Προχωρημένες Μέθοδοι Επεξεργασίας Λυμάτων. Μαρία Λοϊζίδου Καθηγήτρια ΕΜΠ Πρόεδρος Inter-Synergy

Transcript

1 Προχωρημένες Μέθοδοι Επεξεργασίας Λυμάτων Μαρία Λοϊζίδου Καθηγήτρια ΕΜΠ Πρόεδρος Inter-Synergy Ορεστιάδα, Ιανουάριος 2009

2 Νομοθετικό Πλαίσιο Οδηγία Πλαίσιο (1/2) Η έννοια της ολοκληρωμένης και αειφόρου διαχείρισης των υδατικών πόρων έχει εισαχθεί στην ευρωπαϊκή και την ελληνική περιβαλλοντική νομοθεσία με την ψήφιση της Οδηγίας Πλαίσιο περί Υδάτων (ΟΠΥ) 2000/60/EK καιτηνενσωμάτωσήτηςστοεθνικόδίκαιομετονόμο 199/200 Η ΟΠΥ αποτελεί μία ολιστική και καινοτόμο προσπάθεια προστασίας και διαχείρισης των Υδατικών Πόρων Η Οδηγία δημιουργεί ένα πλαίσιο για την προστασία όλων των υδάτινων σωμάτων, (επιφανειακών, μεταβατικών, παράκτιων και υπόγειων) με βασική απαίτηση την επίτευξης καλής ποιότητας υδάτων Η Οδηγία απαιτεί την παρακολούθηση ενός πλήθους ποιοτικών παραμέτρων στα νερά (οργανικών ρύπων, βαρέων μετάλλων), ενώ έχουν θεσπισθεί συγκεκριμένα όρια για τους ρύπους Οι περισσότεροι από αυτούς τους ρύπους ΔΕΝ απομακρύνονται αποτελεσματικά από τις κλασικές μεθόδους επεξεργασίας λυμάτων

3 Νομοθετικό Πλαίσιο Οδηγία 91/271(2/2) Η Οδηγία 91/271/ΕΕC προσδιορίζει συγκεκριμένα όρια για την απόρριψη επεξεργασμένων λυμάτων σε υδατικούς αποδέκτες Για απόρριψη σε ευαίσθητες περιοχές η Οδηγία απαιτεί χαμηλές συγκεντρώσεις αζώτου και φωσφόρου (ΤΝ < 10 mg/l και TP < 1 mg/l για Ι.Π. > ), οι οποίες ΔΕΝ μπορούν να επιτευχθούν με το κλασικό σύστημα βιολογικής επεξεργασίας λυμάτων Οι πλειοψηφία των ελληνικών υδάτινων σωμάτων έχουν χαρακτηρισθεί ως ευαίσθητες περιοχές

4 Κλασικό Σύστημα Επεξεργασίας Λυμάτων Προ-επεξεργασία Σκοπός: Απομάκρυνση ογκωδών αντικειμένων, λιπών, ελαίων και άμμου Μέθοδος: Εσχαρισμός, Λιποσυλλογή, Εξάμμωση Πρωτοβάθμια Επεξεργασία Σκοπός: Απομάκρυνση των στερεών που καθιζάνουν Μέθοδος: Πρωτοβάθμια Καθίζηση Δευτεροβάθμια επεξεργασία Σκοπός: Απομάκρυνση του οργανικού φορτίου των λυμάτων Μέθοδος: Σύστημα ενεργού ιλύος, βιόφιλτρα

5 Κλασσικό Σύστημα Ενεργού Ιλύος Αποτελείται από το βιολογικό αντιδραστήρα όπου λαμβάνουν χώρα οι βιολογικές διεργασίες και τη δεξαμενή τελικής καθίζησης όπου γίνεται ο διαχωρισμός του επεξεργασμένου υγρού από την ιλύ

6 Αεροφωτογραφία Κλασικού Συστήματος επεξεργασίας Λυμάτων

7 Κλασικά Συστήματα Επεξεργασίας Λυμάτων Επιτυγχάνουν σημαντική μείωση του οργανικού φορτίου και των στερεών των λυμάτων BOD 5 < mg/l TSS < mg/l Όμως δεν απομακρύνουν σε σημαντικά επίπεδα ουσίες όπως: Άζωτο Φώσφορο Παθογόνους μικρο-οργανισμούς Οργανικές δύσκολα βιοδιασπάσιμες χημικές και φαρμακευτικές ενώσεις Βαρέα Μέταλλα Μικρά σωματίδια που δεν καθιζάνουν με τα κλασικά συστήματα καθίζησης

