τέτοια ώστε τα νερά λίµναζαν στα κανάλια και δηµιουργούνταν νεκρά σηµεία. Η λειτουργία της αυτόµατης εσχάρας ήταν τέτοια ώστε δεν γινόταν σωστή αφαίρεση των εσχαρισµάτων, που έµεναν κρεµασµένα στις άκρες των ράβδων. Εξαµµωτής Ο υφιστάµενος εξαµµωτής δεν παρείχε αφαίρεση λιπών και εποµένως αν και λειτουργούσε ικανοποιητικά, δεν κάλυπτε την ανάγκη αφαίρεσης των µεγάλων ποσοτήτων λιπών που περιέχουν τα λύµατα της Σπάρτης. Τα λίπη αυτά δηµιουργούν µεγάλα προβλήµατα στον αερισµό και την καθίζηση. Έτσι, ο υφιστάµενος εξαµµωτής έπρεπε ν' αντικατασταθεί µε χειριζόµενο αµµοσυλλέκτη - λιποσυλλέκτη. Μετρητής παροχής Ο δίαυλος PARSHALL ήταν µικρός για τις αναµενόµενες παροχές και απαιτείτο αύξηση του κατά 50%. Αντλιοστάσιο ανύψωσης εν είχε κατασκευασθεί ακόµη ως τότε ο παρακαµπτήριος αγωγός της εγκατάστασης που χρειαζόταν να δηµιουργηθεί για τον οποίο είχε απλώς διανοιχθεί µια οπή. εν υπήρχε χώρος για 4 η αντλία που θα απαιτηθεί για την τελική αιχµή και ήταν εµφανές ότι θα έπρεπε να κατασκευασθεί φρεάτιο για υποβρύχια αντλία που θα παίζει αυτό το ρόλο. εξαµενή αερισµού Είχε µειωθεί η πραγµατική στάθµη λειτουργίας µε σπάσιµο των υπερχειλιστων, κατά 0,20-0,30 m περίπου. Οι αγωγοί τροφοδοσίας και παραγωγής από πλαστικό ήταν εκτεθειµένοι στον ήλιο και έτοιµοι να σπάσουν. Η στέψη των δεξαµενών ήταν ανεπαρκής και έπρεπε να αυξηθεί. Απαιτείτο µια νέα διαρρύθµιση των δεξαµενών µε ανοίγµατα επικοινωνίας µεταξύ τους ενώ κάποιες επισκευές χρειαζόταν και το σκυρόδεµα. Η διάταξη εξόδου θα έπρεπε πιθανότατα να µεταβληθεί. Χρειαζόταν εκτός των άλλων να εξετασθεί η συµβατότητα στροφείων αεριστηρα και ταχύτητας περιστροφής ηλεκτροµειωτηρα καθώς και το κατά ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 70

72 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 4 πόσον ήταν δυνατή η µείωση κατανάλωσης ρεύµατος µε τη χρησιµοποίηση πιο καταλλήλων στροφείων. εξαµενή καθίζησης Ήταν πολύ ρηχή, ενώ ο τύπος του υπερχειλιστη δεν διέκοπτε τα πλευρικά ανοδικά ρεύµατα µε αποτέλεσµα την αυξηµένη διαφυγή στερεών. Η πτώση πίεσης στον αγωγό τροφοδοσίας Φ350 δεν δικαιολογούσε την µεγάλη υψοµετρική διαφορά της στάθµης αερισµού από τη στάθµη καθίζησης, οπότε η στάθµη της καθίζησης θα µπορούσε ν' ανυψωθεί κατά 0,50 m περίπου και να διαµορφωθεί εσωτερικός οδοντωτός υπερχειλιστής επί εσωτερικού προβόλου, µε διάφραγµα επιπλεόντων και αντίστοιχη µετατόπιση της χοάνης επιπλεόντων. Επίσης, έπρεπε να υπερυψωθεί η στέψη και το κεντρικό διάφραγµα και να επιµηκυνθούν οι ράβδοι που φέρουν τα ξέστρα πυθµένα. Χλωρίωση Η δεξαµενή ήταν πολύ µικρή και η δοσοµετρική αντλία κακής ποιότητος χωρίς τους καταλλήλους αυτοµατισµούς λειτουργίας. Το ύψος των τοιχείων από το έδαφος ήταν ανεπαρκές σε περίπτωση πληµµυράς του Ευρώτα και στην περίπτωση αυτή υπήρχε ο κίνδυνος για οπισθοδρόµηση υγρών στο γήπεδο του βιολογικού παρά το σχεδιαζόµενο αντιπληµµυρικό ανάχωµα. Έξοδος καθαρών εν υπήρχε τεχνικό έργο εξόδου και τα λύµατα λίµναζαν όπως και η λάσπη που διέφευγε, µε αποτέλεσµα τη σήψη και δηµιουργία οσµών. Αντλιοστάσιο λάσπης Οι αντλίες ήταν µικρής παροχής για παρατεταµένο αερισµό και παρουσίαζαν τακτικά µηχανικά προβλήµατα. Η µη ύπαρξη ξεχωριστής αντλίας απόρριψης λάσπης, εµπόδιζε την αυτοµατοποίηση της διαδικασίας απόρριψης λάσπης. Πάχυνση λάσπης Είχαν ήδη παρατηρηθεί σηπτικά φαινόµενα στη λάσπη του παχυντή που τον καθιστούσαν ακατάλληλο για χρήση. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 71

73 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 4 Μηχανική αφυδάτωση Το κτίριο της µονάδας ήταν ηµιτελές, δεν υπήρχε τσιµεντοστρωµένος χώρος απόθεσης πίττας λάσπης, ούτε δοχεία φόρτωσης και αποκοµιδής Συµπερασµατικά: Από όσα αναφέραµε παραπάνω φαίνεται καθαρά ότι η ανάγκη για επέκταση και αναβάθµιση της υφιστάµενης µονάδας επεξεργασίας ήταν κάτι παραπάνω από επιβεβληµένη. Επαναλαµβάνοντας συνοπτικά, οι κύριες αιτίες για αυτήν ήταν: Η µονάδα δεν επαρκούσε για τα µελλοντικά πληθυσµιακά δεδοµένα Οι συγκεντρώσεις ορισµένων ρυπαντών, και ειδικά του N και του Ρ αλλά και των λιπαρών στην έξοδο της εγκατάστασης ήταν υψηλές και έπρεπε να µειωθούν, εφόσον διατίθεντο στον ευαίσθητο αποδέκτη Ευρώτα. Η ανεξέλεγκτη χρήση των λυµάτων για άρδευση καλλιεργειών, έκρυβε κινδύνους για τη δηµόσια υγεία. Υπήρχε πλήθος προβληµάτων και ελλείψεων στην υφιστάµενη µονάδα επεξεργασίας. Ήταν απαραίτητο η ποιότητα των επεξεργασµένων λυµάτων να είναι η καλύτερη δυνατή που προσφέρεται από τη σήµερα εφαρµοζόµενη ευρέως τεχνολογία. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 72

74 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 5 ENOTHTA 5 ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΕΚΤΑΣΗ ΤΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΗΜΟΥ ΣΠΑΡΤΗΣ 5.1. ΑΠΟΦΑΣΗ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗΣ ΚΑΙ ΕΠΕΚΤΑΣΗΣ ΤΗΣ ΜΟΝΑ ΑΣ: Το 1994 ο ήµος Σπαρτιατών µε την συναίνεση της νοµαρχιακής αυτοδιοίκησης, αναλογιζόµενος τα προβλήµατα και τις ανάγκες της Εγκατάστασης Επεξεργασίας Λυµάτων, αποφασίζει την αναβάθµιση και επέκταση της ήδη υπάρχουσας µονάδας και τη µετατροπή της από δευτεροβάθµιας σε τριτοβάθµιας επεξεργασίας. Το έργο δηµοπρατήθηκε το 1994, µε χρηµατοδότηση από το Ταµείο Συνοχής. Ανάδοχος εταιρεία επιλέχθηκε τελικά η ιάκεντρος-sidi µε χρηµατοδότηση ύψους δρχ. (Νοµαρχία Λακωνίας, 2000) ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗΣ ΚΑΙ ΕΠΕΚΤΑΣΗΣ: Ο σχεδιασµός της καινούριας µονάδας επεξεργασίας έγινε µε γνώµονα τις παρακάτω βασικές σκέψεις, που προκύπτουν από τη µελέτη των προβληµάτων που αναφέρθηκαν προηγουµένως: - Λαµβάνοντας υπόψη τον ετήσιο ρυθµό αύξησης της προηγούµενης δεκαετίας για την πόλη της Σπάρτης που ήταν περίπου 1,3 %, τότε για την επόµενη τριακονταετία µια µονάδα για ισοδύναµο πληθυσµό κατοίκων κρίνεται επαρκής. - Η Ε.Ε.Λ. θα πρέπει να σχεδιασθεί ώστε να επιτυγχάνει υψηλό βαθµό νιτροποίησης και απονιτροποίησης για τη µείωση του αζώτου και υψηλό βαθµό αποφωσφόρωσης για µείωση του εξερχόµενου φωσφόρου. Θεωρείται ότι µείωση του φωσφόρου της τάξεως του 70 % είναι επαρκής για τον τελικό αποδέκτη που είναι ο Β. Λακωνικός, όπου περιοριστικό στοιχείο ευτροφισµού είναι το άζωτο, αλλά και για τον ενδιάµεσο αποδέκτη που είναι ο ποταµός Ευρώτας µε σηµαντική κίνηση των υγρών. - Η Ε.Ε.Λ. πρέπει να σχεδιασθεί ώστε να µειωθούν οι συγκεντρώσεις των λιπαρών στην έξοδο της εγκατάστασης. - Τα προβλήµατα και οι ελλείψεις στα επιµέρους στοιχεία της αρχικής µονάδας επεξεργασίας πρέπει απαραιτήτως να επιλυθούν και να διορθωθούν. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 73

75 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα Παράµετροι σχεδιασµού της Ε.Ε.Λ.: Για την 30ετία οι παράµετροι σχεδιασµού είναι οι παρακάτω: Αποχετευόµενος ισοδύναµος πληθυσµός Παροχή ανά ισοδύναµο άτοµο, λ/ηµ 200 Μέση παροχή, µ 3 / ηµ 8000 Παροχή αιχµής, µ 3 / ώρα 540 λ/ δλ 150 Φορτία ανά κάτοικο (gr / ηµ) BOD 5 60 SS 70 N 10 P 3 Λίπη έλαια 12 Πτητικά (VSS) 70 % των SS Ολικά φορτία (kg / ηµ) BOD SS 2800 N 400 P 120 Λίπη έλαια 480 Συγκεντρώσεις (mg/lt) BOD SS 350 N 50 P 15 Λίπη έλαια Όρια εκροών: Η τροποποιηµένη µονάδα επεξεργασίας σχεδιάστηκε ώστε να επιτυγχάνει τα παρακάτω όρια εκροής: BOD 5 < 20 mg/lt COD < 80 mg/lt ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 74

76 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 5 Αιωρούµενα στερεά SS < 20 mg/lt N-NH 3 < 2 mg/lt N-NO 3 < 10mg/lt Ολικός P < 5 mg/lt Λίπη-Έλαια < 1 mg/lt Ολικά Κολοβακτηριοειδή < 500/100 ml 5.3. ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΤΗΣ ΝΕΑΣ ΜΟΝΑ ΑΣ: Τα έργα αναβάθµισης και επέκτασης της Εγκατάστασης Επεξεργασίας Λυµάτων της Σπάρτης ξεκίνησαν το 1996 και ολοκληρώθηκαν οµαλά τελικώς τον Σεπτέµβριο του Θέση της εγκατάστασης: Η θέση της εγκατάστασης είναι φυσικά η ίδια η εγκεκριµένη θέση της υπάρχουσας µονάδας επεξεργασίας, δίπλα στον ποταµό Ευρώτα και σε απόσταση 2,5 km κατάντη της γέφυρας στην είσοδο της πόλης. Η θέση επαρκεί για την επέκταση, χωρίς να γίνει οποιαδήποτε περαιτέρω παρέµβαση στο φυσικό περιβάλλον (κοπή δένδρων, εκχερσώσεις κλπ.). Επιλεγείσα µέθοδος επεξεργασίας: Η επιλεγείσα µέθοδος επεξεργασίας για την παρούσα περίπτωση είναι η της ενεργού ιλύος δια παρατεταµένου αερισµού µε ταυτόχρονη σταθεροποίηση λάσπης, βιολογική αποφωσφόρωση και προχωρηµένη νιτρικοποίηση και απονιτρικοποίηση. Συνοπτικά, η εγκατάσταση επεξεργασίας αποτελείται πλέον από τα παρακάτω κύρια υποσυστήµατα : (1) Φρεάτιο άφιξης (2) Εγκατάσταση εσχαρώσεως (3) Κανάλι µέτρησης παροχής (4) Αεριζόµενο εξαµµωτή-λιποσυλλέκτη (5) Αντλιοστάσιο ανύψωσης (6) Σύστηµα βιολογικής αποφωσφόρωσης (7) Μεριστή αερισµού (8) εξαµενές απονιτρικοποίησης και αερισµού (9) εξαµενές τελικής καθιζήσεως (10) Αντλιοστάσια ανακυκλοφορίας και απορρίψεως λάσπης (11) Μονάδα απολύµανσης µε υποχλωριώδες νάτριο ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 75

77 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 5 (12) Τεχνικό έργο αγωγού διάθεσης (13) Οµογενοποίηση λάσπης (14) Πάχυνση λάσπης σε παχυντή ταινίας (15) Μηχανική αφυδάτωση λάσπης µε ταινιοφιλτρόπρεσσα (16) Κτίριο διοικήσεως και βοηθητικά κτίρια (17) Αντλιοστάσιο στραγγισµάτων (18) Εγκατάσταση υποδοχής και προεπεξεργασίας βοθρολυµάτων Κλιµάκωση κατασκευής των έργων: Λόγω της ιδιάζουσας περίπτωσης, οπού υπάρχει ήδη εγκατάσταση σε λειτουργία, η κατασκευή των έργων προχώρησε βάσει προγραµµατισµού, ο οποίος είχε περίπου ως εξής: Σε πρώτη φάση κατασκευάστηκε το παράλληλο νέο σύστηµα επεξεργασίας, αποτελούµενο από τα νέα έργα εισόδου, το νέο αντλιοστάσιο ανύψωσης, την βιολογική αποφωσφόρωση, το µεριστή αερισµού, τις δεξαµενές αερισµού και απονιτρικοποίηοης, τη νέα δεξαµενή καθίζησης µε το αντλιοστάσιο της καθώς και τα νέα έργα στο σύστηµα επεξεργασίας και αφυδάτωσης λάσπης. Παράλληλα εγκαταστάθηκε ο αναγκαίος ΗΛΜ εξοπλισµός. Σε δεύτερη φάση όλη η παροχή διοχετεύθηκε στα νέα έργα τα οποία λειτούργησαν υπερφορτισµενα επί δίµηνο περίπου. Μέρος της µελέτης µας έγινε σε αυτό το ιδιαίτερα ενδιαφέρον στάδιο. Ταυτόχρονα εκκενώθηκαν και καθαρίσθηκαν οι παλαιές δεξαµενές αερισµού και η δεξαµενή καθίζηοης. Σε τρίτη φάση έγιναν η εκσκαφή και εξυγίανση του ελλείποντος τεταρτηµορίου των παλαιών δεξαµενών αερισµού, κατασκευάσθηκε το τεταρτηµόριο αυτό, έγινε η εσωτερική διαµόρφωση των δεξαµενών αερισµού και καθίζησης, έγιναν οι κύριες µετατροπές των αντλιοστασίων λάσπης και εγκαταστάθηκε ο απαραίτητος ΗΛΜ εξοπλισµός. Σε τέταρτη φάση συνδέθηκαν τα δύο συστήµατα και λειτούργησαν από κοινού σαν ολοκληρωµένη πλέον εγκατάσταση. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 76

78 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ: Η υφιστάµενη εγκατάσταση µε τις κατάλληλες τροποποιήσεις και έργα, καλύπτει τα 2/3 της συνολικής δυναµικότητας, ενώ η κατασκευασθείσα νέα γραµµή επεξεργασίας καλύπτει το υπόλοιπο 1/3 για τις ανάγκες της προσεχούς 30ετίας. Η προσαγωγή των λυµάτων γίνεται στο φρεάτιο άφιξης της εγκατάστασης, το οποίο εξοπλίζεται µε διάτρητο αγωγό διάχυσης αέρα για την αποφυγή αποθέσεων στερεών. Κατασκευάστηκε νέα µονάδα προεπεξεργασίας παράλληλη µε την υφιστάµενη που καταργείται και θα λειτουργεί µόνο εναλλακτικά ως γραµµή παράκαµψης. Μετά το φρεάτίο άφιξης, τα λύµατα περνούν διαδοχικά µε φυσική ροή από την εγκατάσταση εσχάρωσης. Η εγκατάσταση αποτελείται από αυτόµατη εσχάρα ανοιγµάτων 20 χιλιοστών και µια απλή παρακαµπτήριο εσχάρα. Σε περίπτώση βλάβης και έµφραξης της αυτόµατης εσχάρας τα λύµατα υπερχειλίζουν αυτόµατα στο κανάλι της απλής εσχάρας. Τα εσχαρίσµατα συλλέγονται µε κοχλία και από εκεί εκκενώνονται σε δοχεία αποθήκευσης προς αποκοµιδή. Μετά την εσχάρωση τα λύµατα περνούν σε κανάλι τύπου ΡΑRSHALL για τη µέτρηση της παροχής που θα λειτουργεί και σαν έλεγχος της στάθµης στην εσχάρα. Τοποθετήθηκε λοιπόν µετρητής παροχής καναλιού τύπου Venturi µε σύστηµα µέτρησης στάθµης υπερήχων. Στη συνέχεια τα λύµατα περνούν στην αεριζόµενη ορθογωνική δεξαµενή εξάµµωσης και αποµάκρυνσης λιπών Ο εξαµµωτής αποµονώνεται µε συρτοθυρίδα και είναι αεριζόµενου τύπου. Ο χρόνος παραµονής των λυµάτων και ο αερισµός είναι ρυθµισµένα έτσι ώστε η ταχύτητα στροβιλισµού των υγρών µέσα στον εξαµµωτή να µην υπερβαίνει τα 0,3 m/δλ, ταχύτητα κατά την οποία καθιζάνουν άµµος, χαλίκια και άλλα ανόργανα στερεά µεγέθους άνω των 0,2 mm., ενώ παραµένουν σε αιώρηση τα ελαφρότερα οργανικά στερεά. Η άµµος που συγκεντρώνεται σε εκβάθυνση του πυθµένα, σαρώνεται από κινητή γέφυρα και αποµακρύνεται µε αντλίες άµµου που θα τροφοδοτούν αυτόµατο σύστηµα διαχωρισµού της άµµου. Η διαχωριζόµενη άµµος θα αποθηκεύεται σε δοχεία αποθήκευσης προς αποκοµιδή. Παράλληλα µε τον εξαµµωτή δηµιουργήθηκε κανάλι ηρεµίας της ροής για την επίπλευση των λιπών, τα οποία θα συλλέγονται µε τη βοήθεια του επιφανειακού ξέστρου της κινητής ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 77

79 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 5 γέφυρας και θα αποθηκεύονται σε φρεάτια προς αποκοµιδή. Μετά την εξάµµωση-λιποσυλλογή τα λύµατα υπερχειλίζουν σε φρεάτιο εξόδου. Από το φρεάτίο εξόδου του εξαµµωτή τα λύµατα περνούν στο φρεάτίο άντλησης απ' όπου και ανυψώνονται µε το κατασκευασθέν αντλιοστάσιο ανύψωσης λυµάτων, ώστε να διακινηθούν µε βαρύτητα στο υπόλοιπο της εγκατάστασης. Μετά την εξάµµωση ξεκινά επίσης και ο παρακαµπτήριος αγωγός της εγκαταστάσεως που καταλήγει απ' ευθείας στο φρεάτιο εξόδου. Μετά την προεπεξεργασία τα λύµατα υπερχειλίζουν προς την αναερόβια δεξαµενή βιολογικής αποφωσφόρωσης. Η δεξαµενή είναι εµβολικής ροής και αποτελείται από 3 τµήµατα. Κάθε τµήµα είναι εξοπλισµένο µε αργόστροφο πτερυγιοφόρο αναδευτήρα. Στο φρεάτιο εισόδου της δεξαµενής καταλήγει η ανακυκλοφορία της ιλύος από τα δύο αντλιοστάσια ανακυκλοφορίας. Από εκεί ξεκινάει και ο αγωγός παράκαµψης της µονάδας που καταλήγει στο φρεάτιο µερισµού του αερισµού κατάντη της δεξαµενής βιολογικής αποφωσφόρωσης. Τα λύµατα από την µονάδα αποφωσφόρωσης υπερχειλίζουν στο φρεάτιο µερισµού. Από εκεί διανέµονται µέσο υπερχειλιστή στις δύο γραµµές επεξεργασίας και στις δεξαµενές αερισµού µε λόγο παροχών 2 προς 1. Στην εγκατάσταση υπάρχουν πλέον δύο γραµµές επεξεργασίας: Η Α γραµµή που είναι η τροποποιηµένη υπάρχουσα γραµµή Η Β γραµµή, που είναι η νέα γραµµή επεξεργασίας παράπλευρα της υπάρχουσας. Κάθε γραµµή βιολογικής επεξεργασίας αποτελείται από τα εξής διακεκοµµένα τµήµατα: Αναερόβια ζώνη για αποµάκρυνση φωσφόρου (κοινή δεξαµενή και για τις δυο γραµµές) Ανοξική ζώνη για µετατροπή των νιτρικών σε αέριο άζωτο Αερόβια ζώνη για µείωση του οργανικού φορτίου και µετατροπή του αζώτου σε νιτρικά ευτεροβάθµια καθίζηση Αντλιοστάσιο ανακυκλοφορίας και περίσσειας ιλύος. Από το φρεάτιο µερισµού του αερισµού τα λύµατα οδηγούνται στην µονάδα απονιτροποίησης όπου επικρατούν ανοξικές συνθήκες για την αποµάκρυνση των νιτρικών προς ελεύθερο άζωτο. Το υφιστάµενο συγκρότηµα δεξαµενών αερισµού (Α Γραµµή), µετά την προσθήκη και του τελευταίου τεταρτηµορίου, διαµορφώνεται σε ενιαίο συγκρότηµα αερισµού και απονιτροποίησης. Το πρώτο τεταρτηµόριο αποτελεί την δεξαµενή απονιτροποίησης που είναι εξοπλισµένη µε δύο υποβρύχιους αναδευτήρες. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 78

80 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 5 Η νέα µονάδα απονιτροποίησης (Β' Γραµµή) είναι εξοπλισµένη µε έναν υποβρύχιο αναδευτήρα ίδιου τύπου µε της Α' Γραµµής. Στην είσοδο κάθε δεξαµενής και σε κατάλληλη διάταξη ώστε να εξασφαλίζεται ανάµιξη µε την τροφοδοσία, καταλήγει η εσωτερική ανακυκλοφορία ανάµικτου υγρού (µέσω αντλιών). Τα λύµατα από την µονάδα απονιτροποίησης υπερχειλίζουν στην µονάδα αερισµού, όπου επιτυγχάνεται η µείωση του οργανικού φορτίου και η νιτροποίηση των λυµάτων. Χρησιµοποιείται σύστηµα αερισµού αποτελούµενο από σταθερούς βραδύστροφους επιφανειακούς αεριστήρες. Η µονάδα αερισµού της Α' Γραµµής αποτελείται πλέον από τρεις δεξαµενές (δύο υπάρχουσες και µία νέα) εξοπλισµένες µε τρεις επιφανειακούς αεριστήρες επί γέφυρας από οπλισµένο σκυρόδεµα, Η νέα δεξαµενή αερισµού (Β' Γραµµή) είναι και αυτή εξοπλισµένη µε τρεις επιφανειακούς αεριστήρες επί γέφυρας από οπλισµένο σκυρόδεµα. Η ρύθµιση της οξυγόνωσης γίνεται µε ρυθµιζόµενο υπερχειλιστή 3 και 1,5m αντίστοιχα στην έξοδο κάθε δεξαµενής που µεταβάλλει την στάθµη υγρού στην δεξαµενή και κατά συνέπεια την βύθιση των επιφανειακών αεριστήρων και απόδοση οξυγόνου στο σύστηµα. Στην έξοδο κάθε δεξαµενής βρίσκεται εγκατεστηµένο το αντλιοστάσιο εσωτερικής ανακυκλοφορίας ανάµικτου υγρού. Από εκεί, τα λύµατα αφού υποστούν βιολογική επεξεργασία υπερχειλίζουν σε φρεάτιο µερισµού και θα κατανέµονται δια βαρύτητας προς τις δύο κυκλικές δεξαµενές τελικής καθίζησης, όπου κάτω από συνθήκες ηρεµίας θα διαχωρίζονται τα στερεά από τα υγρά. Οι δεξαµενές περιέχουν περιστρεφόµενη γέφυρα εξοπλισµένη µε ξέστρο πυθµένα για τη συλλογή της ιλύος και ξέστρο επιφάνειας για τη συλλογή των επιπλεόντων. Η καθιζάνουσα λάσπη ανακυκλοφορείται στη δεξαµενή αποφωσφόρωσης µε ξεχωριστά αντλιοστάσια, για κάθε δεξαµενή καθίζησης, για να διατηρείται σταθερό το ποσοστό ενεργού ιλύος, ενώ η πλεονάζουσα λάσπη θα αντλείται µε ειδικές διατάξεις προς τους παχυντές. Τα επιπλέοντα στερεά των καθιζήσεων θα συλλέγονται σε παράπλευρα φρεάτια και θα αντλούνται κατά διαστήµατα σε δοχεία αποκοµιδής. Στο αντλιοστάσιο της υφιστάµενης δεξαµενής καθίζησης εγκαταστάθηκαν δύο υποβρύχιες αντλίες ανακυκλοφορίας και µια υποβρύχια αντλία περίσσειας ιλύος, ενώ στο αντλιοστάσιο της νέας γραµµής µια αντλία ανακυκλοφορίας και µία περίσσειας ιλύος. Μετά τις δεξαµενές τελικής καθίζησης τα λύµατα περνούν στο σύστηµα απολύµανσης για προσθήκη διαλύµατος NaOCl. Η µονάδα απολύµανσης αποτελείται από τη δεξαµενή χλωρίωσης, όπου επιτυγχάνεται η επαφή του χλωρίου µε τα λύµατα και από τον οικίσκο χλωρίωσης που στεγάζει το συγκρότηµα του χλωριωτή και το δοχείο αποθήκευσης του διαλύµατος NaOCl. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 79

