ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΒΙΩΣΙΜΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΞΗΡΑΝΣΗ ΙΛΥΟΣ ΑΣΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΤΣΙΜΑΝΤΟΥ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΑ Διπλ. Περιβαλλοντολόγος Θεσσαλονίκη, Νοέμβριος 2007
Περίληψη Περίληψη Τα τελευταία χρόνια κατασκευάστηκαν και συνεχίζονται να κατασκευάζονται Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) σε όλη τη χώρα, με στόχο την προστασία των υδάτινων αποδεκτών, σε εφαρμογή της Οδηγίας 91/271. Με τη λειτουργία των ΕΕΛ παράγονται σημαντικές ποσότητες ιλύος (λάσπης), αλλά και άλλα παραπροϊόντα (εσχαρίσματα, άμμος). Τα παραπροϊόντα αυτά απαιτούν ασφαλή και περιβαλλοντικά αποδεκτή διαχείριση, συγκεκριμένες προδιαγραφές τις οποίες ορίζει η σχετική νομοθεσία. Μία από τις βασικές διεργασίες της λυματολάσπης, πριν αυτή ταφεί υγειονομικά ή χρησιμοποιηθεί είναι η ξήρανση. Η ξήρανση της ιλύος κρίνεται απαραίτητη, καθώς με την απομάκρυνση του νερού που περιέχεται σε αυτή καθίσταται ικανή για περαιτέρω διάθεση και αξιοποίηση. Επίσης, με την ξήρανση της ιλύος μειώνεται ο κίνδυνος της ρύπανσης εξαιτίας της αποστράγγισης, εάν η ιλύς διατεθεί ενυδατωμένη στο έδαφος. Οι κλασσικές μέθοδοι ξήρανσης της ιλύος, που χρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα χωρίζονται σε μηχανικές και θερμικές. Μία νέα όμως μέθοδος είναι αυτή της ξήρανσης της λάσπης με τη χρήση ηλιακής ενέργειας που παρουσιάζει ιδιαίτερα πλεονεκτήματα, καθώς για την εφαρμογή της χρησιμοποιείται η ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, ο ήλιος. Στη σημερινή εποχή, που το ενεργειακό πρόβλημα τείνει να πάρει τεράστιες διαστάσεις, γίνονται εμφανή τα πλεονεκτήματα της μεθόδου, ειδικά εάν αυτή χρησιμοποιηθεί σε χώρες με ιδιαίτερη ηλιοφάνεια όπως η Ελλάδα. Παρόλα αυτά η μέθοδος τώρα αρχίζει να χρησιμοποιείται σε ερευνητικό και πειραματικό στάδιο και δυστυχώς χωρίς εφαρμογή στον Ελλαδικό χώρο. ii
Abstract Abstract In the past years, the increased production of urban and industrial sewage led to the creation of Installations of Sewage Treatment (IST). The processed sewage is estimated relatively safe for the sea recipients, in which they are also disposed. However, residue of IST is silt, which is often particularly toxic and its disposal in the environment becomes with definite specifications, which match the relative legislation. One of the basic procedures of silt treatment, before its sanitary landfilling or its sanitary usage, is also the drying. It is considered essential, as with the removal of water that is contained in the silt, this is rendered capable of further disposal and exploitation. Also, with the drying of sludge the danger of pollution because of the draining is decreased, if the silt is sold hydrated in the soil. The classic methods of silt desiccation, which are used up to today, are separated in mechanical and thermal procedures. A new however method, that of sludge drying using solar collectors, presents particular advantages, as sun, a renewable source of energy, is used for its application. In current days, when the energy problem tends to take enormous dimensions, the advantages of this method become obvious, specially if it is used in countries with particular sun exposure, like Greece. Nevertheless, the method now begins to be used in inquiring and experimental stage and unfortunately without application in Greece yet. iii
Πρόλογος Πρόλογος Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο κατά το ακαδημαϊκό έτος 2006 2007 στο πλαίσιο του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών «Προστασία Περιβάλλοντος και Βιώσιμη Ανάπτυξη» του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, με υπεύθυνη καθηγήτρια την κυρία Κολοβέα - Παπαχρήστου Ε. Στόχος της εργασίας είναι η ανάπτυξη των μεθόδων ξήρανσης της ιλύος που προκύπτει από το βιολογικό καθαρισμό υγρών αποβλήτων, με τη χρήση ηλιακής ενέργειας. Αρχικά γίνεται μία εισαγωγική περιγραφή της εργασίας καθώς επίσης παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά της ιλύος (Κεφάλαιο 1 ο ). Στο 2 ο Κεφάλαιο γίνεται μία εκτενής αναφορά στη Νομοθεσία Ελληνική και Ευρωπαϊκή που αφορά στην προστασία του περιβάλλοντος και πιο συγκεκριμένα τη διαχείριση των αποβλήτων και της λυματολάσπης αλλά και τη Νομοθεσία που διέπει τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Το 3 ο Κεφάλαιο πραγματεύεται το θέμα των μεθόδων επεξεργασίας της ιλύος. Στη συνέχεια αναφέρονται αναλυτικά οι μέθοδοι ξήρανσης της ιλύος (Κεφάλαιο 4 ο ). Στο 5 ο Κεφάλαιο αναλύονται οι λόγοι για τους οποίους είναι πλέον αναγκαία η χρήση ηλιακής ενέργειας. Στο Κεφάλαιο 6 αναλύονται εκτενώς οι μέθοδοι της ηλιακής ξήρανσης της, σε συνδυασμό με το ενεργειακό πρόβλημα και γίνεται αναφορά στη λειτουργία των ηλιακών συλλεκτών, καθώς και στη σχετική τεχνογνωσία που έχει αναπτυχθεί για αυτούς. Στο 7 ο Κεφάλαιο αναλύεται η σημερινή κατάσταση που επικρατεί στην Ελλάδα αλλά παρουσιάζονται και παραδείγματα εφαρμογών της ηλιακής ξήρανσης διεθνώς. Στο κεφάλαιο 8 ο αναφέρονται οι τρόποι διάθεσης της ιλύος σήμερα. Στο 9 ο Κεφάλαιο παρουσιάζονται τα κόστη εφαρμογής της ξήρανσης της ιλύος Ακολουθούν τα συμπεράσματα και προτάσεις στο 10 ο Κεφάλαιο και δίνεται τέλος, η σχετική βιβλιογραφία. Για τη συγγραφή της διπλωματικής μου εργασίας θα ήθελα να ευχαριστήσω την υπεύθυνη καθηγήτρια κυρία Παπαχρήστου Ε. την τριμελή μου επιτροπή τους κυρίους Μπαλαφούτα Γ., Λεπτίδου - Δερμίση Ν. και Νταρακά Ε. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω την κυρία Μπέλου για την πολύτιμη βοήθεια της και τις διορθώσεις της. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς μου, την αδερφή μου και όλους τους φίλους μου που μου στάθηκαν κατά τη διάρκεια του έτους και περάσαμε αξέχαστες στιγμές. iv
Περιεχόμενα Περιεχόμενα Περίληψη... ii Abstract... iii Πρόλογος... iv Περιεχόμενα...v 1. Εισαγωγή...1 1.1. Χαρακτηριστικά της ιλύος...4 1.1.1. Το νερό ως συστατικό της ιλύος...6 1.1.2. Τα στερεά της ιλύος...8 1.1.3. Παθογόνοι μικροοργανισμοί που περιέχονται στην ιλύ...9 2. Νομοθεσία...10 2.1. H Ευρωπαϊκή Νομοθεσία...10 2.2. H Ελληνική Νομοθεσία...12 2.3. Η ευρωπαϊκή Οδηγία 86/278...17 2.3.1. Γενικά...17 2.3.2. Η συσχέτιση της Οδηγίας 86/278 και των Εθνικών Νομοθεσιών των κρατών μελών...17 2.4. Νομοθεσία για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας...18 3. Επεξεργασία ιλύος...20 3.1. Γενικά...20 3.2. Μέθοδοι Προεπεξεργασίας Ιλύος...20 3.3. Επεξεργασία Ιλύος...21 3.3.1. Πάχυνση ιλύος...22 3.3.2. Σταθεροποίηση της Ιλύος...24 4.3.3. Ξήρανση Ιλύος...25 4. Ξήρανση ιλύος...26 4.1. Εισαγωγή...26 4.2. Ανασκόπηση των βασικών μεθόδων ξήρανσης της ιλύος...26 4.2.1. Μηχανικές μέθοδοι ξήρανσης...26 4.2.2. Θερμικές μέθοδοι ξήρανσης...28 v
