Παροχές υγρών αποβλήτων

Transcript

1 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ 9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Παροχές υγρών αποβλήτων 2.1 Εισαγωγή Ο προσδιορισμός των παροχών των υγρών αποβλήτων είναι ένα θεμελιώδες βήμα στο σχεδιασμό των συστημάτων συλλογής, επεξεργασίας και διάθεσης των υγρών αποβλήτων. Για να σχεδιαστούν σωστά οι μονάδες επεξεργασίας και για να ελαχιστοποιηθούν τα κόστη αλλά και για κατανεμηθούν δίκαια όταν η μονάδα εξυπηρετεί περισσότερες από μία κοινότητες ή περιφέρειες, πρέπει να είναι διαθέσιμα αξιόπιστα δεδομένα των υπαρχόντων αλλά και των προβλεπομένων παροχών. Σε περίπτωση που δεν είναι διαθέσιμα δεδομένα των παροχών των υγρών αποβλήτων, τότε πρέπει να γίνουν εκτιμήσεις με βάσει τα αρχεία κατανάλωσης νερού ή άλλες πληροφορίες. Τα θέματα που θα μας απασχολήσουν σε αυτό το κεφάλαιο είναι: 1. ορισμός των διαφόρων συστατικών που αποτελούν τα απόβλητα μιας κοινότητας 2. αποθέματα νερού και η σχέση τους με τις παροχές των υγρών αποβλήτων 3. πηγές υγρών αποβλήτων και παροχές 4. ανάλυση δεδομένων ογκομετρικών παροχών 5. μέθοδοι για την ελάττωση των παροχών των αποβλήτων 2.2 Συστατικά των παροχών των υγρών αποβλήτων Τα συστατικά που αποτελούν τα υγρά απόβλητα μιας κοινότητας εξαρτώνται από τον τύπο του συστήματος συλλογής και περιλαμβάνουν τα ακόλουθα: Οικιακά(καλούνται επίσης και υγειονομικά). Υγρά απόβλητα εκκενώνονται από κατοικίες, εμπορικά, επιστημονικά και παρόμοια κέντρα. Βιομηχανικά. Υγρά απόβλητα όπου επικρατούν βιομηχανικά απόβλητα. Διήθηση/εισροή. Νερά που εισέρχονται στο σύστημα υπονόμων με άμεσο και έμμεσο τρόπο. Τα διηθήματα είναι εξωτερικά νερά που εισέρχονται στο σύστημα των υπονόμων μέσω διαρροών, σπασιμάτων και οπών των σωληνώσεων και μέσα από πορώδη τοιχώματα. Οι εισροές είναι νερά νεροποντών που εισέρχονται στο σύστημα από ειδικές συνδέσεις με οχετούς για νερά νεροποντών. Νερά καταιγίδων. Νερά από βροχοπτώσεις και λιώσιμο χιονιού. Τρία συστήματα υπονόμων χρησιμοποιούνται για την απομάκρυνση των υγρών αποβλήτων και των όμβριων νερών: υγειονομικά συστήματα υπονόμων, συστήματα υπονόμων όμβριων νερών και συνδυασμένα συστήματα. Όταν χρησιμοποιούνται ξεχωριστά συστήματα υπονόμων για τη συλλογή των αποβλήτων και των όμβριων νερών, η παροχή των αποβλήτων στους υγειονομικούς υπονόμους αποτελείται από τρία κύρια συστατικά: (1) οικιακά

2 ΠΑΡΟΧΕΣ 10 ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ απόβλητα, (2) βιομηχανικά απόβλητα και (3) διηθήματα/εισροές. Όταν χρησιμοποιείται συνδυασμένο σύστημα συλλογής τα απόβλητα αποτελούνται από τα τρία αυτά συστατικά καθώς και από όμβρια νερά. Και στις δύο περιπτώσεις το ποσοστό των συστατικών των αποβλήτων διαφέρει με τις τοπικές συνθήκες και τη χρονική περίοδο. Για περιοχές που έχουν ήδη δίκτυο υπονόμων, οι παροχές των αποβλήτων συνήθως προσδιορίζονται από υπάρχοντα δεδομένα ή από άμεσες μετρήσεις. Για καινούριες κατασκευές, οι παροχές των αποβλήτων προκύπτουν από ανάλυση πληθυσμιακών δεδομένων και τις προβλεπόμενες μονάδες κατανάλωσης νερού ή από εκτιμήσεις κατανάλωσης νερού από παρόμοιες κοινότητες. 2.3 Ποσότητες νερού που πρόκειται να υποστούν επεξεργασία Η ανά κάτοικο ποσότητα αποβλήτων που απορρίπτεται συνήθως αυξάνει με τον πληθυσμό σαν αποτέλεσμα αλλαγών στον τρόπο ζωής και μεγαλύτερης συμμετοχής σε δευτερογενείς και τριτογενείς τομείς. Ο όγκος των αποβλήτων ποικίλλει επίσης ανάλογα με την χώρα και το επίπεδο ανάπτυξης. Επίσης η μέθοδος προσδιορισμού του ρυθμού κατανάλωσης πόσιμου νερού μπορεί να ποικίλλει. Αν και οι υπολογισμοί γίνονται για λιγότερο από 150 L/ άτομο σε πολλές αστικές περιοχές, τα παραγόμενα υγρά απόβλητα στην Γαλλία σε ξηρές περιόδους φτάνουν στα 200 L/ άτομο, σε πόλεις των μερικών εκατοντάδων χιλιάδων κατοίκων. Στο Παρίσι ο αντίστοιχος όγκος ξεπερνά τα 300 L/ άτομο καθώς χρησιμοποιούνται μεγάλες ποσότητες νερού για το πλύσιμο των δρόμων. Σε μερικές Αμερικάνικες ή Ελβετικές πόλεις ο όγκος αυξάνει πάνω από 400 L/ άτομο και ημέρα. Συχνά σε συνδυασμένα συστήματα απορροής τα νερά της βροχής που συλλέγονται σε μικρά ρέματα επηρεάζουν τους παραπάνω λόγους. Τα νερά διήθησης, τα οποία εισέρχονται ανεξέλεγκτα στο σύστημα, έχουν το ίδιο αποτέλεσμα. Αυτές οι μεταβολές είναι ιδιαίτερα δαπανηρές για τη διαστασιολόγηση ενός συστήματος επεξεργασίας καθώς στηρίζονται πάρα πολύ στην υδραυλική ικανότητα του συστήματος. Η ποσότητα των υγρών αποβλήτων ποικίλλει κατά τη διάρκεια της ημέρας. Σε λιγότερο πυκνοκατοικοιμένες πόλεις υπάρχουν δύο μέγιστα ογκομετρικής παροχής. Σε περισσότερο πυκνοκατοικοιμένες πόλεις υπάρχει μόνο ένα μέγιστο. Η κοινωνιολογική ανάπτυξη καθιστά τη δεύτερη περίπτωση πιο γενική. Όσο μικρότερο είναι το αποχετευτικό δίκτυο και το μέγεθος του εξυπηρετούμενου πληθυσμού τόσο μεγαλύτερο είναι και το μέγεθος της μέγιστης τιμής. Η ύπαρξη πολλών σταθμών άντλησης σε ένα σύστημα μπορεί να έχει παρόμοιο αποτέλεσμα.

