ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ ΤΗΣ ΔΙΗΘΗΣΗΣ ΠΟΣΙΜΟΥ ΝΕΡΟΥ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΩΝ ΣΕ ΒΑΘΥ ΣΤΡΩΜΑ ΥΛΙΚΩΝ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ Θέμα ΔΙΕΡΓΑΣΙΑ ΤΗΣ ΔΙΗΘΗΣΗΣ ΠΟΣΙΜΟΥ ΝΕΡΟΥ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΩΝ ΣΕ ΒΑΘΥ ΣΤΡΩΜΑ ΥΛΙΚΩΝ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΜΑΚΡΗ Μεταλλειολόγος Μεταλλουργός Μηχανικός ΕΜΠ Επιβλέπων Καθηγητής: ΘΕΜΙΣΤΟΚΛΗΣ Δ. ΛΕΚΚΑΣ ΜΥΤΙΛΗΝΗ 212

2 Ευχαριστίες Θα ήθελα να απευθύνω τις θερμές μου ευχαριστίες μου προς: Τον Καθηγητή, κ. Θεμιστοκλή Λέκκα, για την καθοδήγηση και συνεχή παρακολούθηση και βοήθεια που μου παρείχε Τα Μέλη της Τριμελούς και Επταμελούς Επιτροπής Τον μεταλλειολόγο μεταλλουργό μηχανικό κ. Κώστα Κουμενίδη, για τη βοήθειά του κατά την εκτέλεση των πειραματικών δοκιμών Την Δρα κα Κωνσταντίνα Μπαμπή, για την υποστήριξη και βοήθειά της κατά το στάδιο της συγγραφής Τον κ. Φίλιππο Τζουμέρκα, χημικό, προϊστάμενο της Υπηρεσίας Ελέγχου Ποιότητας ΕΥΔΑΠ, κατά τη διάρκεια εκτέλεσης των πειραματικών δοκιμών, για τη βοήθεια, την υποστήριξη και τις συμβουλές του Τον κ. Δημήτρη Κορωνάκη, βιολόγο, για τη βοήθεια του σχετικά με τις βιολογικές παραμέτρους του νερού και τις αναλύσεις μικροφυκών Όλους όσους στάθηκαν κοντά μου και με τις συμβουλές τους, τις παροτρύνσεις τους ή τις διαφωνίες τους, με βοήθησαν στην ολοκλήρωση της διατριβής αυτής. ii

3 ΣΥΝΘΕΣΗ ΕΠΤΑΜΕΛΟΥΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΕΠΙΤΡΟΗΣ Καθηγητής (o) Θεμιστοκλής Δ. Λέκκας (Επιβλέπων Καθηγητής Μέλος τριμελούς επιτροπής) Πανεπιστήμιο Αιγαίου Τμήμα Περιβάλλοντος Καθηγητής Κωνσταντίνος Χαλβαδάκης (Μέλος τριμελούς επιτροπής) Πανεπιστήμιο Αιγαίου Τμήμα Περιβάλλοντος Επικ. Καθηγήτρια Μαρία Κωστοπούλου- Καραντανέλλη (Μέλος τριμελούς επιτροπής) Πανεπιστήμιο Αιγαίου Τμήμα Επιστημών της Θάλασσας Καθηγητής Διονύσιος Ασημακόπουλος Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Χημικών Μηχανικών Καθηγητής Ευάγγελος Βουδριάς Αναπλ. Καθηγητής Σπύρος Γκολφινόπουλος Επικ. Καθηγήτρια Αναστασία Νικολάου Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος Πανεπιστήμιο Αιγαίου Τμήμα Μηχανικών Οικονομίας και Διοίκησης Πανεπιστήμιο Αιγαίου Τμήμα Επιστημών της Θάλασσας iii

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ...vi ABSTRACT...viii ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ...x ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ...xv ΕΙΣΑΓΩΓΗ...1 Κεντρικός στόχος της παρούσας διατριβής...1 Πρωτοτυπία της παρούσας διατριβής...3 Δομή του συγγράμματος...3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. ΤΟ ΠΟΣΙΜΟ ΝΕΡΟ Το πόσιμο νερό και η ποιότητά του Επεξεργασία νερού Εισαγωγή Διαχρονική εξέλιξη της διεργασίας Κατηγορίες διήθησης Διήθηση Βαθέος Στρώματος Περιγραφή φίλτρου Διηθητικά υλικά Επεξεργασία νερού πριν τη διήθηση: κροκίδωση - συσσωμάτωση Θεωρητική προσέγγιση της διεργασίας της διήθησης Υδραυλική στρώματος διηθητικού υλικού Μηχανισμοί απομάκρυνσης αιωρουμένων στερεών από αιώρημα, διαμέσου κοκκωδών στρωμάτων Μαθηματική περιγραφή της διεργασίας Φαινομενολογική προσέγγιση εμπειρικά μοντέλα Μοντέλα τροχιών Συνδυαστική προσέγγιση Δείκτες αποδοτικότητας της διήθησης Διήθηση και μικροφύκη...56 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Περιγραφή πειραματικής εγκατάστασης Σχεδιασμός πειραμάτων περιγραφή κύκλου διήθησης...7 Περιγραφή εκτέλεσης κύκλου διήθησης Αναλυτικές μέθοδοι Αποτελέσματα ενός κύκλου διήθησης...8 iv

5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Γενικές παράμετροι Ιδιαιτερότητες της έρευνας Ποιότητα εισόδου Συσχέτιση θολότητας συγκέντρωσης μικροφυκών Δείκτες αποδοτικότητας της διήθησης Ανάλυση αποτελεσμάτων κύκλων διήθησης Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων Επεξεργασία ενδεικτικών πειραματικών κύκλων γενικά στοιχεία Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων ΚΔ-Α Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων ΚΔ-Α Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων ΚΔ-Α Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων ΚΔ-Β Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων ΚΔ-Β Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων ΚΔ-Γ Πτώση πίεσης και αποθέσεις Διερεύνηση της συμπεριφοράς του φίλτρου αναφορικά με την απομάκρυνση μικροφυκών171 ΚΔ-Α ΚΔ-Α ΚΔ-Α ΚΔ-Β ΚΔ-Β ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Διήθηση βαθέος στρώματος κάτω από πραγματικές συνθήκες Μηχανισμοί που λέγχουν τη διεργασία Επίδραση των μεταβολών της συγκέντρωσης εισόδου Επίδραση του μεγέθους του διηθητικού υλικού Επίδραση των μικροφυκών στη διεργασία...24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. ΓΕΝΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΠΕΡΑΙΤΕΡΩ ΕΡΕΥΝΑ...26 ΣΥΝΤΟΜΟΓΡΑΦΙΕΣ...28 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...29 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ... Παράρτημα Ι. Αναλυτικές μέθοδοι...ι-1 Παράρτημα ΙΙ. Πειραματικά δεδομένα κύκλων διήθησης...ιι-1 v

6 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στόχος της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη της διεργασίας της διήθησης βαθέος στρώματος (ΔΒΣ) επιφανειακών νερών, που προορίζονται για την παραγωγή ποσίμου νερού τηα Αθήνας, υπό πραγματικές συνθήκες λειτουργίας και ειδικότερα: Η μελέτη της διεργασίας, όταν ως τροδοφοσία χρησιμοποιείται νερό χαμηλής ποιότητας ως προς τα περιεχόμενα αιωρούμενα Η διερεύνηση της δυνατότητας εφαρμογής συγκεκριμένων τεχνικών (απευθείας διήθηση, διήθηση επαφής), χωρίς εφαρμογή των διακριτών σταδίων κροκίδωσης συσσωμάτωσης καθίζησης, που συνήθως χρησιμοποιούνται Η φαινομενολογική μελέτη της διεργασίας, κάτω από πραγματικές συνθήκες λειτουργίας, και όχι αυστηρά ελεγχόμενες εργαστηριακές δοκιμές. Συγκεκριμένα διερευνήθηκαν οι επιδράσεις στη ΔΒΣ των εξής παραμέτρων: της ταχύτητας διήθησης, του μεγέθους των κόκκων του διηθητικού υλικού, της χρήσης ή όχι κροκιδωτικού υλικού (θειικό αργίλιο) και της συγκέντρωσης αυτού και της ποιότητας το ύ προς επεξεργασία νερού, αναφορικά με φυσικής προέλευσης περιεχόμενα μικροφύκη. Καθώς τα μικροφύκη μπορεί να παράγουν τοξίνες και θεωρούνται πλέον παράγοντες που παρέχουν πρόδρομες ουσίες για το σχηματισμό παραπροϊόντων απολύμανσης, η απομάκρυνσή τους από το τελικά παραγόμενο πόσιμο νερό είναι ιδιαίτερα σημαντική. Πραγματοποιήθηκαν 17 πειραματικοί κύκλοι σε πιλοτική εγκατάσταση διήθησης, η οποία τροφοδοτήθηκε με το νερό των ταμιευτήρων, που χρησιμοποιείται για την ύδρευση του λεκανοπεδίου Αττικής, στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού της ΕΥΔΑΠ στο Γαλάτσι. Ως πληρωτικό υλικό χρησιμοποιήθηκε πυριτική άμμος, δύο διαφορετικών κοκκομετριών (,6,8 mm και,8 1,2 mm). Ως κροκιδωτικό χρησιμοποιήθηκε θειικό αργίλιο. Πραγματοποιήθηκαν επίσης 8 πειραματικοί κύκλοι με τροφοδοσία το νερό από την έξοδο της καθίζησης (κλασική διήθηση). Από την επεξεργασία και ανάλυση των πειραματικών δεδομένων προκύπτει ότι οι μαθηματικές εκφράσεις που έχουν προταθεί για την περιγραφή της διεργασίας, δεν μπορούν να εφαρμοσθούν για την περιγραφή της απευθείας διήθησης, κάτω από πραγματικές συνθήκες λειτουργίας, εξαιτίας της αδυναμίας περιγραφής του πολύπλοκου φυσικού αιωρήματος και των μεταβολών του. Από τις πειραματικές δοκιμές προέκυψε ότι η απόδοση της διήθησης δεν είναι ανεξάρτητη της συγκέντρωσης εισόδου, όπως έχει vi