Περιεχόμενα 4.2.3. Εξάτμιση με χρήση θερμικής (μη ηλιακής) ενέργειας...31 4.3. Φυσικές μέθοδοι ξήρανσης ιλύος...32 4.3.1. Εξάτμιση...32 4.3.2. Κλίνες ξήρανσης...33 4.3.3. Λίμνες ξήρανσης (Lagoons)...36 5. Αναγκαιότητα χρήσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας...38 5.1. Τι είναι οι ανανεώσιμες πηγές ενεργείας...38 5.2. Είδη ήπιων μορφών ενέργειας...40 5.3. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας...42 5.3.1. Πλεονεκτήματα...42 5.3.2. Μειονεκτήματα...43 6. Ηλιακή ξήρανση Ιλύος...45 6.1. Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και Ε.Ε.Λ....45 6.2. Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα ξήρανσης της ιλύος...45 6.3. Μέθοδοι ξήρανσης της ιλύος με ηλιακή ενέργεια...46 6.3.1. Ξήρανση με ηλιακούς συλλέκτες...46 6.3.1.1. Τεχνικά χαρακτηριστικά συλλέκτη...46 6.3.1.2. Λειτουργία Τεχνογνωσία...47 6.3.2. Ηλιακή απόσταξη...48 6.3.3. Ηλιακή ξήρανση με στεγνωτήρα ακτινοβολίας (IST)...50 6.4. Εγκαταστάσεις ξήρανσης...52 7. Υφιστάμενη κατάσταση στην Ελλάδα...57 7.1. Επεξεργασία και διάθεση ιλύων...57 7.2. Ποιοτικά χαρακτηριστικά επεξεργασμένων ιλύων...58 7.3. Ψυτάλλεια...58 7.4. Επεξεργασία Ιλύος στην Ε.Ε.Λ. Θεσσαλονίκης...59 7.5. Κρήτη...60 7.6. Παρουσίαση κατάστασης στην Ε.Ε...61 7.7. Παραδείγματα εφαρμογής της ξήρανσης της ιλύος με ηλιακή ενέργεια...62 7.7.1. Μυτιλήνη...62 7.7.2. Γαλλία...62 7.7.3. Γερμανία...63 7.7.4. Τουρκία...65 7.7.5. Κάτω Χώρες- Ολλανδία...67 vi
Περιεχόμενα 7.7.6. Νορβηγία...68 8. Διάθεση ιλύος...69 8.1. Τρόποι διάθεσης της λάσπης γενικά...69 8.1.1. Γεωργική Χρήση...70 8.1.2. Διάθεση σε χώρους Υγειονομικής Ταφής...71 8.1.3. Αποτέφρωση...72 8.1.4. Άλλοι τρόποι διάθεσης...72 8.2. Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις από τη διάθεση Ιλύος...73 9. Κόστος επεξεργασίας ιλύος...75 9.1. Κόστος Αφυδάτωσης Ιλύος...75 9.2. Κόστος ξήρανσης και Καύσης Ιλύος...75 9.3. Κόστος εναπόθεσης ιλύος σε ΧΥΤΑ...75 9.4. Επιλογή Κατάλληλης Μεθόδου Ξήρανσης...76 10. Συμπεράσματα...78 10.1. Γενικά...78 10.2. Προτάσεις...80 Βιβλιογραφία...82 vii
Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Η επεξεργασία των λυμάτων αποσκοπεί στη μείωση του ρυπαντικού τους φορτίου ώστε να αμβλύνονται οι επιπτώσεις από τη διάθεσή τους στο περιβάλλον. Όμως, εκτός από τα επεξεργασμένα λύματα προκύπτει και η ιλύς (λάσπη) στην οποία έχει μεταφερθεί ένα σημαντικό μέρος από το ρυπαντικό φορτίο. (Τσώνης Σ., 2004) Στην ιλύ μεταφέρονται τόσο οργανικά όσο και ανόργανα υλικά από τα λύματα που υποβάλλονται σε επεξεργασία. Αυτά τα υλικά είναι δυνατόν να αξιοποιηθούν μετά από κατάλληλη επεξεργασία της ιλύος π.χ. με εφαρμογή τους στο έδαφος (βελτιωτικό, λίπανση κ.λ.π.). Τα στερεά της ιλύος τα ονομάζουμε και βιοστερεά αναγνωρίζοντας το γεγονός ότι μπορεί να αξιοποιηθούν επωφελώς. (Τσώνης Σ., 2004) Κατά το έτος 1992 η παραγωγή ιλύος στην Ευρωπαϊκή Ένωση ήταν 6,5 εκατομμύρια τόνοι ξηρού υλικού. Οι Κοινοτικές οδηγίες 86/278/ΕΟΚ (για την προστασία του περιβάλλοντος και ιδίως του εδάφους κατά τη χρησιμοποίηση της ιλύος καθαρισμού λυμάτων στη γεωργία) και 91/271/ΕΟΚ (για την επεξεργασία των αστικών λυμάτων) προτρέπουν για αξιοποίηση των στερεών της ιλύος σε κατάλληλες εφαρμογές. (Τσώνης Σ., 2004) Η επεξεργασία των λυμάτων περιλαμβάνει προεπεξεργασία, πρωτοβάθμια επεξεργασία, δευτεροβάθμια επεξεργασία και τριτοβάθμια επεξεργασία. Κατά την προεπεξεργασία προκύπτουν ρεύματα εσχαρισμάτων (εσχάρες) και άμμου (αμμοσυλλέκτης) τα οποία απομακρύνονται από τις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων (Ε.Ε.Λ.) και οδηγούνται σε περεταίρω επεξεργασία. (Τσώνης Σ., 2004) Η πρωτοβάθμια ιλύς λαμβάνεται από τον πυθμένα της πρωτοβάθμιας δεξαμενής καθίζησης και η περιεκτικότητά της σε στερεά είναι συνήθως στη περιοχή 3 έως 7%. Η δευτεροβάθμια ιλύς είναι η περίσσεια ιλύος του βιολογικού σταδίου επεξεργασίας και έχει περιεκτικότητα σε στερεά 0,5 έως 2%. Επίσης ιλύς λαμβάνεται και από τριτοβάθμια επεξεργασία όπως π.χ. φυσικοχημική επεξεργασία, διύλιση, κ.λ.π. (Τσώνης Σ., 2004) Ως ιλύς (ή λάσπη) σ' ένα σύστημα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων, θεωρείται η περίσσεια βιομάζας (ενεργούς ιλύος) η οποία προέρχεται από την δεξαμενή δευτεροβάθμιας καθίζησης καθώς επίσης και η ιλύς που λαμβάνεται από τον πρωτοβάθμιο καθιζανιτή. (Στάμου Α. κ.α., 1995) 1
Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Εικόνα 1.1: Πρωτογενής και δευτερογενής επεξεργασία αποβλήτων (MILLER T. G., 2000) Στις μικρές εγκαταστάσεις η διάθεση της λάσπης και των συμπυκνωμένων ρύπων δεν αποτελεί σοβαρό πρόβλημα (χώνευση, αφυδάτωση και διάθεση στους αγρούς ή μαζί με τα απορρίμματα). Στις μεγάλες όμως μονάδες των μητροπολιτικών περιοχών οι μεγάλες ποσότητες λάσπης και τα δυσμενή ποιοτικά χαρακτηριστικά της (βαριά μέταλλα και άλλες τοξικές ή ανεπιθύμητες ουσίες κυρίως από τις βιομηχανίες) καθιστούν οξύ το πρόβλημα επεξεργασίας και τελικής διάθεσης. Η κατάλληλη επεξεργασία, αφυδάτωση και διάθεση με υγειονομική ταφή, καύση ή διάθεση σαν λίπασμα, αν απομακρυνθούν οι τοξικές ουσίες είναι απαραίτητη για το έδαφος και τις καλλιέργειες. (Στάμου Α. κ.α., 1995) Η επεξεργασία και διάθεση τελικά της ιλύος που προέρχεται από μια μονάδα βιολογικού καθαρισμού, είναι ίσως το πιο σημαντικό στάδιο στην επεξεργασία αποβλήτων. Ως προϊόν βιολογικής δραστηριότητας, η ιλύς, περιέχει όλα εκείνα τα στοιχεία που εμείς επιθυμούμε να απομακρύνουμε αλλά δεν μπορούμε απλά να τα τοποθετήσουμε σ' έναν κάλαθο αχρήστων. Ανάλογα λοιπόν με την χώρα, την πόλη, την εποχή, και τα κοινωνικοοικονομικά στοιχεία που χαρακτηρίζουν τον ανθρώπινο πληθυσμό, η ιλύς έχει και διαφορετική σύνθεση. (Μαρκαντωνάτος Γ., 1990) Ο μηχανικός που πρόκειται να σχεδιάσει την εγκατάσταση επεξεργασίας ή να ελέγξει την λειτουργία μιας μονάδας βιολογικού καθαρισμού, πρέπει να λάβει υπ' όψη του μια πληθώρα παραγόντων και παραμέτρων ώστε να επιτύχει το επιθυμητό αποτέλεσμα. Η επεξεργασία και διαχείριση της ιλύος αποτελούν εξαιρετικής σημασίας διαδικασίες με άμεσες επιπτώσεις τόσο στον άνθρωπο, όσο και στο περιβάλλον. 2
Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Εάν αυτή δεν αφαιρεθεί σε ικανοποιητικό βαθμό κατά την επεξεργασία, το σύνολο της μονάδας θα υπολειτουργεί ή θα σταματήσει να λειτουργεί, οσμές θα παρατηρηθούν ενώ τελικά δεν θα καλύπτονται τα όρια ασφαλείας για την ποιότητα των αποβλήτων. Για να γίνει λοιπόν επιτυχής η όλη διαδικασία της επεξεργασίας της λάσπης, πρέπει ο διαχειριστής της να κατανοήσει πλήρως το είδος της, πώς αυτή παράγεται και πώς πρέπει να γίνει η επεξεργασία της. Παράμετροι όπως η οικονομικότητα, η ασφάλεια και η επαναχρησιμοποίηση στοιχείων της πρέπει να συνεκτιμηθούν ώστε τελικά να προκύψει η βέλτιστη, κατά το δυνατόν, λύση. Ιδιαίτερα, η διάθεση της ιλύος συνιστά ένα από τα κυριότερα προβλήματα της σύγχρονης πραγματικότητας, το οποίο προβληματίζει πολλούς φορείς διαχείρισης εγκαταστάσεων βιολογικής επεξεργασίας αστικών λυμάτων. Για την αντιμετώπιση του προβλήματος αυτού υιοθετούνται πολλές φορές λύσεις που δεν εξυπηρετούν τις αρχές της προστασίας του περιβάλλοντος, οι οποίες μπορούν ενδεχομένως να δημιουργήσουν σε αυτό ιδιαιτέρως δυσμενείς επιπτώσεις. Σε αυτά τα πλαίσια έχει κατά καιρούς παρατηρηθεί ότι η ιλύς ενίοτε αποτίθεται ανεξέλεγκτα σε παρακείμενους της εγκατάστασης ανοικτούς χώρους, ή διασπείρεται σε χαράδρες και εγκαταλελειμμένες εκτάσεις, οπότε με την έκπλυση από τα ύδατα των βροχών και την κίνηση των ρύπων στο έδαφος (κατακόρυφη κίνηση ή πλευρική διάχυση) μπορούν να προκληθούν σοβαρά προβλήματα ρυπάνσεων και μολύνσεων σε εδαφικά και υδάτινα οικοσυστήματα. (Chen G., et al, 2002) Η διάθεση της ιλύος για γεωργική χρήση είναι επιθυμητός στόχος αν και όχι πάντα εφικτός. Η σχετική Ελληνική Νομοθεσία προβλέπει την διάθεση της ιλύος στη γεωργία αλλά γενικότερα πρέπει να εξετάζει νέους τρόπους διάθεσης των ιλύων στο έδαφος. Κρίσιμη παράμετρος είναι οι συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων που αν ξεπεράσουν τα επιτρεπτά όρια καθιστούν την ιλύ επικίνδυνο απόβλητο που επιβάλλει πλέον δαπανηρό χειρισμό. Συνεπώς το πρώτο ζητούμενο για τις πόλεις που έχουν μεγάλες παροχές αποβλήτων είναι τα θεσμικά και οργανωτικά μέτρα που απαιτούνται για τον αποτελεσματικό έλεγχο των εισροών τοξικών στα αποχετευτικά δίκτυα. Άλλωστε ο έλεγχος αυτός είναι αναγκαίος για τη μείωση της ρύπανσης των υδάτινων αποδεκτών της υγρής εκροής των εγκαταστάσεων επεξεργασίας των λυμάτων και για την καλή λειτουργία των εγκαταστάσεων αυτών. Το δεύτερο ζητούμενο είναι η εφαρμογή της κατάλληλης νομοθεσίας για τη διάθεση της ιλύς. Με τις παραπάνω προϋποθέσεις οι ελληνικές ιλύες δεν θα έχουν σημαντικές συγκεντρώσεις τοξικών και θα μπορούν να διατεθούν με κάθε δυνατό τρόπο αφού υποστούν τις εκάστοτε απαιτούμενες επεξεργασίες, περισσότερο ή λιγότερο δαπανηρές, πάντοτε όμως αποτελεσματικές. (.Στάμελος Κ. κ.α., 2000) Στην Ελλάδα το πρόβλημα διάθεσης της ιλύος των Ε.Ε.Α.Λ. παρουσιάστηκε τα τελευταία 10-20 χρόνια και δεν υπάρχει η συσσωρευμένη πείρα των άλλων χωρών της Ε.Ε.. Στη χώρα μας ο κύριος όγκος της ιλύος από τις Ε.Ε.Α.Λ. διατίθεται σήμερα στους χώρους εναπόθεσης 3
Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή των στερεών απορριμμάτων και σχετικά μικρές ποσότητες διατίθενται στο έδαφος σαν λίπασμα. (Heleco 95) Η καύση της ιλύος είναι μία μέθοδος που δεν έχει βρει εφαρμογή στη χώρα μας όπως δεν έχει βρει εφαρμογή και η καύση των στερεών απορριμμάτων. Σημειώνεται ότι το κόστος διάθεσης της ιλύος των Ε.Ε.Α.Λ. υπολογίζεται σε 6-8% του συνολικού κόστους επεξεργασίας των αστικών λυμάτων (που είναι μικρό αλλά όχι αμελητέο). (Heleco 95) 1.1. Χαρακτηριστικά της ιλύος Τα ποσοτικά και ποιοτικά χαρακτηριστικά της ιλύος, εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες, οι πιο βασικοί εκ των οποίων είναι η ποσότητα και η σύσταση των εισερχόμενων λυμάτων στο κέντρο επεξεργασίας, το είδος των τεχνικών επεξεργασίας που εφαρμόζονται και οι καταναλωτικές ανάγκες στα συγκεκριμένα είδη βιοστερεών. (Anonumous, 1999) Οι δύο βασικές κατηγορίες ιλύων είναι αυτές της Α' βάθμιας και Β' βάθμιας επεξεργασίας υγρών αποβλήτων. Ο δευτεροβάθμιες ιλύες εμφανίζουν μικρότερη συγκέντρωση σε ανόργανα στερεά απ' ότι οι πρωτοβάθμιες, παρόλα αυτά όμως, υφίστανται μια από κοινού επεξεργασία ως ενιαίο μίγμα, το οποίο καλείται νωπή (φρέσκια) ιλύς. (Anonumous, 1999) Η ιλύς των λυµάτων περιέχει συστατικά µε γεωργική αξία αλλά και ρυπαντές. Τα συστατικά µε γεωργική αξία είναι οργανική ύλη, άζωτο, φώσφορος, κάλιο και σε µικρότερη κλίµακα ασβέστιο, θείο και µαγνήσιο. Οι ρυπαντές είναι τα βαρέα µέταλλα, οι οργανικοί ρυπαντές και τα παθογόνα. (Κάρτσωνας Ν., 2005) Οι τυπικές τιμές των παραμέτρων της λάσπης που παράγεται από τη μονάδα επεξεργασίας αστικών λυμάτων παρατίθενται στον παρακάτω πίνακα (Πίνακας 1.1). (Anonumous, 1999) 4
Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Πίνακας 1.1: Χημική σύσταση ιλύος προερχόμενη από μονάδα επεξεργασίας λυμάτων (Anonumous, 1999) ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ Ιλύς προερχόμενη από επεξεργασία λυμάτων Εύρος Τυπικές τιμές Άζωτο (% επί ξηρού) <0.1-17.6 3.0 Ολικά φωσφορικά (% επί ξηρού) <0.1-14.3 1.5 Ολικά θειικά (% επί ξηρού) 0.6-1.5 1.0 Ασβέστιο (% επί ξηρού) 0.1-25 4.0 Μαγνήσιο (% επί ξηρού) 0.03-2.0 0.4 Κάλιο (% επί ξηρού) 0.02-2.6 0.3 Νάτριο (% επί ξηρού) 0.01-3.1 - Αλουμίνιο (% επί ξηρού) 0.1-13.5 0.5 Σίδηρος (% επί ξηρού) <0.1-15.3 1.7 Ψευδάργυρος (mg/kg επί ξηρού) 101-27,800 1200 Χαλκός (mg/kg επί ξηρού) 6.8-3120 750 Μαγγανικά (mg/kg επί ξηρού) 18-7,100 250 Βόριο (mg/kg επί ξηρού) 4-757 25 Μολυβδαίνιο (mg/kg επί ξηρού) 2-976 10 Κοβάλτιο (mg/kg επί ξηρού) 1-18 10 Αρσενικό (mg/kg επί ξηρού) 0.3-316 10 Βάριο (mg/kg επί ξηρού) 21-8,980 - Οι κύριες πηγές βαρέων µετάλλων στην ιλύ των λυµάτων είναι οι απορροές των δρόµων και τα βιοµηχανικά απόβλητα. Η συγκέντρωση των βαρέων µετάλλων στην ιλύ ποικίλει και εξαρτάται σε µεγάλο βαθµό από την βιοµηχανική συνιστώσα των ανεπεξέργαστων λυµάτων. Οι µέσες συγκεντρώσεις των βαρέων µετάλλων στην ιλύ σε διάφορες χώρες της Ευρώπης, καθώς επίσης και οι οριακές τιµές που καθορίζονται µε την Οδηγία 86/278/ΕC και την προβλεπόµενη αναθεώρησή της παρουσιάζονται στον πίνακα 1.2. Στην Οδηγία 86/278/ΕC δεν καθορίζονται οριακές τιµές όσον αφορά στους οργανικούς ρυπαντές της ιλύος που πρόκειται να χρησιµοποιηθεί στην γεωργία. Ωστόσο σε αρκετές ευρωπαϊκές χώρες προβλέπονται στην νοµοθεσία τους σχετικοί περιορισµοί. Βασική πηγή συνθετικών οργανικών ενώσεων στα λύµατα αποτελεί η βιοµηχανία. Γενικά, σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυµάτων χωρίς µεγάλη συνιστώσα των βιοµηχανικών αποβλήτων δεν αναµένονται υπερβάσεις των παραπάνω οριακών τιµών. (Κάρτσωνας Ν., 2005) 5
Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Πίνακας 1.2: Συγκεντρώσεις σε mg/kg των σημαντικότερων βαρέων μετάλλων που περιέχονται στην ιλύ. (Chen G., et al, 2002) ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΟΡΙΑ ΣΥΓΚΕΤΝΡΩΣΕΩΝ (mg/kg) Αρσενικό 41 Κάδμιο 39 Χρώμιο 1200 Χαλκός 1500 Μόλυβδος 300 Υδράργυρος 17 Μολυβδαίνιο 18 Νικέλιο 420 Ψευδάργυρος 2800 1.1.1. Το νερό ως συστατικό της ιλύος Η ιλύς αποτελείται από : Υγρά Στερεά Μικροοργανισμούς Σαν υγρό συνήθως θεωρούμε το νερό, το οποίο αποτελεί και το μεγαλύτερο ποσοστό τους βάρους της, με τιμές που κυμαίνονται από 98% (στην ιλύ από Α' βάθμια επεξεργασία) έως 75% (στην αφυδατωμένη ιλύ) σε ορισμένες περιπτώσεις. Το νερό αυτό φέρει πληθώρα άλλων ενώσεων οι οποίες μεταφέρθηκαν μέσω του κεντρικού αποχετευτικού αγωγού στην μονάδα επεξεργασίας, ή δημιουργήθηκαν κατά την επεξεργασία. (Chen G., et al, 2002) Μια πιο πρόσφατη μελέτη σε εργαστήριο, που περιλάμβανε ξήρανση λάσπης με συνεχή μέτρηση του βάρους του δείγματος, έδειξε ότι υπάρχουν τέσσερις τύποι νερού στην ιλύ: το ελεύθερο νερό το δεσμευμένο νερό το νερό των μεσοδιαστημάτων το επιφανειακό νερό Μία εικόνα του φλόκου της ιλύος όπου εμφανίζονται οι τύποι αυτοί του νερού, φαίνεται στο παρακάτω σχήμα 1.1 : 6
Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Το ελεύθερο νερό (free water) δεν συνδέεται με τα μόρια, ενώ το νερό των μεσοδιαστημάτων (ίnterstίtial water) συλλαμβάνεται από τα μεγαλομόρια ιλύος και κινείται μ' αυτά. Το νερό επιφανείας (surface water) περικλείει τα μεγαλομόρια και συμπεριφέρεται ως τμήμα των στερεών. Τέλος το δεσμευμένο νερό (bound water), συνδυάζεται χημικά με τα μόρια των οποίων αποτελεί τμήμα. Ίσως η πιο ενδιαφέρουσα μορφή με την οποία απαντάται το νερό στην ιλύ, είναι αυτή του επιφανειακού νερού. Τα μόριά του, σε κανονικές θερμοκρασίες, σχηματίζουν στρώματα "μαλακού πάγου" τα οποία μένουν σταθερά προσκολλημένα στην επιφάνεια και "ταξιδεύουν" με το μόριο ιλύος. Η απομάκρυνση αυτών των τύπων νερού από τα στερεά, γίνεται με εξάτμιση, αρχικά, του ελεύθερου νερού, μετά του ενδιάμεσου και τέλος του επιφανειακού νερού. Το δεσμευμένο νερό φεύγει μόνο κατά τη διάρκεια χημικής αφυδάτωσης. (Chen G., et al, 2002) 7
Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Η παραπάνω διαδικασία φαίνεται στο σχήμα 1.2 (Σχ1.2) Ρυθμός εξάτμισης (g/min) (Βάρος δείγματος ιλύος(g)) Σχήμα 1.2: Καμπύλη ξήρανσης -ρυθμός μείωσης του βάρους κατά την απομάκρυνση του νερού. Με την πάροδο του χρόνου η μάζα μειώνεται με σταθερό ρυθμό, καθώς αφαιρείται το ελεύθερο νερό και μετά μειώνεται σε δύο στάδια κατά την απομάκρυνση του επιφανειακού και του νερού των μεσοδιαστημάτων. (Chen G., et al, 2002) 1.1.2. Τα στερεά της ιλύος Τα στερεά που συνήθως βρίσκουμε στην ιλύ χωρίζονται σε δύο βασικές κατηγορίες: α)τα αιωρούμενα στερεά (S.S) β)τα διαλυμένα στερεά (D.S) Για τον προσδιορισμό των στερεών της ιλύος, συνήθως χρησιμοποιείται φιλτράρισμα, με το οποίο κατακρατούνται τα αιωρούμενα στερεά, και εξάτμιση για να απομακρυνθούν τα διαλυμένα στερεά. Επειδή όμως ο προσδιορισμός αυτός συχνά είναι δύσκολος και οδηγεί στο συμπέρασμα ότι τα αιωρούμενα στερεά (S.S) είναι περίπου ίσα με τα ολικά στερεά (Τ.S), για περισσότερη ακρίβεια συστήνεται η χρήση φυγοκέντρησης για την μέτρηση της συγκέντρωσής τους. (Μαρκαντωνάτος Γ., 1990) Πολλές έρευνες δείχνουν ότι τα πιο σημαντικά στερεά στην ιλύ είναι ακριβώς αυτά που δεν είναι εύκολο να ανιχνευθούν και τα οποία συχνά δεν λαμβάνουμε υπ' όψη. (Chen G., et al, 2002) 8
Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή 1.1.3. Παθογόνοι μικροοργανισμοί που περιέχονται στην ιλύ Η ιλύς, που προέρχεται από την επεξεργασία των λυµάτων, περιέχει ένα πλήθος παθογόνων μικροοργανισμών, ο αριθµός και ο τύπος των οποίων ποικίλει. Η φύση, η ποικιλότητα και οι συγκεντρώσεις των παθογόνων στα λύµατα εξαρτώνται από τις τοπικές υγειονομικές ιδιαιτερότητες (π.χ. την υγεία και το µέγεθος του πληθυσµού που εξυπηρετείται από το δίκτυο αποχέτευσης και το είδος της βιοµηχανίας στην περιοχή). Κατά την διάρκεια της ζύμωσης και ιδιαίτερα της αλκαλικής οι περισσότεροι από αυτούς καταστρέφονται. Τα παθογόνα αδρανοποιούνται µε την έκθεσή τους στη θερµότητα. Η διάρκεια έκθεσης εξαρτάται από τη θερµοκρασία και από τα είδη των οργανισµών. Εξάλλου οι παθογόνοι οργανισµοί είναι ευαίσθητοι και στο ph. (Κάρτσωνας Ν., 2005) 9
Κεφάλαιο 2 Νομοθεσία Κεφάλαιο 2 Νομοθεσία Η ανάλυση της υπάρχουσας νομοθεσίας σχετικά με τη διαχείριση, απόρριψη και ανακύκλωση ιλύος δείχνει ότι οι προδιαγραφές και τα όρια εστιάζουν κυρίως στη χρήση ιλύος στη γεωργία, τόσο σε εθνικό όσο και σε Ευρωπαϊκό επίπεδο. Άλλες χρήσεις ή τρόποι διάθεσης της ιλύος, εμπίπτουν σε πιο γενικές διατάξεις που σχετίζονται με την διαχείριση αποβλήτων. 2.1. H Ευρωπαϊκή Νομοθεσία Στη συνέχεια παρατίθεται κατάλογος των Ευρωπαϊκών Οδηγιών που αφορούν τη λυματολάσπη: 86/278/EE: σχετικά με την προστασία του περιβάλλοντος και ιδίως του εδάφους κατά τη χρησιμοποίηση της ιλύος καθαρισμού λυμάτων στη γεωργία 91/271/EE: για την επεξεργασία των αστικών λυμάτων 91/676/EE: για την προστασία των νερών από τη ρύπανση των νιτρικών από γεωργικές χρήσεις 1999/31/EΕ: περί υγειονομικής ταφής των αποβλήτων 2003/33/EΕ: για τον καθορισμό κριτηρίων και διαδικασιών αποδοχής των αποβλήτων στους χώρους υγειονομικής ταφής σύμφωνα με το άρθρο 16 και το παράρτημα II της Οδηγίας 1999/31/EC 2000/76/EΕ: για την αποτέφρωση των αποβλήτων Παρόλο που αρκετές Οδηγίες έχουν επίδραση στη διαχείριση ιλύος (όπως η 1999/31/EEC περί υγειονομικής ταφής), αυτές που θεωρούνται σημαντικότερες είναι οι 86/278 και οι 91/271. Πιο συγκεκριμένα, οι απαιτήσεις που τίθενται από την 86/278 είναι κρίσιμες για την επεξεργασία της ιλύος που παράγεται στις χώρες - μέλη. Η Οδηγία 86/278 προβλέπει οριακές τιμές συγκέντρωσης βαρέων μετάλλων στο έδαφος, στην ιλύ και για τις ποσότητες βαρέων μετάλλων που μπορούν να υπεισέρχονται στο έδαφος σε ετήσια βάση. Η χρησιμοποίηση ιλύος απαγορεύεται όταν η συγκέντρωση ενός ή περισσοτέρων βαρέων μετάλλων στο έδαφος υπερβαίνει τις οριακές τιμές του Παρατήματος ΙΑ της Οδηγίας. Τα 10
