Πίνακας περιεχομένων Πρόλογος... 7 1. Το περιβάλλον... 19 1.1 Περιβάλλον και οικολογική ισορροπία... 19 1.2 Η ροή της ενέργειας στο περιβάλλον... 20 2. Οι μικροοργανισμοί... 22 2.1 Γενικά... 22 2.2 Ταξινόμηση και χαρακτηριστικά των μικροοργανισμών... 22 2.2.1 Τα βακτήρια... 24 2.2.2 Τα πρωτόζωα... 26 2.2.3 Οι μύκητες... 26 2.2.4 Οι έλμινθες... 27 2.2.5 Οι ιοί... 27 2.2.6 Τα φύκια... 27 2.2.7 Τα μαλακόστρακα... 28 3. Τα χημικά στοιχεία... 29 3.1 Γενικές θεμελιώδεις έννοιες χημείας... 29 3.2 Οι βιογεωχημικοί κύκλοι... 35 3.2.1 Ο άνθρακας (C)... 35 3.2.2 Το άζωτο (Ν)... 37 3.2.3 Ο φώσφορος (Ρ)... 39 3.2.4 Το θείο (S)... 41 3.2.5 Το υδρογόνο (Η)... 42 3.2.6 Το οξυγόνο (Ο)... 42 4. Το νερό... 45 9
Ευθύμιος Νταρακάς Διεργασίες Ευθύμιος επεξεργασίας Νταρακάς νερού και Διεργασίες υγρών αποβλήτων επεξεργασίας νερού και υγρών αποβλήτων 4.1 Ένας πολύτιμος φυσικός πόρος... 45 4.1.1 Υδατικά αποθέματα και διασυνοριακά νερά... 48 4.1.2 Τα μεταβατικά και τα παράκτια νερά... 49 4.2 Κατανάλωση νερού... 49 4.3 Η σύσταση των φυσικών νερών... 52 4.3.1 Τα επιφανειακά και τα υπόγεια νερά... 52 4.3.2 Το θαλασσινό νερό... 54 4.4 Ρύπανση μόλυνση του νερού... 55 4.4.1 Ρύπανση του νερού με οργανική ύλη... 60 4.4.2 Ρύπανση του νερού με θρεπτικά άλατα (Ευτροφισμός)... 60 4.4.3 Ρύπανση του νερού με τοξικές ουσίες... 62 4.6.4 Θερμική ρύπανση του νερού... 65 5. Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του νερού... 66 5.1 Γενικά... 66 5.2 Τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του νερού... 70 5.2.1 Η θερμοκρασία... 70 5.2.2 Η οξύτητα (ph)... 71 5.2.3 Η αλκαλικότητα... 72 5.2.4 Η αγωγιμότητα... 73 5.2.5 Η οσμή και η γεύση του νερού... 75 5.2.6 Το χρώμα... 77 5.2.7 Η θολότητα... 78 5.2.8 Οι στερεές ουσίες στο νερό... 79 5.2.9 Τα άλατα και η σκληρότητα... 81 5.2.10 Τα κατιόντα (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+, NH + 4 )... 85 5.2.11 Τα ανιόντα (Cl -, F -, NO - 2, NO - 3, SO 2-4 )... 87 10
5.2.12 Τα θρεπτικά συστατικά (Ν, P, Si)... 89 5.2.13 Τα ιχνοστοιχεία και τα βαριά μέταλλα... 91 5.3 Τα βιοχημικά χαρακτηριστικά του νερού... 96 5.4 Τα μικροβιολογικά χαρακτηριστικά (Παθογένεια του νερού)... 98 5.4.1 Οι οργανισμοί δείκτες... 100 6. Η επεξεργασία του νερού... 105 6.1 Γενικά...105 6.2 Η επεξεργασία των υπόγειων νερών...111 6.3 Η επεξεργασία των επιφανειακών νερών...113 6.3.1 Εσχάρωση... 113 6.3.2 Καθίζηση (πρωτοβάθμια)... 114 6.3.3 Προαπολύμανση του νερού... 119 6.3.4 Διόρθωση της οξύτητας (ph)... 120 6.3.5 Κροκίδωση Συσσωμάτωση Καθίζηση... 120 6.3.6 Χημική κατακρήμνιση / Ιζηματοποίηση... 