Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας λυμάτων Ι

Transcript

1 Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας λυμάτων Ι Π. Σιδηρόπουλος Εργαστήριο Υδρολογίας και Ανάλυσης Υδατικών Συστημάτων Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Π.Θ.

2 o Η ολοκληρωμένη διαχείριση των υγρών αποβλήτων περιλαμβάνει έργα για τη συλλογή, την επεξεργασία και τη διάθεσή τους. o Τα υγρά απόβλητα μιας πόλης συλλέγονται με το σύστημα αποχέτευσης. o Πολλές φορές το σύστημα δέχεται και εισροές από υπόγεια ή επιφανειακά νερά. o Μπορεί ακόμα και υπό προϋποθέσεις να δέχεται και κάποιες κατηγορίες βιομηχανικών αποβλήτων τα οποία όμως έχουν οπωσδήποτε υποστεί κάποιου είδους προεπεξεργασία

3 o H Οδηγία 91/271/ΕΟΚ «για την επεξεργασία και διάθεση αστικών λυμάτων», όπως αυτή τροποποιήθηκε με την Οδηγία 98/15/ΕΕ, έχει ως στόχο την προστασία του περιβάλλοντος από τις επιπτώσεις της διάθεσης ανεπεξέργαστων ή ανεπαρκώς επεξεργασμένων αστικών και ορισμένων βιομηχανικών λυμάτων και των παραπροϊόντων τους. o Στην Ελλάδα η εν λόγω οδηγία ενσωματώθηκε στο εθνικό δίκαιο με την Κ.Υ.Α. 5673/400/1997 (Φ.Ε.Κ. 192Β/ ), με τίτλο ''Μέτρα και Όροι για την επεξεργασία των Αστικών Λυμάτων''. Το 1999 καθορίστηκε ο κατάλογος των ευαίσθητων αποδεκτών (Κ.Υ.Α /1982/1999 (Φ.Ε.Κ. 1811Β/ ), ο οποίος επικαιροποιήθηκε το 2002 (Κ.Υ.Α /939/ (Φ.Ε.Κ. 405Β/ ). o Σε εφαρμογή των διατάξεων του άρθρου 15 της Οδηγίας υποβάλλονται ανά διετία στην Ευρωπαϊκή Επιτροπή (Ε.Ε.) όλες οι απαραίτητες πληροφορίες σχετικά με την εφαρμογή της Οδηγίας 91/271/ΕΟΚ στη χώρα μας (συλλογή, επεξεργασία και διάθεση των επεξεργασμένων αστικών λυμάτων), αλλά και στα υπόλοιπα Κράτη Μέλη.

4 o Για τη διετία , η Ε.Ε. μετά από επεξεργασία των στοιχείων που υποβλήθηκαν από τα κράτη -μέλη δημοσίευσε την 6 η Έκθεση για την Εφαρμογή της Επεξεργασίας των αστικών λυμάτων - 6 th Summary Report on Implementation of the Urban Waste Water Treatment o Επίσης, βάσει του άρθρου 16 της Οδηγίας, τα κράτη μέλη είναι υποχρεωμένα να μεριμνούν για την ανά διετία δημοσίευση δεδομένων σε Έκθεση Αναφοράς (Situation Report), σχετικά με την κατάσταση της διάθεσης των αστικών λυμάτων τους και της παραγόμενης ιλύος (λυματολάσπης), με στόχο τον έλεγχο συμμόρφωσής τους με την Οδηγία, αλλά και την ευρύτερη ενημέρωση των πολιτών για θέματα περιβάλλοντος. o Η Ελλάδα έχει δημοσιεύσει για το 2009 την σχετική έκθεση αναφοράς. o Στο πλαίσιο των απαιτήσεων της Οδηγίας, ολοκληρώθηκε και λειτουργεί η παρούσα Εθνική Βάση Δεδομένων, για την δια μέσω διαδικτύου εισαγωγή των αποτελεσμάτων παρακολούθησης της λειτουργίας των Εγκαταστάσεων Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) και την άμεση παρακολούθηση της πορείας εφαρμογής της Οδηγίας 91/271/ΕΟΚ στην

5 o Η καταχώρηση όλων των στοιχείων και λειτουργικών δεδομένων των ΕΕΛ έχει ήδη ξεκινήσει και πραγματοποιείται απευθείας από τους αρμόδιους φορείς λειτουργίας τους. o Στη βάση καταχωρούνται και είναι διαθέσιμα στο κοινό τεχνικά και λειτουργικά δεδομένα των εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων στην Ελλάδα, πληροφορίες για τον τρόπο διάθεσης ή επαναχρησιμοποίησης των λυμάτων και της ιλύος και οι περιβαλλοντικοί όροι για κάθε εγκατάσταση. o Τα λειτουργικά δεδομένα αξιολογούνται και ελέγχονται για κάθε εγκατάσταση η συμμόρφωση με τις επιταγές της νομοθεσίας περί επεξεργασίας και διάθεσης αστικών λυμάτων.

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22 o Η ολοκληρωμένη διαχείριση των υγρών αποβλήτων περιλαμβάνει έργα για τη συλλογή, την επεξεργασία και τη διάθεσή τους. o Τα υγρά απόβλητα μιας πόλης συλλέγονται με το σύστημα αποχέτευσης. o Πολλές φορές το σύστημα δέχεται και εισροές από υπόγεια ή επιφανειακά νερά. o Μπορεί ακόμα και υπό προϋποθέσεις να δέχεται και κάποιες κατηγορίες βιομηχανικών αποβλήτων τα οποία όμως έχουν οπωσδήποτε υποστεί κάποιου είδους προεπεξεργασία o Όλο το δίκτυο του συστήματος αποχέτευσης συμβάλλει σε έναν Κεντρικό Αποχετευτικό Αγωγό (Κ.Α.Α.) ο οποίος καταλήγει σε μια Εγκατάσταση Επεξεργασίας Λυμάτων (Ε.Ε.Λ.) όπου τα λύματα υφίστανται επεξεργασία με σκοπό τη δέσμευση και την εξουδετέρωση των ανεπιθύμητων συστατικών τους. o Πολλές φορές στις Ε.Ε.Λ. καταλήγουν και βοθρολύματα με τη βοήθεια βυτιοφόρων οχημάτων, αφού ακόμα και σήμερα ένα σημαντικό ποσοστό του πληθυσμού σε διάφορες χώρες, αλλά ιδιαίτερα στις λιγότερο αναπτυγμένες, δεν είναι συνδεδεμένο σε κάποιο δίκτυο αποχέτευσης και εξυπηρετείται με σηπτικούς κυρίως βόθρους.

