ιάθεση υγρών α οβλήτων ΙΑΘΕΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Η διάθεση της απορροής, µετά την επεξεργασία καθαρισµού, αποτελεί το τελευταίο ουσιαστικά στάδιο στο τρίπτυχο του χειρισµού των αποβλήτων (συλλογήεπεξεργασία-διάθεση). Η εκλογή του τελικού αποδέκτη (νερά, έδαφος), µε κριτήρια δηµόσιας υγείας, οικονοµικά και περιβαλλοντικά, είναι καθοριστική. Τελικά η διάθεση των αποβλήτων γίνεται είτε στο έδαφος (υπόγεια ή επιφανειακά) είτε σε επιφανειακά νερά (ποτάµι, λίµνη, θάλασσα). 1
Ι. ιάθεση στο έδαφος Στην υπόγεια διάθεση περιλαµβάνονται Στεγανό αποχωρητήριο Σηπτικό αποχωρητήριο Χηµικό αποχωρητήριο Υγιεινό αποχωρητήριο ξηρού τύπου Απορροφητικός βόθρος Λεκάνη απορρόφησης Υπεδάφιο πεδίο διάθεσης Τα αποχωρητήρια και ο απορροφητικός βόθρος αποτελούν µορφές αποχέτευσης για µικρές µονάδες (κατοικίες). Για πυκνοκατοικηµένες περιοχές ο απορροφητικός βόθρος αποτελεί κακή λύση και δηµιουργεί προβλήµατα δηµόσιας υγείας και περιβάλλοντος. 2
Λεκάνη α ορρόφησης Η λεκάνη απορρόφησης αποτελείται από ορθογώνια στεγανή αβαθή δεξαµενή (βάθους 0,70-0,80 µέτρων), που περιέχει φυτική γη στο πάνω µέρος (0,35-0,50 µέτρων) και υπόστρωµα από χαλίκια στο κάτω µέρος (0,30 µέτρων). Στη λεκάνη φυτεύονται αειθαλή υδροχαρή φυτά και θάµνοι. Τα λύµατα οδηγούνται στη λεκάνη, ύστερα από ρευστοποίηση σε δεξαµενή µε τριήµερη συνήθως συγκράτηση. Η τελική διάθεση των υγρών γίνεται µε φυσική εξάτµιση και µε διαπνοή από τα φυλλώµατα των φυτών. Για τις περιπτώσεις προσωρινής αστοχίας της εξατµισοδιαπνοής (βροχερές περίοδοι), προβλέπεται δυνατότητα υπερχείλισης σε απορροφητικό βόθρο ή µικρό υπεδάφιο πεδίο διάθεσης. 3
Υ εδάφιο εδίο διάθεσης Αποτελείται από σύστηµα σωληνωτών αγωγών µε ανοιχτούς αρµούς (ενώσεις) για τη διάχυση των αποβλήτων, που τοποθετούνται σε τάφρους βάθους 0,45-0,90 µέτρων και περιβάλλονται µε στρώµα από χαλίκια, για να διευκολύνεται η διάθεση των υγρών. Επιφανειακά η τάφρος συµπληρώνεται µε φυτική γη (0,30 µέτρων). 4
Με το υπεδάφιο σύστηµα διάθεσης, τα λύµατα ύστερα από πρωτοβάθµια επεξεργασία κατανέµονται περιοδικά στον πυθµένα των τάφρων µέσω του θαλάµου φόρτισης. Η περιοδική διάθεση, σε συνδυασµό µε το µικρό βάθος των τάφρων (αερισµός), δίνει τη δυνατότητα να γίνεται παράλληλα µε την απορρόφηση των υγρών, αερόβια βιολογική αποικοδόµηση των οργανικών ουσιών, όπως περίπου στο αµµοδιϋλιστήριο µε περιοδική λειτουργία. Η απορροφητικότητα του εδάφους προσδιορίζεται µε επιτόπια δοκιµαστική µέτρηση. Γενικά η απαιτούµενη εδαφική έκταση, µε βάση το αποδεκτό όριο απορροφητικότητας του εδάφους, κυµαίνεται από 30-180 m 2 /m 3 λυµ. ηµ. 5
