Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας λυμάτων ΙII

Transcript

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

2 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων o Είναι προφανές ότι στα λύματα είναι δυνατόν να υπάρχουν και ουσίες οι οποίες προέρχονται από τη βιομηχανία και τη βιοτεχνία και οι οποίες δεν κατακρατούνται στις κοινές εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων. o Επίσης οι προδιαγραφές για τη διάθεση κατεργασμένων λυμάτων σε αποδέκτες τα νερά των οποίων χρησιμοποιούνται για την ύδρευση οικισμών, είναι πολύ αυστηρές. o Στις περιπτώσεις αυτές επιβάλλεται η χρήση μεθόδων προχωρημένου καθαρισμού, δηλαδή συστημάτων τριτοβάθμιας επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων. o Η τριτοβάθμια ή προχωρημένη επεξεργασία έπεται της δευτεροβάθμιας και αποσκοπεί στην περαιτέρω αφαίρεση: στερεών, οργανικού φορτίου, χρώματος, αμμωνιακών,νιτρικών, φωσφορικών και άλλων ρυπαντών όπως τα βαριά μέταλλα, το αρσενικό (As), οι τοξικές οργανικές ενώσεις, τα θειούχα (S 2- ), τα κυανιούχα (CN - ) κ.λ.π. (μη συμβατικοί ρύποι του νερού).

3 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων o Οι διατάξεις και οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται είναι: η διήθηση με πολλές παραλλαγές όπως η διήθηση χώρου, η διήθηση επιφάνειας κ.λ.π. με διάφορους συνδυασμούς διηθητικών μέσων όπως η άμμος, ο ανθρακίτης και διάφορες συνθετικές ίνες και μεμβράνες. Σημειώνεται ότι στις πιο προχωρημένες εφαρμογές μεμβρανών ανήκει η μικροδιήθηση (MF), η υπερδιήθηση (UF), η νανοδιήθηση (NF), η αντίστροφη ώσμωση (RO), η χημική επεξεργασία (οξείδωση, αναγωγή κ.λ.π.), οι διεργασίες προχωρημένης οξείδωσης (Advanced Oxidation Processes, AOP). η προσρόφηση (κυρίως σε ενεργό άνθρακα), η ιοντοεναλλαγή, η απογύμνωση αερίου, η οποία συνίσταται στη μεταφορά μάζας ενός αερίου από την υγρή στην αέρια φάση και εφαρμόζεται κυρίως για την απομάκρυνση αερίων όπως το υδρόθειο (H 2 S), η αμμωνία (NH 3 ) και οι πτητικές οργανικές ενώσεις (Volatile Organic Compounds,VOC).

4 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 1. Διήθηση o Η διήθηση περιλαμβάνει πολλές παραλλαγές όπως: η διήθηση χώρου, η διήθηση επιφάνειας κ.λ.π. που βασίζονται στη διήθηση του νερού, με βαρύτητα ή υπό πίεση, με διάφορους συνδυασμούς διηθητικών μέσων όπως η άμμος, ο ανθρακίτης και διάφορες συνθετικές ίνες και μεμβράνες. o Η διήθηση σε πολλαπλή κλίνη αποτελεί την πιο διαδεδομένη διάταξη προχωρημένης επεξεργασίας και των υγρών απόβλητων και αποσκοπεί κυρίως στην απομάκρυνση των αιωρούμενων στερεών, τα οποία διαφεύγουν από τις δεξαμενές καθίζησης. o Οι συνήθεις διατάξεις βασίζονται στη διήθηση των επεξεργασμένων αποβλήτων, με βαρύτητα ή υπό πίεση, σε κλίνες αποτελούμενες από αλλεπάλληλα στρώματα άμμου και ανθρακίτη.

5 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 2. Μεμβράνες o Η εφαρμογή των μεμβρανών στην προχωρημένη επεξεργασία του νερού και των υγρών αποβλήτων είναι μια σχετικά νέα τεχνολογία πολλά υποσχόμενη, που κερδίζει συνεχώς έδαφος έναντι άλλων διεργασιών. o Βασικό μειονέκτημα είναι το υψηλό κόστος και η μεγάλη κατανάλωση ενέργειας. o Τα αποτελέσματα όμως είναι εκπληκτικά όπως φαίνονται στον πίνακα.

6 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 2. Μεμβράνες o Οι μεμβράνες κατασκευάζονται συνήθως από οξική κυτταρίνη (rayon) ή από ιδιοσκευάσματα πολυμερών όπως τα πολυαμίδια. o Κάθε μεμβράνη παρουσιάζει βέλτιστες τιμές απόδοσης σε ορισμένο εύρος θερμοκρασίας, ph και ποιοτικών χαρακτηριστικών ενός υγρού, γεγονός που απαιτεί πειραματικά στοιχεία για την επιλογή της. o Ενδεικτικά στις μεθόδουςδιαχωρισμού στερεών με μεμβράνες αναφέρεται: η μικροδιήθηση (MF) με μέγεθος πόρων μεμβράνης από 2,0 10 μm, η υπερδιήθηση (UF), με μέγεθος πόρων μεμβράνης από 2,0 0,05 μm, και η νανοδιήθηση (NF) με μέγεθος πόρων μεμβράνης από 0,5 2,0 nm. o Οι μεμβράνες που χρησιμοποιούνται στην αντίστροφη ώσμωση (RO) θεωρητικά δεν έχουν πόρους.

7 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 2. Μεμβράνες o Τα κυριότερα πλεονεκτήματα της χρήσης μεμβρανών κατά την τριτοβάθμια ή προχωρημένη επεξεργασία των υγρών αποβλήτων είναι: ο μεγάλος βαθμός απομάκρυνσης οργανικού φορτίου και διαλυτών αλάτων, o ενώ τα σημαντικότερα μειονεκτήματα τα οποία περιορίζουν την ευρεία εφαρμογή της, είναι: το υψηλό κόστος των διατάξεων, το υψηλό κόστος λειτουργίας που οφείλεται κυρίως στις μεγάλες καταναλώσεις ενέργειας για την επίτευξη της απαιτούμενης υπερπίεσης και στις απαιτήσεις για τακτικές αντικαταστάσεις ή καθαρισμό των μεμβρανών, η δυσκολία και το υψηλό κόστος στην επεξεργασία και διάθεση του παραγόμενου πυκνού διαλύματος. o Το διάλυμα αυτό αντιπροσωπεύει σε όγκο το % του αρχικά διηθούμενου υγρού, ενώ η περιεκτικότητά του σε διαλυτά άλατα είναι περίπου τετραπλάσια της αρχικής, γεγονός που καθιστά δυσχερή την τελική του διάθεση.

8 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 3. Αντίστροφη ώσμωση o Η αντίστροφη ώσμωση είναι μια μέθοδος αντιστροφής της φυσικοχημικής διεργασίας που καλείται ώσμωση. o Είναι μια διεργασία κατά την οποία μια μεμβράνη δρα σαν μοριακό φίλτρο που συγκρατεί τα διαλυμένα συστατικά ενός υδατικού διαλύματος. o Η διεργασία αυτή χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό διαλυτών συστατικών του νερού. o Ωθούσα δύναμη είναι η πίεση που εφαρμόζεται σε ένα υδατικό διάλυμα η οποία υπερβαίνει την ωσμωτική πίεση του διαλύματος έναντι μιας ημιπερατής μεμβράνης. o Η δύναμη αυτή εξαναγκάζει τη διέλευση καθαρού νερού διαμέσου της ημιπερατής μεμβράνης και όχι των διαλυτών συστατικών του. o Η κύρια εφαρμογή της αντίστροφης ώσμωσης είναι η αφαλάτωση του νερού.

9 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 3. Αντίστροφη ώσμωση o Όταν δύο διαλύματα διαφορετικής συγκέντρωσης, π.χ. αποσταγμένο νερό και υδατικό διάλυμα αλάτων, διαχωρίζονται από μια ημιπερατή μεμβράνη, τότε το καθαρό νερό διέρχεται διαμέσου της μεμβράνης από το διάλυμα (Α) δηλαδή το αποσταγμένο νερό, προς το διάλυμα (Β) με τη μεγαλύτερη συγκέντρωση. o Η ωσμωτική ροή συνεχίζεται μέχρι να επιτευχθεί ισορροπία, η οποία χαρακτηρίζεται από την υψηλότερη στάθμη του διαλύματος με τη μεγαλύτερη συγκέντρωση. o Αυτή η κατάσταση ισορροπίας είναι γνωστή ως οσμωτική και η διαφορά της στάθμης των διαλυμάτων αντιστοιχεί στην οσμωτική πίεση του συστήματος των δύο διαλυμάτων. o Εάν στο διάλυμα Β εφαρμοστεί εξωτερική πίεση μεγαλύτερη από την οσμωτική, τότε αντιστρέφεται η ροή και καθαρό νερό διέρχεται διαμέσου της μεμβράνης από το διάλυμα Β προς το διάλυμα Α. o Η διεργασία αυτή ονομάζεται αντίστροφη ώσμωση (Reverse Osmosis RO). Το νερό που προκύπτει είναι εξαιρετικά καθαρό.

10 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 4. Χημικές διεργασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων o Όταν οι διεργασίες που εφαρμόζονται στην επεξεργασία των υγρών αποβλήτων βασίζονται στη μετατροπή μέσω χημικών αντιδράσεων ονομάζονται χημικές διεργασίες. o Συνήθως συνδυάζονται με τις φυσικές και τις βιολογικές διεργασίες. o Η χημική επεξεργασία στοχεύει κυρίως στην οξείδωση ουσιών οι οποίες δεν αποικοδομούνται (οξειδώνονται) βιολογικά. o Οι βασικές χημικές διεργασίες στην επεξεργασία των υγρών αποβλήτων είναι η εξουδετέρωση, η χημική κατακρήμνιση, η κροκίδωση και η χημική απολύμανση. o Βασικό χαρακτηριστικό αυτών των διεργασιών είναι οι αυξημένες ποσότητες της ιλύος που προκύπτουν και που οφείλονται τόσο στην προσθήκη χημικών και στα σχηματιζόμενα ιζήματα, όσο και στην αυξημένη απομάκρυνση στερεών. o Οι ποσότητες ιλύος από τη χημική επεξεργασία εξαρτώνται από το χρησιμοποιούμενο χημικό και τη δόση του, τα χαρακτηριστικά των αποβλήτων και την απόδοση των διαδικασιών επεξεργασίας.