81 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 5 Η δεξαµενή κατασκευάστηκε παράπλευρα της υφιστάµενης δεξαµενής επαφής και δίπλα ο οικίσκος χλωρίωσης. Από εκεί τα λύµατα καταλήγουν στον αγωγό εκβολής µέσω του φρεατίου εξόδου. Από το φρεάτιο εξόδου θα γίνεται άντληση νερού που θα διηθείται µέσο φίλτρου άµµου και θα συλλέγεται σε δεξαµενή για το πλύσιµο της πρέσσας. Η περίσσεια ιλύος (λάσπη) των δεξαµενών καθίζησης συµπυκνώνεται στον µηχανικό παχυντή λάσπης και από εκεί διοχετεύεται προς το σύστηµα µηχανικής αφυδάτωσης. Η µονάδα πάχυνσης αποτελείται από µηχανικό παχυντή τύπου τράπεζας που η εγκατάστασή του έχει γίνει εντός του υφιστάµενου κτιρίου µηχανικής αφυδάτωσης. Πριν την πάχυνση και αφυδάτωση υπάρχει κυκλική δεξαµενή οµογενοποίησης και προπάχυνσης των λασπών µε σύστηµα διάχυτου αερισµού και περιλαµβάνει την εγκατάσταση άντλησης της λάσπης µεταβλητής παροχής, για την τροφοδοσία του συγκροτήµατος µηχανικής πάχυνσης. Τα υπερκείµενα υγρά των παχυντών και τα υγρά της αφυδάτωσης θα συλλέγονται σε φρεάτιο στραγγιδίων απ' όπου θα αντλούνται στον µεριστή αερισµού. Η αφυδατωµένη πίττα λάσπης, αποθηκεύεται αυτόµατα σε ειδικά δοχεία και αποκοµίζεται περιοδικά για να ταφεί µαζί µε τα δηµοτικά απορρίµµατα στο χώρο υγειονοµικής ταφής του ήµου. Εναλλακτικά, µπορεί να συσσωρευθεί σε ειδικούς χώρους και να χρησιµοποιηθεί για τη λίπανση µη άµεσα βρώσιµων καλλιεργειών. Η εγκατάσταση υποδοχής και προεπεξεργασίας βοθρολυµάτων βρίσκεται στην είσοδο του οικοπέδου. ιαθέτει 2 στόµια υποδοχής µε καλάθια συγκράτησης στερεών. Τα βοθρολύµατα αερίζονται µε διάχυτο αέρα παρουσία λάσπης που παρέχεται από αντλία µέσα οπό τις δεξαµενές αερισµού. Από τη δεξαµενή προαερισµού τα βοθρολύµατα υπερχειλίζουν σε αντλιοστάσιο ανύψωσης που τα διοχετεύει απ' ευθείας στον αερισµό. Η διάταξη βελτιώθηκε µε επέκταση του φρεατίου υποδοχής, την προσθήκη αυτόµατης µηχανικής εσχάρας και την εγκατάσταση αυτόµατης απόσµησης. Στη νέα διάταξη της µονάδας, µε τον αεριζόµενο εξαµµωτή-λιποσυλλέκτη, τα βοθρολύµατα µπορούν πλέον να διοχετευθούν µε βαρύτητα απ ευθείας εκεί. (ΝΑΜΑ,1996) Όλο το σύστηµα επεξεργασίας ως προς την λειτουργία και τις µετρήσεις, ελέγχεται πλέον από πλήρες ολοκληρωµένο σύστηµα αυτοµατισµού (PLC).(Βλ. Ενότητα 6) Επί πλέον βελτιώνονται τα εξής: α) Η περίφραξη των εγκαταστάσεων ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 80

82 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 5 β) Το δίκτυο διανοµής καθαρού νερού της εγκατάστασης γ) Ο πλήρης ηλεκτροφωτισµός της εγκατάστασης δ) Το οδικό δίκτυο της εγκατάστασης. ε) Τα κτιριακά έργα της εγκατάστασης που συνίστανται στην επέκταση του κτιριακού ελέγχου, του χηµείου, των χώρων γραφείων και υγιεινής, αποθηκών και συνεργείων, Υ/Σ και Η/Ζ ΝΕΑ ΕΡΓΑ ΚΑΙ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Συνοπτικά, οι ελάχιστες απαιτήσεις σε νέα έργα που απαιτήθηκαν είναι οι εξής: οµικά έργα Εσχάρωση Εξαµµωτής - Λιποσυλλέκτης Πρόσθετο φρεάτιο ανύψωσης Πρόσθετος χώρος φυσητήρων εξαµενή αποφωσφόρωσης Φρεάτιο διανοµής αερισµού Νέες δεξαµενές αερισµού Νέο τεταρτηµόριο παλαιών δεξαµενών αερισµού Εσωτερική διαµόρφωση παλαιών δεξαµενών αερισµού Νέα δεξαµενή καθίζησης Νέα φρεάτια ανλτιοστασίων ιαµόρφωση παλαιάς καθίζησης Προσθήκη στη δεξαµενή χλωρίωσης εξαµενή οµογενοποίησης λάσπης Κτίριο γραφείων, χηµείο και αίθουσα διδασκαλίας Αποδυτήρια ιαµόρφωση κτιρίου ελέγχου Κτίριο Η/Ζ και Υ/Σ Αποθήκες Συνεργείο Τεχνικό έργο αγωγού εκβολής Συµπλήρωση και βελτίωση περίφραξης Νέοι αγωγοί βαρύτητας Παρακαµπτήριος εγκατάστασης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 81

83 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα ΗΛΜ Έργα Μεταφορά και επανεγκατάσταση εσχαρών και θυροφραγµάτων Νέος δίαυλος ΡΑRSHALL και επανεγκατασταση µετρητού παροχής Εξοπλισµός εξαµµωτού - λιποσυλλέκτη Κοχλίας εσχαρισµάτων Κοχλίας άµµου Τρίτος κοχλίας Αρχιµήδους Εφεδρική αντλία ανύψωσης Τέσσερις αναδευτήρες αποφωσφόρωσης Εξοπλισµός µεριστού αερισµού Αναδευτήρας απονιτρικοποίησης νέας δεξαµενής Αναδευτήρας απονιτρικοποίησης παλαιάς δεξαµενής Τρεις νέοι επιφανειακοί αεριστήρες 15 ΚW Αλλαγή στροφείων παλαιών αεριστήρων 30 ΚW Μετεγκατάσταση ενός αεριστήρα 30 ΚW Νέοι καταθλιπτικοί αγωγοί Υ/Σ υποβιβασµού τάσης Εξοπλισµός νέων κτιρίων Νέος εξοπλισµός χηµείου Ηλεκτροκίνητοι υπερχειλιστές αερισµού Οξυγονόµετρα αερισµού Γέφυρα νέας καθίζησης µε ξέστρα Νέες αντλίες ανακυκλοφορίας και απόρριψης λάσπης Νέοι χλωριωτές Μετατροπές ξέστρου παλαιάς καθίζησης Αντλιοστάσιο µηχανικού παχυντού Νέος µηχανικός παχυντής Εξοπλισµός οµογενοποίησης Νέοι δοσοµετρητές λάσπης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 82

84 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 ENOTHTA 6 ΛΕΠΤΟΜΕΡΗΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ EΠΙΜΕΡΟΥΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ, ΠΑΡΑ ΟΧΕΣ ΥΓΕΙΟΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΩΝ ΚΑΙ ΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΟΝΑ ΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΜΕΝΗ Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ Οι αναλυτικοί υπολογισµοί για την λειτουργία των επιµέρους στοιχείων που παρατίθενται σε αυτό το κεφάλαιο έγιναν µε βάση τις απαιτήσεις των τευχών δηµοπράτησης του έργου, τη διεθνή βιβλιογραφία και εµπειρία και όσων αναφέρθηκαν στα προηγούµενα κεφάλαια, βάσει των οποίων τεκµηριώνεται το νέο σύστηµα επεξεργασίας Τα ρυπαντικά και υδραυλικά φορτία, που λήφθηκαν υπόψη για την διαστασιολόγηση των έργων παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα: Μέση ηµερήσια παροχή: 8000 m 3 /d Παροχή αιχµής: 150 l/s BOD kg/d SS 2800 kg/d TKN 400 kg/d Φώσφορος 120 kg/d Ελάχιστη θερµοκρασία λυµάτων 11 ο C Μέγιστη θερµοκρασία λυµάτων 22 ο C 6.1.ΈΡΓΑ ΕΙΣΟ ΟΥ ΚΑΙ ΠΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Φρεάτιο άφιξης Η απαίτηση ήταν να ανακατασκευαστεί το φρεάτιο άφιξης, λόγω αύξησης των παροχών. Το φρεάτιο που κατασκευάστηκε έχει διαστάσεις 1,70 1,0 4,0 m (βάθος) παραπλεύρως της νέας µονάδας προεπεξεργασίας. Το νέο φρεάτιο συνδέεται µε αγωγό Φ500 µε το υφιστάµενο φρεάτιο και στον ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 83

85 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 πυθµένα φέρει διάτρητο αγωγό αέρα, που τροφοδοτείται από τους φυσητήρες εξάµµωσης, ώστε να µην δηµιουργούνται αποθέσεις στερεών Εσχάρωση Σκοπός των εσχάρων είναι η συγκράτηση σε αυτές και στη συνέχεια η αποµάκρυνση των ογκωδών αντικειµένων (κοµµάτια ξύλων, πλαστικά, κλπ.), για να προστατευτεί από το φράξιµο ή τη φθορά ο ΗΛΜ εξοπλισµός της µονάδας Οι ελάχιστες απαιτήσεις για την αναβαθµισµένη Ε.Ε.Λ. Σπάρτης, ήταν οι ακόλουθες: - 1 αυτόµατη καθαριζόµενη τοξωτή εσχάρα µε διάκενα 20 mm - 1 χειρωνακτικά καθαριζόµενη εσχάρα µε διάκενα επίσης 20 mm - µέγιστη ταχύτητα δια µέσου της εσχάρας 1,20 m/s - ελάχιστη ταχύτητα στο κανάλι 0,60 m/s Κατασκευάστηκαν λοιπόν δύο κανάλια εσχάρωσης, στα οποία εγκαταστάθηκε µία αυτόµατη εσχάρα και µία χειροκαθαριζόµενη. Η τοξωτή εσχάρα έχει τα παρακάτω χαρακτηριστικά: Πλάτος εσχάρας Β = 0,70 m Απόσταση ράβδων e = 20 mm ιατοµή ράβδων mm Η ταχύτητα δια µέσου των ράβδων της εσχάρας δίνεται από τη σχέση: ν 1 = [(s + e) / e] Q / B * y, όπου s: πάχος ράβδων e: απόσταση ράβδων Β: πλάτος εσχάρας y: βάθος ροής Παρακάτω παρουσιάζονται οι ταχύτητες ν ( δια µέσου των ράβδων) για την παροχή αιχµής. Q (l/s) y (m) v (m/s) Q αιχµής 150 0,50 0,69 Οι απώλειες φορτίου δια µέσου των εσχαρών δίδονται από τη σχέση: h 1 = ξ (v 2 / 2g ) και ξ = β [(s e + n) / (1-n)] 4/3 [e / (s e)] 2, όπου ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 84

86 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 β: συντελεστής διατοµής που λαµβάνεται ίσος µε 1,04 n: ποσοστό έµφραξης n = 50% Για την δυσµενέστερη περίπτωση Qαιχµής; η ταχύτητα δια µέσου των ράβδων ανέρχεται σε 0,69 m / s και συνεπώς οι απώλειες φορτίου ανέρχονται σε 0,08 m. Τελικά λαµβάνεται συνολική απώλεια φορτίου 0,10 m., που είναι επαρκής για την αντιµετώπιση εκτάκτων περιστατικών Η αναµενόµενη ποσότητα εσχαρωµάτων εκτιµάται σε 40 m 3 / 10 6 m 3 λυµάτων για ανοίγµατα εσχάρωσης 1,5 cm. (Metcalf and Eddy,1991). Με βάση την παραπάνω σχέση η ηµερήσια θερινή ποσότητα των εσχαρωµάτων είναι: 320 1t/ηµέρα Για την µεταφορά των εσχαρωµάτων σε κάδους συλλογής εγκαταστάθηκε ηλεκτροκίνητος µεταφορικός κοχλίας που θα οδηγεί τα εσχαρίσµατα σε τροχήλατο κάδο. Ανάντη και κατάντη των εσχαρών υπάρχουν θυροφράγµατα αποµόνωσης. Σε περίπτωση έµφραξης της αυτοκαθαριζόµενης εσχάρας, τα λύµατα θα υπερχειλίζουν αυτόµατα το κανάλι της παρακαµπτηρίου εσχάρας Μέτρηση παροχής Όπως είπαµε, µετά την εσχάρωση τα λύµατα περνούν σε κανάλι τύπου PARHALL για την µέτρηση της παροχής που λειτουργεί και σαν έλεγχος της στάθµης στις εσχάρες. Σκοπός της µέτρησης παροχής είναι ο υπολογισµός της παροχής που διέρχεται από την Ε.Ε.Λ. µε βάση την οπoία ρυθµίζεται η λειτουργία σηµαντικών µονάδων. Με το σήµα της παροχής ρυθµίζεται συνήθως η λειτουργία της διάταξης συλλογής, αποµάκρυνσης και στράγγισης της άµµου του αεριζόµενου εξαµµωτή, των αντλιών ανακυκλοφορίας και των µονάδων που χρησιµοποιούν χηµικά (π.χ.απολύµανση) Το ύψος στάθµης των υγρών ανάντη του µετρητού παροχής δίνεται από τον τύπο: Q = 6400 * b * h 3/2, όπου Q = παροχή σε m 3 / h b = πλάτος στένωσης διαύλου σε m h = ύψος στάθµης ανάντη σε m Στο ανοικτό κανάλι κατάντη των εσχαρών πλάτους 0,70 m. εγκαταστάθηκε µετρητής παροχής (Venturi mater) µε πλάτος στένωσης 25 m. Ο µετρητής παροχής είναι τύπου υπερήχων και περιλαµβάνει αισθητήριο στάθµης, ποµπό σήµατος, όργανο στιγµιαίας παροχής και καταγραφικό. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 85

87 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα Εξάµµωση - Λιποσυλλογή Μετά το δίαυλο Parshall τα λύµατα περνούν στην εγκατάσταση εξάµµωσης λιποσυλλογής. Η αφαίρεση της άµµου είναι απαραίτητη γιατί η παρουσία της δηµιουργεί προβλήµατα στη λειτουργία της εγκατάστασης, όπως εναπόθεση φερτών υλικών στον πυθµένα αγωγών και δεξαµενών, φράξιµο σωληνώσεων κλπ. Η άµµος καθιζάνει στον πυθµένα της δηµιουργούµενης ορθογωνικής δεξαµενής, ενώ η αφαίρεση γίνεται µε µία αντλία άµµου. Η συλλεγόµενη άµµος διοχετεύεται σε ειδικό κοχλία πλύσης και στραγγιστήριο και στη συνέχεια φορτώνεται σε δοχείο συλλογής που αποκοµίζεται περιοδικά µαζί µε τα εσχαρίσµατα και τα άλλα υποπροϊόντα της εγκατάστασης. Τα υγρά πλύσης της άµµου και τα υπερχειλίσµατα επιστρέφουν στο αντλιοστάσιο ανύψωσης της εγκατάστασης µε βαρύτητα Η λιποσυλλογή αποσκοπεί στην αφαίρεση λιπών, ελαιωδών και επιπλεόντων ουσιών που συνήθως βρίσκονται στα αστικά λύµατα, στην είσοδο της εγκατάστασης για να µην δηµιουργήσουν προβλήµατα κατά τη βιολογική επεξεργασία. Η λιποσυλλογή γίνεται µέσα στους εξάµµωτές σε παράλληλο κανάλι ηρεµίας που δηµιουργήθηκε στη µια πλευρά του εξαµµωτή. Το κανάλι αυτό πλάτους 1,00 m, βρίσκεται σε υποβρύχια επικοινωνία µε το κυρίως τµήµα του εξαµµωτή, στην επιφάνεια του οποίου επιπλέουν και συλλέγονται λιπαρές και άλλες επιπλέουσες ουσίες. Στην κάθε άκρη του καναλιού, υπάρχει φρεάτιο συλλογής λιπών. Με κάθε πέρασµα του επιφανειακού ξέστρου, που είναι διπλής δράσης, τα λίπη ωθούνται στα φρεάτια αποθήκευσης. Από τα φρεάτια αυτά αφαιρούνται µε χειρισµό δικλείδων τα υγρά και παραµένουν τα λίπη, τα οποία αφαιρούνται µε αναρρόφηση και διατίθενται µαζί µε τα εσχαρίσµατα, την άµµο και την πίττα λάσπης σε εγκεκριµένο χώρο του ήµου. Από τη βιβλιογραφία και εµπειρία συνίσταται ένας ελάχιστος χρόνος παραµονής της τάξεως των 4 5 min (για την παροχή αιχµής) για την επίτευξη βάσιµης αποµάκρυνσης του 95 % της άµµου µε µεγέθη κόκκων µεγαλύτερα από 0,2 mm. Η ποσότητα της παραγόµενης άµµου εξαρτάται από το δίκτυο. Για χωριστικά δίκτυα έχει βρεθεί ότι κυµαίνεται από 0,004 έως 0,037 l / m 3 λυµάτων, ενώ για παντορροϊκά από 0,004 έως 0,18 l / m 3 λυµάτων. Για την διαστασιολόγηση της µονάδας χρησιµοποιήθηκαν τα παρακάτω κριτήρια, σύµφωνα µε τα καθοριζόµενα στα Τεύχη ηµοπράτησης: αριθµός µονάδων : 1 χρόνος παραµονής : > 3 min παροχή αιχµής : 150 1/sec σχέση µήκους/πλάτους : > 3 : 1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 86

88 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 απόδοση (για άµµο διαµέτρου 0,25 mm) : 95% πλάτος απολιπωτή : 1,00 m Με βάση τα παραπάνω κριτήρια ο ελάχιστος συνολικός ενεργός όγκος των εξαµµωτών ανέρχεται σε: (0,15 60) 3 = 27 m 3 Κατασκευάστηκε λοιπόν µία επιµήκης αεριζόµενη δεξαµενή µε διαστάσεις επιφάνειας 2,0 7,0 m, µέγιστο ύψος υγρού 4,20 m, ενεργού όγκου 40,6 m 3 χωρίς τον απολιπωτή. Στη δεξαµενή δηµιουργήθηκε όπως είπαµε επιµήκης χώρος ηρεµίας πλάτους 1,00 m όπου θα συγκεντρώνονται τα λίπη και θα εκβάλλουν σε φρεάτιο λιποσυλλογής. Οι χρόνοι παραµονής (σε min) για τις διάφορες παροχές, που αναµένονται στην εγκατάσταση παρουσιάζονται στον παρακάτω Πίνακα. Συνολικός όγκος (m 3 ) 40,6 Qαίχµής 4,5 Qελάχιστη 7,3 Με τον χρόνο αυτό και σύµφωνα µε το επισυναπτόµενο ιάγραµµα του Κalbskopf αποµακρύνονται από τα λύµατα οι κόκκοι της άµµου άνω των 20 mm, σε ποσοστό σχεδόν 95%. Σχήµα 6.1 ιάγραµµα Kalbskopf ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 87

89 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Η απαιτούµενη ποσότητα του αέρα υπολογίζεται, κατά Londong, από την παρακάτω σχέση: Q = (0,07 + 0,76.1nΤ ε ) 1,33, όπου: Q : απαιτούµενη ποσότητα αέρα σε m 3 / m 3.h Τ ε : βάθος τοποθέτησης διαχυτήρων 2,90 m Για συνολικό ενεργό όγκο κάθε δεξαµενής εξάµµωσης (µαζί µε τον απολιπωτή) 55 m 3, η ελάχιστη ποσότητα αέρα ανέρχεται σε 1,2 m 3 /m 3 δεξαµενής, ή 1,2 χ 55 = 66 m 3 /h αέρα. Εγκαταστάθηκαν δύο φυσητήρες (ο ένας εφεδρικός) δυναµικότητας 90 m 3 / h ο κάθε ένας στα 500 mbar για την παροχή του απαραίτητου αέρα. Οι δύο φυσητήρες εγκαταστάθηκαν σε ανεξάρτητο οικίσκο. Ο αερισµός του εξαµµωτή γίνεται µε διάχυση αέρα από αγωγό Φ100 κατά µήκος της δεξαµενής. Ο αέρας διανέµεται µέσω 2 4 διάχυτων χοντρής φυσσαλίδος µε παροχή ανά διαχυτήρα 25 m 3 / h. περίπου. Στη δεξαµενή εγκαταστάθηκε παλινδροµική γέφυρα, εξοπλισµένη µε ξέστρο πυθµένα και ξέστρο επιφανείας. Το ξέστρο πυθµένα συλλέγει την άµµο σε κώνο στην έξοδο της δεξαµενής από όπου αποµακρύνεται µε αντλία άµµου προς το συγκρότηµα του αµµοδιαχωριστή. Σύµφωνα µε την βιβλιογραφία, η µέση ηµερήσια παραγωγή άµµου εκτιµάται ότι θα ανέρχεται σε 60 1/1000 m 3 και συνεπώς στην δυσµενέστερη περίπτωση η αναµενόµενη παροχή άµµου ανέρχεται σε: /1.000 = 480 l / d.. Για την διαστασιολόγηση του συστήµατος αποκοµιδής/πλύσης της άµµου και θεωρώντας έναν συντελεστή αιχµής 2, έχουµε τα εξής: ηµερήσια ποσότητα άµµου : 0,48 m 3 / d. πυκνότητα µίγµατος : kg / m 3 ποσότητα υγρής άµµου : 768 kg / d συντελεστής αιχµής : 2 ώρες λειτουργίας : 6 ανά ηµέρα µεγίστη ωριαία ποσότητα υγρής άµµου : 256 kg / h µέση συγκέντρωση µίγµατος (άµµος/νερό) : 10 % ωριαία ποσότητα µίγµατος (άµµος/νερό) : 25,6 m 3 / h χρόνος κύκλου λειτουργίας αντλίας άµµου : 10 min / h δυναµικότητα συστήµατος πλύσης άµµου : 25,6 m 3 / h O αµµοδιαχωριστής, µέγιστης δυναµικότητας 35 m 3 / h, που έχει εγκατασταθεί, καλύπτει τις ανάγκες της 30ετίας. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 88

90 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα Αντλιοστάσιο ανύψωσης Το αντλιοστάσιο ανύψωσης έχει σχεδιαστεί για την τελική παροχή αιχµής των 540 m 3 / h. Πέραν από τους δύο ήδη υπάρχοντες κοχλίες Αρχιµήδη παροχής της τάξεως των 200 m 3 / h ο καθένας, εγκαταστάθηκε και τρίτος κοχλίας. Εγκαταστάθηκαν επίσης 2+1 υποβρύχιες αντλίες παροχής 75 l / s η κάθε µία και συνολικού µανοµετρικού ύψους 5,50 m. Οι αντλίες µε κοινό καταθλιπτικό αγωγό Φ300 οδηγούν τα λύµατα στο φρεάτιο εισόδου της δεξαµενής αποφωσφόρωσης, ενώ συγχρόνως υπάρχει φρεάτιο όπου θα οδηγούνται τα λύµατα, αν για κάποιο λόγο σταµατήσει η λειτουργία των αντλιών ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΗΝ Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ Η βασικότερη τροποποίηση που έγινε στην Εγκατάσταση Επεξεργασίας Λυµάτων της Σπάρτης αφορά αυτό ακριβώς το στάδιο της βιολογικής επεξεργασίας και η σηµασία του είναι µέγιστη στην όλη διαδικασία επεξεργασίας των λυµάτων. Όταν δηµοπρατήθηκε το έργο της αναβάθµισης και επέκτασης της Ε.Ε.Λ. Σπάρτης, οι κύριες απαιτήσεις των τευχών δηµοπράτησης ήταν οι παρακάτω: Σύστηµα παρατεταµένου αερισµού µε σταθεροποίηση της ιλύος (θ c > 18d για ελάχιστη θερµοκρασία λυµάτων 11 ο C). Να επιτυγχάνεται αποµάκρυνση αζώτου, µέσω νιτροποίησης απονιτροποίησης Να επιτυγχάνεται βιολογική αποµάκρυνση φωσφόρου σε ανεξάρτητη αναερόβια δεξαµενή Υδραυλικός χρόνος παραµονής στην αναερόβια δεξαµενή αποφωσφόρωσης µε βάση την µέγιστη παροχή αιχµής τους και ανακυκλοφορίας >1,0 h. συνολικός αναερόβιος όγκος τουλάχιστον 14% του συνολικού όγκου των αντιδραστήρων (αερισµός - απονιτροποίηση - αποφωσφόοωση) ΜLSS έως mg / l ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 89

91 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 χρόνος παραµονής λυµάτων > 16 h στη µέση παροχή ανοξικό τµήµα : τουλάχιστον m 3 η φόρτιση ιλύος δεν θα υπερβαίνει το 0,10 kg BOD 5 / kg MLSS * d ογκοµετρική φόρτιση µικρότερη από 0,40 kg ΒΟD / m 3 * d απαιτούµενο οξυγόνο > 2,5 χγρ / χγρ BOD 5 ελάχιστη ισχύς ανάδευσης στις ανοξικές ζώνες 12 W / m 3 ελάχιστη ισχύς ανάδευσης στις αερόβιες ζώνες 20 W / m 3 ανακυκλοφορία ανάµικτου υγρού τουλάχιστον 300 % της µέση ηµερήσιας παροχής σχεδιασµού ανακυκλοφορία ιλύος : % Το σύστηµα της βιολογικής επεξεργασίας που πραγµατοποιήθηκε είναι δόκιµο όπως προκύπτει από την εκτεταµένη τεκµηρίωση που ακολουθεί και στηρίζεται στην ακόλουθη αλληλουχία διαδικασιών. αναερόβια επεξεργασία σε ανεξάρτητη διαµερισµατοποιηµένη δεξαµενή για την ανάπτυξη πολυφωσφορικών βακτηριδίων µε συνέπεια την βιολογική αποµάκρυνση του φωσφόρου µε την δηµιουργία αναερόβιων και µετέπειτα αερόβιων συνθηκών. ανοξικη επεξεργασία των λυµάτων σε ανεξάρτητη δεξαµενή µε σκοπό την µέγιστη επίτευξη των διεργασιών της απονιτροποίησης αερόβια βιολογική επεξεργασία σε ξεχωριστή δεξαµενή τριών διαµερισµάτων που επιτρέπει τη βέλτιστη απόδοσης της νιτροποίησης και µείωσης του οργανικού φορτίου Η δηµιουργηθείσα εγκατάσταση (διεργασία Α 2 /Ο) παρουσιάζεται σχηµατικά στο διάγραµµα που ακολουθεί και αναλύονται και τεκµηριώνονται στη συνέχεια οι επιµέρους διαδικασίες. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 90

92 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Σχήµα 6.2: Σχηµατική παράσταση βιολογικής επεξεργασίας εξαµενή αποφωσφόρωσης στην αναβαθµισµένη Ε.Ε.Λ. Η δεξαµενή της βιολογικής αποφωσφόρωσης που δηµιουργήθηκε, έγινε µετά από προσεκτική µελέτη της διαδικασίας του συστήµατος, όπως όσα αναφέραµε παραπάνω. Κατασκευάστηκε λοιπόν δεξαµενή αποφωσφόρωσης, που αποτελείται από 3 διαµερίσµατα διαστάσεων 9,50 9,50 m 2 το κάθε ένα και ύψους 4,60 m. Ο συνολικός ενεργός όγκος των δεξαµενών είναι 1137 m 3. Τα τρία διαµερίσµατα επικοινωνούν µεταξύ τους µε δυο υποβρύχιες οπές ανά διαµέρισµα, διαστάσεων 1,50 1,50 m 2. Ο χρόνος παραµονής µε βάση την παροχή των λυµάτων και την παροχή ανακυκλοφορίας ιλύος είναι: t = ( ) / (2,5 8000) = 1,4 ώρες Ο παραπάνω χρόνος παραµονής είναι επαρκής για τη διαδικασία της βιολογικής αποφωσφόρωσης σύµφωνα µε τα δεδοµένα της βιβλιογραφίας και της διεθνούς εµπειρίας, όπως παρουσιάζονται αναλυτικά σε όσα προαναφέραµε. Για τη διατήρηση σε αιώρηση του ανάµικτου υγρού τοποθετήθηκαν τρεις αργόστροφοι κατακόρυφοι πτερυγωτοί αναδευτήρες (ένας ανά διαµέρισµα) ισχύος 5,5 kw ο κάθε ένας και φτιαγµένοι από ανοξείδωτο χάλυβα. Οι αναδευτήρες είναι συνεχούς λειτουργίας, αλλά ταυτόχρονα υπάρχει και διακόπτης που ρυθµίζεται από το PLC. Οι αναδευτήρες στηρίζονται σε γέφυρα από οπλισµένο σκυρόδεµα συνολικού πλάτους 1,60m. Στο φρεάτιο εισόδου της δεξαµενής καταλήγει η ανακυκλοφορία ιλύος από τα δυο αντλιοστάσια ανακυκλοφορίας όπου γίνεται ανάµιξή τους µε την τροφοδοσία των λυµάτων πριν εισέλθουν στην δεξαµενή. Τα λύµατα από την µονάδα αποφωσφόρωσης υπερχειλίζουν στο φρεάτιο µερισµού. Η υπερχείλιση ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 91