Ε ιφανειακή διάθεση στο έδαφος Το έδαφος κατά το πέρασµα των υγρών µέσα από τον «ηθµό» της επιφάνειας και των ριζών της βλάστησης, εξασφαλίζει, µε καθαρό φυσικό τρόπο, ένα ορισµένο βαθµό επεξεργασίας που περιλαµβάνει πολλές διαδικασίες (φυσικές, χηµικές, βιολογικές). Ειδικά το νερό, κατά ένα µέρος χάνεται στην ατµόσφαιρα µε την εξάτµιση και τη διαπνοή των φυτών, άλλο µέρος αποµακρύνεται µε επιφανειακή απορροή ή µε υπεδάφιο σύστηµα στράγγισης και το υπόλοιπο διεισδύει βαθιά στο υπέδαφος. 6
Ε ιφανειακή διάθεση στο έδαφος Η διαδικασία επεξεργασίας των αποβλήτων στο έδαφος µπορεί να γίνει µε 4 γενικά τρόπους: επιφανειακή απορροή, απλή άρδευση, ταχύρρυθµη άρδευση και απορρόφηση-διείσδυση. Κάθε µέθοδος έχει ξεχωριστά χαρακτηριστικά και η καταλληλότερη εξαρτάται από τα στοιχεία του γηπέδου, το είδος των αποβλήτων και τους ισχύοντες περιβαλλοντικούς περιορισµούς. Η επιφανειακή ροή π.χ. είναι ειδικά κατάλληλη για την επεξεργασία αποβλήτων µε υψηλό BOD και αιωρούµενα στερεά, ενώ δεν ενδείκνυται η απορρόφηση και διείσδυση για να µην επηρεαστούν τα υπόγεια νερά. Η άρδευση καλλιεργειών είναι αποτελεσµατική για την αποµάκρυνση των θρεπτικών υλικών, αλλά πρέπει να εφαρµόζεται µε το ρυθµό που τα φυτά αφοµοιώνουν τις τροφές. 7
Τρό οι εφαρµογής Για την επιφανειακή διάθεση των αποβλήτων χρησιµοποιούνται συνήθως τρεις τρόποι: Τεχνητή βροχή Ε ιφανειακή άρδευση µε αυλάκια ή αναχώµατα Άρδευση µε σταγόνες (στάγδην) Οι δύο πρώτοι τρόποι έχουν τη συχνότερη εφαρµογή. 8
Η διάθεση των αποβλήτων στην επιφάνεια του εδάφους πρέπει να γίνεται, ύστερα από κατάλληλη επεξεργασία και περιοδικά, µε διαστήµατα ανάπαυσης, ώστε να εξασφαλίζεται: Απορρόφηση του υδραυλικού φορτίου αερόβια οξείδωση των οργανικών ουσιών Αναοξυγόνωση του εδάφους. Ενσωµάτωση των αιωρούµενων στερεών στο έδαφος, χωρίς φράξιµο των πόρων Αφοµοίωση των θρεπτικών υλικών από τα φυτά Ισορροπία των αλάτων Na έναντι των αλάτων Ca, Mg Επιτρεπτή συγκέντρωση ανόργανων συστατικών Αποδεκτές υγειονοµικές συνθήκες 9
Υδραυλικό φορτίο Α ορροφητική ικανότητα του εδάφους είναι ο ρυθµός τροφοδότησης της επιφάνειας µε νερό, χωρίς να δηµιουργείται επιφανειακή απορροή. Υδατο ερατότητα είναι ο ρυθµός διείσδυσης του νερού στο υπέδαφος. Αν δεν είναι επιτρεπτή η επιφανειακή απορροή, η µέγιστη υδραυλική φόρτιση είναι ίση µε την ποσότητα των υγρών που µπορούν να περάσουν από τη ζώνη των φυτών επαυξηµένη µε την εξατµισοδιαπνοή. Μέγιστη υδραυλική φόρτιση εδαφών (ιδεατές συνθήκες) οµή εδάφους στη ζώνη των ριζών Υδραυλική φόρτιση Ρυθµός απορρόφησης mm/h Ρυθµός διείσδυσης cm/ηµέρα m/ χρόνο Λεπτή άµµος 25 38 7,6 Αµµώδες µίγµα 12-25 19 4,5 Ιλυώδες µίγµα 8-18 9 2,3 Αργιλώδες µίγµα 5-10 4 1,0 Άργιλος 2-5 1 0,25 10