23 o Η επεξεργασία των υγρών αποβλήτων πριν από τη διάθεσή τους αμβλύνει τις δυσμενείς επιπτώσεις στους αποδέκτες, διαφυλάσσει την οικολογική ισορροπία και προστατεύει το περιβάλλον. o Οι μέθοδοι επεξεργασίας με φυσικές δυνάμεις είναι γνωστές ως φυσικές διεργασίες, ενώ οι μέθοδοι κατά τις οποίες η απομάκρυνση των ρυπογόνων ουσιών επιτυγχάνεται με χημικές και βιολογικές αντιδράσεις είναι γνωστές ως χημικές και βιολογικές διεργασίες. o Το βασικό τρίπτυχο που ενδιαφέρει στην επεξεργασία των υγρών αποβλήτων είναι: 1. οι μικροοργανισμοί (βακτήρια), 2. η περιεχόμενη οργανική ύλη (οργανικές ουσίες, θρεπτικά άλατα), η οποία αποτελεί την τροφή των μικροοργανισμών και 3. το οξυγόνο το οποίο είναι απαραίτητο για την ενέργεια και την επιβίωση των μικροοργανισμών.

24 o Τα κύρια στάδια της επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων είναι τα εξής: 1. Προεπεξεργασία, κατά την οποία απομακρύνονται υλικά όπως πανιά, χαλίκια, άμμος, μικρά τεμάχια ξύλου και πλαστικού, λάδια, λίπη κ.λ.π. τα οποία συνήθως προκαλούν ζημιές στο μηχανολογικό εξοπλισμό και προβλήματα στη συντήρηση και τη λειτουργία της Ε.Ε.Λ. 2. Πρωτοβάθμια επεξεργασία, κατά την οποία απομακρύνεται ένα μέρος των αιωρούμενων στερεών και ένα μέρος των οργανικών ουσιών. Αυτό επιτυγχάνεται με το φυσικό φαινόμενο της καθίζησης. 3. Δευτεροβάθμια επεξεργασία, κατά την οποία απομακρύνονται οι βιοαποικοδομήσιμες οργανικές ουσίες και τα αιωρούμενα στερεά με τη χρήση βιολογικών και χημικών διεργασιών. Σημειώνεται ότι και η απολύμανση περιλαμβάνεται στον τυπικό ορισμό της συμβατικής δευτεροβάθμιας επεξεργασίας. 4. Δευτεροβάθμια επεξεργασία με απομάκρυνση των θρεπτικών ουσιών, κατά την οποία απομακρύνονται οι βιοαποικοδομήσιμες οργανικές ουσίες, τα αιωρούμενα στερεά και οι θρεπτικές ουσίες του αζώτου και του φωσφόρου και πάλι με τη χρήση βιολογικών και χημικών διεργασιών.

25 o Τα κύρια στάδια της επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων είναι τα εξής: 5. Τριτοβάθμια επεξεργασία, κατά την οποία απομακρύνονται οι εναπομείνασες από την δευτεροβάθμια επεξεργασία αιωρούμενες ουσίες, συνήθως με χρήση μέσου διήθησης. 6. Προχωρημένη επεξεργασία, για την απομάκρυνση των αιωρούμενων αλλά και των διαλυμένων ουσιών που παραμένουν στα απόβλητα μετά τη συνηθισμένη βιολογική επεξεργασία, όταν αυτή απαιτείται σε διάφορες εφαρμογές επαναχρησιμοποίησης του νερού. Η επεξεργασία αυτή επιτυγχάνεται με συνδυασμό φυσικών, βιολογικών και χημικών διεργασιών και συνήθως περιλαμβάνει διήθηση, χρήση μεμβρανών, αντίστροφη ώσμωση, προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα, ιοντοεναλλαγή κ.ά. o Υπάρχουν και διεργασίες επεξεργασίας λυμάτων που στηρίζονται στο έδαφος και ονομάζονται φυσικά συστήματα επεξεργασίας. o Τα συστήματα αυτά συνδυάζουν φυσικούς, χημικούς και βιολογικούς μηχανισμούς επεξεργασίας και επιτυγχάνουν ικανοποιητική ποιότητα εκροής. Χρησιμοποιούνται συνήθως σε μικρά συστήματα επεξεργασίας.

26 o Σύγχρονα δίκτυα αποχέτευσης άρχισαν να κατασκευάζονται στην Ευρώπη πριν από περίπου χρόνια. o Τη δεκαετία του 1930 ξεκίνησε στην Ευρώπη η κατασκευή των πρώτων Ε.Ε.Λ. o Σήμερα έχουν κατασκευαστεί σύγχρονες Ε.Ε.Λ. σε όλες σχεδόν τις πόλεις της Ελλάδας, οι οποίες περιλαμβάνουν πολλά στάδια επεξεργασίας υγρών αποβλήτων και κάθε στάδιο επεξεργασίας περιλαμβάνει περισσότερες από μια διεργασίες. ΑΘΗΝΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΠΑΤΡΑ

27 o Ένα σύστημα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων περιλαμβάνει διάφορα στάδια επεξεργασίας και σχεδιάζεται με σκοπό να δεσμεύσει και να απομακρύνει από τα απόβλητα το οργανικό φορτίο, ανόργανες ουσίες όπως τα θρεπτικά άλατα (Ν και P), τα αιωρούμενα (SS) και διαλυμένα (DS) στερεά, τους επικίνδυνους μικροοργανισμούς και διάφορους άλλους ρυπαντές. o Αυτό επιτυγχάνεται με συνδυασμό φυσικών, χημικών, φυσικοχημικών και βιολογικών διεργασιών. o Το σύνολο αυτών των διεργασιών αποτελεί τη διαδικασία της επεξεργασίας, κύρια επιδίωξη της οποίας είναι η απαλλαγή της μάζας των αποβλήτων από τους ρύπους και δευτερεύουσα επιδίωξη η εξουδετέρωση των ρύπων.