7 θεωρηθεί μέχρι σήμερα στην κλασική θεωρία της διήθησης βαθέος στρώματος. Εντοπίστηκε και διερευνήθηκε η διαφορά στην συμπεριφορά του φίλτρου αναφορικά με την απομάκρυνση μικροφυκών και αργιλίου. Στην περίπτωση των μικροφυκών, η ωρίμανση του φίλτρου ήταν εμφανής στις περισσότερες πειραματικές δοκιμές, γεγονός που δεν παρατηρήθηκε στην περίπτωση του αργιλίου. Η διαφοροποίηση αυτή ερμηνεύεται από τις διαφορετικές φυσικοχημικές ιδιότητες των επιφανειών των αιωρουμένων. Οι τεχνικές της απευθείας διήθησης, τόσο χωρίς χρήση κροκιδωτικού, όσο και με προσθήκη κροκιδωτικού πριν το φίλτρο, χωρίς καθίζηση, δεν είναι αποδοτικές τεχνικές για υψηλές συγκεντρώσεις αιωρουμένων στην είσοδο και κυρίως κάτω από συνθήκες μεταβαλλόμενης συγκέντρωσης εισόδου. Οι μηχανισμοί που ελέγχουν τη διεργασία διαφοροποιούνται τοπικά και χρονικά και εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά των αιωρουμένων. Με παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων μικροφυκών, η διεργασία φαίνεται να ελέγχεται από τα μικροφύκη, ενώ με παρουσία κροκιδωτικού, τόσο με προσθήκη πριν το φίλτρο όσο και επάνω σε αυτό, κυριαρχούν οι μηχανισμοί της κροκίδωσης. Από τη μελέτη της επίδρασης των μικροφυκών στη διήθηση, παρατηρήθηκαν διαφοροποιήσεις ανάλογα με το είδος των περιεχομένων μικροφυκών, δηλαδή τις διαφορές στο κυτταρικό περίβλημα, το μέγεθος και το σχήμα των κυττάρων ή των αποικιών. Για τα διάτομα, τα οποία είναι τα μόνα μικροφύκη με πυριτικό περίβλημα, το μέγεθος και το σχήμα είναι η καθοριστική παράμετρος για τη συγκράτησή τους. Η χρήση κροκιδωτικού, εξαιτίας της εξουδετέρωσης των επιφανειακών φορτίων, καθιστά την συγκράτησή τους ευκολότερη. Ως προς τα υπόλοιπα μικροφύκη, εκείνα με μέγεθος > 5 μm, συγκρατούνται στα επάνω στρώματα του φίλτρου ενώ τα μικρότερα σφαιρικά ή ωοειδή διεισδύουν βαθύτερα και μπορεί να διαρρεύσουν ακόμη και στην έξοδο. Από την παρούσα έρευνα προκύπτει η ανάγκη ανάπτυξης ενός συστήματος εμπειρικών κανόνων και η ένταξή τους σε ένα γνωσιακό έμπειρο σύστημα ( Knowledge based expert system), που θα συντελέσει στη βελτίωση της λειτουργίας των φίλτρων σε πραγματικές συνθήκες παραγωγής και θα επιτρέπει την αποτελεσματικότερη διαχείριση έκτακτων καταστάσεων που μπορεί να προκύψουν στην πράξη, όπως επιβαρυμένη ποιότητα εισόδου ή απότομες μεταβολές της. vii

8 ABSTRACT The objective of this work is to study Deep Bed Filtration (DBF) of surface water, intended for the production of drinking water under real conditions. Specifically the objective includes: - the study of DBF, with low quality feed water, as to its suspended solid content - the study of the possibility in applying specific techniques, such as direct and contact filtration, without the use of the stages of coagulation, flocculation and sedimentation - the phenomenological study of DBF under real operating conditions and not under strictly controlled laboratory conditions. To achieve the above objective, the effect of the following parameters was studied: i) filtration velocity ii) particle size of filter medium iii) coagulant use (alum sulfate) and dose and iv) quality of feed water as to its natural origin algae content. Since algae can release toxins and are considered to produce precursor compounds of disinfection by-products, their removal from the final drinking water is essential. The experimental work was carried out on a pilot-plant in Galatsi Water Treatment Plant of Athens Water Supply and Sewage Company (EYDAP S.A.). The experimental filter was fed with surface water from reservoirs, used for the drinking water supply of Athens greater area. The filter medium used was sand; two different grain sizes were tested (,6 -,8 mm and,8-1,2 mm). Alum sulfate was used as coagulant. 17 experimental filter runs were carried out with raw reservoir feed water (direct filtration). In addition, 8 filter runs were carried out with feed water after sedimentation process. From the experimental results, it was shown that the mathematical equations used in the classical filtration theory, cannot describe direct filtration process under real conditions, due to the complexity of the natural suspension and its changes. It was also shown that filtration efficiency is not independent of the influent concentration, as the classical deep bed filtration theory accepts. The difference in filter behaviour concerning the removal of algae and alum, was also noticed and studied. In case of algae, ripening of filter was obvious in most filter runs, a fact which was not observed in case of alum. The above differentiation was attributed to the different physicochemical surface characteristics of suspended particles. viii

9 Direct filtration, with or without coagulant aid, was shown to be inefficient when low quality water is treated and specifically under conditions of changing influent concentration. The mechanisms controlling the removal of particles differentiate with depth and time and are dependent on the characteristics of the particles. In presence of high algae concentrations, removal seems to be controlled by algae. When alum is used, coagulation mechanisms seem to control the removal. From the study of the effect of algae on filtration it was concluded that the removal of algae depends on their cell wall type, size and shape. In case of diatoms, which are the only algae with silica cell wall, the removal depends on their size and shape. The use of alum facilitates their removal due to the neutralization of the surface electrical charges. In case of other algae, those of size larger than 5 μm, are attached on the upper part of the filter, while the smaller spherical or ovoidal cells penetrate deeper into the filter column and can even be found in the filtrate. The present study indicates the need for the development of a set of empirical rules within a knowledge based expert system. This system would contribute to the improvement of filter operation under real conditions and would allow a more effective management of difficult situations which could appear in practice, such as sudden changes in influent water quality. ix