93 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 γίνεται από υπερχειλιστές µήκους 6,20 και 3,10m και από εκεί τα λύµατα διανέµονται στις δυο γραµµές επεξεργασίας µε λόγο παροχής 2 / εξαµενές αερισµού Ως γνωστόν ο σκοπός των δεξαµενών αερισµού είναι η βιολογική αποµάκρυνση από την υγρή µάζα των αποβλήτων των διαλυµένων οργανικών ενώσεων άνθρακα (ΒOD) και των ενώσεων αζώτου και φωσφόρου µε µ/ο. Οι µ/ο που αναπτύσσονται σε αερόβιες συνθήκες στις Α δεσµεύουν στην κυτταρική τους µάζα τις ενώσεις αυτές και τις µετατρέπουν σε στερεή βιοµάζα, η οποία στη συνέχεια αποµακρύνεται στις Κ από την υγρή µάζα των αποβλήτων. Σκοποί των διατάξεων αερισµού στις Α είναι (α) η εξασφάλιση αερόβιων συνθηκών µε την παροχή της απαιτούµενης ποσότητας οξυγόνου στους µ/ο για την κατανάλωση των οργανικών ενώσεων και του αζώτου και (β) η διατήρηση καθεστώτος ανάµιξης στις Α ώστε να µην καθιζάνει η βιοµάζα στον πυθµένα, αλλά και να υπάρχει οµοιόµορφη κατανοµή των µ/ο, του οξυγόνου και των διάφορων ενώσεων στο σύνολο του όγκου των Α. Ο σχεδιασµός της λειτουργίας των Α στην Ε.Ε.Λ. Σπάρτης έγινε όπως φαίνεται παρακάτω α) θερινή περίοδος (ελάχιστη θερµοκρασία θέρους Τ=22 C) Νιτροποίηση Για την επίτευξη της νιτροποίησης των λυµάτων κατά 96% στην θερµοκρασία Τ = 22 C, έτσι ώστε η συγκέντρωση αµµωνιακού αζώτου στην έξοδο να είναι µικρότερη από 2 mg / 1t, ο απαιτούµενος χρόνος παραµονής ιλύος, όπως προκύπτει από τις σχέσεις (1) έως (4), (κεφάλαιο 3) είναι: Θ cn = 3,55 ηµέρες Επιλέγεται χρόνος παραµονής ιλύος θ cαερ = 7,1 ηµέρες (συντελεστής ασφαλείας 2). Επιλέγοντας συγκέντρωση στερεών του ανάµικτου υγρού στην δεξαµενή αερισµού ΜLSS = mg/1t, από τη σχέση (11) για Ε = 0,95, προκύπτει ότι: θ / θ c =0,0478 οπότε ο υδραυλικός χρόνος παραµονής της αερόβιας ζώνης θ = 0,0478 7,1 = 0,34 ηµέρες. Άρα ο απαιτούµενος αερόβιος όγκος είναι: V αερ = 0,34 ηµέρα m 3 / ηµέρα = m 3 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 92

94 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Απονιτροποίηση Κατά την θερινή περίοδο η συγκέντρωση ολικού αζώτου στην εκροή θα είναι µικρότερη των 15 mg / lt. εδοµένου ότι στην εκροή θα παραµένουν περίπου 3 mg / lt οργανικού αζώτου και 2,0 mg / lt αµµωνιακού αζώτου, θα πρέπει η συγκέντρωση νιτρικών στην έξοδο να ισούται µε 10,0 mg / lt περίπου. Ωστόσο η διαστασιολόγηση γίνεται για συγκέντρωση νιτρικών στην έξοδο 5 mg / lt. Εάν ληφθεί υπόψιν ότι κατά την σύνθεση της βιοµάζας προσλαµβάνεται συνήθως το 15% του εισερχοµένου αζώτου προκύπτει η ακόλουθη ισορροπία µάζας για το άζωτο: Εισερχόµενο άζωτο 400 Κg / ηµ Οργανικό άζωτο στην έξοδο = 0, = 24 kg / ηµ Αµµωνιακό άζωτο στην έξοδο = 0, = 16 kg / ηµ Νιτρικό άζωτο στην έξοδο = 0, = 40 kg / ηµ Άζωτο χρησιµοποιούµενο για σύνθεση = 0, = 60 kg /ηµ Άζωτο προς απονιτροποίηση = 260 Κg /ηµ Η απαιτούµενη βιοµάζα στον ανοξικό αντιδραστήρα ισούται µε: M ανοξ. = 260 / rdn όπου rdn = είναι η ειδική ταχύτητα απονιτροποίησης και η οποία για θερµοκρασία 22 C προκύπτει από την εξίσωση (8) ίση µε 0,11 ηµ -1. Εποµένως, η απαιτούµενη ποσότητα οργανικών στερεών του ανοξικού αντιδραστήρα ισούται µε: M ανοξ. = kg Θεωρώντας λόγο οργανικών στερεών προς ολικά στερεά 0,62, ελάχιστη συγκέντρωση των οργανικών στερεών είναι: η ΜLVSS = 0, = mg / lt ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 93

95 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Ο απαιτούµενος όγκος του ανοξικού αντιδραστήρα ισούται µε: V ανοξ. = 2634 / 2790 = 847 m 3 Επιλέχτηκε τελικά ενεργός όγκος αερόβιου αντιδραστήρα ίσος µε: V αερ = m 3 > m 3 και ενεργός όγκος ανοξικής ζώνης V ανοξ. = m 3 > 847 m 3 Ο βιολογικός αντιδραστήρας αποτελείται από δύο γραµµές Α και Β. Η Α Γραµµή αποτελείται από µία ανοξική και τρεις αερόβιες δεξαµενές (τρία υφιστάµενα τµήµατα και ένα νέο), ενώ η νέα γραµµή Β που κατασκευάστηκε διαθέτει τρία αερόβια και ένα ανοξικό διαµέρισµα. Οι αερόβιες ζώνες της γραµµής Α έχουν διαστάσεις 17,0 17,0 4,60 (ύψος) m, µε µέγιστο βάθος υγρού 3,70 m και συνολικό ενεργό όγκο m 3 περίπου, ενώ το κάθε τµήµα της γραµµής Β έχει διαστάσεις 12,5 12,2 4,50 (ύψος) m, µε βάθος υγρού 3,70 m και συνολικό ενεργό όγκο m 3 περίπου. Σηµειώνεται ότι το βάθος υγρού 3,70 m επιτυγχάνεται µε τον ρυθµιζόµενο υπερχειλιστή εξόδου σε κατακόρυφη θέση. Συνεπώς ο συνολικός αερόβιος όγκος (γραµµή Α και Β) είναι = m 3. Όσον αφορά τις δεξαµενές απονιτροποίησης αυτές αποτελούν το τέταρτο τµήµα των βιολογικών αντιδραστήρων των γραµµών Α και Β. ηλαδή δύο δεξαµενές, διαστάσεων 16,45 16,45 3,70 (ύψος) m για τη γραµµή Α και 12,20 12,20 3,70 (ύψος υγρού) m για τη γραµµή Β. Ο συνολικός ανοξικός όγκος είναι : = m 3. Ο ολικός χρόνος παραµονής ιλύος βάση του ελάχιστου απαιτούµενου όγκου αερόβιας ζώνης ισούται µε: θ c = 7,1 (6402 / 2720) = 16,7 ηµέρες ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 94

96 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Αποµάκρυνση BOD 5 - Σταθεροποίηση ιλύος Ο συνολικός χρόνος παραµονής στερεών στις δεξαµενές αερισµού είναι 16,7 ηµέρες, η φόρτιση ιλύος (F/Μ) ισούται µε 0,083 kg ΒΟD / kg MLSS ηµέρα και η ογκοµετρική φόρτιση (F/V) ισούται µε 0,37 kg ΒΟD 5 / m 3 δεξαµενής. Για την εκτίµηση του βαθµού αποµάκρυνσης ΒΟD 5 έχουν χρησιµοποιηθεί διάφορες συσχετίσεις µεταξύ του βαθµού αποµάκρυνσης και του χρόνου παραµονής στερεών ή της φόρτισης ιλύος, βασισµένες σε κινητικές Μοnod, πρώτης τάξεως ή τροποποιηµένες πρώτης τάξεως. Μια από τις συντηρητικές σχέσεις, (όπως είδαµε και στο κεφάλαιο 3) έχει προταθεί από τους Χριστούλα και Τebbutt (1982), σχέση η οποία έχει επαληθευθεί µε δεδοµένα από πολλές εφαρµογές. Η συσχέτιση βασίζεται σε τροποποιηµένη κινητική πρώτης τάξεως και έχει τη µορφή: θ c = [1 / 1,82 (1 Ε) 0,04] όπου Ε ο βαθµός απόδοσης ως προς Β0D 5. Για θ c = 16.9 ηµέρες, προκύπτει Ε = Κατά συνέπεια η συγκέντρωση ΒΟD στην έξοδο θα είναι: ΒOD 5 εξόδου = 300 (1-0,95) = 15 mg / lt Η συγκέντρωση αυτή είναι µικρότερη από 20 mg / l και ικανοποιεί τις απαιτήσεις των τευχών δηµοπράτησης και της οδηγίας της ΕΟΚ 91/271. Επανακυκλοφορία Ο συντελεστής επανακυκλοφορίας ιλύος (Κ) προσδιορίζεται από τη σχέση (12) της Ενότητας 3. Λαµβάνεται ΜLSS = mg / l, οπότε m = 2,50 και R = 0,65. εποµένως η κανονική παροχή επανακυκλοφορίας θα είναι 0,635 (8.000/20) = 254 m 3 / hr. Επειδή κατά την λειτουργία των εγκαταστάσεων επεξεργασίας, πολύ συχνά εµφανίζονται φαινόµενα κακής καθιζησιµότητας της ιλύος µε τιµές του δείκτη SVI σηµαντικά µεγαλύτερες του 120, ήταν απαραίτητη η ύπαρξη σηµαντικής εφεδρείας για την ανακυκλοφορία. Επιλέγεται συντελεστής επανακυκλοφορίας για το σχεδιασµό R = 2 εποµένως, η µέγιστη παροχή επανακυκλοφορίας ισούται µε 508 m 3 / hr. ηµιουργήθηκαν 3 αντλίες των 170 m / hr η κάθε µία και µία εφεδρική (οι αντλίες εξυπηρετούν την γραµµή Α και η άλλη τη γραµµή Β). ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 95

97 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Παραγωγή περίσσειας ιλύος Από την εξίσωση ισορροπίας στερεών στη δεξαµενή τελικής καθίζησης, προκύπτει η ακόλουθη σχέση για την παροχή της περίσσειας ιλύος (θ/θ c = 0,0478, m= 2,5): W = { [(θ / θ c ) MLSS SSe] / (mmlss Sse) } * Q για SSe = 0 mg / lt (συντηρητική παραδοχή) προκύπτει W = 153 m 3 / ηµέρα ή ποσότητα περίσσειας ιλύος ίση µε kg / ηµέρα. Tοποθετήθηκαν δύο αντλίες (και µία εφεδρική) των 20 m 3 / hr. οι οποίες επαρκούν για την κάλυψη των αναγκών για 4 ώρες λειτουργίας την ηµέρα. Ζήτηση οξυγόνου Στα συστήµατα ενεργού ιλύος η ολική ζήτηση οξυγόνου υπολογίζεται µε βάση το εισερχόµενο φορτίο, το οξειδούµενο αµµωνιακό άζωτο, τον βαθµό απονιτροποιησης και τέλος τη ζήτηση για ενδογενή αναπνοή. Η ολική ζήτηση δίνεται από τη σχέση 14 της Ενότητας 3: ΟVR = 0,59 C ΝΗ ΝΤ ΜLSS V ΟURend όπου ΟVR = ζήτηση οξυγόνου (kg / ηµέρα) C = οργανικό φορτίο σε όρους ΒΟD 5 (= 0.95 x = kg / ηµ) ΝΗ ΝΤ = φορτίο αµµωνιακού αζώτου που οξειδώνεται (= 400 kg / ηµέρα) = ποσότητα απονιτροποιούµενου αζώτου (= 260 Κg / ηµέρα) ΜLSS = συγκέντρωση ανάµικτου υγρού (= 4,5 kg / m 3 ) V = όγκος βιολογικού αντιδραστήρα (= m 3 ) OURend = ειδική ταχύτητα ζήτησης οξυγόνου λόγω ενδογενούς αναπνοής (g Ο 2 /kg ΜLSS hr) για την οποία λαµβάνεται η τιµή 3 g O 2 / kg MLSS.hr ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 96

98 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Από την παραπάνω εξίσωση και για µέγιστη θερµοκρασία Τ = 22 C, προκύπτει ζήτηση οξυγόνου, σε πραγµατικές συνθήκες, ΟVR = kg Ο 2 ή 185 kg Ο 2 / h. Για την κάλυψη των αιχµών η µέγιστη ζήτηση οξυγόνου είναι: OVR = = 231 kg O 2 / hr Για τον υπολογισµό της απαιτούµενης ποσότητας οξυγόνου σε τυπικές συνθήκες (Τ = 20 o C, καθαρό νερό) εφαρµόζεται η σχέση: OCRS = (OVR CSS) / T-10 α [( β (CSΤ C)] όπου ΟCRS = ζήτηση οξυγόνου σε τυπικές συνθήκες (kg Ο 2 / ηµέρα) * ΟVR = απαιτούµενη ζήτηση οξυγόνου σε πραγµατικές συνθήκες (kg Ο2 / ηµέρα} CSS = συγκέντρωση κορεσµού οξυγόνου σε τυπικές συνθήκες Τ = θερµοκρασία ανάµικτου υγρού ( ο C) CSΤ = συγκέντρωση κορεσµού οξυγόνου σε καθαρό νερό για την επικρατούσα θερµοκρασία Τ (mg / l) Ο = συντελεστής οξυγόνου στο ανάµικτο υγρό (C = 2,0 mg / lt) α = συντελεστής αναγωγής της απόδοσης από το καθαρό νερό στο ανάµικτο υγρό β = συντελεστής αναγωγής της συγκέντρωσης κορεσµού από το καθαρό νερό στο ανάµικτο υγρό Για τιµή του συντελεστή α = 0,85. και του συντελεστή β = 0.95 (συνιστώµενες τιµές 0, ) και για θερµοκρασία Τ = 22 ο C προκύπτει: OVR / OCRS = Συνεπώς. η συνολική απαιτούµενη οξυγονωτική ικανότητα του συστήµατος αερισµού σε τυπικές συνθήκες είναι: ΟCRS = 231 / = 287 kg O2 / hr. Για την κάλυψη αναγκών οξυγόνου εγκαταστάθηκαν στη γραµµή Α τρεις αεριστήρες ισχύος 30 kw ο κάθε ένας, ενώ στη γραµµή Β εγκαταστάθηκαν τρεις αεριστήρες, ισχύος 15 kw ο κάθε ένας. Προσφέρθηκε επίσης και ένας εφεδρικός αεριστήρας για κάθε γραµµή. Η µέγιστη συνολική απόδοση των εγκατεστηµένων αεριστήρων είναι 327 kg O 2 / h. Η ρύθµιση της οξυγόνωσης γίνεται µε µεταβολή της βύθισης των αεριστήρων µέσω ρυθµιζόµενου υπερχειλιστή καθώς και από τις ενδείξεις µετρητή διαλυµένου οξυγόνου. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 97

99 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Τέλος, για την εσωτερική ανακυκλοφορία του ανάµικτου υγρού εγκαταστάθηκαν αντλίες (2 για τη γραµµή Α τύπου προπέλας και µία για τη γραµµή 3 συµβατικού τύπου) στην έξοδο των δεξαµενών αερισµού που θα καταθλίβουν το ανάµικτο υγρό στις ανοξικές ζώνες. Οι δεξαµενές απονιτροποίησης φέρουν υποβρύχιους αναδευτήρες που εξασφαλίζουν την. οµαλή ανάδευση του µικτού υγρού στις ανοξικές ζώνες (2 αναδευτήρες για την γραµµή Α και 1 αναδευτήρας για την γραµµή Β). β) Χειµερινή περίοδος, (Τ =11 C) Νιτροποίηση Για την επίτευξη της απαιτούµενης νιτροποίησης κατά 96% στην θερµοκρασία Τ = 11 C, έτσι ώστε η συγκέντρωση αµµωνιακού αζώτου στην έξοδο να είναι µικρότερη από 2 mg / lt, ο απαιτούµενος χρόνος παραµονής ιλύος, όπως προκύπτει από τις σχέσεις (1) έως (4), είναι: θ cn = 12,7 ηµέρες Επιλέγεται χρόνος παραµονής 13.0 ηµέρες. Επιλέγοντας συγκέντρωση στερεών του ανάµικτου υγρού στην δεξαµενή αερισµού ΜLSS = mg /lt. από τη σχέση (11) για Ε = 0,95 επί το ασφαλέστερο, προκύπτει ότι: θ / θ c = 0,046 οπότε ο υδραυλικός χρόνος παραµονής της αερόβιας ζώνης θ = = ηµέρες. Άρα ο απαιτούµενος όγκος αεριζόµενης δεξαµενής είναι: V αερ = / ηµέρα m 3 / ηµέρα = m 3 < m 3 Απονιτροποίηση Κατά την χειµερινή περίοδο η συγκέντρωση ολικού αζώτου στην εκροή θα είναι µικρότερη των 15 mg / l. εδοµένου ότι στην εκροή θα παραµένουν περίπου 3 mg / l οργανικού αζώτου και 2 mg / l αµµωνιακού αζώτου, θα πρέπει η συγκέντρωση νιτρικών στην έξοδο να ισούται µε 10 mg / l. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 98

100 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Εάν ληφθεί υπόψη ότι κατά την σύνθεση της βιοµάζας προσλαµβάνεται συνήθως το 15 % του εισερχοµένου αζώτου και ότι η νιτροποίηση επιτυγχάνεται σε ποσοστό 95 % προκύπτει η ακόλουθη ισορροπία µάζας για το άζωτο: Νιτροποιηµένο άζωτο = 400 0,95 = 380 kg / ηµ Οργανικό άζωτο στην έξοδο = 0, = 24 kg / ηµ Αµµωνιακό άζωτο στην έξοδο = 0, = 16 kg / ηµ Νιτρικό άζωτο στην έξοδο = 0, = 80 kg /ηµ Άζωτο χρησιµοποιούµενο για σύνθεση = 0, = 60 kg / ηµ Άζωτο προς απονιτροποίηση = 200 kg /ηµ Η απαιτούµενη βιοµάζα στον ανοξικό αντιδραστήρα ισούται µε Μ ανοξ. = 200 / rdn όπου rdn = η ειδική ταχύτητα απονιτροποίησης και η οποία για θερµοκρασία 11 ο C προκύπτει από την εξίσωση (8) της Ενότητας 3, ίση µε 0,04 ηµ -1 Εποµένως η απαιτούµενη ποσότητα οργανικών στερεών του ανοξικού αντιδραστήρα ισούται µε: Μ ανοξ. = 5000 kg Θεωρώντας λόγο οργανικών στερεών προς ολικά στερεά 0,65, η ελάχιστη συγκέντρωση των οργανικών στερεών είναι: MLVSS = 0, = mg / lt Ο απαιτούµενος όγκος του ανοξικού αντιδραστήρα ισούται µε : V ανοξ. = / = m 3 < 1552 m 3 O συνολικός απαιτούµενος όγκος βιολογικού αντιδραστήρα που απαιτείται κατά τη χειµερινή περίοδο ισούται µε: V= = m 3 Συνεπώς, οι εκλεγέντες όγκοι των αερόβιων και ανοξικών ζωνών (4.850 m 3 και m 3 αντίστοιχα) επαρκούν και για τη χειµερινή περίοδο µε ελάχιστη θερµοκρασία λυµάτων 11 o C. Ο ολικός χρόνος παραµονής ιλύος βάση του ελάχιστου απαιτούµενου όγκου αερόβιας ζώνης ισούται µε: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 99

101 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 θ c = 13,0 ( / 4.784) = 18 ηµέρες Αποµάκρυνση ΒΟD 5 - Σταθεροποίηση ιλύος Ο συνολικός χρόνος παραµονής στερεών στις δεξαµενές αερισµού είναι περίπου 18 ηµέρες, η φόρτιση ιλύος (F/Μ) ισούται µε 0,075 kg ΒΟD / kg MLSS.ηµέρα και η ογκοµετρική φόρτιση (F/V) ισούται µε 0,37 kg ΒΟD 5 / m 3 δεξαµενής. Για την εκτίµηση του βαθµού αποµάκρυνσης ΒΟD 5 χρησιµοποιείται η σχέση: θ c = 1 / 1,82 (1-E) 0,04 όπου Ε ο βαθµός απόδοσης ως προς ΒΟD 5 Για θ c = 18 ηµέρες, προκύπτει Ε = 0,95. Κατά συνέπεια η συγκέντρωση ΒΟD 5 στην έξοδο θα είναι: ΒOD 5 εξόδου = 300 (1-0,95) = 15 mg / lt Η συγκέντρωση αυτή είναι µικρότερη από 20 mg / lt και ικανοποιεί τις απαιτήσεις των τευχών δηµοπράτησης και της οδηγίας της ΕΟΚ 91/271. Ο χρόνος παραµονής στερεών των 18 ηµερών είναι ο απαιτούµενος για την ελάχιστη θερµοκρασία των 11 C και εξασφαλίζει την επαρκή σταθεροποίηση της ιλύος. Επανακυκλοφορία Ο συντελεστής επανακυκλοφορίας ιλύος (R) προσδιορίζεται από τη σχέση (11) για m = 2,5 και.είναι R = 0,64, εποµένως η κανονική παροχή επανακυκλοφορίας θα είναι / 20 = 256 m 3 / hr. Παραγωγή περίσσειας ιλύος Από την εξίσωση ισορροπίας στερεών στη δεξαµενή τελικής καθίζησης, προκύπτει η ακόλουθη σχέση για την παροχή της περίσσειας ιλύος (θ/θ c = 0,046, m = 2,5): W = { [(θ / θc) MLSS SSe] / (m MLSS SSe) } * Q για SSe = 0 mg / lt (συντηρητική παραδοχή) προκύπτει W = 147 m 3 / ηµέρα ή ποσότητα περίσσειας ιλύος ίση µε kg / ηµέρα. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 100

102 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Ζήτηση οξυγόνου Στα συστήµατα ενεργού ιλύος η ολική ζήτηση οξυγόνου υπολογίζεται µε βάση το εισερχόµενο φορτίο, το οξειδούµενο αµµωνιακό άζωτο, τον βαθµό απονιτροποίησης και τέλος τη ζήτηση για ενδογενή αναπνοή. Η ολική ζήτηση δίνεται από τη σχέση: OVR= 0,59 C + 4,34 ΝΗ - 2,8 ΝΤ + 0,024 MLSS V ΟURend όπου OVR = ζήτηση οξυγόνου (Κg / ηµέρα) C = οργανικό φορτίο σε όρους ΒΟD 5 (= kg / ηµ) NH = φορτίο αµµωνιακού αζώτου που οξειδώνεται (= 380 kg / ηµ) NT = ποσότητα απονιτροποιούµενου αζώτου (= 200 kg / ηµέρα) MLSS = συγκέντρωση ανάµικτου υγρού (= 5.0 kg / m 3 ) V = όγκος βιολογικού αντιδραστήρα (= m 3 ) ΟURend = ειδική ταχύτητα ζήτησης οξυγόνου λόγω ενδογενούς αναπνοής (g O2 / kg ΜLSS hr) για την οποία προκύπτει η τιµή 1,63 g Ο 2 / kg ΜLSS hr για 11 o C Από την παραπάνω εξίσωση και για θερµοκρασία Τ = 11 o C, προκύπτει ζήτηση οξυγόνου, σε πραγµατικές συνθήκες, OVR = kg Ο 2 / d. Η ποσότητα αυτή ικανοποιείται πλήρως από το νέο, αναβαθµισµένο σύστηµα αερισµού (327 kg O 2 / h). (NAMA, 1996) 6.3. ΕΞΑΜΕΝΕΣ ΤΕΛΙΚΗΣ ΚΑΘΙΖΗΣΗΣ Στα συστήµατα ενεργού ιλύος η καλή λειτουργία των δεξαµενών καθίζησης είναι πολύ σηµαντική και από αυτή εξαρτάται σε µεγάλο βαθµό, η τελική ποιότητα των εκροών. Σκοπός των δεξαµενών καθίζησης ( Κ) είναι ως γνωστόν (α) η αποµάκρυνση των αιωρούµενων στερεών (βιοµάζα και αδρανή στερεά) των δεξαµενών αερισµού( Α), ώστε η εκροή του συστήµατος Α- Κ να είναι απαλλαγµένη από στερεά (που συµβάλλουν στο συνολικό BOD) και (β) η συµπύκνωση των στερεών, ώστε να διατηρείται εύκολα η επιθυµητή υψηλή συγκέντρωση των MLSS στη Α µε την ανακυκλοφορία και να είναι οικονοµική η επεξεργασία της περίσσειας λάσπης, εξαιτίας του µικρότερου όγκου της. (Στάµου, 1995) ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 101

103 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Οι κύριες απαιτήσεις που είχαν τεθεί πριν την αναβάθµιση και επέκταση της µονάδας ήταν οι έξεις: - ελάχιστος αριθµός δεξαµενών 2 ( η µία υφιστάµενη) - επιφανειακή φόρτιση 1,6 m 3 / m 2 / ώρα (παροχή αιχµής) - επιφανειακή φόρτιση 15 m 3 / m 2 / ηµέρα (µέση παροχή) - ταχύτητα ροής πάνω από τους υπερχειλιστές < 100 m 3 / mm / ηµ. - χρόνος παραµονής 2 ώρες (παροχή αιχµής) - µέσο βάθος υγρών 3,20 m - ταχύτητα υγρών από το φράγµα ηρεµίας 0,05 m / δλ Τα δεδοµένα του σχεδιασµού ήταν: Παροχή λυµάτων m 3 / d Μέση παροχή ανακυκλοφορίας 1, = m 3 /d είκτης καθιζησιµότητας ιλύος (SVI) 100 ml/ g ΜLSS mg / lt ηµιουργήθηκαν λοιπόν δύο δεξαµενές (η µία υφιστάµενη που µεγάλωσε σε όγκο) διαµέτρων 22 m και 15,5 m αντίστοιχα (συνολική επιφάνεια 569 m 3 ) µε πλευρικά βάθη 2,90 m και 3,80 m αντίστοιχα και κλίσης πυθµένα 10 %. Με τη κλίση αυτή η διαφορά του µέγιστου βάθους (πάνω από το κεντρικό φρεάτιο) µείον το πλευρικό βάθος ισούται µε 1,0 m, που είναι επαρκές για την επίτευξη στρώµατος συµπύκνωσης της ιλύος. Για µέσο βάθος υγρών 2,90 m και 3,80 m για τις δύο δεξαµενές, ο ωφέλιµος όγκος των δύο δεξαµενών καθίζησης ανέρχεται σε 1.819,4 m 3. Για συγκέντρωση ανάµικτου υγρού ίση µε mg / lt και συνολική παροχή τροφοδοσίας ίση µε: Q κ = Q λυµ + Q ανακ = m 3 /ηµέρα = 833 m 3 /hr προκύπτει: Φόρτιση στερεών µε ανακυκλοφορία G = [( 1 + R)Q x MLSS] / A = 158 kg / m 2.d Φόρτιση στερεών χωρίς ανακυκλοφορία G = (8000 x 4,5) / 569 = 63 kg / m 2.d Υδραυλική φόρτιση q = Q λυµ / A = 14,1 m / d ή 0,59 m / h Υδραυλική φόρτιση αιχµής = Qαιχ. / A = 540 / 569 = 0,95 m / hr Ο χρόνος παραµονής (για τη συνολική παροχή λυµάτων και ανακυκλοφορίας) είναι: t = 1.819,4 / 540 =2,2 ώρες ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 102