3 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ 11 3 Q μέση Μικρός πληθυσμός Μεγάλος πληθυσμός 2 Q μέση Q μέση Ώρες Σχήμα 2.1 Ημερήσιες μεταβολές της ογκομετρικής παροχής υγρών αποβλήτων Q σε ένα σύστημα επεξεργασίας. Σε πολλές χώρες, η μέση ημερήσια παροχή σε ξηρή περίοδο μπορεί να παρασταθεί με Q d. Αν Q j είναι η ημερήσια παροχή, τότε το Q d κυμαίνεται συνήθως μεταξύ: Q j /14 καιq j /18 Το μέγιστο σε ξηρή περίοδο Q p σε ένα ξεχωριστό σύστημα συλλογής μπορεί να υπολογιστεί με την παρακάτω σχέση: Q p = Q m σε l/s -1 (2.1) Qm Q j όπου Q m = μέση ημερήσια παροχή= (Q j σε l) και μέχρι ένα συντελεστή μεγίστου Q p /Q m 3. Παράλληλα με τις ημερήσιες, οι εποχιακές μεταβολές γίνονται ουσιαστικές για την παροχή των υγρών αποβλήτων, ακόμη και για τις μεγάλες πόλεις. Αυτές οι μεταβολές συνδέονται στενά με τις περιόδους διακοπών, όπου υπάρχει πολύ μεγάλη έξοδος από τα αστικά κέντρα προς τα τουριστικά θέρετρα.

4 ΠΑΡΟΧΕΣ 12 ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ 2.4 Προσδιορισμός παροχών αποβλήτων από δεδομένα αποθεμάτων νερού Όταν δεν υπάρχουν μετρήσεις των παροχών των αποβλήτων και δεν υπάρχουν δεδομένα των παροχών αυτών, τότε μπορούν να χρησιμοποιηθούν καταγραφές των αποθεμάτων νερού για την εκτίμηση των παροχών των υγρών αποβλήτων. Όταν δεν είναι διαθέσιμες καταγραφές των αποθεμάτων νερού, τότε μπορούν να χρησιμοποιηθούν πληροφορίες για εγκαταστάσεις και μονάδες που καταναλώνουν νερό. Αστική χρήση νερού Η αστική χρήση νερού γενικά χωρίζεται σε τέσσερις κατηγορίες: (1) οικιακή (νερό που χρησιμοποιείται για υγειονομική και γενικές χρήσεις), (2) βιομηχανική (μη αστική χρήση), (3) δημόσια χρήση (νερό που χρησιμοποιείται για την κατάσβεση πυρκαγιών, διατήρηση συστημάτων και άρδευση δημόσιων χώρων) και (4) απώλειες και διαρροές. Πίνακας 2.1 Τυπική αστική χρήση νερού στις ΗΠΑ Παροχή, L/κάτοικο day Χρήση Διακύμανση Μέση τιμή Ποσοστό επί της μέσης παροχής Οικιακή Βιομηχανική Δημόσια χρήση Απώλειες και διαρροές Οικιακή χρήση νερού Η οικιακή χρήση νερού περιλαμβάνει το νερό που τροφοδοτείται σε κατοικημένες περιοχές, εμπορικές περιοχές, εγκαταστάσεις ιδρυμάτων, εγκαταστάσεις ψυχαγωγίας, όπως καταγράφονται από ανεξάρτητα υδρόμετρα. Το νερό αυτό χρησιμοποιείται για πόση, πλύσιμο, μπάνιο, μαγείρεμα, απομάκρυνση αποβλήτων και πότισμα αυλών. Με βάση τον προηγούμενο πίνακα, περίπου το ένα τρίτο του νερού αστικής χρήσης χρησιμοποιείται για οικιακή χρήση. Οικιστικές περιοχές Το νερό που χρησιμοποιείται από τα νοικοκυριά αποτελείται από νερό εσωτερικής χρήσης όπως για ντους και τουαλέτες και για εξωτερική χρήση όπως πότισμα γρασιδιού και πλύσιμο αυτοκινήτων. Τυπικά δεδομένα για την εσωτερική χρήση νερού δίνονται στον Πίνακα 2.1. Το νερό που χρησιμοποιείται για εξωτερική