10 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 1.1. Πίνακας 1.2. Πίνακας 2.1. Πίνακας 2.2. Σχετικά μεγέθη σωματιδίων που περιέχονται σε φυσικά νερά Εκτιμώμενη απομάκρυνση παθογόνων εντερικής προέλευσης σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού, με χρήση πολλαπλών φραγμάτων ασφαλείας Λειτουργικές παράμετροι αργών και ταχέων φίλτρων Χαρακτηριστικά κυριότερων διηθητικών υλικών που χρησιμοποιούνται στη διήθηση πόσιμου νερού Πίνακας 2.3. Εξισώσεις συντελεστή φίλτρου λ, όπως έχουν προταθεί από διάφορους ερευνητές Πίνακας 2.4. Τιμές του συντελεστή διήθησης (λ ο ) για διάφορα καθαρά φίλτρα, όπως έχουν προταθεί από διάφορους ερευνητές Πίνακας 2.5. Εξισώσεις υπολογισμού απόδοσης μοναδιαίου συλλέκτη Πίνακας 2.6. Πίνακας 3.1. Πίνακας 3.2. Πίνακας 3.3. Μικροφύκη που εμφανίζονται σε επιφανειακά νερά που προορίζονται για την παραγωγή ποσίμου νερού και χαρακτηριστικά τους Εξοπλισμός πειραματικής εγκατάστασης Γενικά χαρακτηριστικά πειραματικών ΚΔ πρώτης σειράς πειραμάτων Απευθείας διήθηση (Διηθητικό υλικό: πυριτική άμμος κοκκομετρίας,8 1,2 mm. Τροφοδοσία με νερό εισόδου των εγκαταστάσεων (ακατέργαστο νερό ταμιευτήρων)) Γενικά χαρακτηριστικά πειραματικών κύκλων διήθησης δεύτερης σειράς πειραμάτων Απευθείας διήθηση (Διηθητικό υλικό: πυριτική άμμος κοκκομετρίας,6 -,8 mm. Τροφοδοσία με νερό εισόδου των εγκαταστάσεων (ακατέργαστο νερό ταμιευτήρων)) Πίνακας 3.4. Γενικά χαρακτηριστικά πειραματικών κύκλων διήθησης τρίτης σειράς πειραμάτων Παράλληλη λειτουργία με τα φίλτρα παραγωγής (Διηθητικό υλικό: πυριτική άμμος κοκκομετρίας,6,8 mm. Τροφοδοσία με νερό μετά από κροκίδωση και καθίζηση) Πίνακας 3.5. Πίνακας 3.6. Πίνακας 3.7. Πίνακας 3.8. Πινακας 3.9. Συνοπτικά στοιχεία ποιότητας του νερού τροφοδοσίας στους πειραματικούς κύκλους Μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν κατά την πειραματική έρευνα ΚΔ-Α-6. Πειραματικές μετρήσεις πτώσης πίεσης, με το βάθος και το χρόνο (D άμμου =,8-1,2 mm, τροφοδοσία: ακατέργαστο νερό ταμιευτήρα, V=8,6 m/h, κροκιδωτικό Al 2 (SO 4 ) 3, C ΚΡΟΚ =13,43 mg/l) ΚΔ-Α-6. Πειραματικές μετρήσεις θολότητας, με το βάθος και το χρόνο (D άμμου =,8-1,2 mm, τροφοδοσία: ακατέργαστο νερό ταμιευτήρα, V=8,6 m/h, κροκιδωτικό Al 2 (SO 4 ) 3, C ΚΡΟΚ =13,43 mg/l) ΚΔ-Α-6. Πειραματικές μετρήσεις μικροφυκών, με το βάθος και το χρόνο (D άμμου =,8-1,2 mm, τροφοδοσία: ακατέργαστο νερό ταμιευτήρα, V=8,6 m/h, κροκιδωτικό Al 2 (SO 4 ) 3, C ΚΡΟΚ =13,43 mg/l) x

11 Πίνακας 3.1. ΚΔ-Α-6. Πειραματικές μετρήσεις αργιλίου, με το βάθος και το χρόνο (D άμμου =,8-1,2 mm, τροφοδοσία: ακατέργαστο νερό ταμιευτήρα, V=8,6 m/h, κροκιδωτικό Al 2 (SO 4 ) 3, C ΚΡΟΚ =13,43 mg/l) Πίνακας 4.1. Πίνακας 4.2. Πίνακας 4.3. Πίνακας 4.4. Πίνακας 4.5. Πίνακας 4.6. Πίνακας 4.7. Πίνακας 4.8. Πίνακας 4.9. Γενικές παράμετροι πειραματικών κύκλων, που χρησιμοποιήθηκαν κατά την επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων Μεταβολή της θολότητας εισόδου κατά τη διάρκεια του πειράματος, στους πειραματικούς κύκλους της πρώτης σειράς (ΚΔ-Α-1 έως και ΚΔ-Α-12) Μεταβολή της συγκέντρωσης μικροφυκών εισόδου κατά τη διάρκεια του πειράματος, στους πειραματικούς κύκλους της πρώτης σειράς (ΚΔ-Α-1 έως και ΚΔ-Α-12) Μεταβολή της συγκέντρωσης εισόδου (θολότητα και συγκέντρωση μικροφυκών) κατά τη διάρκεια του πειράματος, στους πειραματικούς κύκλους της δεύτερης σειράς (ΚΔ-Β-13 έως και ΚΔ-Β-17) Μεταβολή της συγκέντρωσης εισόδου κατά τη διάρκεια του πειράματος, στους πειραματικούς κύκλους της τρίτης σειράς (ΚΔ-Γ-18 έως και ΚΔ-Γ-25) Δείκτες αποτελεσματικότητας της διήθησης για τους πειραματικούς κύκλους ΚΔ1 έως και ΚΔ25, αναφορικά με τη θολότητα Δείκτες αποτελεσματικότητας της διήθησης για τους πειραματικούς κύκλους ΚΔ1 έως και ΚΔ17, αναφορικά με τη συγκέντρωση μικροφυκών Χαρακτηριστικά επιλεγμένων ΚΔ, τα πειραματικά δεδομένα των οποίων αναλύονται στην ενότητα Πείραμα ΚΔ-Α-4.Μετρήσεις πτώσης πίεσης (H L,t ) με το βάθος και το χρόνο και υπολογισμοί πτώσης πίεσης ανά βήμα βάθους, με το βάθος και το χρόνο (ΔΗ L,t ) Πίνακας 4.1. Πείραμα ΚΔ-Α-4. Συσχέτιση φόρτισης (φ) και αθροιστικής φόρτισης (Σφ) με την πτώση πίεσης, για το πρώτο βήμα βάθους (-1 cm) Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-4. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-4. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-4. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) και συντελεστή φίλτρου (λ), με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα για το πρώτα τμήματα βάθους (-3 cm, ανά βήμα βάθους 1 cm) Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-4. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-4. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-4. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) και ειδικής εναπόθεσης (σ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών για το πρώτα τμήματα στρώματα του φίλτρου xi

12 Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-6. Μετρήσεις πτώσης πίεσης (H L,t ) και υπολογισμοί πτώσης πίεσης ανά βήμα βάθους (ΔH L,t ), με το βάθος και το χρόνο Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-6, Πτώση πίεσης για το πρώτο βήμα βάθους ( 1 cm) ως προς τη φόρτιση του φίλτρου με μικροφύκη Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-6. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) και ειδικής εναπόθεσης (σ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα Πίνακας 4.2. Πείραμα ΚΔ-Α-6. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) και συντελεστή φίλτρου (λ), με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα για το πρώτα τμήματα βάθους (-4 cm, ανά βήμα βάθους 1 cm) Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-6. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) και ειδικής εναπόθεσης (σ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-6. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) και ειδικής εναπόθεσης (σ), με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών για τα πρώτα τμήματα βάθους (-3 cm, ανά βήμα βάθους 1 cm) Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-6. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) και συντελεστή φίλτρου (λ), με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση αργιλίου Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-6. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) και συντελεστή φίλτρου (λ), με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση αργιλίου για τα πρώτα τμήματα βάθους Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-11. Μετρήσεις πτώσης πίεσης (H L,t ) και υπολογισμοί πτώσης πίεσης ανά βήμα βάθους (ΔH L,t ), με το βάθος και το χρόνο Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-11. Συσχέτιση φόρτισης (φ) και αθροιστικής φόρτισης (Σφ) με την πτώση πίεσης, για το πρώτο βήμα βάθους (-1 cm) Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-11. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) και ειδικής εναπόθεσης (σ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-11. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) και συντελεστή φίλτρου (λ), με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα για το πρώτα τμήματα βάθους (-3 cm, ανά βήμα βάθους 1 cm) Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-11. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) και ειδικής εναπόθεσης (σ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών Πίνακας 4.3. Πείραμα ΚΔ-Α-11. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) και συντελεστή φίλτρου (λ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών για τα πρώτα τμήματα βάθους (-3 cm, ανά βήμα βάθους 1 cm) Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-11. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) και συντελεστή φίλτρου (λ), με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση αργιλίου Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-11. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) και συντελεστή φίλτρου (λ), με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση αργιλίου το πρώτα τμήματα βάθους (-4 cm, ανά βήμα βάθους 1 cm) xii