28 o Στο σχήμα δίνεται ένα απλό σκαρίφημα (διάγραμμα ροής) μιας μεγάλης εγκατάστασης βιολογικής επεξεργασίας αστικών λυμάτων με τη μέθοδο της ενεργού ιλύος.

29 o Είναι εμφανής η διάκριση μεταξύ της μηχανικής ή πρωτοβάθμιας και της βιολογικής ή δευτεροβάθμιας επεξεργασίας. o Διακρίνεται επίσης η τριτοβάθμια ή προχωρημένη επεξεργασία, η απολύμανση των λυμάτων και η γραμμή επεξεργασίας της ιλύος. o Οι πιο συνηθισμένες διαδικασίες καθαρισμού που εμφανίζονται είναι η υποδοχή των υγρών αποβλήτων και η αφαίρεση ευμεγεθών στερεών συνήθως με σχάρες ή κόσκινα, η αφαίρεση λιπών και ελαίων (λιποσυλλέκτες) και η αφαίρεση της άμμου (αμμοσυλλέκτες). o Ακολουθεί η απομάκρυνση των ουσιών που καθιζάνουν στην δεξαμενή πρωτοβάθμιας καθίζησης. o Σ αυτό το σημείο ολοκληρώνεται η πρωτοβάθμια επεξεργασία και ακολουθεί η δευτεροβάθμια (βιολογική) επεξεργασία, η οποία περιλαμβάνει τον βιοαντιδραστήρα (δεξαμενή αερισμού) και την δεξαμενή τελικής καθίζησης.

30 o Τα λύματα που υπερχειλίζουν από την δεξαμενή τελικής καθίζησης απολυμαίνονται, συνήθως με χλωρίωση (Cl 2 ) και πιο σπάνια με υπεριώδη ακτινοβολία (UV) ή όζον (O3) και διατίθενται σε κάποιον αποδέκτη. o Εάν ο αποδέκτης των επεξεργασμένων εκροών είναι ευαίσθητος απομακρύνονται από τα απόβλητα και τα άλατα του αζώτου (Ν) και του φωσφόρου (Ρ). o Σε περιπτώσεις πολύ αυστηρών απαιτήσεων για τις εκροές, τα απόβλητα θα πρέπει να υποβληθούν και σε τριτοβάθμια ή προχωρημένη επεξεργασία η οποία περιλαμβάνει διήθηση, διεργασίες μεμβρανών, αντίστροφη ώσμωση κ.λ.π. o Η ιλύς που προκύπτει από τις δεξαμενές καθίζησης οδηγείται προς πάχυνση (παχυντής), σταθεροποίηση (αερόβια ή αναερόβια) και αφυδάτωση είτε με φυσική ξήρανση (κλίνες ξήρανσης, χωμάτινες δεξαμενές, ηλιακή ακτινοβολία) είτε με μηχανική αφυδάτωση (ταινιοφιλτρόπρεσες, φυγοκεντρικοί διαχωριστές). o Η σταθεροποιημένη και αφυδατωμένη ιλύς διατίθεται σε χώρους που προβλέπει η αρμόδια αρχή.

31 o Διευκρινίζεται ότι σε κάθε περίπτωση επεξεργασίας υγρών αποβλήτων δεν εφαρμόζονται ταυτόχρονα όλες οι πιο πάνω επεξεργασίες, αλλά ο πιο κατάλληλος για την περίπτωση συνδυασμός, που η εκλογή του γίνεται από τον ειδικό μελετητή με βάση την επαγγελματική του εκτίμηση, την ποιότητα και ποσότητα των αποβλήτων, την αφομοιωτική ικανότητα και τις επιθυμητές χρήσεις του αποδέκτη. o Ο καθορισμός της χρήσης του αποδέκτη καθορίζει κατά κανόνα τον τελικό βαθμό καθαρισμού / επεξεργασίας. o Διαφορετικός είναι για παράδειγμα ο απαιτούμενος βαθμός επεξεργασίας όταν ο αποδέκτης είναι η θάλασσα και διαφορετικός όταν πρόκειται για ένα ποτάμι ή μια λίμνη. o Πολλές φορές μελετάται το σύστημα σε πειραματική μονάδα και διεξάγονται εργαστηριακές δοκιμές για τον προσδιορισμό των ειδικών χαρακτηριστικών των αποβλήτων. o Σε κάθε περίπτωση, θα πρέπει να συνδυάζεται η απαιτούμενη ποιότητα των επεξεργασμένων αποβλήτων με τη μικρότερη δυνατή δαπάνη κατασκευής και λειτουργίας μιας Ε.Ε.Λ., να διασφαλίζεται η δημόσια υγεία και γενικότερα η προστασία του περιβάλλοντος και η ποιότητα ζωής.