Κεφάλαιο 2 Νομοθεσία κράτη μέλη οφείλουν σε μία τέτοια περίπτωση να λαμβάνουν κατάλληλα μέτρα ώστε να μη σημειώνεται υπέρβαση των εν λόγω οριακών τιμών εξαιτίας της χρησιμοποίησης ιλύος. Προτού χρησιμοποιηθεί στη γεωργία, η ιλύς πρέπει να υποβάλλεται σε επεξεργασία. Τα κράτη μέλη έχουν όμως τη δυνατότητα να εγκρίνουν τη χρησιμοποίηση μη επεξεργασμένης ιλύος, εάν η ιλύς αυτή εγχέεται ή παραχώνεται στο έδαφος. Η χρήση της ιλύος απαγορεύεται στις εξής περιοχές: Σε χορτολιβαδικές εκτάσεις που χρησιμοποιούνται ως βοσκότοποι ή σε καλλιέργειες ζωοτροφών προτού παρέλθει ορισμένη προθεσμία που καθορίζουν τα κράτη μέλη και που δεν μπορεί να είναι μικρότερη από τρεις εβδομάδες. Σε καλλιέργειες οπωροκηπευτικών κατά την περίοδο της βλάστησης (εξαιρούνται οι καλλιέργειες οπωροφόρων δέντρων). Σε εδάφη προοριζόμενα για καλλιέργειες οπωροκηπευτικών που βρίσκονται σε άμεση επαφή με το έδαφος και που συνήθως καταναλώνονται ωμά, επί δέκα μήνες πριν αρχίσει η συγκομιδή και κατά τη συγκομιδή. Η ιλύς και τα εδάφη επί των οποίων χρησιμοποιείται υποβάλλονται σε δειγματοληψία και ανάλυση. Σύμφωνα με έκθεση της Ε.Ε., οι εθνικές νομοθεσίες αρκετών μελών είναι πιο αυστηρές από τις απαιτήσεις της 86/278. Έτσι, τα όρια συγκέντρωσης βαρέων μετάλλων στην ιλύ είναι χαμηλότερα από τα όρια της Οδηγίας σε πέντε χώρες (Βέλγιο, Δανία, Φιλανδία, Ολλανδία και Σουηδία). Παρόλα αυτά, έξι μέλη (Ελλάδα, Ιρλανδία, Ιταλία, Λουξεμβούργο, Πορτογαλία και Ισπανία) έχουν υιοθετήσει τα ίδια όρια συγκέντρωσης βαρέων μετάλλων με το Παράρτημα IB της Οδηγίας 86/278/ΕΕ. Επισημαίνεται ότι, σε Γαλλία, Ιταλία και Λουξεμβούργο, η νομοθεσία περιλαμβάνει και όρια για παθογενείς οργανισμούς. Επίσης σε αρκετές χώρες (Αυστρία, Βέλγιο, Δανία, Γαλλία, Γερμανία και Σουηδία) υπάρχουν όρια για τις οργανικές ενώσεις. Και για τις δύο αυτές περιπτώσεις, η 86/278 δεν περιλαμβάνει όρια. Όσον αφορά τα νέα μέλη, η νομοθεσία σε Εσθονία, Λιθουανία και Πολωνία είναι συγκρίσιμη ή και αυστηρότερη από την 86/278. Στα υπόλοιπα νέα μέλη, η χρήση και διάθεση ιλύος εμπίπτει σε γενικότερους κανονισμούς σχετικά με τα απόβλητα και την προστασία του περιβάλλοντος. Μέχρι στιγμής πάντως, οι εθνικές νομοθεσίες δεν έχουν σημαντικές διαφορές όσον αφορά στις υπόλοιπες απαιτήσεις της 86/278 για τη χρήση ιλύος. Η ανάλυση των απαιτήσεων από τις εθνικές νομοθεσίες επιτρέπει την ομαδοποίηση των μελών της Ε.Ε. ως προς την αυστηρότητά τους σε σύγκριση με την 86/278/ΕΕ. Με τον τρόπο αυτό κρίνονται πολύ πιο αυστηρές οι χώρες Δανία, Φιλανδία, Σουηδία, Ολλανδία, πιο αυστηρές Αυστρία, Βέλγιο, Γαλλία, Γερμανία, και Πολωνία, ενώ παρόμοιες Ελλάδα, Ιρλανδία, Ιταλία, Λουξεμβούργο, Πορτογαλία, Ισπανία, Μεγάλη Βρετανία, Εσθονία και τέλος, Λιθουανία. Από την ανασκόπηση της νομοθεσίας στις ευρωπαϊκές χώρες, προκύπτει ότι μικρή αναφορά γίνεται για χρήση ιλύος, διαφορετική από αυτή της γεωργίας. Παρόλα αυτά, η 11
Κεφάλαιο 2 Νομοθεσία χρήση ιλύος σε δασικό έδαφος αναφέρεται στη νομοθεσία του Βελγίου, Δανίας, Γαλλίας και Λουξεμβούργου. Εξάλλου σε ορισμένες εθνικές νομοθεσίες απαγορεύεται η χρήση ιλύος στη δασοπονία (Γερμανία, Ολλανδία), σε φυσικά δάση (Γερμανία) και σε περιοχές πρασίνου (Γερμανία, Ολλανδία). Στις εθνικές νομοθεσίες μερικών ευρωπαϊκών χωρών (Αυστρία, Γαλλία, Γερμανία, Ιρλανδία, Ολλανδία και Σουηδία) τίθενται περιορισμοί όσον αφορά την διάθεση της ιλύος από εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων σε Χώρους Υγειονομικής Ταφής (ΧΥΤΑ). 2.2. H Ελληνική Νομοθεσία Το βασικό νομοθετικό πλαίσιο που σχετίζεται με περιβαλλοντικά ζητήματα είναι: 1. Νόμος 1650/86 (ΦΕΚ 160/Α): «Για την προστασία του περιβάλλοντος». 2. Κοινή Υπουργική Απόφαση 14312/1302/00 (ΦΕΚ 723/Β): Συμπλήρωση και εξειδίκευση της ΚΥΑ 113944/97 με θέμα : «Εθνικός σχεδιασμός διαχείρισης στερεών αποβλήτων (Γενικές κατευθύνσεις της πολιτικής διαχείρισης των στερεών αποβλήτων)». 3. Υπουργική Απόφαση 113944/97 (ΦΕΚ 1016/Β): «Εθνικός σχεδιασμός διαχείρισης στερεών αποβλήτων (Γενικές κατευθύνσεις της πολιτικής διαχείρισης των στερεών αποβλήτων)». 4. Κοινή Υπουργική Απόφαση 2487/45/99 (ΦΕΚ 196/Β): «Περί καύσεως επικινδύνων αποβλήτων σε συμμόρφωση με την Οδηγία 94/67/ΕΚ του Συμβουλίου της 16 ης Δεκεμβρίου 1996». 5. Κοινή Υπουργική Απόφαση 114218/97 (ΦΕΚ 1016/Β): «Κατάρτιση πλαισίου προδιαγραφών και γενικών προγραμμάτων διαχείρισης στερεών αποβλήτων». 6. Κοινή Υπουργική Απόφαση 19396/1546/97 (ΦΕΚ 604/Β): «Μέτρα και όροι για τη διαχείριση επικίνδυνων αποβλήτων». 7. Κοινή Υπουργική Απόφαση 5673/400/97 (ΦΕΚ 192Β): Καθορίζει τα μέτρα και τους όρους για την επεξεργασία αστικών λυμάτων. Για τους βιομηχανικούς τομείς όπου τα λύματα θεωρούνται προσομοιώσιμα των αστικών και μπορούν να διοχετευτούν σε αποχετευτικά δίκτυα και σταθμούς επεξεργασίας αστικών λυμάτων, αφού προηγουμένως έχουν υποβληθεί σε προκαταρκτική επεξεργασία. 8. Κοινή Υπουργική Απόφαση 69728/824/96 (ΦΕΚ 358/Β): «Μέτρα και όροι για τη διαχείριση στερεών αποβλήτων». 12
Κεφάλαιο 2 Νομοθεσία 9. Υπουργική Απόφαση 76802/1033/96: «Περιορισμός των εκπομπών στην ατμόσφαιρα από μεγάλες εγκαταστάσεις καύσης». 10. Πράξη Υπουργικού Συμβουλίου 255/94 (ΦΕΚ 123/Α): Συμπλήρωση του παραρτήματος του άρθρου 12 της υπ αριθ. 55648/2210/1991 ΚΥΑ «Μέτρα και περιορισμοί για την προστασία του υδάτινου περιβάλλοντος και ειδικότερα καθορισμός οριακών τιμών και επικίνδυνων ουσιών στα υγρά απόβλητα». 11. Υπουργική Απόφαση 90461/2193/94 (ΦΕΚ 843/Β): Συμπλήρωση του παραρτήματος του άρθρου 12 της υπ αριθ. 55648/2210/1991 ΚΥΑ «Μέτρα και περιορισμοί για την προστασία του υδάτινου περιβάλλοντος και ειδικότερα καθορισμός οριακών τιμών και επικίνδυνων ουσιών στα υγρά απόβλητα». 12. Κοινή Υπουργική Απόφαση 55648/2210/91 (ΦΕΚ 323Β): «Μέτρα και περιορισμοί για την προστασία του υδάτινου περιβάλλοντος και ειδικότερα καθορισμός οριακών τιμών και επικίνδυνων ουσιών στα υγρά απόβλητα». 13. Κοινή Υπουργική Απόφαση 82805/2224/93 (ΦΕΚ 699/Β): «Καθορισμός μέτρων και όρων για την πρόληψη της ατμοσφαιρικής ρύπανσης που προέρχεται από εγκαταστάσεις καύσης στερεών αποβλήτων». 14. Κοινή Υπουργική Απόφαση 58751/2370/93 (ΦΕΚ 264/Β): «Καθορισμός μέτρων και όρων για τον περιορισμό της ατμοσφαιρικής ρύπανσης που προέρχεται από μεγάλες εγκαταστάσεις καύσης». 15. Κοινή Υπουργική Απόφαση 80568/91 (ΦΕΚ 641/Β): «Μέθοδοι, όροι και περιορισμοί για τη χρησιμοποίηση στη γεωργία της ιλύος που προέρχεται από επεξεργασία οικιακών και αστικών λυμάτων». 16. Κοινή Υπουργική Απόφαση 18186/271/88 (ΦΕΚ 126/Β): «Μέτρα και περιορισμοί για την προστασία του υδάτινου περιβάλλοντος και ειδικότερα καθορισμός οριακών τιμών των επικινδύνων ουσιών στα υγρά απόβλητα». 17. Κοινή Υπουργική Απόφαση 49541/1424/86 (ΦΕΚ 444/Β): «περί στερεών αποβλήτων, σε συμμόρφωση προς την Οδηγία 75/442/ΕΟΚ του Συμβουλίου της 15 ης Ιουλίου 1975». 18. Υπουργική Απόφαση 15519/83 (ΦΕΚ 455/Β): «Περί των όρων διάθεσης λυμάτων και υγρών βιομηχανικών αποβλήτων σε φυσικούς αποδέκτες και καθορισμού των ανωτάτων επιτρεπτών ορίων ρυπαντών». 19. Υγειονομική Διάταξη Ε1β 221/65 (ΦΕΚ 138/Β): «Περί διαθέσεως λυμάτων και βιομηχανικών αποβλήτων», όπως τροποποιήθηκε με την Υ.Α. Γ1/17831/71 (ΦΕΚ 986/Β) και Υ.Α. Γ4/1305/74 (ΦΕΚ 801/Β). 13