13 Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Β-14. Μετρήσεις πτώσης πίεσης (H L,t ) και υπολογισμοί πτώσης πίεσης ανά βήμα βάθους (ΔH L,t ), με το βάθος και το χρόνο Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-14. Συσχέτιση φόρτισης (φ) και αθροιστικής φόρτισης (Σφ) με την πτώση πίεσης, για το πρώτο βήμα βάθους (-1 cm) Πίνακας 4.35 Πείραμα ΚΔ-Β-14. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα Πίνακας 4.36 Πείραμα ΚΔ-Β-14. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Β-14. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Β-14. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) και συντελεστή φίλτρου (λ), με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα, για τα πρώτα τμήματα του φίλτρου (-4 cm) Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Α-14. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) και ειδικής εναπόθεσης (σ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών για τα πρώτα τμήματα βάθους (-3 cm, ανά βήμα βάθους 1 cm) Πίνακας 4.4. Πείραμα ΚΔ-Α-14. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Β-17. Μετρήσεις πτώσης πίεσης (H L,t ) και υπολογισμοί πτώσης πίεσης ανά βήμα βάθους (ΔH L,t ), με το βάθος και το χρόνο Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Β-17. Συσχέτιση φόρτισης (φ) και αθροιστικής φόρτισης (Σφ) με την πτώση πίεσης, για το πρώτο βήμα βάθους (-1 cm) Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Β-17. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) και ειδικής εναπόθεσης (σ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Β-17. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) και ειδικής εναπόθεσης (σ)με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Β-17. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) και ειδικής εναπόθεσης (σ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση αργιλίου Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Β-17. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) και συντελεστή φίλτρου (λ), με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα για τα πρώτα τμήματα βάθους (-3 cm, ανά βήμα βάθους 1 cm) Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Β-17. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) και συντελεστή φίλτρου (λ), με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών για τα πρώτα τμήματα βάθους (-3 cm, ανά βήμα βάθους 1 cm) Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Β-17. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) και συντελεστή φίλτρου (λ), με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη συγκέντρωση αργιλίου για τα πρώτα τμήματα βάθους Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Γ-22. Μετρήσεις πτώσης πίεσης (H L,t ) και υπολογισμοί πτώσης πίεσης ανά βήμα βάθους (ΔH L,t ), με το βάθος και το χρόνο xiii

14 Πίνακας 4.5. Πείραμα ΚΔ-Γ-22. Συσχέτιση φόρτισης (φ) και αθροιστικής φόρτισης (Σφ) με την πτώση πίεσης, για το πρώτο βήμα βάθους (-1 cm) Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Γ-22. Υπολογισμοί συντελεστή φίλτρου (λ) με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Γ-22. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) και συντελεστή φίλτρου (λ), με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα για το πρώτα τμήματα βάθους Πίνακας Πείραμα ΚΔ-Γ-22. Υπολογισμοί ειδικής εναπόθεσης (σ) και συντελεστή φίλτρου (λ), με το βάθος και το χρόνο, ως προς τη θολότητα για το πρώτα τμήματα βάθους (-4 cm) αναγωγή στις ίδιες χρονικές στιγμές Πινακας Πτώση πίεσης για διάφορες ταχύτητες διήθηση με καθαρό νερό Πίνακας Υπολογισμοί πτώσης πίεσης που οφείλεται στη ροή και τις αποθέσεις, για επιλεγμένους ΚΔ της πρώτης σειράς πειραμάτων (D άμμου =,8-1,2 mm) Πίνακας Υπολογισμοί πτώσης πίεσης που οφείλεται στη ροή και τις αποθέσεις, για επιλεγμένους ΚΔ της δεύτερης σειράς πειραμάτων (D άμμου =,6-,8 mm) Πίνακας Μεγέθη και χαρακτηριστικά μικροφυκών που μετρήθηκαν κατά τη διάρκεια της έρευνας Πίνακας ΚΔ-Α-4. Συγκεντρώσεις μικροφυκών ανά είδος, με το βάθος και το χρόνο (αρ/ml) Πίνακας ΚΔ-Α-7. Συγκεντρώσεις μικροφυκών ανά είδος, με το βάθος και το χρόνο (αρ/ml) Πίνακας 4.6. ΚΔ-Α-8. Συγκεντρώσεις μικροφυκών ανά είδος, με το βάθος και το χρόνο (αρ/ml) Πίνακας ΚΔ-Β-14. Συγκεντρώσεις μικροφυκών ανά είδος, με το βάθος και το χρόνο (αρ/ml) Πίνακας ΚΔ-Β-15. Συγκεντρώσεις μικροφυκών ανά είδος, με το βάθος και το χρόνο (αρ/ml) Πίνακας 5.1. Συγκεντρωτικά στοιχεία των ευρημάτων των πειραματικών κύκλων διήθησης xiv

15 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 1.1. Σχηματικό διάγραμμα συμβατικής εγκατάστασης επεξεργασίας νερού Σχήμα 1.2. Μεγέθη αιωρουμένων στερεών στο νερό και μέθοδοι απομάκρυνσής τους Σχήμα 2.1. Σχηματικό διάγραμμα (α) α πευθείας διήθησης, χωρίς προηγούμενη καθίζηση και (β) απευθείας διήθησης χωρίς προηγούμενη κροκίδωση και καθίζηση (διήθηση στη γραμμή in-line filtration) Σχήμα 2.2. Τομές φίλτρων που χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία του πόσιμου νερού (α) φίλτρο βαθέος στρώματος υψηλής ροής (β) φίλτρο πιέσεως υψηλής ροής (Λέκκας, 25) Σχήμα 2.3. Σχηματικό διάγραμμα φίλτρου βαρύτητας, (α) διήθηση, (β) έκπλυση κατ αντιρροή Σχήμα 2.4. Σχηματική τομή φίλτρου υψηλής ταχύτητας (Λέκκας, 25) Σχήμα 2.5. Πτώση πίεσης σε φίλτρο στρώματος (α) Πτώση πίεσης όπως παρατηρείται σε μανόμετρα συνδεδεμένα με διάφορα βάθη του φίλτρου (β) Συνηθισμένη παράσταση καμπυλών πτώσης πίεσης σε σχέση με το βάθος (Λέκκας, 25) Σχήμα 2.6. Μηχανισμοί απομάκρυνσης αιωρουμένων στη ΔΒΣ Σχήμα 2.7. Μηχανισμοί μεταφοράς αιωρουμένων στερεών κατά τη διήθηση (από Ives, 1975 και Amirtharajah, 1988) Σχήμα 2.8. Μηχανισμός (α) επιφανειακής διήθησης και (β) διήθησης πλακούντα Σχήμα 2.9. Μηχανισμού μεταφοράς και προσκόλλησης ως συνάρτηση του μεγέθους των αιωρουμένων στερεών (Λέκκας, 25, από Ives, 1975) Σχήμα 2.1. Μεταβολή του συντελεστή φίλτρου λ, με το χρόνο Σχήμα Μεταβολή της συγκέντρωσης ( C) και της ειδικής εναπόθεσης (σ) με το βάθος και το χρόνο κατά τη ΔΒΣ Σχήμα Μεταβολή του συντελεστή φίλτρου (λ) ως προς την ειδική εναπόθεση (σ), (α) αρχική βελτίωση του λ και μετά μείωση, (β) μονότονη μείωση του λ με το σ (Λέκκας, 1995) Σχήμα Αναπαράσταση φίλτρου ως συνόλου μοναδιαίων συλλεκτών Σχήμα 3.1. Σχηματικό διάγραμμα και φωτογραφίες της πειραματικής εγκατάστασης Σχήμα 3.2. Σχηματικό διάγραμμα και φωτογραφίες του πειραματικού φίλτρου Σχήμα 3.3. Σχηματικό διάγραμμα επεξεργασίας νερού στην ΕΥΔΑΠ (εγκαταστάσεις Γαλατσίου) και θέση πειραματικής εγκατάστασης Σχήμα 3.4. ΚΔ-Α-6. Μεταβολή της πτώσης πίεσης με το βάθος και το χρόνο (D αμμου =,8-1,2 mm, V=8,6 m/h, τροφοδοσία ακατέργαστο νερό ταμιευτήρα, κροκκιδωτικό Al 2 (SO 4 ) 3, C κροκ =13,43 mg/l). xv