32 o Στους πίνακες που ακολουθούν, παρουσιάζονται συνοπτικά οι διαθέσιμες διεργασίες και τα πιο συνηθισμένα συστήματα επεξεργασίας που εφαρμόζονται στις Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων. Οι διεργασίες επεξεργασίας των αστικών υγρών αποβλήτων

33 o Στους πίνακες που ακολουθούν, παρουσιάζονται συνοπτικά οι διαθέσιμες διεργασίες και τα πιο συνηθισμένα συστήματα επεξεργασίας που εφαρμόζονται στις Ε.Ε.Λ. Οι διεργασίες επεξεργασίας των αστικών υγρών αποβλήτων

34 o Στους πίνακες που ακολουθούν, παρουσιάζονται συνοπτικά οι διαθέσιμες διεργασίες και τα πιο συνηθισμένα συστήματα επεξεργασίας που εφαρμόζονται στις Ε.Ε.Λ. Οι διεργασίες επεξεργασίας των αστικών υγρών αποβλήτων

35 Ποιοτικά χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων o Τα υγρά αστικά απόβλητα περιέχουν κυρίως οργανικές ουσίες (υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, λίπη, έλαια, φαινόλες, επιφανειακά τασιενεργές ουσίες), ανόργανες ουσίες (άζωτο, φώσφορο, διάφορα άλατα), και διάφορα στερεά. o Περιέχουν επίσης ουσίες, οι οποίες βρίσκονται σε κολλοειδή μορφή, μικροοργανισμούς, τοξικές ουσίες, μέταλλα, ιχνοστοιχεία καθώς και διαλυμένα αέρια, όπως αμμωνία (ΝΗ 3 ), υδρόθειο (Η 2 S) κ.ά. o Οι βασικές γνώσεις των ποιοτικών χαρακτηριστικών των υγρών αποβλήτων και η διάκριση των εννοιών «ρύπανση» και «μόλυνση» του νερού, θεωρούνται απαραίτητα στοιχεία για την κατανόηση των διεργασιών επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων. o Μια ουσία χαρακτηρίζεται ως ρύπος εφόσον η συγκέντρωσή της στο νερό είναι αρκετά μεγαλύτερη απ αυτή που συνήθως συναντάται στα φυσικά αποθέματα του γλυκού νερού. o Ένας ρύπος χαρακτηρίζεται τοξικός όταν έχει τη δυνατότητα να προκαλέσει σοβαρή βλάβη ή θάνατο σε ανθρώπους ή ζώα.

36 Ποιοτικά χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων o Οι ρύποι του νερού διακρίνονται σε: συμβατικούς, μη συμβατικούς, θερμικούς και ρύπους (μολυντές) από μικρόβια. o Στους συμβατικούς ρύπους ανήκουν ουσίες που προέρχονται από ανθρωπογενείς δραστηριότητες όπως οργανική ύλη (οργανικές ουσίες), ενώσεις του αζώτου (αμμωνιακά NH 4+, νιτρώδη NO 2-, νιτρικά άλατα NO 3- ), ενώσεις του φωσφόρου (κυρίως φωσφορικά άλατα PO 4 3- ). o Στους μη συμβατικούς ρύπους του νερού περιλαμβάνονται τα βαριά μέταλλα (Cd, Cr, Hg, Pb, Ni, Cu, Zn, κ.λ.π.), οι τοξικές οργανικές ενώσεις και ουσίες όπως το αρσενικό (As), τα θειούχα (S 2- ), τα κυανιούχα (CN - ) και τα ραδιενεργά υλικά. o Οι τοξικές οργανικές ενώσεις είναι ουσίες οι οποίες έχουν συντεθεί από τον άνθρωπο για διάφορες χρήσεις.

37 Ποιοτικά χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων o Σπουδαιότερες απ αυτές είναι: τα παρασιτοκτόνα, τα εντομοκτόνα, τα ζιζανιοκτόνα, τα οποία καταλήγουν στο νερό λόγω της ευρείας χρήσης τους στη γεωργία και στη βιομηχανία, οι διοξίνες, οι οποίες παράγονται εκεί όπου υπάρχουν καύσεις ή διεργασίες με χλώριο, οι υδρογονάνθρακες του πετρελαίου, οι χλωριωμένοι υδρογονάνθρακες, τα πολυχλωριωμένα διφαινύλια (PCB s), οι φαινόλες, οι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες (PAH s) και τα τριαλογονομεθάνια (Tri-Halo-Methanes, THM), τα οποία συνήθως σχηματίζονται κατά την προαπολύμανση του νερού, την απολύμανση των υγρών αποβλήτων κ.λ.π. o Η θερμική ρύπανση του νερού προέρχεται κυρίως από τα θερμά απόβλητα βιομηχανιών και μπορεί να προκαλέσει αύξηση της θερμοκρασίας του νερού ενός φυσικού αποδέκτη δημιουργώντας δυσάρεστες και μη ανεκτές καταστάσεις στα υδατικό οικοσύστημα.

38 Ποιοτικά χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων o Ρύπανση Μόλυνση νερού

39 Ποιοτικά χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων o Με βάση τα παραπάνω ρύπανση ονομάζεται η επιβάρυνση του νερού με ύλη ή ενέργεια, η ανεπιθύμητη δηλαδή μεταβολή των ποιοτικών χαρακτηριστικών του νερού (φυσικών, χημικών, ραδιολογικών, βιολογικών - μικροβιολογικών), εξαιτίας κυρίως των ανθρώπινων δραστηριοτήτων, σε βαθμό που μπορεί να δημιουργηθεί κίνδυνος για την υγεία και να υποβαθμιστεί η ποιότητα ζωής του ανθρώπου. Η ρύπανση προκαλεί βλάβη στα φυσικά οικοσυστήματα και παρεμποδίζει τις επιθυμητές χρήσεις των υδατικών πόρων. o Μόλυνση ονομάζεται η παρουσία στο νερό παθογόνων μικροοργανισμών ή και μικροοργανισμών δεικτών, που υποδηλώνουν την πιθανότητα παρουσίας παθογόνων, εξαιτίας κυρίως των ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Κύρια πηγή επιβάρυνσης των υδάτινων σωμάτων με παθογόνους μικροοργανισμούς, δηλαδή μικροβιακή μόλυνση του νερού, είναι τα αστικά και κτηνοτροφικά απόβλητα με τα περιττώματα ανθρώπων και ζώων που περιέχουν.

