ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΤΕΧΝΕΙΟ ΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ - ΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ «ΕΠΙΣΤΗΜΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ» ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΜΙΚΡΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ ΜΑΥΡΙ ΟΥ ΕΙΡΗΝΗ Επιβλέπων :. Μαµάης Αθήνα, Νοέµβριος 2006
Σκοπός της εργασίας Βιβλιογραφική µελέτη συστηµάτων επεξεργασίας λυµάτων µικρής κλίµακας Αξιολόγηση της λειτουργίας τους µε βάση ένα αριθµό κριτηρίων
Αποκεντρωµένη διαχείριση λυµάτων Η διαχείριση αποκεντρωµένων συστηµάτων υγρών αποβλήτων σε µεµονωµένες κατοικίες ή µικρές οµάδες αυτών και επίσης, σε αποµονωµένες δηµοτικές ή εµπορικές εγκαταστάσεις και µικρούς οικισµούς (κάτω των 10.000 Μ.Ι.Π.), µπορεί να ορισθεί ως η συλλογή, επεξεργασία, διάθεση και/ή επαναχρησιµοποίηση των εκροών τοπικά.
Αναγκαιότητα επιλογής αποκεντρωµένων συστηµάτων υσκολία χωροθέτησης κεντρικής µονάδας επεξεργασίας λόγω µη κοινωνικής αποδοχής Αδυναµία κάλυψης όλης της χώρας µε αποχετευτικό δίκτυο τόσο λόγω γεωγραφικών ιδιαιτεροτήτων αλλά και λόγω απαγορευτικού κόστους Προβλήµατα λειτουργίας κεντρικών µονάδων επεξεργασίας
Απλή λειτουργία Πλεονεκτήµατα Χαµηλό κόστος λειτουργίας και κατασκευής Μικρότερες απαιτήσεις σε έκταση υνατότητα αντιµετώπισης υδραυλικών και τοξικών σοκ Υψηλός βαθµός αποµάκρυνσης ρύπων και δυνατότητα συµµόρφωσης ακόµα και µε αυστηρά όρια εκροών υνατότητα λειτουργίας και χωρίς συνεχή παρακολούθηση από εξειδικευµένο προσωπικό
Μειονεκτήµατα Υγρότοποι Λίµνες Εδαφική απορρόφηση Τα παραδοσιακά συστήµατα µικρής κλίµακας υστερούν στην αποµάκρυνση αζώτου φωσφόρου Νέα, καινοτόµα συστήµατα µε λίγες εφαρµογές συνήθως δεν προτιµώνται
Κριτήρια αξιολόγησης τεχνικά χαρακτηριστικά συστηµάτων Απαιτήσεις γης Ενεργειακές απαιτήσεις Απαιτήσεις συντήρησης και λειτουργίας Λειτουργική σταθερότητα - αξιοπιστία Κόστος Χαρακτηριστικά εξόδου Παραπροϊόντα Οχλήσεις Επίδραση κλιµατικών συνθηκών Περιορισµένη χρήση
Συστήµατα που µελετήθηκαν Προεπεξεργασία- Πρωτοβάθµια ευτεροβάθµια Τριτοβάθµια Εσχάρες Επίπλευση Τεµαχιστές εξαµενές εξισορρ. ροής Εξαµµωτές εξαµενές καθίζησης Σηπτική εξαµενή Παρατεταµένος αερισµός & παραλλαγές Βιολογικός αντιδραστήρας µε µεµβράνες (ΜΒR) Αντιδραστήρας εναλλασσόµενων λειτουργιών (SR) Βιοδίσκοι (R) Βιολογικά φίλτρα Υγρότοποι Τεχνητές λίµνες Απορροφητική τάφρος Εδαφική απορρόφηση ιήθηση µε µεµβράνες Απολύµανση Χλωρίωση µε ταµπλέτες Υπεριώδης Ακτινοβολία (U.V)
Συστήµατα παρατεταµένου αερισµού Ηπιοσυνήθηςµορφή ενεργού ιλύος Μεγάλη ποικιλία συστηµάτων για µεµονωµένες κατοικίες Σύστηµα µε 1 ενιαία δεξαµενή Σύστηµα µε 3 διαµερίσµατα
Συστήµατα παρατεταµένου αερισµού Καθίζηση
Συστήµατα παρατεταµένου αερισµού- προσκολληµένης βιοµάζας Παραλλαγή κλασικού συστήµατος
Βιολογικός αντιδραστήρας µε µεµβράνες (MR)
Βιολογικός αντιδραστήρας µε µεµβράνες (MR) Έχει εφαρµοστεί σε εγκαταστάσεις µικρής κλίµακας λόγω της άριστης απόδοσής του και των χαµηλών απαιτήσεων σε έκταση H αποµάκρυνση στερεών οδηγεί σε µικρή συγκέντρωση φωσφόρου στην εκροή Η χρήση του καθιστά περιττή την τριτοβάθµια επεξεργασία Μεγάλος χρόνος παραµονής εξασφαλίζει πλήρη νιτροποίηση & σταθεροποιηµένη ιλύ Με κατάλληλη διάταξη µπορεί να επιτύχει και υψηλά ποσοστά απονιτροποίησης
Απορροφητική τάφρος Μπορεί να χρησιµοποιηθεί και για τριτοβάθµια επεξεργασία ίκτυο πλαστικών σωληνώσεων που φέρουν οπές κατά µήκος ιανοµή των λυµάτων µε βαρύτητα ή πίεση Η αποµάκρυνση νιτρικών φωσφόρου εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά εδάφους (σύσταση, κοκκοµετρία).
