Kefalaio 1 ebook

ΜΑΘΗΜΑΤΑ eLEARNI NG ΓΙ Α ΤΟΝ ΛΕΙ ΤΟΥΡΓΟ ΤΩΝ ΣΤΑΘΜΩΝ ΒΙ ΟΛΟΓΙ ΚΟΥ ΚΑΘΑΡΙ ΣΜΟΥ

ΚΕΦΑΛΑΙ Ο1

ΠΡΟΚΑΤΑΡΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

1

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

1.1 Ο ρόλος και η συμβολή των Λειτουργών (Operators) ΕΕΛ στην Διαχείριση Υγρών Αποβλήτων Ο ρόλος των Λειτουργών (χειριστών) Εγκαταστάσεων Επεξεργασίας Λυμάτων , είναι ιδιαίτερα σημαντικός για την κοινωνία, για το περιβάλλον, για την αειφόρο ανάπτυξη, σε μια ολιστική διαχείριση του περιβάλλοντος με την κατάλληλη βελτιστοποίηση της διαχείρισης λυμάτων.

1.1.1 εισαγωγή Πριν τη σύγχρονη κοινωνία, το νερό καθοριζόταν σε ένα φυσικό κύκλο, όπως φαίνεται παρακάτω:

Fig 1.1.1. Απλοποιημένος φυσικός κύκλος καθαρισμού του νερού Precipitation=Κατακρημνίσεις νερού (Χιονοπτώσεις, Βροχοπτώσεις) Transpiration= Εξατμισοδιαπνοή, Runoff=Απορροή, Infiltration=Διήθηση, Groundwater flowΥπόγεια ροή νερού

Evaporation=Εξάτμιση,

Σχ.1.1.1. Απλοποιημένος φυσικός κύκλος καθαρισμού του νερού Αλλά στη σύγχρονη κοινωνία με την εντατική χρήση των υδάτινων πόρων και τη ρύπανση του νερού δεν ήταν αποτελεσματικός πλέον ο καθαρισμός των λυμάτων με τις απλές φυσικές διεργασίες (τον ήλιο, τον άνεμο με ήπιες διεργασίες να ολοκληρώσουν τον καθαρισμό των λυμάτων. Ουσιαστικά η δυαντότητα που είχε η φύση να αυτοκαθαρίζεται ξεπεράστηκε (υπεκαλύφθηκε) από την εντατική ρύπανση και τη μόλυνση της φύσης από τις συνεχώς αυξανόμενες δραστηριότητες του ανθρώπου. Συνεπώς, υπήρξε η ανάγκη τοπικά να γίνουν παρεμβάσεις διορθωτικές από τον άνθρωπο με τη βοήθεια της επιστήμης, της γνώσης και της τεχνολογίας για να μειώσουμε την υπερβολική ρύπανση και να βοηθήσουμε τη φύση να επανέλθει τοπικά, χωρίς αλλοίωσηκαταστροφή του φυσικού περιβάλλοντος, οικολογικά, να αφομοιώνει τις επιπτώσεις από

2

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

από τις δραστηριότητες του ανθρώπου, με αειφορία και συνεχή αναγέννησηαυτοκαθαρισμό του φυσικού περιβάλλοντος και των υδατικών πόρων. Για τους λόγους αυτούς κατασκευάστηκαν οι σταθμοί επεξεργασίας λυμάτων (ΕΕΛ)Έτσι, ομάδες που αποτελούνται από επιστήμονες, μηχανικούς, κατασκευαστές και εξειδικευμένους-εκπαιδευμένους τεχνικούς και επιστήμονες, ανέλαβαν τον κύριο ρολο κατασκευής και λειτουργίας εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων. Όλοι αυτοί οι εκειδικευμένοι μαζί με τους υπεύθυνους φορείς (ΟΤΑ, Υπηρεσίες περιβάλλοντος και άλλες κρατικές υπηρεσίες, οικισμοί, Βιομηχανίες και κάθε δραστηριότητα που παραγει λύματα, υυποχρεώνεται σε μια συνεργασία για την ασφαλή εξουδετέρωση των λυμάτων και επαναφορά των καθαρισμένων νερών στο περιβάλλον με ασφαλή τρόπο.. Όλοι οι παραπάνω, με τις κατάλληλες υποδομές και συστήματα αποτελούν τον τελικό και ουσιαστικό δυναμικό στην διατήρηση και την προστασία του υδάτινου περιβάλλοντος από την οποία όλη η ζωή εξαρτάται.

Fig 1.1.2. Σημερινή περίπλοκος-σύνθετος (φυσικός και τεχνητός) κύκλος καθαρισμού νερού Οι λειτουργοί (χειριστές) των Εγκαταστάσεων Επεξεργασίας Λυμάτων διαδραματιζουν σημαντικό ρόλο στην κοινωνία, το περιβάλλον και στην αειφόρο ανάπτυξη, σε μια ολιστική έκφραση περιβαλλοντικής διαχείρισης

1.1.2 Τι κάνει ένας υπεύθυνος χειριστής Μονάδας Επεξεργασίας (ΕΕΛ); Ο υπεύθυνος χειριστής ΕΕΛ με απλά λόγια, διατηρεί μια ΕΕΛ σε σωστή λειτουργία. Ο χειριστής χειρίζεται τον εξοπλισμό, ανοιγοκλείνει βάνες και διακόπτες, συλλέγει δείγματα, λιπαίνει τον εξοπλισμό, διαβάζει μετρητές, και κρατάει αρχεία δεδομένων. Ακόμη συντηρεί τον εξοπλισμό και τμήματα της ΕΕΛ, (σε αντικείμενα, σε επικευές συστημάτων και εξοπλισμού, αντικατάσταση φθαρμένων μερών με ανταλλακτικά κλπ, ακόμη και σε αντικείμενα συντηρησης των κήπων και πρασίνου, σε βαψίματα

3

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Ουσιαστικά, ο χειριστής ελέγχει τα δεδομένα και στοιχέιων-παραμέτρων-μετρήσεων, παρατηρεί τις συνθήκες λειτουργίας, , κάνει υπολογισμούς για να ελέγξει την ορθή λειτουργία της εγκατάστασης και να προβλέπει τις απαραίτητες ανάγκες συντήρησης και εγκαταστάσεων για την εξασφάλιση της αποτελεσματικής λειτουργίας της μονάδας. Ο υπεύθυνος λειτουργίας έχει επίσης την υποχρέωση να εξηγήσει στους επόπτες, τα συμβούλια, τους φορείς των πολιτών, και σε κάθε αρμόδιο κασι κάθε ενδιαφερόμενο φορέα ή δημότη, για τη λειτουργία της μονάδας και το σημαντικότερο, δεδομένου ότι οι πολίτες και οι φορείς συμμετέχουν στη χρηματοδοτικής στήριξη της ΕΕΛ (με την [πληρωμή των ανταποδοτικών τελών αποχέτευσης, το οποίο είναι ζωτικής σημασίας για την ευημερία του ΟΤΑ και της υπεύθυνης ΔΕΥΑ .

1.1.3 Για ποιόν δουλέυει ο χειριστής ΕΕΛ. Η αμοιβή (μισθοδοσία) του χειριστής ΕΕΛ προέρχεται συνήθως από ένα ΟΤΑ (Δήμο), την εταιρεία του αποχετευτικού δικτύου της περιοχής (ΔΕΥΑ), ή άλλη δημόσια υπηρεσία. Ο υπεύθυνος ΕΕΛ, μπορεί, ωστόσο, να έχει προσληφθεί και να απασχολείται και σε άλλους κλάδους, όπως μεγάλα ξενοδοχεία, κάμπινγκ και άλλες εγκαταστάσεις, που έχουν και λειτουργούν τις δικές τους ΕΕΛ.Σε άλλες περιπτώσεις, οι υπεύθυνοι λειτουργίας ΕΕΛ απασχολούνται σε επιχειρήσεις (ιδιώτες εργολάβους ) που παρέχουν υπηρεσίες λειτουργίας και συντήρησης δημοτικών ή ιδιωτικών ή βιομηχανικών εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων. Ως χειριστής, είναι υπεύθυνος προς τον εργοδότη για οικονομικής και αποτελεσματική λειτουργία της ΕΕΛ. Μια ακόμα μεγαλύτερη υποχρέωση που βαραίνει τον φορέα, δεδομένου ότι πολλοί ανθρώπων στηρίζονται στα αποθέματα νερού είναι η αξιοπιστία του. Σε τελική ανάλυση, ο διαχειριστής του έργου παρέχει ζωτικής σημασίας υπηρεσίες στους μεταγενέστεροι χρήστες νερού.

1.1.4 Τι χρειάζεται για να είναι ένας υπεύθυνος ΕΕΛ. Απόφαση επιλογής επαγγέλματος. Πρώτα θα πρέπει να επιλέξετε αυτό το επάγγελμα. Μπορείτε να το κάνετε τελειώνοντας το Γυμνάσιο και μια τεχνική σχολή ή το λύκειο ή ένα κολλέγιο ή ένα τεχνικό πανεπιστήμιο ή που σχετίζονται με την τεχνική ή περιβαλλοντική εκπαίδευση. Η απαιτούμενη εκπαίδευση εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το είδος της εγκατάστασης επεξεργασίας και την πιστοποίηση καθώς και τα entry-level της θέσης εργασίας. Ενώ ορισμένες θέσεις εργασίας, θα αναφέρονται σε χειρωνακτική εργασία, η πραγματική και η ανάγκη επέκτασης είναι για εκπαιδευμένους χειριστές. Νέες τεχνικές, προηγμένος εξοπλισμός, και η αύξηση των οργάνων απαιτεί μια νέα προοπτική του φορέα, περιλαμβάνοντας αυτούς που είναι πρόθυμοι να μάθουν σήμερα, και να κερδίσουν στο αύριο, γιατί η εγκατάσταση θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει πιο αποτελεσματικές διεργασίες λειτουργίας και επεξεργασίας. Πράγματι, ένας ανοικτόμυαλος

4

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

και σχολαστικός φορέας βοηθά στην προσθήκη και τη βελτίωση της απόδοσης της εγκατάστασης σε συνεχή βάση. Μπορείτε να είστε ένας επιχειρηματίας αρχίζοντας από σήμερα μάθησης σας, Ή μπορείτε να είναι γίνεται καλύτερος επιταχύνοντας σήμερα τη μάθηση σας. Αυτό το εκπαιδευτικό πρόγραμμα, λοιπόν, είναι αρχή σας προς ένα καλύτερο αύριο, τόσο για εσάς όσο και για το κοινό που θα λάβουν μέσα από το αποτέλεσμα τις προσπάθειές σας.

1.1.5 Το προσωπικό σας εκπαιδευτικό πρόγραμμα

Ξεκινώντας σε αυτή τη σελίδα, θα ενημερωθείτε για ένα εκπαιδευτικό πρόγραμμα που έχει προετοιμαστεί προσεκτικά για να επιτρέψει σε σας να βελτιώσετε τις γνώσεις σας και την ικανότητα σας να λειτουργήσετε μια εγκατάσταση επεξεργασίας λυμάτων. Θα είναι σε θέση να προχωρήσει με το δικό σας ρυθμό, Θα έχετε την ευκαιρία να μάθετε λίγο ή πολύ κάθε θέμα. Το μάθημα έχει συνταχθεί με τρόπο ώστε να ανταποκρίνεται στις διάφορες ανάγκες των επιχειρήσεων, ανάλογα με το είδος των μονάδων που έχετε ή πόσο θα πρέπει να μάθουν γι 'αυτό. Για τη μελέτη για τις εξετάσεις πιστοποίησης, θα πρέπει να καλύψετε όλο το υλικό. Ποτέ δεν θα ξέρετε τα πάντα για τη μονάδα σας ή για τα λύματα που ρέουν μέσα από αυτό, αλλά μπορείτε να αρχίσετε να απαντήσετε σε ορισμένα πολύ σημαντικά ερωτήματα σχετικά με το πώς και πότε συμβαίνουν ορισμένα πράγματα στη μονάδα. Μπορείτε επίσης να μάθετε να λειτουργείται την εγκατάσταση, έτσι ώστε να λειτουργεί με τη μέγιστη απόδοση.

1.1.6 Για όσους έχουν κάποια εμπειρία.

Αν έχετε ήδη κάποια εμπειρία λειτουργίας μιας μονάδας επεξεργασίας λυμάτων, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα τρία πρώτα κεφάλαια για μια επανάληψη. Αν είστει σχετικά νέος στον τομέα επεξεργασίας λυμάτων, τα κεφάλαια αυτά θα σας παρέχουν τα αναγκαία στοιχεία για να κατανοήσετε τα επόμενα κεφάλαια. Το υπόλοιπο αυτού του εισαγωγικού κεφαλαίου περιγράφουν το ρόλο σας, σαν λειτουργού ΕΕΛ και τη συμβολή σας στην προστασία του περιβάλλοντος, των νερών και της δημοσιας υγείας με τη σωστή λειτουεργία της ΕΕΛ,, τα προσόντα σας για να κάνετε τη δουλειά σας, για τις ανάγκες στελέχωσης στον τομέα της επεξεργασίας λυμάτων, καθώς και κάποιες πληροφορίες σχετικά με άλλες ευκαιρίες κατάρτισης. Έχουμε επικεντρωθεί στο πρόβλημα των οσμών στο κεφάλαιο 3, λαμβάνοντας υπόψη αυτό το κύριο ζήτημα για τους ανθρώπους σε θερμά κλίματα και σε κάθε περίπτωση περιοχών κοντά σε ένα εργοστάσιο επεξεργασίας λυμάτων.

1.1.7 Διαδικασίες προστασίας υδάτων Ιστορικά, η κοινωνία μας δεν ήταν ενημερωμένη και ευαισθητοποιημένη για την προστασία των υδάτινων πόρων μας. Έίχαμε την άποψη ότι «η λύση για την ρύπανση είναι αραίωση." Για πολλά χρόνια διαθέταμε τα λύματα μας με ελάχιστη ή καμία επεξεργασία πίσω στο πλησιέστερο υδάτινο αποδέκτη, ή στο πλησιέστερο ρεύμα ή το ρυάκι ή στη θάλασσα, με τον ευκολότερο τρόπο.