40 Ποιοτικά χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων o Ο προσδιορισμός και η συνεχής παρακολούθηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών των υγρών αποβλήτων είναι απολύτως απαραίτητος προκειμένου να καθοριστούν τα στάδια και ο βαθμός επεξεργασίας τους και να ελεγχθεί η επίτευξη των στόχων και των απαιτήσεων για την ασφαλή διάθεσή τους στο περιβάλλον. o Τα χαρακτηριστικά αυτά κατατάσσονται σε φυσικά, χημικά και βιολογικά. o Φυσικά χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων : Θερμοκρασία. Σημαντική παράμετρος για το σχεδιασμό και τη λειτουργία των βιολογικών διεργασιών στις Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων. Αγωγιμότητα. Παράμετρος με την οποία αποτιμάται η ποιότητα της επεξεργασμένης εκροής, ειδικά για γεωργική χρήση. Θολότητα. Παράμετρος με την οποία αποτιμάται η ποιότητα της εκροής. Διαπερατότητα. Παράμετρος με την οποία αποτιμάται η ποιότητα της εκροής για απολύμανση με UV. Χρώμα (Ανοιχτό καφέ, γκρι, μαύρο). Παράμετρος με την οποία αποτιμάται η κατάσταση των λυμάτων, δηλαδή φρέσκα λύματα ή λύματα που έχουν υποστεί σήψη. Οσμή. Παράμετρος με την οποία καθορίζεται εάν οι οσμές αποτελούν πρόβλημα.

41 Ποιοτικά χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων Πυκνότητα. Στερεές ουσίες (Αιωρούμενες, Επιπλέουσες, Καθιζάνουσες, Αδιάλυτες, Διαλυμένες) και κατανομή μεγέθους σωματιδίων. o Χημικά (ανόργανα) χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων: ph (-log[h+]). Το μέτρο της οξύτητας ή της αλκαλικότητας των υγρών αποβλήτων. Αλκαλικότητα (Σ HCO 3- + CO OH - - H + ). Το μέτρο της ρυθμιστικής ικανότητας των υγρών αποβλήτων (της ικανότητάς τους να εξουδετερώνουν οξέα). Χλωριούχα. Παράμετρος για την εκτίμηση της ποιότητας της επεξεργασμένης εκροής, ειδικά για την επαναχρησιμοποίηση για γεωργική χρήση (άρδευση). Αζωτούχες ενώσεις. Χρησιμοποιούνται ως μέτρο της παρουσίας θρεπτικών συστατικών καθώς και του βαθμού αποσύνθεσης στα υγρά απόβλητα. Οι οξειδωμένες μορφές μπορούν να ληφθούν ως μέτρο του βαθμού οξείδωσης. Ελεύθερη αμμωνία (NH 4+ ) Νιτρώδη (ΝΟ 2- ) Οργανικό άζωτο (Org. N) Νιτρικά (ΝΟ 3- ) Άζωτο Kjeldahl (TKN)

42 Ποιοτικά χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων o Χημικά (ανόργανα) χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων: Φωσφορικές ενώσεις. Χρησιμοποιούνται ως μέτρο παρουσίας των θρεπτικών συστατικών στα υγρά απόβλητα. Οι οξειδωμένες μορφές μπορούν να ληφθούν ως μέτρο του βαθμού οξείδωσης Ανόργανος φώσφορος (Inorg. P) Οργανικός φώσφορος (Org. P) Ολικός φώσφορος (ΤΡ) Θειικά (SO 4 2- ). Παράμετρος για την εκτίμηση της πιθανότητας δημιουργίας οσμών. Για την εκτίμηση της «επεξεργασιμότητας» της ιλύος. Μέταλλα (Ca, Mg, K, Na, Cr, Cu, Co, Pb, Cd, Hg, Mo, Ni, Fe, Se, As, Zn). Για την εκτίμηση της καταλληλότητας της εκροής για επαναχρησιμοποίηση. Για την εκτίμηση της τοξικότητας. Ωστόσο ίχνη ορισμένων μετάλλων είναι απαραίτητα για μερικές βιολογικές διεργασίες. Διάφορα αέρια (O 2, CO 2, NH 3, H 2 S, CH 4 ). Παρουσία / απουσία συγκεκριμένων αερίων.

43 Ποιοτικά χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων o Χημικά (οργανικά) χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων: C-BOD, (Biochemical Oxygen Demand), Βιοχημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο. Το οξυγόνο που απαιτείται για τη βιολογική αποικοδόμηση των ανθρακούχων οργανικών ενώσεων των υγρών αποβλήτων. Ν-BOD, Βιοχημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο. Το οξυγόνο που απαιτείται για τη βιολογική αποικοδόμηση των αζωτούχων οργανικών ενώσεων των υγρών αποβλήτων. COD, (Chemical Oxygen Demand), Χημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο. Το οξυγόνο που απαιτείται για τη χημική οξείδωση των οργανικών ενώσεων των υγρών αποβλήτων. TOC, (Total Organic Carbon), Ολικός Οργανικός Άνθρακας. Χρησιμοποιείται συμπληρωματικά με το BOD, αλλά πολύ σπάνια επειδή αφορά μέτρηση με πολύ μεγάλη ευαισθησία, δηλαδή πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις οργανικής ύλης. Συγκεκριμένες οργανικές ενώσεις και κατηγορίες ενώσεων. Για τον προσδιορισμό της παρουσίας των συγκεκριμένων οργανικών ενώσεων και για την εκτίμηση των απαραίτητων ειδικών μέτρων που πρέπει να ληφθούν κατά τον σχεδιασμό της ΕΕΛ για την απομάκρυνσή τους.