11 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 4. Χημικές διεργασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων o Η εξουδετέρωση συνίσταται στην απομάκρυνση της οξύτητας ή της αλκαλικότητας με κάποιο χημικό αντιδραστήριο το οποίο έχει αντίθετη σύσταση. o Στοχεύει δηλαδή στη ρύθμιση του ph των υγρών αποβλήτων σε μια περιοχή μεταξύ 6,5 και 8,5 η οποία απαιτείται είτε για την βελτιστοποίηση των συνθηκών της κυρίως χημικής ή βιολογικής επεξεργασίας είτε για τη διόρθωση του ph των κατεργασμένων λυμάτων πριν αυτά διατεθούν στο φυσικό περιβάλλον. o Τα αντιδραστήρια τα οποία χρησιμοποιούνται για εξουδετέρωση είναι οξέα, βάσεις ή άλατα. o Συνήθως γίνεται η εξουδετέρωση όξινων λυμάτων με βάσεις ή άλατα όπως είναι το υδροξείδιο του ασβεστίου (Ca(OH) 2 ), το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH), το ανθρακικό ασβέστιο (CaCO 3 ), το οξείδιο του μαγνησίου (MgO) και το ανθρακικό νάτριο (Na 2 CO 3 ). o Άλλα από τα παραπάνω αντιδραστήρια είναι διαλύματα (Ca(OH) 2, NaOH), και άλλα στερεά (CaCO 3, Na 2 CO 3 ).

12 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 4. Χημικές διεργασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων o Η χημική κατακρήμνιση ή ιζηματοποίηση (precipitation) είναι ταυτόχρονα φυσική και χημική διεργασία που εφαρμόζεται στην επεξεργασία του νερού και των υγρών αποβλήτων. o Πρόκειται για διεργασία αδιαλυτοποίησης ορισμένων ανεπιθύμητων συστατικών του νερού με σχηματισμό αδιάλυτων ενώσεων, λόγω αλλαγής της διαλυτότητάς τους. o Επιτυγχάνεται με: μεταβολή του ph (αύξηση ή μείωση), προσθήκη κατάλληλων αντιδραστηρίων, αλλαγή του αριθμού οξείδωσης των στοιχείων που θα μετατραπούν σε ίζημα. o Πρωτεύοντα ρόλο στη διεργασία αυτή παίζει η ιονική ισχύς του νερού και η οξειδωτική βαθμίδα των περιεχομένων στοιχείων.

13 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 4. Χημικές διεργασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων o Η χημική κατακρήμνιση στοχεύει στην αύξηση της απομάκρυνσης των ολικών και διαλυμένων στερεών και του BOD σε εγκαταστάσεις πρωτοβάθμιας καθίζησης. o Μη βιοδιασπώμενες οργανικές ουσίες μετατρέπονται με χημική οξείδωση σε άλλες λιγότερο επικίνδυνες ή καλύτερα «βιοεπεξεργάσιμες» ενώσεις. o Εφαρμόζεται επίσης στην απομάκρυνση βαρέων μετάλλων (Fe 2+, Fe 3+, Cu 2+, Zn 2+, Cr 3 + κ.λ.π.) και φωσφόρου καθώς και για τον έλεγχο της διάβρωσης των υπονόμων από την έκλυση υδρόθειου (H 2 S) και τη δημιουργία θειικού οξέος (H 2 SO 4 ). o Πολλές φορές η χημική κατακρήμνιση εφαρμόζεται σε συνδυασμό με τις διεργασίες της κροκίδωσης και της συσσωμάτωσης. o Τα χημικά αντιδραστήρια τα οποία χρησιμοποιούνται είναι συνήθως ισχυρά οξειδωτικά μέσα, όπως το όζον (O 3 ), το διοξείδιο του χλωρίου (ClO 2 ), το χλώριο (Cl 2 ), το υποχλωριώδες οξύ (HOCl), το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H 2 O 2 ), το υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO 4 ) κ.ά. o Περιλαμβάνουν ακόμα τα υδροξείδια (ΟΗ - ) και τα σουλφίδια (S 2- ) και πιο σπάνια τα ανθρακικά ιόντα (CO 3 2- ). o Τα προϊόντα των αντιδράσεων είναι αδιάλυτα άλατα που καθιζάνουν στον πυθμένα των δεξαμενών αντίδρασης ή των δεξαμενών τελικής καθίζησης.

14 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 4. Χημικές διεργασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων o Η κροκίδωση (coagulation) - συσσωμάτωση (flocculation) είναι φυσικοχημική - ηλεκτροχημική διεργασία, η οποία αποσκοπεί στην περαιτέρω απομάκρυνση οργανικού φορτίου ως COD και εφαρμόζεται για την κατακρήμνιση των αιωρούμενων κολλοειδών ρύπων, οι οποίοι στη συνέχεια απομακρύνονται στις δεξαμενές καθίζησης.

15 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 4. Χημικές διεργασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων o Κροκίδωση ή θρόμβωση ονομάζεται το φαινόμενο της εξουδετέρωσης του ηλεκτρικού φορτίου των μικκυλίων κολλοειδούς διασποράς, με αποτέλεσμα τη συνένωση των αποσταθεροποιημένων κολλοειδών και τη δημιουργία μεγάλων σχηματισμών, δηλαδή κροκίδων. o Ακολουθεί η συσσωμάτωση και καταβύθιση. Συσσωμάτωση είναι η διεργασία κατά την οποία τα κολλοειδή και λεπτομερή αιωρούμενα υλικά ενός υδατικού διαλύματος προετοιμάζονται με κατάλληλα μέσα για συνένωση. o Πρακτικά, η συσσωμάτωση αποτελεί διεργασία αποσταθεροποίησης του σταθερού κολλοειδούς διαλύματος. o Ο όρος καταβύθιση έχει νόημα όταν τα πρώην κολλοειδή συστατικά είναι βαρύτερα από το κύριο συστατικό του πρώην κολλοειδούς συστήματος. o Αν είναι ελαφρύτερα τότε και πάλι απομακρύνονται, αλλά προς τα πάνω, π.χ. ως φυσαλίδες, αν είναι αέρια.

16 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 4. Χημικές διεργασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων Ορθογώνια δεξαμενή κροκίδωσης καθίζησης

17 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 4. Χημικές διεργασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων o Σε κάθε περίπτωση, με την κροκίδωση το συνολικό σύστημα παύει να φαίνεται ομογενές. o Κι αυτό γιατί όταν με τη συσσωμάτωση τα σωματίδια των συστατικών ξεπεράσουν το όριο των 10-4 cm, γίνονται πλέον ορατά. o Τα κολλοειδή και αδρομερή αιωρούμενα σωματίδια που υπάρχουν στο νερό και στα απόβλητα προετοιμάζονται με κατάλληλα αντιδραστήρια για την αποσταθεροποίηση, τη συνένωση και την απομάκρυνσή τους. o Κολλοειδή ονομάζονται τα συστήματα διασποράς σε μορφή σωματιδίων τάξης μεγέθους cm (0,01-1,0 μm) που ονομάζονται μικκύλια. o Τα μικκύλια μπορεί να είναι συσσωματώματα μορίων, μικροκρύσταλλοι, ή μεγαλομόρια, δηλαδή μόρια πολύ μεγάλου μοριακού βάρους και διαστάσεων, όπως οι πρωτεΐνες, τα πολυμερή, τα νουκλεϊνικά οξέα, οι πολυσακχαρίτες κ.ά. o Οπτικά φαίνονται ότι είναι ομογενή μίγματα. o Η απομάκρυνσή τους με απλή καθίζηση είναι αδύνατη.

18 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 4. Χημικές διεργασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων o Τα σωματίδια αυτά φέρουν συνήθως αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο και η αυθόρμητη συνένωσή τους, λόγω των δυνάμεων έλξεως Van der Waals, εξουδετερώνεται από τις ηλεκτρικές απωστικές δυνάμεις οι οποίες αυξάνονται όσο μικρότερα είναι τα κολλοειδή, λόγω της μεγάλης ειδικής επιφάνειας και των κολλοειδών ιδιοτήτων που αυτά παρουσιάζουν. o Συνεπώς πρέπει πρώτα να αποσταθεροποιηθούν και στη συνέχεια να συνενωθούν σε μεγαλύτερους σχηματισμούς (κροκίδες, flocs) για πιο αποτελεσματική απομάκρυνση. o Ανάλογα με την ικανότητα ή όχι να προσροφούν μόρια του κύριου συστατικού και να αυξάνουν το μέγεθός τους, τα μικκύλια διακρίνονται σε υδρόφοβα, αν δεν έχουν την ικανότητα να προσροφούν μόρια του κύριου συστατικού και δεν αυξάνουν το μέγεθός τους, και σε υδρόφιλα αν έχουν την ικανότητα να προσροφούν μόρια του κύριου συστατικού και να αυξάνουν το μέγεθός τους. o Ενώ λοιπόν τα μικκύλια των κολλοειδών είναι σχετικά μεγάλα και βαριά, δεν καταβυθίζονται όπως θα περίμενε κανείς, γιατί απωθούνται αμοιβαία μεταξύ τους, επειδή έχουν εξωτερικά ομοειδές ηλεκτρικό φορτίο (θετικό ή αρνητικό).

19 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 4. Χημικές διεργασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων o Η σταθερότητα των υδρόφοβων κολλοειδών οφείλεται στις απωστικές ηλεκτρικές δυνάμεις, ενώ των υδρόφιλων οφείλεται περισσότερο στη συγγένεια τους με το νερό, καθώς διασκορπίζονται εύκολα στη μάζα του και λιγότερο στα ηλεκτρικά φορτία που διαθέτουν. o Ένας επιπλέον λόγος σταθερότητας των κολλοειδών είναι η προστασία που τους παρέχουν ορισμένες ουσίες που προσροφώνται σε αυτά. o Τα κυριότερα χημικά μέσα που χρησιμοποιούνται σαν κροκιδωτικά ή θρομβωτικά (coagulants) είναι το θειικό αργίλιο (Al 2 (SO 4 ) 3.18H 2 O), ο θειικός σίδηρος (Fe 2 (SO 4 ) 3 ), ο επταένυδρος θειικός υποσίδηρος (FeSO 4.7H 2 O), ο χλωριούχος σίδηρος (FeCl 3.6Η 2 Ο), το αργιλικό νάτριο (NaAlO 2 ) και η υδράσβεστος (Ca(OH) 2 ). o Χρησιμοποιούνται ακόμα το θειικό οξύ (H 2 SO 4 ), το διοξείδιο του θείου (SO 2 ), διάφοροι πολυηλεκτρολύτες (πολυοξέα και πολυαμίδια με ηλεκτρικά ενεργές ομάδες όπως COOH -, CH 2 COH - CO -, NH - 2 κ.λ.π. που κυκλοφορούν με διάφορες εμπορικές ονομασίες) σαν βοηθητικά θρόμβωσης.

20 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 4. Χημικές διεργασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων o Στην περίπτωση κροκίδωσης και καθίζησης σε κοινή δεξαμενή, η κροκίδωση πραγματοποιείται στον κεντρικό κολουροκωνικό χώρο από τον οποίο το νερό εξέρχεται κοντά στον πυθμένα δια μέσου του στρώματος της ιλύος ώστε να ενισχυθεί η κροκίδωση. o Το καθαρισμένο νερό υπερχειλίζει σε περιμετρική διώρυγα της δεξαμενής και από εκεί οδηγείται στο διυλιστήριο. o Συνήθως ο χώρος κροκίδωσης σχεδιάζεται για μέσο χρόνο παραμονής του νερού ίσο με min.