5

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Όσο υπήρχε αρκετό νερό αραίωσης για να αραιωθούν αφομοιωθούν τα λύματα, η φύση φρόντισε για εμάς. Καθώς αναπτύχθηκαν οι πόλεις και η βιομηχανία, τα φορτία αποβλήτων αυξήθηκαν και οι φυσικές διεργασίες καθαρισμού δεν μπορούσαν πλέον να κάνουν τη δουλειά. Πολλρυάκια ή ρέματα μετατράπηκαν σε ανοικτούς υπονόμους. Δυστυχώς, για πολλές περιοχές αυτό δεν προκάλεσε την αρχή μιας εκστρατείας καθαρισμού των λυμάτων. Η επιδείνωση οδηγούσε μόνο στη φράση: «Δεν έχουμε τα χρήματα για μια μονάδα επεξεργασίας", ή το πλέον δημοφιλές, «Οι βιομηχανίες που επεξεργάζονται τα απόβλητά τους θα μετακινηθούν σε άλλη πόλη ή σε άλλη περιοχή, μακριά από εμάς.» Έτσι, η ρύπανση των υδάτων μας, (επιφανειακών, υπόγειων και θαλασσών) αυξήθηκε. Μέσα στα τελευταία 30 χρόνια, έχουμε δει πολλές αλλαγές σε αυτή την προβληματική εικόνα του περιβάλλοντος. Διαπιστώνουμε τώρα ότι πρέπει να δώσουμε στη φύση ένα χέρι στην κατεργασία των αποβλήτων πριν από την απόρριψή τους. Κατάλληλη επεξεργασία των αποβλήτων όχι μόνο θα προστατεύσει την υγεία μας και αυτή των παιδιών μας, αλλά θα εχει προστιθέμενη αξία στα ακίνητα και στο περιβάλλον που θα ζήσουν τα παιδιά μας , να είναι καθαρότερα τα επιφανειακά νερά για κάθε χρήση (αλιεία, ψυχαγωγία, άρδευση και βιομηχανικές χρήσεις) . Σήμερα βλέπουμε τεράστιες προσπάθειες που καταβάλλονται για τον έλεγχο της ρύπανσης, την προστασία του περιβάλλοντος και τη βελτίωση της ποιότητας των υδάτων σε όλη τη χώρα. Αυτό περιλαμβάνει τις προσπάθειες όχι μόνο από τη δική σας κοινότητας, περιοχής σας και της χώρας, αλλά και της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Τα τελευταία χρόνια γίνονται μεγάλες επενδύσεις σε αστικές και βιομηχανικές εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων για την αντιμετώπιση αυτής της ρύπανσης. Οι υπεύθυνοι λειτουργίας της ΕΕΛ θα έχουν σημαντικό ρόλο στην προσπάθεια αυτή. Χωρίς την αποδοτική λειτουργία των ΕΕΛ , οι στόχοι για την προστασία των νερών και του περιβάλλοντος δεν επιτευχθούν, οι επενδύσεις που εχουν γίνει δεν αξιοποιούνται και προσπαθειες για την προστασία των νερών στην περιοχή σας δεν θα αποδόσουν.. Οι εργαζόμενοι και οι υπεύθυνοι λειτουργίας των ΕΕΛ κάνουν τη διαφορά μεταξύ μιας ολοκληρωμένης ΕΕΛ και μιας ΕΕΛ που αξιοποιείται και προσφέρει στην προστασία περιβάλλοντος και στην ποιότητα ζωής των κατοίκων. Τα πρότυπα ποιότητας του νερού των υδατικών αποδεκτών και οι απαιτήσεις που καθορίζουν την απόρριψη των αποβλήτων θα είναι αυτά για τα οποία η εγκατάσταση σας έχει κατασκευαστεί ώστε να ανταποκριθεί στην προστασία των χρηστών του νερού που βρίσκονται στην ευρύτερη περιοχή . Οι χρήσεις αυτές μπορούν να περιλαμβάνουν την παροχή νερού, βιομηχανικού νερού, της προσφοράς γεωργικών προϊόντων το πότισμα, την αναπαραγωγή των ψαριών και άλλων υδρόβιων και τη θαλάσσια ζωή, την καλλιέργεια οστρακοειδών, το κολύμπι και άλλα θαλάσσια είδη που έρχονται σε επαφή με το νερό, τη κωπηλασία, την αισθητική απόλαυση, την υδροηλεκτρική ενέργεια, την πλοήγηση , και άλλα. Οι υπεύθυνοι ΕΕΛ, έχετε την υποχρέωση και σημαντικό κοινωνικό ρόλο για τους ανθρώπους της περιοχής ή δήμου σας. Είστε σημαντικοί άνθρωποι , που κάνουν ένα

6

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

λειτούργημα, κρίσιμο για την κοινωνία για την προστασίατων νερών κ την αναβάθμιση του περιβάλλοντος και της δημόσιας υγείας.

1.1.8 Τα προσόντα σας, σαν υπεύθυνου λειτουργίας της ΕΕΛ Η εξειδίκευση σας και η ικανότητα που απαιτείται για την εργασία του χειριστή ΕΕΛ εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το μέγεθος και το είδος των εγκαταστάσεων επεξεργασίας όπου θα εργασθείτε. Μπορεί να εργαστείτε σε μια μεγάλη σύγχρονη μονάδα ΕΕΛ, που εξυπηρετεί πολλές χιλιάδες κατοίκους και απασχολούνται πολλοί εργαζόμενοι. Σε αυτή την περίπτωση, θα είστε πιθανώς εξειδικευμένος σε μία ή περισσότερες φάσεις της διαδικασίας επεξεργασίας. Για να λειτουργήσει όμως μια μικρή μονάδα που εξυπηρετεί μόνο χίλια άτομα ή λιγότερα, . μπορεί να είστε ο μόνος λειτουργός της εγκατάστασης ή, στην καλύτερη περίπτωση, να υπάρχουν μόνο ένα ή δύο επιπλέον υπαλλήλοι. Αν αυτή είναι η περίπτωση, λόγω της ποικιλίας των καθηκόντων σας, θα κάνετε όλες τις "δουλειές" της ΕΕΛ.

1.1.8.1 Η δουλειά σας Για να περιγράψουμε τα καθήκοντα ενός χειριστή, ας ξεκινήσουμε από την αρχή. Ας πούμε ότι υπάρχει ανάγκη για μια νέα ή βελτιωμένη εγκατάσταση επεξεργασίας λυμάτων και ο Δήμος αποφάσισε για τη χρηματοδότηση του έργου, καθώς και οι σύμβουλοι μηχανικοί έχουν υποβάλει σχέδια και προδιαγραφές. Είναι προς το συμφέρον του Δήμου οι έμπειροι λειτουργοί ΕΕΛ να είναι παρόντες ή τουλάχιστον διαθέσιμοι κατά τη διάρκεια της κατασκευαστικής περιόδου, προκειμένου να είναι πλήρως εξοικειωμένοι με το σύνολο των εγκαταστάσεων, συμπεριλαμβανομένου τον εξοπλισμό και τα μηχανήματα και τη λειτουργία τους, αλλά και να μεταφέρουν την πολύτιμη λειτουργική εμπειρία τους στους μηχανικούς σχεδιασμού του νέου εργου. Εσείς και ο μηχανικός θα πρέπει να συζητήσετε για το πώς η μονάδα επεξεργασίας μπορεί να αποδόσει καλύτερα σύμφωνα με το σχεδιασμό του κατασκευαστή. Αν είναι μια παλιά εγκατάσταση που ανακατασκευάζεται ή επεκτείνεται, είστε σε θέση να προσφέρεται εξαιρετικές συμβουλές στο μελετητή μηχανικό . Η εμπειρία σας παρέχει πολύτιμες τεχνικές γνώσεις σχετικά με τα χαρακτηριστικά των λυμάτων, τις πηγές και τους περιορισμούς των σημερινών εγκαταστάσεων. Μαζί με το σύμβουλο, είστε μέλος μιας ομάδας εμπειρογνωμόνων σε θέση να συμβουλεύσει την περιοχή ή την πόλη. Μόλις η εγκατάσταση βρίσκεται σε λειτουργία, θα είστε ο υπέυθυνος για την καλή λειτουργία της ΕΕΛ. Σε μια μικρή εγκατάσταση, τα καθήκοντά σας δεν μπορεί να περιλαμβάνει την εποπτεία του προσωπικού, αλλά είστε ακόμα υπεύθυνος. Είστε υπεύθυνοι για τη λειτουργία της εγκατάστασης έχοντας κατά νου ότι ο πρωταρχικός στόχος της λειτουργίας της είναι η προστασία του περιβάλλοντος και των νερών και πρέπει να παρακολουθούμε συνερχώς την καλή λειτουργία και απόδοσή της με την τήρηση επαρκών

7

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

στοιχείων. Χωρίς επαρκή, αξιόπιστα αρχεία για κάθε φάση λειτουργίας, η αποτελεσματικότητα της ΕΕΛ δεν τεκμηριωνεται. Ο υπέύθυνος λειτουργίας, πιθανόν να είναι ο σύμβουλος ή ο υπεύθυνος για τον προϋπολογισμό. Οι περισσότεροι λειτουργοί σίγουρα θα είναι σε θέση για να δώσουν συμβουλές σχετικά με τις απαιτήσεις του προϋπολογισμού, τη διαχείριση των προβλημάτων, και το μελλοντικό προγραμματισμό των εξόδων Θα πρέπει να έχουν επίγνωση της ανάγκης για πρόσθετες δαπάνες, συμπεριλαμβανομένων των πόρων για την επέκταση, την αντικατάσταση του εξοπλισμού, και τις απαιτήσεις του εργαστηρίου. Θα πρέπει να αναγνωρίσουν και να προσδιορίσουν τις ανάγκες αυτές σε επαρκή χρόνο για να ενημερώνουν τους αρμόδιους υπαλλήλους, ώστε να μπορέσουν να ολοκληρώσουν νωρίς τον προγραμματισμό και τον προϋπολογισμό λειτουργίας-συντηρησης της ΕΕΛ. Είστε στον τομέα των δημοσίων σχέσεων και πρέπει να είστε σε θέση να εξηγήσετε τον σκοπό και τη λειτουργία των εγκαταστάσεων σας στους επισκέπτες, σε πολιτικές οργανώσεις, σχολικές τάξεις, εκπροσώπους των μέσων μαζικής ενημέρωσης, και ακόμη και στο Δημοτικό Συμβούλιο ή στους διευθυντές Υπηρεσιών της περιοχής σας. Το δημόσιο ενδιαφέρον για την προστασία του περιβάλλοντος και την προστασία των νερών αυξάνεται, και θα πρέπει να είναι προετοιμασμένοι για τη διεξαγωγή επισκέψεων που θα συμβάλουν στην δημόσια αποδοχή και υποστήριξη τη λειτουργίας της ΕΕΛ. Ένα καλός ξεναγός για τους υπαλλήλους των αρμόδιων Υπηρεσιών ή άλλων φορέων, που προσφέρει επαρκή κατανόηση των μονάδων θα τους επιτρέψει να προτείνουν χρήσιμες λύσεις για προβλήματα της περιοχής που συνδέονται με τη λειτουργία της ΕΕΛ (πχ προεπεξεργασία των Βιομηχανικών αποβλήτων πριν τη σύνδεση τους με την ΕΕΛ, τήρηση των κανονιμσών για την καλή λειτουργία των αποχετεύσεων και έλεγχο απορριψης ουσιών που ζημιώνουν το δίκτυο αποχτευσης και τηλειτουργία της ΕΕΛ κλπ) Η καλή εμφάνιση της ΕΕΛ, δείχνει στον επισκέπτη το επίπεδο καλής λειτουργίας και συντήρησης που κάνετε στην ΕΕΛ.Αν η εγκατάσταση είναι βρώμικη και υπάρχουν μύγες και άλλα έντομα, δεν θα είναι σε θέση να πείσει τους επισκέπτες σας ότι η μονάδα δε θα κάνει καλή δουλειά. Εάν τα αρχεία σας παρουσιάζουν υψηλής ποιότητας εκροές δε θα σημαίνει σχεδόν τίποτα για αυτούς που την επισκέπτονται, αν δεν είναι είναι καλή η γενική εικόνα, ενώ αν η εγκατάστασή σας φαίνεται καθαρή και καλά συντηρημένη, τα καλά αποτελέσματα στα αρχεία σας θα επιβεβαιώνουν και θα τεκμηριώνουν τηα άριστη δουλείά που κάνετε με τους συνεργάτες σας.. Μια άλλη πτυχή των δημοσίων καθηκόντων σας είναι συναλλαγές σας με τους χρήστες νερού του αποδέκτη της εκροής και τουςτους γειτόνους στην περιοχή. Δυστυχώς, ο λειτουργός της ΕΕΛ, θεωρείται συχνά από τους γειτόνους, σαν ρυπαντής παρά σαν προστάτης του περιβάλλοντος και των νερων της περιοχής.. Μέσα από ένα καλό πρόγραμμα ενημέρωσης , που υποστηρίζεται από αξιόπιστα δεδομένα, μπορείτε να διορθώσετε την εντύπωση που λέχουν οι γείτονες ς και να δημιουργήσετε σχέσεις "καλής γειτονίας". Αυτό είναι πράγματι μια πρόκληση. Και πάλι, πρέπει να καταλάβετε ότι έχετε μια πολύ υπεύθυνη θέση και γνωρίζουν ότι ο μοναδικός σκοπός της λειτουργίας της

8

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

εγκατάστασής σας είναι να προστατεύει το περιβάλλον και να εξυπηρετεί όλους τους γείτονες ( είτε οι γείτονες είναι ιδιώτες είτε μια βιομηχανία, ενας οικισμός, ένα ξενοδοχείο ή ένας γείτονας που που νκάνει μια δραστηριότητα σχετική με τον υδατινο αποδέκτη (αναψυχή, ψαρεμα κλπ) . Σαν υπεύθυνοι λειτουργίας,είστε υποχρεωμένοι να γνωρίζετε ορισμένες εργαστηριακές διαδικασίες, προκειμένου να κανετε μετρήσεις σε δείγματα λυμάτων και υδάτων αποδεκτών. Με βάση τα δεδομένα που λαμβάνονται από αυτές τις αναλύσεις και μετρήσεις μπορεί να χρειαστεί να επεναρυθμίζετε τη λειτουργία της ΕΕΛ για να ανταποκρινεται στα καθορισμένα πρότυπα αποδέκτη ή στις απαιτήσεις εκροών. Σαν χειριστής ή συντηρητής ΕΕΛ, θα πρέπει να έχετε γνώση των πολύπλοκων θεμάτων μηχανημάτων και εξοπλισμού, που υπάρχουν στα συστήματα επεξεργασίας. Για τη μέτρηση και τον έλεγχο των παροχών (ροών) λυμάτων, θα πρέπει να έχετε κατανοήσει τα υδραυλικά συστήματα. Πρακτική γνώση των ηλεκτρικών κινητήρων και ηλεκτρικών κυκλωμάτων συστημάτων ελέγχου-αυτοματισμών , είναι επίσης απαραίτητα. Η ασφάλεια είναι μια πολύ σημαντική ευθύνη του διαχειριστή. Δυστυχώς, πάρα πολλοί λειτουργοί λαμβάνουν την ασφάλεια δεδομένη. Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο η μονάδα επεξεργασίας λυμάτων έχει μία από τις χειρότερες επιδόσεις ασφαλείας συγκρινόμενη με άλλες βιομηχανικές εγκαταστάσεις.. Έχετε την ευθύνη να ελέγχετε και να επιβεβαιώνετε ότι μονάδα επεξεργασίας σας είναι ένα ασφαλές μέρος για εργασία και επίσκεψη. Ο καθένας πρέπει να ακολουθεί τις ασφαλείς διαδικασίες και να καταλάβει γιατί πρέπει να τηρούνται σε κάθε περίπτωση. Όλοι οι χειρστές και εργαζόμενοις, πρέπει να γνωρίζουν τους κινδύνους για την ασφάλεια μέσα και γύρω από τη μονάδα. Θα πρέπει να προγραμματίσετε ή να συμμετέχουν όλοι σε πρόγραμμα εκπαίδευσης και τήρησης κανόνων ασφαλείας. Οι υπεύθυνοι λειτουργίας έχουν την ευθύνη της κατάρτισης νέων λειτουργών και πρεπει να πειθαναγκάζουν όλους τους εργαζόμενους , να τηρούν τα μετρα ασφαλειας στην εργασία. Παράλληλα οι υπεύθυνοι λειτουργίας, πρεπει να είναι ενημερωμένοι τι πρέπει να κάνουν σε κάθε περιπτωση που υπάρχουν επισκέπτες στην ΕΕΛ, ώστε να μην υπάρχει κίνδυνος ατυχήματος σε κάποιο επισκεπτη και ιδιαίτερα όταν υπάρχουν παιδιά από σχολεία τα μέτρα ασφαλείας πρέπει να επιναι αυξημενα. Είναι λοιπόν σαφές ότι, ο φορέας του έργου πρέπει να διαθέτει ένα ευρύ φάσμα των επαγγελματικών προσόντων.