104 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Ο χρόνος παραµονής για συνθήκες αιχµής είναι: t = 1.819,4 / 540 = 3,4 ώρες Η υδραυλική φόρτιση του περιµετρικού υπερχειλιστή σε συνθήκες αιχµής είναι: q υπ = 540 / 3,14 ( ,5) = 4,6 m 3 / m.hr Η κάθε δεξαµενή καθίζησης φέρει τύµπανο ηρεµίας, ώστε να διασφαλίζεται η οµαλή κατανοµή και καθίζηση της ιλύος Αντλιοστάσια ιλύος Σκοπός του αντλιοστασίου λάσπης είναι (α) η ανακυκλοφορία-επιστροφή του ανάµικτου υγρού (βιοµάζας από τις Κ όπου καθιζάνει προς τις Α µε τις αντλίες ανακυκλοφορίας για να αυξηθεί η συγκέντρωση των µ/ο (MLVSS) σε υψηλά επίπεδα και να αποφευχθεί η συσσώρευση της λάσπης στις Κ και (β) η αποµάκρυνση από το σύστηµα Α- Κ µέρους της λάσπης µε τις αντλίες περίσσειας λάσπης για να µην αυξάνεται συνέχεια η συγκέντρωση των µ/ο στις Α(εξαιτίας της ανακυκλοφορίας) και να διατηρείται στην επιθυµητή σταθερή τιµή. - Αντλιοστάσιο ανακυκλοφορίας Η καθιζάνουσα ιλύς των Κ συγκεντρώνεται σε φρεάτιο ιλύος, απ όπου το µεγαλύτερο µέρος ανακυκλοφορείται στην είσοδο της δεξαµενής αποφωσφόρωσης µέσω των αντλιών ανακυκλοφορίας, ενώ η περίσσεια ιλύος αντλείται προς τον παχυντή µέσω των αντλιών απόρριψης. Ο βαθµός ανακυκλοφορίας της ιλύος δίνεται από τον τύπο: MLSS (Q+QR) = 2MLSS QR Για ηλικία ιλύος της τάξεως των 20 ηµερών έχουµε: QR/Q = R = 1 και QR = Q = 8000 m 3 /d Επιλέχθηκαν υποβρύχιες αντλίες ανακυκλοφορίας λάσπης συνολικής παροχής 500 m 3 /d για την αντιµετώπιση και τυχόν αιχµών. Έτσι η ηµερήσια ανακυκλοφορία ιλύος θα επιτυγχάνεται εντός 16ώρου. - Αντλιοστάσιο απόρριψης λάσπης Για την αποµάκρυνση της πλεονάζουσας λάσπης, χωρίς να υπερφορτίζεται ο παχυντής, χρησιµοποιούνται πλέον ξεχωριστές αντλίες που µπαίνουν αυτόµατα σε λειτουργία µε ρυθµιζόµενο χρονοπρόγραµµα. Εγκαταστάθηκαν έτσι 2 αντλίες απόρριψης, µία για κάθε δεξαµενή καθίζησης. - Φρεάτια αφρών ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 103

105 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Για την αποµάκρυνση των αφρών κάθε δεξαµενή καθίζησης διαθέτει περιµετρικό φράγµα επιπλεόντων και φρεάτιο όπου συγκεντρώνονται και αποθηκεύονται προσωρινά τα επιπλέοντα µέχρι να συλλεγούν προς αποκοµιδή µε τη βοήθεια φορητής αντλίας. Τα υγρά των φρεατίων στραγγίζουν µε ειδική διάταξη στο αντλιοστάσιο στραγγισµάτων ΑΠΟΛΥΜΑΝΣΗ (ΧΛΩΡΙΩΣΗ) Σκοπός της απολύµανσης είναι η καταστροφή των παθογόνων µικροοργανισµών (µ/ο), ώστε να αποφεύγεται η µετάδοση ασθενειών µε τα νερά του αποδέκτη, στα οποία διοχετεύονται τα απόβλητα. Είναι το µοναδικό στάδιο στην επεξεργασία των αποβλήτων µε αποκλειστικό σκοπό την καταστροφή των παθογόνων µ/ο, αν και µερική αποµάκρυνση ή καταστροφή τους γίνεται και στα άλλα στάδια επεξεργασίας. Η περισσότερο διαδεδοµένη και δοκιµασµένη µέθοδος απολύµανσης σε µια Ε.Ε.Λ. είναι η χλωρίωση µε υποχλωριώδες νάτριο. Η κύρια απαίτηση κατά τον σχεδιασµό της αναβάθµισης της µονάδας ήταν η καταστροφή των παθογόνων µικροοργανισµών µε διάλυµα υποχλωριώδους νατρίου, περιεκτικότητας % σε χλώριο. - Χρόνος παραµονής λυµάτων στη δεξαµενή επαφής 20 λεπτά στην παροχή αιχµής - Μέγιστο ωφέλιµο βάθος δεξαµενής 2 m - Σχέση µήκους προς πλάτους 30:1 Η διαστασιολόγηση της χλωρίωσης έγινε σύµφωνα µε τη διαδικασία της ΕΡΑ (Υπηρεσία Περιβάλλοντος των ΗΠΑ). Μετά την έξοδο της δευτεροβάθµιας καθίζησης εκτιµάται ότι η ποσότητα των κολοβακτηριδίων ανέρχεται σε 10 6 έως 10 7, ενώ τα κολοβακτηριοειδή µετά τη χλωρίωση θα ανέρχονται σε 100 / 100 ml. Η αποµάκρυνση των βακτηριδίων υπολογίζεται από τη σχέση του Collins: Ν / Ν 0 = (1 + 0,23 C 0 T) -3, όπου Ν / Ν 0 : ο λόγος του τελικού προς τον αρχικό αριθµό κολοβακτηριδίων στα λύµατα (10-5 ) C 0 Τ : υπολειµµατικό χλώριο : χρόνος επαφής ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 104

106 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Εξάλλου η απαιτούµενη δόση απολυµαντικού δίδεται από τη σχέση: C = 0,7 C 0 e -0,003T Κατασκευάστηκε µία δεξαµενή επαφής (τροποποίηση της υφιστάµενης), ενεργού όγκου 180 m 3, µε βάθος λυµάτων 2,0 m. Τα χαρακτηριστικά της µονάδας παρουσιάζονται στον παρακάτω Πίνακα. Αριθµός δεξαµενών 1 Όγκος δεξαµενών (m 3 ) 180 Χρόνος παραµονής (min) Qµέση 32,4 Qαιχµής 20 Συνεπώς για τη µέση παροχή της 30ετίας, η δόση NaOCl ανέρχεται σε: 3,9 mg / lt. Αντίστοιχα για την παροχή της αιχµής, η δόση ΝαΟCl ανέρχεται σε 6,5 mg / lt. Για την απολύµανση των λυµάτων χρησιµοποιείται NaOCl συγκεντρώσεως 14 % σε ενεργό χλώριο και ειδικού βάρους 1,20 kg / lt, συνεπώς η µέγιστη δόση ανέρχεται σε 38,7 l / h. Ενώ η µέση ηµερήσια κατανάλωση NaOCl ανέρχεται σε: 22,2 l / h. Εγκαταστάθηκε ζεύγος δοσοµετρικών αντλιών δυναµικότητας 24,8 l / h, το κάθε ένα ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΙΛΥΟΣ Γενικά: Οι γενικοί στόχοι των διεργασιών της επεξεργασίας της περίσσειας λάσπης είναι όπως προαναφέραµε στο Κεφάλαιο 2, (α) η µείωση του όγκου της για να µειωθεί το κόστος επεξεργασίας και διάθεσής της και (β) η σταθεροποίηση της, δηλ. η µετατροπή της σε µια αδρανή (βιολογικά σταθερή) µάζα, ώστε η διάθεσή της στο περιβάλλον να είναι ακίνδυνη. (Στάµου,1995). Όλα τα στάδια της επεξεργασίας ιλύος στην Ε.Ε.Λ. Σπάρτης γίνονται σε κλειστό χώρο µε µηχανικά µέσα και µε κατάλληλο εξαερισµό. Η περίσσεια ενεργός ιλύς που παράγεται από τη βιολογική βαθµίδα παρουσιάζεται στον παρακάτω Πίνακα. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 105

107 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Χειµώνας Καλοκαίρι DS (kg / d) VS (kg / d) Q (m 3 / d) Η παραγόµενη ιλύς είναι καλά σταθεροποιηµένη, λόγω των µεγάλων χρόνων παραµονής και δεν απαιτείται πρόσθετη επεξεργασία, πριν τη διάθεσή της, εκτός από τη µείωση του όγκου της, ώστε να είναι εύκολη στον χειρισµό. Η περίσσεια ιλύς καταθλίβεται από τις αντλίες περίσσειας ιλύος προς τη δεξαµενή οµογενοποίησης, παραπλεύρως του κτιρίου πάχυνσης - αφυδάτωσης. Για λειτουργία αντλιών περίσσειας ιλύος 4 ώρες ηµερησίως και για την δυσµενέστερη περίπτωση (συγκέντρωση ιλύος 0,8%) η δυναµικότητα του αντλιοστασίου είναι 48 m 3 / h Εγκαταστάθηκαν λοιπόν δύο αντλίες περίσσειας ιλύος (µία ανά δεξαµενή καθίζησης) µε δυναµικότητα 26 m 3 / h η κάθε µία. Τα στάδια επεξεργασίας ιλύος περιλαµβάνουν τη δεξαµενή οµογενοποίησης, την µηχανική πάχυνση και τη µηχανική αφυδάτωση εξαµενή οµογενοποίησης Η δεξαµενή οµογενοποίησης χρησιµεύει για την προσωρινή αποθήκευση και οµογενοποίηση της περίσσειας ιλύος, πριν τη µηχανική πάχυνση και αφυδάτωση. Οι ελάχιστες απαιτήσεις ήταν η δηµιουργηθείσα δεξαµενή να έχει ελάχιστη χωρητικότητα 100 m 3, και παροχή αέρα 1,5 m 3 / m 3 / ώρα Πράγµατι λοιπόν η νέα δεξαµενή οµογενοποίησης έχει διάµετρο 6,0 m, ύψος 4,50 m και ενεργό όγκο 113 m 3. Για τον περιορισµό των οσµών αλλά και την αποφυγή απελευθέρωσης φωσφόρου, η δεξαµενή εξοπλίσθηκε µε σύστηµα ανάδευσης και αερισµού που αποτελείται από διαχυτήρες διασκορπισµένους στον πυθµένα, τύπου δίσκου µε ελαστική µεµβράνη, που τροφοδοτούνται από φυσητήρα παροχής 150 m3 / h στα 0,40 bar. Από τον κωνικό πυθµένα της δεξαµενής, η ιλύς αναρροφάται από τις αντλίες τροφοδοσίας του παχυντή (mhono pumps), που είναι εγκατεστηµένες στο κτίριο αφυδάτωσης. Η δεξαµενή οµογενοποίησης λειτουργεί εναλλακτικά και ως παχυντής βαρύτητας, µε διακοπή λειτουργίας του αερισµού και αφαίρεση του υπερκείµενου υγρού µε σύστηµα δικλείδων σε διάφορες στάθµες. Στη δεξαµενή υπάρχει εγκατεστηµένος µετρητής στάθµης ιλύος, που ανιχνεύει την στάθµη της ιλύος στην δεξαµενή και µετά από µία ώρα διακοπής του αερισµού, ενεργοποιεί την ηλεκτροκίνητη δικλείδα στην αντίστοιχη στάθµη ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 106

108 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 αφαιρώντας τα υπερκείµενα υγρά τα οποία µέσω του δικτύου στραγγισµάτων επιστρέφουν στην γραµµή επεξεργασίας Αντλιοστάσιο παχυµένης ιλύος Από την πυθµένα της δεξαµενής οµογενοποίησης, η ιλύς αναρροφάται από (1+1) κοχλιωτές αντλίες παροχής 12 m 3 / h η κάθε µία προς τον µηχανικό παχυντή Μηχανική πάχυνση Σκοποί της πάχυνσης της λάσπης είναι όπως προείπαµε (α) η µείωση του όγκου της αποµακρύνοντας µέρος του νερού που περιέχει και (β) η βελτίωση των χαρακτηριστικών της για να είναι περοσσότερο αποτελεσµατική η αφυδάτωσή της. Η µέθοδος των µηχανικών παχυντών είναι µία από τις αποτελεσµατικότερες µεθόδους µηχανικής πάχυνσης και επιτυγχάνει συγκέντρωση ιλύος έως 6 %. Η µηχανική πάχυνση λάσπης γίνεται µε παχυντές ταινίας. Ο παχυντής ταινίας είναι ένας µηχανισµός όπου η λάσπη συµπυκνώνεται µε τη στράγγιση του νερού της µέσω µιας πορώδους οριζόντιας ταινίας, συνήθως µε τη βοήθεια πολυµερούς. Ο µηχανικός παχυντής λειτουργεί σε πλήρη συνεργασία µε το υφιστάµενο συγκρότηµα µηχνικής αφυδάτωσης, η δε δοσοµέτρηση πολυµερούς γίνεται µε ξεχωριστές δοσοµετρικές αντλίες που δοσοµετρούν το πολυµερές στην κατάθλιψη της αντλίας τροφοδοσίας. Εγκαταστάθηκε µία τράπεζα πάχυνσης µε οριζόντιο κυλιόµενο πολυεστερικό ιµάντα, πλάτους 2,0 m. Η λειτουργία του είναι επί 30 ώρες την εβδοµάδα. Η παχυµένη ιλύς έχει συγκέντρωση 4-5% περίπου και συνεπώς η παροχή εξόδου ανέρχεται σε: kg / d ή 32,7 m 3 / d (χειµώνας) και kg / d ή 34 m 3 / d (καλοκαίρι). Και λαµβάνοντας υπόψη 30 h / εβδοµάδα λειτουργία της µονάδας η ωριαία παραγωγή ιλύος ανέρχεται σε: 343 kg / h ή 7,6 m 3 / h (χειµώνας) και 357 kg / h ή 7,9 m 3 / h (καλοκαίρι). Η φόρτιση της ταινίας είναι : 357 / 2 = 178,5 kg/ m / h < 200. Η προσυµπυκνωµένη λάσπη εισέρχεται στον µηχανικό παχυντή µε πυκνότητα περίπου 1,8% και εξέρχεται µε πυκνότητα περίπου 3,5%. Η εξερχόµενη λάσπη συλλέγεται µε δοχείο από όπου αντλείται προς τη µηχανική αφυδάτωση Αφυδάτωση ιλύος Μετά τη µηχανική πάχυνση η ιλύς οδηγείται µε βαρύτητα στην µονάδα αφυδάτωσης (ταινιοφιλτρόπρεσσα) που εγκαθίσταται κάτω από την τράπεζα ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 107

109 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 πάχυνσης. Σκοπός της αφυδάτωσης της λάσπης είναι η αύξηση της συγκέντρωσης των στερεών που περιέχει σε πολύ υψηλά επίπεδα(18-25%), ώστε να µεταφερθεί και να διατεθεί στο χώρο διάθεσης οικονοµικότερα και ευκολότερα και χωρίς να προκαλεί ρύπανση του εδάφους, αν διατεθεί σε αυτό, εξαιτίας της αποστράγγισης. (Στάµου, 1995) Το σύστηµα αφυδάτωσης αποτελείται από τα εξής κύρια µέρη: -Σύστηµα προετοιµασίας, αποθήκευσης και τροφοδότησης µε πολυηλεκτρολύτη -Ταινιοφιλτρόπρεσσα πολλαπλών βαθµίδων συµπίεσης µε διάταξη ταινίας σχήµατος S. -Σύστηµα αφαίρεσης και µεταφοράς πίττας. -Ηλεκτρικό πίνακα ελέγχου λειτουργίας -Σύστηµα συλλογής και επανακυκλοφορίας στραγγιδίων και νερών έκπλυσης προς το φρεάτιο στραγγιδίων. -Αγωγούς νερού πλύσης από το δίκτυο της πόλης. Το διάλυµα πολυηλεκτρολύτη προετοιµάζεται σε ξεχωριστή διάταξη η οποία περιλαµβάνει αποθήκευση πολυηλεκτρολύτη, διάλυση και Παρασκευή πυκνού διαλύµατος µε τη βοήθεια ανάδευσης µέσω µηχανικού αναδευτήρα, αραίωση του πυκνού διαλύµατος και δοσοµέτρηση µέσω κατάλληλων δοσοµετρικών αντλιών στην κατάθλιψη της αντλίας τροφοδοσίας. Το µίγµα λάσπης και πολυµερούς εισέρχεται κατόπιν στην ταινιοφιλτρόπρεσσα, όπου συµπιέζεται µεταξύ δύο ταινιών. Το διηθούµενο υγρό συλλέγεται µαζί µε τα νερά πλύσεως της πρέσσας και επιστρέφει και επιστρέφει στο αντλιοστάσιο στραγγιδίων. Η αφυδατωµένη ιλύς, µε ποσοστό περίπου 20%, εξερχόµενη της πρέσσας παραλαµβάνεται από µεταφορικό κοχλία που την αποθέτει σε ειδικό βαγονέτο αποκοµιδής. Λαµβάνοντας υπόψη µία µέγιστη φόρτιση 200 kg / m.h το απαιτούµενο πλάτος ταινίας ανέρχεται σε 357 / 200 = 1,79 m. Συνεπώς η υπάρχουσα ταινιοφιλτρόπρεσσα µε πλάτος ταινίας 2 mm ήταν επαρκής για την λειτουργία της εγκατάστασης. Η αφυδατωµένη ιλύς έχει συγκέντρωση 20%, συνεπώς η παραγόµενη ιλύς ανέρχεται σε 1,7 m 3 / h (χειµώνας) και 1,8 m 3 /h (καλοκαίρι) Συγκρότηµα πολυηλεκτρολύτη Για την πάχυνση και αφυδάτωση χρησιµοποιείται διάλυµα πολυηλεκτρολύτη µε δόση 5 gr / kg DSS και αραίωση 0,2 %. Συνεπώς η δυναµικότητα του συγκροτήµατος παρασκευής και δοσοµέτρησης ΡΕ είναι: max δόση : 357 kg DSS / h x 5 / = 1,8 kg / h ή 900 l / h. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 108

110 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Το υπάρχον συγκρότηµα παρασκευής πολυηλεκτρολύτη διατηρήθηκε και προστέθηκαν δύο δοσοµετρικές αντλίες (κοχλιωτές) µεταβλητής παροχής l / h η κάθε µία Αντλιοστάσιο στραγγισµάτων Τα στραγγίσµατα από τις ταινιοφιλτρόπρεσσες και τα νερά πλύσης συλλέγονται µέσω συστήµατος αγωγών και οδηγούνται δια βαρύτητας προς κεντρικό φρεάτιο στραγγιδίων διαστάσεων 4 x 2,50m. Στο φρεάτιο αυτό συλλέγονται επίσης και τα υπερκείµενα υγρά της οµογενοποίησης. Εντός του φρεατίου υπάρχει αντλιοστάσιο αποτελούµενο από υποβρύχιες φυγοκεντρικές αντλίες που οδηγούν τα στραγγίδια µε καταθλιπτικό αγωγό προς το φρεάτιο διανοµής µετά το αντλιοστάσιο ανύψωσης ΣYΣΤΗΜΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΥ (PLC) Γενικές Αρχές Συστήµατος Αυτοµατισµού Ο εξοπλισµός του Κεντρικού Συστήµατος Ελέγχου είναι προϊόν έγκυρων και εξειδικευµένων προς το αντικείµενο Οίκων ώστε εξασφαλίζεται η µέγιστη αξιοπιστία του. Το σύστηµα επικοινωνίας Χειριστή_Συστήµατος γίνεται σε ηλεκτρονικό υπολογιστή και ειδικότερα σε περιβάλλον Windows, ώστε να εξασφαλίζεται η απαραίτητ φιλικότητα προς το χειριστή αλλά και η δυνατότητα συνεργασίας µε άλλα προγράµµατα του ίδιου συστήµατος. Στην περίπτωση ύπαρξης εγκατεστηµένων εφεδρικών µηχανηµάτων, το εφεδρικό θα ενεργοποιείται αυτόµατα είτε στην περίπτωση βλάβης του κύριου µηχανήµατος, είτε στα πλαίσια της εναλλαγής για την ισοκατανοµή των ωρών λειτουργίας. (ΝΑΜΑ,1999) Περιγραφή λειτουργίας των επιµέρους µονάδων µε PLC Εσχάρωση: Έχει προβλεφθεί επιλογικός διακόπτης AUTO/MANUAL, όπου στη θέση AUTO ο έλεγχος της λειτουργίας της µιας αυτόµατης εσχάρας γίνεται µε χρονοπρόγραµµα, οι παράµετροι του οποίου καθορίζονται από το χειριστή, ενώ στη θέση MANUAL λειτουργεί µέσω οριακών διακοπτών µε µπουτόν ON/OFF. Επιπρόσθετα µέσω του οργάνου διαφοράς στάθµης ανάντη και κατάντη της εσχάρωσης, η εσχάρα ενεργοποιείται στην περίπτωση που η διαφορά στάθµης ξεπερνά ένα συγκεκριµένο όριο το οποίο µπορεί να καθοριστεί από το χειριστή. Η εσχάρα έχει έναν τερµατικό διακόπτη, που την σταµατά πάντα µετά την εντολή λειτουργίας της σε ένα καθορισµένο σηµείο της διαδροµής της. Στο ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 109

111 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 Κεντρικό Σύστηµα Ελέγχου (Κ.Σ.Ε.), καταγράφονται σε συνεχή βάση οι τιµές της µετρούµενης στάθµης ανάντη της εσχάρωσης καθώς και οι τιµές της διαφοράς στάθµης. Μέτρηση παροχής / Εξάµµωση Απολίπανση: Η παροχή στην είσοδο της µονάδας καταγράφεται συνεχώς µέσω µετρητή υπερήχων. Στο Κ.Σ.Ε. παρέχονται στοιχεία τόσο της στιγµιαίας ροής όσο και της αθροιστικής παροχής της µονάδας. Η παλινδροµική γέφυρα της µονάδας εξάµµωσηςαπολίπανσης λειτουργεί µέσω τοπικού πίνακα. Ο πίνακας της γέφυρας έχει timer για τον ενδεικνυόµενο χρόνο λειτουργίας της Γέφυρας που ρυθµίζεται από το χειριστή. Στο Κ.Σ.Ε. υπάρχει ένδειξη για την κανονική λειτουργία της καθώς και σήµα γενικού σφάλµατος. Αντλιοστάσιο ανύψωσης: Οι τρεις αντλίες ανύψωσης λειτουργούν αυτόµατα βάσει της µετρούµενης στάθµης του Α/Σ από το µετρητή υπερήχων και συναρτήσει των ορίων έναρξης-παύσης που ορίζει ο χειριστής. Η εφεδρική αντλία τίθεται σε λειτουργία στα πλαίσια της κυκλικής εναλλαγής, στην περίπτωση βλάβης µιας από τις αντλίες ή τέλος στην περίπτωση που η στάθµη του Α/Σ υπερβεί τη στάθµη κανονικής λειτουργίας. Βιολογική αποφωσφόρωση: Οι αναδευτήρες της µονάδας αποφωσφόρωσης λειτουργούν µε χρονοπρόγραµµα, τις παραµέτρους του οποίου µπορεί να καθορίσει ο χειριστής. Απονιτροποίηση-Αερισµός: Οι αναδευτήρες της µονάδας απονιτροποίησης λειτουργούν µε χρονοπρόγραµµα, τις παραµέτρους του οποίου µπορεί να καθορίσει ο χειριστής. Η ρύθµιση της παροχής οξυγόνου στις δεξαµενές αερισµού συντελείται µέσω των µετρητών διαλυµένου οξυγόνου. Έχουν εγκατασταθεί 2 µετρητές διαλυµένου οξυγόνου, κοντά στον Υπερχειλιστή Γραµµής Α&Β. µε βάση τη µετρούµενη τιµή του διαλυµένου οξυγόνου εντός της δεξαµενής, µεταβάλλεται η στάθµη του υπερχειλιστή στην έξοδο της δεξαµενής και κατά συνέπεια το προσφερόµενο οξυγόνο. Στην περίπτωση ιδιαίτερα υψηλής στάθµης εντός της δεξαµενής διακόπτεται η λειτουργία των αεριστήρων. Στην περίπτωση ιδιαίτερα χαµηλής στάθµης Ο 2 θα υπάρχει σήµα συναγερµού στο Κέντρο Ελέγχου. Οι αντλίες ανάµικτου υγρού λειτουργούν µε χρονοπρόγραµµα.(τις παραµέτρους ορίζει ο χειριστής). Σε κάθε µονάδα αερισµού έχει εγκατασταθεί µετρητής συγκέντρωσης του ανάµικτου υγρού και σε περίπτωση ιδιαίτερα υψηλής ή χαµηλής συγκέντρωσης ανάµικτου υγρού θα υπάρχει σήµα συναγερµού. Καθίζηση Αντλιοστάσιο Ανακυκλοφορίας ιλύος: Τα ξέστρα των δεξαµενών καθίζησης λειτουργούν σε συνεχή βάση και οι ενδείξεις λειτουργίας τους στέλνονται στο Κ.Σ.Ε. Οι αντλίες ανακυκλοφορίας και περίσσειας ιλύος λειτουργούν µε χρονοπρόγραµµα. Εκκινούν κατά προτεραιότητα σε περίπτωση υψηλής στάθµης ιλύος εντός της δεξαµενής καθίζησης, παράµετρος που µετράται συνεχώς από τους µετρητές στάθµης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 110

112 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 6 ιλύος. Για τον έλεγχο της ανακυκλοφορίας σε κάθε καταθλιπτικό αγωγό έχει εγκατασταθεί µετρητής παροχής, καθώς και µετρητής συγκέντρωσης στερεών. Οι µετρούµενες παράµετροι καταγράφονται στο Κ.Σ.Ε. Χλωρίωση: Οι δοσοµετρικές αντλίες χλωρίου έχουν την δυνατότητα αυτορρύθµισης, αφού δέχονται απ ευθείας αναλογικό σήµα. Έτσι η δοσοµέτρηση των αντλιών χλωρίου ρυθµίζεται αναλογικά προς την µετρούµενη παροχή στον υπερχειλιστή εξόδου της δεξαµενής χλωρίωσης. Επεξεργασία ιλύος: Η λειτουργία του συστήµατος επεξεργασίας ιλύος (αντλίες παχυµένης λάσπης, τράπεζα πάχυνσης,ταινιοφιλτρόπρεσσα, συστήµατα πολυηλεκτρολύτη), ελέγχεται από τοπικό πίνακα. Οι ενδείξεις λειτουργίας-βλάβης του επιµέρους εξοπλισµού καταγράφονται στο Κ.Σ.Ε. Υπόλοιπες-Βοηθητικές µονάδες: Όλες γενικά οι µονάδες ελέγχονται µε τοπικούς πίνακες είτε µε διακόπτες στάθµης. Από τοπικό πίνακα ελέγχεται και η µονάδα βοθρολυµάτων. Οι ενδείξεις λειτουργίας-βλάβης των αντλιών και των φυσητήρων αερισµού καταγράφονται στο Κ.Σ.Ε. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 111