21 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 4. Χημικές διεργασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων o Η αποτελεσματικότητα των κροκιδωτικών υλικών καθώς επίσης και το περιβάλλον στο οποίο δρουν καλύτερα (θερμοκρασία, ph, ρυθμός ανάδευσης κ.λ.π.) ελέγχεται με εργαστηριακές δοκιμές (Jar test).

22 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 5. Προσρόφηση o Προσρόφηση είναι το φαινόμενο μεταφοράς μάζας από την υγρή φάση στην επιφάνεια ενός στερεού. o Πρόκειται για διεργασία συσσώρευσης των συστατικών τα οποία βρίσκονται σε ένα διάλυμα πάνω σε μια κατάλληλη επιφάνεια. o Η προσρόφηση των συστατικών στο προσροφητικό μέσο πραγματοποιείται δια μέσου των ηλεκτροστατικών δυνάμεων που έλκουν το προσροφούμενο συστατικό από το διάλυμα στη στερεά επιφάνεια του προσροφητικού. o Οι δυνάμεις ή ο μηχανισμός με τον οποίο το προσροφούμενο συστατικό έλκεται στην επιφάνεια του προσροφητικού υλικού, μπορεί να είναι φυσικές ή χημικές χωρίς σαφή προσδιορισμό μεταξύ των φυσικών και χημικών ηλεκτροστατικών δυνάμεων που αναπτύσσονται. o Τα σπουδαιότερα προσροφητικά μέσα είναι ο ενεργός άνθρακας, τα συνθετικά πολυμερή και κάποια προσροφητικά μέσα που βασίζονται στο πυρίτιο.

23 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 5. Προσρόφηση o Όλα αυτά εφαρμόζονται για την απομάκρυνση οργανικών ενώσεων και ιχνοστοιχείων. o Ο κονιορτοποιημένος ενεργός άνθρακας έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε ταμιευτήρες νερού και σε δεξαμενές καθίζησης, όπου ενεργεί τόσο σαν προσροφητικό μέσο των στοιχείων που προκαλούν οσμές. o Ο ενεργός άνθρακας παράγεται από ποικίλες οργανικές πρώτες ύλες (ύλες με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα), όπως ξύλο, λιγνίτη κ.ά. o Η πρώτη ύλη απανθρακώνεται απουσία αέρα στους 650 o C περίπου ή οξειδώνεται με κατάλληλους ατμούς και αέρια, όπως ο υδρατμός και το διοξείδιο του άνθρακα, στους 850 o C περίπου. o Με τη θερμική επεξεργασία α άνθρακας αποκτά πόρους με πολύ μεγάλη ειδική επιφάνεια ( m 2 /g). o Στην επιφάνεια αυτή μπορεί να γίνει προσρόφηση των διαλυμένων οργανικών ουσιών οι οποίες υπάρχουν στο νερό.

24 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 5. Προσρόφηση o Υπάρχουν δύο είδη ενεργού άνθρακα, κοκκοποιημένος (Granular Activated Carbon, GAC) και ο κονιορτοποιημένος (Powdered Activated Carbon, PAC). o Ο κοκκώδης (κοκκοποιημένος) ενεργός άνθρακας έχει συνήθως την κοκκομετρική σύνθεση της άμμου των διυλιστηρίων (0,1 1,0 mm). o Η διάμετρος του κονιορτοποιημένου ενεργού άνθρακα κυμαίνεται μεταξύ 0,050 0,075 mm. o Η προσροφητική ικανότητά του είναι μεγάλη. o Μισό κιλό λεπτού κονιορτοποιημένου ενεργού άνθρακα περιέχει 1013 κόκκους ενώ 30 περίπου λίτρα κόκκων έχουν ολική επιφάνεια περίπου 28 Km 2. o Ο κοκκώδης ενεργός άνθρακας απομακρύνει αποτελεσματικά τα διαλυμένα οργανικά συστατικά ακόμα και όταν αυτά βρίσκονται στο νερό σε χαμηλές συγκεντρώσεις. o Οι οργανικές ουσίες προσροφώνται στη μεγάλη ειδική επιφάνεια του άνθρακα ενώ, παράλληλα, η βιολογική αποικοδόμηση ανοίγει ξανά τους πόρους και τις διόδους μεταξύ των κόκκων.

25 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 5. Προσρόφηση o Γενικά, έχει παρατηρηθεί ότι με τη χρήση του ενεργού άνθρακα, για την απομάκρυνση των οργανικών ενώσεων, τα οργανικά συστατικά μικρού μοριακού βάρους δεν δεσμεύονται από το σύστημα του ενεργού άνθρακα. o Η προσρόφηση των ρύπων εξασφαλίζεται σε κλίνες, οι οποίες περιέχουν ενεργό άνθρακα σε κοκκώδη μορφή. o Οι κλίνες που περιέχουν κονιορτοποιημένο ενεργό άνθρακα παρουσιάζουν προβλήματα απόφραξης των πόρων τους από τα σωματίδια που περιέχει το νερό. o Μετά από αρκετές χρήσεις ο άνθρακας πρέπει να αναγεννηθεί. o Αυτό επιτυγχάνεται με τη θέρμανσή του στους o C. o Οι μονάδες επαφής του άνθρακα με το νερό αποτελούνται είτε από κλίνες με καθοδική ροή, που προσροφούν και διυλίζουν ταυτόχρονα τα αιωρούμενα στερεά είτε από στήλες με ανοδική ή καθοδική ροή. o Ο χρόνος επαφής πρέπει να είναι όσο το δυνατόν περιορισμένος διότι οι αυξημένοι χρόνοι, παρ όλο που δεν βελτιώνουν ουσιαστικά την απόδοση, οδηγούν στη δημιουργία ανεπιθύμητων αναερόβιων συνθηκών με παραγωγή υδρόθειου (H 2 S).

26 Τριτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων 6. Ιοντοεναλλαγή o Η ιοντοεναλλαγή είναι μια φυσικοχημική διεργασία με την οποία επιτυγχάνεται μεταφορά ιόντων από ένα αδιάλυτο στερεό σε μια υγρή φάση και αντίστροφα. o Πιο απλά, ιόντα ενός είδους που βρίσκονται σε ένα αδιάλυτο μέσο ανταλλαγής αντικαθίστανται από ιόντα διαφορετικού είδους που βρίσκονται στο διάλυμα. o Το αδιάλυτο στερεό διαθέτει ευκίνητα ανιόντα ή κατιόντα ικανά για αντιστρεπτή και στοιχειομετρική εναλλαγή με ιόντα ίδιου φορτίου από το διάλυμα ενός ηλεκτρολύτη με το οποίο έρχεται σε επαφή. o Η διεργασία αυτή βασίζεται στην ικανότητα κάποιων υλικών - ορυκτών (ζεόλιθοι) ή συνθετικών (ρητίνες) - να δεσμεύουν εκλεκτικά διάφορα ιόντα. o Μέσα από μια υψίκορμη κυλινδρική δεξαμενή που περιέχει τον ιοντοεναλλάκτη, διέρχεται το νερό και ο ιοντοεναλλάκτης δεσμεύει τα προς απομάκρυνση ιόντα. o Ένα ιόν ανταλλάσσεται με κάποιο άλλο, κρατείται προσωρινά στο μέσο και κατόπιν απελευθερώνεται στο διάλυμα αναγέννησης. o Μετά από πολλές χρήσεις ο ιοντοεναλλάκτης (η ρητίνη) αναγεννιέται για να επαναχρησιμοποιηθεί.

27 Απολύμανση υγρών αποβλήτων o Η απολύμανση των υγρών αποβλήτων έχει ως στόχο την καταστροφή ή την αδρανοποίηση των παθογόνων μικροοργανισμών ώστε να προστατευτεί η δημόσια υγεία. o Όλες οι μέθοδοι απολύμανσης στοχεύουν στην καταστροφή των βακτηρίων, των ιών και των λοιπών μικροοργανισμών που πιθανό να είναι φορείς ασθενειών, ή μπορούν να εξελιχθούν σε τέτοιους. o Το απολυμαντικό μέσο πρέπει να είναι δραστικό σε όλες τις κατηγορίες μικροοργανισμών που παρουσιάζονται ή αναμένεται να παρουσιασθούν στο σύστημα, να συμφέρει οικονομικά η εφαρμογή του, να μην δημιουργεί παρενέργειες στο σύστημα και να μη διευκολύνει την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη ανεπιθύμητων ειδών, να μην δημιουργεί σοβαρούς κινδύνους για το προσωπικό και το περιβάλλον. o Επισημαίνεται ότι οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παρουσιάζουν διαφορετική ανθεκτικότητα στα διάφορα απολυμαντικά μέσα. o Οι σπόροι των βακτηρίων και των πρωτόζωων παρουσιάζουν μεγάλη ανθεκτικότητα και ακολουθούν οι ιοί και τα βακτήρια. o Οι κύριες κατηγορίες ανθρώπινων εντερικών μικροοργανισμών οι οποίες υπάρχουν στα υγρά απόβλητα και πρέπει να θανατωθούν πριν τα υγρά απόβλητα διατεθούν στο περιβάλλον είναι τα βακτήρια, τα πρωτόζωα, οι ωοκύστες, οι κύστες, οι ιοί και οι έλμινθες.

28 Απολύμανση υγρών αποβλήτων o Η περιεκτικότητα των τυπικών αστικών λυμάτων σε κολοβακτηρίδια είναι της τάξης των CFU / 100 ml. o Είναι προφανές λοιπόν ότι στα λύματα θα υπάρχουν και παθογόνοι μικροοργανισμοί. o Με τις επί μέρους διεργασίες κατά την επεξεργασία των λυμάτων απομακρύνεται ένα μεγάλο ποσοστό αυτών των μικροοργανισμών. o Στις σχάρες για παράδειγμα επιτυγχάνεται ποσοστό απομάκρυνσης % περίπου, στους αμμοσυλλέκτες % περίπου και κατά την καθίζηση απομακρύνεται ποσοστό της τάξης του %. o Με τη βιολογική επεξεργασία και πιο συγκεκριμένα με τη μέθοδο της ενεργού ιλύος επιτυγχάνεται απομάκρυνση του % των μικροοργανισμών. o Αυτό όμως δεν είναι αρκετό. o Η απολύμανση με τη χρήση ισχυρών οξειδωτικών παραγόντων (Cl 2, ClO 2, O 3 ) ή με υπεριώδη ακτινοβολία (UV) είναι απαραίτητη προκειμένου να αποφευχθεί η μικροβιακή μόλυνση των φυσικών αποδεκτών γιατί αυτοί χρησιμοποιούνται για υδροληψία, κολύμβηση, αλιεία κ.λ.π.