5 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ 13 χρήση ποικίλει πολύ ανάλογα με την γεωγραφική τοποθεσία, το κλίμα, την εποχή και γενικά αποτελεί νερό για άρδευση. Εμπορικές εγκαταστάσεις Το νερό που χρησιμοποιείται για εμπορικές εγκαταστάσεις για υγειονομικούς λόγους ποικίλλει πάρα πολύ ανάλογα με τον τύπο της δραστηριότητας (π.χ. γραφείο, εστιατόριο κλπ). Για μεγάλες εμπορικές εγκαταστάσεις που χρησιμοποιούν μεγάλες ποσότητες νερού όπως πλυντήρια ρούχων-καθαριστήρια και πλυντήρια αυτοκινήτων, πρέπει να γίνονται προσεκτικές εκτιμήσεις της πραγματικής κατανάλωσης νερού. Πίνακας 2.2 Τυπική κατανομή οικιακής εσωτερικής χρήσης νερού Χρήση Μπάνιο Πλύσιμο πιάτων Βρύσες Ντους Τουαλέτα Διαρροές τουαλέτας Πλυντήρια % του συνόλου Πίνακας 2.3 Τυπικές καταναλώσεις νερού για εμπορικές εγκαταστάσεις Παροχή, L/μονάδα day Χρήστης Μονάδα Εύρος Τυπική τιμή Αεροδρόμιο Διαμέρισμα Ξενοδοχείο Γραφείο Επιβάτης Άτομο Επισκέπτης Εργαζόμενος Εγκαταστάσεις ιδρυμάτων Το νερό που χρησιμοποιείται για ιδρύματα, όπως νοσοκομεία και σχολεία συνήθως, βασίζεται σε κάποια μέτρηση του μεγέθους του ιδρύματος και του τύπου της φιλοξενίας που παρέχει (π.χ. ανά μαθητή ή ανά κρεβάτι).

6 ΠΑΡΟΧΕΣ 14 ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Πίνακας 2.4 Τυπικές καταναλώσεις νερού για εγκαταστάσεις ιδρυμάτων Παροχή, L/μονάδα day Χρήστης Μονάδα Εύρος Τυπική τιμή Νοσοκομείο Φυλακή Σχολείο Κρεβάτι Εργαζόμενος Τρόφιμος Εργαζόμενος Μαθητής Εγκαταστάσεις ψυχαγωγίας Εγκαταστάσεις ψυχαγωγίας όπως πισίνες, κατασκηνώσεις, εντευκτήρια, καταφύγια κλπ. Πραγματοποιούν μια σειρά διεργασιών που απαιτούν σημαντικές ποσότητες νερού Βιομηχανική χρήση νερού Οι ποσότητες του νερού που εφοδιάζονται οι βιομηχανίες από τις δημοτικές επιχειρήσεις ποικίλει ευρέως. Οι μεγάλες βιομηχανίες που απαιτούν σημαντικές ποσότητες νερού, όπως κονσερβοποιίες, χημικές εγκαταστάσεις και διυλιστήρια, συνήθως έχουν τα δικά τους αποθέματα νερού και δεν εξαρτώνται από τις δημοτικές επιχειρήσεις. Άλλες βιομηχανίες όπως αυτές της υψηλής τεχνολογίας, που έχουν χαμηλές απαιτήσεις σε νερό, συνήθως εξαρτώνται αποκλειστικά από τις δημοτικές επιχειρήσεις. Επειδή η βιομηχανική χρήση νερού ποικίλει σημαντικά, επιβάλλεται για το σωστό σχεδιασμό, η επιθεώρηση της κάθε μονάδας που μας απασχολεί και η προσεκτική εκτίμηση των ποσοτήτων του νερού που απαιτούνται για όλες τις χρήσεις αλλά και των αποβλήτων που παράγονται Δημόσια χρήση και διατήρηση συστημάτων Το νερό για δημόσια χρήση αντιπροσωπεύει το μικρότερο κλάσμα του νερού για αστική χρήση. Το νερό δημόσιας χρήσης περιλαμβάνει το νερό για τα δημόσια κτήρια, την κατάσβεση πυρκαγιών, την άρδευση δημόσιων πάρκων και τη διατήρηση συστημάτων. Το νερό διατήρησης συστημάτων περιλαμβάνει το νερό για την απολύμανση νέων γραμμών νερού και δεξαμενών αποθήκευσης, το ξέπλυμα γραμμών και πυροσβεστικών αντλιών και το υδραυλικό ξέπλυμα των υπονόμων. Μόνο ένα μικρό κλάσμα του νερού που χρησιμοποιείται για τις παραπάνω χρήσεις καταλήγει στο υγειονομικό σύστημα υπονόμων, εκτός από αυτό των δημοσίων κτηρίων.

7 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ 15 Πίνακας 2.5 Τυπικές καταναλώσεις νερού για διάφορες βιομηχανίες Βιομηχανία Κονσερβοποιία Χημικά Ποτά και τρόφιμα Πολτός και χαρτί Κλωστοϋφαντουργία Εύρος παροχής, L/ton προϊόντος 3,600-64,600 7, ,600 1,800-72, , ,000 27, , Απώλειες και διαρροές Στις απώλειες περιλαμβάνονται η παράνομη χρήση, λανθασμένες βαθμονομήσεις υδρομέτρων ή εσφαλμένες αναγνώσεις, ανεπαρκή συστήματα ελέγχου κλπ. Οι διαρροές οφείλονται στην ηλικία του συστήματος, στα υλικά κατασκευής και στην έλλειψη συντήρησης του δικτύου. Οι απώλειες και διαρροές κυμαίνονται από 10-12% στα νέα συστήματα διανομής (μικρότερα από 25 χρόνια) και από 15-30% για παλιότερα συστήματα. Σε μικρά συστήματα νερού οι απώλειες και διαρροές μπορεί να φτάνουν και το 50% της παραγωγής. Περίπου το 40-60% των απωλειών οφείλεται σε λανθασμένες μετρήσεις. Γι αυτό αν και οι καταγραφές του νερού μπορεί να είναι χρήσιμες για την πρόβλεψη των παροχών, πρέπει να ελέγχεται αυστηρά η ορθότητα αυτών των καταγραφών. 2.5 Εκτίμηση της κατανάλωσης από καταγραφές αποθεμάτων νερού Αρχεία νερού διαφόρων τύπων κρατούνται από τις υπηρεσίες προμήθειας του νερού. Αυτά τα αρχεία συχνά περιέχουν πληροφορίες για το ποσό του νερού που παράγεται ή εισέρχεται στο σύστημα διανομής νερού και για το ποσό του νερού που χρησιμοποιείται. Αυτή η διαφοροποίηση είναι σημαντική γιατί περισσότερο νερό παράγεται από όσο χρησιμοποιείται από τους καταναλωτές. Η διαφορά ανάμεσα σε αυτά τα δύο μεγέθη είναι νερό που χάνεται ή διαρρέει καθώς και το νερό που χρησιμοποιείται σε δημόσιες χρήσεις και δεν καταμετρείται. Έτσι, όταν χρησιμοποιούμε αρχεία νερού για την εκτίμηση των παροχών των αποβλήτων, πρέπει να λαμβάνουμε υπόψη το νερό που χρησιμοποιείται από τους καταναλωτές. Αποκλίσεις στη χρήση του νερού Η απευθείας σύγκριση των καταγραφών των αποθεμάτων νερού από διαφορετικούς δήμους μπορεί να προκαλέσει σύγχυση. Σε μερικούς δήμους, μεγάλες ποσότητες νερού για βιομηχανική χρήση λαμβάνονται από ιδιωτικά