Κεφάλαιο 2 Νομοθεσία 20. Κοινή Υπουργική Απόφαση Ε1β 301/64 (ΦΕΚ 63/Β): «Υγειονομική διάταξη περί συλλογής, αποκομιδής και διαθέσεως απορριμμάτων». καθώς και οι κατά τόπους Νομαρχιακές Αποφάσεις για την διάθεση αποβλήτων και τον χαρακτηρισμό επιφανειακών και υπογείων αποδεκτών. Τα ελληνικά νομοθετήματα που σχετίζονται με τη λάσπη είναι: Κ.Υ.Α. 80568/4225/1991: για τη χρήση της ιλύος αποβλήτων στη γεωργία (ΦΕΚ 6641/91,07.08.91) Ν. 1650/86: για την προστασία του περιβάλλοντος Κ.Υ.Α. 82805/2224/93: για την αποφυγή ατμοσφαιρικής ρύπανσης από την αποτέφρωση αποβλήτων (ΦΕΚ 699/93) Κ.Υ.Α. 114218/97: Κατάρτιση πλαισίου Προδιαγραφών και γενικών προγραμμάτων διαχείρισης στερεών αποβλήτων (ΦΕΚ 1016/97) Κ.Υ.Α. 29407/3508/2002: Μέτρα και όροι για την υγειονομική ταφή των αποβλήτων (ΦΕΚ 1572/02) Κ.Υ.Α. 50910/2727/2003: Μέτρα και όροι για την διαχείριση Στερεών Αποβλήτων. Εθνικός και Περιφερειακός Σχεδιασμός Διαχείρισης. (ΦΕΚ 1909/03) Πιο αναλυτικά: Στη Κ.Υ.Α 114218/1997 καθορίζονται Τεχνικές Προδιαγραφές Διαχείρισης των ιλύων από εγκαταστάσεις επεξεργασίας. Ειδικότερα προδιαγράφονται τα παρακάτω: 1. Πάχυνση ιλύος 2. Βιολογική χώνευση 3. Βελτίωση ιλύος 4. Αφυδάτωση και ξήρανση ιλύος 5. Καύση λάσπης 6. Συν-κομποστοποίηση ιλύος Όσον αφορά στη διάθεση της ιλύος από εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών λυμάτων προδιαγράφεται μόνο η διάθεση της ιλύος στη γεωργία, παραπέμποντας πρακτικά. στην Κ.Υ.Α 80568/4225/1991. Με την Κ.Υ.Α 50910/2727/2003 εντάσσεται στη ελληνική νομοθεσία ο Ευρωπαϊκός Κώδικας Αποβλήτων (ΕΚΑ), σύμφωνα με τον οποίο τα «απόβλητα από τον καθαρισμό λυμάτων» και «λάσπη σηπτικής δεξαμενής» εντάσσονται στο κεφάλαιο 20: Δημοτικά 14
Κεφάλαιο 2 Νομοθεσία απόβλητα. Κύριος στόχος του Εθνικού Σχεδιασμού για τις ιλύες από Ε.Ε.Λ. είναι η επίτευξη υψηλού ποσοστού αξιοποίησης με αντίστοιχη μείωση του ποσοστού τελικής διάθεσης. Οι δράσεις μέσω των οποίων μπορεί να γίνει η αξιοποίηση της ιλύος είναι: 1. απευθείας χρήση σε αγροτικές εφαρμογές, σύμφωνα με τους περιορισμούς της ΚΥ Α 80568/4225/91 2. επανένταξη στο φυσικό περιβάλλον «τραυματισμένων» φυσικό)ν ανάγλυφων, υπό την προϋπόθεση ότι η ιλύς θα είναι σταθεροποιημένη ή θα έχει υποστεί συν επεξεργασία με άλλα μη επικίνδυνα βιοαποικοδομήσιμα απόβλητα, όπως το οργανικό κλάσμα των αστικών αποβλήτων 3. ξήρανση της ίλύος και χρήση αυτής ως καύσιμου ύλης Στον παρακάτω πίνακα υπάρχουν οι προδιαγραφές που τίθενται για χρήση της ιλύος στη γεωργία, σύμφωνα με την Οδηγία 86/278/ΕΕ και σύμφωνα με την ελληνική νομοθεσία (Κ.Υ.Α 80568/4225/91). 15
Κεφάλαιο 2 Νομοθεσία Πίνακας 2.1: Προδιαγραφές που τίθενται γιατη χρήση της ιλύος στη γεωργία (Κ.Υ.Α 80568/4225/91) 16
Κεφάλαιο 2 Νομοθεσία 2.3. Η ευρωπαϊκή Οδηγία 86/278 2.3.1. Γενικά Προβλέπει οριακές τιμές συγκέντρωσης βαρέων μετάλλων στο έδαφος, στην ιλύ και για τις ποσότητες βαρέων μετάλλων που μπορούν να υπεισέρχονται στο έδαφος σε ετήσια βάση. Η χρησιμοποίηση της ιλύος απαγορεύεται όταν η συγκέντρωση ενός ή περισσότερων βαρέων μετάλλων στο έδαφος υπερβαίνει τις οριακές τιμές του Παραρτήματος ΙΑ της Οδηγίας. Τα κράτη μέλη οφείλουν να λάβουν μέτρα ώστε να μη σημειώνεται υπέρβαση των οριακών τιμών εξαιτίας της χρησιμοποίησης ιλύος. Απαγορεύεται η χρήση ιλύος: o Σε χορτολιβαδικές εκτάσεις που χρησιμοποιούνται ως βοσκότοποι ή σε καλλιέργειες ζωοτροφών προτού παρέλθει ορισμένη προθεσμία (καθορίζεται από τα κράτη και όχι μικρότερη από 3 εβδομάδες). o Σε καλλιέργειες οπωροκηπευτικών κατά την περίοδο βλάστησης (εκτός δένδρων). o Σε εδάφη προοριζόμενα για καλλιέργειες οπωροκηπευτικών που βρίσκονται σε άμεση επαφή με το έδαφος και καταναλώνονται ωμά, επί δέκα μήνες πριν αρχίσει η συγκομιδή και κατά τη συγκομιδή. Η ιλύς και τα εδάφη επί των οποίων χρησιμοποιείται υποβάλλονται σε δειγματοληψία και ανάλυση. Σύμφωνα με έκθεση της ΕΕ, οι εθνικές νομοθεσίες αρκετών μελών είναι οι πιο αυστηρές από τις απαιτήσεις της 86/278. Έτσι τα όρια συγκέντρωσης βαρέων μετάλλων στην ιλύ είναι χαμηλότερα από τα όρια σε 5 χώρες (Βέλγιο, Δανία, Φινλανδία, Ολλανδία και Σουηδία). 2.3.2. Η συσχέτιση της Οδηγίας 86/278 και των Εθνικών Νομοθεσιών των κρατών μελών Έξι μέλη έχουν υιοθετήσει τα ίδια όρια συγκέντρωσης βαρέων μετάλλων (Ελλάδα, Ιρλανδία, Λουξεμβούργο, Πορτογαλία, Ισπανία). Σε Γαλλία, Ιταλία και Λουξεμβούργο η νομοθεσία περιλαμβάνει και όρια για παθογενείς οργανισμούς (εκτός οδ. 86/278). Σε Αυστρία, Βέλγιο, Δανία, Γαλλία, Γερμανία και Σουηδία υπάρχουν όρια και για οργανικές ενώσεις (εκτός οδηγίας 86/278). 17
Κεφάλαιο 2 Νομοθεσία Η νομοθεσία των νέων μελών (Εσθονία, Λιθουανία και Πολωνία) είναι συγκρίσιμη ή και αυστηρότερη από την 86/278. Στα υπόλοιπα νέα κράτη μέλη η χρήση και διάθεση ιλύος εμπίπτει σε γενικότερους κανονισμούς σχετικά, με τα απόβλητα και την προστασία του περιβάλλοντος. Γενικά όμως οι εθνικές νομοθεσίες δεν έχουν σημαντικές διαφορές όσον αφορά στις υπόλοιπες απαιτήσεις της 86/278 για τη χρήση ιλύος. 2.4. Νομοθεσία για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Για την εξοικονόμηση ενέργειας έχει εκδοθεί η Απόφαση 21475/4707/1998 περί Κανονισμού Ορθολογικής Χρήσης και Εξοικονόμησης Ενέργειας (Κ.Ο.Χ.Ε.Ε.). Η Ε.Ε. έχει εκδώσει την πράσινη βίβλο για την εξοικονόμηση ενέργειας, τη λευκή βίβλο για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, καθώς και την πράσινη βίβλο για τη στρατηγική ενεργειακών αποθεμάτων. Η Οδηγία 91/2002 για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων που τέθηκε σε εφαρμογή στις 4-1-2006 περιλαμβάνει μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας για τα κτίρια, καθώς και απαιτήσεις για την έκδοση πιστοποιητικού ενεργειακής απόδοσης. Ήδη τον Ιούνιο του 2005 πιστοποιήθηκε το κεντρικό κτίριο της Ε.Ε. Στην Ελλάδα το Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΚΑΠΕ) είναι ο εθνικός εκπρόσωπος που λειτουργεί το Ευρωπαϊκό εθελοντικό πρόγραμμα Greenbuilding σχετικά με τα μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας σε κτίρια. Με το νόμο 3468/2006 [ΦΕΚ] για την "παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας και Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού και Θερμότητας Υψηλής Απόδοσης και λοιπές διατάξεις", θεσπίζεται το πλαίσιο ανάπτυξης και προώθησης των ΑΠΕ στην Ελλάδα. Πιο αναλυτικά σχετικά με τη νομοθεσία: ΝΟΜΟΣ ΥΠ' ΑΡΙΘ. 3468 "Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας και Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού και Θερμότητας Υψηλής Απόδοσης και λοιπές διατάξεις. " ΦΕΚ Β 663 29-5-2006 "Διαδικασία Προκαταρτικής Περιβαλλοντικής Εκτίμησης και Αξιολόγησης (Π.Π.Ε.Α.) και Έγκρισης Περιβαλλοντικών Όρων (Ε.Π.Ο.) έργων Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Α.Π.Ε.), σύμφωνα με το άρθρο 4 του ν. 1650/1986, όπως αντικαταστάθηκε με το άρθρο 2 του ν. 3010/2002. Περιεχόμενο, δικαιολογητικά και λοιπά στοιχεία των Προμελετών Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων (Π.Π.Ε.), των Μελετών Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων (Μ.Π.Ε.), καθώς και συναφών μελετών περιβάλλοντος, έργων Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Α.Π.Ε.)." 18