8 Δυνατότητα Απομάκρυνσης Ρύπων από Διάφορες Τεχνολογίες Επεξεργασίας Λυμάτων Παράμετρος Κλασικό Σύστημα Πρωτοβάθμιας Καθίζησης Κλασικό Σύστημα Ενεργού Ιλύος Βιολογική Απομάκρυνση Θρεπτικών Βιοαντιδραστήρας Μεμβράνης Ενεργός Άνθρακας Τριτοβάθμια Φίλτρα Αντίστροφη Όσμωση BOD/COD 1 2 TSS 2 Άζωτο Φώσφορος 1 1 Αλκαλικότητα 2 Ολικά Κολοβακτηρίδια Διαλυμένα Στερεά Turbidity 1 Ολικός Οργανικός Άνθρακας = Μικρή απομάκρυνση 2 =Μέτρια απομάκρυνση = Σημαντική απομάκρυνση

9 Γιατίπρέπειναυιοθετηθούν προχωρημένα συστήματα επεξεργασίας λυμάτων; Επίτευξη υψηλού επιπέδου επεξεργασμένου υγρού, ανώτερου σε σύγκριση με αυτό που επιτυγχάνεται με κλασικά συστήματα επεξεργασίας Εξάλειψη των κινδύνων υγείας και ουσιαστική αναβάθμιση του περιβάλλοντος Αύξηση των δυνατοτήτων επαναχρησιμοποίησης επεξεργασμένων λυμάτων με συνεπακόλουθη μείωση του προβλήματος της λειψυδρίας Αναβάθμιση των υδατικών πόρων της χώρας με κοινωνικά, τουριστικά και οικονομικά οφέλη

10 Προχωρημένες Τεχνολογίες Επεξεργασίας Λυμάτων (1/) Απομάκρυνση Θρεπτικών Πρόβλημα: ευτροφισμός σε υδατικούς αποδέκτες, λόγω της ανάπτυξης αλγών με αποτέλεσμα τη διατάραξη της ισορροπίας του υδατικού οικοσυστήματος Διαθέσιμες τεχνολογίες για απομάκρυνση αζώτου: Βιολογική απομάκρυνση με νιτροποίηση-απονιτροποίηση Ιοντοεναλλαγή ΝΗ 4 + Διαθέσιμες τεχνολογίες για απομάκρυνση φωσφόρου: Βιολογική απομάκρυνση σε σύστημα ενεργού ιλύος Χημική καθίζηση Προσρόφηση

11 Προχωρημένες Τεχνολογίες Επεξεργασίας Λυμάτων (2/) Απομάκρυνση δύσκολα βιοδιασπάσιμων οργανικών ουσιών Πρόβλημα: είναι τοξικά για τον άνθρωπο και το περιβάλλον Διαθέσιμες τεχνολογίες για απομάκρυνση: Προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα Χημική οξείδωση με όζον, υπεροξείδιο του υδρογόνου ή οξυγόνο Απομάκρυνση βαρέων μετάλλων και άλλων ανόργανων ουσιών Πρόβλημα: βιοσυσσώρευση, τοξικά για τον άνθρωπο και το περιβάλλον Διαθέσιμες τεχνολογίες για απομάκρυνση: Αντίστροφη όσμωση Νανοδιύλιση Χημική κατακρήμνιση Προσρόφηση και ιοντοεναλλαγή Ηλεκτροδιάλυση

12 Προχωρημένες Τεχνολογίες Επεξεργασίας Λυμάτων (/) Απομάκρυνση Παθογόνων μ/ο Πρόβλημα: μετάδοση ασθενειών Διαθέσιμες τεχνολογίες για απομάκρυνση: Χλωρίωση Οζόνωση UV Απομάκρυνση μικρών σωματιδίων που δεν καθιζάνουν με κλασική καθίζηση Πρόβλημα: επιβαρύνουν την τελική εκροή Διαθέσιμες τεχνολογίες για απομάκρυνση: Τριτοβάθμια επεξεργασία (μετά την ενεργό ιλύ) με φίλτρα Τριτοβάθμια επεξεργασία με μεμβράνες υπερδιύλισης Δευτεροβάθμια επεξεργασία με Βιοαντιδραστήρα Μεμβράνης (MBR) αντί του κλασικού συστήματος της ενεργού ιλύος

13 Σύστημα MBR Βασικά Στοιχεία Διεργασίας Βιοκροκίδες Νερό TDS Βακτήρια Ιοί Μεμβράνη Αναρρόφηση Κιν. Ενέργεια

14 Μονάδες Τροφοδότηση Παράδειγμα Εμβυθιζόμενου MBR ZeeWeed Διήθημα Αντίστροφη Πλύση Χημικός Καθαρισμός Αερισμός Αερισμός Μεμβρ. Τελική Εκροή Ανακυκλοφορία SS