8 ΠΑΡΟΧΕΣ 16 ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ αποθέματα νερού, ενώ σε άλλους δήμους οι βιομηχανίες χρησιμοποιούν τα δημοτικά αποθέματα. Οι απώλειες και οι διαρροές μπορεί επίσης να διαφέρουν σημαντικά, όπως αναφέρθηκε και πιο πάνω. 2.6 Παράγοντες που επηρεάζουν τη χρήση νερού στους δήμους Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη χρήση νερού σε ένα δήμο περιλαμβάνουν το κλίμα, το μέγεθος του δήμου, την πληθυσμιακή πυκνότητα, την οικονομία, την εξάρτηση από την αξιοπιστία και την ποιότητα του αποθέματος, τη διατήρηση του νερού και την έκταση των καταμετρούμενων υπηρεσιών. Κλίμα. Κλιματικές επιδράσεις όπως θερμοκρασία και υγρασία μπορούν να επιδράσουν σημαντικά στην κατανάλωση του νερού. Η χρήση του νερού παρουσιάζει μέγιστο σε ξηρή και ζεστή περίοδο, λόγω της αυξημένης ανάγκης για εξωτερική χρήση, όπως άρδευση. Μέγεθος κοινότητας. Το μέγεθος της κοινότητας επηρεάζει όχι μόνο την μέση κατανάλωση ανά κάτοικο αλλά επίσης και τη ρυθμό μέγιστης αύξησης της χρήσης. Ο ρυθμός χρήσης κυμαίνεται σε μεγαλύτερο εύρος για τις μικρές κοινότητες με υψηλότερες μέγιστες και χαμηλότερες ελάχιστες ροές. Πληθυσμιακή πυκνότητα. Η πληθυσμιακή πυκνότητα (π.χ. μονοκατοικίες, πολυκατοικίες) επηρεάζει τόσο την εσωτερική όσο και την εξωτερική χρήση. Οι μονοκατοικίες μπορεί να έχουν περισσότερες συσκευές που χρησιμοποιούν νερό απ ό,τι τα διαμερίσματα, όπως πλυντήρια ρούχων και πιάτων. Τα διαμερίσματα έχουν φυσικά μικρότερες ανάγκες σε εξωτερική χρήση νερού γιατί δεν διαθέτουν κήπους. Οικονομία. Οι οικονομικές δυνατότητες μιας κοινότητας επηρεάζουν τη χρήση νερού. Καθώς αυξάνει η αντικειμενική αξία της ιδιοκτησίας, αυξάνει η κατανάλωση νερού και η παροχή των αποβλήτων λόγω αύξησης των υδροβόρων συσκευών όπως πλυντήρια ρούχων και πιάτων, σκουπιδοφάγοι κλπ. Αξιοπιστία και ποιότητα αποθέματος. Όταν το απόθεμα είναι αξιόπιστο και καλής ποιότητας ενθαρρύνει τους χρήστες για μεγαλύτερη κατανάλωση. Αποθέματα που εμφανίζουν χαμηλή πίεση και περιορισμένη ποσότητα τις ξηρές περιόδους ή που έχουν άσχημη γεύση ή περιέχουν μέταλλα, εμφανίζουν χαμηλότερη κατανάλωση. Διατήρηση νερού. Η διατήρηση του νερού μπορεί να πάρει διάφορες μορφές: (1) διακοπή του νερού σε περιπτώσεις ανάγκης, για να επιτευχθεί προσωρινή

9 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ 17 εξοικονόμηση νερού, ή (2) η ίδρυση ενός μακρόχρονου προγράμματος που θα οδηγήσει σε μόνιμη ελάττωση της χρήσης νερού. Καταμετρημένες υπηρεσίες. Οι υπηρεσίες υδροδότησης είτε χρησιμοποιούν υδρόμετρα και χρεώνουν τους χρήστες ανάλογα με την κατανάλωση είτε χρεώνουν με ένα πάγιο ποσό όλους τους χρήστες. Στην πρώτη περίπτωση η κατανάλωση του νερού είναι σαφώς μειωμένη. 2.7 Διακυμάνσεις της χρήσης νερού Όσο σημαντικό είναι να γνωρίζουμε τη μέση κατανάλωση νερού, εξίσου σημαντικό είναι να γνωρίζουμε τις διακυμάνσεις της χρήσης. Η μέγιστη κατανάλωση συνήθως συμβαίνει σε δύο περιόδους: (1) τους καλοκαιρινούς μήνες, όταν υπάρχει μεγάλη απαίτηση για άρδευση των κήπων και του γρασιδιού και (2) τους χειμερινούς μήνες, όταν μεγάλες ποσότητες δαπανώνται για να παρεμποδίσουν το πάγωμα σωληνώσεων και εγκαταστάσεων. Οι ωριαίες διακυμάνσεις της κατανάλωσης νερού επηρεάζουν επίσης την παροχή των αποβλήτων. Γενικά, η καμπύλη της διάθεσης των αποβλήτων είναι παράλληλη με την καμπύλη κατανάλωσης νερού, με μια καθυστέρηση μερικών ωρών. Σε μερικές πόλεις οι βιομηχανίες χρησιμοποιούν μεγάλες ποσότητες νερού από ιδιωτικά αποθέματα αλλά διαθέτουν τα απόβλητά τους στους υπονόμους τις εργάσιμες ώρες της ημέρας. Σε αυτές τις περιπτώσεις εμφανίζονται μέγιστα μεγαλύτερα απ ό,τι συνήθως. Πίνακας 2.6 Τυπικές διακυμάνσεις της χρήσης νερού σε κοινότητες Μέση ημερήσια στο μέγιστο μήνα Μέση ημερήσια στη μέγιστη εβδομάδα Μέγιστη ημερήσια Μέγιστη ωριαία Ποσοστό της μέσης ετήσιας Εύρος Τυπική τιμή Ποσοστό του νερού που καταναλώνεται και καταλήγει στο σύστημα συλλογής σαν απόβλητο. Επειδή τα απόβλητα αποτελούνται από χρησιμοποιημένο νερό, πρέπει να εκτιμηθεί το κλάσμα του νερού που καταλήγει στο σύστημα συλλογής. Ένα σημαντικό κλάσμα του νερού δεν καταλήγει στο σύστημα συλλογής και περιλαμβάνει: (1) νερό που χρησιμοποιείται στη βιομηχανική παραγωγή, (2) νερό άρδευσης, πυρόσβεσης και συντήρησης συστημάτων, (3) νερό που χρησιμοποιείται από καταναλωτές που δε συνδέονται με το σύστημα αποχέτευσης