113 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 ΕΝΟΤΗΤΑ 7 AΠΟ ΟΣΕΙΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΗΜΟΥ ΣΠΑΡΤΗΣ Γενικά: Ύστερα από όσα αναφέραµε λοιπόν στις πρώτες ενότητες αυτής της εργασίας, είναι καιρός τώρα να δούµε αναλυτικά την απόδοση της Ε.Ε.Λ Σπάρτης στην αφαίρεση των κυριότερων ρυπαντών. Οι ρυπαντές αυτοί ως γνωστόν είναι το χηµικά απαιτούµενο οξυγόνο (COD), το βιολογικά απαιτούµενο οξυγόνο (ΒΟD5), τα αιωρούµενα στερεά (SS), το άζωτο (Ν) και ο φώσφορος (Ρ), που στην Ε.Ε.Λ. Σπάρτης µετράται στη µορφή των ορθοφωσφορικών(ο-ρο4). Για να µπορέσουµε να βγάλουµε ασφαλή συµπεράσµατα και να κάνουµε τις απαραίτητες συγκρίσεις, χρειάζεται να ξέρουµε τις αποδόσεις της εγκατάστασης τόσο πριν όσο και µετά την αναβάθµιση και επέκταση που πραγµατοποιήθηκε. Έτσι παρακάτω παρατίθεται πλήθος µετρήσεων των τιµών των κυριότερων ρυπαντών τόσο στην είσοδο και έξοδο της εγκατάστασης όσο και στον ποταµό Ευρώτα, µέσω των οποίων καθίσταται εφικτή η εξαγωγή συµπερασµάτων όχι µόνο για τη διερεύνηση της απόδοσης της λειτουργίας της Ε.Ε.Λ. αλλά και για το συγκριτικό όφελος που προσέδωσε η αναβάθµιση και επέκταση της. Κρίνεται λοιπόν αναγκαίο η µελέτη µας να γίνει σε τρία στάδια: 1. Απόδοση της µονάδας πριν την αναβάθµιση και επέκταση 2. Απόδοση της µονάδας κατά την µεταβατική περίοδο 3. Απόδοση της µονάδας µετά την αναβάθµιση και επέκταση ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 112

114 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα ΑΠΟ ΟΣΗ ΤΗΣ Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ ΠΡΙΝ ΤΗΝ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΕΚΤΑΣΗ Τα στοιχεία που παρατίθενται παρακάτω αφορούν την περίοδο του φθινοπώρου του 2001, ακριβώς ένα χρόνο πριν ολοκληρωθεί η αναβάθµιση και επέκταση της µονάδας και µας δόθηκαν από τη ηµοτική Επιχείρηση Ύδρευσης και Αποχέτευσης του ήµου Σπάρτης ( ΕΥΑΣ). Αναζητήσαµε στοιχεία για τη συγκεκριµένη περίοδο (φθινόπωρο 2001), ώστε να υπάρξει αντιστοιχία µε τις µετρήσεις που κάναµε εµείς το φθινόπωρο του αµέσως επόµενου έτους 2002, που η αναβάθµιση και επέκταση της µονάδας είχε ολοκληρωθεί. Παραθέτουµε λοιπόν τα εβδοµαδιαία δελτία απόδοσης της µονάδας τους µήνες Οκτώβριο και Νοέµβριο Όπως πληροφορηθήκαµε από τους υπευθύνους της Ε.Ε.Λ. τα συγκεκριµένα στοιχεία αντικατοπτρίζουν κατά προσέγγιση την εικόνα των συγκεντρώσεων των ρυπαντών στην αρχική µονάδα καθώς τα ποσά τους δεν υφίσταντο ιδιαίτερα «δραµατικές» αλλαγές καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Οι συγκεντρώσεις των διαφόρων ρυπαντών λοιπόν τόσο στην είσοδο όσο και στην έξοδο της εγκατάστασης κυµαίνονταν πάνω-κάτω στα παρακάτω επίπεδα µε αποκλίσεις βέβαια σε συγκεκριµένες χρονικές περιόδους π.χ. κατά τους θερινούς µήνες που τα ποσά των ρυπαντών παρουσιάζονταν και παρουσιάζονται ακόµα αυξηµένα λόγω της προσωρινής αύξησης του πληθυσµού. ( ΕΥΑΣ,2001) Εβδοµαδιαία δελτία απόδοσης της ΕΕΛ, Οκτώβριος-Νοέµβριος 2001 Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ Εβδοµαδιαίο δελτίο απόδοσης της µονάδας Ηµεροµηνία: 2 Οκτωβρίου 2001 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΜΟΝΑ ΕΣ ΕΙΣΟ ΟΣ ΕΞΟ ΟΣ Q m3 / d COD mg / l BOD5 mg / l ,5 SS mg / l N-NH3 mg / l 53,25 11,3 N-NO3 mg / l 2,6 2,3 O-PO4 mg / l 21,9 12,4 VSS/SS mg / l 0, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 113

115 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 Ε.Ε.Λ ΣΠΑΡΤΗΣ Εβδοµαδιαίο δελτίο απόδοσης της µονάδας Ηµεροµηνία: 15 Οκτωβρίου 2001 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΜΟΝΑ ΕΣ ΕΙΣΟ ΟΣ ΕΞΟ ΟΣ Q m3 / d COD mg / l BOD5 mg / l SS mg / l N-NH3 mg / l 54,2 12,1 N-NO3 mg / l 2,1 2,1 O-PO4 mg / l 19 11,5 VSS/SS mg / l 0, Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ Εβδοµαδιαίο δελτίο απόδοσης της µονάδας Ηµεροµηνία: 22 Οκτωβρίου 2001 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΜΟΝΑ ΕΣ ΕΙΣΟ ΟΣ ΕΞΟ ΟΣ Q m3 / d COD mg / l BOD5 mg / l SS mg / l N-NH3 mg / l N-NO3 mg / l 1,2 1 O-PO4 mg / l 23,6 12,4 VSS/SS mg / l 0, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 114

116 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ Εβδοµαδιαίο δελτίο απόδοσης της µονάδας Ηµεροµηνία: 31 Οκτωβρίου 2001 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΜΟΝΑ ΕΣ ΕΙΣΟ ΟΣ ΕΞΟ ΟΣ Q m3 / d COD mg / l BOD5 mg / l SS mg / l N-NH3 mg / l 64 20,5 N-NO3 mg / l 1,2 0,8 O-PO4 mg / l 19,8 11,1 VSS/SS mg / l 0, Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ Εβδοµαδιαίο δελτίο απόδοσης µονάδας Ηµεροµηνία: 6 Νοεµβρίου 2001 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΜΟΝΑ ΕΣ ΕΙΣΟ ΟΣ ΕΞΟ ΟΣ Q m3 / d COD mg / l BOD5 mg / l ,5 SS mg / l N-NH3 mg / l 54,2 12,7 N-NO3 mg / l 1,9 1,4 O-PO4 mg / l 21,2 10,6 VSS/SS mg / l 0, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 115

117 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 Ε.Ε.Λ ΣΠΑΡΤΗΣ Εβδοµαδιαίο δελτίο απόδοσης της µονάδας Ηµεροµηνία: 13 Νοεµβρίου 2001 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΜΟΝΑ ΕΣ ΕΙΣΟ ΟΣ ΕΞΟ ΟΣ Q m3 / d COD mg / l BOD5 mg / l SS mg / l N-NH3 mg / l 67 17,3 N-NO3 mg / l 1,5 1,7 O-PO4 mg / l 21,6 12,5 VSS/SS mg / l 0,8 --- Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ Εβδοµαδιαίο δελτίο απόδοσης της µονάδας Ηµεροµηνία: 26 Νοεµβρίου 2001 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΜΟΝΑ ΕΣ ΕΙΣΟ ΟΣ ΕΞΟ ΟΣ Q m3 / d COD mg / l BOD5 mg / l ,25 SS mg / l N-NH3 mg / l 66 13,1 N-NO3 mg / l 2 1,9 O-PO4 mg / l 18,5 11,3 VSS/SS mg / l 0, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 116

118 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 Χαρακτηριστικές παράµετροι µηνός Οκτωβρίου 2001: Vαερισµού = 3000 m 3 Χρόνος παραµονής στον αερισµό(ts): 19hr Φόρτιση όγκου (Βr): 0,40 kg BOD5 / m 3 Kg MLSS: Kg MLVSS: 8010 Θµικτού υγρού: 17 o C F / M : 0,12 Qw : 85 m 3 /d F / Mv : 0,15 MLVSS / MLSS : 0,78 S.V.I : 207 ml / l RMLSS : 5797 mg / l R : 0,82 Θc : 20,8d Περίσσεια λάσπη 905 kg SS / d Κατανάλωση πολυηλεκτρολύτη: 3,2 kg / tn.ss Χαρακτηριστικές παράµετροι µηνός Νοεµβρίου 2001: Vαερισµού = 3000 m 3 Χρόνος παραµονής στον αερισµό(ts): 19hr Φόρτιση όγκου (Βr): 0,33 kg BOD5 / m 3 Kg MLSS: Kg MLVSS: 7845 Θµικτού υγρού: 16 o C F / M : 0,1 Qw : 85 m 3 /d F / Mv : 0,13 MLVSS / MLSS : 0,77 S.V.I : 237 ml / l RMLSS : 5063 mg / l R : 1,94 Θc : 23,6d Περίσσεια λάσπη 717 kg SS / d Κατανάλωση πολυηλεκτρολύτη: 3 kg / tn.ss ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 117

119 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα Συµπεράσµατα: (Απόδοση υφιστάµενης µονάδας-φθινόπωρο 2001) Η µελέτη των παραπάνω πινάκων απόδοσης µας οδηγεί σε πρώτα συµπεράσµατα σχετικά µε την απόδοση της Ε.Ε.Λ. Σπάρτης πριν την αναβάθµιση και επέκτασή της. Από τις υψηλές τιµές αµµωνίας και ορθοφωσφορικών στην έξοδο της εγκατάστασης, φαίνεται καθαρά το πρόβληµα της µονάδας σχετικά µε την αποµάκρυνση αζώτου και φωσφόρου, καθώς σχετικά µεγάλα ποσά φαίνεται να καταλήγουν στον ευαίσθητο αποδέκτη Ευρώτα. Ο µέσος όρος των συγκεντρώσεων Ν-ΝΗ3 και Ο-PO4 είναι 14,5 mg / l και 11,7 mg / l αντίστοιχα, συγκεντρώσεις υψηλές που αποτελούν κίνδυνο όχι µόνο για την ποιότητα των νερών του Ευρώτα, αλλά και για τη δηµόσια υγεία, αφού τα νερά του ποταµού χρησιµοποιούνται ανεξέλεγκτα για αρδεύσεις. Από αυτές τις τιµές και µόνο κρίνεται δικαιολογηµένη η απόφαση αναβάθµισης της µονάδας ώστε µέσο των διαδικασιών της νιτροποίησηςαπονιτροποίησης και της βιολογικής αποφωσφόρωσης να επιτυγχάνεται υψηλότερος βαθµός αποµάκρυνσης αζωτούχων και φωσφορούχων ενώσεων. Όσον αφορά τις συγκεντρώσεις της οργανικής ύλης δεν µπορούµε να θεωρήσουµε ιδιαίτερα αποδοτική ούτε την αποµάκρυνση του χηµικά απαιτούµενου οξυγόνου (COD), καθώς συγκεντρώσεις στην έξοδο της εγκατάστασης που κυµαίνονται γύρω στα 100 mg / l, δεν θεωρούνται αρκετά ικανοποιητικές. Σε µέτρια επίπεδα συγκεντρώσεων κυµαίνονται και οι τιµές των αιωρούµενων στερεών(ss) στην έξοδο και αφού το σχεδιαζόµενο αναβαθµιζόµενο σύστηµα επεξεργασίας προέβλεπε και δευτεροβάθµια καθίζηση των λυµάτων σε νέα δεξαµενή υπήρχε η πεποίθηση ότι οι συγκεντρώσεις τους στην έξοδο θα πέσουν σε ακόµα πιο φυσιολογικά επίπεδα. Επίσης ο δείκτης καθιζησιµότητας λάσπης (S.V.I.) προβλεπόταν να πέσει κάτω από τα 150 ml/grmlss στη νέα µονάδα επεξεργασίας, καθώς όπως βλέπουµε στην αρχική µονάδα οι τιµές του δείκτη αυτού ήταν αρκετά υψηλότερες. Tα διαγράµµατα που δείχνουν τις διακυµάνσεις των κυριότερων ρυπαντών στην αρχική µονάδα επεξεργασίας παρατίθενται στις επόµενες σελίδες. Από το µέσο όρο των παραπάνω µετρήσεων µπορούµε να υπολογίσουµε την απόδοση της αφαίρεσης των συγκεκριµένων ρυπαντών στην αρχική µονάδα επεξεργασίας για το διάστηµα που µελετάται(φθινόπωρο 2001). Απόδοση αφαίρεσης COD 85 % Απόδοση αφαίρεσης ΒΟD5 85 % Απόδοση αφαίρεσης Ν-ΝΗ3 75 % Απόδοση αφαίρεσης Ο-PO4 45 % Απόδοση αφαίρεσης SS 80 % ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 118

120 25/11/ /11/ /11/ ιακυµάνσεις COD Εισόδου-Εξόδου πριν την αναβάθµιση 18/10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/2001 1/11/2001 3/11/2001 5/11/2001 7/11/2001 9/11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/2001 Ηµεροµηνία CODΕισόδου CODΕξόδου 12/10/ /10/ /10/2001 8/10/ /10/2001 6/10/2001 2/10/2001 4/10/2001 COD (mg/l)

121 ιακυµάνσεις Ν-ΝΗ3 Εισόδου-Εξόδου και Ν-ΝΟ3 Εξόδου πριν την αναβάθµιση 10/10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/2001 1/11/2001 3/11/2001 5/11/2001 7/11/2001 9/11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/2001 Ηµεροµηνία N-NH3 Εισόδου N-NH3 Εξόδου N-NO3 Εξόδου 8/10/2001 6/10/2001 2/10/2001 4/10/2001 Ν-ΝΗ3, Ν-ΝΟ3 (mg/l)

122 25/11/ /11/ /11/ ιακυµάνσεις SS Εισόδου-Εξόδου πριν την αναβάθµιση 16/10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/2001 1/11/2001 3/11/2001 5/11/2001 7/11/2001 9/11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/2001 Ηµεροµηνία SS Εισόδου SS Εξόδου 10/10/ /10/ /10/2001 8/10/2001 6/10/2001 2/10/2001 4/10/2001 SS (mg/l)

123 25/11/ ιακυµάνσεις Ο -ΡΟ4 Εισόδου-Εξόδου πριν την αναβάθµιση 16/10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/ /10/2001 1/11/2001 3/11/2001 5/11/2001 7/11/2001 9/11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/ /11/2001 Ηµεροµηνία O-PO4 Εισόδου O-PO4 Εξόδου 14/10/ /10/ /10/2001 8/10/2001 6/10/2001 2/10/2001 4/10/2001 Ο-ΡΟ4 (mg/l)

124 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Για να µελετήσουµε πλέον τη συµπεριφορά της Εγκατάστασης Επεξεργασίας Λυµάτων της Σπάρτης στις καινούριες συνθήκες λειτουργίας, πραγµατοποιήσαµε ένα πρόγραµµα µετρήσεων στην είσοδο και στην έξοδο της εγκατάστασης σε δύο χρονικές περιόδους. Ο πρώτος κύκλος µετρήσεων έγινε το µήνα Ιούλιο του 2002, που η µονάδα ήταν υπερφορτισµένη και λειτουργούσε µε ιδιαίτερο τρόπο. Ο δεύτερος κύκλος πραγµατοποιήθηκε στο τέλος Οκτωβρίου-αρχές Νοεµβρίου του ίδιου έτους, όταν πια είχε ολοκληρωθεί η αναβάθµιση και επέκταση της µονάδας και αφού είχε περάσει πλέον ένα διάστηµα 50 ηµερών από τα εγκαίνια της νέας λειτουργίας, ώστε να θεωρείται έτσι ότι το σύστηµα έχει «στρώσει». Μετρήσεις όµως έγιναν και για τις τιµές των ρυπαντών και στον ποταµό Ευρώτα που είναι ο τελικός αποδέκτης των λυµάτων, για να διαπιστωθεί το ποσό της ρύπανσης που υφίσταται το ποτάµι εξαιτίας της εγκατάστασης και πάλι σε δυο κύκλους δηλαδή Ιούλιο και Οκτώβριο-Νοέµβριο Αν και συνήθως το ποτάµι έχει ελάχιστο νερό το καλοκαίρι, την περίοδο των µετρήσεών µας η στάθµη του ήταν σε επαρκή για δειγµατοληψία επίπεδα. Οι δειγµατοληψίες έγιναν πριν και µετά την εκροή των λυµάτων στο ποτάµι και σε αποστάσεις 50 µέτρων περίπου αριστερά και δεξιά του σηµείου που γινόταν η απόρριψη των λυµάτων στον ποταµό. Τηρήσαµε αυτές τις αποστάσεις καθότι στον υδατικό αποδέκτη η συγκέντρωση των ρυπαντών µειώνεται µε το χρόνο ή για συνεχή απόρριψη η συγκέντρωση µικραίνει µε την απόσταση από το σηµείο εκβολής. Η µείωση αυτή οφείλεται τόσο στα φαινόµενα µεταφοράς όσο και σε διάφορους µηχανισµούς µετασχηµατισµού, όπως η βιολογική αποδόµηση, η καθίζηση, ο επαναερισµός, η προσρόφηση κ.α. για τα οποία όµως δεν είναι του παρόντος να αναφερθούµε εκτενέστερα. Αξίζει να σηµειωθεί ότι ακριβώς πάνω από το σηµείο που πραγµατοποιήσαµε τις δειγµατοληψίες πριν το βιολογικό καθαρισµό, υπάρχει ένα σύγχρονο γήπεδο τέννις που κατασκευάστηκε το 1993 στα πλαίσια της οικοτουριστικής ανάδειξης του Ευρώτα. Άγνωστο γιατί, η ανάδειξη αυτή δεν συνεχίστηκε και αυτό το έργο ήταν το πρώτο και το τελευταίο προς το σκοπό αυτό. Μάλιστα είναι παντελώς άγνωστη ακόµα και η ύπαρξη του(!)στην πλειοψηφία των πολιτών. Θα ήταν ευχής έργον να συνεχιζόταν η οικοτουριστική ανάδειξη του ποταµού, όχι µόνο λόγω του φυσικό κάλλους και της οικολογικής του αξίας, αλλά και για την προστασία του καθώς στις όχθες του, τουλάχιστον στο τµήµα που περνάει από τη Σπάρτη, ο Ευρώτας είναι εντελώς αναξιοποίητος και γίνεται αποδέκτης όλο και αυξανόµενων ποσοτήτων µπάζων και κάθε λογής απορριµµάτων. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 123

125 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 Τα δείγµατα συγκεντρώθηκαν µε το βύθισµα καθαρισµένων πλαστικών µπουκαλιών, στο ποταµίσιο νερό σε απόσταση 1-1,5m από την όχθη του ποταµού και στην Ε.Ε.Λ. στην είσοδο της εγκατάστασης αµέσως µετά τις εσχάρες για να αποφευχθούν ογκώδη αντικείµενα που θα αλλοίωναν τις τιµές των δειγµάτων, και στην έξοδο στο σηµείο αµέσως πριν τον τελικό αγωγό διάθεσης που οδηγεί τα επεξεργασµένα λύµατα στο ποτάµι. Μετά τη συλλογή τα δείγµατα µεταφέρθηκαν στο χηµικό εργαστήριο της εγκατάστασης και αναλύθηκαν για χηµικό έλεγχο οξυγόνου (COD-δείκτη οργανικής µόλυνσης), αλλά και διαλυµένο COD (CODsoluble), αιωρούµενα στερεά (SS), αµµωνιακά (Ν-ΝΗ3), νιτρικά (Ν-ΝΟ3) και ορθοφωσφορικά (Ο-ΡΟ4). Η θερµοκρασία του νερού του Ευρώτα και το διαλυµένο οξυγόνο (D.O.) µετριόταν επιτόπου µε τη χρήση φορητής συσκευής (WTW-portable oxygen / temperature meter). Επιτόπου µετριόταν στον ποταµό και η αγωγιµότητα (L). Για τον καθορισµό των υπόλοιπων παραµέτρων χρησιµοποιήθηκαν σταθερές αναλυτικές µέθοδοι, (Standard Methods, 1995) το COD µε τη χρωµατοµετρική µέθοδο ύστερα από δίωρη θέρµανση των αντιδραστηρίων, τα SS µε φιλτράρισµα (φίλτρα 0,45 µm) και ζύγισµα του βάρους των στερεών, και τα Ν-ΝΗ3, Ν-ΝΟ3 Ο-ΡΟ4 µε σπεκτροφωτοµετρία. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 124

126 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα ΑΠΟ ΟΣΗ ΤΗΣ ΜΟΝΑ ΑΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟ Ο (ΑΠΡΙΛΙΟΣ-ΑΥΓΟΥΣΤΟΣ 2002) Όπως αναφέραµε σε προηγούµενο κεφάλαιο, µέχρι να ολοκληρωθούν τα έργα το Σεπτέµβριο του 2002, µεσολάβησε µια τετράµηνη περίοδος που η µονάδα λειτούργησε µε ιδιαίτερο τρόπο. Σε αυτήν την περίοδο όλη η παροχή είχε διοχετευθεί στα νέα έργα(τη δεξαµενή αποφωσφόρωσης, το νέο σύστηµα δεξαµενών αερισµού, τη νέα δεξαµενή καθίζησης), τα οποία λειτουργούσαν υπερφορτισµένα όλο αυτό το διάστηµα. Σ αυτή το χρονικό διάστηµα κατέστη δυνατόν να εκκενωθούν και να καθαριστούν οι παλιές δεξαµενές καθίζησης και αερισµού, να ολοκληρωθεί η κατασκευή του τεταρτηµορίου των παλιών δεξαµενών αερισµού, να γίνουν οι απαραίτητες µικροµετατροπές και να εγκατασταθεί ο ΗΛΜ εξοπλισµός. Οι νέες κατασκευές είχαν µικρότερη έκταση από τις αντίστοιχες κατασκευές της ήδη υπάρχουσας εγκατάστασης και επειδή λειτουργούσαν υπερφορτισµένα ήταν λογικό να παρουσιαστούν ορισµένα προβλήµατα. Τα προβλήµατα αυτά ήταν πρώτον οι κατά διαστήµατα έντονες οσµές στη µονάδα(αισθητή σε όποιον έµπαινε στην εγκατάσταση) και δεύτερον οι έντονες διαµαρτυρίες των παρόχθιων χωριών του Ευρώτα για µόλυνση και σε κάποιες χρονικές περιόδους ανυπόφορες οσµές του ποταµού. Γίναµε µάρτυρες κωµικοτραγικών καταστάσεων µε κοινοτάρχες να καταφθάνουν στην Ε.Ε.Λ. για να εκφράσουν την απορία και αγανάκτηση τους για την κατάσταση. Μελετώντας το σχεδιασµό της εγκατάστασης για τη µεταβατική περίοδο και ειδικότερα για τη βιολογική βαθµίδα γίνονται κατανοητά τα αίτια αυτών των φαινοµένων Σχεδιασµός λειτουργίας κατά τη µεταβατική περίοδο 1. Παράµετροι σχεδιασµού Οι παράµετροι που λαµβάνονται υπόψη είναι οι έξεις για την περίοδο αυτή είναι οι εξείς: - Παροχή : 3600 m 3 / d. - ΒΟD5 : 1260 kg / d - S.S. : 1470 kg / d - TKN : 210 kg / d - TP : 74 kg / d ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 125

127 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 H θερµοκρασία λυµάτων για την περίοδο αυτή λαµβάνεται 22 ο C. Υπενθυµίζεται ότι η νέα δεξαµενή αερισµού που χρησιµοποιείται έχει συνολικό όγκο 2200m 3 και ειδικότερα η ανοξική ζώνη ανέρχεται σε 550 m 3 ενώ η αερόβια σε 1650 m Βιολογικός αντιδραστήρας Νιτροποίηση: Για την επίτευξη της νιτροποίησης των λυµάτων στην θερµοκρασία Τ=22 ο C,έτσι ώστε η συγκέντρωση αµµωνιακού αζώτου στην έξοδο να είναι µικρότερη από 2 mg / l, ο απαιτούµενος χρόνος παραµονής ιλύος όπως προκύπτει από τις σχέσεις της κινητικής της νιτροποίησης του Μonod, σχέσεις (1) έως (4) Κεφάλαιο 6, είναι θcn = 3,55 ηµέρες. Επιλέχθηκε χρόνος παραµονής ιλύος θcαερ = 7,1 ηµέρες(συντελεστής ασφαλείας.2) Επιλέγοντας συγκέντρωση του ανάµικτου υγρού στην δεξαµενή αερισµού MLSS = 5000mg /l και για Ε = 0,95 σχέσεις (10),(11) Κεφάλαιο 6, προκύπτει ότι θ/θc = 0,059, οπότε ο υδραυλικός χρόνος παραµονής της αερόβιας ζώνης είναι θ = 0,059 7,1 = 0,42 ηµέρες. Άρα ο απαιτούµενος αερόβιος όγκος ανέρχεται σε Vαερ= 0, = 1517m 3. Συνεπώς επαρκούσε ο όγκος της νέας δεξαµενής: 1517 < 1650m 3. Απονιτροποίηση Κατά την θερινή περίοδο η συγκέντρωση ολικού αζώτου στην εκροή θα είναι µικρότερη των 15 mg / l. εδοµένου ότι στην εκροή θα παραµένουν περίπου 3 mg / l οργανικού αζώτου και 2.0 mg / l αµµωνιακού αζώτου, θα πρέπει η συγκέντρωση νιτρικών στην έξοδο να ισούται µε 10,0 mg / l περίπου. Εάν ληφθεί υπόψιν ότι κατά την σύνθεση της βιοµάζας προσλαµβάνεται συνήθως το 15% του εισερχοµένου αζώτου προκύπτει η ακόλουθη ισορροπία µάζας για το άζωτο: Εισερχόµενο άζωτο 210 Κg/ηµ Οργανικό άζωτο στην έξοδο = 0,003 x = 11 Κg/ηµ Αµµωνιακό άζωτο στην έξοδο = x = 7 Κg/ηµ Νιτρικό άζωτο στην έξοδο = x = 36 Κg/ηµ Άζωτο χρησιµοποιούµενο για σύνθεση = 0.15 x 210 = 31 Κg/ηµ Άζωτο προς απονιτροποίηση =125 Κg/ηµ Η απαιτούµενη βιοµάζα στον ανοξικό αντιδραστήρα ισούται µε kg, (rdn για 22 C) ισούται µε 0.11 ηµ 1. Θεωρώντας λόγο οργανικών στερεών προς ολικά στερεά 0,66, η συγκέντρωση των οργανικών στερεών είναι: ΜLVSS = 0.66 x = mg / l. Συνεπώς ο ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 126

128 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 απαιτούµενος όγκος του ανοξικού αντιδραστήρα ισούται µε:vανοξ = 1132/3300 = 343 m 3. Ο ανοξικός όγκος της νέας δεξαµενής ανέρχεται σε 550 m 3, συνεπώς επαρκεί για την απονιτροποίηση. Ο ολικός χρόνος παραµονής ιλύος βάσει του ελάχιστου απαιτούµενου όγκου αερόβιας ζώνης ισούται µε : θc = 7,1 x (2.131/1.517) = 10 ηµέρες. 3. εξαµενή τελικής καθίζησης Τα δεδοµένα του ειδικού σχεδιασµού αυτού ήταν: - Παροχή λυµάτων 3600 m 3 / d - Μέση παροχή ανακυκλοφορίας 1,50 x 3600 = 5400 m 3 / d - ΜLSS 5000 mg / l Για δεξαµενή διαµέτρου 15,5 m αντίστοιχα (επιφάνεια 189m 3 ), πλευρικού βάθους 3,30m, κλίσης πυθµένα 10% και µέσου βάθους 3,50m, προκύπτουν τα παρακάτω: Για συγκέντρωση ανάµικτου υγρού ίση µε 5000 mg / l και συνολική παροχή τροφοδοσίας ίση µε: Qκ = Qλυµ+ Qανακ = 9000m 3 / ηµέρα = 375m 3 / hr προκύπτει: I) Φόρτιση στερεών µε ανακυκλοφ. G = [(1+R)Q x MLSS]/A = 239 kg/m 2 d II) Φόρτιση στερεών χωρίς ανακυκλοφ. G = (3600 x 5,0)/189 = 96 kg/m 2 d III) Υδραυλική φόρτιση q = Qλυµ / A = 19,1 m / d ή 0,80 m /h IV) Υδραυλική φόρτιση αιχµής q = Qαιχ / A = 260/189 = 1,38 m/hr Ο χρόνος παραµονής (για τη συνολική παροχή λυµάτων και ανακυκλοφορίας) είναι: t = 660 / 375 = 1,76 ώρες Ο χρόνος παραµονής για συνθήκες αιχµής (χωρίς ανακυκλοφορία) είναι: t = 660 /260 = 2,5 ώρες Η υδραυλική φόρτιση του περιµετρικού υπερχειλιστή σε συνθήκες αιχµής είναι: qυπ = 150 / (π * 15,5) = 3,10 m 3 / m.hr (NAMA,1996) ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 127