Ολοκληρωµένο σύστηµα επεξεργασίας λυµάτων για κατοικίες 1. Σηπτική δεξαµενή 2. Παρατεταµένος αερισµός ή Βιολογικό Φίλτρο (Αποµάκρυνση OD, TSS, αµµωνίας-νιτρικών, φωσφόρου) 3. Απορροφητική τάφρος (Αποµάκρυνση στερεών, µικροοργανικών ενώσεων, φωσφόρου)
Προκατασκευασµένα συστήµατα για κατοικίες Βασίζονται σε γνωστές τεχνολογίες Έχουν αποδεδειγµένη ικανότητα υψηλής αποµάκρυνσης αζώτου λόγω υψηλού ποσοστού απονιτροποίησης Επιτυγχάνουν συγκέντρωση ΤΝ εκροής <20 mg/l Εύκολη τοποθέτηση-αυτοµατοποιηµένη λειτουργία
Φίλτρο ioclere Πλαστικό φίλτρο µε ενσωµατωµένη δεξαµενή καθίζησης
Φίλτρο Waterloo Πλαστικό φίλτρο µε πορώδεςµέσο ένα αφρώδες υλικό που αναπτύχθηκε από το πανεπιστήµιο του Οντάριο
Φίλτρο Nitrex Πορώδες µέσο: παραπροϊόν επεξεργασίας ξύλου που εµφανίζει υψηλό βαθµό απονιτροποίησης Έπεται πάντα αερόβιας επεξεργασίας (νιτροποίησης)
Σύστηµα Ruck Αρχή λειτουργίας του βασίζεται στο διαχωρισµό των λυµάτων της κατοικίας κατά την παραγωγή τους Λύµατα από τουαλέτες 1 η Σηπτική δεξαµενή Φίλτρο άµµου Λύµατα άλλων πηγών 2 η Σηπτική δεξαµενή Ανάµιξη Αναερόβιο φίλτρο
Βαθµολόγηση ποιότητας εκροής Βαθµολογία D TSS OD TN (mg/l) <10 <20 <30 >30 TP (mg/l) <2 <5 <10 >10
Ποιότητα εκροής compact συστηµάτων Σύστηµα ΒOD TSS TN TP Φίλτρο ioclere Φίλτρο Nitrex - Φίλτρο Waterloo Fast (Παρατετ. Αερ.- προσκολ.βιοµάζας) Ruck SR romaglass
Σύγκριση compact συστηµάτων µε υψηλή αποµάκρυνση νιτρικών Συστήµατα Απαιτήσεις γης (m 2 ) Ενεργειακές απαιτήσεις (KWh/έτος) Απαιτήσεις Συντήρησης /έτος Λειτουργική σταθερότητα Κόστος ($) Φίλτρο ioclere 1,86 1000-2000 2 φορές ΚΑΛΗ 12000-15000 Φίλτρο Nitrex 5 7 0 Αντικατάστ αση µέσου κάθε 10 έτη ΚΑΛΗ 3000 Φίλτρο Waterloo 6 500-1000 2 φορές ΜΕΤΡΙΑ 7000-8000 Fast Όσο η σηπτική δεξαµενή 2000-3000 1 φορά ΥΨΗΛΗ 4000-5000 Ruck 28 37 0 50 2 φορές ΧΑΜΗΛΗ 7000-9000 SR romaglass 3,2 3000 µηνιαίως ΚΑΛΗ 8000
Ποιότητα εκροής συστηµάτων ενεργού ιλύος Σύστηµα ΒOD TSS TN TP SR - R MR Παρατεταµένος Αερισµός Φίλτρο τύρφης D Φίλτρο άµµου D Φίλτρο άµµου µε επανακυκ. Φίλτρο µε χαλίκι D