1.1.9 Ανάγκες σε προσωπικό και μελλοντικές ευκαιρίες απασχόλησης Το πεδίο επεξεργασίας λυμάτων, όπως και τόσα άλλα αντικείμενα , αλλάζει ραγδαία. Νέες εγκαταστάσεις κατασκευάζονται και παλαιές μονάδες αναβαθμίζονται και επεκτείνονται, ώστε να επεξεργάζονται τα λύματα που προέρχονται από αύξηση του πληθυσμού μας και να επεξεργάζονται τα νέα διαφοροποιημένα λύματα της "διαστημικής εποχής" . Οιυπεύθυνοι λειτουργίας ΕΕΛ, το προσωπικό συντήρησης, εργοδηγοί, υπεύθυνοι

9

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

τμημάτων, εξειδικευμένοι τεχνικοί οργάνων και αναλυτές εργαστηρίων είναι απολύτως απαραίτητοι (φυσικά σε κάθε περίπτωση αναλογα με το μέγεθος, την πολυπλοκότητα και τα στδια επεξεργασίας της ΕΕΛ. Μια ματιά στο παρελθόν, τα αρχεία και τις μελλοντικές προβλέψεις προκύπτει ότι η επεξεργασία των λυμάτων είναι ένα ταχέως αναπτυσσόμενο πεδίο. Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις μας, η επεξεργασία νερού και αποβλήτων και η λειτουργία-σθντηρηση των συστημάτων δημιούργησε 1.500 νεες θέσεις εργασίας το 2010 (στην Ελλάδα). Σ1.1.10 Εκπαιδεύοντας τον εαυτό σας σαν υπεύθυνο λειτουργίας για να ανταποκριθείτε στις ανάγκες των ΕΕΛ Αυτή η σειρά μαθημάτων δεν είναι η μόνη διαθέσιμη για να σας βοηθήσει να βελτιώσετε τις ικανότητές σας. Αρκετοί φορείς (Ιδιωτικές εταιρείες ή ινστιτούτα ή κέντρα κατάρτισης ή πανεπιστήμια) έχουν προσφέρει διάφορα προγράμματα εκαπίδευσης κατάρτιση των χειριστών . . Αυτό το σύστημα κατάρτισης με έμφαση στη βοήθεια των ΔΕΥΑ και των ΟΤΑ, έχει σκοπό να αναπτύξει ένα e-learning σύμφωνα με τις πραγματικές εκπαιδευτικές ανάγκες τους για τους λειτουργούς των ΕΕΛ Παρακάτω αναφέρονται μερικά χρήσιμα τεχνικά εγχειρίδια, χρήσιμα στον τομέα της λειτουργίας της εγκατάστασης επεξεργασίας λυμάτων που συχνά αναφέρονται στο παρόν εκπαιδευτικό υλικό.

"MOP 11." OPERATION OF MUNICIPAL WASTEWATER TREATMENT PLANTS (MOP 11). Obtain from Water Environment Federation (WEF), Publications Order Department, 601 Wythe Street, Alexandria, VA 22314-1994.

"NEW YORK MANUAL." MANUAL OF INSTRUCTION FOR WASTEWATER TREATMENT PLANT OPERATORS (two-volume set) distributed in New York by the New York State Department of Health, Office of Public Health Education, Water Pollution Control Board. Distributed outside of New York State by Health Education Services, PO Box 7126, Albany, NY 12224.

'TEXAS MANUAL" MANUAL OF WASTEWATER TREATMENT, published by the Texas Water Utilities Association.

more …..

In USA many states have offered various types of both long- and short-term operator training through their health departments and water pollution control associations have provided training classes conducted by members of the associations, largely on a volunteer basis. The Water Environment Federation (WEF) has developed two visual aid training courses to complement its Manual of Practice No. 11. State and local colleges have provided valuable training under their own sponsorship or in partnership with others. Many state, local, and private agencies have conducted both long- and short-term training as well as interesting and informative seminars. The California Water Environment Association has pre-

10

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

pared several excellent study guides for operators. Excellent textbooks have been written by many state agencies. Those of the New York State Health Department and the Texas Water Utilities Association deserve special attention. The Canadian government has developed very good training manuals for operators.

Listed below are three very good references in the field of wastewater treatment plant operation that are frequently referred to throughout this course. The name in quotes represents the term usually used by operators when they mention the reference. Prices listed are those available when this manual was published and will probably increase in the future.

1.1.11 Καριέρα, επιλογές, ευκαιρίες, , ο ρόλος όλων των εμπλεκομένων στη Λειτ-συντ. των ΕΕΛ (Διοίκηση, Αρχές, ΟΤΑ, ΔΕΥΑ, Ιδιώτες ), η φιλοσοφία της συνεργασίας Τι μισθό θα μπορούσε να έχει υπεύθυνος Λειτουργίας ΕΕΛ Η συνολική αμοιβή που θα πληρώνεστε σαν υπευθυνος Λειτουργίας ΕΕΛ, εξαρτάται από πολλές παραμέτρους και παραγόντες, ενδεικτικά: Από το μέγεθος της ΕΕΛ, από το μεγεθος του Δήμου ή της ΔΕΥΑ ή της ιδιωτικής επιχείρησης (πχ.σε μεγάλο φορέα καλύτερος μισθός και επαγγελματική εξέλιξη, σε μικρότερο φορέα τυοπική απασχόληση κοντά σε μέρος που σ αρέσει ή σε ενδιαφέερει να μείνεις, ελαστκότερο ωράριο, περισσότερη ελευθερία και πρωτοβουλίες, κοινωνική αναγνώιση του ρόλου σας στην προστασία του περιβάλλοντος και της δημόσιας υγείας, κλπ Η συνολική αμοιβή εξαρτάται από εσάς. Στην έργασία του υπεύθυνου λειτουργίας, τα προβλήματα είναι πολλά και διαφορετικά, εξαρτώνται κυρίως από την περιοχή της χώρας, από τη νομοθεσία, το μέγεθος της μονάδας, το είδος της επεξεργασίας, το βαθμό επεξεργασίας, τον αποδέκτη εκροών και παραπρόϊόντων, και πολλά άλλα QUESTIONS 1.1A Πως ρυπάνθηκαν πολλοί υδατινοι αποδέκτες?

1.1B Γιατί πρέπει για τα αστικά και βιομηχανικά απόβλητα να να τα επεξεργαστούμε κατάλληλα πριν τη διάθεση τους στο περιβάλλον ?

1.1C Γιατί είναι σημαντικη η παρουσία του υπεύθυνου λειτουργίας ΕΕΛ κατά την ανακατασκευή, βελτίωση, επέκταση ή στην κατασκευή νέας μονάδας ΕΕΛ¨?

1.1D Πως εμπλέκεται ο υπεύθυνος λειτουργίας, σε θέματα δημόσιων σχέσεων

11

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Δεν αναμένεται το γραπτό σας κείμενο (απαντήσεις) να συμπίπτει ακριβώς με τις παρακάτω γραπτές απαντήσεις, αλλά θα πρέπει σαν νόημα να είναι το ίδιο περίπου. Η αρίθμηση των ερωτήσεων αναφέρεται είνια ίδια με την αρίθμηση των απαντήσεων ώστε να σας βοηθήσουν , ξετε τις απαντήσεις σας στις ερωτήσεις. Απαντήσεις σε ερωτήσεις αριθμημένα 1.0 μπορεί να βρεθεί στο Τμήμα 1.0, "Τι είναι ένας υπεύθυνος Μονάδας Επεξεργασίας;" Απαντήσεις σε ερωτήσεις στη σελίδα 5.

1.0A C 1.0B A, B, C 1.0c Α, Β, Γ Απαντήσεις σε ερωτήσεις στη σελίδα 6.

1.1A Οι αποδέκτες ρυπάνθηκαν με ανεξεργαστα λύματα, η κοινή γνώμη δεν γνωρίζε για τις επιπτώσεις της ανεξέλεγκτης διάθεσης λυμάτων και ο υδάτινος αποδέκτης δεν μπορουσε να καθαρίσει και να αφομοιώσει μεγάλες πο΄στητες λυμάτων, περισσότερες από τη φυσική ικανότητα αυτοκαθαρισμού του .

1.1B Τα αστικά και βιομηχανικά αποβλητα πρέπει να είναι επαρκώς επεξεργασμένα για την προστασία του περιβάλλοντος, των υδατικών πόρων και όσων χρησιμοποιούντα νερά αυτά..

1.1C Για να γνωρίζει λεπτομέρειες της κατασκευής, των αγωγών, των καλωδιώσεων-δικτύων, των μηχανημάτων πριν τη λειτουργίατων συστημάτων. ολες αυτές οτι πληροφορίες θα τον βοηθήσουν στις μελλοντικές συντηρήσεις, επισκευές, ανακατασκευές και κάθε παρέμβαση στη διάρκεια της λειτουργίας των συστημάτων.., 1. 1 D Δημιουργεί χρήσιμες και σωστές δημόσιες σχέσεις, με την ξενάγηση και ενημέρωση, των κατοίκων, επισκεπτών, εκπροσώπων φορέων και Δημοτικών αρχόντων, των δημοσιογράφων των μαθητών σχολέιων και διδασκόντων τους, για την ΕΕΛ και τους σκοπούς της

more ……

Main Terms Used in wastewater management: AEROBIC BACTERIA Bacteria that will live and reproduce only in an environment containing oxygen that is available for their respiration (breathing), namely atmospheric oxygen or oxygen dissolved in water. Oxygen combined chemically, such as in water molecules (H20), cannot be used for respiration by aerobic bacteria.

ALGAE Microscopic plants containing chlorophyll that live floating or suspended in water. They also may be attached to structures, rocks, or other submerged surfaces. Excess algal growths can impart tastes and odors to potable water.

Algae produce oxygen during sunlight hours and use oxygen during the night hours. Their biological activities appreciably affect the pH, alkalinity, and dissolved oxygen of the water.

ANAEROBIC BACTERIA Bacteria that live and reproduce in an environment containing no free or dissolved oxygen. Anaerobic bacteria obtain their oxygen supply by breaking down chemical compounds that contain oxygen, such as sulfate (S042~).

BOD Biochemical Oxygen Demand. The rate at which organisms use the oxygen in water or wastewater while stabilizing decomposable organic matter under aerobic conditions. In decomposition, organic matter serves as food for the bacteria and energy results from its oxidation. BOD measurements are used as a surrogate measure of the organic strength of wastes in water.

BIOCHEMICAL OXYGEN DEMAND (BOD) See BOD. BIOCHEMICAL OXYGEN DEMAND (BOD) TEST

12

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

A procedure that measures the rate of oxygen use under controlled conditions of time and temperature. Standard test conditions include dark incubation at 20°C for a specified time (usually five days).

COLIFORM A group of bacteria found in the intestines of warm-blooded animals (including humans) and also in plants, soil, air, and water. The presence of coliform bacteria is an indication that the water is polluted and may contain pathogenic (disease-causing) organisms. Fecal coliforms are those coliforms found in the feces of various warm-blooded animals, whereas the term "coliform" also includes other environmental sources.

DISINFECTION The process designed to kill or inactivate most microorganisms in water or wastewater, including essentially all pathogenic (disease-causing) bacteria. There are several ways to disinfect, with chlorination being the most frequently used in water and wastewater treatment plants. Compare with STERILIZATION. EFFLUENT Water or other liquid—raw (untreated), partially treated, or completely treated—flowing FROM a reservoir, basin, treatment process, or treatment plant.

EVAPOTRANSPIRATION The process by which water vapor is released to the atmosphere from living plants. Also called TRANSPIRATION. The total water removed from an area by transpiration (plants) and by evaporation from soil, snow, and water surfaces.

INORGANIC WASTE Waste material such as sand, salt, iron, calcium, and other mineral materials that are only slightly affected by the action of organisms. Inorganic wastes are chemical substances of mineral origin; whereas organic wastes are chemical substances usually of animal or plant origin. Also see NONVOLATILE MATTER, ORGANIC WASTE, and VOLATILE SOLIDS. MILLIGRAMS PER LITER, mg/L A measure of the concentration by weight of a substance per unit volume in water or wastewater. In reporting the results of water and wastewater analysis, mg/L is preferred to the unit parts per million (ppm), to which it is approximately equivalent.

NUTRIENT NUTRIENT Any substance that is assimilated (taken in) by organisms and promotes growth. Nitrogen and phosphorus are nutrients that promote the growth of algae. There are other essential and trace elements that are also considered nutrients. Also see NUTRIENT CYCLE NUTRIENT CYCLE The transformation or change of a nutrient from one form to another until the nutrient has returned to the original form, thus completing the cycle. The cycle may take place under either aerobic or anaerobic conditions.

ORGANIC WASTE Waste material that may come from animal or plant sources. Natural organic wastes generally can be consumed by bacteria and other small organisms. Manufactured or synthetic organic wastes from metal finishing, chemical manufacturing, and petroleum industries may not normally be consumed by bacteria and other organisms. Also see INORGANIC WASTE and VOLATILE SOLIDS PATHOGENIC ORGANISMS Bacteria, viruses, cysts, or protozoa that can cause disease (giardiasis, cryptosporidiosis, typhoid, cholera, dysentery) in a host (such as a person). There are many types of organisms that do not cause disease and are not called pathogenic. Many beneficial bacteria are found in wastewater treatment processes actively cleaning up organic wastes pH pH is an expression of the intensity of the basic or acidic condition of a liquid. Mathematically, pH is the logarithm (base 10) of the reciprocal of the hydrogen ion activity. The pH may range from 0 to 14, where 0 is most acidic, 14 most basic, and 7 neutral.

13

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

POLLUTION The impairment (reduction) of water quality by agricultural, domestic, or industrial wastes (including thermal and radioactive wastes) to a degree that the natural water quality is changed to hinder any beneficial use of the water or render it offensive to the senses of sight, taste, or smell or when sufficient amounts of wastes create or pose a potential threat to human health or the environment.

PRIMARY TREATMENT A wastewater treatment process that takes place in a rectangular or circular tank and allows those substances in wastewater that readily settle or float to be separated from the wastewater being treated. A septic tank is also considered primary treatment.

RECEIVING WATER A stream, river, lake, ocean, or other surface or groundwaters into which treated or untreated wastewater is discharged.

SECONDARY TREATMENT A wastewater treatment process used to convert dissolved or suspended materials into a form more readily separated from the water being treated. Usually, the process follows primary treatment by sedimentation. The process commonly is a type of biological treatment followed by secondary clarifiers that allow the solids to settle out from the water being treated.

SEPTIC SEPTIC A condition produced by anaerobic bacteria. If severe, the sludge produces hydrogen sulfide, turns black, gives off foul odors, contains little or no dissolved oxygen, and the wastewater has a high oxygen demand.

STABILIZATION STABILIZATION Conversion to a form that resists change. Organic material is stabilized by bacteria that convert the material to gases and other relatively inert substances. Stabilized organic material generally will not give off obnoxious odors.