16 Σχήμα 3.5. ΚΔ-Α-6. Μεταβολής (α) θολότητας και (β) ανηγμένης θολότητας με το βάθος και το χρόνο (D αμμου =,8-1,2 mm, V=8,6 m/h, τροφοδοσία ακατέργαστο νερό ταμιευτήρα, κροκκιδωτικό Al 2 (SO 4 ) 3, C κροκ =13,43 mg/l) Σχήμα 3.6. ΚΔ-Α-6. Μεταβολή (α) συγκέντρωσης μικροφυκών και (β) ανηγμένης συγκέντρωσης μικροφυκών, με το βάθος και το χρόνο (D αμμου =,8-1,2 mm, V=8,6 m/h, τροφοδοσία ακατέργαστο νερό ταμιευτήρα, κροκκιδωτικό Al 2 (SO 4 ) 3, C κροκ =13,43 mg/l) Σχήμα 3.7. ΚΔ-Α-6. Μεταβολή (α) συγκέντρωσης αργιλίου και (β) ανηγμένης συγκέντρωσης αργιλίου, με το βάθος και το χρόνο (D αμμου =,8-1,2 mm, V=8,6 m/h, τροφοδοσία ακατέργαστο νερό ταμιευτήρα, κροκκιδωτικό Al 2 (SO 4 ) 3, C κροκ =13,43 mg/l) Σχήμα 4.1. Διάγραμμα κατώτερης ανώτερης μέσης τιμής θολότητας εισόδου κατά τη διάρκεια των πειραματικών κύκλων της πρώτης σειράς πειραμάτων Σχήμα 4.2. Διάγραμμα κατώτερης ανώτερης μέσης τιμής συγκέντρωσης μικροφυκών εισόδου κατά τη διάρκεια των πειραματικών κύκλων της πρώτης σειράς πειραμάτων Σχήμα 4.3. Διάγραμμα κατώτερης ανώτερης μέσης τιμής συγκέντρωσης μικροφυκών εισόδου κατά τη διάρκεια των πειραματικών κύκλων ΚΔ8, ΚΔ9 και ΚΔ1 της πρώτης σειράς πειραμάτων, στους οποίους μετρήθηκε υψηλή συγκέντρωση μικροφυκών Σχήμα 4.4. Διάγραμμα κατώτερης ανώτερης μέσης τιμής συγκέντρωσης εισόδου κατά τη διάρκεια των πειραματικών κύκλων της δεύτερης σειράς πειραμάτων (α) θολότητα, (β) μικροφύκη Σχήμα 4.5. Γραφική παράσταση θολότητας ως προς τα περιεχόμενα μικροφύκη Σχήμα 4.6. Γραφική παράσταση θολότητας ως προς τα περιεχόμενα μικροφύκη για την περιοχή τιμών 1 1 μικροφύκη/ml Σχήμα 4.7. Τιμές σε τμήμα φίλτρου, βάθους ΔL για χρόνο Δt Σχήμα 4.8. Πείραμα ΚΔ-Α-4. Μεταβολή πτώσης πίεσης (α) με το βάθος και το χρόνο (β) με το βήμα βάθους και το χρόνο Σχήμα 4.9. Πείραμα ΚΔ-Α-4. Καμπύλες μεταβολής θολότητας, με το βάθος και το χρόνο Σχήμα 4.1. Πείραμα ΚΔ-Α-4. Καμπύλες μεταβολής συγκέντρωσης μικροφυκών, με το βάθος και το χρόνο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-4. Συσχέτιση πτώσης πίεσης με την αθροιστική φόρτιση για το πρώτο στρώμα βάθους (-1 cm). (α) θολότητα (β) μικροφύκη Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-4. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου και ειδικής εναπόθεσης για τα πρώτα τμήματα του φίλτρου ως προς την περιεχόμενη θολότητα (α) -1 cm, (β) 1-2 cm (γ) 2-3 cm Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-4. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου και ειδικής εναπόθεσης ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών (α) -1 cm (β) 1-2 cm, (γ) 2-3 cm του φίλτρου Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-6. Μεταβολή πτώσης πίεσης με το με το βήμα βάθους και το χρόνο xvi

17 Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-6. Συσχέτιση πτώσης πίεσης με την αθροιστική φόρτιση για το πρώτο στρώμα βάθους (-1 cm). (α) θολότητα (β) μικροφύκη (γ) αργίλιο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-6. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου και ειδικής εναπόθεσης για τα πρώτα τμήματα του φίλτρου ως προς την περιεχόμενη θολότητα (α) -1 cm, (β) 1-2 cm (γ) 2-3 cm (δ) 3-4 cm Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-6. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου και ειδικής εναπόθεσης ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών (α) -1 cm (β) 1-2 cm, (γ) 2-3 cm του φίλτρου Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-6. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου και ειδικής εναπόθεσης ως προς τη συγκέντρωση αργιλίου (α) -1 cm (β) 1-4 cm, (γ) 4-8 cm του φίλτρου Σχήμα ΚΔ-Α-6. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου (λ) και αθροιστικής φόρτισης για το πρώτο βήμα βάθους (-1 cm) (α) θολότητα (β) μικροφύκη (γ) αργίλιο Σχήμα 4.2. Πείραμα ΚΔ-Α-11. Μεταβολή πτώσης πίεσης με το με το βάθος και το χρόνο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-11. Μεταβολή πτώσης πίεσης με το βήμα βάθους και το χρόνο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-11. Καμπύλες μεταβολής θολότητας, με το βάθος και το χρόνο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-11. Καμπύλες μεταβολής συγκέντρωσης μικροφυκών, με το βάθος και το χρόνο (α) πειραματικές τιμές (β) ανηγμένες συγκεντρώσεις Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-11. Καμπύλες μεταβολής συγκέντρωσης αργιλίου, με το βάθος και το χρόνο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-11. Συσχέτιση πτώσης πίεσης με την αθροιστική φόρτιση για το πρώτο στρώμα βάθους (-1 cm). (α) θολότητα (β) μικροφύκη (γ) αργίλιο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-11. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου και ειδικής εναπόθεσης για τα πρώτα τμήματα του φίλτρου ως προς την περιεχόμενη θολότητα (α) -1 cm, (β) 1-2 cm (γ) 2-3 cm Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-11. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου και ειδικής εναπόθεσης ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών (α) -1 cm (β) 1-2 cm του φίλτρου Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-11. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου και ειδικής εναπόθεσης ως προς τη συγκέντρωση αργιλίου (α) -1 cm (β) 1-4 cm Σχήμα 4.3. Πείραμα ΚΔ-Β-14. Μεταβολή πτώσης πίεσης (α) με το βάθος και το χρόνο (β) με το βήμα βάθους και το χρόνο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Β-14. Καμπύλες μεταβολής θολότητας, με το βάθος και το χρόνο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Β-14. Καμπύλες μεταβολής συγκέντρωσης μικροφυκών, με το βάθος και το χρόνο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Β-14. Συσχέτιση πτώσης πίεσης με την αθροιστική φόρτιση για το πρώτο στρώμα βάθους (-1 cm) (α) θολότητα (β) μικροφύκη Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Β-14. Καμπύλες μεταβολής λ με το βάθος και το χρόνο (α) θολότητα (β) μικροφύκη xvii

18 Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-14. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου και ειδικής εναπόθεσης για τα πρώτα τμήματα του φίλτρου ως προς την περιεχόμενη θολότητα (α) -1 cm, (β) 1-2 cm Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-14. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου προς συγκέντρωση εισόδου ως προς την ειδική εναπόθεση για τα πρώτα τμήματα του φίλτρου, αναφορικά με την περιεχόμενη θολότητα (α) -1 cm, (β) 1-2 cm Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Α-14. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου και ειδικής εναπόθεσης αναφορικά με τη συγκέντρωση μικροφυκών (α) -1 cm (β) 1-2 cm Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Β-14. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου προς συγκέντρωση εισόδου ως προς την ειδική εναπόθεση για τα πρώτα τμήματα του φίλτρου αναφορικά με τα περιεχόμενα μικροφύκη (α) -1 cm, (β) 1-2 cm Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Β-17. Μεταβολή πτώσης πίεσης με το (α) με το βάθος και το χρόνο (β) με το βήμα βάθους και το χρόνο Σχήμα 4.4. Πείραμα ΚΔ-Β-17. Καμπύλες μεταβολής της ποιότητας του αιωρήματος, με το βάθος και το χρόνο (α) θολότητα (β) συγκέντρωση μικροφυκών (γ) αργίλιο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Β-17. Συσχέτιση πτώσης πίεσης με την αθροιστική φόρτιση για το πρώτο στρώμα βάθους (-1 cm). (α) θολότητα (β) μικροφύκη (γ) αργίλιο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Β-17. Καμπύλες μεταβολής λ με το βάθος και το χρόνο (α) θολότητα (β) μικροφύκη (γ) αργίλιο Σχήμα ΚΔ-Β-17. Χρονική εξέλιξη συντελεστή φίλτρου λ, σε βάθος 15 cm, ως προς τη θολότητα, τα μικροφύκη και το αργίλιο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Β-17. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου και ειδικής εναπόθεσης για τα πρώτα τμήματα του φίλτρου αναφορικά με την περιεχόμενη θολότητα (α) -1 cm, (β) 1-2 cm Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Β-17. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου και ειδικής εναπόθεσης ως προς τη συγκέντρωση μικροφυκών (α) -1 cm (β) 1-4 cm Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Β-17. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου και ειδικής εναπόθεσης ως προς τη συγκέντρωση αργιλίου (α) -1 cm (β) 1-4 cm Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Γ-17. Συσχέτιση λ/c εισόδου με το σ, για το πρώτο στρώματου φίλτρου (-1 cm) (α) θολότητα, (β) μικροφύκη και (γ) αργίλιο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Γ-22. Μεταβολή πτώσης πίεσης με το (α) με το βάθος και το χρόνο (β) με το βήμα βάθους και το χρόνο Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Γ-22. Καμπύλες μεταβολής θολότητας, με το βάθος και το χρόνο Σχήμα 4.5. Πείραμα ΚΔ-Γ-22. Συσχέτιση πτώσης πίεσης με την αθροιστική φόρτιση θολότητας για το πρώτο στρώμα βάθους (-1 cm) Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Γ-22. Καμπύλες μεταβολής λ με το βάθος και το χρόνο ως προς τη θολότητα xviii