10 ΠΑΡΟΧΕΣ 18 ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ και (4) νερό διαρροών. Περίπου το 60 με 85% της κατανάλωσης ανά κάτοικο καταλήγει σαν απόβλητο. Σε μερικές περιπτώσεις όμως νερά βροχοπτώσεων και ιδιωτικά νερά βιομηχανιών μπορεί να δώσουν μεγαλύτερη ποσότητα αποβλήτων απ ό,τι του χρησιμοποιούμενου νερού. 2.8 Πηγές αποβλήτων και παροχές Οικιακές πηγές υγρών αποβλήτων και παροχές Οι σημαντικότερες πηγές οικιακών υγρών αποβλήτων σε μια κοινότητα είναι οι κατοικίες και τα εμπορικά καταστήματα. Άλλες σημαντικές πηγές αποτελούν τα ιδρύματα και οι χώροι ψυχαγωγίας. Για υπάρχουσες εγκαταστάσεις, τα δεδομένα παροχών πρέπει να λαμβάνονται με απ ευθείας μετρήσεις. Για αναπτυσσόμενες περιοχές οι μέθοδοι εκτίμησης των παροχών συζητούνται στη συνέχεια. Οικιστικές περιοχές Για τις περισσότερες οικιστικές περιοχές, οι παροχές των υγρών αποβλήτων συνήθως προσδιορίζονται με βάση την πληθυσμιακή πυκνότητα και τη μέση παραγωγή αποβλήτων ανά κάτοικο. Για μεγάλες οικιστικές περιοχές, είναι συχνά επιθυμητό να προσδιορίζονται οι παροχές με βάση τις χρήσεις γης και την προβλεπόμενη πληθυσμιακή πυκνότητα. Στο παρελθόν η εκτίμηση του ισοδύναμου πληθυσμού ήταν ευθύνη του μηχανικού, αλλά σήμερα τέτοια δεδομένα είναι διαθέσιμα από τοπικές ή περιφερειακές υπηρεσίες σχεδιασμού. Εμπορικές περιοχές Οι παροχές αποβλήτων από εμπορικές περιοχές εκφράζονται κυρίως σε m 3 /ha d και βασίζονται σε υπάρχοντα δεδομένα ή σε προβλέψεις μελλοντικής ανάπτυξης. Μέσες παροχές υγρών αποβλήτων σε εμπορικές περιοχές κυμαίνονται από 7.5 μέχρι 14 m 3 /ha d. Γενικά πρέπει να καταβάλλεται προσπάθεια ώστε για κάθε εμπορική περιοχή να λαμβάνονται δεδομένα από παρόμοιες περιοχές. Εγκαταστάσεις ιδρυμάτων Οι παροχές υγρών αποβλήτων σε εγκαταστάσεις ιδρυμάτων ποικίλουν ανάλογα με το κλίμα, την περιοχή και τον τύπο του ιδρύματος. Οι πραγματικές μετρήσεις των ιδρυμάτων είναι οι καλύτερες πηγές για δεδομένα παροχών για σχεδιασμό. Εγκαταστάσεις ψυχαγωγίας Οι παροχές υγρών αποβλήτων για τις περισσότερες εγκαταστάσεις ψυχαγωγίας μεταβάλλονται σημαντικά με τις χρονικές περιόδους Πηγές και παροχές βιομηχανικών αποβλήτων Οι παροχές των βιομηχανικών υγρών αποβλήτων ποικίλουν ανάλογα με τον τύπο και το μέγεθος της βιομηχανίας, το βαθμό χρήσης νερού και τις επί τόπου