STERILIZATION STERILIZATION The removal or destruction of all microorganisms, including pathogens and other bacteria, vegetative forms, and spores. Compare with DISINFECTION. TRANSPIRATION TRANSPIRATION The process by which water vapor is released to the atmosphere by living plants. This process is similar to people sweating. Also see EVAPOTRANSPIRATION.

14

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

1.2 Βασικές πληροφορίες και γνώσεις (Περιβαλλοντική προστασία, Ρύπανση-Επιδράσεις ρύπανσης, Contamination, Ευτροφισμός) 1.2.1. Ορισμοί Η ρύπανση είναι το αποτέλεσμα της υποβάθμισηςτου περιβάλλοντος με ανεξέλεγκτη απόρριψη αποβλήτων από ανθρώπινες δραστηριότητες. Αφορά κυρίως το έδαφος, το νερό και τον αέρα. Η ρύπανση ανάλογα με την αιτία που την προκαλεί είναι σε πολλές μορφές (όπου περιλαμβάνονται και ην ηχορύπανση, η θερμική ρύπανση και η φωτορύπανση. Σύμφωνα με αρκετές στατιστικές ενδείξεις, οι ΗΠΑ, η Κίνα και μετά η Ευρώπη αποτελούν τις τις περιοχές της Γης με τη μεγαλύτερη ρύπανση.

Fig.1.2.1 Ρύπανση Εδάφους

Fig.1.2.2 Ρύπανση Νερού

Fig.1.2.3. Ρύπανση Αέρα

15

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Fig 2.4 Πως μεταφέρεται η αερια ρύπανση σε συστήματα νερού Eίναι ξεκάθαρο από εικόνες ότι η ρύπανση είναι παντού. Η ρύπανση αποτελεί μια παγκόσμια κρίση. Δεν είναι ένα απομονωμένο περιστατικό, αλλά επηρεάζει κάθε ον στον πλανήτη. Πρέπει να γίνουμε πιο ευσυνείδητοι και να λάβουμε υπόψη ότι δεν είμαστε μόνο κάτοικοι της χώρας μας , αλλά παγκόσμιοι πολίτες-κάτοικοι του πλανήτη και πρπεπει να νοιαζόμαστε για τον πλανήτη όπου θα ζήσουν τα παιδιά μας !

1.2.1.2 Πρόληψη της Ρύπανσης: Ο καλύτερος τρόπος επίλυσης των προβλημάτων ρύπανσης και περιορισμού των επιπτώσεων είναι η πρόληψη και ο έλεγχος εκπομπών. Η "θεραπεία" των επιπτώσεων της ρύπανσης , συχνά κοστίζει πολύ περισσότερο από την πρόληψη. more ….

SOME KNOWN IMPACTS OF POLLUTION TO HEALTH ARE REFFERED BELOW: http://www.pages.drexel.edu/~cy34/health.htm

1.2.2 Κάποιες στοιχειώδεις γνώσεις ου σχετίζονται με τον Κύκλο του Νερού και τη Ρύπανση: 1.2.2.1 Τι είναι η λεκάνη απορροής? Η λεκάνη απορροής είναι μια περιοχή του εδάφους που στραγγίζεται σε ένα συγκεκριμένο ρεύμα, ποτάμι ή λίμνη.

16

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

.

1.2.2.2. Ο κύκλος του νερού To νερό που πηγαίνει στις λεκάνες απορροής σαν κατακρημνίσεις (βροχοπτωσειςχιονοπτώσεις) και μπορεί ακολουθεί διαφορετικές πορείες καθώς τελικά καταλήγει προς το τοπικό ρεύμα. Κάποια νερά κατακρημνίσεων θα απορροφηθούν στο έδαφος, όπου μπορεί να κατευθυνθούν προς τους υπόγειους υδροφορείς και να διατηρήσουν τη βασική ροή του τοπικού ρεύματος. Τα διηθούμενα νερά ενδέχεται να κατευθυνθούν προς τους βαθύτερους υπόγειους υδροφορείς, από όπου μπορεί να αντληθούν για πόσιμο νερό ή άρδευση. Η διήθηση (διείσδυση ή infiltration) είναι η διαδικασία διείσδυσης-μεταφοράς του νερου προς το έδαφος. Κατά τη διήθηση, το έδαφος ουσιαστικά απορροφά τη βροχή, το νερό από το λιώσιμο του χιονιού και το νερό άρδευσης . Αν τα νερά (βρόχινα-αρδευτικά κλπ) είναι μεγάλες ποσότητες για να απορροφηθούν στο έδαφος (πλημμυρικά) ή πέφτουν πάνω σε αδιαπέραστα υλικά όπως στέγες ή δρόμοι, τότε μπορούν να κινηθούν στην επιφάνεια σαν επιφανειακή απορροή. Η επιφανειακή απορροή κινείται γρήγορα προς τα τοπικά ποτάμια επιδεινώνοντας τις κατάντη πλημμήρες. Η επιφανειακή απορροή αποτελεί περιβαλλοντική ανησυχία, διότι μπορεί να μεταφέρει δυνητικούς ρύπους στα ρεύματα και τις λίμνες. Ανάλογα με τις καιρικές συνθήκες και τη χρήση γης στις λεκάνες απορροής, μια σημαντική ποσότητα των νερών που καταλήγουν εκεί ενδέχεται να επιστρέψουν στην ατμόσφαιρα μέσω διαπνοής από τα φυτά ή μέσω εξάτμισης από το έδαφος ή άλλες επιφάνειες.

17

NIREAS

Fig. 1.2.4.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Ένας απλοποιημένος κύκλος νερού.

1.2.2.3 Ρυπαντές στα επιφανειακά νερά Πολλές φυσικές και ανθρώπινες δραστηριότητες είναι πιθανόν να ρυπαίνουν τα ποτάμια, τις λίμνες και τους υπόγειους υδροφορείς. Σημειακές πηγές ρύπανσης είναι αυτές όπου υπάρχει ένα μοναδικό αναγνωρίσιμο σημείο ρύπανης, όπως ένα εργοστάσιο με μια καμινάδα ή μία μονάδα διαχείρισης υγρών αποβλήτων με έναν αγωγό εκροής. Αντίθετα, μη σημειακές πηγές ρύπανσης είναι αυτές οι οποίες είναι πιο διασκορπισμένες στο τοπίο, συμπεριλαμβανομένης της γεωργίας, της αγροτικής ή προαστιακής ανάπτυξης, της άγριας ζωής, των κατοικιδίων ζώων, και της διάβρωσης του εδάφους. Πολλοί ρυπαντές μπορούν να προέρχονται από οικιστικές περιοχές , και περιλαμβάνουν θρεπτικά (λιπάσματα από κήπους), φυτοφάρμακα, ιζήματα διαβρωμένα εδάφη, και βακτήρια. Οι ρυπαντές περιλαμβάνουν το άζωτο και τον φώσφορο από λιπάσματα, τα βακτήρια από απόβλητα κατοικιδίων ή άγριων ζώων, διαρροές ή διαφυγή ρύπων από σηπτικές δεξαμενές που κακολειτουργούν, τα υλικά από διαβρωση στις στεγες κατοικιών , τα φυτοφάρμακα που χρησιμοποιούνταιι σε σπίτια και σε γκαζόν, καθώς και λάδια μηχανων και άλλα υγρά που διαρέουν από αυτοκίνητα. Καθένα από αυτά έχει δυνατότητα πρόκλησης αρνητικών επιδράσεων στα επιφανειακά νερά ή στα υπόγεια που προορίζονται για πολλές χρήσεις, όπως για πόσιμο νερό, για ανάπλαση γύρω περιοχών, και για τη διατήρηση άγριας ζωής. Καθώς αυτοί οι ρυπαντές μπορούν να ταξιδεύουν με την επιφανειακή απορροή, μπορούν επίσης να διηθούνται γρήγορα προς τα υπόγεια νερά. Οι ρυπαντές που μπορούν να καταλήξουν στα υπόγεια νερά περιλαμβάνουν άζωτο στη μορφή των νιτρικών και συγκεκριμένα ζιζανιοκτόνα.

18

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Fig.1.2.5. Ευτροφισμός σε υδάτινο αποδέκτη μετά από ρύπανση με θρεπτικά.

Fig. 1.2.6. Νεκρά ψάρια σε μολυσμένο υδάτινο αποδέκτη Η υπέρμετρη παρουσία αλγών και βλάστησης σε μια λίμνη αποτελεί ένδειξη οτι η λίμνη έχει ρυπανθεί από θρεπτικά, συνήθως φώσφορο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την εξάντληση του οξυγόνου στο νερό, το θάνατο των ψαριών, και την αισθητική υποβάθμιση του τοπίου.

1.2.2.4 Πορεία (Μετακίνηση) της ρύπανσης σε εικόνες:

19

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Fig. 1.2.6. Απλοποιημένη μεταφορά ρύπανσης σε ένα πηγάδι

Fig. 1.2.7. Χιλιάδες δραστηριότητες περιπλέκουν και καθιστούν δύσκολη τη διαχείριση των προβλημάτων ρύπανσης στις περιοχές που περιβάλλουν το αστικό κέντρο

20

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

more ......

Your contribution like homeowner to prevent pollution ………………

How to prevent pollution in your house: good management practices The potential for pollution from your property can be minimized by employing good management practices, including the following: •

Use soil tests to avoid excess fertilization of lawns and gardens. Minimize pesticide use outdoors, and water judiciously.

•

Collect roof runoff with a rain barrel, and collect runoff from roofs and lawns in a rain garden. The goal is to keep most stormwater runoff on your property and out of storm drains. Allow water to infiltrate into the soil and not run off your property.

•

Clean up pet wastes, and don't put yard wastes into storm drains.

•

Use vegetation, mulch, or gravel to keep soil in place so it doesn't erode.

•

Have your septic tank inspected every three to five years. Be concerned if there is a smell of sewage or wetness or lush grass around your leach field.

•

If you have a pond or stream on your property, leave natural vegetation around the water, and use plantings to discourage geese.

Fig. 1.2.8. Ενας όμορφος κήπος που αρδευεται με ανακυκλωμενο νερό από λύματα

21

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

A rain garden at the Holy Nativity Lutheran Church in Wenonah, NJ. Runoff drains to the garden which is planted with water-tolerant plants. The water slowly infiltrates into soil, allowing pollutants to be removed by plants and microbes. Photo: Christine Boyajian, Rutgers Cooperative Extension Water Resources Program.

•

1.2.2.6 Ευτροφισμός (Ελληνικά: ευτροφία—καλή διατροφή, ανάπτυξη; Γερμανικά: Eutrophie) ή πιο συγκεκριμένα υπερευτροφισμός, είναι η απάντηση του οικοσυστήματος στην προσθήκη τεχνητών ή φυσικών ουσιών, όπως νιτρικά και φωσφορικά μέσω λιπασμάτων ή αποβλήτων, σε ένα υδάτινο σύστημα. Οι οργανικές ουσίες που εισέρχονται στους υδάτινους αποδέκτες από απόθεση των υγρών αποβλήτων αποτελούν τροφή για τους μικροοργανισμούς, οι οποίοι αναπτύσσονται με υψηλούς ρυθμούς καταναλώνοντας διαλυμένο οξυγόνο και στερώντας το από τους ανώτερους μικροοργανισμούς. Το αποτέλεσμα είναι η καταστροφή της οικολογίας και της ισορροπίας, με την ανάπτυξη των μικροβίων και το θάνατο των ανώτερων οργανισμών. Κατά συνέπεια, καταστρέφεται ο οικολογικός κύκλος. Πολλές οικολογικές επιδράσεις μπορεί να έχει η διέγερση της πρωτογενούς παραγωγής, αλλά υπάρχουν τρεις ιδιαίτερα επιζήμιες: μειωμένη βιοποικιλότητα, αλλαγές στην ισορροπία των ειδών και την κυριαρχία, τοξικές επιδράσεις.

Επιπτώσεις Ευτροφισμού: •

Αυξημένη βιομάζα του φυτοπλαγκτόν

•

τοξικά ή μη βρώσιμα είδη φυτοπλαγκτόν

•

Αυξημένη άνθηση ζελατινώδους ζωοπλαγκτού

•

Αύξηση της βιομάζας των βενθικών και επιφυτικών αλγών

•

Αλλαγές στη σύνθεση μακρόφυτων ειδών και βιομάζα

•

Μειώση της διαύγειας του νερού (αυξημένη θολερότητα)

•

Χρώμα, οσμή, και προβλήματα στην επεξεργασία των νερών

•

Ελλειμμα διαλυμένου οξυγόνου

•

Αυξημένα περιστατικά νεκρών ψαριών

•

Απώλεια επιθυμητών ειδών ψαριών

•

Μειωμένη βιοποικιλότητα

•

Μειώσεις στα προς εκμετάλλευση ψάρια και όστρακα

22

NIREAS

•

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Μειώσεις στην αισθητική αξία των υδάτινων όγκων

more:…. http://en.wikipedia.org/wiki/Eutrophication#Ecological_effects 1.2.2.7. Πρόληψη της ρύπανσης Κύρια δουλειά του υπεύθυνου ΕΕΛ είναι να συμβάλει στην προστασία των υδάτινων αποδεκτών και όσων χρησιμοποιούν τα νερά αυτά.. Ο υπεύθυνος ΕΕΛ με κάθε δυνατή προσπάθεια να λειτουργούν σωστά τα συστήματα ΕΕΛ που διαχειρίζεται και να εξουδετερώνουν τους ρύπους που απειλούν το υδατικό σύστημα. Ίσως είναι ανέφικτο και παράλογο να απαγορευτεί η απόρριψη όλων των υγρών αποβλήτων σε ωκεανούς, ρεύματα και υπόγεια συστήματα διάθεσης. Η σημερινή τεχνολογία είναι ικανή για τη διαχείριση των αποβλήτων με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε να μη δημιουργούνται προβλήματα στους υδάτινους αποδέκτες. Οι ορισμοί της ρύπανσης περιλαμβάνουν κάθε επέμβαση στην επαναχρησιμοποίηση του νερού ή αποτυχία στην επίτευξη των απαιτήσεων ποιότητας. Κάθε ερωτήματα ή σχόλια που αφορούν αυτό τον ορισμό πρέπει να διευθετούνται από τις Οι υπεύθυνες εξουσιοδοτημένες αρχές καθορίζουν τις χρήσεις νερού του υδατικού συστήματος (πρότυπα αποδέκτη) και τις ελάχιστες αποδεκτές αποδόσεις (μέγιστα όρια ρύπων για απόρριψη, τα πρότυπα εκπομπής) και ελέγχουν τις αποδόσεις των ΕΕΛ, ενώ οι υπεύθυνοι ΕΕΛ εργάζονται για την καλή λειτουργία των ΕΕΛ , ώστε ανταποκρίνεται στα πρότυπα εκπομπής

1.2.2.8 Τύποι απόθεσης αποβλήτων Η απόθεση αποβλήτων που έρχεται πρώτα στο μυαλό σε κάθε συζήτηση ρύπανσης αποδεκτών είναι η διάθεση των οικιακών λυμάτων. Τα υγρά απόβλητα περιέχουν μια μεγάλη ποσότητα οργανικών αποβλήτων. Η βιομηχανία επίσης συνεισφέρει μεγάλες ποσότητες οργανικών αποβλήτων. Κάποια από αυτά τα οργανικά βιομηχανικά απόβλητα προέρχονται από συσκευασίες φρούτων και λαχανικών, καθημερινές εργασίες, συσκευασίες κρεάτων, βυρσοδεψία, επεξεργασία πουλερικών, λαδιού, χαρτιού και ινών (ξύλο), και από πολλές άλλες βιομηχανίες. Όλα τα οργανικά υλικά έχουν το εξής κοινό: όλα περιέχουν οργανικό άνθρακα. Μια άλλη κατηγορία αποβλήτων είναι τα ανόργανα απόβλητα. Τα οικιακά ανόργανα απόβλητα περιέχουν ανόργανα υλικά, καθώς και οργανικά, και πολλές βιομηχανίες αποθέτουν ανόργανα απόβλητα. Για παράδειγμα, η διάθεση άλμης (χλωριούχο νάτριο) από αποσκλήρυνση νερού θα αυξήσει την ποσότητα του χλωριούχου νατρίου στους υδάτινους αποδέκτες. Κάποια βιομηχανικά απόβλητα μπορεί να περιέχουν ανόργανες ουσίες χρώμιο ή χαλκός, τα οποία είναι τοξικά στην υδάτινη ζωή. Άλλες βιομηχανίες διαθέτουν σημαντικές

23

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ποσότητες απονέρων με στερεά (χώμα, μπάζα ή άμμο), τα οποία επίσης θεωρούνται ανόργανα απόβλητα. Υπάρχουν δυο άλλοι σημαντικοί τύποι αποβλήτων που δε συμπεριλαμβάνονται ούτε στα ανόργανα ούτε στα οργανικά. Αυτά είναι τα θερμικά και τα ραδιενεργά απόβλητα. Νερά με θερμοκρασίες που υπερβαίνουν τις απαιτήσεις της Νομοθεσίας μπορεί να προέρχονται από διεργασίες ψύξης που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία και από θερμικούς σταθμούς που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Τα ραδιενεργά απόβλητα συνήθως ελέγχονται στην πηγή και μπορεί να προέρχονται από νοσοκομεία, ερευνητικά εργαστήρια, και μονάδες πυρηνικής ενέργειας κλπ.