19 Σχήμα Πείραμα ΚΔ-Γ-22. Συσχέτιση συντελεστή φίλτρου και ειδικής εναπόθεσης για τα πρώτα τμήματα του φίλτρου ως προς την περιεχόμενη θολότητα (α) -1 cm, (β) 1-4 cm Σχήμα Βαθμίδα πτώσης πίεσης συναρτήσει της ταχύτητας προσέγγισης, σε καθαρό φίλτρο (α) D άμμου =,8-1,2 mm (β) D άμμου =,6-,8 mm Σχήμα Πτώση πίεσης που οφείλεται στη ροή και στις αποθέσεις, για τους ΚΔ της πρώτης σειράς πειραμάτων (D άμμου =,8-1,2 mm) (α) ΚΔ-Α-4, (β) ΚΔ-Α-5, (γ) ΚΔ-Α-11 Σχήμα Πτώση πίεσης που οφείλεται στη ροή και στις αποθέσεις, για τους ΚΔ της δεύτερης σειράς πειραμάτων (D άμμου =,6-,8 mm) (α) ΚΔ-Β-14, (β) ΚΔ-Β-17 Σχήμα Πτώση πίεσης που οφείλεται στη ροή και στις αποθέσεις, για τον ΚΔ-Γ-22 της τρίτης σειράς πειραμάτων (D άμμου =,6-,8 mm) Σχήμα ΚΔ-Α-4. Ποιότητα εισόδου και εξόδου αναφορικά με τα μικροφύκη, κατά τη διάρκεια του πειραματικού κύκλου Σχήμα ΚΔ-Α-4. Εκατοστιαία αναλογία μικροφυκών ανά είδος, στην είσοδο και την έξοδο του φίλτρου, κατά τη διάρκεια του πειραματικού κύκλου (ΕΙΣ_ΔΙΑΤ: είσοδος διάτομα, ΕΙΣ_ΑΛΛΑ: είσοδος peridinium κ.α. χλωροφύκη, ΕΞ_ΔΙΑΤ: έξοδος διάτομα) Σχήμα ΚΔ-Α-7. Ποιότητα εισόδου και εξόδου κατά τη διάρκεια του πειραματικού κύκλου Σχήμα 4.6. ΚΔ-Α-7. Εκατοστιαία αναλογία μικροφυκών ανά είδος, στην είσοδο, την έξοδο και επιλεγμένα βάθη του φίλτρου (α) είσοδος, (β) βάθος 1 cm, (γ) βάθος 4 cm, (δ) έξοδος Σχήμα 4.61 ΚΔ-Α-8. Ποιότητα εισόδου και εξόδου κατά τη διάρκεια του πειραματικού κύκλου Σχήμα ΚΔ-Α-8. Εκατοστιαία αναλογία μικροφυκών ανά είδος (α) στην είσοδο, (β) σε βάθος 1 cm, (γ) σε βάθος 4 cm και (δ) στην έξοδο του φίλτρου Σχήμα ΚΔ-Β-14. Ποιότητα εισόδου και εξόδου κατά τη διάρκεια του πειραματικού κύκλου Σχήμα ΚΔ-B-14. Εκατοστιαία αναλογία μικροφυκών ανά είδος (α) στην είσοδο, (β) σε βάθος 1 cm, (γ) σε βάθος 4 cm και (δ) στην έξοδο του φίλτρου Σχήμα ΚΔ-Β-15. Ποιότητα εισόδου και εξόδου κατά τη διάρκεια του πειραματικού κύκλου Σχήμα ΚΔ-B-14. Εκατοστιαία αναλογία μικροφυκών ανά είδος (α) στην είσοδο, (β) σε βάθος 1 cm, (γ) σε βάθος 4 cm και (δ) στην έξοδο του φίλτρου xix

20 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το νερό, που αποτελεί την αφετηρία της ζωής στη γη, είναι τόσο καθοριστικό για τη διαβίωση και την ανάπτυξη του ανθρώπου, όσο ο αέρας και η τροφή. Στην επιφάνεια της γης συναντάται σε μεγάλες ποσότητες, μικρό ποσοστό των οποίων είναι πραγματικά διαθέσιμο για τον άνθρωπο, ο οποίος το χρειάζεται σε όλες σχεδόν τις δραστηριότητές του. Τα θέματα που συνδέονται με το νερό αναφέρονται τόσο στην ποσότητα όσο και στην ποιότητά του, η οποία διαφοροποιείται ανάλογα με τη χρήση για την οποία αυτό προορίζεται (αστική / οικιακή κατανάλωση, βιομηχανική χρήση, αγροτική χρήση, νερό ψύξης, κ.λπ.). Το νερό που προορίζεται για αστική κατανάλωση και ειδικότερα για ύδρευση (πόσιμο νερό), έχει υψηλές προδιαγραφές ποιότητας, που καθορίζονται από νομοθετικές ρυθμίσεις, και συνήθως απαιτείται επεξεργασία για την εξασφάλιση των προδιαγραφών αυτών. Η επεξεργασία που θα εφαρμοσθεί, ποικίλει ανάλογα με την προέλευση και την ποιότητα των πηγών υδροληψίας. Η διήθηση βαθέος στρώματος (ΔΒΣ), είναι μια διεργασία που χρησιμοποιείται ευρέως στην επεξεργασία νερού που προορίζεται για την παραγωγή ποσίμου, σε παγκόσμιο επίπεδο. Κεντρικός στόχος της παρούσας διατριβής Κεντρικός στόχος της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη της διεργασίας της διήθησης βαθέος στρώματος (ΔΒΣ) επιφανειακών νερών, που προορίζονται για την παραγωγή ποσίμου, υπό πραγματικές συνθήκες λειτουργίας. Συγκεκριμένα μελετήθηκε η ΔΒΣ με νερό τροφοδοσίας, το νερό που χρησιμοποιείται για την παραγωγή πόσιμου νερού στο πολεοδομικό συγκρότημα Αθηνών λεκανοπέδιο Αττικής (ΕΥΔΑΠ Α.Ε.) Αναλυτικά, οι στόχοι της παρούσας διατριβής είναι: Η μελέτη της διεργασίας, όταν ως τροδοφοσία χρησιμοποιείται νερό χαμηλής ποιότητας ως προς τα περιεχόμενα αιωρούμενα Η διερεύνηση της δυνατότητας εφαρμογής συγκεκριμένων τεχνικών (απευθείας διήθηση, διήθηση επαφής), χωρίς εφαρμογή των διακριτών σταδίων κροκίδωσης συσσωμάτωσης καθίζησης, που συνήθως χρησιμοποιούνται Η φαινομενολογική μελέτη της διεργασίας, κάτω από πραγματικές συνθήκες λειτουργίας, και όχι αυστηρά ελεγχόμενες εργαστηριακές δοκιμές. Ειδικότερα διερευνήθηκαν οι επιδράσεις των εξής παραμέτρων: 1