29 Απολύμανση υγρών αποβλήτων o Με την απολύμανση λοιπόν επιτυγχάνεται καταστροφή ή αδρανοποίηση των μικροοργανισμών που περιέχονται στα λύματα, σε ποσοστό της τάξης του 98 99,9 %, ώστε αυτοί να μην είναι ικανοί να μεταδώσουν ασθένειες στα ζώα και τους ανθρώπους. o Με τον όρο «αδρανοποίηση» εννοείται όχι απαραίτητα θανάτωση των μικροοργανισμών αλλά παρεμπόδιση της ανάπτυξης ή της δυνατότητας αναπαραγωγής. Ταξινόμηση των απολυμαντικών μέσων

30 Απολύμανση υγρών αποβλήτων o Οι μηχανισμοί με τους οποίους δρουν τα απολυμαντικά μέσα είναι: η καταστροφή του κυτταρικού υλικού των μικροοργανισμών, η παρεμβολή στον ενεργειακό τους μεταβολισμό με την αδρανοποίηση της λειτουργίας των ενζύμων τους και η παρεμβολή στην βιοσύνθεση και την ανάπτυξή τους παρεμποδίζοντας τη σύνθεση των πρωτεϊνών, των νουκλεϊνικών οξέων και των κυτταρικών τοιχωμάτων. o Η αποτελεσματικότητα της απολύμανσης εξαρτάται από πολλές παραμέτρους, κυριότερες από τις οποίες είναι: το είδος, η δόση και ο χρόνος επαφής του απολυμαντικού, ο τύπος και η φυσιολογική κατάσταση του μικροοργανισμού (πρωτόζωα, βακτήρια, ιοί), το ph, η θερμοκρασία, η θολότητα και η διαλυμένη οργανική ύλη.

31 Απολύμανση υγρών αποβλήτων 1. Χλωρίωση o Το χλώριο (Cl 2 ) είναι ουσία τοξική για τον άνθρωπο και τα ζώα, σε χαμηλές όμως συγκεντρώσεις οι οποίες απαιτούνται για την καταστροφή των παθογόνων μικροοργανισμών είναι αβλαβές. o Όταν το αέριο χλώριο αναμιγνύεται με το νερό σχηματίζεται υποχλωριώδες οξύ (HOCI) κατά την εξίσωση: o Το υδροχλωρικό οξύ (HCl) που παράγεται κατά την αντίδραση εξουδετερώνεται από τα όξινα ανθρακικά (HCO 3- ) του νερού. o Το υποχλωριώδες οξύ είναι ένα ασθενές οξύ που διασπάται στη συνέχεια σε ιόντα υδρογόνου (Η + ) και υποχλωριώδη ιόντα (ΟC - )

32 Απολύμανση υγρών αποβλήτων 1. Χλωρίωση o Η βακτηριοκτόνος δράση του υποχλωριώδους οξέως (HOCI) είναι ισχυρότερη από αυτήν του υποχλωριώδους ιόντος. o Έχει διαπιστωθεί ότι το υποχλωριώδες οξύ είναι % πιο αποτελεσματικό απ ότι τα υποχλωριώδη ιόντα. o Η παρουσία όμως του υποχλωριώδους οξέως στο νερό εξαρτάται κυρίως από το pη. o Έτσι, σε χαμηλές τιμές ph υπερισχύει το οξύ (HOCl), ενώ σε υψηλές τιμές υπερισχύουν τα υποχλωριώδη ιόντα (ΟC l- ).

33 Απολύμανση υγρών αποβλήτων 1. Χλωρίωση o Ο πίνακας δίνει την ποσοστιαία αναλογία των υποχλωριωδών ιόντων (OCl - ) και του υποχλωριώδους οξέος (HOCl) για διάφορες τιμές του ph. o Όταν το ph του νερού είναι 7,5, οι συγκεντρώσεις του HOCl και του OCl - ισοδύναμες. είναι o Σε χαμηλές τιμές (ph<6) η απολύμανση είναι καλή αλλά η διάβρωση που προκαλείται από τους οξειδωτικούς παράγοντες είναι ισχυρότατη. o Τα παραπροϊόντα της απολύμανσης είναι διχλωραμίνες και τριχλωραμίνες. o Σε υψηλές τιμές (ph>6) η απολύμανση είναι κακή, η διάβρωση είναι ανύπαρκτη και το παραπροϊόν της απολύμανσης είναι μονοχλωραμίνες. o Για τιμές ph μεταξύ 7,0 και 8,0 η απολύμανση είναι η μέγιστη, η διάβρωση ελάχιστη και τα παραπροϊόντα της απολύμανσης είναι μονοχλωραμίνες και διχλωραμίνες σε χαμηλές συγκεντρώσεις. o Με βάση τα παραπάνω μέγιστη απολύμανση επιτυγχάνεται για τιμές ph μεταξύ 5,5 και 7,5.

34 Απολύμανση υγρών αποβλήτων 1. Χλωρίωση o Σημειώνεται τέλος ότι όσο υψηλότερη είναι η τιμή του ph και όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία τόσο περισσότερη ποσότητα χλωρίου απαιτείται για την επιτυχή απολύμανση. Καμπύλη ιονισμού του υποχλωριώδους οξέος (HOCl) σε σχέση με το ph σε θερμοκρασία 25 o C Ποσοστιαία αναλογία υποχλωριωδών ιόντων (OCl - ) και υποχλωριώδους οξέος (HOCl) για διάφορες τιμές του ph

35 Απολύμανση υγρών αποβλήτων 1. Χλωρίωση o Το τμήμα του συνολικά υπάρχοντος ενεργού χλωρίου, το οποίο βρίσκεται σε μορφή υποχλωριώδους οξέως (HOCl) και υποχλωριωδών ιόντων (ΟCl - ) είναι γνωστό σαν ελεύθερο διαθέσιμο χλώριο ή υπολειμματικό χλώριο. o Σημειώνεται ότι σαν ενεργό χλώριο εννοείται το άθροισμα όλων των ενώσεων χλωρίου που υπάρχουν σε κάποια χρονική στιγμή στο νερό και έχουν απολυμαντική δράση. o Η πιο συνηθισμένη μέθοδος απολύμανσης των υγρών αποβλήτων είναι η χλωρίωση (με αέριο χλώριο ή με διοξείδιο του χλωρίου ή με υποχλωριώδες νάτριο) και η πιο σημαντική παράμετρος κατά τη χλωρίωση είναι ο χρόνος επαφής των αποβλήτων με το χλώριο. o Το σύστημα της χλωρίωσης σχεδιάζεται ώστε να εξασφαλίζεται ότι το % περίπου της μάζας των υγρών αποβλήτων παραμένει στη δεξαμενή η οποία είναι μαιανδρικού τύπου για τουλάχιστον λεπτά. o Η δόση του χλωρίου που απαιτείται για επιτυχή απολύμανση είναι συνάρτηση της αρχικής απαίτησης χλωρίου, της εξασθένισής του κατά τον χρόνο επαφής και της απαιτούμενης συγκέντρωσης του υπολειπόμενου χλωρίου το οποίο θα επιτελέσει το έργο της απολύμανσης.

36 Απολύμανση υγρών αποβλήτων 1. Χλωρίωση o Οι τυπικές τιμές της αρχικής απαίτησης χλωρίου για διάφορους τύπους αστικών υγρών αποβλήτων οι οποίοι βασίζονται σε χρόνο επαφής λεπτά είναι οι εξής: μετά από πρωτοβάθμια επεξεργασία mg/lt, μετά από βιολογική επεξεργασία (μέθοδος ενεργού ιλύος) 5 10 mg/lt, μετά από διήθηση της εκροής (μέθοδος ενεργού ιλύος) 5 8 mg/lt, μετά από απονιτροποίηση (μέθοδος ενεργού ιλύος) 5 8 mg/lt, μετά από βιολογική επεξεργασία (χαλικοδιυλιστήρια) 5 15 mg/lt. o Για να εξασφαλιστεί η παραμονή των κατεργασμένων αποβλήτων στη δεξαμενή επαφής χλωρίου για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο, η πιο κοινή προσέγγιση είναι η χρήση δεξαμενών επαφής μεγάλου μήκους εμβολικής ροής με στρογγυλεμένα άκρα ή μια σειρά εσωτερικά συνδεδεμένων δεξαμενών ή τμημάτων.

37 Απολύμανση υγρών αποβλήτων 1. Χλωρίωση o Οι δεξαμενές επαφής χλωρίου εμβολικής ροής που κατασκευάζονται σε μαιανδρική μορφή για την εξοικονόμηση χώρου, απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή στο σχεδιασμό τους για να περιοριστεί ο σχηματισμός υδραυλικών νεκρών ζωνών που μειώνουν τους υδραυλικούς χρόνους παραμονής. Λόγοι μήκους προς πλάτος τουλάχιστον 20:1 και η χρήση ανακλαστήρων και πτερυγίων βοηθούν στην ελαχιστοποίηση των βραχυκυκλώσεων ροής.

38 Απολύμανση υγρών αποβλήτων 2. Οζόνωση o Το όζον (Ο 3 ) χρησιμοποιείται κυρίως για την απολύμανση του πόσιμου νερού. o Όμως η υψηλή οξειδωτική του ικανότητα το καθιστά ιδιαίτερα ελκυστικό για την αποικοδόμηση σύνθετων οργανικών ουσιών που παραμένουν στα υγρά απόβλητα μετά το στάδιο της βιολογικής επεξεργασίας. o Το όζον είναι χημικά ασταθές αέριο και διασπάται πολύ γρήγορα μετά την παραγωγή του. o Γι αυτό παράγεται επί τόπου από υγρό οξυγόνο με τη μέθοδο των ηλεκτρικών εκκενώσεων. o Η κατανάλωση ενέργειας είναι αρκετά μεγάλη.

39 Απολύμανση υγρών αποβλήτων 2. Οζόνωση o Η αποτελεσματικότητα του όζοντος στη διάσπαση των υπολειμματικών οργανικών ουσιών εξαρτάται από τη δόση, το ph των αποβλήτων και την συγκέντρωση του οργανικού φορτίου. o Το βασικό μειονέκτημα της χρήσης όζοντος είναι το υψηλό κόστος των εγκαταστάσεων παραγωγής του και το υψηλό κόστος λειτουργίας τους. o Η οζόνωση ενδείκνυται σε περιπτώσεις όπου τα επεξεργασμένα υγρά απόβλητα δεν πρέπει να περιέχουν παραπροϊόντα χλωρίωσης και όταν απαιτείται μετά από τη χλωρίωση και ένα ακόλουθο στάδιο αποχλωρίωσης. o Η ποσότητα του όζοντος που απαιτείται για την απολύμανση βιολογικά κατεργασμένων υγρών αποβλήτων είναι gr/m 3 λυμάτων και η διάρκεια της αντίδρασης είναι λεπτά. o Για πλήρη καταστροφή των κυτταρικών δεσμών ακόμη και στην περίπτωση των ιών, απαιτούνται υπολειμματικές συγκεντρώσεις από 0,2 0,5 mg/lt με χρόνο επαφής 6 λεπτά.