128 6.3.7 Διήθηση (Διύλιση)... 128 6.3.8 Προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα... 132 6.3.9 Προχωρημένη επεξεργασία νερού - Μεμβράνες διήθησης... 134 6.3.10 Αντίστροφη ώσμωση... 136 6.3.11 Ιοντο-εναλλαγή ή Ιοντο-ανταλλαγή... 138 6.3.12 Απολύμανση του νερού... 140 6.3.13 Χλωρίωση του νερού... 141 6.3.14 Απολύμανση του νερού με όζον... 148 6.3.15 Απολύμανση νερού με υπεριώδη ακτινοβολία... 151 6.3.16 Διόρθωση της οξύτητας (ph)... 155 6.3.17 Προσωρινή αποθήκευση και διανομή του νερού... 155 11
Ευθύμιος Νταρακάς Διεργασίες Ευθύμιος επεξεργασίας Νταρακάς νερού και Διεργασίες υγρών αποβλήτων επεξεργασίας νερού και υγρών αποβλήτων 6.3.18 Διαχείριση της ιλύος σε Ε.Ε.Ν.... 155 7. Τα υγρά απόβλητα... 159 7.1 Προέλευση και ορισμός...159 7.1.1 Αστικά λύματα... 159 7.1.2 Βιομηχανικά απόβλητα... 160 7.2 Τα χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων...160 7.2.1 Τα φυσικά χαρακτηριστικά... 160 7.2.2 Τα ανόργανα χημικά χαρακτηριστικά... 161 7.2.3 Τα οργανικά χημικά χαρακτηριστικά... 162 7.2.4 Τα βιολογικά χαρακτηριστικά... 163 7.3 Η σύσταση των υγρών αποβλήτων...164 7.3.1 Ο άνθρακας των οργανικών ενώσεων... 165 7.3.2 Το Βιοχημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο (BOD)... 167 7.3.3 Το Χημικά Απαιτούμενο Οξυγόνο (COD)... 170 7.3.4 Ο Ολικός Οργανικός Άνθρακας (TOC)... 171 7.3.5 Το άζωτο των οργανικών ενώσεων... 172 7.3.6 Ο φώσφορος των οργανικών ενώσεων... 174 8. Οι βιοχημικές διεργασίες... 176 8.1 Μικροοργανισμοί και βιοχημικές διεργασίες...176 8.1.1 Η κινητική των μικροοργανισμών... 178 8.2 Κινητική των βιοχημικών αντιδράσεων...183 8.2.1 Γενικά Βιοαντιδραστήρες και κινητική... 183 8.2.2 Αντιδραστήρας στιγμιαίας πλήρωσης... 184 8.2.3 Αντιδραστήρας συνεχούς ροής χωρίς επανακυκλοφορία... 186 8.2.4 Αντιδραστήρας συνεχούς ροής με επανακυκλοφορία... 192 9. Η επεξεργασία των υγρών αποβλήτων... 196 12
9.1 Γενικά για τα αστικά λύματα...196 10. Πρωτοβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων... 206 10.1 Γενικά για την πρωτοβάθμια επεξεργασία των υγρών αποβλήτων.206 10.1.1 Οι σχάρες... 206 10.1.2 Οι αμμοσυλλέκτες / λιποσυλλέκτες... 216 10.1.3 Πρωτοβάθμια καθίζηση υγρών αποβλήτων... 224 10.1.4 Η επίπλευση ως μέθοδος διαχωρισμού... 232 11. Δευτεροβάθμια επεξεργασία αστικών λυμάτων... 235 11.1 Γενικά για την δευτεροβάθμια επεξεργασία...235 11.1.1 Αερόβια βιολογική επεξεργασία λυμάτων... 236 11.1.2 Αναερόβια βιολογική επεξεργασία λυμάτων... 237 11.1.3 Αερόβια αναερόβια βιολογική επεξεργασία... 238 11.2 Η μέθοδος της ενεργού ιλύος...241 11.2.1 Γενικά... 