Ποιότητα εκροής φυσικών συστηµάτων Σύστηµα ΒOD TSS TN TP Υγρότοποι FWS D D Υγρότοποι SF - Λίµνες D D Απορροφητική τάφρος Εδαφική απορρόφηση
ΧΑΜΗΛΗ ΝΑΙ ΧΑΜΗΛΟ ΜΕΤΡΙΑ ΧΑΜΗΛΕΣ ΧΑΜΗΛΕΣ ΥΨΗΛΕΣ Εδαφική απορρόφηση ΟΧΙ ΝΑΙ ΧΑΜΗΛΟ ΜΕΤΡΙΑ ΧΑΜΗΛΕΣ ΧΑΜΗΛΕΣ ΜΕΤΡΙΕΣ Απορροφητική τάφρος ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ ΟΧΙ ΧΑΜΗΛΟ ΧΑΜΗΛΑ ΧΑΜΗΛΕΣ ΧΑΜΗΛΕΣ ΥΨΗΛΕΣ Λίµνες ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ ΟΧΙ ΧΑΜΗΛΟ ΧΑΜΗΛΗ ΧΑΜΗΛΕΣ ΧΑΜΗΛΕΣ ΥΨΗΛΕΣ Υγρότοποι ΧΑΜΗΛΗ ΝΑΙ ΜΕΣΑΙΟ ΚΑΛΗ ΜΕΤΡΙΕΣ ΜΕΤΡΙΕΣ ΜΕΤΡΙΕΣ Παρατεταµένος αερισµός ΟΧΙ ΝΑΙ ΧΑΜΗΛΟ ΜΕΤΡΙΑ ΧΑΜΗΛΕΣ ΧΑΜΗΛΕΣ ΜΕΤΡΙΕΣ Βιολογικά φίλτρα ΟΧΙ ΝΑΙ ΥΨΗΛΟ ΚΑΛΗ ΥΨΗΛΕΣ ΥΨΗΛΕΣ ΧΑΜΗΛΕΣ MR ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ ΝΑΙ ΜΕΣΑΙΟ ΚΑΛΗ ΜΕΤΡΙΕΣ ΜΕΤΡΙΕΣ ΜΕΤΡΙΕΣ R ΧΑΜΗΛΗ ΟΧΙ ΥΨΗΛΟ ΚΑΛΗ ΥΨΗΛΕΣ ΜΕΤΡΙΕΣ ΜΕΤΡΙΕΣ SR Επίδραση κλιµατικών συνθηκών Α Επεξεργ ασία Κόστος Λειτουργική σταθερότητα Απαιτήσεις συντήρησης Ενεργειακές απαιτήσεις Απαιτήσεις γης Συστήµατα Σύγκριση Σύγκριση βασικών βασικών συστηµάτων συστηµάτων δευτεροβάθµιας δευτεροβάθµιας επεξεργασίας επεξεργασίας ΥΨΗΛΕΣ ΥΨΗΛΟ ΥΨΗΛΕΣ ΥΨΗΛΕΣ ΥΨΗΛΕΣ ΥΨΗΛΕΣ ΥΨΗΛΕΣ ΚΑΛΗ ΧΑΜΗΛΕΣ ΚΑΛΗ ΚΑΛΗ ΚΑΛΗ ΧΑΜΗΛΟ ΧΑΜΗΛΟ ΧΑΜΗΛΟ ΧΑΜΗΛΟ ΧΑΜΗΛΟ ΟΧΙ ΟΧΙ ΟΧΙ
Συµπεράσµατα Το σύστηµα MR µπορεί να χρησιµοποιηθεί σε περιπτώσεις όπου απαιτείται άριστη ποιότητα εκροής ενώ υπάρχουν περιορισµοί σε έκταση (π.χ. σε ορεινούς οικισµούς ευαίσθητος αποδέκτης) Τα φυσικά συστήµατα επεξεργασίας µικρής κλίµακας έχουν χαµηλό κόστος αλλά υστερούν ως προς την αποµάκρυνση ρύπων και ειδικά αζώτου Στα πλαίσια της βιώσιµης ανάπτυξης, τα αποκεντρωµένα συστήµατα καλούνται να αποµακρύνουν αποτελεσµατικά θρεπτικά & µικροοργανικές ενώσεις & να µην προκαλούν αισθητικές οχλήσεις στο κοινό Ενδείκνυται έτσι η χρήση τεχνολογιών β επεξεργασίας που επιτυγχάνουν υψηλά ποσοστά αποµάκρυνσης νιτρικών σε συνδυασµό µε συστήµατα αποµάκρυνσης µικροοργανικών (εδαφική απορρόφηση), όπου κρίνεται απαραίτητο.