40 Απολύμανση υγρών αποβλήτων 3. Απολύμανση με υπεριώδη ακτινοβολία (UV) o Η εφαρμογή υπεριώδους ακτινοβολίας (UV) για την καταστροφή των μικροοργανισμών που περιέχονται στα υγρά απόβλητα οφείλεται στην απορρόφηση της ακτινοβολίας από το γενετικό υλικό (DNA) των κυττάρων. o Η μέγιστη καταστροφική ικανότητα της υπεριώδους ακτινοβολίας επιτυγχάνεται στην περιοχή του UVC, σε μήκος κύματος nm, όπου αναφέρεται η μέγιστη απορρόφησή της από τα νουκλεϊνικά οξέα των μικροοργανισμών. o Μέτρο της αποτελεσματικότητας της απολύμανσης με υπεριώδη ακτινοβολία αποτελεί η ποσότητα, δηλαδή η δόση της ενέργειας που απορροφάται από το μικροοργανισμό. o Η ποσότητα αυτή είναι το γινόμενο του ρυθμού με τον οποίο η ενέργεια, δηλαδή η ένταση, παρέχεται επί τον χρόνο κατά τον οποίο ο μικροοργανισμός εκτίθεται σε αυτή. o Παρ όλα αυτά, αύξηση της δόσης οδηγεί συχνά σε μειωμένη απολυμαντική δράση, γεγονός που οφείλεται στην προσρόφηση των βακτηρίων στα αιωρούμενα σωματίδια. o Μια άλλη παράμετρος που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη είναι ότι ορισμένες ανόργανες και οργανικές ενώσεις που υπάρχουν στα απόβλητα απορροφούν στο μήκος κύματος της εκπεμπόμενης υπεριώδουςακτινοβολίας.

41 Απολύμανση υγρών αποβλήτων 3. Απολύμανση με υπεριώδη ακτινοβολία (UV) o Η δόση της ακτινοβολίας εξαρτάται από την ένταση της ακτινοβολίας (ενέργεια, mw) και το χρόνο (διάρκεια ακτινοβολίας, s) και είναι αντιστρόφως ανάλογη προς την επιφάνεια που ακτινοβολείται (cm 2 ), δηλαδή: o Τα πλεονεκτήματα της απολύμανσης με UV είναι: Η μέθοδος είναι αποτελεσματική για πολλά και διάφορα είδη μικροοργανισμών. Δεν επιφέρει χημικές μεταβολές στα απόβλητα οπότε δεν μεταβάλει την επίπτωσή τους στον υδάτινο αποδέκτη. Δεν υπάρχει τοξική υπολειμματική συγκέντρωση. Ο εξοπλισμός καταλαμβάνει μικρό χώρο και είναι σχετικά οικονομικός.

42 Απολύμανση υγρών αποβλήτων 3. Απολύμανση με υπεριώδη ακτινοβολία (UV) o Τα μειονεκτήματα συνίστανται: στην απουσία μετρήσιμης υπολειμματικής ποσότητας σε αντίθεση με τη χλωρίωση και το υπολειμματικό χλώριο, στην απουσία μεθόδων μέτρησης της δόσης, γεγονός που παρεμποδίζει επίσης τον έλεγχο και στην πιθανότητα φωτοεπισκευής των κυττάρων που έχουν πληχθεί από την ακτινοβολία UV. η πτώση της απόδοσης των συσκευών ακτινοβολίας και της διάρκειας ζωής των λαμπτήρων και ότι οι λαμπτήρες και οι επιφάνειες ανάκλασης λερώνουν με την πάροδο του χρόνου.

43 Απολύμανση υγρών αποβλήτων 3. Απολύμανση με υπεριώδη ακτινοβολία (UV) o Τα συστήματα απολύμανσης UV διακρίνονται συνήθως σε οριζόντια, όπου οι λυχνίες τοποθετούνται παράλληλα με τη ροή και κάθετα, όπου οι λυχνίες τοποθετούνται κάθετα σε σχέση με τη ροή των υγρών αποβλήτων. o Οι προϋποθέσεις για καλή απολύμανση των υγρών αποβλήτων με υπεριώδη ακτινοβολία είναι ο περιοδικός καθαρισμός των λαμπτήρων (π.χ. ανά δεκαήμερο) και η χαμηλή περιεκτικότητα των αποβλήτων σε αιωρούμενα στερεά (< 20 mg/lt).

44 Απολύμανση υγρών αποβλήτων 3. Απολύμανση με υπεριώδη ακτινοβολία (UV) Απομάκρυνση ρυπαντών από τα υγρά απόβλητα με απολύμανση και προσρόφηση

45 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. o Η ιλύς, όπως αποβάλλεται από τα διάφορα στάδια επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων έχει μεγάλη περιεκτικότητα σε νερό και παθογόνους μικροοργανισμούς. o Η ακατέργαστη ιλύς η οποία περιέχει 70 % οργανικά συστατικά και 30 % ανόργανα συστατικά υποβάλλεται σε ιδιαίτερες επεξεργασίες, έτσι ώστε να αποκτήσει την κατάλληλη ποιότητα για τελική διάθεση, χωρίς να προκαλεί περαιτέρω προβλήματα ρύπανσης. o Οι κύριοι στόχοι της επεξεργασίας συνίστανται στη μείωση του όγκου της, στην αφυδάτωση και στην αδρανοποίηση των οργανικών ουσιών που περιέχει. o Η αδρανοποιηθείσα ιλύς περιέχει 45 % οργανικά συστατικά και 55 % ανόργανα συστατικά. o Η ποσότητα της παραγόμενης ιλύος εξαρτάται από τα περιεχόμενα στερεά στα απόβλητα και από τον βαθμό απόδοσης των διαφόρων σταδίων της επεξεργασίας των αποβλήτων. o Ενδεικτικά αναφέρεται ότι από την πρωτοβάθμια καθίζηση προκύπτουν ποσότητες της τάξης των 45 gr / κατ. ημ. και από την δευτεροβάθμια καθίζηση ποσότητες της τάξης των gr / κατ. ημ. o Συνολικά όταν πρόκειται για ΕΕΛ με πρωτοβάθμια καθίζηση, βιολογική επεξεργασία των λυμάτων και απομάκρυνση του φωσφόρου, οι υπολογισμοί γίνονται με ποσότητες περίπου της τάξης των 90 gr / κατ. ημ.

46 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. o Με βάση την περιεκτικότητα σε νερό η ιλύς θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ως: πολύ ρευστή εάν περιέχει νερό σε > 85 %, και ξηρή εάν περιέχει νερό < %. o Η ιλύς που περιέχει νερό της τάξης του % χαρακτηρίζεται ως κοκκώδης ή ανθεκτικά στερεή, o Η ιλύς που περιέχει νερό της τάξης του % χαρακτηρίζεται ως σχετικά στερεή και o Η ιλύς που περιέχει νερό σε ποσοστό % χαρακτηρίζεται ως πλαστική ή χυλώδης. o Το νερό που περιέχει η ιλύς είτε αυτή προέρχεται από τις δεξαμενές αρχικής καθίζησης είτε από τις δεξαμενές τελικής καθίζησης κατατάσσεται σε κατηγορίες ανάλογα με τα αίτια που το συγκρατούν μεταξύ των θρόμβων και των λοιπών σωματιδίων της ιλύος. o Το 70 % είναι νερό πλήρωσης των κενών χώρων που διαχωρίζεται σχετικά εύκολα με βαρύτητα ή επίπλευση, δηλαδή με πάχυνση της ιλύος και φυγοκέντριση. o Το 22 % είναι το προσκολλημένο νερό και νερό τριχοειδών φαινομένων που για να διαχωριστεί πρέπει να ασκηθούν μηχανικές δυνάμεις (πίεσης, υποπίεσης, φυγοκέντρησης κ.λ.π.).

47 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. o Το υπόλοιπο 8 % είναι το εσωτερικό νερό και νερό προσροφημένο στις επιφάνειες των θρόμβων και των σωματιδίων που δεν διαχωρίζεται εύκολα με μηχανικά μέσα αλλά διαχωρίζεται κυρίως με θέρμανση. o Το νερό που περιέχεται στα κύτταρα των βακτηρίων που αποτελούν τη βιομάζα, είναι δυνατόν να διαχωριστεί και με τον ενδογενή μεταβολισμό (αυτοαποικοδόμηση). o Συνεπώς για να απομακρυνθεί και το νερό των δύο τελευταίων κατηγοριών, δηλαδή το υπόλοιπο 30 %, θα πρέπει η ιλύς πέρα από τη πάχυνση να υποστεί αφυδάτωση, αδρανοποίηση και θέρμανση. o Η αφυδάτωση μπορεί να επιτευχθεί είτε με φυσικές μεθόδους όπως οι κλίνες ξήρανσης και η ηλιακή ακτινοβολία είτε με τεχνητές μεθόδους όπως οι ταινιοφιλτρόπρεσσες και οι φυγοκεντρικοί διαχωριστές.

48 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Η Τυπική σύσταση της ιλύος πριν και μετά από επεξεργασία

49 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. o Η ιλύς που προέρχεται από τη μηχανική επεξεργασία περιέχει πολλά αδρανή υλικά όπως άμμο, γυαλιά, χώμα κ.λ.π. και αφυδατώνεται εύκολα. o Η ιλύς που προέρχεται από την πρωτοβάθμια καθίζηση είναι αρκετά πυκνή με περιεκτικότητα σε στερεά της τάξης του 3 8 %, αφυδατώνεται σχετικά εύκολα και μυρίζει πολύ έντονα. Περιέχει ανόργανα και οργανικά συστατικά. o Η ιλύς που προέρχεται από τη δευτεροβάθμια καθίζηση είναι πλούσια σε οργανικά συστατικά (> 90 %), περιέχει ελάχιστα στερεά της τάξης του 0,5 1,5 %, είναι ογκώδης και μέτρια έως δύσκολα αφυδατούμενη. o Υπάρχει τέλος και η ιλύς που προκύπτει από τη χημική επεξεργασία η οποία περιέχει κυρίως ανόργανα συστατικά και η ευκολία αφυδάτωσής της εξαρτάται από το είδος των χημικών που χρησιμοποιήθηκαν. Ιλύς (μηχανική επεξεργασία) Ιλύς (δευτεροβάθμια)

50 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. o Γενικός στόχος της επεξεργασίας της ιλύος είναι η μείωση του όγκου, η σταθεροποίηση της ιλύος και μετατροπή της σε αδρανή, δηλαδή βιολογικά σταθερή μάζα. o Είναι δυνατόν να μην ακολουθούνται όλα τα παραπάνω στάδια. o Ορισμένα από αυτά παραλείπονται, ιδίως σε μικρές μονάδες, όπου λόγω των μεγάλων ηλικιών της ενεργού ιλύος, η παραγόμενη βιολογική μάζα είναι επαρκώς σταθεροποιημένη και ο χειρισμός της απαιτεί μόνο διεργασίες που αποσκοπούν στη μείωση του όγκου της, δηλαδή πάχυνση και αφυδάτωση. o Τα σπουδαιότερα στάδια επεξεργασίας της ιλύος που ακολουθούν και περιγράφονται αναλυτικά παρακάτω είναι: η πάχυνση (συμπύκνωση), η αδρανοποίηση, δηλαδή η βιολογική χώνευση ή σήψη (αερόβια ή αναερόβια), η αφυδάτωση και η ξήρανση.