21 o o o o της ταχύτητας διήθησης, του μεγέθους των κόκκων του διηθητικού υλικού, της χρήσης ή όχι κροκιδωτικού υλικού (θειικό αργίλιο) και της συγκέντρωσης αυτού της ποιότητας του προς επεξεργασία νερού, αναφορικά με φυσικής προέλευσης περιεχόμενα μικροφύκη. Καθώς τα μικροφύκη μπορεί να παράγουν τοξίνες και θεωρούνται πλέον πρόδρομες ουσίες για το σχηματισμό παραπροϊόντων απολύμανσης, η απομάκρυνσή τους από το τελικά παραγόμενο πόσιμο νερό είναι ιδιαίτερα σημαντική. Για την προσέγγιση των στόχων αυτών, έγιναν τα ακόλουθα βήματα: σχεδιασμός, κατασκευή και εγκατάσταση πειραματικής μονάδας ημι-βιομηχανικής κλίμακας, στις εγκαταστάσεις της Μονάδας Επεξεργασίας Νερού (ΜΕΝ) της ΕΥΔΑΠ Α.Ε., στο Γαλάτσι Αττικής σχεδιασμός και εκτέλεση πειραματικών δοκιμών (πειραματικών κύκλων διήθησης), με διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας, όπου ως νερό τροφοδοσίας χρησιμοποιήθηκε το νερό των ταμιευτήρων που χρησιμοποιεί η ΕΥΔΑΠ (ακατέργαστο) ή το νερό που τροφοδοτεί τα φίλτρα παραγωγής της ΕΥΔΑΠ (25 πειραματικοί κύκλοι). Σε κάθε πειραματικη δοκιμή, γινόταν: o επιλογή του τύπου του διηθητικού υλικού και μέτρηση των χαρακτηριστικών του, o ρύθμιση ταχύτητας διήθησης στην επιθυμητή τιμή και περιοδική παρακολούθηση κατά τη διάρκεια του κύκλου, o παρακολούθηση της λειτουργίας με περιοδική καταγραφή χαρακτηριστικών ροής (μετρήσεις πτώσης πίεσης, καθ όλο το βάθος του φίλτρου) o παρακολούθηση ποιότητας, με δειγματοληψίες και μετρήσεις - αναλύσεις δειγμάτων από την είσοδο, την έξοδο και κατά το βάθος του φίλτρου (δειγματοληψία ανά 1 εκατοστά βάθους). Οι ελεγχόμενες παράμετροι ποιότητας ήταν η θολότητα, τα περιεχόμενα μικροφύκη και το αργίλιο, εάν είχε χρησιμοποιηθεί. Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων, με χρήση των κλασικών φαινομενολογικών εξισώσεων Ερμηνεία των αποτελεσμάτων εφαρμογής των κλασικών φαινομενολογικών εξισώσεων και των αποτελεσμάτων των πειραματικών δοκιμών γενικότερα. 2

22 Πρωτοτυπία της παρούσας διατριβής Η πρωτοτυπία της παρούσας διατριβής, εντοπίζεται στα ακόλουθα σημεία: Μελετήθηκε η διεργασία της διήθησης βαθέος στρώματος, κάτω από πραγματικές βιομηχανικές συνθήκες λειτουργίας, με τροφοδοσία το νερό των ταμιευτήρων Μαραθώνα, Υλίκης και Μόρνου, που χρησιμοποιούνται για την ύδρευση του λεκανοπεδίου Αττικής. Για το νερό αυτό μελετήθηκαν ειδικές τεχνικές διήθησης, όπως η απευθείας διήθηση χωρίς χρήση κροκιδωτικού, η απευθείας διήθηση με προσθήκη κροκιδωτικού πριν το φίλτρο αλλά χωρίς τα διακριτά στάδια της κροκίδωσης συσσωμάτωσης και καθίζησης, η διήθηση επαφής, με προσθήκη του κροκιδωτικού επάνω στο φίλτρο αλλά και η κλασική διήθηση μετά από διακριτά στάδια κροκίδωσης συσσωμάτωσης και καθίζησης. Μελετήθηκε η διεργασία της διήθησης για πραγματικά φυσικά αιωρήματα με μεταβαλλόμενη ποιότητα ακόμη και κατά τη διάρκεια του κάθε κύκλου διήθησης και όχι για τεχνητά, παρασκευασμένα στο εργαστήριο αιωρήματα Μελετήθηκε η επίδραση της παρουσίας μικροφυκών στην αποτελεσματικότητα της διεργασίας και στην τελική ποιότητα του διηθήματος. Δομή του συγγράμματος Στο Κεφάλαιο 1 παρουσιάζονται γενικά στοιχεία για την ποιότητα του πόσιμου νερού και την επεξεργασία του. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται βιβλιογραφικά δεδομένα για τη διήθηση, με έμφαση στη θεωρητική προσέγγιση της διεργασίας, την υδραυλική των στρωμάτων διηθητικών υλικών, τους μηχανισμούς απομάκρυνσης αιωρουμένων στερεών από αιώρημα, διαμέσου κοκκωδών στρωμάτων, τις μαθηματικές εκφράσεις περιγραφής και πρόβλεψης της διεργασίας, που έχουν προταθεί (εμπειρικά μοντέλα, μοντέλα τροχιών και συνδυαστική προσέγγιση). Παρουσιάζονται επίσης οι δείκτες αποδοτικότητας της διήθησης, που έχουν προταθεί και βιβλιογραφικά δεδομένα για την επίδραση των μικροφυκών στη διεργασία. 3

23 Στο Κεφάλαιο 3 περιγράφεται η πειραματική διαδικασία που εφαρμόσθηκε. Περιγράφονται αναλυτικά η πειραματικη εγκατάσταση, ο σχεδιασμός των πειραματικών δοκιμών, οι αναλυτικές μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν και δίνονται τα στοιχεία των πειραματικών κύκλων και ενδεικτικά αποτελέσματα (πειραματικά δεδομένα). Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται η επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων. Ειδικότερα αναλύονται οι ιδιαιτερότητες της έρευνας, δίνονται οι υπολογισμοί των δεικτών αποδοτικότητας και σχολιάζονται τα αποτελέσματά, εφαρμόζονται οι κλασικές εξισώσεις φαινομενολογικής προσέγγισης, στα πειραματικά δεδομένα 6 πειραματικών κύκλων και δίνονται ερμηνείες, αναλύονται οι μετρήσεις υδραυλικών χαρακτηριστικών των πειραματικών δοκιμών και γίνεται μελέτη της συμπεριφοράς του φίλτρου αναφορικά με την απομάκρυνση των μικροφυκών. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται αναλυτική συζήτηση των ευρημάτων από την επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων που παρουσιάστηκε στο προηγούμενο κεφάλαιο, αναφορικά με τη λειτουργία της διεργασίας κάτω από πραγματικές συνθήκες, τους μηχανισμούς που ελέγχουν τη διεργασία, την επίδραση στη διεργασία των μεταβολών της ποιότητας εισόδου, του μεγέθους των κόκκων του διηθητικού υλικού και των μικροφυκών. Τέλος, στο Κεφάλαιο 6 δίνονται γενικά συμπεράσματα και προτάσεις για περαιτέρω έρευνα. 4

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. ΤΟ ΠΟΣΙΜΟ ΝΕΡΟ 1.1. Το πόσιμο νερό και η ποιότητά του Το νερό, που αποτελεί την αφετηρία της ζωής στη γη, είναι τόσο καθοριστικό για τη διαβίωση και την ανάπτυξη του ανθρώπου, όσο ο αέρας και η τροφή. Στην επιφάνεια της γης συναντάται σε μεγάλες ποσότητες, μικρό ποσοστό των οποίων είναι πραγματικά διαθέσιμο για τον άνθρωπο, ο οποίος το χρειάζεται σε όλες σχεδόν τις δραστηριότητές του. Τα θέματα που συνδέονται με το νερό αναφέρονται τόσο στην ποσότητα όσο και στην ποιότητά του, η οποία διαφοροποιείται ανάλογα με τη χρήση για την οποία αυτό προορίζεται (αστική / οικιακή κατανάλωση, βιομηχανική χρήση, αγροτική χρήση, νερό ψύξης, κ.λπ.). Στη φύση δεν υπάρχει νερό «απόλυτα καθαρό». Στην πραγματικότητα πρόκειται για διάλυμα, καθώς η μεγάλη διαλυτική ικανότητα του νερού επιτρέπει τη διάλυση αερίων συστατικών από την ατμόσφαιρα και οργανικών και ανόργανων συστατικών από τα εδάφη και τα πετρώματα με τα οποία έρχεται αυτό σε επαφή. Τα διαλυμένα αυτά συστατικά είναι πολύ σημαντικά για την υγεία και δίνουν στο νερό ευχάριστη γεύση παρέχοντας στον οργανισμό στοιχεία, απαραίτητα σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις (ιχνοστοιχεία). Τα προβλήματα δημιουργούνται όταν περιέχονται διαλυμένα συστατικά σε υψηλές συγκεντρώσεις ή ακόμη όταν περιέχονται συνθετικές, δηλ. τεχνητές ενώσεις που παρασκευάζονται από τον άνθρωπο και χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές. Μερικές από τις ενώσεις αυτές είναι τόσο επικίνδυνες για την υγεία, που μπορεί και σε ελάχιστη ποσότητα όταν περιέχονται στο νερό, να προκαλούν άμεσα, βραχυπρόθεσμα ή μακροπρόθεσμα, βλάβες στην υγεία του καταναλωτή. Επίσης κίνδυνος υπάρχει και στην περίπτωση που το νερό περιέχει μικροοργανισμούς, οι οποίοι μεταδίδουν τις υδατογενείς ασθένειες. Η μεγάλη αύξηση των χρησιμοποιούμενων από τον άνθρωπο χημικών ουσιών, η εξάπλωση των αστικών περιοχών, η δυνατότητα εύκολης πρόσβασης στις πηγές νερού και η αύξηση των στερεών και υγρών αποβλήτων από κάθε είδους δραστηριότητα, έχουν προκαλέσει σημαντική υποβάθμιση της ποιότητας των φυσικών νερών, που σε πολλές περιπτώσεις καθιστά αδύνατη τη χρήση τους ως έχουν και απαιτείται επεξεργασία για τη βελτίωση της ποιότητάς του. 5