Η δοµή του εδάφους καθορίζεται ανάλογα µε το ποσοστό των τριών βασικών τύπων χώµατος µε τη βοήθεια του τριγωνικού διαγράµµατος. Με τον όρο µίγµα χαρακτηρίζεται το έδαφος που αποτελείται από ίσες ποσότητες άµµου, ιλύος και αργίλου Είδος Άµµος Ιλύς Άργιλος ιεθνές σύστηµα >20µm (<2mm) 2-20µm <2µm Τρίγωνο διεθνούς ταξινόµησης 11
Τυ ική οργανική φόρτιση εδάφους για αερόβιες συνθήκες στη ζώνη των ριζών ιαδικασία Οργανική φόρτιση, BOD 5 Άρδευση kg/m 2 χρ Χέρσο έδαφος χωρίς νωπά οργανικά Χέρσο έδαφος µε προσθήκη οργανικών υπολειµµάτων ~1-2 2-4 Έδαφος µε καλλιέργεια 3-6 Χηµικές ουσίες Τα κυριότερα θρεπτικά υλικά για τα φυτά, που περιέχονται στα απόβλητα, είναι τα άλατα αζώτου, φωσφόρου και καλίου (NO 3, P 2 O 5, K 2 O) Τα υλικά αυτά αφοµοιώνονται από τα φυτά και αποµακρύνονται τελικά µε τη συγκοµιδή µε ορισµένο ρυθµό κάθε χρόνο, που εξαρτάται από το είδος των φυτών και τη γεωργική απόδοση των καλλιεργειών 12
Ετήσια κατανάλωση θρε τικών υλικών α ό τα φυτά Καλλιέργεια Απόδοση N P 2 O 5 K 2 O t/ha χρόνο Kg/ha χρόνο Αραβόσιτος 10 207 90 241 Σόγια 2,5 288 54 135 Σιτάρι 4 140 56 123 Βρώµη 5 168 62 168 Κριθάρι 6 168 62 168 Τριφύλλι 18 505 90 538 Αγριοβρώµη 11 186 74 285 Συγκέντρωση αλάτων Ι. Λόγος ροσρόφησης νατρίου Αν το περιεχόµενο νάτριο στο έδαφος είναι σε µεγάλη συγκέντρωση συγκριτικά µε το ασβέστιο και µαγνήσιο, γίνεται απορρόφηση του νατρίου µε αντίστοιχη εκτόπιση του αλάτων ασβεστίου και µαγνησίου. Με την αύξηση του νατρίου το έδαφος γίνεται περισσότερο αλκαλικό και δηµιουργούνται δυσµενείς συνθήκες ανάπτυξης των καλλιεργειών. 13
Η δυνητική δυσµενής επίδραση του νατρίου στο έδαφος µετριέται µε το λόγο προσρόφησης νατρίου των αποβλήτων (SAR) SAR=Na + / (Ca ++ + Mg ++ /2) όπου Na +, Ca +2, Mg +2 συγκεντρώσεις σε meq/l Γενικά γίνεται δεκτό ότι για SAR<6 δεν υπάρχει πρόβληµα SAR =6-9 εµφανίζονται προοδευτικά προβλήµατα SAR >9 δηµιουργούνται σοβαρά προβλήµατα Η προσθήκη γύψου στο έδαφος αυξάνει την ποσότητα νατρίου που µπορεί να διατεθεί. ΙΙ. Φυτοτοξικά ιχνοστοιχεία Ορισµένα απόβλητα µπορεί να περιέχουν χηµικά συστατικά, που επιβραδύνουν την ανάπτυξη των φυτών ή αποτελούν δυνητικό κίνδυνο για την υγεία των καταναλωτών. 14
Στοιχεία Συνιστώµενες µέγιστες συγκεντρώσεις ιχνοστοιχείων σε αρδευτικά νερά Συνεχής άρδευση σε όλα τα εδάφη (mg/l) Αργίλιο 5,0 20,0 Αρσενικό 0,10 2,0 Κάδµιο 0,01 0,05 Μαγγάνιο 0,20 10,0 Μόλυβδος 5,0 10,0 Νικέλιο 0,20 2,0 Σίδηρος 5,0 20,0 Χρώµιο 0,1 1,0 Ψευδάργυρος 2,0 10,0 Άρδευση µέχρι 20 χρόνια σε λεπτά εδάφη µε ph 6,0-8,5 Παθογόνοι αράγοντες Η παρουσία παθογόνων παραγόντων στα απόβλητα που χρησιµοποιούνται για άρδευση φαγώσιµων ειδών ή τόπων αναψυχής ή για τεχνητή βροχή, θέτει περιορισµούς στην ελεύθερη χρησιµοποίησή τους ώστε να θεωρούνται ασφαλή για