51 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Ποιοτικά Χαρακτηριστικά Ιλύος o Όσον αφορά τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της ιλύος, εκτός από τα υδραυλικά χαρακτηριστικά, ενδιαφέρον παρουσιάζουν: το χρώμα, η οσμή, η υγρασία, το υπόλειμμα καύσης, η ικανότητα βιοαποικοδόμησης, το ph, τα πτητικά οξέα, ο άνθρακας, το άζωτο, ο φώσφορος, τα βαριά μέταλλα,

52 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Ποιοτικά Χαρακτηριστικά Ιλύος o Όσον αφορά τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της ιλύος, εκτός από τα υδραυλικά χαρακτηριστικά, ενδιαφέρον παρουσιάζουν: η θερμαντική ικανότητα, η ικανότητα αφυδάτωσης και οι παθογόνοι μικροοργανισμοί. 1. Χρώμα. Η ακατέργαστη ιλύς έχει γκρίζο έως κιτρινωπό χρώμα. Η αδρανοποιηθείσα αναερόβια έχει χρώμα μαύρο κυρίως λόγω παρουσίας θειικού σιδήρου. Η αδρανοποιηθείσα αερόβια έχει χρώμα καφέ. 2. Οσμή. Η ακατέργαστη ιλύς είναι πολύ δύσοσμη. Η αδρανοποιηθείσα αναερόβια έχει οσμή πίσσας. Η αδρανοποιηθείσα αερόβια έχει οσμή χώματος.

53 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Ποιοτικά Χαρακτηριστικά Ιλύος 3. ph. Το ph είναι χαρακτηριστική παράμετρος για τις διεργασίες που λαμβάνουν χώρα κατά τη ζύμωση της ιλύος. Η πρώτη φάση της ζύμωσης, κατά την οποία γίνεται διάσπαση των σακχάρων και των λιπών σε οργανικά οξέα (οξικό, βουτυρικό κ.λ.π.), ονομάζεται όξινη ζύμωση. Η τελευταία φάση της ζύμωσης, στην οποία τα οργανικά οξέα και το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) μετατρέπονται σε μεθάνιο (CH 4 ), ονομάζεται αλκαλική ζύμωση. Οι δύο αυτές φάσεις της ζύμωσης πρέπει να βρίσκονται σε μεταξύ τους ισορροπία. Αυτό συμβαίνει όταν το ph στις δεξαμενές ζύμωσης είναι 7,0-7,5. Όταν υπάρχει πληθώρα τροφής στον αντιδραστήρα (υπερφόρτιση) ή παρατηρηθεί πτώση της θερμοκρασίας στο εσωτερικό του, η όξινη ζύμωση υπερισχύει της αλκαλικής και το ph κατέρχεται στο 6 ή ακόμη και στο 5.

54 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Ποιοτικά Χαρακτηριστικά Ιλύος 3. ph. Στην περίπτωση αυτή η αλκαλική ζύμωση εμποδίζεται με αποτέλεσμα την περιορισμένη παραγωγή μεθανίου, την αυξημένη παραγωγή CO 2 και την πτώση της ποιότητας του εξερχόμενου από τον αντιδραστήρα προϊόντος το οποίο είναι δύσοσμο και δεν αφυδατώνεται εύκολα. Συνεπώς το ph αποτελεί έναν πολύ καλό δείκτη για την παρακολούθηση της ζύμωσης της ιλύος στους αντιδραστήρες. 4. Πτητικά οξέα. Ως πτητικά οξέα χαρακτηρίζονται τα μικρομοριακά οργανικά οξέα όπως το οξικό οξύ (CH 3 COOH) και άλλα τα οποία έχουν χαμηλό σημείο ζέσεως και συνεπώς είναι εύκολο να διαχωριστούν με απόσταξη. Χρησιμεύουν σαν ενδεικτική παράμετρος για να εκτιμηθεί εάν η ζύμωση είναι όξινη, αλκαλική ή κανονική. Πτητικά οξέα σε συγκέντρωση mg/lt δείχνουν καλή και ισόρροπη ζύμωση. Εάν η συγκέντρωσή τους υπερβεί τα 2000 mg/lt τότε η όξινη ζύμωση υπερισχύει της αλκαλικής.

55 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Ποιοτικά Χαρακτηριστικά Ιλύος 5. Οργανικός άνθρακας, οργανική ύλη. Από κάθε γραμμάριο άνθρακα των οργανικών ενώσεων της ιλύος παράγονται 1,86 λίτρα βιοαερίου ή από κάθε γραμμάριο οργανικής ύλης που αποικοδομείται παράγεται 1 λίτρο βιοαερίου. Συνεπώς οι εν λόγω παράμετροι βοηθούν στην εκτίμηση της ποσότητας του βιοαερίου που θα παραχθεί κατά τη ζύμωση της ιλύος. 6. Υγρασία. Πρόκειται για παράμετρο πρωταρχικής σημασίας η οποία προσδιορίζεται με τη μέτρηση της απώλειας του βάρους της ιλύος μετά από ξήρανση στους 105 ο C. 7. Υπόλειμμα καύσης. Πρόκειται για παράμετρο με την οποία προσδιορίζεται το ποσοστό των ανόργανων συστατικών της ιλύος. Η ξηρά ιλύς καίγεται στους 550 ο C σε χρόνο 30 λεπτών. Το υπόλειμμα είναι ανόργανη ύλη. Με τον όρο απώλεια καύσης χαρακτηρίζεται η απώλεια βάρους του δείγματος μετά την καύση και δείχνει την ποσότητα των οργανικών ουσιών που έχουν καεί.

56 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Ποιοτικά Χαρακτηριστικά Ιλύος 8. Θερμαντική ικανότητα. Η καύση της ιλύος παράγει θερμότητα η οποία συνυπολογίζεται στις εγκαταστάσεις καύσης της ιλύος. Γι αυτό προσδιορίζεται η θερμική ενέργεια που παράγεται κατά την καύση της. Κατά μέσο όρο από κάθε γραμμάριο απώλειας καύσης παράγεται θερμότητα 26 ΚJ. 9. Αναλογία C:N:P. Οι βιολογικές δραστηριότητες βελτιστοποιούνται όταν στην τροφή των βακτηρίων της ιλύος υπάρχει σωστή αναλογία μεταξύ των στοιχείων C, N και Ρ. Στους αντιδραστήρες ζύμωσης πρέπει να υπάρχουν οι εξής αναλογίες αυτών των στοιχείων: C/N = 1/17 και N/P = 1/7. 10.Ικανότητα αφυδάτωσης. Πρόκειται για σημαντική παράμετρο με την οποία προσδιορίζεται η ευχέρεια με την οποία αφυδατώνεται η ιλύς. Ο εργαστηριακός έλεγχος γίνεται με την παρακολούθηση του χρόνου ο οποίος απαιτείται για την στερεοποίηση μιας ποσότητας ιλύος η οποία έχει διαστρωθεί επί χάρτινου φίλτρου ή στρώματος άμμου.

57 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Ποιοτικά Χαρακτηριστικά Ιλύος 11. Ικανότητα βιοαποικοδόμησης Με την παράμετρο αυτή εξάγονται συμπεράσματα σχετικά με την ευχέρεια (ταχύτητα) με την οποία αποικοδομούνται οι οργανικές ουσίες της ιλύος. Ενδεικτικό στοιχείο για την πρόοδο των βιολογικών διεργασιών είναι η ποσότητα του παραγόμενου βιοαερίου. Συνεπώς στα σχετικά πειράματα γίνεται μέτρηση της ποσότητας του παραγόμενου βιοαερίου συναρτήσει της χρονικής διάρκειας του πειράματος και της θερμοκρασίας. 12. Παθογόνοι και παρασιτικοί οργανισμοί. Η ακατέργαστη ιλύς είναι πολύ επικίνδυνη γιατί περιέχει πολλά είδη παθογόνων και παρασιτικών μικροοργανισμών. Κατά τη διάρκεια της ζύμωσης και ιδιαίτερα της αλκαλικής οι περισσότεροι απ αυτούς καταστρέφονται. Το ίδιο συμβαίνει και με τα ωάρια των παρασιτικών οργανισμών. Παρ όλα αυτά η χρησιμοποίηση του προϊόντος των εγκαταστάσεων επεξεργασίας ιλύος στη γεωργία δεν είναι δυνατόν να γίνει χωρίς κάποια πρόσθετα μέτρα ασφάλειας.

58 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Ποιοτικά Χαρακτηριστικά Ιλύος 12. Παθογόνοι και παρασιτικοί οργανισμοί. Τέτοια μέτρα είναι η παστερίωση του προϊόντος στους 70 o C ή η ξήρανσή του σε θερμοκρασία 100 o C. Η παστερίωση του προϊόντος είναι δυνατόν να γίνει και από κοινού με τα στερεά απορρίμματα σε εγκαταστάσεις βιολογικής επεξεργασίας στερεών αποβλήτων.

59 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Πάχυνση Ιλύος o Η πάχυνση είναι διαδικασία που χρησιμοποιείται για να αυξηθεί η περιεκτικότητα στερεών στην ιλύ με την απομάκρυνση κάποιας ποσότητας υγρού κλάσματος. o Εάν για παράδειγμα η ιλύς από τη δευτεροβάθμια καθίζηση η οποία έχει περιεκτικότητα στερεών 0,7-0,8 %, μπορεί με πάχυνση να αποκτήσει περιεκτικότητα στερεών 4,0 %, επιτυγχάνεται πενταπλάσια μείωση του όγκου της ιλύος. o Ταυτόχρονα επιτυγχάνεται απομάκρυνση των περιεχομένων υγρών, βελτίωση των χαρακτηριστικών της ιλύος και έτσι οι μετέπειτα διεργασίες καθίστανται πιο αποτελεσματικές. o Η πάχυνση επιτυγχάνεται με φυσικούς τρόπους όπως με συνδυασμένη καθίζηση, με βαρύτητα, με επίπλευση, με φυγοκέντριση, με ταινίες βαρύτητας και με περιστρεφόμενα τύμπανα. o Οι δεξαμενές που συνήθως χρησιμοποιούνται είναι δεξαμενές συνεχούς ροής ή δεξαμενές περιοδικής πλήρωσης.

60 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Πάχυνση Ιλύος o Οι παχυντές βαρύτητας είναι συνήθως κυκλικές ή πιο σπάνια ορθογωνικές δεξαμενές, με μεγάλες κλίσεις πυθμένα, ώστε να διευκολύνεται η συσσώρευση και συμπύκνωση των στερεών στη χοάνη συλλογής απ όπου και απομακρύνονται. o Οι παχυντές αυτοί έχουν την μεγαλύτερη εφαρμογή μέχρι σήμερα, και επιτυγχάνουν συμπύκνωση σε περιεκτικότητα στερεών 2,5 5,0 % (συνήθως 2,0 3,0 %). o Οι παχυντές συνεχούς ροής λειτουργούν όπως και οι δεξαμενές καθίζησης και συνεπώς είναι αναλόγου σχήματος. o Επιπρόσθετα στοιχεία είναι μόνον οι κατακόρυφοι ράβδοι που είναι στερεωμένοι στους κινούμενους καθαριστές (κινούμενη γέφυρα με ξέστρα). o Κατά την κίνηση των ράβδων δημιουργούνται αύλακες στην ιλύ, οι οποίες βοηθούν στην άνοδο των επιπολαζόντων υγρών προς την επιφάνεια των δεξαμενών.