241 11.2.2 Οι δεξαμενές ενεργού ιλύος... 245 11.2.3 Βασικές λειτουργικές παράμετροι ΕΙ... 252 11.2.4 Οι δεξαμενές δευτεροβάθμιας καθίζησης... 256 11.2.5 Απόδοση της μεθόδου της ενεργού ιλύος... 263 11.3 Τα συστήματα SBR...265 11.4 Βιολογική επεξεργασία προσκολλημένης βιομάζας...267 11.4.1 Γενικά για τα βιολογικά φίλτρα... 267 11.4.2 Τα χαλικοδιυλιστήρια... 268 11.4.3 Τα δισκοδιυλιστήρια... 271 11.5 Απομάκρυνση θρεπτικών αλάτων...274 11.5.1 Απομάκρυνση του αζώτου... 274 11.5.2 Απομάκρυνση του φωσφόρου... 281 13
Ευθύμιος Νταρακάς Διεργασίες Ευθύμιος επεξεργασίας Νταρακάς νερού και Διεργασίες υγρών αποβλήτων επεξεργασίας νερού και υγρών αποβλήτων 11.5.3Η βιολογική επεξεργασία των υγρών αποβλήτων στην ΕΕΛ Θεσσαλονίκης... 286 12. Προχωρημένη επεξεργασία αστικών λυμάτων... 290 12.1 Γενικά...290 12.2 Διήθηση...291 12.3 Διεργασίες μεμβρανών...292 12.3.1 Γενικά... 292 12.3.2 Οι βιοαντιδραστήρες μεμβράνης (MBR)... 292 12.4 Προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα...299 12.5 Χημικές διεργασίες επεξεργασίας λυμάτων...299 12.5.1 Γενικά... 299 12.5.2 Εξουδετέρωση... 300 12.5.3 Κροκίδωση - Συσσωμάτωση... 300 12.5.4 Χημική κατακρήμνιση / ιζηματοποίηση... 300 12.6 Φωτοκαταλυτικές διεργασίες...301 13. Απολύμανση υγρών αποβλήτων... 304 13.1 Γενικά...304 13.2 Χλωρίωση λυμάτων...306 13.3 Οζόνωση λυμάτων...312 13.4 Απολύμανση με υπεριώδη ακτινοβολία...313 14. Διαχείριση της ιλύος... 319 14.1 Γενικά για την ιλύ των ΕΕΛ...319 14.2 Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της ιλύος...324 14.3 Η πάχυνση της ιλύος...327 14.4 Η σταθεροποίηση της ιλύος...333 14.4.1 Αερόβια σταθεροποίηση... 334 14
14.4.2 Αναερόβια σταθεροποίηση... 337 14.5 Η αφυδάτωση της ιλύος...348 14.5.1 Γενικά... 348 14.5.2 Φυσικές μέθοδοι αφυδάτωσης της ιλύος... 349 14.5.3 Τεχνητές μέθοδοι αφυδάτωσης της ιλύος... 352 14.6 Θερμική επεξεργασία της ιλύος...359 14.7 Διάθεση Αγροτική εκμετάλλευση της ιλύος...361 15. Παράδειγμα σχεδιασμού Ε.Ε.Λ.... 369 15.1 Γενικά στοιχεία της Ε.Ε.Λ. Πάτρας...369 15.2 Συνοπτική περιγραφή της μεθόδου επεξεργασίας...370 15.3 Αναλυτική περιγραφή της ΕΕΛ...371 15.3.1 Πρωτοβάθμια επεξεργασία... 373 15.3.2 Μονάδα βιολογικής επεξεργασίας... 376 15.3.3 Μονάδα απολύμανσης... 379 15.3.4 Μονάδα πάχυνσης της πρωτοβάθμιας ιλύος... 379 15.3.5 Αναερόβια χώνευση της ιλύος... 380 15.3.6 Μονάδα μηχανικής αφυδάτωσης... 381 15.3.7 Μονάδα παραγωγής βιομηχανικού νερού... 382 15.3.8 Σύστημα απόσμησης... 382 15.3.9 Χρήση νερού και ενέργειας... 383 15.3.10 Πρώτες ύλες - Χημικά... 383 Βιβλιογραφία... 384 15