τη δηµόσια υγεία. Για απευθείας άρδευση καλλιεργειών βρώσιµων ειδών απαιτείται οξείδωση, κροκίδωση, διύλιση και απολύµανση των αποβλήτων µε επιτρεπτό αριθµό κολοβακτηριοειδών 2,2/100ml. Για άρδευση οπωροφόρων δέντρων (µε διακοπή 15 µέρες πριν τη συγκοµιδή) και λαχανικών που µαγειρεύονται, ο ολικός αριθµός κολοβακτηριοειδών της απορροής δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 250/100ml. 15
Ενδεικτικός χρόνος ε ιβίωσης αθογόνων αραγόντων στο έδαφος και τις καλλιέργειες Παθογόνος αράγοντας Μέσο µετάδοσης Τρό ος µετάδοσης Χρόνος ε ιβίωσης Κολοβακτηριοειδή Χορτάρι Λύµατα 14 µέρες Ντοµάτες Λύµατα 35 µέρες Σαλµονέλλα τύφου Έδαφος Μολ. κόπρανα 74 µέρες Ραπάνια Μολ. κόπρανα 53 µέρες ονάκιο χολέρας Σπανάκι, µαρούλι Τεχνητή µόλυνση 22 µέρες Μη όξινα λαχανικά Τεχνητή µόλυνση 2 µέρες Σιγκέλλα Ντοµάτες Τεχνητή µόλυνση 2-7 µέρες Αµοιβάδα Έδαφος Τεχνητή µόλυνση 8 µέρες Λαχανικά Τεχνητή µόλυνση 3 µέρες Αυγά ασκαρίδας Έδαφος Λύµατα Έως 7 χρόνια Λαχανικά Τεχνητή µόλυνση 27-35 µέρες Ο χρόνος επιβίωσης των διαφόρων µικροοργανισµών, έξω από το φυσικό περιβάλλον τους, εξαρτάται από την αρχική συγκέντρωση, την υγρασία, το ηλιακό φως, το είδος του εδάφους, το είδος του οργανισµού και του µέσου. Η επίδραση στην υγεία των εργαζοµένων στα απόβλητα νερά στις καλλιέργειες, δεν θεωρείται σοβαρή, αν τηρούνται τα συνηθισµένα µέτρα ατοµικής υγιεινής. 16
ΙΙ. ιάθεση σε ε ιφανειακά νερά Α. Ποτάµια Ο ποταµός αποτελεί ζωντανό οικοσύστηµα, που αφοµοιώνει και αποικοδοµεί τα οργανικά συστατικά των ρυπαντικών ουσιών που δέχεται σε βάρος του διαλυµένου στο νερό οξυγόνου, που ανανεώνεται συνεχώς κυρίως από την ατµόσφαιρα και τη φωτοσύνθεση της υδρόβιας χλωρίδας. Παράλληλα καταστρέφονται τα διάφορα παθογόνα µικρόβια, λόγω έλλειψης τροφής, ηλιακής ακτινοβολίας κλπ. Η φυσική αυτή διαδικασία στο ποτάµι της οξυγόνωσης των οργανικών ουσιών και αναοξυγόνωσης του νερού χαρακτηρίζεται ως ικανότητα αυτό-καθαρισµού. Όταν διατεθούν σε σχετικά καθαρό ποταµό (που είναι σχεδόν κορεσµένος σε διαλυµένο οξυγόνο), απόβλητα µε οργανικές ουσίες, αρχίζει η αερόβια βιοαποικοδόµηση, που καταναλώνει το διαλυµένο οξυγόνο (από-οξυγόνωση). Παράλληλα όµως αυξάνει ο ρυθµός της φυσικής αναοξυγόνωσης από την ατµόσφαιρα (γιατί είναι ανάλογος του ελλείµµατος οξυγόνου). Το αποτέλεσµα των δύο αυτών αντίθετων δράσεων οδηγεί στη συνεχή µεταβολή του διαλυµένου οξυγόνου κατά µήκος του ποταµού. Τελικά ο ποταµός µε την ικανότητα αυτό-καθαρισµού που έχει, ξανακαθαρίζει ύστερα από ορισµένο χρόνο και µήκος διαδροµής, αν δε µεσολαβήσει άλλη πηγή ρύπανσης. 17