Κεφάλαιο 2 Νομοθεσία Ψηφισθέν Σχέδιο Νόμου "Αξιοποίηση του γεωθερμικού δυναμικού, τηλεθέρμανση και άλλες διατάξεις" Υπουργική Απόφαση 1726 του 2003 Υ.Α. 1726/2003: "Διαδικασία προκαταρκτικής περιβαλλοντικής εκτίμησης και αξιολόγησης, έγκρισης περιβαλλοντικών όρων, καθώς και έγκρισης επέμβασης ή παραχώρησης δάσους ή δασικής έκτασης στα πλαίσια της έκδοσης άδειας εγκατάστασης σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας" Υπουργική Απόφαση Δ6/Φ1/2000 του 2002 Υ.Α. 2000/2002: "Διαδικασία έκδοσης αδειών εγκατάστασης και λειτουργίας σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και μεγάλων υδροηλεκτρικών σταθμών και τύποι συμβάσεων αγοραπωλησίας ηλεκτρικής ενέργειας" 19
Κεφάλαιο 3 Επεξεργασία Ιλύος Κεφάλαιο 3 Επεξεργασία ιλύος 3.1. Γενικά Κατά την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων παράγεται μια μεγάλη ποσότητα ιλύος. Σε περιπτώσεις όπου η μονάδα επεξεργασίας δέχεται υγρά απόβλητα νοσοκομείων, βιομηχανιών κλωστοϋφαντουργίας, φαρμακευτικών προϊόντων, βυρσοδεψίων η περίσσια ιλύς φέρει διάφορες προσμίξεις και είναι σε υψηλό βαθμό μολυσμένη. (Hasatani M., et al, 2001) Οι ποσότητες του προϊόντος είναι 75-80g πρωτογενούς και δευτερογενούς (ενεργού) ιλύος ανά κάτοικο και ημέρα. Βάσει της ξηράς ουσίας περιέχει 50% οργανικά συστατικά, 5%Ν, 5%P 2 O 5, 0,5% K 2 O και άλλα σημαντικά στοιχεία όπως Mg, Zn, Mn, Co, κλπ. (Hasatani M., et al, 2001) 3.2. Μέθοδοι Προεπεξεργασίας Ιλύος Η προεπεξεργασία της λάσπης είναι αναγκαία γιατί εξασφαλίζει ομογενή και σταθερή παροχή στην περαιτέρω επεξεργασία. Πριν την κυρίως επεξεργασία της λάσπης, συνήθως οι διαδικασίες που μπορεί να απαιτούνται είναι η εξάμμωση, η μίξη διαφόρων ειδών λάσπης και η αποθήκευση. Σκοπός της εξάμμωσης είναι η απομάκρυνση της άμμου, ώστε να μη δημιουργούνται προβλήματα συσσώρευσής της στις διάφορες μονάδες επεξεργασίας και ιδιαίτερα στα διάφορα μηχανικά μέρη (αντλίες, μηχανικά μέσα πύκνωσης-αφυδάτωσης κλπ). (Στάμου Α. κ.α., 1995) Οι μέθοδοι προεπεξεργασίας της λάσπης είναι οι εξής: Άλεσμα: είναι η διαδικασία κατά την οποία τα μεγάλα στερεά τεμάχια αλέθονταιτεμαχίζονται έτσι ώστε να αποφεύγεται η έμφραξη και οι βλάβες στα μηχανήματα επεξεργασίας (πχ αντλίες, φυγοκεντρητές, ταινιοφιλτρόπρεσες κλπ.) ενώ καθιστά αποδοτικότερη την οξείδωση με χλώριο των σωματιδίων της λάσπης. Εξάμμωση: η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται σε Εγκαταστάσεις Επεξεργασίας Λυμάτων όπου δεν χρησιμοποιούνται χωριστοί εξαμμωτές πριν τη πρωτοβάθμια καθίζηση ή απλά δεν επαρκούν στις ώρες αιχμής. Μια από τις πιο διαδεδομένες μεθόδους εξάμμωσης είναι η 20
Κεφάλαιο 3 Επεξεργασία Ιλύος φυγοκέντρηση σε κυκλώνες εξάμμωσης όπου λόγω βαρύτητας διαχωρίζεται η λάσπη από τα βαρύτερα σωματίδια. Ανάμιξη: έχει ως στόχο τη δημιουργία ενός ομοιόμορφου μίγματος ώστε να είναι αποδοτικές οι περαιτέρω μέθοδοι επεξεργασίας της ιλύος. (Μαρκαντωνάτος Γ., 1990) 3.3. Επεξεργασία Ιλύος Οι δυνατές τεχνολογίες επεξεργασίας της ιλύος, δίνονται στις ακόλουθες παραγράφους και συνοπτικά στο παρακάτω διάγραμμα. Οι τεχνολογίες που τελικά ακολουθούνται στο σχεδιασμό μιας Ε.Ε.Λ. εξαρτάται από την σύσταση και ποσότητα της ιλύος. Οι στόχοι της επεξεργασίας λάσπης είναι γενικά δύο: α) η μετατροπή της σε μια αδρανή (σταθερή βιολογικά) μάζα ώστε η διάθεσή της στο περιβάλλον να είναι ακίνδυνη (μείωση του μικροβιολογικού φορτίου σε αποδεκτά επίπεδα και συγκεκριμένα των παθογόνων μικροοργανισμών) και β) η μείωση του όγκου της, ώστε να μειωθεί το κόστος επεξεργασίας της και μεταφοράς της. (Water Environment Federation, 1996) Στο παρακάτω διάγραμμα παρουσιάζονται συνοπτικά τα στάδια επεξεργασίας που ενδεχομένως λαμβάνουν χώρα προκειμένου να επιτευχθούν οι προαναφερθέντες στόχοι. 21
Κεφάλαιο 3 Επεξεργασία Ιλύος Διάγραμμα 3.1.: Μέθοδοι επεξεργασίας ιλύος μέχρι τη διάθεση και την επαναχρησιμοποίηση (Water Environment Federation, 1996) Πάχυνση Σταθεροποίηση Προεπεξεργασία Αφυδάτωση Επαναχρησιμοποίηση και διάθεση Ζώνες Βαρύτητας Θερμική ξήρανση Χημική επεξεργασία Κλίνες ξήρανσης Μονοστρωματική απόθεση Πάχυνση με βαρύτητα Σταθεροποίηση με άσβεστο Θερμική επεξεργασία Φίλτρα υπό κενό Διανομή και προώθηση Επεξεργασμένη Ιλύς Φυγοκέντρηση Αερόβια χώνευση Φυγοκεντρητές Απόθεση σε ΧΥΤΑ Επίπλευση με διαλυμένο αέρα Αναερόβια χώνευση Ταινιοφιλτρόπρεσσες Γεωργικές εφαρμογές Περιστρεφόμενα τύμπανα Λιπασματοποίηση Φιλτροπρέσσες Αποκατάσταση εδαφών Θερμική κατεργασία Αποτέφρωση Υγρή οξείδωση Παρακάτω περιγράφονται ενδεικτικά κάποιες από τις σημαντικότερες και ευρύτερα εφαρμοζόμενες διεργασίες επεξεργασίας από αυτές που απεικονίζονται στο διάγραμμα 3.1. 3.3.1. Πάχυνση ιλύος Η πρωταρχική μέθοδος συμπύκνωσης της ιλύος είναι η πάχυνση. Η πάχυνση είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται για τη μείωση της ογκομετρικής φόρτισης και την αύξηση της απόδοσης κατάντη διεργασιών επεξεργασίας των στερεών λυμάτων. Πάχυνση είναι ιδιαίτερα σημαντική για τις ακόλουθες διεργασίες αφού επιτυγχάνεται μείωση του όγκου της λάσπης κατ επέκταση μειώνεται ο απαραίτητος εξοπλισμός και η χωρητικότητα των δεξαμενών, η ποσότητα των απαιτούμενων χημικών για την προεπεξεργασία της αφυδάτωσης καθώς και την απαιτούμενη θερμότητα για τους χωνευτές. 22
Κεφάλαιο 3 Επεξεργασία Ιλύος Η μείωση του όγκου είναι σημαντική παράμετρος όταν η υγρή λάσπη μεταφέρεται με βυτιοφόρα. (Μαρκαντωνάτος Γ., 1990) Οι μέθοδοι με τις οποίες επιτυγχάνεται η πάχυνση είναι: Πάχυνση με βαρύτητα κατά την οποία σε κυκλικό συνήθως παχυντή η λάσπη αναμιγνύεται ελαφρά ενώ ειδικές κατακόρυφες ράβδοι ή το δικτύωμα ενός σαρώθρου ανοίγει κενά. Τα κενά διευκολύνουν την έξοδο των υγρών ενώ η λάσπη καθιζάνει και συλλέγεται από τον πυθμένα του παχυντή. Στο σχήμα 3.1 δίνεται ο παχυντής βαρύτητας συνεχούς ροής. Σχήμα 3.1: Παχυντής βαρύτητας συνεχούς ροής (Χατζηαγγέλου Η., 2002) Πάχυνση με επίπλευση, η οποία δύναται να διαχωριστεί σε τρεις υποκατηγορίες: επίπλευση με διαλυμένο αέρα, επίπλευση κενού και επίπλευση με διασπορά αέρα. Η πάχυνση με επίπλευση είναι πιο αποδοτική για λάσπες με κολλοειδή χαρακτήρα, όπως η περίσσεια λάσπης από συστήματα αιωρούμενης ανάπτυξης. Η επίπλευση δεν χρησιμοποιείται λόγω υψηλού κόστους, όταν μπορεί εύκολα να πραγματοποιηθεί καθίζηση λόγω βαρύτητας. Πάχυνση με μηχανικά μέσα. Οι παχυντές αυτού του τύπου χρησιμοποιούν την φυγοκέντρηση για την πάχυνση και την αφυδάτωση. Δύο βασικοί τύποι είναι: α) ο φυγόκεντρος κυλινδρικού θαλάμου και β) ο φυγόκεντρος τύπου κάδου 23