129 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα Επεξήγηση του προβλήµατος των οσµών και της µόλυνσης του ποταµού κατά τη µεταβατική περίοδο: Απ ότι βλέπουµε ο σχεδιασµός είχε γίνει όπως παραπάνω και µε πρόβλεψη ότι η µεταβατική περίοδος δεν θα διαρκούσε πάνω από 2 µήνες. Εξαιτίας διάφορων αιτιών όµως που δεν είναι του παρόντος, η λειτουργία της µονάδας κατ αυτόν τον ιδιάζοντα τρόπο ξεπέρασε το τετράµηνο. Ο σχεδιασµός είχε γίνει για θερµοκρασία λυµάτων 22 ο C και όπως είδαµε η µονάδα αναµένετο να λειτουργήσει υπερφορτισµένη µεν αλλά σχετικά αποτελεσµατικά δε. Η θερµοκρασία των λυµάτων ήταν αυτή που έπαιξε τον καθοριστικό ρόλο στην δυσλειτουργία της µονάδας, καθώς η θερµοκρασία αυτή σε πολλά χρονικά διαστήµατα δεν ήταν πάντα από 22 βαθµούς και πάνω. Αν χρησιµοποιήσουµε τις παραπάνω σχέσεις της κινητικής του Monod(1) έως (4) Κεφάλαιο 6, για θερµοκρασία λυµάτων π.χ.17 ο C προκύπτει ότι θcν=5,67. εχόµαστε συντελεστή ασφαλείας (Σ.Α) έστω 1,5, το λιγότερο δυνατόν, οπότε θcαερ = 8,5. Επιλέγοντας όπως και πριν συγκέντρωση στερεών του ανάµικτου υγρού[σχέση (11), Κεφάλαιο 6 ] στην δεξαµενή αερισµού ΜLSS=5000mg / l, και για Ε=0,95 προκύπτει ότι θ / θc = 0,059. Οπότε ο υδραυλικός χρόνος παραµονής της αερόβιας ζώνης θ = 0,059 8,5 = 0,50 ηµέρες. Άρα ο απαιτούµενος αερόβιος όγκος ανέρχεται σε: Vαερ = 0, = 1800 m 3 >1650m 3. Συνεπώς φαίνεται ότι ο όγκος της αερόβιας ζώνης της νέας δεξαµενής δεν επαρκούσε! Εξάλλου λύνοντας τη σχέση (11) Κεφάλαιο 6 ως προς θc προκύπτει ότι θc = 7,5 ηµέρες, που αντιστοιχεί σε ταχύτητα ανάπτυξης των νιτροποιητών ίση µε: µν = 1/ θc = 0,133 ηµ -1 (Σχέση (4), Κεφάλαιο 6 ), ενώ ο µέγιστος βαθµός νιτροποίησης για θερµοκρασία λυµάτων 17 ο C είναι σαφώς µικρότερος: µν(τ) max = 0,126 ηµ -1. Συνεπώς για τη συγκεκριµένη θερµοκρασία δεν ήταν δυνατή η πλήρης νιτροποίηση και κατ επέκταση η απονιτροποίηση των λυµάτων. Οπότε τα ποσά της αµµωνίας στην έξοδο παρέµεναν αρκετά υψηλά και έτσι εξηγούνται τα προβλήµατα που αναφέραµε παραπάνω µε τις οσµές και την προσωρινή ρύπανση του ποταµού. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 128

130 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα Αποτελέσµατα µετρήσεων Οι µετρήσεις που πραγµατοποιήσαµε τον Ιούλιο του 2002 στην Εγκατάσταση Επεξεργασίας Λυµάτων Σπάρτης, και κατά την ιδιαίτερη λειτουργία της φαίνονται στους πίνακες που ακολουθούν. Πέραν των γνωστών µετρήσεων έγιναν δειγµατοληψίες και στην έξοδο της δεξαµενής αποφωσφόρωσης (µετρώντας Ο- ΡΟ4) προκειµένου να κατανοήσουµε αρχικά την λειτουργία της διαδικασίας σε ένα ιδιαίτερο τριτοβάθµιο σύστηµα, έστω και αν τα οριστικά συµπεράσµατα θα έβγαιναν µετά την αναβάθµιση και επέκταση. ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΜΟΝΑ Α-ΙΟΥΛΙΟΣ 2002 ΕΙΣΟ ΟΣ Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 15 Ιουλίου 2002 Ώρα: 9.30 Q = 3033m 3 ΕΞΟ ΟΣ COD = 683 mg / l COD = 126 mg / l N-NH3 = 60 mg / l N-NH3 = 39 mg / l O-PO4 = 12,8 mg / l N-NO3 = 0,4 mg / l O-PO4αποφ. = 17,4 mg / l O-PO4 = 3,6 mg / l SS = 310 mg / l SS = 90 mg / l VSS = 260 mg / l VSS = 70 mg / l VSS / SS = 0,84 VSS / SS = 0,81 L = 800 µs / cm Μετρήσεις στην (καινούρια) δεξαµενή αερισµού: ΜLSS = 6550 mg / l, MLVSS = 5100 mg / l, MLVSS / MLSS = 0,77 D.O =1,5 mg / l Καθιζάνοντα (30 ) = 480 ml / l Καθιζάνοντα (60 ) = 380 ml / l S.V.I = 73 ml / gr MLSS ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 129

131 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 ΕΙΣΟ ΟΣ Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 17 Ιουλίου 2002 Ώρα: 9.00 Q = 3171m 3 /d ΕΞΟ ΟΣ COD = 771 mg / l COD --- N-NH3 = 73 mg / l N-NH3 = 41,5 mg / l O-PO4 = 13,4 mg / l N-NO3= 1,3 mg / l O-PO4αποφ = 18,2 mg / l O-PO4 = 6,5 mg / l SS = 220 mg / l SS = 80 mg / l VSS = 180 mg / l VSS = 60 mg / l VSS / SS = 0,81 VSS / SS = 0,75 L = 770 µs / cm ΕΙΣΟ ΟΣ Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 18 Ιουλίου 2002 Ώρα: 9.00 Q = 3840m 3 /d ΕΞΟ ΟΣ COD = 602 mg / l COD = 105 mg / l N-NH3 = 64 mg / l N-NH3 = 29,25 mg / l O-PO4 = 12,4 mg / l N-NO3 = 0,3 mg / l O-PO4αποφ = 18,9 mg / l O-PO4 = 1,2 mg / l SS = 250 mg / l SS = 90 mg / l VSS = 160 mg / l VSS = 60 mg / l VSS / SS = 0,84 VSS / SS = 0,84 L = 820 µs / cm Μετρήσεις στην (καινούρια) δεξαµενή αερισµού MLSS = 6400 mg / l Καθιζάνοντα (30 ) = 460 ml / l Καθιζάνοντα (60 ) = 360 ml / l S.V.I = 71 ml / gr MLSS ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 130

132 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 ΕΙΣΟ ΟΣ Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 22 Ιουλίου 2002 Ώρα: 8.45 Q = 3432 m 3 /d ΕΞΟ ΟΣ COD = 402 mg / l COD 88 mg / l N-NH3 = 86 mg / l N-NH3 = 32,75 mg / l O-PO4 = 12,6 mg / l N-NO3 = 0,2 mg / l O-PO4αποφ = 17,4 mg / l O-PO4 = 1,0 mg / l SS = --- SS = 110 mg / l VSS = --- VSS = 90 mg / l VSS / SS = --- VSS / SS = 0,81 L = 730 µs / cm ΕΙΣΟ ΟΣ Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 23 Ιουλίου 2002 Ώρα: 9.00 Q = 3264 m 3 /d ΕΞΟ ΟΣ COD = 905 mg / l COD 114 mg / l N-NH3 = 60 mg / l N-NH3 = 39,75 mg / l O-PO4 = 13,8 mg / l N-NO3 = 0,3 mg / l O-PO4αποφ = 20,8 mg / l O-PO4 = 0,6 mg / l SS = 300 mg / l SS = 70 mg / l VSS = 240 mg / l VSS = 50 mg / l VSS / SS = 0,8 VSS / SS = 0,71 L = 850 µs / cm Μετρήσεις στην (καινούρια) δεξαµενή αερισµού: MLSS = 6700 mg / l MLVSS = 5000 mg / l MLVSS / MLSS = 0,74 S.V.I. = 52 ml / gr MLSS ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 131

133 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 ΕΙΣΟ ΟΣ Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 25 Ιουλίου 2002 Ώρα: 9.00 Q = 3696 m 3 /d ΕΞΟ ΟΣ COD = 1048 mg / l COD 81 mg / l N-NH3 = 40,5 mg / l N-NH3 = 29,75 mg / l O-PO4 = 16,2 mg / l N-NO3 = 0,3 mg / l O-PO4αποφ = 17,8 mg / l O-PO4 = 0,6 mg / l SS = 260 mg / l SS = 80 mg / l VSS = 210 mg / l VSS = 60 mg / l VSS / SS = 0,8 VSS / SS = 0,75 L = 800 µs / cm ΕΙΣΟ ΟΣ Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 28 Ιουλίου 2002 Ώρα: Q = 3888 m 3 /d ΕΞΟ ΟΣ COD = 730 mg / l COD 98 mg / l N-NH3 = 35 mg / l N-NH3 = 41,75 mg / l O-PO4 = 13,2 mg / l N-NO3 = 0,4 mg / l O-PO4αποφ = 15,0 mg / l O-PO4 = 2,2 mg / l SS = 290 mg / l SS = 90 mg / l VSS = --- VSS = --- VSS / SS = --- VSS / SS = --- L = 820 µs / cm ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 132

134 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΤΟΝ ΕΥΡΩΤΑ-ΙΟΥΛΙΟΣ 2002 Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 16 Ιουλίου 2002 Ώρα: ΠΡΙΝ Β.Κ. ΜΕΤΑ Β.Κ. COD = 13 mg / l COD 31 mg / l N-NH3 = 0,14 mg / l N-NH3 = 9,5 mg / l Ν-ΝΟ3 = 1,9 mg / l N-NO3 = 1,0 mg / l O-PO4 = 0 mg / l O-PO4 = 2,1 mg / l D.O. = 14,1 mg / l D.O. = 3,2 mg / l L = 490 µs / cm L = 600 µs / cm Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 19 Ιουλίου 2002 Ώρα: ΠΡΙΝ Β.Κ. ΜΕΤΑ Β.Κ. COD = 0 mg / l COD 17 mg / l N-NH3 = 0,05 mg / l N-NH3 = 5,3 mg / l Ν-ΝΟ3 = 1,4 mg / l N-NO3 = 0,5 mg / l O-PO4 = 0 mg / l O-PO4 = 0,4 mg / l D.O. = 13,7 mg / l D.O. = 2,8 mg / l L = 550 µs / cm L = 680 µs / cm ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 133

135 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 22 Ιουλίου 2002 Ώρα: ΠΡΙΝ Β.Κ. ΜΕΤΑ Β.Κ. COD = 0 mg / l COD 33 mg / l N-NH3 = 0,23 mg / l N-NH3 = 10,6 mg / l Ν-ΝΟ3 = 1,2 mg / l N-NO3 = 0,5 mg / l O-PO4 = 0 mg / l O-PO4 = 0,4 mg / l D.O. = 14,8 mg / l D.O. = 5,4 mg / l L = 450 µs / cm L = 700 µs / cm Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 24 Ιουλίου 2002 Ώρα: 9.00 ΠΡΙΝ Β.Κ. ΜΕΤΑ Β.Κ. COD = 4 mg / l COD 15 mg / l N-NH3 = 0,11 mg / l N-NH3 = 9,4 mg / l Ν-ΝΟ3 = 1,6 mg / l N-NO3 = 0,5 mg / l O-PO4 = 0,1 mg / l O-PO4 = 1,1 mg / l D.O. = 13,4 mg / l D.O. = 2,6 mg / l L = 550 µs / cm L = 650 µs / cm Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 26 Ιουλίου 2002 Ώρα: ΠΡΙΝ Β.Κ. ΜΕΤΑ Β.Κ. COD = 0 mg / l COD 20 mg / l N-NH3 = 0,19 mg / l N-NH3 = 4,45 mg / l Ν-ΝΟ3 = 1,5 mg / l N-NO3 = 0,5 mg / l O-PO4 = 0 mg / l O-PO4 = 1,4 mg / l D.O. = 13,6 mg / l D.O. = 2,6 mg / l L = 500 µs / cm L = 700 µs / cm ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 134

136 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα Συµπεράσµατα (Μεταβατική περίοδος): Μελετώντας προσεκτικά τα παραπάνω ποσά, εντύπωση προκαλούν οι πολύ υψηλές συγκεντρώσεις αµµωνίας στην έξοδο της εγκατάστασης και αναπόφευκτα και στον Ευρώτα. Το ποσοστό αφαίρεσης της Ν-ΝΗ3 στη µονάδα είναι µόλις 40 % και ο µέσος όρος των συγκεντρώσεών της 36,25 mg / l!. Γίνεται κατανοητό ότι αυτά τα ποσά ήταν τόσο υψηλά που προκαλούσαν προβλήµατα µόλυνσης στον ποταµό, αλλά και έντονες οσµές στην περιοχή της µονάδας. Και όπως αναλύσαµε νωρίτερα η αιτία αυτών των πολύ υψηλών συγκεντρώσεων ήταν ότι τις περισσότερες ηµέρες, δεν γινόταν πλήρης νιτροποίηση-απονιτροποίηση στις νέες µικρότερες δεξαµενές αερισµού. Από τα υπόλοιπα ποσά η µείωση των συγκεντρώσεων των ορθοφωσφορικών εξαιτίας της προσθήκης της δεξαµενής αποφωσφόρωσης είναι αισθητή. Παράλληλα σχετικά µειωµένη παρατηρείται και η απόδοση αφαίρεσης του COD που άγγιζε το 80 %. Οι συγκεντρώσεις των αιωρούµενων στερεών στην έξοδο είναι πάλι υψηλές, και ελαφρώς υψηλότερες από τις συγκεντρώσεις στην αρχική µονάδα. Αυτό προφανώς οφείλετο στο ότι η καθίζηση των λυµάτων γινόταν στην καινούρια µικρότερης έκτασης δεξαµενή καθίζησης, καθώς η µεγάλη ήταν προσωρινά εκτός λειτουργίας. Οι παρατηρήσεις που κάναµε στον Ευρώτα είναι ότι πριν την εισροή των λυµάτων το νερό του ποταµού παρουσιάζεται σχετικά καθαρό. Οι πολύ χαµηλές συγκεντρώσεις των αζωτούχων ενώσεων και της οργανικής ύλης, προέρχονταν πιθανότατα από τις απορροές των λιπασµάτων και φυτοφαρµάκων που καταλήγουν στον ποταµό, καθώς οι παρόχθιες στον Ευρώτα περιοχές καλλιεργούνται εντατικά. Μετά την εισροή των λυµάτων παρατηρείται µια αλµατώδη αύξηση στα ποσά των αµµωνιακών, η οποία όπως προείπαµε οφείλετο στο γεγονός ότι γινόταν µερική νιτροποίηση-απονιτροποίηση στη µονάδα. Ο Ευρώτας µολυσµένος καθώς ήταν από τις υψηλές τιµές Ν-ΝΗ3, διέσχιζε συνεχίζοντας την πορεία του χωριά όπως η Σκούρα και η Πλατάνα, προκαλώντας έντονες οσµές και καθιστώντας προσωρινά επικίνδυνη τη χρήση του νερού του ποταµού για αρδεύσεις. Το µόνο θετικό της όλης υπόθεσης, ήταν ότι εξαιτίας των προβληµάτων που προκαλούσε η µεταβατική λειτουργία της µονάδας, επιταχύνθηκαν κατά πολύ τα έργα της περιόδου αυτής, ώστε να ολοκληρωθεί συντοµότερα η αναβαθµισµένη λειτουργία της εγκατάστασης. Στις επόµενες σελίδες παριστάνονται διαγραµµατικά οι διακυµάνσεις των σηµαντικότερων ρυπαντών κατά την περίοδο των µετρήσεών µας, τον Ιούλιο του ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 135

137 COD Εισόδου COD Εξόδου 15/7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ ιακυµάνσεις COD Εισόδου-Εξόδου κατά τη µεταβατική περίοδο COD Εξόδου COD Εισόδου

138 N-NH3 Εισόδου N-NH3 Εξόδου Ν-ΝΟ3 Εξόδου 15/7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ ιακυµάνσεις Ν-ΝΗ3 Εισόδου-Εξόδου και Ν-ΝΟ3 Εξόδου κατά τη µεταβατική περίοδο Ν-ΝΟ3 Εξόδου N-NH3 Εξόδου N-NH3 Εισόδου

139 SS Εισόδου SS Εξόδου 15/7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ ιακυµάνσεις SS Εισόδου-Εξόδου κατά τη µεταβατική περίοδο SS Εξόδου SS Εισόδου

140 O-PO4 Εισόδου O-PO4 Εξόδου 15/7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ ιακυµάνσεις Ο-ΡΟ4 Εισόδου-Εξόδου κατά τη µεταβατική περίοδο O-PO4 Εξόδου O-PO4 Εισόδου

141 ιακυµάνσεις Ν-ΝΗ3 στον Ευρώτα πριν και µετά το Β.Κ. κατά τη µεταβατική περίοδο N-NH3 Πριν το Β.Κ. N-NH3 µετά το Β.Κ. 18/7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/ /7/2002

142 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα ΑΠΟ ΟΣΗ ΤΗΣ ΜΟΝΑ ΑΣ ΜΕΤΑ ΤΗΝ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΕΚΤΑΣΗ Ο τελικός και ίσως πιο σηµαντικός κύκλος µετρήσεων πραγµατοποιήθηκε στο τέλος Οκτωβρίου-αρχές Νοεµβρίου 2002, όταν είχε ολοκληρωθεί πλήρως η αναβάθµιση και επέκταση της Ε.Ε.Λ. Σπάρτης και η µονάδα είχε αρχίσει να λειτουργεί µε ένα πιο σύγχρονο και φαινοµενικά πιο αποτελεσµατικό τρόπο. Πλέον τα λύµατα περνούσαν από το νέο φρεάτιο άφιξης και στη συνέχεια από τον ανανεωµένο εξαµµωτή-λιποσυλλέκτη, όπου γινόταν αφαίρεση άµµου και λιπών. Με το νέο αντλιοστάσιο ανύψωσης κατευθύνονταν διαδοχικά στη δεξαµενή της βιολογικής αποφωσφόρωσης, στα δύο συστήµατα(παλιό και νέο) δεξαµενών αερισµού νιτροποίησης και απονιτροποίησης και στις δύο δεξαµενές καθίζησης όπου σε συνθήκες ηρεµίας γινόταν ο διαχωρισµός των στερεών από τα υγρά. Η καθιζάνουσα λάσπη ανακυκλοφορείται στη δεξαµενή αποφωσφόρωσης για να διατηρείται σταθερό το ποσοστό ενεργού ιλύος, ενώ η πλεονάζουσα λάσπη αντλείται προς τους παχυντές. Η λάσπη αυτή υφίσταται συµπύκνωση στον µηχανικό παχυντή, µετά µηχανική αφυδάτωση, πριν τελικώς αποθηκευθεί και αποµακρυνθεί από ειδικά συνεργεία του δήµου. Τα λύµατα µετά τις δεξαµενές καθίζησης περνούν στο σύστηµα απολύµανσης, µέχρι τελικώς τα επεξεργασµένα λύµατα να καταλήξουν στον Ευρώτα, µέσω του φρεατίου εξόδου. Η αναβάθµιση ήταν εµφανής και από άλλες πράξεις καθώς όταν επιστρέψαµε τον Νοέµβριο του 2002 είχε αποκατασταθεί το οδικό δίκτυο και συνάµα είχε καθαριστεί ο χώρος της εγκατάστασης από πλήθος άχρηστων αντικειµένων που ήταν σκορπισµένα σε διάφορα σηµεία, στοιχεία που χαλούσαν ως τότε την εικόνα της Ε.Ε.Λ. Επίσης ο εξοπλισµός του χηµείου είχε ανανεωθεί και εµπλουτισθεί. Με το παρακάτω σύνολο µετρήσεων σκοπό είχαµε να αποδείξουµε και στην πράξη την βελτιωµένη απόδοση της µονάδας στην αφαίρεση των κυριότερων ρυπαντών. Εκτός των συνήθων ρυπαντών µετρήσαµε επίσης διαλυµένο COD (CODsoluble) στην είσοδο της µονάδας και στην έξοδο της δεξαµενής αποφωσφόρωσης στην οποία ελέγξαµε ξανά τη συγκέντρωση των Ο-ΡΟ4 για να διασαφηνίσουµε τον τρόπο λειτουργίας της. Τα αποτελέσµατα των µετρήσεων φαίνονται στις σελίδες που ακολουθούν. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 141

143 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα Αποτελέσµατα µετρήσεων (µετά την αναβάθµιση) ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΜΟΝΑ Α ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ, ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2002 Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 29 Οκτωβρίου 2002 Ώρα: Q = 4000m 3 /d ΕΙΣΟ ΟΣ ΕΞΟ ΟΣ COD = 843 mg / l COD = 26 mg / l CODsol = 217 mg / l N-NH3 = 1,5 mg / l N-NH3 = 65 mg / l N-NO3 = 2,2 mg / l O-PO4 = 16 mg / l O-PO4 = 3,4 mg / l O-PO4αποφ = 19,6 mg / l SS = 600* mg / l CODsol/αποφ = 20 mg / l VSS = 440* mg / l SS = 210 mg / l VSS / SS = --- VSS = 170 mg / l L = 650 µs / cm VSS / SS = 0,8 Μετρήσεις στην δεξαµενή αερισµού: Καθιζάνοντα (30 ) = 280 ml / l Καθιζάνοντα (60 ) = 200 ml / l MLSS = 5100 mg / l MLVSS = 4300 mg / l MLVSS/MLSS = 0,84 SVI = 55 ml / gr MLSS MLSSRAS =100/SVI x Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 30 Οκτωβρίου 2002 Ώρα: 9.30 Q = 3604m 3 /d ΕΙΣΟ ΟΣ ΕΞΟ ΟΣ COD = 996 mg / l COD = 43 mg / l CODsol = 209 mg / l N-NH3 = 2,9 mg / l N-NH3 = 110 mg / l N-NO3 = 3,6 mg / l O-PO4 = 17,6 mg / l O-PO4 = 5,4 mg / l O-PO4αποφ = 20,6 mg / l SS = 45 mg / l CODsol/αποφ = 20 mg / l VSS = 35 mg / l SS = 250 mg / l VSS / SS = 0,77 VSS = 210 mg / l L = 700 µs / cm VSS / SS = 0,84 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 142

144 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 31 Οκτωβρίου 2002 Ώρα: 9.30 Q = 3740m 3 /d ΕΙΣΟ ΟΣ ΕΞΟ ΟΣ COD = 689 mg / l COD = 36 mg / l CODsol = 181 mg / l N-NH3 = 2,1 mg / l N-NH3 = 75 mg / l N-NO3 = 5,8 mg / l O-PO4 = 16 mg / l O-PO4 = 6,6 mg / l O-PO4αποφ = 19,2 mg / l SS = 350* mg / l CODsol/αποφ = 15 mg / l VSS = 260* mg / l SS = 240 mg / l VSS / SS = --- VSS = 200 mg / l L = 700 µs / cm VSS / SS = 0,83 Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 1 Νοεµβρίου 2002 Ώρα: 9.30 Q = 3694m 3 /d ΕΙΣΟ ΟΣ ΕΞΟ ΟΣ COD = 665 mg / l COD = 12 mg / l CODsol = 179 mg / l N-NH3 = 4,5 mg / l N-NH3 = 82,5 mg / l N-NO3 = 4,4 mg / l O-PO4 = 15 mg / l O-PO4 = 3,2 mg / l O-PO4αποφ = 18 mg / l SS = 90 mg / l CODsol/αποφ = 26 mg / l VSS = 65 mg / l SS = 240 mg / l VSS / SS = 0,72 VSS = 200 mg / l L = 720 µs / cm VSS / SS = 0,83 Μετρήσεις στη δεξαµενή αερισµού: Καθιζάνοντα(30 ) = 700 ml / l Καθιζάνοντα (60 ) = 600 ml / l MLSS = 4700 mg / l MLVSS = 3500 mg / l MLVSS/MLSS = 0,74 S.V.I = 148 ml / gr MLSS ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 143

145 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 2 Νοεµβρίου 2002 Ώρα: 9.00 Q = 3780m 3 /d ΕΙΣΟ ΟΣ ΕΞΟ ΟΣ COD = 657 mg / l COD = 29 mg / l CODsol = 161 mg / l N-NH3 = 4,25 mg / l N-NH3 = 102,5 mg / l N-NO3 = 4,3 mg / l O-PO4 = 17,6 mg / l O-PO4 = 2,2 mg / l O-PO4αποφ = 20,4 mg / l SS = 40 mg / l CODsol/αποφ = 12 mg / l VSS = 30 mg / l SS = 260 mg / l VSS / SS = 0,75 VSS = 215 mg / l L = 700 µs / cm VSS / SS = 0,82 Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 4 Νοεµβρίου 2002 Ώρα: 9.00 Q = 3760m 3 /d ΕΙΣΟ ΟΣ ΕΞΟ ΟΣ COD = 740 mg / l COD = 39 mg / l CODsol = 240 mg / l N-NH3 = 7,5 mg / l N-NH3 = 127,5 mg / l N-NO3 = 2,6 mg / l O-PO4 = 18,6 mg / l O-PO4 = 2,4 mg / l O-PO4αποφ = 23,8 mg / l SS = 55 mg / l CODsol/αποφ = 11 mg / l VSS = 40 mg / l SS = 340 mg / l VSS / SS = 0,72 VSS = 280 mg / l L = 680 µs / cm VSS / SS = 0,82 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 144

146 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 5 Νοεµβρίου 2002 Ώρα: Q = 3852m 3 /d ΕΙΣΟ ΟΣ ΕΞΟ ΟΣ COD = 745 mg / l COD = 42 mg / l CODsol = 207 mg / l N-NH3 = 2,8 mg / l N-NH3 = 97,5 mg / l N-NO3 = 3,2 mg / l O-PO4 = 16,6 mg / l O-PO4 = 2,6 mg / l O-PO4αποφ = 19,7 mg / l SS = 40 mg / l CODsol/αποφ = 21 mg / l VSS = 35 mg / l SS = 260 mg / l VSS / SS = 0,87 VSS = 210 mg / l L = 650 µs / cm VSS / SS = 0,8 Μετρήσεις στη δεξαµενή αερισµού: Καθιζάνοντα (30 ) = 600 Καθιζάνοντα(60 ) = 460 ΜLSS = 4600 mg / l MLVSS = 3400 mg / l MLVSS/MLSS = 0,73 S.V.I. = 130 ml / gr MLSS ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 145