Εξαιτίας της ελάττωσης του διαλυµένου οξυγόνου στο νερό, µπορεί να γίνουν δραστικές µεταβολές στην υδρόβια ζωή του ποταµού ανάλογα µε το βαθµό µείωσης. Αν το οργανικό φορτίο που διατίθεται είναι αρκετά µεγαλύτερο από την αφοµοιωτική ικανότητα του ποταµού, το κρίσιµο (µέγιστο) έλλειµµα οξυγόνου µπορεί να πέσει χαµηλότερα από το όριο επιβίωσης των ψαριών και άλλων ανώτερων ειδών. Σαν αποτέλεσµα θα υποχωρήσει ο κανονικός πληθυσµός των ψαριών και θα επιβιώσουν µόνο τα ανθεκτικότερα είδη. Σε συγκεντρώσεις διαλυµένου οξυγόνου < 3 mg/l, θα εξαφανιστούν όλα τα ψάρια και θα επιβιώσουν µόνο κατώτερα είδη ζωής. Ρύπανση ποταµού µε ανεπεξέργαστα απόβλητα και αυτοκαθαρισµόςενδεικτικές µεταβολές των βιοκοινωνιών σε συνάρτηση µε τη ρύπανση 18
Β. ιάθεση σε θάλασσα Η διάθεση των αποβλήτων ύστερα από κατάλληλη επεξεργασία στη θάλασσα, και γενικότερα σε βαθιά υδάτινη µάζα (λίµνη), γίνεται µε υποβρύχιο αγωγό, που καταλήγει σε σύστηµα διάχυσης µε πολλές θυρίδες ή σχισµές. Με τον τρόπο αυτό εξασφαλίζεται καλή ανάµιξη µε τα νερά του αποδέκτη και σηµαντική αραίωση των αποβλήτων (της τάξης 1:100). Ειδικότερα, σε υδάτινη µάζα που παρουσιάζει εποχιακά στρωµάτωση πυκνότητας (συνήθως χειµώνα και καλοκαίρι) τα απόβλητα λόγω της µεγάλης αρχικής ανάµιξης, αποκτούν γρήγορα το (πιο µεγάλο) ειδικό βάρος των νερών του αποδέκτη και χάνουν την άνωση και την ικανότητα ανόδου, µε αποτέλεσµα να παγιδεύονται και να διασκορπίζονται σε οριζόντιο υποθαλάσσιο πεδίο διάθεσης. Αντίθετα, αν η εκβολή γίνεται από το άκρο του αγωγού χωρίς σύστηµα θυρίδων διάχυσης, είναι δυνατόν, ακόµα και σε στρωµατωµένη θάλασσα, η συµπαγής και ελαφρά µάζα των αποβλήτων να φθάσει µέχρι την επιφάνεια. 19
ιάθεση αποβλήτων µε υποβρύχιο αγωγό Για µικρές και µεσαίες εγκαταστάσεις (ιδιωτικές µονάδες, κωµοπόλεις) εφαρµόζονται συνήθως, ύστερα από δευτεροβάθµιο κατά προτίµηση καθαρισµό, µήκη υποβρύχιων αγωγών εκβολής µέχρι 100-500-1000 µέτρα, σε βάθη 10-20-30 µέτρων και µε κατάλληλο σύστηµα διαχύσεως. Το σηµείο εκβολής των αποβλήτων θα πρέπει να απέχει τουλάχιστον 200 µέτρα από αναγνωρισµένες ακτές κολύµβησης και 300 µέτρα από περιοχές αλιείας οστρακοειδών. 20
Όρια διάθεσης Για τη διάθεση των υγρών αποβλήτων σε υπονόµους, ρεύµατα ή τη θάλασσα, καθορίζονται συνήθως µε σχετικές διοικητικές αποφάσεις, τα επιτρεπτά όρια συγκέντρωσης διάφορων ρυπαντικών ουσιών στα απόβλητα, ανάλογα την προβλεπόµενη χρήση του αποδέκτη και τη γενικότερη πολιτική που εφαρµόζεται για την προστασία του περιβάλλοντος και την οικονοµική ανάπτυξη. Επίσης έχουν θεσπιστεί επιτρεπτά όρια συγκέντρωσης ορισµένων τοξικών ουσιών σε βιοµηχανικά κυρίως απόβλητα προκειµένου να διατεθούν σε υδάτινο αποδέκτη. Τα όρια αυτά καθορίζονται µε βάση τη µέση ηµερήσια και µέση µηνιαία συγκέντρωση του ρύπου και τον τύπο της βιοµηχανίας. 21