11 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ 19 μεθόδους επεξεργασίας των αποβλήτων, εάν υπάρχουν. Οι σημαντικές αιχμές της παροχής μπορούν να ελαττωθούν με δεξαμενές συγκράτησης των αποβλήτων ή εξισορρόπησης παροχής. Τυπικές τιμές παροχών αποβλήτων είναι από 9 μέχρι 14 m 3 /ha d για ελαφρές βιομηχανίες και από 14 μέχρι 28 m 3 /ha d για βιομηχανίες ενδιάμεσου μεγέθους. Στις βιομηχανίες χωρίς προγράμματα ανακύκλωσης ή επαναχρησιμοποίησης του νερού, μπορεί να υποτεθεί ότι το 85 με 95% του νερού που χρησιμοποιείται καταλήγει σαν απόβλητο. Για μεγάλες βιομηχανίες με προγράμματα επαναχρησιμοποίησης του νερού πρέπει να γίνουν ξεχωριστές εκτιμήσεις. Η μέση οικιακή συνεισφορά αποβλήτων από τις βιομηχανίες μπορεί να κυμαίνεται από 30 μέχρι 90 L/κάτοικο d Διήθηση/εισροή Διήθημα. Το νερό που εισέρχεται στο σύστημα υπονόμων από τις ενώσεις των σωληνώσεων, από το έδαφος, από τις βαλβίδες κλπ. Σταθερή εισροή. Νερά που εισέρχονται στο σύστημα από πηγές και έλη, από τις εξόδους νερών ψύξης κλπ. Άμεση εισροή. Είναι τα νερά από τις βροχοπτώσεις τα οποία προκαλούν άμεση αύξηση της παροχής των αποβλήτων. Συνολική εισροή. Είναι το άθροισμα της άμεσης εισροής σε οποιοδήποτε σημείο στο σύστημα συν οποιαδήποτε ροή διοχετεύεται στο σύστημα λόγω υπερχείλισης, παράκαμψης σταθμού άντλησης κλπ. Καθυστερημένη εισροή. Νερά βροχοπτώσεων που χρειάζονται μερικές ημέρες ή περισσότερο για να φτάσουν στο σύστημα αποχέτευσης. Γενικά, χρειάζεται να γίνεται ανάλυση κόστους/ωφέλους για να προσδιορίζεται αν είναι πιο οικονομικό να γίνονται επισκευές στο σύστημα συλλογής για να διορθωθεί η διήθηση/εισροή ή να σχεδιάζονται οι μονάδες επεξεργασίας για μεγαλύτερες παροχές. Διορθώνοντας το πρόβλημα της διήθησης/εισροής και τακτοποιώντας το σύστημα συλλογής η κοινότητα επωφελείται με: (1) μη υπερχείλιση των υπονόμων και τα προβλήματα που δημιουργούν, (2) πιο αποτελεσματική λειτουργία των μονάδων επεξεργασίας και (3) χρήση της υδραυλικής ικανότητας του αποχετευτικού συστήματος για την απαιτούμενη επεξεργασία των υγρών αποβλήτων και όχι για διήθηση/εισροή. 2.9 Διακυμάνσεις στην παροχή υγρών αποβλήτων Βραχυπρόθεσμες διακυμάνσεις Οι διακυμάνσεις των παροχών των αποβλήτων που παρατηρούνται στις μονάδες επεξεργασίας τείνουν να ακολουθούν ένα ημερήσιο πλάνο. Ελάχιστο παροχής συμβαίνει κατά τις πρώτες πρωινές ώρες όταν η κατανάλωση νερού είναι ελάχιστη και η γραμμή βάσης της παροχής αποτελείται από διηθήματα και λίγα υγειονομικά απόβλητα. Η πρώτη αιχμή εμφανίζεται αργά το πρωί όταν τα απόβλητα από την πρωινή αιχμή κατανάλωσης νερού φτάνουν στη μονάδα

12 ΠΑΡΟΧΕΣ 20 ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ επεξεργασίας. Μια δεύτερη αιχμή παροχής εμφανίζεται νωρίς το βράδυ μεταξύ 7 και 9μμ, αλλά αυτή ποικίλει ανάλογα με το μέγεθος της κοινότητας και το μήκος των υπονόμων. Όταν οι εξωτερικές παροχές είναι ελάχιστες, τότε οι καμπύλες των αποβλήτων είναι παράλληλες με τις καμπύλες κατανάλωσης νερού με καθυστέρηση μερικών ωρών. Επίσης, με εξαίρεση τις ημέρες που γίνεται η καθαριότητα του σπιτιού και το πλύσιμο των ρούχων δεν υπάρχει μεταβολή των παροχών μεταξύ καθημερινών και Σαββατοκύριακου. Εποχιακές διακυμάνσεις Εποχιακές διακυμάνσεις στα οικιακά απόβλητα συνήθως εμφανίζονται σε περιοχές με τουριστικό χαρακτήρα, σε μικρές κοινότητες με φοιτητικό πληθυσμό και σε περιοχές με εποχιακές εμπορικές και βιομηχανικές δραστηριότητες. Το μέγεθος της διακύμανσης που αναμένεται εξαρτάται από το μέγεθος της κοινότητας και την εποχιακή δραστηριότητα. Βιομηχανικές διακυμάνσεις Οι διακυμάνσεις των βιομηχανικών αποβλήτων είναι δύσκολο να προβλεφθούν. Πολλές βιομηχανίες παράγουν σταθερές ποσότητες αποβλήτων κατά την παραγωγική διαδικασία, αλλά οι παροχές αλλάζουν σημαντικά κατά το πλύσιμο ή τη διακοπή. Αν και διάφορες εσωτερικές αλλαγές μπορεί να οδηγήσουν σε ελάττωση των αποβλήτων, επεκτάσεις της βιομηχανίας ή αύξηση της παραγωγής μπορεί να αυξήσουν την παραγωγή των αποβλήτων. Η απορροές των βιομηχανικών αποβλήτων δημιουργούν ιδιαίτερα προβλήματα στις μικρές μονάδες επεξεργασίας που έχουν περιορισμένη ικανότητα να απορροφούν ξαφνικές φορτίσεις Ανάλυση δεδομένων παροχών υγρών αποβλήτων Επειδή ο υδραυλικός σχεδιασμός τόσο του συστήματος συλλογής όσο και του συστήματος επεξεργασίας επηρεάζεται από τις διακυμάνσεις της παροχής των αποβλήτων, απαιτείται προσεκτική ανάλυση των χαρακτηριστικών των παροχών που είναι καταγραμμένες. Οι παροχές στο σύστημα συλλογής μπορεί να διαφέρουν λίγο από τις παροχές στην είσοδο της μονάδας επεξεργασίας λόγω της ικανότητας απόσβεσης της παροχής του συστήματος υπονόμων. Οι αιχμές των παροχών είναι δυνατό να εξασθενούν από την αποθηκευτική ικανότητα του συστήματος συλλογής. Παροχές σχεδιασμού Όταν υπάρχουν αρχεία πρέπει να αναλύονται τουλάχιστον οι παροχές των δύο τελευταίων ετών. Οι σημαντικές πληροφορίες που πρέπει να αντληθούν από την ανάλυση των δεδομένων περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