44 Ποιοτικά χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων o Βιολογικά χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων: Ολικά Κολοβακτηριοειδή, (Total Coliforms, TC) και Κολοβακτηριοειδή Κοπράνων, (Fecal Coliforms, FC). Για την εκτίμηση της παρουσίας παθογόνων μικροοργανισμών και την αποτελεσματικότητα της απολύμανσης των υγρών αποβλήτων Ειδικοί μικροοργανισμοί, (Βακτήρια, Ιοί, Πρωτόζωα, Έλμινθες). Για την εκτίμηση της παρουσίας των συγκεκριμένων μικροοργανισμών που συνδέονται με την λειτουργία της Ε.Ε.Λ. και την επαναχρησιμοποίηση της εκροής. Τοξικότητα, Οξεία (άμεση) Τοξικότητα (TUA), Χρόνια Τοξικότητα (TUC). Για την εκτίμηση της τοξικότητας των υγρών αποβλήτων.

45 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων o Η πρωτοβάθμια ή μηχανική επεξεργασία περιλαμβάνει τον εσχαρισμό, την αμμοσυλλογή, τη λιποσυλλογή και την πρωτοβάθμια καθίζηση. o Σ αυτό το τμήμα της εγκατάστασης απομακρύνονται από τα λύματα όλες οι ανόργανες φερτές ύλες και από τις οργανικές ουσίες αυτές που καθιζάνουν και αυτές που επιπλέουν. Πρωτοβάθμια ή μηχανική επεξεργασία αστικών λυμάτων

46 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων o Απόδοση μηχανικού καθαρισμού: Μείωση αιωρουμένων σωματιδίων (TSS) κατά %. Μείωση οργανικού φορτίου ως BOD 5 κατά %. 1. Εσχάρωση: Με την είσοδό τους στην Ε.Ε.Λ. τα λύματα διέρχονται από σχάρες όπου συγκρατούνται τα ευμεγέθη στερεά όπως τεμάχια ξύλου, πανιά, γυαλιά, πλαστικά, φλοιοί φρούτων και λαχανικών κ.λ.π. τα οποία είναι δυνατόν να προκαλέσουν εμφράξεις στις σωληνώσεις και τις αντλίες της εγκατάστασης παρεμποδίζοντας την επεξεργασία των λυμάτων. Μερικές φορές τοποθετούνται στη σειρά διαδοχικά σχάρες με μεγάλο και μετά σχάρες με μικρό άνοιγμα. Ο βαθμός καθαρισμού των λυμάτων (απόδοση) είναι φυσικά διαφορετικός. Οι σχάρες είναι διατάξεις οι οποίες κατασκευάζονται συνήθως από κεκλιμένες ράβδους από ανοξείδωτο χάλυβα ορθογώνιας διατομής με στρογγυλεμένες ακμές. Η απόσταση των ράβδων ποικίλει από μερικά χιλιοστά έως μερικά εκατοστά.

47 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 1. Εσχάρωση: Υπάρχουν σχάρες με: μεγάλο άνοιγμα (απόσταση ράβδων mm) οι οποίες καθαρίζονται χειρονακτικά, σχάρες με μικρό άνοιγμα (απόσταση ράβδων 6 40 mm) και σχάρες με πολύ μικρό άνοιγμα (απόσταση ράβδων 3 6 mm) οι οποίες καθαρίζονται με μηχανικά μέσα. Οι διατάξεις που συνήθως χρησιμοποιούνται είναι μηχανικά αυτοκαθαριζόμενες σχάρες. Σχάρες χρησιμοποιούνται όπου αλλού απαιτείται προστασία ευαίσθητων τμημάτων της Ε.Ε.Λ. (π.χ. σίφωνες). Τα εσχαρίσματα που προκύπτουν από τον εσχαρισμό των λυμάτων συμπιέζονται ελαφρά, αφυδατώνονται και οδηγούνται σε χώρους υγειονομικής ταφής στερεών αποβλήτων.

48 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 1. Εσχάρωση: Απόδοση εσχαρισμού αποβλήτων (εξαρτάται από το άνοιγμα των σχαρών και την κατά μέγεθος κατανομή των αιωρούμενων σωματιδίων των αποβλήτων): Μείωση αιωρουμένων σωματιδίων (TSS) κατά 5 10 %. Μείωση οργανικού φορτίου ως BOD 5 κατά 0 10 %. Μεγαλύτερες αποδόσεις επιτυγχάνονται με πιο λεπτές σχάρες.

49 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 2. Εξάμμωση και Λιποσυλλογή (Αμμοσυλλέκτες): H άμμος που υπάρχει στα λύματα πρέπει να απομακρυνθεί μόλις τα λύματα εισέλθουν στην Ε.Ε.Λ. γιατί δημιουργεί προβλήματα στην λειτουργία της. Κατακάθεται στον πυθμένα των δεξαμενών καθίζησης και φθείρει τον μηχανολογικό εξοπλισμό των δεξαμενών (αναδευτήρες, σαρωτές, αντλίες κ.λ.π.). Επίσης αυξάνει τον απαιτούμενο όγκο των δεξαμενών επεξεργασίας ιλύος. Οι διατάξεις που χρησιμοποιούνται για την εξάμμωση ονομάζονται αμμοσυλλέκτες και η λειτουργία τους βασίζεται είτε στην επίδραση της βαρύτητας είτε στην επίδραση της φυγόκεντρης δύναμης. Η διάταξη της εξάμμωσης, δηλαδή ο αμμοσυλλέκτης, είναι στην πραγματικότητα μια δεξαμενή καθίζησης στην οποία τα διακεκριμένα στερεά τα οποία βρίσκονται σε υγρό με μικρότερη πυκνότητα, επιταχύνονται μέχρις ότου φθάσουν να κινούνται με μια τερματική ή οριακή ταχύτητα. Τότε η δύναμη βαρύτητας εξισορροπείται με τη οπισθέλκουσα δύναμη με αποτέλεσμα την καθίζηση των στερεών.