147 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΣΤΟΝ ΕΥΡΩΤΑ ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ, ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2002 Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 29 Οκτωβρίου 2002 Ώρα: ΠΡΙΝ Β.Κ. ΜΕΤΑ Β.Κ. COD = 0 mg / l COD 3 mg / l N-NH3 = 0,55 mg / l N-NH3 = 1,3 mg / l Ν-ΝΟ3 = 1,2 mg / l N-NO3 = 2,0 mg / l O-PO4 = 0,1 mg / l O-PO4 = 1,5 mg / l D.O. = 14,0 mg / l D.O. = 6,4 mg / l L = 650 µs / cm L = 700 µs / cm Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 30 Ιουλίου 2002 Ώρα: 9.30 ΠΡΙΝ Β.Κ. ΜΕΤΑ Β.Κ. COD = --- COD 8 mg / l N-NH3 = 0,2 mg / l N-NH3 = 0,7 mg / l Ν-ΝΟ3 = 1,4 mg / l N-NO3 = 2,0 mg / l O-PO4 = 0,1 mg / l O-PO4 = 1,7 mg / l D.O. = 14,5 mg / l D.O. = 6,9 mg / l L = 650 µs / cm L = 700 µs / cm ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 146

148 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 31 Οκτωβρίου 2002 Ώρα: 9.30 ΠΡΙΝ Β.Κ. ΜΕΤΑ Β.Κ. COD = 0 mg / l COD 6 mg / l N-NH3 = 0,4 mg / l N-NH3 = 1,5 mg / l Ν-ΝΟ3 = 1,2 mg / l N-NO3 = 1,6 mg / l O-PO4 = 0 mg / l O-PO4 = 2,3 mg / l D.O. = 14,4 mg / l D.O. = 6,2 mg / l L = 650 µs / cm L = 650 µs / cm Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 2 Νοεµβρίου 2002 Ώρα: 9.00 ΠΡΙΝ Β.Κ. ΜΕΤΑ Β.Κ. COD = 0 mg / l COD 6 mg / l N-NH3 = 0,4 mg / l N-NH3 = 2,2 mg / l Ν-ΝΟ3 = 1,4 mg / l N-NO3 = 2,4 mg / l O-PO4 = 0 mg / l O-PO4 = 1,2 mg / l D.O. = 14,4 mg / l D.O. = 6,4 mg / l L = 600 µs / cm L = 650 µs / cm Ηµεροµηνία δειγµατοληψίας: 4 Νοεµβρίου 2002 Ώρα: 9.00 ΠΡΙΝ Β.Κ. ΜΕΤΑ Β.Κ. COD = --- COD 5 mg / l N-NH3 = 1,2 mg / l N-NH3 = 4,5 mg / l Ν-ΝΟ3 = 1,9 mg / l N-NO3 = 1,6 mg / l O-PO4 = 0 mg / l O-PO4 = 1,2 mg / l D.O. = 14,2 mg / l D.O. = 5,5 mg / l L = 625 µs / cm L = 650 µs / cm ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 147

149 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα Συµπεράσµατα (Μετά την αναβάθµιση και απόδοση της Ε.Ε.Λ.) Ύστερα από µελέτη των µετρήσεων που παραθέσαµε παραπάνω είµαστε σε θέση να βγάλουµε κάποια συµπεράσµατα για την απόδοση της Ε.Ε.Λ. Σπάρτης αφότου ολοκληρώθηκε η αναβάθµιση και επέκταση. Βλέπουµε λοιπόν ότι όσον αφορά το COD αρχικά, το ποσοστό αφαίρεσής του στην µονάδα είναι πολύ ικανοποιητικό, της τάξεως του 95 %. Οι συγκεντρώσεις της οργανικής ύλης στην έξοδο είναι καθαρά εντός των ορίων που είχαν τεθεί (ότι δηλαδή COD < 80 mg / l), δείχνοντας ότι οι νέες και επεκταµένες εγκαταστάσεις λειτούργησαν αποτελεσµατικά προς αυτό το σκοπό. Το CODsol στην είσοδο, που είναι το διαλυµένο COD είναι σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις το % του COD. Η προσθήκη της δεξαµενής αποφωσφόρωσης φαίνεται ότι είναι πολύ αποτελεσµατική στην αφαίρεση των ορθοφωσφορικών. Όχι µόνο το ποσοστό αφαίρεσης του φωσφόρου στην µονάδα είναι περίπου 80 %, αλλά και ο µέσος όρος των συγκεντρώσεων των Ο-ΡΟ4 στην έξοδο είναι Ο-ΡΟ4 = 3,5 mg / l, ποσό < 5 mg / l που ήταν το τιθέν όριο. Ακριβώς στην έξοδο της δεξαµενής αποφωσφόρωσης το διαλυµένο COD µειώνεται θεαµατικά, ενώ η συγκέντρωση των ορθοφωσφορικών είναι πάντα µεγαλύτερη από ότι στην είσοδο της δεξαµενής, όπως ακριβώς θα έπρεπε να είναι, δεδοµένου ότι όπως εξηγήσαµε και στο Κεφάλαιο 5, η όλη λειτουργία της δεξαµενής στηρίζεται στην ανάπτυξη αερόβιων βακτηριδίων που έχουν την ικανότητα να αποθηκεύουν φώσφορο ενδοκυτταρικά. Αυτά τα βακτηρίδια κάτω από αναερόβιες συνθήκες έχουν την ικανότητα να απορροφούν απλές οργανικές ενώσεις και να τις αποθηκεύουν ενδοκυτταρικά υπό τη µορφή οργανικών πολυµερών. Η ενέργεια που απαιτείται για την προσρόφηση και αποθήκευση αυτών των ουσιών παρέχεται από την υδρόλυση ενδοκυτταρικών, υψηλής ενέργειας, πολυφωσφορικών ενώσεων. Γι αυτό, κάτω από αναερόβιες συνθήκες παρατηρείται αύξηση της συγκέντρωσης των ορθοφωσφορικών στο ανάµικτο υγρό και ελάττωση της συγκέντρωσης απλών οργανικών ενώσεων, όπως ακριβώς συµβαίνει και στην Ε.Ε.Λ. Σπάρτης. Όσον αφορά ίσως το βασικότερο πρόβληµα της Ε.Ε.Λ., την αποµάκρυνση αµµωνιακών, και εδώ φαίνεται ότι µετά την αναβάθµιση η αλλαγή είναι αρκετά εντυπωσιακή. Οι συγκεντρώσεις της αµµωνίας στην έξοδο φαίνεται ότι ελαχιστοποιήθηκαν συγκριτικά µε την προϋπάρχουσα κατάσταση, καθώς ο µέσος όρος των συγκεντρώσεων της Ν-ΝΗ3 στην έξοδο της εγκατάστασης είναι περίπου 3,5 mg / l. Βέβαια δεν ήταν µέσα στα όρια που είχαν τεθεί (Ν-ΝΗ3< 2 mg / l.). Αλλά το ποσοστό αφαίρεσης της αµµωνίας έχει φτάσει το 95 %, ποσοστό πολύ ικανοποιητικό και υπήρχε η πεποίθηση από τους ανθρώπους της Ε.Ε.Λ. ότι αν περνούσε επιπλέον χρονικό διάστηµα η εγκατάσταση θα «έστρωνε» περισσότερο ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 148

150 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 στον τοµέα της αποµάκρυνσης Ν-ΝΗ3. Επίσης ο µέσος όρος των συγκεντρώσεων των Ν-ΝΟ3 κυµαίνεται γύρω στα 4-4,5 mg / l, πολύ κάτω από το όριο των 10 mg / l, πράγµα που δείχνει ότι η διαδικασία της νιτροποίησης-απονιτροποίησης εξελίσσεται οµαλά, µε την τελική µετατροπή της αµµωνίας σε ατµοσφαιρικό άζωτο. Ασφαλή συµπεράσµατα για τα αιωρούµενα στερεά, δεν µπορούµε να βγάλουµε. Κατά τη διάρκεια των µετρήσεών υπήρχαν τεχνικά προβλήµατα στην πρέσσα και στην έξοδο της εγκατάστασης κατέβαιναν ακανόνιστες ποσότητες λάσπης. Ειδικά την 29 η Οκτωβρίου και στην 31η Οκτωβρίου, οι συγκεντρώσεις των SS στην έξοδο ήταν τεράστιες (600 και 440mg / l) και µη αντικειµενικές για την ικανότητα της µονάδας στην αφαίρεση των στερεών. Οι µετρήσεις των υπόλοιπων ηµερών για τα SS παρ όλα αυτά, φαίνονται αρκετά φυσιολογικές, θεωρούµε όµως ότι είναι ριψοκίνδυνο να βγάλουµε συµπεράσµατα, αναλογιζόµενοι ότι τα τεχνικά προβλήµατα στην δεν είχαν ως τότε εξ ολοκλήρου ξεπεραστεί. Επίσης κάναµε και κάποιες µετρήσεις στην δεξαµενή αερισµού για να διερευνήσουµε τον δείκτη καθιζησιµότητας της λάσπης(svi), o οποίος όπως φαίνεται είναι σε όλες τις περιπτώσεις κάτω από τα 150 ml / gr MLSS, όπως προβλεπόταν στο σχεδιασµό της µονάδας. Από τις µετρήσεις που κάναµε στον Ευρώτα, σε απόσταση 50 µέτρων από το σηµείο εκβολής των λυµάτων στον ποταµό, παρατηρούµε ότι τα ποσά των ρυπαντών παρουσιάζονται µεν µειωµένα, αλλά όχι και σε τέτοιο βαθµό που να µπορούµε να θεωρήσουµε εντελώς καθαρό το νερό του ποταµού. Οι συγκεντρώσεις Ν και Ρ στο ποτάµι κυµαίνονται µεταξύ 1-2 mg / l, ενώ το ποσό της οργανικής ύλης έχει µειωθεί σηµαντικά. Οι τιµές του διαλυµένου οξυγόνου D.O) γύρω στα 6 mg / l, είναι δείκτες της σχετικά ικανοποιητικής καθαρότητας του νερού του ποταµού και της δράσης των µ/ο, αµέσως µετά την εισροή των λυµάτων. Κρίνουµε ότι µε την περαιτέρω αραίωση που θα υποστούν τα επεξεργασµένα λύµατα, καθώς ο ποταµός συνεχίζει την πορεία του προς τον Β. Λακωνικό, δεν υπάρχουν σοβαρά προβλήµατα από τις συγκεντρώσεις αυτές των ρυπαντών που µετρήσαµε. Όλα όσα αναφέραµε παραπάνω περί των βασικότερων ρυπαντών, φαίνονται διαγραµµατικά στις σελίδες που ακολουθούν. Αναφέρουµε συγκεντρωτικά τα ποσοστά αφαίρεσης των κυριότερων ρυπαντών στην αναβαθµισµένη και επεκταθείσα Ε.Ε.Λ. Σπάρτης. Απόδοση αφαίρεσης COD 95 % Απόδοση αφαίρεσης Ν-ΝΗ3 95 % Απόδοση αφαίρεσης SS = --- Απόδοση αφαίρεσης Ο-ΡΟ4 80 % ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 149

151 ιακυµάνσεις COD Εισόδου-Εξόδου µετά την αναβάθµιση 29/10/ /10/ /10/2002 1/11/2002 2/11/2002 3/11/2002 4/11/2002 5/11/2002 Ηµεροµηνία COD Eισόδου COD Εξόδου COD (mg/l)

152 ιακυµάνσεις Ν-ΝΗ3 Εισόδου-Εξόδου και Ν-ΝΟ3 Εξόδου µετά την αναβάθµιση 29/10/ /10/ /10/2002 1/11/2002 2/11/2002 3/11/2002 4/11/2002 5/11/2002 Ηµεροµηνία N-NH3 Εισόδου N-NH3 Εξόδου Ν-ΝΟ3 Εξόδου N-NH3, N-NO3

153 ιακυµάνσεις Ο-ΡΟ4 Εισόδου-Εξόδου µετά την αναβάθµιση 29/10/ /10/ /10/2002 1/11/2002 2/11/2002 3/11/2002 4/11/2002 5/11/2002 Ηµεροµηνία O-PO4 Εισόδου O-PO4Εξόδου Ο-ΡΟ4 (mg/l)

154 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 CODsol/COD και ποσοστό % αφαίρεσης CODsol.στην αποφωσφόρωση 0,32 0,27 0,26 0, , ,28 92,5 0, C.O.Dsol./C.O.D % ΑΦΑΙΡΕΣΗ C.O.Dsol.

155 Μεταβολές CODsol. στην Είσοδο και Έξοδο αποφωσφόρωσης 29/10/ /10/ /10/2002 1/11/2002 2/11/2002 3/11/2002 4/11/2002 5/11/2002 CODsol. Είσοδος αποφ. CODsol. Έξοδος αποφ. CODsol. Έξοδος αποφ. CODsol. Είσοδος αποφ.

156 Μεταβολές Ο-ΡΟ4 στην Είσοδο και Έξοδο αποφωσφόρωσης 29/10/ /10/ /10/2002 1/11/2002 2/11/2002 3/11/2002 4/11/2002 5/11/2002 O-PO4 Εισόδου O-PO4 Έξοδος αποφ. O-PO4 Έξοδος αποφ. O-PO4 Εισόδου

157 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 ιακυµάνσεις Ν-ΝΗ3,Ν-ΝΟ3 στον Ευρώτα πριν και µετά το Β.Κ. 29/10/ /10/ /10/2002 1/11/2002 2/11/2002 3/11/2002 4/11/2002 Ηµεροµηνία N-NH3 πριν το Β.Κ. Ν-ΝΟ3 πριν το Β.Κ. N-NH3 µετά το Β.Κ. Ν-ΝΟ3 µετά το Β.Κ. mg/l

158 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 ιακυµάνσεις Ο-ΡΟ4 στον Ευρώτα πριν και µετά το Β.Κ. 29/10/ /10/ /10/2002 1/11/2002 2/11/2002 3/11/2002 4/11/2002 Ηµεροµηνία O-PO4 πριν το Β.Κ. O-PO4 µετά το Β.Κ. Ο-ΡΟ4(mg/l)

159 ιακυµάνσεις D.O.στον Ευρώτα πριν και µετά το Β.Κ. 29/10/ /10/ /10/2002 1/11/2002 2/11/2002 3/11/2002 4/11/2002 Ηµεροµηνία D.O.πριν το Β.Κ. D.O.µετά το Β.Κ. D.O.(mg/l)

160 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα ΓΕΝΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η αναβάθµιση και επέκταση της Ε.Ε.Λ. Σπάρτης, που ολοκληρώθηκε το Σεπτέµβριο του 2002, φαίνεται ότι ικανοποιεί αρχικά τους βασικούς σκοπούς για τους οποίους πραγµατοποιήθηκε. Οι εγκαταστάσεις δείχνουν πια ικανές να ανταπεξέλθουν στις διαρκώς αυξανόµενες πληθυσµιακές ανάγκες της πόλης και οι αυξηµένες ως τότε ποσότητες Ν και Ρ που απειλούσαν το υδάτινο οικοσύστηµα του ποταµού, έχουν µειωθεί αισθητά. Αν δούµε τις αποδόσεις αφαίρεσης των κυριότερων ρυπαντών πριν και µετά την αναβάθµιση, κατανοούµε την επιτυχία του όλου εγχειρήµατος. Η απόδοση της αφαίρεσης της οργανικής ύλης COD, στην αρχική µονάδα ήταν 85 % περίπου ενώ στην νέα µονάδα φτάνει το 95 % µια αύξηση δηλαδή της απόδοσης αφαίρεσης κατά 10 %. Μα τα θεαµατικότερα αποτελέσµατα παρουσιάζονται στις αποδόσεις αφαίρεσης των αζωτούχων και φωσφορούχων ενώσεων. Εφόσον πριν την αναβάθµιση η απόδοση αφαίρεσης των αµµωνιακών ήταν περίπου 80 % αλλά µε συγκεντρώσεις στην έξοδο παρόλα αυτά υψηλές, γίνεται κατανοητό ότι η τωρινή απόδοση της µονάδας στην αφαίρεση Ν-ΝΗ3 που φτάνει το 95 % είναι ιδιαίτερα ικανοποιητική. Το νέο σύστηµα δεξαµενών αερισµού και η επέκταση του παλιότερου φαίνεται ότι επέδρασαν καταλυτικά στη µείωση των αµµωνιακών µετατρέποντάς τα αρχικώς σε νιτρικά και τελικώς σε ατµοσφαιρικό άζωτο. Συγκεντρώσεις Ν- ΝΗ3 της τάξης περίπου 3,5 mg / l στην έξοδο της εγκατάστασης κρίνονται οµαλές, παρόλο που δεν είναι µέσα στα όρια του σχεδιασµού που έγινε αρχικώς.(ν-νη3<2 mg / l). Αλλά επαναλαµβάνουµε ότι συγκριτικά µε την κατάσταση πριν την αναβάθµιση, µε αποκορύφωµα κατά την µεταβατική περίοδο που τα ποσά αµµωνίας στην έξοδο ήταν τεράστια, οι τωρινές συγκεντρώσεις είναι σίγουρα λιγότερο επικίνδυνες για τον αποδέκτη Ευρώτα και τη δηµόσια υγεία.(βλ. Παράρτηµα 1) Η απόδοση αφαίρεσης των ορθοφωσφορικών είναι και αυτή πολύ καλή, της τάξεως του 80 %, ενώ πριν την αναβάθµιση το ποσοστό αυτό µόλις και µετά βίας άγγιζε το 45-50%. Μπορούµε να θεωρήσουµε εποµένως ιδιαίτερα αποτελεσµατική την λειτουργία της προστιθέµενης δεξαµενής αποφωσφόρωσης, που έχει µειώσει τις συγκεντρώσεις φωσφόρου µέσα στα όρια που είχαν τεθεί. Την αποτελεσµατική λειτουργία της την αντιλαµβανόµαστε εξάλλου από τις υψηλές ποσότητες Ο-ΡΟ4 ακριβώς στην έξοδο της δεξαµενής και την ταυτόχρονη ελάττωση της οργανικής ύλης σε πολύ χαµηλά επίπεδα, φαινόµενο που είναι αποτέλεσµα της φυσιολογικής δράσης των πολυφωσφορικών βακτηρίων. Όσον αφορά τις συγκεντρώσεις των αιωρούµενων στερεών παραλείψαµε να βγάλουµε συµπεράσµατα σχετικά µε την απόδοση αφαίρεσής τους, καθότι θα ήταν σχετικά ριψοκίνδυνο µε τα γνωστά τεχνικά προβλήµατα κατά την περίοδο των µετρήσεών µας. Πιστεύεται ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 159

161 ιπλωµατική Εργασία: Ενότητα 7 έντονα όµως ότι µε την επίλυση των προβληµάτων αυτών και µε την ορθή λειτουργία και της δεύτερης δεξαµενής καθίζησης, θα επιτυγχάνεται µικρότερη ποσότητα SS στην έξοδο της εγκατάστασης. Τα ποσά των ρυπαντών στον Ευρώτα ποταµό, κυµαίνονται πλέον µετά την αναβάθµιση και επέκταση σε σχετικά χαµηλά επίπεδα που δεν νοµίζουµε ότι δύνανται να παρουσιάσουν ιδιαίτερα προβλήµατα, ούτε στο υδάτινο οικοσύστηµα, ούτε στην υγεία των κατοίκων της περιοχής, καθώς υπενθυµίζουµε ότι τα νερά του ποταµού χρησιµοποιούνται εντατικά για αρδεύσεις. Πρέπει να σηµειωθεί πάντως ότι δεν έχει κανένα σχεδόν αποτέλεσµα στο περιβάλλον η αφαίρεση θρεπτικών από τα αστικά λύµατα, όταν τα επιφανειακά και τα υπόγεια νερά κατακλύζονται από άζωτο και φώσφορο αγροτικής προέλευσης. Σηµασία θα έχει η αφαίρεση αζώτου και φωσφόρου από τα αστικά λύµατα της πόλης, µόνο όταν η χρήση γεωργικών λιπασµάτων στην ευρύτερη έντονα καλλιεργούµενη περιοχή της Λακωνίας αρχίσει να γίνεται µε ελεγχόµενο τρόπο. Κλείνοντας λοιπόν αυτή τη µελέτη µπορούµε να χαρακτηρίσουµε πλέον την Εγκατάσταση Επεξεργασίας Λυµάτων της Σπάρτης, σαν µια αρκετά σύγχρονη και αποτελεσµατική µονάδα, που ανακουφίζει σηµαντικά το πρόβληµα της διάθεσης των λυµάτων της περιοχής, χωρίς να επιβαρύνει ιδιαίτερα τον ευαίσθητο αποδέκτη Ευρώτα. Η αναβάθµιση και επέκταση που πραγµατοποιήθηκε, κρίνεται αρχικά επιτυχής συντελώντας µε ακόµη µεγαλύτερη ασφάλεια στην διατήρηση ενός ικανοποιητικού επιπέδου ποιότητας ζωής των κατοίκων της ευρύτερης περιοχής. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ-ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 160

162 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1 ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΤΩΝ ΛΥΜΑΤΩΝ ΣΤΗΝ Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ

163 1. ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΛΥΜΑΤΩΝ (Ο όρος "ανακύκλωση" θα χρησιµοποιείται για τις περιπτώσεις που τα επαναχρησιµοποιούµενα υγρά λύµατα επιστρέφουν στο ίδιο σχήµα χρήσεως νερού που τα παρήγαγε, συνήθως µια συγκεκριµένη βιοµηχανία. Για τις λοιπές χρήσεις, θα χρησιµοποιείται ο όρος "επαναχρησιµοποίηση". Ο όρος "ανάκτηση υγρών λυµάτων", περιγράφει την επεξεργασία και λοιπές ενέργειες που απαιτούνται για να γίνουν τα υγρά απόβλητα ανακυκλώσιµα ή επαναχρησιµοποιήσιµα. Στη συγκεκριµένη περίπτωση της Ε.Ε.Λ. Σπάρτης, δεν έχουµε ακριβώς επαναχρησιµοποίηση, λόγω όµως της φύσεως του προβλήµατος, ειδικά την ξηρή περίοδο, γίνεται αποδεκτό ότι η ποιότητα των καθαρών θα είναι κατάλληλη για επαναχρησιµοποίηση.) Επαναχρησιµοποίηση λυµάτων - Γενική θεώρηση Η έµµεση επαναχρησιµοποίηση των λυµάτων είναι γνωστό ότι έχει εφαρµοστεί σε πάρα πολλές περιπτώσεις και καθ όλη την διάρκεια της ανθρώπινης ιστορίας. Αλλά και η οργανωµένη επαναχρησιµοποίηση λυµάτων για άρδευση έχει εφαρµοσθεί ήδη από τον 16ο αιώνα στην Γερµανία και από τα µέσα του προηγούµενου αιώνα σε αρκετές περιοχές της Ευρώπης και της Αµερικής. Η συνεχιζόµενη αύξηση του πληθυσµού, η διαρκής υποβάθµιση της ποιότητας των επιφανειακών και υπόγειων νερών καθώς και το συνεχώς αυξανόµενο κόστος για την µεταφορά και επεξεργασία των διαθέσιµων ποσοτήτων νερού, καθιστούν αναγκαία την έρευνα για ανάπτυξη και εκµετάλλευση νέων πηγών νερού. Η επαναχρησιµοποίηση των επεξεργασµένων λυµάτων τα οποία διατίθενται στο περιβάλλον, αποκτά διαρκώς αυξανόµενο ενδιαφέρον ιδιαίτερα σε περιοχές µε ξηροθερµικό κλίµα, όπως π.χ. οι χώρες της Μεσογείου. Η επαναχρησιµοποίηση των επεξεργασµένων λυµάτων από Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυµάτων (Ε.Ε.Λ.) αναµένεται να αποκτήσει ιδιαίτερη σηµασία στο µέλλον και για την Ελλάδα. Ήδη, λόγω και της δυνατότητας χρηµατοδοτήσεως µέσω προγραµµάτων της Ευρωπαϊκής Ενώσεως, κατασκευάζονται και λειτουργούν ή αναµένεται να λειτουργήσουν πολλές Ε.Ε.Λ. που στην πλειοψηφία τους επιτυγχάνουν τουλάχιστον δευτεροβάθµια βιολογική επεξεργασία και απολύµανση (συνήθως µε χλωρίωση) των λυµάτων. Στην πλειοψηφία τους, οι Ε.Ε.Λ βρίσκονται σε µικρή απόσταση από καλλιεργούµενες εκτάσεις και συνεπώς η ύπαρξη µιας σηµαντικής και αξιόπιστης πηγής ύδατος που θα µπορούσε να χρησιµοποιηθεί για άρδευση, αποκτά ιδιαίτερη σηµασία, κυρίως σε περιοχές όπου υπάρχει έλλειψη νερού.

164 Εκτός από την εξοικονόµηση υδατικών πόρων, η χρησιµοποίηση των επεξεργασµένων λυµάτων για άρδευση, εµπλουτισµό ή προστασία των υπόγειων υδροφορέων, ειδικά σε παραθαλάσσιες περιοχές, µπορεί σε πολλές περιπτώσεις να επιλύσει µε επιτυχία και το πρόβληµα της διαθέσεως των αποβλήτων και να περιορίσει τις δυσµενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον. Η χρησιµότητα και αναγκαιότητα επαναχρησιµοποίησης λυµάτων (στα πλαίσια ενός ολοκληρωµένου και ορθολογικού σχεδιασµού για την διαχείριση των υδατικών πόρων) Η κατανάλωση και ζήτηση νερού για οικιακή βιοµηχανική και αγροτική χρήση αυξάνεται διαρκώς και η κατάσταση επιδεινώνεται λόγω της αυξανόµενης συγκεντρώσεως του πληθυσµού στα αστικά κέντρα. Επίσης σύµφωνα µε υπάρχουσες εκτιµήσεις, η κατανάλωση νερού τις χώρες της Ευρωπαϊκής Ενώσεως για άρδευση και αστικές χρήσεις θα αυξάνεται κατά 10% και 15% την δεκαετία αντίστοιχα (ΕC Report ΕUR ΕΝ). Ενώ οι µικρές κοινότητες της υπαίθρου µπορούν σχετικά εύκολα να καλύψουν τις ανάγκες τους σε νερό από τοπικές πηγές, για την κάλυψη των αναγκών των πόλεων απαιτείται συνήθως η µεταφορά νερού από όλο και περισσότερο αποµακρυσµένες περιοχές. Επιπλέον, ενώ η διάθεση των λυµάτων για τον πληθυσµό της υπαίθρου µπορεί να γίνεται τοπικά µε σχετικά ικανοποιητικά αποτελέσµατα, οι πόλεις πρέπει συνήθως να κατασκευάσουν αποχετευτικά δίκτυα και εγκαταστάσεις επεξεργασίας των λυµάτων, ώστε αυτά να µπορούν να διατεθούν µε ασφάλεια στους γειτονικούς αποδέκτες, που στις περισσότερες περιπτώσεις είναι η θάλασσα ή, σπανιότερα για τις ελληνικές συνθήκες, κάποιος ποταµός ή χείµαρρος. Συνεπώς, η ύπαρξη µιας σηµαντικής διαθέσιµης ποσότητας νερού, πολύ κοντά, στην περιοχή ζητήσεως και µε ποιότητα που είναι ικανοποιητική για πολλές εφαρµογές και χρήσεις, είναι ένας παράγοντας που πρέπει να ληφθεί σοβαρά υπόψη στον σχεδιασµό της διαχειρίσεως των υδατικών πόρων µιας περιοχής. Είναι προφανές ότι επεξεργασµένα λύµατα µπορούν, υπό προϋποθέσεις να αντικαταστήσουν άλλους πολύτιµους υδατικούς πόρους. Η ανάγκη εξυπηρετήσεως των αναγκών σε νερό σε περιοχές µε περιορισµένα αποθέµατα αποτέλεσε τις περισσότερες φορές τον κινητήριο µοχλό για την εφαρµογή της επαναχρησιµοποιήσεως των λυµάτων. Με τα διαρκώς αυστηρότερα κριτήρια που επιβάλλονται για την διάθεση των λυµάτων σε επιφανειακούς και θαλάσσιους αποδέκτες, τάση που αναµένεται να συνεχισθεί και στο µέλλον, η επαναχρησιµοποίηση των λυµάτων π. χ. για άρδευση αποτελεί σε αρκετές περιπτώσεις µια περιβαλλοντικά αποδεκτή και οικονοµικά συµφέρουσα λύση για την διάθεση των εκροών από Ε.Ε.Λ.