13 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ 21 Μέση ημερήσια παροχή (εκτίμηση ικανότητας επεξεργασίας της μονάδας, εκτίμηση λόγου παροχών για το σχεδιασμό, εκτίμηση κόστους άντλησης και χημικών, φόρτιση οργανικών και λάσπης) Μέγιστη ημερήσια παροχή (χρόνος παραμονής, δεξαμενές εξισορρόπησης και χλωρίωσης) Ελάχιστη ημερήσια παροχή (σχεδιασμός καναλιών για αποφυγή καθίζησης στερεών) Μέγιστη ωριαία παροχή (σχεδιασμός αγωγών ανάσχεσης, αντλιοστασίων, δεξαμενών καθίζησης και χλωρίωσης, καναλιών, αγωγών) Ελάχιστη ωριαία παροχή (σχεδιασμός άντλησης, ανακυκλοφορίας) Παρατεταμένη παροχή (σχεδιασμός δεξαμενών εξισορρόπησης και υδραυλικών συστημάτων)

14 ΠΑΡΟΧΕΣ 22 ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ 2.11 Λυμένες ασκήσεις Άσκηση 1 Μια μικρή υπηρεσία παροχής νερού δίνει νερό σε 147 εμπορικές εγκαταστάσεις. Μετρητές καταγραφής ποσότητας νερού που αντλείται από το σύστημα είναι τοποθετημένοι και οι τιμές που παρατηρήθηκαν τους μήνες Μάιο, Ιούνιο και Ιούλιο δίνονται στον παρακάτω πίνακα. Η υπηρεσία προσφάτως εγκατέστησε μετρητές κατανάλωσης σε όλες τις εμπορικές εγκαταστάσεις και αρχεία κατανάλωσης νερού που κρατήθηκαν, δείχνουν πως υπάρχουν ανεξήγητες απώλειες. Από δεδομένα παροχής νερού, να υπολογιστεί η ποσότητα νερού που καταναλώνεται σε gal/κάτοικο day καθώς και η ποσότητα νερού που ανεξήγητα το σύστημα χάνει (σαν ποσοστό επί τοις εκατό της παροχής). Όπως καθορίσθηκε από το τοπικό πλάνο της υπηρεσίας, σε κάθε εμπορική εγκατάσταση αντιστοιχούν κατά μέσο όρο 2.43 άτομα. Μήνας Παροχή gal/month Πραγματική κατανάλωση gal/month ΜΑΙΟΣ 1,414,100 1,033,600 ΙΟΥΝΙΟΣ 1,421,000 1,104,300 ΙΟΥΛΙΟΣ 1,407,600 1,086,300 Σσύνολο 4,242,700 3,224,200 Μέσος όρος gal/day 46,116 35,046 Λύση Υπολογίζουμε την μέση ημερήσια κατανάλωση νερού ανά άτομο, για την περίοδο που έχουν κρατηθεί δεδομένα από τους μετρητές. Χρησιμοποιούμε φυσικά τις τιμές της πραγματικής κατανάλωσης νερού οπότε: 35,046 gal/day Ημερήσια κατανάλωση= ( 147 εταιρείες ) ( 2.43 άτομα/εταιρεία) = 98 gal/άτομο day Υπολογισμός των ανεξήγητων απωλειών. Η διαφορά μεταξύ του ρυθμού παροχής και της πραγματικής κατανάλωσης οφείλεται κυρίως σε διαρροές. 46,116 35,046 46,116 ( ) Ανεξήγητες απώλειες του συστήματος= 100% = 24%

15 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ 23 Άσκηση 2 Οι διακυμάνσεις του ρυθμού παροχής μιας πόλης Α δίνονται από το παρακάτω σχήμα. Εάν ο χρόνος παραμονής (όγκος /ογκομετρική παροχή), μιας δεξαμενής αποθήκευσης κάτω από συνθήκες μέσης παροχής είναι 6 ώρες, ποιος θα είναι ο μέσος χρόνος παραμονής για την περίοδο 8 π.μ με 2 π.μ. Λύση Για την περίοδο από 8 π.μ. μέχρι 2 μ.μ. η μέση παροχή είναι: ( ) Μέση παροχή= = 128.3% παροχής. της μέσης ημερήσιας 100% 6 DT= = 4.7hr Για την περίοδο 8 μ.μ μέχρι 2 π.μ η μέση παροχή είναι: ( ) Μέση παροχή= = 84.6% παροχής. της μέσης ημερήσιας 100% 6 DT= = 7.1hr 84.6% Συνεπώς ο μέσος χρόνος παραμονής είναι ( )/2=5.9 ώρες Άσκηση 3 Εάν η μέση κατανάλωση νερού της άσκησης 2 είναι αντιπροσωπευτική της μέσης ετήσιας κατανάλωσης, υπολόγισε την αναμενόμενη μέγιστη ημερήσια