25 Το νερό που προορίζεται για αστική κατανάλωση (πόσιμο) μπορεί να προέρχεται τόσο από επιφανειακές όσο και από υπόγειες πηγές. Σε πολλές περιπτώσεις εμφανίζεται η ανάγκη κατασκευής ταμιευτήρων, με στόχο τόσο την ταμίευση του για χρήση κατά την ξηρή περίοδο του έτους ή για τα ξηρά έτη όταν ο σχεδιασμός του ταμιευτήρα αφορά μεγαλύτερες του έτους περιόδους. Στη χώρα μας, οι μεγαλύτερες ποσότητες νερού που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ποσίμου, προέρχονται από επιφανειακά νερά (Eurostat, 21), γεγονός που οφείλεται κυρίως στο ότι το πολεοδομικό συγκροτήματα Αθηνών - Πειραιά λεκανοπεδίου Αττικής, στο οποίο συγκεντρώνεται το 4 % περίπου 1 του πληθυσμού της χώρας, τροφοδοτείται από επιφανειακά νερά. Οι περισσότεροι οργανισμοί και ερευνητές που ασχολούνται με θέματα νερού, αναφέρονται στα «χαρακτηριστικά του νερού», τα οποία χωρίζουν σε 4 κατηγορίες (WHO, 1984): φυσικά (θερμοκρασία, χρώμα, γεύση, θολότητα, αιωρούμενα), χημικά, βιολογικά / μικροβιολογικά, και ραδιενεργά. Η απαιτούμενη ποιότητα του νερού διαφέρει ανάλογα με τη χρήση για την οποία αυτό προορίζεται. Υψηλότερης ποιότητας πρέπει να είναι τα νερά τα οποία πρόκειται να χρησιμοποιηθούν για κατανάλωση από τον άνθρωπο, το πόσιμο 2 δηλαδή νερό. Σε ειδικές περιπτώσεις χρήσεως απαιτείται εξαιρετικά υψηλής ποιότητας νερό, όπως π.χ. η παρασκευή τροφίμων και φαρμάκων. Στην έρευνα αυτή όλες οι παράμετροι ποιότητας και τα όρια που αναφέρονται ή εξετάζονται, αφορούν σε νερό ύδρευσης. Η γνώση της επίδρασης του νερού στην υγεία του καταναλωτή και των κινδύνων που προέρχονται από την κατανάλωση ακατάλληλου νερού, έχει ιστορία ενός περίπου αιώνα και έχει γίνει ιδιαίτερα έντονη τις τελευταίες 3-4 δεκαετίες, οπότε αυξήθηκε η έρευνα στα αντίστοιχα πεδία. Η σύνδεση της υγείας με το νερό γενικότερα, έχει γίνει από την αρχαιότητα ακόμη 3, για το μεγαλύτερο όμως διάστημα δεν ερμηνευόταν παρά με ασάφεια και σε μερικές περιπτώσεις με απλοϊκότητα Ακόμη και τότε όμως γίνονταν προσπάθειες για 1 Σύμφωνα με στοιχεία της ΕΥΔΑΠ, από την εταιρεία υδροδοτούνται περίπου 4 εκατ. κάτοικοι. Μέση ημερήσια παραγωγή πόσιμου νερού ΕΥΔΑΠ: 1,2 εκατ m 3 (στοιχεία 211) 2 Ως πόσιμο νερό ορίζεται το νερό που είναι ασφαλές για την ανθρώπινη υγεία όταν καταναλωθεί (WHO, 1984). 3 Από τα πιο σημαντικά κείμενα που συνδέουν την υγεία με το νερό, αποτελούν τα κείμενα του αρχαίου Έλληνα ιατρού και φιλοσόφου Ιπποκράτη (γεν. περ. 46 π.χ.), που περιλαμβάνονται στη «Ιπποκρατική συλλογή» (corpus ippocraticum). Πολλές αναφορές για η συσχέτιση της υγείας με το νερό υπάρχουν στο κείμενο του «Περί αέρων, υδάτων και τόπων» 6

26 τη βελτίωση της ποιότητας του νερού με διάφορες τεχνικές, που αποτέλεσαν τη βάση για αυτό που σήμερα ονομάζουμε επεξεργασία νερού 4. Η αναγνώριση της ύπαρξης κινδύνων από τις περιεχόμενες στο νερό ουσίες, οδήγησε στη θεσμοθέτηση μέτρων για τον περιορισμό των ουσιών αυτών. Σε όλες τις χώρες υπάρχουν νομοθετικές ρυθμίσεις, με τις οποίες καθορίζονται προδιαγραφές ποιότητας για τον χαρακτηρισμό ενός νερού ως πόσιμου, θεσπίζοντας όρια για τις μέγιστες περιεκτικότητες που πρέπει να έχει αυτό σε συγκεκριμένα συστατικά, τα οποία αποδεδειγμένα δημιουργούν κινδύνους για την υγεία. Οι τιμές αυτές ορίζονται ως «μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση» και αποτελούν όριο το οποίο δεν πρέπει να υπερβαίνεται. Για μερικές παραμέτρους δεν μπορεί να ορισθεί μέγιστη συγκέντρωση, γι αυτό και υπάρχουν «προτεινόμενες τιμές». Για άλλες ουσίες που είναι δύσκολο να ανιχνευθούν και να ελεγχθούν επειδή βρίσκονται σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις, ορίζονται «στόχοι», δηλαδή τιμές για τις οποίες θα πρέπει να γίνεται προοδευτικά προσπάθεια μη υπέρβασής τους. Οι παράμετροι και τα όρια που θεσμοθετούνται ή προτείνονται είναι διαφορετικά από χώρα σε χώρα, με άλλες να έχουν περισσότερο αυστηρά όρια και άλλες λιγότερο. Στην Ευρώπη, ισχύουν τα σχετικά όρια που έχουν τεθεί από Κοινοτικές Οδηγίες, που έχουν ενσωματωθεί στο εθνικό δίκαιο των κρατών μελών της Ευρωπαϊκής Ένωσης 5. Οι παράμετροι ποιότητας του νερού, που χρησιμοποιήθηκαν από παλιά για τον έλεγχο της ποιότητάς του ήταν οι λεγόμενες «οργανοληπτικές», δηλαδή αυτές που γίνονται αντιληπτές με τις αισθήσεις του ανθρώπου, όπως το χρώμα, η γεύση και η οσμή, καθώς και οι μικροβιολογικές. Οι οργανοληπτικές παράμετροι συνδέονται άμεσα με την ποιότητα και την καταλληλότητα του νερού, δεν επαρκούν όμως για την πλήρη εξασφάλιση της καταλληλότητάς του για κατανάλωση, καθώς πολλές επικίνδυνες για την υγεία ουσίες δεν προσδίδουν γεύση, οσμή ή χρωματισμό στο νερό στο οποίο περιέχονται. Οι μικροβιολογικές παράμετροι που χρησιμοποιούνται ευρέως, αναφέρονται σε μικροοργανισμούς «δείκτες», η μέτρηση των οποίων είναι απλή και η ύπαρξή τους έχει αποδειχθεί ότι αποτελεί ένδειξη για την ύπαρξη και άλλων παθογόνων μικροοργανισμών. 4 Το πρώτο γνωστό κείμενο με αναφορά στον καθαρισμό του νερού είναι σανσκριτικό και χρονολογείται γύρω στο 2 π.χ. ενώ αρκετά πολύπλοκες μέθοδοι επεξεργασίας παριστάνονται σε τοιχογραφίες αιγυπτιακών πυραμίδων, οι παλιότερες από τις οποίες χρονολογούνται γύρω στο 15 π.χ. (Lorch, 1981). 5 Οδηγία 98/83/ΕΚ του Συμβουλίου της 3 ης Νοεμβρίου 1998 σχετικά με την ποιότητα του νερού ανθρώπινης κατανάλωσης, Επίσημη Εφημερίδα των Ευρωπαϊκών Κοινοτήτων, L 33/ , σελ Ενσωματώθηκε στην ελληνική νομοθεσία με την ΚΥΑ Υ2/26/21 (ΦΕΚ 892/Β/ ) «Ποιότητα του νερού ανθρώπινης κατανάλωσης, σε συμμόρφωση με την Οδηγία 98/83/ΕΚ του Συμβουλίου της Ευρωπαϊκής Ένωσης της 3 ης Νοεμβρίου 1998», όπως διορθώθηκε στο ΦΕΚ 182/Β/