1.2.2.9 Επιδράσεις των αποθέσεων αποβλήτων Συγκεκριμένες ουσίες που δεν αφαιρούνται από τις διεργασίες υγρών αποβλήτων μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα στα ύδατα υποδοχής. Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται κάποιες από αυτές τις ουσίες και συζητείται γιατί πρέπει να διαχειρίζονται.

1.2.2.9.1

Ιλύες και επιπλέοντα

Αν συγκεκριμένα λύματα (συμπεριλαμβανομένων των οικιακών λυμάτων) δεν επεξεργάζονται κατάλληλα, μεγάλες ποσότητες στερεών ενδέχεται να συσσωρευτούν στα πλευρικά τοιχώματα των υδάτινων αποδεκτών ή να καθιζάνουν στον πυθμένα σχηματίζοντας ιζήματα ιλύος ή να επιπλέουν στην επιφάνεια σχηματίζοντας αφρούς. Η καθιζάνουσα ιλύς και οι αφροί, αν περιέχουν οργανικό υλικό, μπορεί να προκαλέσουν την εξάντληση του οξυγόνου και να αποτελέσουν πηγή οσμών. Οι μονάδες πρωτοβάθμιας επεξεργασίας υγρών αποβλήτων σχεδιάζονται και λειτουργούν έτσι ώστε να αφαιρούν την ιλύ και τα επιπλέοντα (αφρό,λίπη-λάδια, κλπ) πριν εισέλθουν στους υδάτινους αποδέκτες.

24

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Fig. 1.2.9. Ρύπανση ενός μικρού ρεύματος από ιλύ

1.2.2.9.2

Έλλειψη οξυγόνου

Οι περισσότεροι ζώντες οργανισμοί χρειάζονται οξυγόνο για να επιβιώσουν, συμπεριλαμβανομένων των ψαριών και της άλλης υδάτινης ζωής. Παρόλο που τα περισσότερα ρεύματα και άλλα επιφανειακά νερά περιέχουν λιγότερο από 0,001% διαλυμένο οξυγόνο (10 milligrams οξυγόνου ανά λίτρο νερού ή 10 mg/L), τα περισσότερα ψάρια μπορούν να αναπτυχθούν αν υπάρχουν τουλάχιστον 5 mg/L και οι άλλες συνθήκες είναι ευνοϊκές. Όταν απόβλητα που μπορούν να βιοαποικοδομηθούν με κατανάλωση οξυγόνου, απορρίπτονται σε ένα υδατικό σύστημα, αποτελούν τροφή για τα βακτήρια, τα οποία αρχίζουν να τα αποσυνθέτουν τις σύνθετες ενώσεις σε απλές. Αυτά τα βακτήρια χρησιμοποιούν διαλυμένο οξυγόνο (παρόμοια λειτουργία με την ανθρώπινη αναπνοή) από τα νερά και καλούνται αναερόβια βακτήρια. Καθώς περισσότερα οργανικά απόβλητα προστίθενται, τα βακτήρια αναπαράγονται γρήγορα και ο πληθυσμός τους αυξάνεται, συνεπώς και η απαίτησή τους σε οξυγόνο. Όταν οι ροές των αποβλήτων είναι υψηλές, ο πληθυσμός των βακτηρίων μπορεί να αυξηθεί τόσο πολύ ώστε να χρησιμοποιεί όλο το διαθέσιμο οξυγόνο από το ρεύμα γρηγορότερα από ότι μπορεί να αναπληρωθεί με φυσικό τρόπο από την ατμόσφαιρα. Όταν συμβαίνει αυτό, τα ψάρια και οι περισσότεροι ζωντανοί οργανισμοί που χρειάζονται οξυγόνο, πεθαίνουν. Επομένως, πρωταρχικός στόχος της διαχείρισης υγρών αποβλήτων είναι να αποτρέπει την εισαγωγή όσο δυνατόν περισσότερου από αυτό το ‘απαιτητικό για οξυγόνο’ οργανικό υλικό στους υδάτινους αποδέκτες. Η μονάδα διαχείρισης ουσιαστικά αφαιρεί τα οργανικά υλικά με τον ίδιο τρόπο όπως το υδάτινο ρεύμα, αλλά πολύ πιο αποτελεσματικά, δεδομένου ότι αφαιρεί τα απόβλητα από τα υγρά απόβλητα. Οι

25

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

μονάδες δευτεροβάθμιας επεξεργασίας σχεδιάζονται και λειτουργούν για να χρησιμοποιούν φυσικούς οργανισμούς βακτήρια για τη σταθεροποίηση και την αφαίρεση των οργανικών υλικών. Μια άλλη επίπτωση της έλλειψης του οξυγόνου, πέρα από το θάνατο των ψαριών και άλλων υδρόβιων οργανισμών, είναι το πρόβλημα των οσμών. Όταν όλο το διαλυμένο οξυγόνο έχει αφαιρεθεί, τα αναερόβια βακτήρια ξεκινούν να χρησιμοποιούν το οξυγόνο που συνδέεται χημικά με άλλα στοιχεία στη μορφή των χημικών ενώσεων, όπως θειικές ενώσεις (θείο και οξυγόνο), οι οποίες είναι επίσης διαλυμένες στο νερό. Όταν τα αναερόβια βακτήρια αφαιρούν το οξυγόνο από τα θειικά ιόντα, παράγεται υδρόθειο, το οποίο προκαλεί οσμές (χαλασμένου αβγού). Το αέριο αυτό δεν είναι μόνο πολύ δύσοσμο αλλά μπορεί να διαβρώσει το τσιμέντο και τα μεταλλα και να αφαιρέσει βαφές από σπίτια και κατασκευές. Το υδρόθειο μπορεί επίσης να δημιουργήσει εκρηκτικά μίγματα με τον αέρα και αποτελεί ένα τοξικό αέριο ικανό να παραλύσει το αναπνευστικό σύστημα. Άλλα προϊόντα της αναερόβιας αποσύνθεσης (σήψης) μπορεί επίσης να είναι επιζήμια. Η απόρριψη των υγρών αποβλήτων (BOD) τυπικά προκαλεί μια μείωση του O2, η οποία, όταν οξειδωθούν τα βιοπαοικοδομήσιμα οργανικά, ακολουθείται από μια σταδιακή αύξηση του διαλυμένου οξυγόνου κοντά στη συγκέντρωση κορεσμού. Οι θρεπτικές οργανικές ουσίες που καταλήγουν στα υδάτινα σώματα με την απόθεση των υγρών αποβλήτων αποτελούν τροφή για τους μικροοργανισμούς οι οποίοι αναπτύσσονται με υψηλούς ρυθμούς, καταναλώνοντας το διαλυμένο οξυγόνο, εις βάρος των ανώτερων οργανισμών (ευτροφισμός). Το διαλυμένο οξυγόνο (DO) θα πάρει μια ελάχιστη τιμή, μέχρι το σημείο όπου ο ρυθμός οξυγόνωσης θα είναι ίσος ή μεγαλύτερος από την κατανάλωση οξυγόνου. Αυτή η διαδικασία μείωσης οξυγόνου και επαναοξυγόνωσης περιγράφεται από την εξίσωση Streeter-Phelps. Έτσι, η εποχιακή οικολογική ισορροπία του υδάτινου συστήματος διαταράσσεται. Η αλλαγή αυτή θα καταστρέψει την ισορροπία του συστήματος και οι συνθήκες στο υδάτινο σύστημα θα αποκατασταθούν χωρίς σοβαρές επιπτώσεις μόνο όταν, σε σχετικά μικρό χρονικό διάστημα., επανέλθουν τα επίπεδα οξυγόνου στα κατάλληλα επίπεδα,. Ο χρόνος και το μήκος του ποταμού που χρειάζονται για να λάβει χώρα η επαναοξυγόνωση αποτελούν κρίσιμες παραμέτρους για την επιβίωση των ανώτερων μορφών ζωής και για την οικολογική ισορροπία. more ….

1. DO content is one of the most widely used indicators of overall ecological health of a body of water o fish need 4 to 5 mg/L to survive o under anaerobic conditions, undesirable (smelly) microbes can take over o many factors affect the DO level

26

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

2. If a river was healthy before we began discharging wastewater, a significant factor in its continued health or illness is the BOD added to it by wastewater a.

At the outfall, BOD of the river/wastewater mixture (L0) is given by:

Note: We found this formula earlier when we used a mass balance model for mixing This BOD is comparable to what we have in our stoppered bottle at the beginning of our BOD test b.

As time passes (ie, the water moves downstream) the oxygen content of the river water is consumed in just the same way oxygen is consumed in the test Remember that BOD (Lt) in a test bottle at time t is given by: Lt = L0e-kDt This formula holds in the river too (kD is the deoxygenation constant that we previously just called k; it can be adjusted for temperature using kT = k20q T-20) If we know an average velocity of flow, we can calculate the BOD for a given distance downstream We are probably more interested in how much DO remains, which depends both on the rate of deoxygenation (as in our bottle) and on the rate of reoxygenation or reaeration (which doesn’t occur in our bottle) o

The rate of reaeration, rR, is given by: rR = -kR*D with kR = reaeration time constant D = DO deficit = DOs-DO

o

The reaeration time constant can be estimated from Table 3-2, or calculated by: kR,20°C = 3.9u1/2/H3/2

27

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

u = average stream velocity H = average stream depth Table ……… Reaeration constants Water body

Ranges of kR at 20°C, base e

Small ponds and backwaters

0.1-0:23

Sluggish streams and large lakes

0.23-0.35

Large streams of low velocity

0.35-0.46

Large streams of normal velocity

0.46-0.69

Swift streams

0.69-1.15

Rapids and waterfalls

Greater than 1.15

Source: Peavy, Rowe and Tchobanoglous, 1985 o o o o

To start with, the waste has some oxygen deficit which causes an initial DO deficit in the stream Water can only hold so much oxygen (DOsat), depending on the the water temperature Calculate the initial dissolved oxygen (DO0) using the same formula we used for L0 above Subtracting that from the initial DOsat: D0 = DOsat - DO0

The DO at any point downstream depends on these competing processes: rate of deficit increase = rate of deoxygenation - rate of reaeration o

This gives us a differential equation with the solution:

o o

This is the Streeter-Phelps oxygen-sag curve formula Note that for a constant stream cross-section, t=x/u (with u=stream velocity); therefore:

28

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

If we want to plot DO versus distance downstream (that’s what I’m used to seeing) we need to subtract D from Ds at each point To start with, DO is being depleted faster than it can be replenished o As long as this occurs, the DO of the stream will continue to drop o Since the BOD is decreasing as time goes on, at some point, the rate of deoxygenation decreases to just the rate of reaearation At this point (called the critical point) the DO reaches a minimum Downstream of the critical point, reaeration occurs faster than deoxygenation, so the DO increases o Using calculus and the Streeter-Phelps equation we get: o

An application of the Streeter-Phelps Model Example: Wastewater mixes with a river resulting in a BOD = 10.9 mg/L,

DO = 7.6 mg/L

The mixture has a temp. = 20 °C Deoxygenation const.= 0.2 day-1 Average flow = 0.3 m/s,

Average depth = 3.0 m

DO saturated = 9.1 mg/L  Find the time and distance downstream at which the oxygen deficit is a maximum?  Find the minimum value of DO? Initial Deficit , Do = 9.1 – 7.6 = 1.5 mg/L Estimate the reaeration constant

(

3.9v 1 / 2 3.9(0.3m / s )1 / 2 [1.025] k2 = = H 3/ 2 (3.0m ) 3 / 2

(20− 20 )

)

1

2

= 0.41 day −1

Calculate the time at which the maximum deficit is reached, with tc: tc = =

 k  DOo ( k 2 − k1 )   1 ln  2 1 −  k 2 − k1  k1  k1 Lo  

 0.41  1.5(0.41 − 0.2)   1 ln  1−  (0.41 − 0.2)  0.2  0.2 × 10.9  

= 2.67days x c = vt c = 0.3m / s × 86,400s / day × 2.67days = 69,300m

29

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

 The maximum DO deficit is:

Dc =

k1 Lo e −k1t k2

−1 0.2 (10.9 mg/L) e −(0.2day )(2.67days) 0.41 = 3.1 mg/L

=

1.2.2.9.3

Ανθρώπινη υγεία

Μέχρι τώρα, έχουν συζητηθεί οι φυσικές και χημικές επιδράσεις που μπορεί να έχει η ανεξέλεγκτη απόρριψη των αποβλήτων στις χρήσεις του νερού. Πιο σημαντική, ωστόσο, μπορεί να είναι η επίδραση στην ανθρώπινη υγεία μέσω της εξάπλωσης των παθογόνων βακτηρίων και ιών. Οι αρχικές προσπάθειες διαχείρισης των ανθρωπίνων αποβλήτων προέκυψαν ως ανάγκη για την αποτροπή εξάπλωσης ασθενειών. Παρά το γεγονός ότι τα ανεπεξέργαστα υγρά απόβλητα περιέχουν δισεκατομμύρια βακτήρια ανά λίτρο, περισσότερα από αυτά δεν είναι επιβλαβή για τους ανθρώπους και κάποια συμβάλουν στις διεργασίες διαχείρισης των υγρών αποβλήτων. Παρ’ όλα αυτά, οι άνθρωποι που έχουν ασθενήσει από βακτήρια ή ιούς μπορεί να απορρίπτουν κάποιους από αυτούς τους επιβλαβείς οργανισμούς μέσω των απεκκρίσεων τους. Πολλά σοβαρά ξεσπάσματα επιδημιών οφείλονται σε άμεση ρύπανση του πόσιμου νερού ή των τροφών από απόβλητα ανθρώπων, οι οποίοι ασθενούν. Άλλες ασθένειες που μπορούν να εξαπλωθούν από τα υγρά απόβλητα: Κάποια γνωστά παραδείγματα που μπορούν να εξαπλωθούν μέσω των απορρίψεων υγρών αποβλήτων είναι η γιαρδίαση(giardiasis , από το παράσιτο giardia) και η κρυπτοσποριδίαση (cryptosporidiosis, από το παράσιτο cryptosporidium). Ευτυχώς, τα βακτήρια που αναπτύσσονται στην εντερική οδό των ασθενών συνήθως δεν βρίσκουν περιβάλλον ευνοϊκό για την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή τους στη μονάδα διαχείρισης υγρών αποβλήτων ή στους υδάτινους αποδέκτες. Παρά το γεγονός ότι πολλοί παθογόνοι οργανισμοί αφαιρούνται με φυσικό τρόπο κατά τις κανονικές διεργασίες διαχείρισης, πολλοί συνεχίζουν να παραμένουν και είναι απειλή σε κάθε κατάντη χρήση, συμπεριλαμβανομένης της ανθρώπινης επαφής και της κατανάλωσης. Αν υπάρχουν τέτοιου είδους κατάντη χρήσεις, η ΕΕΛ θα πρέπει να περιλαμβάνει διεργασία απολύμανσης.