15 Επιτυχημένες Εφαρμογές Προχωρημένων Μεθόδων Επεξεργασίας Λυμάτων

16 (1) Ισπανία: Vitoria-Gasteiz Βόρεια Ισπανία Προσθήκη Τριτοβάθμιας Επεξεργασίας στο συμβατικό βιολογικό σταθμό για την απόκτηση καλύτερης ποιότητας επεξεργασμένης εκροής Δευτεροβάθμια Επεξεργασία (εσχαρισμός καθίζηση, νιτροποίησηαπονιτροποίηση) + Τριτοβάθμια Επεξεργασία (κροκίδωση συσσωμάτωση, αμμόφιλτρα, χλωρίωση)

17 εξαμενή Κροκίδωσης Έκπλυση Αμμόφιλτρων Αμμόφιλτρα Νερό μετά από φιλτράρισμα Χλωρίωση Αντλίες ανάμιξης

18 Παράμετρος ph Αγωγιμότητα Θολότητα (NTU) S.S. (mg/l) BOD 5 (mg/l O 2 ) COD (mg/l O 2 ) N-NH (mg/l N) N-NO (mg/l N) PO 4 (mg/l PO 4 ) TC (ufc/100 ml) FC (ufc/100 ml) Δόση NaClO (mg/l Cl 2 ) SDI (Silt Density Index) Χαρακτηριστικά επεξεργασμένης εκροής Ελάχιστη Τιμή έως 0.4 Μέγιστη Τιμή έως 1 Η εκροή πληροί τα κριτήρια για επαναχρησιμοποίηση Μέταλλα (mg/l) Fe Al Zn Ni Cr Co Cd Cu Pb Mo Mn Τιμή <0.21 <0.2 <0.25 <

19 (2) Ισπανία: : Tenerife Santa Cruz de Tenerife Σχεδιάστηκε για εισερχόμενη ροή: 90,000 m /d Η επεξεργασμένη εκροή του βιολογικού σταθμού διατίθεται για άρδευση καλλιεργειών Λειτουργικό κόστος = 0.46 / m Activated Sludge Εσχαρισμός, Εξάμμωση, Δεξαμενές Αερισμού, Αντιδραστήρες Ενεργού Ιλύος, Απολύμανση, Φίλτρα, Μονάδα Αφαλάτωσης, Ηλεκτροδιάλυση

20 Εσχαρισμός Εξάμμωση εξαμενές Αερισμού εξαμενές Ενεργού Ιλύος

21 Μονάδα Αφαλάτωσης Αμμόφιλτρα Ηλεκτροδιάλυση

22 () Ελλάδα: Χάλκη Εισερχόμενη ροή: 9,000 m /day Προεπεξεργασία, εξαμενές Πρωτοβάθμιας Καθίζησης, εξαμενές Αερισμού, εξαμενές Τελικής Καθίζησης, Επεξεργασία Ιλύος (Χώνευση, Αφυδάτωση), Απολύμανση (UV)

23 Χαρακτηριστικά Επεξεργασμένης Εκροής Παράμετρος Θερμοκρασία (ºC) ph Redox mv SS (mg/l) COD (mg/l) BOD (mg/l) N-NH 4+ (mg/l) N-NO - (mg/l) N-NO 2- (mg/l) Ολικός P (mg/l) UV (δόση) %T Μέση Τιμή Διάθεση της επεξεργασμένης εκροής (4000 m /day) για άρδευση (280 ha 100,000 με δέντρα και θάμνους) και για βιομηχανική χρήση

24 εφαρμογή απολύμανσης στο βιολογικό σταθμό εκροής για άρδευση μετά από απολύμανση με UV

25 (4) Κύπρος: Βιολογικός Σταθμός Λάρνακας (Περιοχή Μενεού) Η λειτουργία του ξεκίνησε το 1995 και η επαναχρησιμοποίηση των επεξεργασμένων λυμάτων για άρδευση το 2000 Παροχή Σχεδιασμού: 8,500 m /d

26 Αμμόφιλτρα Αντλιοστάσιο για άρδευση Φιλτρόπρεσσα Ξήρανση ιλύος

27 Χαρακτηριστικά Επεξεργασμένης Εκροής Παράμετρος Τιμή Απομάκρυνση (%) Παράμετρος Τιμή Απομάκρυνση (%) ph Cl Total EC/100 ml 5 - B Intes. EC/100 ml 0 - P S.S.(mg/l) Cd < BOD5 (mg/l) Cu COD (mg/l) Ni N-NH (mg/l) Pb N-NO (mg/l) Zn Ολικό N Cr III < Αγωγιμότητα ms/cm.4 - Υπολειμματικό Cl Διάθεση εκροής για άρδευση καλλιεργειών καλαμποκιού, τριφυλλιού (150 ha), κήπων, πάρκων και άλλων χώρων ανάπλασης του δήμου της Λάρνακας (775 ha) Λειτουργικό Κόστος: 0.5 /m