50 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 2. Εξάμμωση και Λιποσυλλογή (Αμμοσυλλέκτες): Ο στόχος είναι ο διαχωρισμός των κόκκων άμμου, των σωματιδίων αργίλου ή των άλλων αδρανών υψηλής πυκνότητας, με διάμετρο μεγαλύτερη από 200 μm που δεν είναι οργανικά και έχουν ταχύτητες καθίζησης σημαντικά μεγαλύτερες από εκείνες των οργανικών στερεών. H ταυτόχρονη καθίζηση και μικρής ποσότητας οργανικών ουσιών αντιμετωπίζεται με διατάξεις πλύσης της άμμου οι οποίες τοποθετούνται στους αμμοσυλλέκτες. Οι κόκκοι της άμμου καθιζάνουν με ταχύτητες που εξαρτώνται από τις διαστάσεις και το ειδικό τους βάρος. Στους αμμοσυλλέκτες τα λύματα δεν είναι στάσιμα αλλά βρίσκονται σε συνεχή ροή. Συνεπώς και η ροή (στρωτή ή τυρβώδης) παίζει σημαντικό ρόλο καθώς επίσης και η θερμοκρασία των λυμάτων. Με στρωτή ροή η καθίζηση της άμμου γίνεται ομαλά, με την ίδια ταχύτητα όπως και στα στάσιμα νερά. Όταν όμως η ροή δεν είναι στρωτή η καθίζηση της άμμου επιβραδύνεται και δημιουργούνται προβλήματα στον αμμοσυλλέκτη.

51 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 2. Εξάμμωση και Λιποσυλλογή (Αμμοσυλλέκτες): Συγκεκριμένα οι υπερβολικά μικρές ταχύτητες οδηγούν στη καθίζηση οργανικών σωματιδίων με επακόλουθο τη σήψη των οργανικών ενώσεων και τις δυσάρεστες οσμές. Οι αμμοσυλλέκτες είναι απολύτως απαραίτητοι σε όλες τις Ε.Ε.Λ. ιδιαίτερα όμως σε παντορροϊκά συστήματα αποχέτευσης, επειδή σε περιπτώσεις μεγάλης βροχής συμπαρασύρονται μεγάλες ποσότητες άμμου, οι οποίες λόγω μεγάλου στροβιλισμού παραμένουν σε αιώρηση. Οι κυριότεροι τύποι αμμοσυλλεκτών είναι οι οριζόντιοι, οι κατακόρυφοι, οι κυκλικοί. Οι αμμοσυλλέκτες μπορεί να είναι αεριζόμενοι ή μη. Η απομάκρυνση της άμμου γίνεται με το χέρι σε μικρές εγκαταστάσεις και με αντλίες ή ξέστρα που αναρτώνται σε κινούμενες γέφυρες σε μεγάλες εγκαταστάσεις. Η άμμος συνήθως πλένεται αφυδατώνεται και απομακρύνεται.

52 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 2. Εξάμμωση και Λιποσυλλογή (Αμμοσυλλέκτες): Τα λίπη και τα έλαια τα οποία υπάρχουν στα υγρά απόβλητα δημιουργούν προβλήματα στο στάδιο της βιολογικής επεξεργασίας των λυμάτων. Η λιποσυλλογή μπορεί να πραγματοποιηθεί πριν ή και ταυτόχρονα με την αμμοσυλλογή. Συνήθως χρησιμοποιείται η μέθοδος της επίπλευσης επειδή τα λίπη έχουν την ικανότητα να επιπλέουν στην επιφάνεια των υγρών αποβλήτων, απ όπου απομακρύνονται συνήθως με ξέστρα επιφανείας ή με αναρρόφηση.

53 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 3. Καθίζηση (πρωτοβάθμια): Με την καθίζηση επιτυγχάνεται ο διαχωρισμός από τα λύματα των ουσιών που καθιζάνουν και αυτών που επιπλέουν. Πρόκειται για μια φυσική διεργασία διαχωρισμού των αιωρούμενων σωματιδίων, το ειδικό βάρος των οποίων είναι μεγαλύτερο από το αντίστοιχο του νερού. Για σωματίδια με μέσο μέγεθος μεγαλύτερο από 100 μm και συγκέντρωση μεγαλύτερη από 50 mg/lt, η καθίζηση είναι η κατ εξοχήν εφαρμοζόμενη μέθοδος διαχωρισμού. Στηρίζεται στo φαινόμενο της βαρύτητας και εφαρμόζεται για την απομάκρυνση διαφόρων στερεών που καθιζάνουν. Η καθίζηση εφαρμόζεται: για την απομάκρυνση της άμμου στους αμμοσυλλέκτες, για την απομάκρυνση των TSS (πρωτοβάθμια καθίζηση), για την απομάκρυνση των βιολογικών κροκίδων μετά από βιολογική επεξεργασία (δευτεροβάθμια καθίζηση), για την απομάκρυνση των χημικών κροκίδων (μετά από χημική κροκίδωση), για την πάχυνση (πύκνωση) των στερεών στους παχυντές ιλύος.

54 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 3. Καθίζηση (πρωτοβάθμια): Η ευρεία χρήση της καθίζησης οφείλεται στην απλότητα της μεθόδου, παρά τις περιπλοκές που παρουσιάζουν πολλές φορές διάφορες δεξαμενές καθίζησης, και στη μικρή κατανάλωση ενέργειας. Τα σωματίδια καθιζάνουν με βαρύτητα και η ταχύτητα καθίζησης σε ηρεμία εξαρτάται από το μέγεθος, το ειδικό βάρος και το σχήμα των σωματιδίων καθώς και την κινηματική συνεκτικότητα του ρευστού, η οποία είναι συνάρτηση και της θερμοκρασίας. Ο πίνακας παρουσιάζει τα χαρακτηριστικά καθίζησης ορισμένων αιωρουμένων σωματιδίων.