30

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Η διεργασία απολύμανσης που χρησιμοποιείται πιο συχνά είναι η προσθήκη χλωρίου. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η σωστή χλωρίωση των καλά επεξεργασμένων λυμάτων (χωρίς θολότητα και αιωρούμενα στερεά), θα έχει ως αποτέλεσμα την ολοκληρωτική εξόντωση των παθογόνων οργανισμών. Οι υπεύθυνοι ΕΕΛ πρέπει να συνειδητοποιήσουν ότι η βλάβη ή η κακή λειτουργία του εξοπλισμού απολύμανσης, μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα οποιαδήποτε στιγμή την απόρριψη μιας εκροής που περιέχει παθογόνα βακτήρια. Επίσης αν η χλωριωμένη εκροή διατίθεται σε ευαίσθητο αποδέκτη (κυρίως λίμνη, κλειστη θάλασσα κλπ) θα πρέπει να αποχλωριωθεί προκειμένου να προστατευτούν οι ζωνμτανοί οργανισμοί του υδατινου αποδέκτη από τις τοξικές επιδράσεις του χλωρίου. Οι εργαζόμενοι πρέπει να ακολουθούν όλους τους κανόνες υγιεινής , κατά τη διάρκεια της εργασίας τους, ώστε να μην εκτίθενται σε παθογόνα μικρόβια (καθαριότητα, γάντια, όχι φαγητό ή τσιγάρο κατά την εργασία με λύματα ή εξοπλισμό ΕΕΛ). Η καλύτερη άμυνα ενάντια σε μολύνσεις και ασθένειες είναι η καλή προσωπική υγιεινή των εργαζομένων στις ΕΕΛ.

1.2.2.9.4

Άλλες επιδράσεις

Κάποια απόβλητα επηρεάζουν δυσμενώς τη καθαρότητα των υδάτινων αποδεκτών, (προκαλώντας θολότητα ή χρώμα ή/και δυσοσμία) για -αξιοποίηση ή χρήσεις αναψυχής. Πολλά βιομηχανικά απόβλητα είναι όξινα ή αλκαλικά (βασικά), και η κατάστασή τους επηρεάζει την υδάτινη ζωή, την οικιακή και άλλες χρήσεις. Μια αποδεκτή μέτρηση της όξινης ή βασικής κατάστασης των αποβλήτων είναι το pH. Πριν απορριφθούν τα απόβλητα πρέπει να έχουν pH παρόμοιο με αυτό των υδάτων υποδοχής. Τα υγρά απόβλητα (κυρίως τα Βιομηχανικά) μπορεί να περιέχουν τοξικές ουσίες όπως βαρέα μέταλλα (μόλυβδος, υδράργυρος, κάδμιο, χρώμιο) ή κυανιούχες ενώσεις, οι οποίες μπορεί να επηρεάσουν τη χρήση των υδάτων υποδοχής για οικιακούς σκοπούς ή για τους υδρόβιους οργανισμούς. Οι ουσίες που προκαλούν γεύση ή οσμές μπορεί να φτάσουν σε ανιχνεύσιμα επίπεδα στο πόσιμο νερό και στη σάρκα των ψαριών. Τα επεξεργασμένα υγρά απόβλητα περιέχουν θρεπτικά ικανά για την ενίσχυση της ανάπτυξης των αλγών και φυτών στα ύδατα υποδοχής. Η ανάπτυξη αυτή εμποδίζει τις οικιακές και βιομηχανικές χρήσεις, καθώς και αυτές της αναψυχής. Οι συμβατικές μονάδες ΕΕΛ δεν αφαιρούν μια μεγάλη ποσότητα αζωτούχων και φωσφορούχων θρεπτικών (εκτος αν διαθετουν απονιτροποίηση και αποφωσφόρωση). ΦΥΣΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ ΝΕΡΟΥ Όταν τα επεξεργασμένα υγρά απόβλητα από μια μονάδα απορρίπτονται σε υδάτινο αποδέκτη, όπως ρεύματα, ποτάμια ή λίμνες, ο φυσικός κύκλος του νερού στα νερά διαταράσσεται. Τα προβλήματα που προκαλούνται στα ύδατα υποδοχής εξαρτώνται από τους ακόλουθους παράγοντες: 1. Τύπος ή βαθμός επεξεργασίας 2. Ποσότητα λυμάτων από την ΕΕΛ 3. Χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων από την ΕΕΛ

31

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

4. Ποσότητα της ροής στον ποτάμι ή όγκος της λίμνης υποδοχής που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για υποδοχή-αραίωση-αφομοίωση των λυμάτων 5. Ποιότητα των νερών του αποδέκτη 6. Τρόπος και Ποσότητες εισόδου και ανάμιξης της εκροής και των υδάτων υποδοχής.

7. Χρήσεις του αποδέκτη Ο φυσικός κύκλος Η επεξεργασία των υγρών αποβλήτων και η επαναφορά τους στο περιβάλλον εντάσσεται στον κύκλο του νερού ( εξάτμιση ή διαπνοή σε συμπύκνωση σε κατακρήμνιση σε απορροή και πίσω σε εξάτμιση, τον κύκλο ζωής των υδρόβιων οργανισμών, και τον κύκλο των θρεπτικών). Οι κύκλοι αυτού λαμβάνουν χώρα συνεχώς στις μονάδες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων και στους υδάτινους αποδέκτες σε διαφορετικούς ρυθμούς ανάλογα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Οι χειριστές στις μονάδες επεξεργασίας ελέγχουν τους κύκλους αυτούς έτσι ώστε να δουλεύουν προς όφελος της μονάδας και των υδάτινων αποδεκτών. Οι κύκλοι κατανάλωσης-εναλλαγής-ισορροπίας των θρεπτικών αποτελούν έναν ειδικό τύπο φυσικού κύκλου λόγω της ευαισθησίας των υδάτινων αποδεκτών στα θρεπτικά. Τα σημαντικά θρεπτικά περιλαμβάνουν τον άνθρακα, το υδρογόνο, το οξυγόνο, το θείο, το άζωτο και το φώσφορο. Αυτοί οι κύκλοι θρεπτικών είναι πολύ περίπλοκοι και περιλαμβάνουν χημικές αλλαγές στους ζώντες οργανισμούς. Μια απλοποιημένη εκδοχή του κύκλου του αζώτου παρουσιάζεται ως παράδειγμα για την κατανόηση της έννοιας των κύκλων των θρεπτικών (Εικόνα 1.2.10). Μια ΕΕΛ απορρίπτει άζωτο στη μορφή των νιτρικών (N03-), στους υδάτινους αποδέκτες. Τα άλγη λαμβάνουν τα νιτρικά και παράγουν περισσότερα άλγη. Τα άλγη καταναλώνονται από τα ψάρια, τα οποία μετατρέπουν τα νιτρικά σε αμινοξέα, ουρία και οργανικά απόβλητα. Όταν τα ψάρια πεθαίνουν και βυθίζονται στον πυθμένα μετατρέπονται σε αμμώνιο (NH4+). Με την παρουσία του διαλυμένου οξυγόνου και των ειδικών βακτηρίων το αμμώνιο μετατρέπεται σε νιτρώδη (N02-) και μετά σε νιτρικά (N03-), και τελικά τα άλγη λαμβάνουν τα νιτρικά και ξαναρχίζουν τον κύκλο. Αν αποτεθεί μεγάλη ποσότητα αζώτου σε ένα υδάτινο σύστημα, θα παραχθεί μεγάλη ποσότητα αλγών. Τα νερά με υπερβολική ποσότητα αλγών μπορεί να είναι αδιαφανή (συχνά σκούρα πράσινα ή καφε). Τα βακτήρια που αποσυνθέτουν τα νεκρά άλγη μπορούν να εξαντλήσουν το διαλυμένο οξυγόνο και να προκαλέσουν το θάνατο των ψαριών. Έτσι, ο κύκλος του αζώτου διακόπτεται, καθώς και οι άλλοι κύκλοι θρεπτικών. Αν δεν υπάρχει διαθέσιμο οξυγόνο στα νερά, οι αζωτούχες ενώσεις μετατρέπονται σε αμμώνιο (NH4+), οι ενώσεις άνθρακα σε μεθάνιο (CH4), και οι ενώσεις θείου σε υδρόθειο (H2S). Η αμμωνία (NH3) και το υδρόθειο αποτελούν αέρια που προκαλούν οσμές. Υπό αυτές τις συνθήκες οι υδάτινοι αποδέκτες είναι σηπτικοί, και έχουν άσχημη όψη και οσμή. Μέσω αυτού του elearning παρέχονται πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο που ελέγχονται αυτοί οι κύκλοι θρεπτικών στις μονάδες επεξεργασίας προκειμένου να διαχειριστούν τα απόβλητα και να ελεγχθούν τα θρεπτικά, αν αποφευχθούν οι ανεξέλεγκτες-σηπτικές καταστάσεις καικαι να προστατευθούν οι υδατικοί αποδέκτες.

32

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Fig. 1.2.10. Απλοποιημένη εικόνα του κύκλου του αζώτου Υπάρχει σχετική νομοθεσία για την προστασία των νερών και για την ασφαλή-ελεγχόμενη διάθεση των λυμάτων. Οι αρμόδιες υπηρεσίες Υδάτων έχουν καθορίσει κανόνες και οδηγίες που ρυθμίζουν τις απορρίψεις στα υδάτινα ρεύματα από όλες τις σημειακές πηγές ρύπανσης, συμπεριλαμβανομένων των βιομηχανιών, των ΕΕΛ, των ΧΥΤΑ, των μεγάλων εκτροφείων ζώων, και των κάθε είδους απορροών (ομβρίων,πλημμυρικών νερών, κλπ). Μια βιομηχανία η οποία απορρίπτει σε δημοτικό δίκτυο αποχέτευσης, χρειάζεται να έχει άδεια από την αρμόδια Δημοτική Υπηρεσία ή Επιχείρηση καιοφείλει να πληροί συγκεκριμένες προϋποθέσεις (οι οποίες προκύπτουν από τον ισχύοντα κανονισμό αποχέτευσης, που οφείλει να διαθέτει η Δημοτική Υπηρεσία). Οι άδειες διάθεσης λυμάτων περιγράφουν ένα πρόγραμμα συμμόρφωσης για μια ΕΕΛ, αναλυτική μελέτη της μονάδας, χρονοδιάγραμμα για την ολοκλήρωση της κατασκευής της ΕΕΛ και των εργων σύνδεσης με τον αποδέκτη., ή των αλλαγών στις διεργασίες διαχείρισης. Οδηγίες για τη συμπλήρωση του φακέλου της άδειας και οι απαραίτητες φόρμες είναι διαθέσιμες από τις αρχές υδάτων που εκδίδουν τις άδειες. Ειδικά για την περίπτωση ανακύκλωσης των εκροών σε άρδευση καλλωπιστικών , δένδρων ή καλλιεργειών αγροτικών προϊόντων, εκδίδεται ειδική άδεια επαναχρησιμοποίησης, από τη Δνση Υδάτων της περιφέρειας (με σύμφωνη γνώμη της Υπηρεσίας Υγιεινής και άλλων Υπηρεσιών), μετά από ειδική μελέτη για την άρδευση και τη γεωργική χρήση του νερου σε συγκεκριμμένες καλλιέργειες και υπό προϋποθέσεις. Κύρια ανησυχία του διαχειριστή είναι οι περιορισμοί της εκροής όπως αυτοί προσδιορίζονται στην άδεια της Υπηρεσίας Υδάτων για τη μονάδα. Η άδεια μπορεί να προσδιορίζει το μηνιαίο μέσο όρο και τα μέγιστα επίπεδα: των αιωρούμενων στερεών,τουΒΙΟΧΗΜΙΚΑ ΑΠΑ ΙΤΟΥΜΕΝΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ (BOD) , και τομέγιστο αριθμό βακτηριδίων,TOTAL COLI-FORMS . Οι μεγάλες ΕΕΛ συχνά υποχρεώνονται και στην τήρηση αρχείων ποιοτικών και ποσοτικών παραμέτρων, όπως τις θερμοκρασίες της εκροής,.τις

33

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

μέσες και οι μέγιστες ροές, καθώς επίσης και ένα αποδεκτό εύρος τιμών pH. Σχεδόν όλες οι εκροές αναμένεται να μην περιέχουν τοξικές ουσίες για τους οργανισμούς του υδάτινου αποδέκτη. Οι άδειες διάθεσης και επαναχρησιμοποίησης εκροών, έχουν περιορισμούς στις τοξικές ουσίες των εκροών. Επίσης, οι άδειες αυτές προσδιορίζουν τη συχνότητα συλλογής δειγμάτων και τις μεθόδους αναφοράς αποτελεσμάτων. Στο εγχειρίδιο αυτό παρέχονται λεπτομέρειες συμμόρφωσης με τις άδειες NPDES.

1.2.3. Κύρια συστήματα αποχέτευσης 1.2.3.1 Η ιστορία του σχεδιασμού αποχετευτικών συστημάτων Οι τελευταίες αρχαιολογικές ανακαλύψεις αφορούν τις πόλεις της εποχής του χαλκού. Στην αρχαία Ελλάδα, από τη μινωική εποχή έχουν βρεθεί από τους αρχαιολόγους καλυμμένα αποχετευτικά συστήματα και ανοιχτά κανάλια για νερά κατακρημνίσεων. Στην αρχαία Ρώμη το Cloaca Maxima θεωρείται ένα θαύμα μηχανικής. Κατά τη δυναστεία Zhou

στην αρχαία Κίνα, αποχετευτικά συστήματα υπήρχαν σε πολλές πόλης, όπως στη

Linzi. Σε πολλές Ευρωπαϊκές πόλεις του Μεσαίωνα, μικρά φυσικά υδάτινα ρεύματα που χρησιμοποιούνταν για τη μεταφορά των υγρών αποβλήτων ήταν σκεπασμένα και λειτουργούσαν σαν αποχετεύσεις. Ο ποταμός Fleet του Λονδίνου αποτελεί ένα τέτοιο σύστημα. Τα ανοιχτά συστήματα αποστράγγισης κατά μήκος του κέντρου κάποιων δρόμων ήταν γνωστά ως "kennels" (canals ήκανάλια). Πολλές πόλεις που εγκατέστησαν συστήματα συλλογής λυμάτων στις αρχές του 20 αιώνα, ή νωρίτερα, χρησιμοποιούσαν τους ίδιους αγωγούς για τη συλλογή και των λυμάτων και των ομβρίων. Αυτό το σύστημα συλλογής αναφέρεται ως μικτό ή παντορροϊκό σύστημα αποχέτευσης (CSS). Τα μικτά αυτά συστήματα κατασκευάζονταν λόγω του χαμηλού τους κόστους. Οι περισσότερες πόλεις εκείνη την εποχή δεν είχαν συστήματα καθαρισμού λυμάτων, επομένως δεν εθεωρείτο ως πλεονέκτημα για τη δημόσια υγεία η κατασκευή ενός ξεχωριστού συστήματος για τα όμβρια ύδατα.