16 ΠΑΡΟΧΕΣ 24 ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ κατανάλωση, καθώς και την μέγιστη ωριαία κατανάλωση. Η μέση ετήσια κατανάλωση είναι 98 gal/κάτοικο day Λύση Σύμφωνα με το πίνακα 2.6 του βιβλίου: Μέγιστη ημερήσια κατανάλωση = gal/κάτοικο day =176 gal/ κάτοικο day Επίσης από τον πίνακα 2.6 Μέγιστη ωριαία κατανάλωση = gal/cap day=265 gal/ κάτοικο day Άσκηση 4 Εάν η υπηρεσία της άσκησης 2 εφάρμοζε ένα πρόγραμμα μείωσης κατανάλωσης νερού και παρείχε ένα κουτί εξαρτημάτων ανά νοικοκυριό αποτελούμενο από μια κάνουλα λειτουργίας με αέρα, ένα φράγμα ελάττωσης κατανάλωσης νερού στο μπάνιο, καθώς και ένα εξάρτημα για μείωση μέχρι και 2.9 gal/min στο ντους, υπολογίστε α) το νερό που εξοικονομείται εάν όλα τα νοικοκυριά εγκαταστούσαν το σετ αυτών των εξαρτημάτων β) υπολόγισε τη μέγιστη ημερήσια καθώς και την μέγιστη ωριαία κατανάλωση σύμφωνα με την μειωμένη κατανάλωση νερού και σύγκρινε τα αποτελέσματα με αυτά της άσκησης 3. Λύση ΕΞΑΡΤΗΜΑ Κάνουλα με αέρα Φράγμα μπάνιου Εξάρτημα στο ντους (2.9 gal/min) Συνολική ποσότητα νερού που εξοικονομείται, gal/κάτοικο.day β) Στη συνέχεια υπολογίζουμε το νέο μέσο όρο ετήσιας κατανάλωσης νερού. Νέος ετήσιος μέσος όρος κατανάλωσης νερού = 98 gal/κάτοικο.day-11.5 gal/κάτοικο.day=87 gal/κάτοικο.day Συνεπώς η μέγιστη ημερήσια και η μέγιστη ωριαία κατανάλωση με βάση το νέο ετήσιο μέσο όρο κατανάλωσης νερού είναι: Μέγιστη ημερήσια κατανάλωση= gal/κάτοικο.day=157 gal/κάτοικο.day Μέγιστη ωριαία κατανάλωση= gal/κάτοικο.day=235 gal/κάτοικο.day

17 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ 25 Παρατηρούμε πως η Μέγιστη ημερήσια κατανάλωση από 176 gal/κάτοικο.day μειώθηκε σε 157 gal/κάτοικο.day. Διαφορά 19 gal/κάτοικο.day. Επίσης η Μέγιστη ωριαία κατανάλωση από 265 gal/κάτοικο.day μειώθηκε σε 235 gal/κάτοικο.day. Διαφορά 30 gal/κάτοικο.day. Οπότε παρατηρείται μια εξοικονόμηση νερού περίπου στο 12% Άσκηση 5 Μια έκταση γης χρησιμοποιείται όπως δείχνει ο επόμενος πίνακας. Το σχολείο έχει 1500 μαθητές. Η μέση παροχή είναι 75 L/μαθητή day και ο συντελεστής αιχμής (λόγος της μέγιστης ωριαίας προς τη μέση ογκομετρική παροχή) είναι 4.0. Οι συντελεστές για τις υπόλοιπες πηγές δίνονται στον πίνακα που ακολουθεί. Υπολογίστε την μέγιστη ογκομετρική ροή αποβλήτων για την περιοχή. Χρήση Περιοχή, (ha) Οικιακή 125 Εμπορική 11 Σχολείο 4 Βιομηχανική 8 Χρήση Μέση ογκομετρική ροή, m 3 /ha d Συντελεστής αιχμής Οικιακή Εμπορική Βιομηχανική Λύση Ο πιο εύκολος τρόπος για να λυθεί το πρόβλημα είναι η χρήση ενός πίνακα. Χρήση Μονάδες Αριθμός Ροή m 3 /unit-d Μέση ροή m 3 /d Συντελ. αιχμής Μέγιστη Ροή m3/d Οικιακή ha ,000 Εμπορική ha Βιομηχανική ha

18 ΠΑΡΟΧΕΣ 26 ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Σχολείο Μαθητές L (1m 3 /1000L) ,000 ΣΥΝΟΛΟ 40,040 Άσκηση 6 Υπολογίστε τις παροχές υγρών αποβλήτων από μια μεγάλη βιομηχανική περιοχή που καλύπτει έκταση 200 ha. Από μετρητές νερού έχει προσδιοριστεί πως η ετήσια χρήση νερού μέσα στην περιοχή αυτή είναι m 3. To 20% της περιοχής αυτής έχει διαμορφωθεί κατάλληλα με κήπους. Η μέση απαίτηση νερού για άρδευση στο διαμορφωμένο χώρο υπολογίζεται ότι είναι 1.3 m/yr. Υποθέτοντας ότι το 85% της κατανάλωσης νερού που δεν χρησιμοποιείται για άρδευση τελικά καταλήγει στον υπόνομο, υπολογίστε τη μέση ετήσια παραγωγή υγρών αποβλήτων μέσα στην περιοχή. Επίσης υποθέτοντας πως όλες οι βιομηχανίες μέσα στην περιοχή λειτουργούν παράλληλα για 12h/d, 5d/wk σε όλη τη διάρκεια του χρόνου και ότι η παραγωγή υγρών αποβλήτων κατά τη διάρκεια λειτουργίας τους είναι σταθερές, υπολογίστε τη μέγιστη ροή αποβλήτων. Τέλος υπολογίστε τη μέση ετήσια παραγωγή αποβλήτων σε κυβικά μέτρα τη μέρα και προσδιορίστε την τιμή του συντελεστή αιχμής που σχετίζεται με τη μέγιστη και τη μέση ετήσια ογκομετρική παροχή. Δεν λαμβάνουμε υπόψη μας διήθηση και εισροές. Λύση α) Πρώτα υπολογίζουμε τη ποσότητα νερού που χρησιμοποιείται για άρδευση. 1.3 m 1 km 1000 m Συνεπώς: 200 ha 20% διαμορφωμενο = yr 100 ha 1 km m /yr β) Υποθέτουμε πως το 85% του νερού που δεν χρησιμοποιείται για άρδευση πηγαίνει στον υπόνομο. Η μέση ετήσια παροχή στον υπόνομο είναι : ( 10 m /yr m /yr) = m /yr 85% yr 1 day 3 m /yr = 361 m /hr 365 day 24 hr γ) Εάν η ροή αυτή παραμένει σταθερή σε όλες τις ώρες λειτουργίας των βιομηχανιών, τότε η μέγιστη ροή θα είναι yr 1 wk 1 day m /yr = 1013 m /hr 52 wk 5 day 12 hr m /hr δ) Συντελεστής αιχμής = = m hr