55 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 3. Καθίζηση (πρωτοβάθμια): Η πρωτοβάθμια καθίζηση γίνεται σε ορθογώνιες, ή κυκλικές δεξαμενές όπου τα στερεά καθιζάνουν σε συνθήκες ηρεμίας κάτω από την επίδραση της βαρύτητας. Ο χρόνος παραμονής κυμαίνεται από 1,5 3,0 ώρες, με βάση τη μέση παροχή των λυμάτων.

56 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 3. Καθίζηση (πρωτοβάθμια): Στο σχήμα παρουσιάζεται το σκαρίφημα μιας ορθογώνιας δεξαμενής καθίζησης. Σε κάθε δεξαμενή καθίζησης κατασκευάζεται προσαγωγός αγωγός ή διάταξη εισόδου με στόχο την ομοιόμορφη κατανομή της παροχής και ομαλή χωρίς στροβιλισμούς ροή. Η είσοδος (1) των υγρών στη δεξαμενή καθίζησης γίνεται με τέτοιο τρόπο ώστε να μειώνονται οι αναταράξεις / αναδεύσεις και να επιτυγχάνεται η καθίζηση. Αυτό επιτυγχάνεται με τις διατάξεις ηρεμίας. Η έξοδος (2) των διαυγασμένων αποβλήτων γίνεται με ειδική διάταξη (υπερχειλιστή) για ομοιόμορφη απομάκρυνση των εξερχόμενων σε όλη την περιφέρεια ή σε όλη τη διάταξη εξόδου. Σε κάθε δεξαμενή καθίζησης υπάρχει το ξέστρο ιλύος (3) και ο κώνος συγκέντρωσης ιλύος (4). Η ιλύς που καθιζάνει απομακρύνεται προς τον κώνο συγκέντρωσης με τη βοήθεια του ξέστρου. Το ξέστρο κινείται με μικρή ταχύτητα για αποφυγή επαναιώρησης της ιλύος.

57 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 3. Καθίζηση (πρωτοβάθμια): Υπάρχουν ακόμα τα συστήματα συλλογής και απομάκρυνσης των επιπλεόντων (5). Οι παράγοντες που επηρεάζουν την καθίζηση, δηλαδή την απόδοση των δεξαμενών, είναι η μεταβολή της πυκνότητας του νερού (συγκέντρωση αλάτων, θολότητα, θερμοκρασία), οι διατάξεις ηρεμίας κατά την εισροή του νερού, οι άνεμοι, και οι μηχανισμοί απομάκρυνσης της ιλύος.

58 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 3. Καθίζηση (πρωτοβάθμια): Σκαρίφημα κυκλικής δεξαμενής καθίζησης Ορθογώνια Κυκλική

59 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 3. Καθίζηση (πρωτοβάθμια): Τυπικές διαστάσεις για ορθογωνικές και κυκλικές δεξαμενές για πρωτοβάθμια καθίζηση

60 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 3. Καθίζηση (πρωτοβάθμια): Απόδοση πρωτοβάθμιας καθίζησης: Μείωση αιωρουμένων σωματιδίων (TSS) κατά %. Μείωση οργανικού φορτίου ως BOD5 κατά %. Σημειώνεται ότι ο βαθμός απόδοσης των δεξαμενών πρωτοβάθμιας καθίζησης καθορίζεται από τη μέθοδο επεξεργασίας που θα εφαρμοστεί περαιτέρω. Όταν εφαρμόζεται μόνο μηχανική επεξεργασία, η καθίζηση θέτει αυστηρά όρια και έτσι στην εκροή από τις δεξαμενές, δεν επιτρέπεται μεγαλύτερη περιεκτικότητα από 0.3 cm 3 /lt σε καθιζάνουσα ιλύ. Στην περίπτωση της βιολογικής επεξεργασίας με τη μέθοδο της αιωρούμενης βιομάζας, οι απαιτήσεις στο βαθμό απόδοσης των δεξαμενών πρωτοβάθμιας καθίζησης είναι σχετικά μικρές. Πολλές φορές αρκεί μόνο η απομάκρυνση των πλέον μεγάλων σωματιδίων. Αντίθετα οι απαιτήσεις στην εκροή από τις δεξαμενές τελικής καθίζησης οι οποίες τοποθετούνται μετά τη βιολογική και χημική επεξεργασία για να συγκρατήσουν τους βιολογικούς και χημικούς θρόμβους είναι πολύ αυστηρές.

61 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 3. Καθίζηση (πρωτοβάθμια): Η ιλύς που προκύπτει από τις δεξαμενές πρωτοβάθμιας καθίζησης (συνήθως 45 gr/κατ. ημ.) περιέχει κυρίως ανόργανες ουσίες, δηλαδή πολλά αδρανή υλικά όπως άμμο, χώμα κ.λ.π. Πρόκειται για ιλύ η οποία αφυδατώνεται σχετικά εύκολα. Η περιεκτικότητά της σε στερεά είναι συνήθως 2,5 3,0 %. Με δεδομένο ότι τα λύματα στο στάδιο του μηχανικού καθαρισμού δεν έχουν ακόμα υποστεί βιολογική επεξεργασία, η ιλύς της πρωτοβάθμιας καθίζησης περιέχει και πολύ μεγάλο ποσοστό οργανικών ουσιών. Γι αυτό το λόγο απαιτείται οπωσδήποτε σταθεροποίηση πριν την τελική της διάθεση.

62 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 3. Καθίζηση (πρωτοβάθμια): Υπερχειλιστής και διάταξη απαγωγής επιπλεόντων σε κυκλική δεξαμενή καθίζησης

63 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 3. Καθίζηση (πρωτοβάθμια): Σαρωτής ιλύος και κώνος συγκέντρωσης ιλύος σε κυκλική δεξαμενή καθίζησης

64 Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 3. Καθίζηση (πρωτοβάθμια): Η καθίζηση ως μέθοδος απομάκρυνσης ρυπαντών από τα υγρά απόβλητα