1.2.3.2 Μικτό σύστημα αποχέτευσης Είναι ο τύπος αποχετευτικού συστήματος που συλλέγει τα επεφεργασμένα λύμματα και τις απορροές από καταιγίδες σε ένα σύστημα κοινού αγωγού. Οι μικτές αποχετεύσεις μπορούν να προκαλέσουν σοβαρά προβλήματα υδάτινης ρύπανσης λόγω των υπερχειλίσεων, οι οποίες οφείλονται στις μεγάλες διακυμάνσεις της ροής μεταξύ υγρών και ξηρών καιρικών συνθηκών. Επίσης ειδικά στα θερμά κλίματα, όπως στην Ελλάδα και στη Μεσόγειο, έχομε οσμές και αναθυμιάσεις στη θερινή περίοδο, οι οποίες ενοχλούν του κατοίκους, μέσα στις οικιστικές περιοχές. Επίσης ιδιίτερα σε περιοχές όπως στην Ελλάδα όπου εχουμε συχνά πλημμυρικές παροχές, οι επιπτώσεις στη λειτουργία των ΕΕΛ είναι να μη λειτουργουν σωστά οι καθιζήσεις και όλα τα συστήματα ΕΕΛ, που δεν διαθετουν εξισσορόπηση ροής και ειδικές υπερχειλίσεις για τα αραιωμένα βροχολύματα. Αυτός ο τύπος δεν χρησιμοποιείται πλέον στην Ελλάδα, στην κατασκευή νέων κοινοτήτων, αλλά πολλές παλιές πόλεις συνεχίζουν να λειτουργούν μικτές αποχετεύσεις. Μια υπερχείλιση μικτής αποχέτευσης (CSO) είναι η απευθείας απόρριψη των υγρών αποβλήτων και των ομβρίων από ένα μικτό σύστημα αποχέτευσης σε ένα ποτάμι, ρεύμα, λίμνη ή ωκεανό. Η συχνότητα και η διάρκεια της υπερχείλισης σε ένα μονό μικτό αποχετευτικό

34

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

σύστημα ποικίλουν από σύστημα σε σύστημα και από εκβολή σε εκβολή. Κάποιες υπερχειλίσεις συμβαίνουν σπάνια, ενώ άλλες κάθε φορά που βρέχει. Κατά τη διάρκεια δυνατών βροχοπτώσεων όπου τα όμβρια υπερβαίνουν τη ροή των επεξεργασμένων αποβλήτων, τα βροχολύματα είναι αραιωμένα. Το νερό της καταιγίδας είναι υπεύθυνο για μια σημαντική ποσότητα ρύπων στην υπερχείλιση. Κάθε καταιγίδα είναι διαφορετική σε ποσότητα και σε τύπο ρύπων. Για παράδειγμα, οι καταιγίδες που λαμβάνουν χώρα στο τέλος του καλοκαιριού, όταν δεν έχει βρέξει για αρκετό καιρό, έχουν τους περισσότερους ρύπους. Ρύποι όπως λάδια, λίπη, κολοβακτηρίδια από κατοικίδια και μη, και φυτοφάρμακα καταλήγουν στο σύστημα αποχέτευσης. Σε περιοχές ψυχρού κλίματος, ρύποι από αυτοκίνητα, ανθρώπους και ζώα επίσης συσσωρεύονται στις σκληρές επιφάνειες κατά τη διάρκεια του χειμώνα και μετά καταλήγουν στην αποχέτευση κατά τις ανοιξιάτικες καταιγίδες.

35

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Fig. 1.2.11. Μικτό σύστημα αποχέτευσης κατά τη διάρκεια καταιγίδας

Fig. 1.2.12. Απλοποιημένα μικτά αποχετευτικά συστήματα κατά τη διάρκεια ξηρών και υγρών καιρικών συνθηκών 1.2.3.3. Χωριστικό Δικτυο (Υγειονομική αποχέτευση ή foul sewer) Η υγειονομική αποχέτευση αποτελεί ένα σύστημα κλειστής- υπόγειας συλλογής και μεταφοράς λυμάτων από σπίτια και εμπορικά κτίρια για επεξεργασία και διάθεση . Οι υγειονομικές αποχετεύσεις εξυπηρετούν επίσης βιομηχανικές περιοχές μεταφέροντας τα βιομηχανικά υγρά απόβλητα. Οι υγειονομικές αποχετεύσεις λειτουργούν ξεχωριστά και ανεξάρτητα από τα φρεάτια και τους αγωγούς ομβρίων, οι οποίοι συγκεντρώνουν και μεταφέρουν τις απορροές της βροχής και άλλων νερών που αποτίθενται στους δρόμους της πόλης. Όλες οι αποχετεύσεις με τον καιρό χειροτερεύουν (με την παλαίωση των δικτύων έχομε πολλές ζημιές) , αλλά η διήθηση/εισροή είναι ένα μοναδικό πρόβλημα των υγειονομικών αποχετεύσεων, καθώς και οι μικτές αποχετεύσεις και τα φρεάτια καταιγίδων είναι σχεδιασμένα για τα φέρουν αυτού του είδους τις αποθέσεις. Η διατήρηση των εισροών, σε αποδεκτά επίπεδα απαιτεί περισσότερη συντήρηση από αυτή που απαιτείται στα μικτάπαντορροϊκά συστήματα. Ένα πρόγραμμα ελέγοχυ-αστυνόμευσης απαιτείται για την απαγόρευση των βρόχινων νερών με το χωριστικό δίκτυο αποχέτευσης. Η πιθανότητα ακατάλληλων συνθέσεων είναι μεγαλύτερη όταν μικτά συστήματα αποχέτευσης και χωριστικά συστήματα, βρίσκονται σε κοντινή απόσταση, επειδή το προσωπικό της κατασκευής μπορεί να μην αναγνωρίσει τις διαφορές. Πολλές παλιές πόλεις ακόμα χρησιμοποιούν μικτά αποχετευτικά ενώ παρακείμενα προάστια έχουν κατασκευαστεί με ξεχωριστές υγειονομικές αποχετεύσεις. Σε περιοχές όπου ο ‘υγρός όγκος’ είναι κατά πολύ μεγαλύτερος από τον ‘ξηρό όγκο’ το μικτό αποχετευτικό σύστημα αντικαθίσταται από το χωριστικό σύστημα. Για δεκαετίες, όταν οι αγωγοί υγειονομικών αποχετεύσεων υφίσταντο ρωγμές ή άλλες καταστροφές, η μόνη επιλογή ήταν η δαπανηρή εκσκαφή του κατεστραμμένου αγωγού και η αντικατάστασή του, συνήθως απαιτώντας τη μετέπειτα επανακατασκευή και πεζοδρόμηση του δρόμου. Τις τελευταίες δεκαετίες αναπτύχθηκαν νεες τεχνολογίες για επισκευές των αγωγών, χωρίς εκσκαφές των δρόμων. Ενας νεος αγωγός μικρότερης

36

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

διαμέτρου κατασκευάζεται μεσα στον παλαιό αγωγό και σε λίγες ώρες λειτουργεί ο νέος αγωγός.

Fig. 1.2.13. Χωριστικά συστήματα υγειονομικής αποχέτευσης με χωριστές αποχετεύσεις ομβρίων

Fig. 1.2.14. Παντορροϊκό σύστημα με προβλήματα ρωγμών και εισροών

1.2.3.4. Αποχετεύσεις με δίκτυα υπό πίεση

(από το φυλλάδιο της ΕΡΑ: Wastewater Technology Fact Sheet, Sewers, Pressure)

37

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Τα αποχετευτικά δίκτυα υπό πίεση είναι ιδιαίτερα ελκυστική λύση για αγροτικές ή ημιαγροτικές περιοχές με φρεατα και πηγες νερού, όπουτα συμβατικά-προβληματικά φρεάτια και δίκτυα αποχέτευσης αποτελούν κίνδυνο για τη δημόσια υγεία. Δεδομένου ότι οι αγωγοί στα συστήματα πίεσης είναι σχεδιασμένοι για να είναι στεγανοί, οι συνδέσεις μεταξύ των αγωγών εξασφαλίζουν την ελάχιστη διαρροή αποβλήτων. Αυτό μπορεί να ληφθεί σοβαρά υπόψη σε περιοχές με υπόγεια ρύπανση. Τα αποχετευτικά συστήματα υπό πίεση χρησιμοποιούνται σε μικρότερα, απομονωμένα χωριά και οικισμούς και όπου είναι άσκοπη ή αντιοικονομική η χρήση ενός αποχετευτικού συστήματος βαρύτητας. Τα αποχετευτικά συστήματα πίεσης έχουν χρησιμοποιηθεί εκτεταμένα σε ΗΠΑ και Ευρώπη για περίπου 30 χρόνια. Τα συστήματα αυτά αποτελούν μια αποτελεσματική λύση για μικρές-απομακρυσμένες περιοχές και όπου τα συμβατικά συστήματα αποχέτευσης δεν είναι εφικτά οικονομοτεχνικά, πρακτικά δύσκολες λύσεις (σε περιοχές με δύσκολο ανάγλυφο , λοφώδη μέρη και/ή περιοχές με υψηλό υδροφόρο ορίζοντα ή παράκτιες περιοχες, όπου η τοποθέτηση συμβατικής αποχέτευσης είναι δύσκολη (μεσα σε νερά) και επισφαλής για πολλές-συνεχείς εισροές στο μέλλον . Τα αποχετευτικά συστήματα υπό πίεση είναι ένας οικονομικός και περιβαλλοντικά φιλικός τρόπος συλλογής, μεταφοράς και διάθεσης των λυμάτων από κατοικίες. Μόλις εγκατασταθούν, τα μόνα ορατά κομμάτια από τα συστήματα πίεσης είναι το κάλυμμα της δεξαμενής και ο πίνακας ελέγχου, όπως φαίνονται στη φωτογραφία (εικ.1.2.15). Οι δυο κύριες διαθέσιμες τεχνολογίες αποχετεύσεων πίεσης είναι ο συνδυασμός σηπτικής δεξαμενής και άντλησης των λυμάτων με μικρή ανοξείδωτη αντλία απονέρων πιεσεως (STEP) και το σύστημα με αντλία τεμαχισμού-πολτοποίησης των στερεών (GP). Και οι δυο τεχνολογίες χρησιμοποιούν αγωγούς από PVC ή HDPE μικρής διαμέτρου, κανονικά 2-8 ίντσες, οι οποίες ακολουθούν τις ισοϋψείς του εδάφους , για τη μεταφορά των υγρών αποβλήτων σε μια μονάδα διαχείρισης ή σε έναν μεγαλύτερο αγωγό αποχέτευσης γειτονικού δήμου, χωρίς την ανάγκη για βαθιές εκσκαφές, φρεάτια, ή ανελκυστήρες.

1.2.3.4.1 Συστήματα σηπτικών δεξαμενών και effluent pump))

άντλησης εκροής (STEP, (septic tank

Στα συστήματα STEP, τα υγρά απόβλητα διέρχονται από μια συμβατική σηπτική δεξαμενή για την αφαίρεσησυγκράτηση των αιωρούμενων στερεών και των επιπλεόντων (λιπώνλαδιών). Μετά, ηεκροή από τη σηπτική, χωρίς αιωρήματα και λίπη ρέει σε μια δεξαμενή κατακράτησης η οποία περιέχει μια αντλία ή δύο αντλίες και φλοτέρ ελέγχου λειτουργίας των αντλιών. Η εκροή στη συνέχεια αντλείται και μεταφέρεται για επεξεργασία ή για υπεδάφια διάθεση. Τέτοιου είδους χαμηλού κόστους συστήματα λειτουργούν, σε πολλές περιοχές των ΗΠΑ και της Αυστραλίας.Είναι απαραίτητο να ελέγχονται συχνά για βλάβες και διαρροές λόγω παλαιότητας ή διαβρώσεων στις σηπΤικές δεξαμενές. Εναλλακτικές εφαρμογές με συστήματα STEP είναι: α) Τοπικά συστήματα υπεδάφιας διάθεσης Σε κατοικίες που βρίσκονται πολύ μακρια από οικισμό ή δημοτικό δίκτυο αποχέτευσης,, υπάρχουν επιτόπια συστήματα διαχείρισης λυμάτων, τα οποία αποτελούνται από: σηπτική δεξαμενή, αντλία τροφοδοσίας και ένα απλό σύστημα υπεδάφιας ή εδαφικής διάθεσης Η λύση αυτή προϋποθέτει: • να υπάρχουν κατάλληλα εδαφη με επαρκή περατότητα και μεγάλο ποσοστό χώματοςφυτικής γης, ώστε να διυλίζονται τα λύματα πριν καταλήξουν στο υπεδαφος.