61 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Πάχυνση Ιλύος o Στους παχυντές βαρύτητας με περιοδική πλήρωση η απαγωγή των επιπολαζόντων υγρών γίνεται: είτε με βυθιζόμενο σωλήνα υπερχείλισης (τηλεσκοπικός ή εύκαμπτος σωλήνας) το στόμιο του οποίου είναι στερεωμένο σε πλωτήρα, είτε με στόμια υπερχείλισης τα οποία βρίσκονται σε διαφορετικά βάθη είτε με περιμετρική υπερχείλιση η οποία τίθεται σε λειτουργία καθώς ανεβαίνει η στάθμη στη δεξαμενή την ώρα που γεμίζει. o Επιτυγχάνεται συμπύκνωση σε περιεκτικότητα στερεών ως και 5,0 8,0 %.

62 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Πάχυνση Ιλύος o Οι χρόνοι παραμονής της ιλύος στους παχυντές είναι μεγάλοι. o Συχνά, αυτό έχει σαν συνέπεια τη σήψη της ιλύος κατά τη διάρκεια της πάχυνσης. o Το βιοαέριο που παράγεται εμποδίζει την καθίζηση. o Συνεπώς πρέπει εγκαίρως να λαμβάνονται αντίμετρα. o Η χρησιμοποίηση χλωρίου (0,2-0,5 g Cl 2 / κατ. ημ.) ή ασβεστίου (500 g Ca(OH) 2 / m 3 ιλύος) βοηθούν στην παρεμπόδιση της σήψης στις δεξαμενές πάχυνσης. o Με την εμφύσηση φυσαλίδων αέρα στον πυθμένα των παχυντών είναι δυνατόν τα σωματίδια της ιλύος να κινηθούν προς την επιφάνεια των δεξαμενών. o Αυτό συμβαίνει γιατί οι μικρές φυσαλίδες προσκολλώνται στις επιφάνειες των σωματιδίων ελαττώνοντας το ειδικό βάρος του συμπλέγματος φυσαλίδα-σωματίδιο κατά τρόπο που η επίπλευσή του να είναι δυνατή. o Οι παχυντές με επίπλευση είναι σκεπασμένες δεξαμενές, όπου η εισερχόμενη ιλύς παρασύρεται στην επιφάνεια από τις φυσαλίδες πεπιεσμένου αέρα που εισάγεται από τον πυθμένα. o Στην επιφάνεια η ιλύς συμπυκνώνεται και απομακρύνεται με κατάλληλη διάταξη.

63 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Πάχυνση Ιλύος o Η απόδοση των παχυντών αυτού του τύπου είναι πολύ καλή. o Επιτυγχάνεται συμπύκνωση 3,0 5,0 %. o Κατά μέσο όρο η περιεκτικότητα σε ξηρά ουσία της ιλύος που εξέρχεται από αυτούς, είναι κατά 1,0 2,0 % μεγαλύτερη από την αντίστοιχη που επιτυγχάνεται με τους παχυντές βαρύτητας. o Επίσης το φαινόμενο της πάχυνσης εξελίσσεται ταχύτερα σε αυτούς. o Μειονεκτήματα της μεθόδου είναι οι υψηλές δαπάνες για την εμφύσηση του αέρα και την συντήρηση των αεριστήρων που συχνά στουπώνουν. o Συνήθως οι παχυντές βαρύτητας χρησιμοποιούνται στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων, ενώ οι παχυντές επίπλευσης κυρίως στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας βιομηχανικών αποβλήτων και ορισμένες μόνον φορές σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας οικιακών λυμάτων για την πάχυνση της ιλύος των δεξαμενών τελικής καθίζησης.

64 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Πάχυνση Ιλύος Τα αποτελέσματα της πάχυνσης της ιλύος

65 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Σταθεροποίηση Ιλύος o Η ιλύς περιέχει πολλούς παθογόνους μικροοργανισμούς, οι οποίοι όταν βρεθούν σε κατάλληλες συνθήκες, πολλαπλασιάζονται με γρήγορους ρυθμούς. o Το αποτέλεσμα είναι η σήψη της ιλύος και η απελευθέρωση δυσάρεστων οσμών στο περιβάλλον. o Για να αποτραπούν τα παραπάνω η ιλύς πρέπει να σταθεροποιηθεί. o Η σταθεροποίηση σχετίζεται με τη μείωση των πτητικών ουσιών της ιλύος και μπορεί να επιτευχθεί με την προσθήκη χημικών (συνήθως ασβέστη) ώστε να μετατραπεί σε ακατάλληλο υλικό (υπόστρωμα) για την επιβίωση των μικροοργανισμών. o Η σταθεροποίηση με ασβέστη ονομάζεται αλκαλική σταθεροποίηση και συνίσταται στην προσθήκη υδρασβέστου (Ca(OH) 2 ) με σκοπό να διατηρηθεί υψηλά το επίπεδο του ph και να επηρεαστεί η βιωσιμότητα των παθογόνων μικροοργανισμών στο αντίξοο αυτό περιβάλλον. o Όταν προστεθούν στην ιλύ επαρκείς ποσότητες υδρασβέστου το ph ανεβαίνει στο 12 και έτσι δημιουργείται ένα περιβάλλον πολύ εχθρικό για όλους τους μικροοργανισμούς. o Η ιλύς δεν υφίσταται σήψη, δεν παράγονται οσμές και δεν απειλείται η δημόσια υγεία.

66 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Σταθεροποίηση Ιλύος o Πέρα από τους λόγους που αφορούν την υγεία και την αισθητική, η σταθεροποίηση εφαρμόζεται για τη μείωση του όγκου της ιλύος, για την παραγωγή βιοαερίου και για την βελτίωση της ικανότητας αφυδάτωσής της. Οι μέθοδοι βιολογικής σταθεροποίησης της ιλύος παρουσιάζονται στον πίνακα.

67 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Σταθεροποίηση Ιλύος o Η αερόβια σταθεροποίηση (αερόβια χώνευση) είναι η βιολογική μετατροπή της οργανικής ύλης της ιλύος, παρουσία οξυγόνου, συνήθως σε ανοιχτές δεξαμενές. o Κατά την αερόβια σταθεροποίηση πραγματοποιείται ανάδευση και αερισμός της ιλύος για περίπου ημέρες οπότε αποικοδομείται το % των πτητικών στερεών και παράγεται σχετικά σταθεροποιημένη ιλύς. o Η αδρανοποίηση της ιλύος μπορεί να γίνει και στις ίδιες δεξαμενές που γίνεται η βιολογική αποικοδόμηση των οργανικών ουσιών των λυμάτων. o Για το λόγο αυτό επιλέγεται ιδιαίτερα μικρή οργανική φόρτιση των δεξαμενών. o Μπορεί όμως να γίνει και σε ξεχωριστές δεξαμενές. o Σε κάθε περίπτωση οι δεξαμενές αερόβιας αδρανοποίησης της ιλύος λειτουργούν όπως και οι δεξαμενές αερισμού των λυμάτων. o Η απαιτούμενη χρονική διάρκεια αερισμού για θερμοκρασίες της τάξης των 10 ο C είναι περίπου 20 ημέρες.

68 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Σταθεροποίηση Ιλύος o Έτσι επιτυγχάνεται αδρανοποίηση της ιλύος σε βαθμό αντίστοιχο με αυτόν που επιτυγχάνεται κατά την αναερόβια χώνευση. o Θέρμανση της ιλύος προκειμένου να ελαττωθεί ο απαιτούμενος χρόνος αερισμού, δεν χρησιμοποιείται γιατί αποβαίνει αντιοικονομική. o Αντίθετα είναι δυνατόν να αυξηθεί η θερμοκρασία της ιλύος από την θερμότητα που παράγεται κατά την βιοαποικοδόμηση. o Στην περίπτωση αυτή η θερμοκρασία μπορεί να φθάσει τους ο C και οι απαιτούμενοι χρόνοι αερισμού ελαττώνονται σε 3 έως 7 ημέρες. o Προϋπόθεση για να συμβούν τα παραπάνω είναι να γίνει αφυδάτωση της ιλύος σε μεγάλο ποσοστό. o Η κατανάλωση ενέργειας στην αερόβια χώνευση είναι μεγαλύτερη από ότι στην αναερόβια. o Αντίθετα η αερόβια χώνευση πλεονεκτεί έναντι της αναερόβιας στην ευστάθεια της λειτουργίας και συνεπώς στις δαπάνες συντήρησης. o Γι αυτόν το λόγο η αερόβια χώνευση χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις που οι δυνατότητες παρακολούθησης της λειτουργίας του έργου είναι περιορισμένες δηλαδή σε μικρές Ε.Ε.Λ. (μέχρι κάτοικοι).

69 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Σταθεροποίηση Ιλύος Διάγραμμα ροής αερόβιας σταθεροποίησης ιλύος

70 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Σταθεροποίηση Ιλύος Δεξαμενές αερόβιας χώνευσης ιλύος

71 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Σταθεροποίηση Ιλύος o Η μέθοδος της αερόβιας σταθεροποίησης χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις μεγάλων εγκαταστάσεων στις οποίες η παρουσία βιομηχανικών αποβλήτων δημιουργεί προβλήματα στη λειτουργία των δεξαμενών αναερόβιας χώνευσης. o Σαν αεριστήρες χρησιμοποιούνται οι επιφανειακοί και οι εμφύσησης αέρα. o Και οι δύο τύποι αεριστήρων παρουσιάζουν μειονεκτήματα γιατί οι μεν πρώτοι ψύχουν την ιλύ εκσφενδονίζοντάς την στην ατμόσφαιρα, οι δε δεύτεροι στουπώνουν εύκολα. o Η επιλογή μεταξύ των δύο τύπων γίνεται ανάλογα με τη θερμοκρασία που πρέπει να έχει η ιλύς κατά τη διαδικασία της αδρανοποίησης. o Ο χρόνος παραμονής της ιλύος σε ανοικτές μη θερμαινόμενες δεξαμενές είναι περίπου 120 ημέρες. o Η αναερόβια σταθεροποίηση (ή αναερόβια χώνευση ή αναερόβια ζύμωση) είναι η βιολογική μετατροπή της οργανικής ύλης της ιλύος, με ζύμωση μέσα σε θερμαινόμενο αντιδραστήρα χωρίς την παρουσία οξυγόνου. o Η ανάμιξη του περιεχομένου του αντιδραστήρα είναι συνεχής και υπάρχει συνεχής έλεγχος της θερμοκρασίας, του ph, και των αιωρούμενων στερεών.