Κεφάλαιο 3 Επεξεργασία Ιλύος Σχήμα 3.2: Διάγραμμα λειτουργίας φυγοκέντρου με περιστρεφόμενο μπολ συμπαγούς τοιχώματος (Τσώνης Σ., 2004) Η διαδικασία της φυγοκέντρησης είναι απλή και σχετικά οικονομική ενώ είναι ευέλικτη αφού υπάρχει η δυνατότητα ρύθμισης της ταχύτητας περιστροφής και του όγκου του κυλίνδρου. Μειονέκτημα της μεθόδου είναι ότι το υγρό που διαχωρίζεται περιέχει πολλά λεπτά μη καθιζάνοντα στερεά που επιβαρύνουν τη τελική εκροή ενώ το κόστος συντήρησης και λειτουργίας είναι σημαντικό. (Μαρκαντωνάτος Γ., 1990) 3.3.2. Σταθεροποίηση της Ιλύος Η σταθεροποίηση της ιλύος έχει ως στόχο τη μετατροπή της ιλύος σε μία κατάσταση όπου μετριάζονται σημαντικά οι βιολογικές δράσεις ή άλλες μετατροπές, που προκαλούν οσμές, καθώς και τη θανάτωση ή αδρανοποίηση των παθογόνων μικροοργανισμών. Ο περιορισμός της έκλυσης οσμών επιτυγχάνεται είτε με περιορισμό του διαθέσιμου οργανικού υλικού, το οποίο διασπάται, είτε με παρεμπόδιση της διάσπασης του υπάρχοντος οργανικού υλικού. Η παρεμπόδιση αυτή ανάγεται στη δημιουργία συνθηκών που δεν είναι ευνοϊκές για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών. (Τσώνης Σ., 2004) 24
Κεφάλαιο 3 Επεξεργασία Ιλύος Η σταθεροποίηση της ιλύος αποσκοπεί όμως και σε διάφορος άλλους κατά περίπτωση στόχους όπως είναι η μείωση του όγκου της ιλύος και η βελτίωση των χαρακτηριστικών αφυδάτωσης της ιλύος. Οι κυριότερες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τη σταθεροποίηση της ιλύος είναι: Η αλκαλική σταθεροποίηση (που γίνεται συνήθως με προσθήκη υδροξειδίου του ασβεστίου) Η αναερόβια χώνευση Η αερόβια χώνευση και Η λιπασματοποίηση Όμως υπάρχουν, εκτός από τις παραπάνω, και άλλες μέθοδοι που έχουν ως αποτέλεσμα τη σταθεροποίηση της ιλύος. Τέτοιες μέθοδοι είναι π.χ. εκείνες που μειώνουν σημαντικά το ποσοστό της υγρασίας (θερμική ξήρανση χωρίς καύση του οργανικού υλικού, εξάτμιση του νερού με ξήρανση σε κατάλληλες κλίνες ξήρανσης που λειτουργούν σε ατμοσφαιρικές συνθήκες) και εκείνες που μειώνουν σημαντικά το οργανικό μέρος των στερεών της ιλύος (οξείδωση υγρής φάσης με αέρα) ή το οξειδώνουν πλήρως (καύση). (Τσώνης Σ., 2004) 3.3.3. Ξήρανση Ιλύος Η αφυδάτωση επιτυγχάνεται με τις ακόλουθες μεθόδους: 1. Σε κλίνες ξήρανσης, δηλαδή υπαίθριους χώρους, όπου πάνω σε διαβαθμισμένο θραυστό υλικό (αμμοχάλικο) στραγγίζει η ιλύς και ξηραίνεται μέχρι η περιεκτικότητα των στερεών να μειωθεί 40-45% 2. Με μηχανικά μέσα α) περιστρεφόμενα τύμπανα ή ειδικοί σάκοι συμπίεσης/στράγγισης) και επιτυγχάνουν μείωση του όγκου στο ήμισυ (8-10% στερεά) και β) Ταινιοφιλτρόπρεσες Φιλτρόπρεσες με πλάκες με απόδοση 40% Ειδικές διατάξεις ξήρανσης ή πρέσες μεγάλων πιέσεων Η επιλογή μεταξύ των διαφόρων συστημάτων και φάσεων επεξεργασίας της λάσπης είναι πολύπλοκη. Εκτός από τον οικονομικό παράγοντα κατά τον οποίο η μηχανική υπερτερεί από τη φυσική αφυδάτωση, βασικό σημείο σύγκρισης μεταξύ φυσικής και μηχανικής αφυδάτωσης είναι η πρόκληση οσμών στις κλίνες ξήρανσης ενώ η λειτουργίας τους επηρεάζεται και από τις καιρικές συνθήκες. Επίσης το μέγεθος της υπό μελέτης μονάδας είναι καθοριστικό στην επιλογή. (Μαρκαντωνάτος Γ., 1990) 25
Κεφάλαιο 4 Ξήρανση Ιλύος Κεφάλαιο 4 Ξήρανση ιλύος 4.1. Εισαγωγή Η ξήρανση της λάσπης είναι απαραίτητη καθώς η απομάκρυνση του νερού που περιέχεται σε αυτή, την καθιστά ικανή για περαιτέρω διάθεση και αξιοποίηση. Επίσης, με την αφυδάτωση της ιλύος μειώνεται ο κίνδυνος της ρύπανσης εξαιτίας της αποστράγγισης, εάν η ιλύς διατεθεί στο έδαφος. Με τις τεχνικές ξήρανσης επιτυγχάνεται η απομάκρυνση της περιεχόμενης υγρασίας στο κλάσμα ιλύος ώστε στο τέλος η τιμή της υγρασίας να είναι μικρότερη από 10%. (Μαρκαντωνάτος Γ., 1990) Οι κλασσικές μέθοδοι ξήρανσης είναι οι ακόλουθες: Μηχανικές μέθοδοι: αυτές επιτυγχάνονται με διάφορα μηχανικά μέσα και η ξήρανση του υλικού γίνεται με α) ξηραντήρα τύπου οριζόντιου περιστρεφόμενου τυμπάνου β) ξηραντήρα κλειστού τύπου ταινίας Θερμικές μέθοδοι: προϋποθέτουν την εφαρμογή θερμότητας για την αφαίρεση του νερού από την ιλύ και η ξήρανση του υλικού γίνεται με α) άμεσους θερμικούς ξηραντές α1) ξηραντές τύπου απότομης ξήρανσης α2) ξηραντές τύπου περιστρεφόμενου τύμπανου β) έμμεσους θερμικούς ξηραντές β1) ξηραντές τύπου κοίλων δίσκων ή αναδευτήρων β2) ξηραντές τύπου μηχανικής επανασυμπίεσης του ατμού β3) ξηραντές τύπου ρευστοποιημένης κλίνης (Μαρκαντωνάτος Γ., 1990) 4.2. Ανασκόπηση των βασικών μεθόδων ξήρανσης της ιλύος 4.2.1.Μηχανικές μέθοδοι ξήρανσης Η ξήρανση του υλικού γίνεται συνήθως σε ξηραντήρα τύπου οριζόντιου περιστρεφόμενου τυμπάνου ή σε ξηραντήρα κλειστού τύπου ταινίας, ή σε άλλες διατάξεις που επιτυγχάνουν τελικά υγρασία <10%. (Μαρκαντωνάτος Γ., 1990) 26
Κεφάλαιο 4 Ξήρανση Ιλύος Η ξήρανση του υλικού που γίνεται σε ξηραντήρα τύπου οριζόντιου περιστρεφόμενου τυμπάνου γίνεται με εμφύσηση θερμού αέρα. Ο περιστρεφόμενος κύλινδρος διαθέτει εσωτερικά πτερύγια προώθησης του υλικού και διαφράγματα που εξασφαλίζουν τυρβώδη ροή και δημιουργούν πολλαπλές βαθμίδες ξήρανσης. Η αρχή λειτουργίας του στηρίζεται στη στροβιλώδη αιώρηση του υλικού μέσω θερμού αέρα και κατάλληλων διαφραγμάτων εσωτερικά του κυλίνδρου, ώστε η ξήρανση του υλικού να είναι ομοιόμορφη σε όλη τη μάζα και όχι μόνο στην επιφάνεια. Η θερμοκρασία του αέρα στην είσοδο είναι περίπου 250-300 ο C και σταθερή στην έξοδο περίπου 90 ο C. Η σχετικά υψηλή θερμοκρασία στην έξοδο εξασφαλίζεται από τη συμπύκνωση υδρατμών στις μεταλλικές επιφάνειες του εξοπλισμού και τη διάβρωσή του. (Τσώνης Σ., 2004) Στον ξηραντήρα τύπου ταινίας η ξήρανση του υλικού γίνεται με διάτρητη ταινία μεταφοράς του υλικού και εμφύσηση θερμού αέρα. Πρόκειται για τεχνολογία χαμηλών θερμοκρασιών (θερμοκρασία εισερχόμενου αέρα περίπου 80 ο C). Η τεχνολογία αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία εφόσον συντρέχουν οι παρακάτω βασικές προϋποθέσεις. Πρώτον, η θερμοκρασία εξόδου του αέρα από το θάλαμο ξήρανσης πρέπει να είναι επαρκώς υψηλή. Σε αντίθετη περίπτωση κατά την επαφή του υγρού αέρα με τις ψυχρές επιφάνειες (π.χ. τοιχώματα του ξηραντήρα, αεραγωγοί κ.λ.π.) παράγονται συμπυκνώματα τα οποία είναι διαβρωτικά. Δεύτερον, το προς ξήρανση υλικό πρέπει να έχει χαμηλή περιεκτικότητα σε σκόνη, διότι διαφορετικά αναμένεται έμφραξη της διάτρητης ταινίας λόγω συσσωμάτωσης της σκόνης. Τέλος, ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στη σωστή διαστασιολόγηση των ξηραντήρων ώστε να εξασφαλίζεται ότι αυτοί θα μπορούν να εξατμίζουν εκείνη την ποσότητα νερού που θα συνεπάγεται υγρασία μικρότερη από 10% στην έξοδο και ταυτόχρονα θα εξυπηρετείται η τροφοδοσία τους βάσει του ισοζυγίου μάζας. (Μαρκαντωνάτος Γ., 1990) 27