28 (5) Γερμανία Nordkanal Γενικά Το μεγαλύτερο σύστημα MBR στον κόσμο Εξυπηρετεί την πόλη Κάαρστ (Ι.Π ) Τελική εκροή εκβάλλει στο ευπαθές ποτάμι του Nordkanal (κολυμβητικά νερά) Περιορισμένη έκταση (με MBR εξοικονομήθηκαν περίπου 25 στρέμματα δάσους) Συνολικό κόστος 20, Εκατομμύρια Κόστος μεμβρανών 7 Εκατομμύρια

29 ΕΕΛ Nordkanal Κάτοψη

30 ΕΕΛ Nordkanal- Βιολογική Βαθμίδα 4 βιολογικές συστοιχίες, η καθεμιά με: Ζώνη απονιτροποίησης Επαμφοτερίζουσα ζώνη Ζώνη Αερισμού με τις μονάδες των μεμβρανών βυθισμένες μέσα στη ζώνη αυτή Χρόνος παραμονής = 25 ημέρες MLSS = g/l

31 ΕΕΛ Nordkanal Μονάδες Μεμβρανών 2 παράλληλα τρένα σε κάθε βιολογική συστοιχία Συνολικά 192 Μονάδες Μεμβρανών με Α ολικό = m 2 Συνολικό λειτουργικό κόστος = 0,26 /m

32 Ποιότητα Εκροής MBR Nordkanal SS (mg/l) 0 COD (mg/l) BOD (mg/l) < 1 NH 4 -N (mg/l) < 1 TN (mg/l) 5-8 TP (mg/l) 0,7 Πληροί Μικροβιολογικά Κριτήρια Εκροής για νερό κολύμβησης της Οδηγίας 76/160 ΧΩΡΙΣ την ανάγκη απολύμανσης TC < 500 / 100 ml F.C < 100/2000ml Salmonella 0/1000ml Τυπικό Σύστημα Ενεργού Ιλύος με Βιολογική Απομάκρυνση Θρεπτικών SS (mg/l) COD (mg/l) BOD (mg/l) TN (mg/l) 5-15 TP (mg/l) 0,5-2 Ανωτερότητα Ποιότητας Εκροής Συστήματος MBR Με την απόρριψη της επεξεργασμένης εκροής στο ποτάμι του Nordkanal υπήρξε ουσιαστική αναβάθμιση των νερών του ποταμού

33 (6) Ιταλία: Verziano Αποτελείται από παράλληλες γραμμές επεξεργασίας λυμάτων: Δύο συμβατικές γραμμές επεξεργασίας λυμάτων Στην τρίτη γραμμή έγινε αναβάθμιση του βιολογικού σταθμού με προσθήκη Βιοαντιδραστήρα Μεμβράνης (MBR)

34 Χαρακτηριστικά επεξεργασμένης εκροής εξαμενή MBR Τοποθέτηση Κασετών Παράμετρος Εκροή απόmbr mg/l (%) Εκροή από Συμβατικό Σύστημα mg/l (%) SS (mg/l) BOD 5 (mg/l) COD (mg/l) TN (mg/l) TP (mg/l) <2 (99) 4 (95.8) 27 (88.5) 9.2 (7.7) 2.4 (6.1) 25 (7.2) 19 (82.) 66 (77.2) 15.9 (54.5).4 (8.6)

35 MBR στην Ελλάδα Μέχρις στιγμής ΔΕΝ υπάρχει ΚΑΜΙΑ πλήρους κλίμακας εφαρμογή MBR στη Ελλάδα για την επεξεργασία αστικών υγρών αποβλήτων Έχει γίνει πιλοτική εφαρμογή συστήματος MBR το οποίο λειτουργεί για 2.5 χρόνια στη Μεταμόρφωση Αττικής σε συνεργασία του ΕΜΠ με την ΕΥΔΑΠ Α.Ε. Τα αποτελέσματα είναι πολύ ενθαρρυντικά SS = 0 BOD 5 < 1 Στην εκροή COD < 25

36 Πιλοτική εφαρμογή Συστήματος MBR στο ΚΕΛΜ ΚΕΡΕΦΥΤ της ΕΥΔΑΠ Α.Ε.

37 Μεμβράνη μετά από ένα χρόνο λειτουργίας Καθαρή Μεμβράν η

38 Ευχαριστώ!