72 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Σταθεροποίηση Ιλύος o Οι δεξαμενές είναι κυλινδρικές ή ωοειδείς με σιλό συλλογής της ιλύος στον πυθμένα. o Η ιλύς ανακυκλοφορεί και θερμαίνεται με εναλλάκτες, για τη διατήρηση της θερμοκρασίας στους ο C. o Ο χρόνος παραμονής της ιλύος στη δεξαμενή κυμαίνεται από 10 έως 20 ημέρες. o Παράγεται μίγμα αερίων, το γνωστό βιοαέριο, με χημική σύσταση περίπου % μεθάνιο (CH 4 ), % διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ), υδρόθειο (H 2 S) κ.λ.π. o Το βιοαέριο ( lt/kg οργανικών ουσιών) αποθηκεύεται σε αεριοφυλάκιο και συνήθως χρησιμοποιείται για την θέρμανση των χωνευτών ενώ η περίσσειά του οδηγείται προς καύση, σε πυρσό, ή ενεργειακή αξιοποίηση.

73 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Αφυδάτωση ιλύος o Η ιλύς πριν και μετά την αδρανοποίησή της δεν αφυδατώνεται εύκολα. o Ιδιαίτερα όταν πρόκειται να χρησιμοποιηθεί μέθοδος μηχανικής αφυδάτωσης καθίσταται αναγκαία μια προεπεξεργασία η οποία αποσκοπεί στη βελτίωση της ικανότητας αφυδάτωσής της. o Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται γι αυτό το σκοπό είναι η χημική και η θερμική, επεξεργασία με χρήση αντιδραστηρίων, δηλαδή θρομβωτικών υλικών. o Τα αντιδραστήρια τα οποία συνήθως χρησιμοποιούνται για τη χημική επεξεργασία της ιλύος είναι: ο τριχλωριούχος σίδηρος (FeCl 3.6H 2 O) σε ποσότητα 2,5 % της ξηράς ουσίας της ιλύος των δεξαμενών αρχικής καθίζησης (αδρανοποιημένης ή μη), ο θειικός σίδηρος (FeSO 4.7H 2 O) σε ποσότητα 10 Kg θειικού σιδήρου ανά m 3 ιλύος, ο ασβέστης, διάφοροι πολυηλεκτρολύτες σε ποσότητα συνήθως g αντιδραστηρίου / m 3 ιλύος και η τέφρα σε ποσότητα 2,5 Kg / Kg ξηράς ουσίας ιλύος.

74 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Αφυδάτωση ιλύος o Η δράση της τέφρας είναι μηχανική γιατί χαλαρώνει τη δομή των συστατικών της ιλύος. o Τα αντιδραστήρια αυτά τα οποία είναι γνωστά ως θρομβωτικά υλικά αλλάζουν τη φυσικοχημική κατάσταση της ιλύος κατά κύριο λόγο προκαλώντας θρόμβωση των κολλοειδών υλικών. o Με τον τρόπο αυτό διευκολύνεται η απομάκρυνση του νερού από τους κενούς χώρους που δημιουργούνται μεταξύ των στερεών σωματιδίων (θρόμβων). o Για τη θερμική επεξεργασία, η ιλύς θερμαίνεται στους ο C και διατηρείται στη θερμοκρασία αυτή για λεπτά και υπό πίεση bar. o Ένα μεγάλο μέρος των οργανικών ουσιών διαλύεται στο νερό οι δε ουσίες που δεν διαλύονται διακρίνονται για την ευκολία με την οποία αφυδατώνονται. o Τα επιπολάζοντα υγρά έχουν πολύ υψηλό οργανικό φορτίο (περίπου mg /lt ως BOD 5 και μέχρι mg/lt ως οργανικό άζωτο). o Το 70 % του οργανικού φορτίου των επιπολαζόντων υγρών αποικοδομείται αναερόβια μέσα σε 6 ημέρες σε θερμοκρασία 37 ο C.

75 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Αφυδάτωση ιλύος o Εάν η επεξεργασία των επιπολαζόντων υγρών γίνει μαζί με τα λύματα πρέπει να ληφθεί αυτό υπόψη κατά τη μελέτη της εγκατάστασης αυξάνοντας κατά 25 % το οργανικό φορτίο των λυμάτων. o Η μέθοδος χρησιμοποιείται μόνο σε μεγάλες εγκαταστάσεις γιατί οι δαπάνες κατασκευής της μονάδας θερμικής επεξεργασίας είναι μεγάλες. o Η αφυδάτωση της ιλύος επιτυγχάνει επιπλέον αφαίρεση υγρού, με αποτέλεσμα να είναι πιο εύκολη η μεταφορά και η τελική διάθεσή της. o Η αφυδάτωση είναι δυνατόν να γίνει είτε με φυσικές είτε με τεχνητές μεθόδους. o Οι φυσικές μέθοδοι αφυδάτωσης βασίζονται στη βαρύτητα και την εξάτμιση και περιλαμβάνουν τις κλίνες ξήρανσης, την ηλιακή ακτινοβολία και τις χωμάτινες δεξαμενές ιλύος και οι τεχνητές μέθοδοι οι οποίες εκμεταλλεύονται δυνάμεις οι οποίες δημιουργούνται με τη βοήθεια μηχανημάτων, περιλαμβάνουν συνήθως τις ταινιοφιλτρόπρεσσες και τους φυγοκεντρικούς διαχωριστές. o Πολλές φορές παρατηρείται ταυτόχρονη ύπαρξη και των δύο δυνατοτήτων, οπότε οι κλίνες χρησιμοποιούνται εφεδρικά, κυρίως για την αφυδάτωση της ενεργού, δηλαδή της μη σταθεροποιημένης ιλύος.

76 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Ξήρανση και καύση ιλύος o Η ξήρανση της ιλύος αποτελεί προεπεξεργασία για την καύση ή πραγματοποιείται για την αντιμετώπιση της δυσοσμίας που αναδίνει η αφυδατωμένη μη αδρανοποιημένη ιλύς. o Έχει αποδειχθεί ότι η καύση αποβαίνει οικονομική όταν έχει προηγηθεί η ξήρανση ώστε η περιεκτικότητα σε νερό να είναι μικρότερη του 10 %. o Στην περίπτωση αυτή η θερμαντική ικανότητα της ιλύος είναι επαρκής για τη καύση της είτε πρόκειται για αδρανοποιηθείσα ιλύ είτε όχι. o Στην αδρανοποιηθείσα ιλύ ένα μέρος της θερμαντικής ικανότητας έχει χαθεί κατά τη διαδικασία της αδρανοποίησης και έχει μετατραπεί σε μεθάνιο, το οποίο όμως μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν καύσιμη ύλη κατά τη καύση. o Η ιλύς που δεν έχει αδρανοποιηθεί περιέχει πολλές οργανικές ουσίες και συνεπώς είναι δύσοσμη. o Η δυσοσμία της ελαττώνεται όταν στερεοποιείται. o Η ξήρανσή της λοιπόν είναι αναγκαία προκειμένου να είναι δυνατή η χρησιμοποίησή της στη γεωργία.

77 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Ξήρανση και καύση ιλύος o Για την ξήρανση κυρίως χρησιμοποιούνται ξηραντήρες ξηρού τυμπάνου. o Οι ξηραντήρες αυτού του τύπου είναι κυλινδρικά περιστρεφόμενα τύμπανα στα οποία η ιλύς εισέρχεται από το ένα άκρο. o Από το άλλο άκρο εισέρχεται αέρας θερμοκρασίας 600 ο C ο οποίος κατά τη διάρκεια της ξήρανσης ψύχεται στους 300 ο C. o Η ξήρανση γίνεται πιο αποτελεσματική όταν η περιεκτικότητα της ιλύος σε νερό είναι μικρότερη από 50 %. o Για τον λόγο αυτό γίνεται ανάμιξη της προς ξήρανση ιλύος, η περιεκτικότητα σε νερό της οποίας είναι %, με κατάλληλη ποσότητα ιλύος που ήδη έχει αποξηρανθεί. o Η περιεκτικότητα του τελικού προϊόντος σε νερό είναι μικρότερη από 10 %. o Η καύση της ιλύος αποσκοπεί στον περιορισμό του όγκου της στη περίπτωση που είτε η μεταφορά της είναι δαπανηρή είτε δεν υπάρχουν χώροι κατάλληλοι για τη τελική της διάθεση κοντά στην ΕΕΛ. o Η καύση της ξηρανθείσας ιλύος γίνεται σε καμίνους.

78 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Ξήρανση και καύση ιλύος o Οι σχετικές εγκαταστάσεις είναι σύνθετες γιατί ταυτόχρονα πρέπει να επιλυθεί και το θέμα της απορρύπανσης των καυσαερίων. o Επίσης πρέπει να υπάρχει χώρος αποθήκευσης της ξηρανθείσας ιλύος προκειμένου οι διακυμάνσεις της να μην επιδρούν στη σταθερή τροφοδότηση της καμίνου. o Οι κάμινοι που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι κάμινοι περιστροφικού διαχωρισμού ή πολυόροφοι κάμινοι.

79 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Διάθεση Αγροτική εκμετάλλευση ιλύος o Λόγω της σύνθεσής της και ιδίως λόγω της αυξημένης περιεκτικότητάς της σε οργανικό άνθρακα (C), άζωτο (Ν), φώσφορο (Ρ), κάλιο (Κ) κ.λ.π. η ιλύς μπορεί, υπό ορισμένες προϋποθέσεις, να υποκαταστήσει σε μεγάλο ποσοστό τη χρήση λιπασμάτων. o Μπορεί δηλαδή να διοχετευθεί στους αγρούς σε υγρή ή σε ξηρή κονιορτοποιημένη κατάσταση. o Στην πρώτη περίπτωση για τη μεταφορά και διάστρωσή της χρησιμοποιούνται βυτιοφόρα οχήματα ή κατασκευάζεται δίκτυο σωληνώσεων διανομής ιλύος στους αγρούς. o Στη δεύτερη περίπτωση χρησιμοποιούνται ειδικά οχήματα μεταφοράς και διάστρωσης του κονιορτοποιηθέντος προϊόντος τα οποία πολλές φορές είναι ταυτόχρονα και ξηραντήρες. o Βέβαια η λιπαντική της αξία σε σχέση με τα σύγχρονα λιπάσματα είναι περιορισμένη. o Επειδή όμως έχει τη σημαντική ικανότητα να σχηματίζει μαυρόχωμα το οποίο έχει μεγάλη ικανότητα συγκράτησης νερού και αυτό βοηθά πολύ στις καλλιέργειες, συνιστάται η χρησιμοποίησή της στη γεωργία.

80 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Λ. Διάθεση Αγροτική εκμετάλλευση ιλύος o Πριν όμως αποφασισθεί η χρησιμοποίησή της για γεωργική χρήση πρέπει να ερευνηθεί η χημική της σύνθεση. o Ιλύς με υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων είναι επικίνδυνη γιατί ρυπαίνει το έδαφος και κατ επέκταση τους καρπούς που αναπτύσσονται σ αυτό. o Συνεπώς όταν αποχετεύονται στο δίκτυο βιομηχανίες, ιδιαίτερα του κλάδου της επεξεργασίας μετάλλων, θα πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή. o Επίσης η ιλύς μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως βελτιωτικό και άλλων ιδιοτήτων των εδαφών (δομή, ικανότητα συγκράτησης υγρασίας κ.λ.π.), που παίζουν εξίσου σοβαρό ρόλο στην παραγωγικότητα τους.