165 Κατηγορίες επαναχρησ/σεως και απαιτήσεις για την επεξεργασία και ποιότητα του νερού Οι συνηθέστερες περιπτώσεις επαναχρησιµοποιήσεως επεξεργασµένων λυµάτων είναι οι ακόλουθες: Άρδευση γεωργικών εκτάσεων Άρδευση κοινόχρηστων χώρων και χώρων αναψυχής Βιοµηχανικές χρήσεις (νερό ψύξεως, τροφοδοσία λεβήτων κ.ά) Εµπλουτισµός και προστασία των υπόγειων υδροφορέων από υφαλµύρωση ηµιουργία τεχνητών λιµνών, αποκατάσταση ελωδών περιοχών και άλλες περιβαλλοντικές χρήσεις Μη πόσιµες αστικές χρήσεις, όπως πυροπροστασία, καθαρισµός χώρων υγιεινής, πλύσιµο αυτοκινήτων κλπ. Πόσιµες χρήσεις µε κατανάλωση απευθείας, είτε µετά από ανάµιξη µε το νερό υδροδοτήσεως. Είναι προφανές ότι οι απαιτήσεις για την ποιότητα του νερού διαφέρουν ανάλογα µε την χρήση και είναι πολύ αυστηρότερες για τις περιπτώσεις που το ανακτώµενο νερό έρχεται απ' ευθείας σε επαφή µε τον άνθρωπο, όπως π.χ. στην περίπτωση που χρησιµοποιείται για πόσιµο νερό, για την τροφοδότηση λιµνών όπου επιτρέπεται η κολύµβηση ή την άρδευση πάρκων και σχολικών κήπων, ενώ για την περίπτωση π.χ. της αρδεύσεως σιτηρών ή ζωοτροφών τα κριτήρια είναι πολύ ελαστικότερα. Το σηµαντικότερο χαρακτηριστικό από τον οποίο εξαρτάται η καταλληλότητα του ανακτώµενου νερού, ιδιαίτερα για τις αστικές χρήσεις, είναι η παθογένεια (συγκέντρωση παθογόνων µικροοργανισµών στο νερό) ενώ επίσης σηµαντικά χαρακτηριστικά είναι η περιεκτικότητα σε µέταλλα, διαλυµένες οργανικές (χλωρ. υδρογονάνθρακες, φυτοφάρµακα) και ανόργανες (αλατότητα, Νa, Cl, Β) ουσίες κλπ. Για τις ελληνικές συνθήκες, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η περίπτωση της επαναχρησιµοποιήσεως λυµάτων για άρδευση. Ιδιαίτερα στις παραθαλάσσιες περιοχές και τα νησιά, υπάρχει συνήθως έλλειψη νερού, ιδιαίτερα νερού καλής ποιότητας για ύδρευση των οικισµών και συνεπώς η δυνατότητα υποκαταστάσεως µιας ποσότητας νερού που χρησιµοποιείται για άρδευση µε επεξεργασµένα λύµατα, θα µπορούσε να βελτιώσει σηµαντικά τις συνθήκες υδρεύσεως χωρίς να απαιτηθεί η κατασκευή πολυδάπανων έργων για την συλλογή και µεταφορά των ποσοτήτων νερού. Επιπλέον λόγω της γειτνιάσεως των οικιστικών περιοχών µε τις καλλιεργούµενες εκτάσεις τα επεξεργασµένα λύµατα από τις εγκαταστάσεις καθαρισµού αποτελούν µια αξιόπιστη επιτόπια πηγή νερού που εύκολα µπορεί να οδηγηθεί προς τα υπάρχοντα δίκτυα αρδεύσεως και τις καλλιέργειες.

166 2. Η ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΚΑΙ ΙΕΘΝΗΣ ΕΜΠΕΙΡΙΑ ΣΤΟΝ ΤΟΜΕΑ Ελληνική εµπειρία Όσον αφορά στην χρησιµοποίηση επεξεργασµένων λυµάτων για άρδευση, θα πρέπει να σηµειώσουµε ότι στον Ελληνικό χώρο τελευταία, ο τοµέας αυτός άρχισε να παρουσιάζει ανάπτυξη. Ιστορικά, η πρώτη χρήση εκροών από Ε.Ε.Λ. έγινε στην Κω, όπου χρησιµοποιήθηκε η λάσπη και οι εκροές του βιολογικού για την ανάπλαση του περιβάλλοντος χώρου των εγκαταστάσεων του βιολογικού και την επαναβίωση µικρού φυσικού υγρότοπου, µε ιδιαίτερα θετικά αποτελέσµατα. Την ίδια χρονική περίοδο, οι εκροές του βιολογικού καθαρισµού της Ξάνθης, που αντλήθηκαν από τους καλλιεργητές µέσα από την τάφρο εκροής, κατέστησαν ποτιστικές µεγάλες εκτάσεις, των οποίων η αξία πολλαπλασιάσθηκε. Πρόσφατα ολοκληρώθηκε στα πλαίσια του ΕΠΠΕΡ "Επαναχρησιµοποίηση των Λυµάτων του Βιολογικού της Χαλκίδας". Το έργο αφορά στην χρησιµοποίηση των λυµάτων για άρδευση των περιοχών στην θέση της νέας γέφυρας και σε άλλες περιοχές στο νότιο άκρο της πόλεως της Χαλκίδας, καθώς και χρήση του νερού από τη Βιοµηχανία Τσιµέντων και τη Βιοµηχανία " ΑΡΙΓΚ" (Βιοµηχανία Μετάλλου). Το έργο αυτό έχει προχωρήσει, στην δε νησίδα, όπου βρίσκονται και οι Ε.Ε.Λ. Χαλκίδας, έχει γίνει εκτεταµένη φύτευση δένδρων και καλλωπιστικών θάµνων, τα οποία ποτίζονται µε τα επεξεργασµένα λύµατα των Ε.Ε.Λ. και λιπαίνονται από την περίσσεια αφυδατωµένη ιλύς των εγκαταστάσεων. Τα αποτελέσµατα αυτής της επεµβάσεως είναι εξαιρετικά (1). Από τον Σύνδεσµο ήµων και Κοινοτήτων υτικής Αττικής, έγινε προσπάθεια αντιµετωπίσεως του προβλήµατος διαθέσεως των επεξεργασµένων λυµάτων της Ψυτάλλειας σε επίπεδο προµελέτης. Στη µελέτη εξετάστηκαν οι περιπτώσεις χρησιµοποιήσεως για βιοµηχανική χρήση και για άρδευση. Εξετάστηκαν οι περιπτώσεις αρδεύσεως του Θριάσιου Πεδίου της περιοχής των Μεγάρων, καθώς και ορισµένων καλλιεργήσιµων Τµηµάτων της Σαλαµίνας, καθώς και η άρδευση του όρους Αιγάλεω και Ποικίλου όρους για τη δηµιουργία αισθητικού δάσους και χώρων αναψυχής. Πρόσφατα δηµοπρατήθηκε το έργο επεξεργασίας λυµάτων Θριασίου Πεδίου, το οποίο προβλέπει την επαναχρησιµοποίηση για άρδευση των επεξεργασµένων λυµάτων. Στην περιοχή των ορυζόνων της Χαλάστρας και της Σίνδου, συµφωνήθηκε η µεταφορά των επεξεργασµένων λυµάτων από τις Ε.Ε.Λ. Θεσσαλονίκης στο τοπικό αρδευτικό δίκτυο για την άρδευση στρεµµάτων ορυζώνων κατά τους θερινούς µήνες. Οµοίως, στην περιοχή Ηρακλείου Κρήτης, στρέµµατα ελαιόδενδρων αρδεύονται από τα επεξεργασµένα λύµατα των Ε.Ε.Λ. Ηρακλείου.

167 Υπάρχουν και άλλες περιπτώσεις περιστασιακής επαναχρησιµοποίησης αλλά οι πλέον πρόσφατες εµπειρίες είναι αυτές του Κιάτου, όπου όλη η παροχή υφίσταται τριτοβάθµια επεξεργασία µέσα από αµµόφιλτρο και είναι περιζήτητη από τους καλλιεργητές, και του Αργους-Ναυπλίου όπου πάλι γίνεται τριτοβάθµια επεξεργασία και τα νερά διατίθενται για βιοµηχανική και αρδευτική χρήση. Και τα δύο έργα χρηµατοδοτήθηκαν από το ΕΠΠΕΡ. Αντίστοιχες φιλοδοξίες υπάρχουν για το έργο του Κολυµβαρίου Κρήτης, που όµως δεν έχει ακόµη λειτουργήσει. Τέλος, όλες οι πρόσφατες µελέτες επέκτασης και αναβάθµισης παλαιών εγκαταστάσεων (Λάρισα, Ρέθυµνο, Αρτα, Λιβαδειά), προβλέπουν τριτοβάθµια επεξεργασία µέρους ή του συνόλου των αποβλήτων, είτε για την επαναχρησιµοποίηση τους ή την καλύτερη προστασία ευαίσθητων αποδεκτών γλυκού νερού. Για την προστασία του αποδέκτη άλλωστε, γίνεται µε επιτυχία τριτοβάθµια επεξεργασία του συνόλου των λυµάτων της πόλης της Κοζάνης. ιεθνής Εµπειρία Στο διεθνή χώρο, η συστηµατικότερη αντιµετώπιση του προβλήµατος έχει γίνει στις ΗΠΑ και το Ισραήλ, όπου υπάρχει σηµαντική εµπειρία στο θέµα της επαναχρησιµοποίησης των επεξεργασµένων αστικών λυµάτων, µε πλήρη τεκµηρίωση και µακροχρόνιες παρατηρήσεις της συµπεριφοράς φυτειών και εδαφών και των επιπτώσεων που πιθανώς προκαλεί η επαναχρησιµοποίηση. Επίσης, έχουν µελετηθεί σε µεγάλη έκταση οι διάφοροι τρόποι απολύµανσης και ο ρυθµός θανάτωσης διαφόρων µικροβίων και ιών, καθώς και οι πιθανότητες και ο χρόνος επιβίωσης των. Πρόσφατα, κατασκευάστηκε έργο τεχνικού εµπλουτισµού του υπόγειου ορίζοντα στην Αδελαΐδα της Αυστραλίας, ο οποίος χρησιµοποιείται το καλοκαίρι για αρδευτικούς σκοπούς, τον δε χειµώνα επαναφορτίζεται µε αποτέλεσµα η στάθµη του να παραµένει σταθερή σε ετήσια βάση. 3. ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΕΣ ΙΑΘΕΣΗΣ Εισαγωγή Η άρδευση µε βιολογικά επεξεργασµένα απόβλητα, παρουσιάζει τα πλεονεκτήµατα της σταθερότητας της ποσότητας του νερού και της λιπασµατικής αξίας του νερού, εξαιτίας των θρεπτικών συστατικών που περιέχει (τα οποία µπορούν να αντικαταστήσουν τα λιπάσµατα). Παράλληλα, γίνεται και εξοικονόµηση του νερού, καθώς από το διαθέσιµο ισοζύγιο νερού παραµένει περισσότερο νερό για υψηλότερου βαθµού χρήση, όπως π.χ. για

168 ύδρευση. Συχνά δε, το κόστος των επεξεργασµένων αποβλήτων προκύπτει µικρότερο από το κόστος του πόσιµου νερού. Κατά την άρδευση µε βιολογικά επεξεργασµένα απόβλητα, ιδιαίτερη σηµασία έχουν οι προδιαγραφές διαθέσεως για επαναχρησιµοποίηση, δηλ. η απαιτούµενη ποιότητα των επεξεργασµένων αποβλήτων, για να είναι κατάλληλα για άρδευση. Τα σηµαντικότερα ποιοτικά χαρακτηριστικά των επεξεργασµένων αποβλήτων από πλευράς διαθέσεως για άρδευση είναι οι συγκεντρώσεις των αλάτων, του νατρίου, των ανθρακικών ιόντων, του χλωρίου, του βορίου, των βαριών µετάλλων και κυρίως του καδµίου, των αιωρούµενων στερεών, των θρεπτικών συστατικών, των παθογόνων συστατικών (παθογόνα βακτηρίδια, σκώληκες, πρωτόζωα και ιοί) και των τοξικών οργανικών. Οι µέγιστες τιµές των χαρακτηριστικών αυτών πρέπει να πληρούν ορισµένα όρια (προδιαγραφές διαθέσεως), τα οποία θεωρείται ότι εξασφαλίζουν την ασφαλή και χωρίς δυσάρεστες επιπτώσεις διάθεση των επεξεργασµένων λυµάτων. Τα όρια αυτά καθορίζονται συνήθως σε εθνικό επίπεδο. Στην Ελλάδα µέχρι σήµερα, δεν έχουν καθοριστεί " Εθνικές Προδιαγραφές ιαθέσεως για Επαναχρησιµοποίηση " για επεξεργασµένα λύµατα, ενώ σε επίπεδο Ευρωπαϊκής Ενώσεως αλλά και Παγκόσµια υπάρχουν σηµαντικές διαφορές µεταξύ των κρατών. Προδιαγραφές ιάθεσης για Επαναχρησιµοποίηση Επεξεργασµένων Λυµάτων Παρακάτω αναφέρονται µερικές από τις πιο σηµαντικές προδιαγραφές διαθέσεως για επαναχρησιµοποίηση επεξεργασµένων λυµάτων: α. Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος ΗΠΑ (Ε.Ρ.Α.) Στον ΠΙΝΑΚΑ 1 δίνονται οι οδηγίες της Ε.Ρ.Α για την επαναχρησιµοποίηση των λυµάτων.

169

170

171

172

173

174

175

176 β. Παγκόσµια οργάνωση υγείας (WHO) Τα χαρακτηριστικά καταλληλότητας των επεξεργασµένων υγρών αποβλήτων για άρδευση ταξινοµούνται σε δυο κατηγορίες: Τα φυσικά και χηµικά χαρακτηριστικά που έχουν γεωργική σηµασία (θρεπτικά στοιχεία, βαρέα µέταλλα, αλατότητα κλπ.) Τα µικροβιολογικά και παρασιτολογικά χαρακτηριστικά Τα µικροβιολογικά χαρακτηριστικά αποτελούν το κυριότερο πρόβληµα στην επαναχρησιµοποίηση των αστικών υγρών λυµάτων. Υπάρχουν διαφορετικές προδιαγραφές ποιότητας και οι πλέον διαδεδοµένες θεωρούνται: της Παγκόσµιας Οργάνωσης Υγείας και της Υγειονοµικής διάταξης Α5/2280/83 Παράρτηµα Vα, που φαίνονται στους πίνακες 2 και 3:

177

178 Πίνακας 3

179 Προτεινόµενα όρια διάθεσης Με βάση τα ανωτέρω και δεδοµένης της µη δυνάµενης να ελεγχθεί αρδευτικής χρήσης που γίνεται στα επεξεργασµένα λύµατα, προτείνεται η θέσπιση σχετικά αυστηρών κριτηρίων εκποµπών επεξεργασµένων λυµάτων, ως ακολούθως: ΒΟD 5 (mg/l) < 10 Αιωρούµενα στερεά SS (mg/l) < 10 Πλήθος κολοβακτηριδίων στα 80% των δειγµάτων < 100/ 100 ml. Η ποιότητα αυτή είναι µέσα στις δυνατότητες της υφιστάµενης εγκατάστασης, χωρίς να χρειασθεί να γίνουν κάποιες µετατροπές. 3. ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΕΘΟ ΟΥ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Συνήθεις µέθοδοι προχωρηµένης (τριτοβάθµιας) επεξεργασίας λυµάτων Εισαγωγή Για την εξασφάλιση της απαιτούµενης ασφάλειας και υψηλής ποιότητας των λυµάτων για την χρήση του ποταµού Ευρώτα ως αποδέκτη ή για επαναχρησιµοποίηση των λυµάτων για άρδευση, απαιτείται πρόσθετη, πλέον της δευτεροβάθµιας, επεξεργασία. Οι βασικές µέθοδοι που χρησιµοποιούνται για τριτοβάθµια επεξεργασία πριν την επαναχρησιµοποίηση λυµάτων περιγράφονται στην συνέχεια. ιύλιση Η διύλιση είναι µια συνηθισµένη µέθοδος επεξεργασίας για την αποµάκρυνση στερεών σωµατιδίων πριν την απολύµανση. Κατά την διύλιση, τα λύµατα διέρχονται µέσω µιας κλίνης από κοκκώδες υλικό, το οποίο κατακρατεί τα στερεά. Ως µέσο διύλισης χρησιµοποιείται συνήθως άµµος, ανθρακίτης ή συνδυασµός των δύο. Η απόδοση της εγκαταστάσεως µπορεί να βελτιωθεί µε την προσθήκη πολυµερών (πολυηλεκτρολύτη) και κροκιδωτικών. Στον Πίνακα 4, παρουσιάζονται τα ποσοστά αποµακρύνσεως των διαφόρων συστατικών των λυµάτων κατά την διύλιση δευτεροβάθµια επεξεργασθέντων λυµάτων.

180 Πίνακας 4 Κροκίδωση-Καθίζηση Η χηµική κροκίδωση µε υδράσβεστο, θειικό αργίλιο ή χλωριούχο σίδηρο, ακολουθούµενη από καθίζηση αποµακρύνει τα αιωρούµενα στερεά, βαρέα µέταλλα, ιχνοστοιχεία, φώσφορο και θολερότητα. Λοιπές µέθοδοι Στις περιπτώσεις που είναι επιθυµητή η περαιτέρω µείωση των οργανικών συστατικών και των µετάλλων, µια πολύ αποτελεσµατική µέθοδος είναι αυτή του ενεργού άνθρακα. Με την µέθοδο αυτή µπορεί να επιτευχθεί αποµάκρυνση των συνθετικών οργανικών χηµικών κατά %. Επίσης για την αποµάκρυνση διαλυµένων στερεών, χρησιµοποιούνται οι µέθοδοι της αντίστροφης όσµωσης, ηλεκτροδιάλυσης, ιοντοανταλλαγής κ.α. Στην περίπτωση τριτοβάθµιας επεξεργασίας των αστικών λυµάτων, βασικός στόχος είναι η αποµάκρυνση στερεών και δευτερευόντως του οργανικού φορτίου. Η συνηθέστερη εφαρµοζόµενη µέθοδος είναι αυτή της διυλίσεως, µε ή χωρίς προηγούµενη κροκίδωση-καθίζηση. Τόσο µε την κροκίδωση - καθίζηση όσο και µε την διύλιση, σε συνέχεια της δευτεροβάθµιας βιολογικής επεξεργασίας και µε τελική απολύµανση µε

181 χλωρίωση, είναι δυνατόν να επιτυγχάνεται εκροή πρακτικά απαλλαγµένη από παθογόνους οργανισµούς (Sheikh et al, 1990). Σύµφωνα µε τις προδιαγραφές της Πολιτείας της Καλλιφόρνια (State of California 1988) για την παραγωγή επεξεργασµένων λυµάτων χωρίς πρακτικά παθογόνους µικροοργανισµούς και ιούς µετά από διύλιση θα πρέπει να τηρούνται οι ακόλουθες προδιαγραφές: Προσθήκη κροκιδωτικών, εκτός εάν η θολότητα στις δευτεροβάθµιες εκροές είναι µικρότερη από 5 ΝΤU (αντιστοιχεί σε SS ~ 12 mg/1). Μέγιστη ταχύτητα διυλίσεως 12 m/h. Μέση θολότητα διυλισµένου νερού µικρότερη από 2 ΝΤU. Έντονη ανάδευση στην προσθήκη χλωρίου. Θεωρητικός χρόνος επαφής µε χλώριο τουλάχιστον 2 ώρες. Ελάχιστο υπολειµµατικό χλώριο 5 mg/l µετά τον απαιτούµενο χρόνο επαφής. Λόγος µήκους προς πλάτους ή ύψος της δεξαµενής επαφής 40:1 τουλάχιστον. Μέση συγκέντρωση ολικών κολοβακτηριδίων στην εκροή 22/100 ml για 7ήµερο δείγµα και πάντοτε µικρότερη από 23/100 ml. Προτεινόµενη µέθοδος τριτοβάθιας επεξεργασίας λυµάτων για την εγκατάσταση της Σπάρτης Σύµφωνα µε τα όσα αναφέρθηκαν προηγουµένως, η µέθοδος τριτοβάθµιας επεξεργασίας που θα επιλεγεί θα πρέπει αφ' ενός να εξασφαλίζει την απαιτούµενη ποιότητα των λυµάτων για τη χρήση του Ευρώτα ως τελικού αποδέκτη ή για επαναχρησιµοποίηση των λυµάτων για άρδευση, και αφ' ετέρου να εµφανίζει απλή και αξιόπιστη λειτουργία και λογικό κόστος κατασκευής. Η λύση που συνδυάζει τα περισσότερα πλεονεκτήµατα είναι αυτή της απ' ευθείας διυλίσεως (direct filtration). Τα βασικά πλεονεκτήµατα της διυλίσεως είναι: οκιµασµένη και ευρέως εφαρµοσµένη µέθοδος. Ικανοποιητική απόδοση στην αποµάκρυνση στερεών και παθογόνων µικροοργανισµών. Λογικό κόστος επενδύσεως και λειτουργίας, χωρίς να απαιτείται η χρήση χηµικών. Σχετικά µικρή απαιτούµενη έκταση, συγκριτικά µε αυτή της κροκιδώσεως - καθιζήσεως. Απλή λειτουργία χωρίς ιδιαίτερες απαιτήσεις σε εξειδικευµένο προσωπικό. Από µικροσκοπικής πλευράς εξεταζόµενη, η διαδικασία διύλισης δείχνει ότι συµβαίνουν φυσικοχηµικά φαινόµενα όπως: α) Στόµωση του πορώδους του υλικού. β) Σύλληψη των κολλοειδών (µε την επενέργεια ηλεκτροχηµικών δυνάµεων όπως βαρύτητα, αδράνεια, διάχυση, υδροδυναµική κίνηση) και,

182 γ) Ηλεκτροχηµική διάσπαση της ισορροπίας των κολλοειδών, που οφείλεται στις επανειληµµένες επιταχύνσεις και επιβραδύνσεις της κινήσεως των σωµατιδίων κατά την δίοδο µεταξύ των κόκκων, (φαινόµενο κροκιδώσεως), όπως και στη βιολογική µεµβράνη που σχηµατίζεται από άλγες και άλλους µικροοργανισµούς που παράγουν ένζυµα µε τη βοήθεια των οποίων γίνεται κροκίδωση. Οι διάφορες παραλλαγές της διυλίσεως που έχουν εφαρµοστεί είναι οι εξής: Βραδυδιυλιστήρια άµµου Ταχυδιυλιστήρια βαρύτητας Φίλτρα πιέσεως Περιστρεφόµενα φίλτρα. Από τις παραπάνω κατηγορίες, η µεν πρώτη µε βραδυδιυλιστήρια απαιτεί µεγάλη έκταση που δεν είναι διαθέσιµη, η τρίτη (φίλτρα πιέσεως) χρησιµοποιείται κυρίως για το πόσιµο νερό και η λειτουργία της είναι αρκετά πολύπλοκη (αυτοµατισµοί, πνευµατικές ή ηλεκτρικές βαλβίδες, προσθήκη χηµικών), ενώ η λύση των περιστρεφόµενων φίλτρων, παρά το πλεονέκτηµα του µικρού όγκου και διαστάσεων, στην πράξη παρουσιάζει προβλήµατα (έµφραξη) εάν έχουµε διαφυγή στερεών υψηλότερη από την αναµενόµενη στην δευτεροβάθµια καθίζηση αλλά και µειωµένη µείωση της µικροβιακής µόλυνσης, σε σχέση µε τα αµµοδιυλιστήρια. Επιλέγεται συνεπώς ως καταλληλότερη η λύση ταχυδιυλιστηρίων βαρύτητας, µε πιο διαδεδοµένες µορφές φίλτρων αυτού του τύπου, τα βαθυστρωµατικά φίλτρα και τα αµµόφιλτρα συνεχούς λειτουργίας αυτόµατης εκπλύσεως µε κινούµενη γέφυρα ρηχής κλίνης.

183 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ2 ΣΧΕΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΤΩΝ ΚΥΡΙΟΤΕΡΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΆΣΕΩΝ ΤΗΣ Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ

184 _ - -- ΜΙΜΙΚΟ Β.Κ. ΣΠ~ -. ~

185 801 DLT1 ΚΟδΒ ' 1 Ρ14Α Ρ14Β ΦΙΙΙΕΑΠΟ ΕΙΣΟΔΟΥ ΗΟ1

186 " Y-FM1 ΕΛΑΙΟΑΜΜΟΔΙΑΧΩΡΙΠΉΣ LM-1 Γ> LSHH.ω2 ΜΕΠ'ΗΤΗΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ιι " ΚΟ1Β

187 L10A L10B L10C ΔΕΞΑΜΕΝΗ ΒΙΟΛ Ο Γ Ι Κ Η Σ ΑΠ ΟΦΩΣ ΟΡΩΣΗΣ

188 ΔΕΞΑΜΕΝΕΣ ΝΙΤΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΑΠΟΝΠΡΟΠΟΙΗΣΗΣ L17A L17B L17 L18B j

189 SB-1 ΔΕΞΑΜΕΝΗ ΟΜΟΓΕΝΟΠΟ Ι Η Σ ΗΣ ιsιι ΡΟβ ΡΟβΑ ΡΟβΒ ΔΕΞΑΜΕ ΝΗ ΟΜΟΓΕΝΟΠΟΙΗ Σ Η Σ ΕΚΚΕΝΟΣΗ ΜΕ ΒΥΤΙΟ μ.+.ιe 8 L.SLL-1202 ΡΟ9 ΡΟ7

190 ΔΕΞΑΜ!ΝΗ ΧΑΩΙΙ Ι DΣΗΣ lrnpio ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΥ ΝΕΡΟΥ ΡΟδΑ ' ΡΟδΒ ΔΟΧΕΙΟ ΧλΩΡΙΟΥ e LBL LBLL 1401

191 ΚΟ2Α Δ&ΞΑΜΕΝΗ ΟΜΟΓΕΝΟΠΟΙΗΣΗΣ ΙΥΒ.e Ρ10Α b ΔΙΚΤΥΟ ΣΤΡΑΓΓΙΔΙΩΝ Ρ10Β Ρ11Α b Η b Η 1

192 ιοι -ΚΟ ΤΙ8ΑΠΙΖΑ ΓΙΑΧΥΝΣΗΣ ΚΟ4 b._e Ρ13 ΔΙΚΤΥΟ ΠΡΑΓ Γ ΙΔΙΩΝ ' 1 1

193 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3 ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΑΠΟ ΤΗΝ Ε.Ε.Λ. ΣΠΑΡΤΗΣ

194 Πανοραµική άποψη της Ε.Ε.Λ. Σπάρτης. ιακρίνεται πίσω η πόλη της Σπάρτης και µπροστά από την Ε.Ε.Λ. ο Ευρώτας ποταµός. Φρεάτιο εισόδου λυµάτων στην Ε.Ε.Λ.

195 Άποψη συστήµατος βιολογικής αποφωσφόρωσης Σύστηµα δεξαµενών αερισµού (υφιστάµενο)

196 εξαµενή πρωτοβάθµιας καθίζησης (υφιστάµενη) Νέο σύστηµα δεξαµενών αερισµού

197 Νέα δεξαµενή δευτεροβάθµιας καθίζησης Έξοδος καθαρών

198 Χηµικό εργαστήριο Ε.Ε.Λ. Σπάρτης Ο ποταµός Ευρώτας, όπως διέρχεται πίσω από την Ε.Ε.Λ. Σπάρτης