38

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

• το υπέδαφος να μην είναι από ρηγματωμένα πετρώματα και • να μην υπάρχουν υπόγεια νερά σε μικρό βάθος, ώστε τα υπερκείμενα στρώματα εδάφους να καθαρίζουν τα λύματα και προστατεύονται επαρκώς τα υπόγεια νερά β) Τοπικά συστήματα επεξεργασίας (on-site) Συχνά , σε απομακρυσμένες κατοικίες, υπάρχουν επιτόπια συστήματα διαχείρισης λυμάτων, τα οποία αποτελούνται από: σηπτική δεξαμενή, αντλία τροφοδοσίας και ένα απλό σύστημα επεξεργασίας, οπως το φίλτρο άμμου ή φίλτρο με πληρωτικά υλικά (PBF:Packed Bed Filter). Το σύστημα αυτό χρησιμοποιεί απλή τεχνολογία με χαμηλά κόστη λειτουργίας και συντήρησης και παράγει εκροή υψηλής ποιότητας, καλύτερη από αυτή της παραδοσιακής δευτεροβάθμιας επεξεργασίας.γ) σύνδεση με κεντρικό αποχετευτικό αγωγό, STEP Τα λύματα από κάθε κατοικία ή εμπορική δραστηριότητα ή Ξενοδοχείο ή άλλη δραστηριότητα πόλης διέρχονται από μια συμβατική σηπτική δεξαμενή για την αφαίρεση/συγκράτηση των αιωρούμενων στερεών και των επιπλεόντων (λιπών-λαδιών). Μετά, η εκροή από τη σηπτική, χωρίς αιωρήματα και λίπη ρέει σε ένα φρεάτιο ή δεξα,εμνη η οποία περιέχει μια αντλία ή δύο αντλίες και φλοτέρ ελέγχου λειτουργίας των αντλιών. Η εκροή στη συνέχεια αντλείται προς τον κεντρικό αποχετευτικό αγωγό του συστήματος, ο οποίος λειτουργεί με πρωτοβάθμια καθαρισμένα λύματα, πάντα υπό πίεση και μεταφέρει όλα τα λύματα στην ΕΕΛ για επεξεργασία. Στο σύστημα STEP που περιγράφεται παραπάνω, (Βλέπε Εικόνα 1.2.15).πρωτοβάθμια καθαρισμένα λύματα ,, επιτρέπουν τη χρήση αγωγών συλλογής μικρής διαμέτρου 2-8 inches, οι οποίοι εγκαθίστανται ευκολότερα και γρηγορότερα από τους παραδοσιακούς με διάμετρο 8- to 16-in (200- to 400-mm), για οικισμούς μέχρι 5000 κατοίκους. Οι μεγαλύτεροι αγωγοί και αυτοί που τοποθετούνται σε μεγαλύτερο βάθος για βαρυτική ροή (για την εξασφάλιση των κλίσεων που απαιτούνται) οδηγούν σε υψηλότερα κόστη ανά μέτρο και σε πολύ πιο δύσκολη-προβληματική υλοποίηση

39

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Fig. 1.2.15. Συστήματα σηπτικής δεξαμενής (STEP) 1.2.3.4.2 Αποχετευτικά συστήματα με αντλίες τεμαχισμού (πολτοποίησης) στερεών (από το φυλλάδιο της ΕΡΑ: Wastewater Technology Fact Sheet, Sewers, Pressure)

Σε ένα σύστημα αντλίας τεμαχισμού GP (GP: Grinder Pump), τα λύματα ρέουν προς ένα φρεάτιο όπου μια αντλία GP αλέθει τα στερεά και προωθεί λύματα σε ένα σύστημα αποχτευσης υπό πίεση . Τα συστήματα GP δεν απαιτούν μια σηπτική δεξαμενή, αλλά απαιτούν μεγαλύτερη ισχύ (ιπποδύναμη), λόγω της άλεσης. Ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα τη σημαντική μείωση του αρχικού κεφαλαίου σε νέες περιοχές όπου δεν υπάρχουν σηπτικές δεξαμενές ή σε παλιές όπου οι δεξαμενές πρέπει να αντικατασταθούν ή να επισκευαστούν. Η Εικόνα 1.2.15 δείχνει μια τυπική αντλία εκροής σηπτικής δεξαμενής, ενώ η Εικόνα 1.2.16 παρουσιάζει μια τυπική αντλία GP που χρησιμοποιείται στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων από κατοικίες. Συνήθως χρησιμοποιούνται σε περιοχές όπου το τοπίο είναι είτε πολύ λοφώδες είτε πολύ επίπεδο, σε περιοχές με συνεχείς πλημμύρες, ή όπου κρίνεται μη πρακτική η εγκατάσταση άλλου τύπου συστήματος. Ένα αποχετευτικό σύστημα πίεσης αποτελείται από ένα δίκτυο πλήρως στεγανοποιημένων αγωγών, οι οποίοι τροφοδοτούνται από μονάδες αντλίας που τοποθετούνται σε κάθε συνδεδεμένη οικία. Η αντλία μεταφέρει τα λύματα από την οικία στην αποχέτευση πίεσης μέσω ενός μικρού αγωγού. Η αποχέτευση υπό πίεση αποτελεί ένα τμήμα όλου του δικτύου που τελικά μεταφέρει τα λύματα στην κοντινότερη μονάδα επεξεργασίας, η οποία βρίσκεται στη γύρω περιοχή ή πολλά χιλιόμετρα μακριά.

40

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

41

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Fig 1.2.16. Μια μονάδα αποχέτευσης υπό πίεση με αντλία GP , , σε τομή και τοποθετημένη σε κήπο.

Fig 1.2.17. Μονάδα συστήματος αποχέτευσης υπό πίεσημε αντλία GP σε λειτουργία Το σύστημα αυτό απαιτεί μόνο ρηχές τάφρους και σχετικά μικρότερης διαμέτρου αγωγούς 40mm, μέσα στα όρια της ιδιοκτησίας και μέχρι 160mm διάμετρο στο δρόμο. Από τι αποτελείται ένα αποχετευτικό σύστημα πίεσης (με αντλίαGP); Ένα αποχετευτικό σύστημα υπό πίεση μιας ιδιοκτησίας αποτελείται από τέσσερα κύρια στοιχεία, όπως φαίνονται στο διάγραμμα παρακάτω.

1. Μονάδα άντλησης Pumping (Goulburn Valley Water) Αυτή περιλαμβάνει μια μικρή αντλία, μια δεξαμενή αποθήκευσης (ή ένα φρεάτιο) και φλοτερ στάθμης οι οποίοι τοποθετούνται υπόγεια έτσι ώστε μόνο το πάνω μέρος της δεξαμενής αποθήκευσης να είναι εμφανές.

2. Βαλβίδα αντεπιστροφής Boundary Valve Kit) Εξασφαλίζει ότι τα λύματα, τα οποία είναι ήδη στην αποχέτευση υπό πίεση,δεν θα εισχωρήσουν ξανά στην ιδιοκτησία (κατοικια) και επιτρέπει στο προσωπικό συντήρησης να απομονώσει την ιδιοκτησία από το σύστημα σε περίπτωση ανάγκης.

3. Αγωγός κατοικίας (Ανήκει στον ιδιοκτήτη) Αυτός είναι ο αγωγός μικρής διαμέτρου ο οποίος συνδέει την ιδιοκτησία με τη μονάδα άντλησης.

4. Πίνακας ελέγχου : Ο ηλεκτρικός πίνακας με όλους τους απαραίτητους αυτοματισμούς , διακόπτες και συστημα λειτουργίας- προστασιας της αντλίας. more…

The choice between GP and STEP systems depends on three main factors, as described below: Cost: On-lot facilities, including pumps and tanks, will account for more than 75 percent of total costs, and may run as high as 90 percent. Thus, there is a strong motivation to use a system with the least expensive on-lot facilities. STEP systems may lower on-lot

42

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

costs because they allow some gravity service connections due to the continued use of a septic tank. In addition, a grinder pump must be more rugged than a STEP pump to handle the added task of grinding, and, consequently, it is more expensive. If many septic tanks must be replaced, costs will be significantly higher for a STEP system than a GP system.

Downstream Treatment: GP systems produce a higher TSS that may not be acceptable at a downstream treatment facility. Low Flow Conditions: STEP systems will better tolerate low flow conditions that occur in areas with highly fluctuating seasonal occupancy and those with slow build out from a small initial population to the ultimate design population. Thus, STEP systems may be better choices in these areas than GP systems.

ADVANTAGES AND DISADVANTAGES Advantages Pressure sewer systems that connect several residences to a “cluster” pump station can be less expensive than conventional gravity systems. On-property facilities represent a major portion of the capital cost of the entire system and are shared in a cluster arrangement.

This can be an economic advantage since on-property components are not required until a house is constructed and are borne by the homeowner. Low front-end investment makes the present-value cost of the entire system lower than that of conventional gravity sewerage, especially in new development areas where homes are built over many years.

Because wastewater is pumped under pressure, gravity flow is not necessary and the strict alignment and slope restrictions for conventional gravity sewers can be relaxed. Network layout does not depend on ground contours: pipes can be laid in any location and extensions can be made in the street right-of-way at a relatively small cost without damage to existing structures.

Other advantages of pressure sewers include: Material and trenching costs are significantly lower because pipe size and depth requirements are reduced. Low-cost clean outs and valve assemblies are used rather than manholes and may be spaced further apart than manholes in a conventional system. Infiltration is reduced, resulting in reductions in pipe size. The user pays for the electricity to operate the pump unit. The resulting increase in electric bills is small and may replace municipality or community bills for central pumping eliminated by the pressure system. Final treatment may be substantially reduced in hydraulic and organic loading in STEP systems. Hydraulic loadings are also reduced for GP systems.

Because sewage is transported under pressure, more flexibility is allowed in siting final treatment facilities and may help reduce the length of outfall lines or treatment plant construction costs.

Disadvantages Requires much institutional involvement because the pressure system has many mechanical components throughout the service area. The operation and maintenance (O&M) cost for a pressure system is often higher than a conventional gravity system due to the high number of pumps in use. However, lift stations in a conventional gravity sewer can reverse this situation. Annual preventive maintenance calls are usually scheduled for GP components of pressure sewers. STEP systems also require pump-out of septic tanks at two to three year intervals. Public education is necessary so the user knows how to deal with emergencies and

43

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

how to avoid blockages or other maintenance problems. The number of pumps that can share the same downstream force main is limited. Power outages can result in overflows if standby generators are not available. Life cycle replacement costs are expected to be higher because pressure sewers have a lower life expectancy than conventional systems. Odors and corrosion are potential problems because the wastewater in the collection sewers is usually septic. Proper ventilation and odor control must be provided in the design and non-corrosive components should be used. Air release valves are often vented to soil beds to minimize odor problems and special discharge and treatment designs are required to avoid terminal discharge problems.

DESIGN CRITERIA Many different design flows can be used in pressure systems. When positive displacement GP units are used, the design flow is obtained by multiplying the pump discharge by the maximum number of pumps expected to be operating simultaneously. When centrifugal pumps are used, the equation used is Q= 20 + 0.5D, where Q is the flow in gpm and D is the number of homes served. The operation of the system under various assumed conditions should be simulated by computer to check design adequacy. No allowances for infiltration and inflow are required. No minimum velocity is generally used in design, but GP systems must attain three to five feet per second at least once per day. A Hazen-Williams coefficient, (C) = 130 to 140, is suggested for hydraulic analysis.

Pressure mains generally use 50 mm (2 inch) or larger PVC pipe (SDR 21) and rubber-ring joints or solvent welding to assemble the pipe joints. High-density polyethylene (HDPE) pipe with fused joints is widely used in Canada. Electrical requirements, specially for GP systems, may necessitate rewiring and electrical service upgrading in the service area. Pipes are generally buried to at least the winter frost penetration depth; in far northern sites insulated and heat-traced pipes are generally buried at a minimal depth. GP and STEP pumps are sized to accommodate the hydraulic grade requirements of the system. Discharge points must use drop inlets to minimize odors and corrosion. Air release valves are placed at high points in the sewer and often are vented to soil beds. Both STEP and GP systems can be assumed to be anaerobic and potentially odorous if subjected to turbulence (stripping of gases such as H2S).

Table ….. Relative Characteristics Of Alternative Sewers

PERFORMANCE

44

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

STEP When properly installed, septic tanks typically remove about 50 percent of BOD, 75 percent of suspended solids, virtually all grit, and about 90 percent of grease, reducing the likelihood of clogging. Also, wastewater reaching the treatment plant will be weaker than raw sewage. Typical average values of BOD and TSS are 110 mg/L and 50 mg/L, respectively.

On the other hand, septic tank effluent has virtually zero dissolved oxygen.

Primary sedimentation is not required to treat septic tank effluent. The effluent responds well to aerobic treatment, but odor control at the headworks of the treatment plant should receive extra attention.

The small community of High Island, Texas, was concerned that septic tank failures were damaging a local area frequented by migratory birds. Funds and materials were secured from the EPA, several state agencies, and the Audubon Society to replace the undersized septic tanks with larger ones equipped with STEP units and low pressure sewerage ultimately discharging to a constructed wetland. This system is expected to achieve an effluent quality of less than 20 mg/L each of BOD and TSS, less than 8 mg/L ammonia, and greater than 4 mg/L dissolved oxygen (Jensen 1999). In 1996, the village of Browns, Illinois, replaced a failing septic tank system with a STEP system discharging to low pressure sewers and ultimately to a recirculating gravel filter. Cost was a major concern to the residents of the village, who were used to average monthly sewer bills of $20. Conditions in the village were poor for conventional sewer systems, making them prohibitively expensive. An alternative low pressure-STEP system averaged only $19.38 per month per resident, and eliminated the public health hazard caused by the failed septic tanks (ICAA, 2000).

GP Treatment The wastewater reaching the treatment plant will typically be stronger than that from conventional systems because infiltration is not possible. Typical design average concentrations of both BOD and TSS are 350 mg/L (WPCF, 1986). GP/low pressure sewer systems have replaced failing septic tanks in Lake Worth, Texas (Head, et. al., 2000); Beach Drive in Kitsap County, Washington (Mayhew and Fitzwater, 1999); and Cuyler, New York (Earle, 1998). Each of these communities chose alternative systems over conventional systems based on lower costs and better suitability to local soil conditions.

OPERATION AND MAINTENANCE Routine operation and maintenance requirements for both STEP and GP systems are minimal. Small systems that serve 300 or fewer homes do not usually require a full-time staff. Service can be performed by personnel from the municipal public works or highway department. Most system maintenance activities involve responding to homeowner service calls usually for electrical control problems or pump blockages. STEP systems also require pumping every two to three years. The inherent septic nature of wastewater in pressure sewers requires that system personnel take appropriate safety precautions when performing maintenance to minimize exposure to toxic gases, such as hydrogen sulfide, which may be present in the sewer lines, pump vaults, or septic tanks. Odor problems may develop in pressure sewer systems because of improper house venting. The addition of strong oxidizing agents, such as chlorine or hydrogen peroxide, may be necessary to control odor where venting is not the cause of the problem.

Generally, it is in the best interest of the municipality and the homeowners to have the municipality or sewer utility be responsible for maintaining all system components. General

45

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

easement agreements are needed to permit access to on-site components, such as septic tanks, STEP units, or GP units on private property.

COSTS Pressure sewers are generally more cost-effective than conventional gravity sewers in rural areas because capital costs for pressure sewers are generally lower than for gravity sewers.

While capital cost savings of 90 percent have been achieved, no universal tatement of savings is possible because each site and system is unique. Table 1 presents a generic comparison of common characteristics of sanitary sewer systems that should be considered in the initial decision-making process on whether to use pressure sewer systems or conventional gravity sewer systems. Table 2 presents data from recent evaluations of the costs of pressure sewer mains and appurtenances (essentially the same for GP and STEP), including items specific to each type of pressure sewer. Purchasing pumping stations in volume may reduce costs by up to 50 percent. The linear cost of mains can vary by a factor of two to three, depending on the type of trenching equipment and local costs of highquality backfill and pipe. The local geology and utility systems will impact the installation cost of either system. The homeowner is responsible for energy costs, which will vary from $1.00 to $2.50/month for GP systems, depending on the horsepower of the unit. STEP units generally cost less than $1.00/month. Preventive maintenance should be performed annually for each unit, with monthly maintenance of other mechanical components. STEP systems require periodic pumping of septic tanks. Total O&M costs average $100-200 per year per unit, and include costs for troubleshooting, inspection of new installations, and responding to problems. Mean time between service calls (MTBSC) data vary greatly, but values of 4 to 10 years for both GP and STEP units are reasonable estimates for quality installations.

REFERENCES Other Related Fact Sheets Other EPA Fact Sheets can be found at the following web address: http://www.epa.gov/owm/mtb/mtbfact.htm 1. Barrett, Michael E. and J. F. Malina, Jr., Sep. 1, 1991. Technical Summary of Appropriate Technologies for Small Community Wastewater Treatment Systems, The University of Texas at Austin.

2. Barrett, Michael E. and J. F. Malina, Jr., Sep. 1, 1991. Wastewater Treatment Systems for Small Communities: A Guide for Local Government Officials, The University of Texas at Austin.

3. Earle, George, 1998. Low Pressure Sewer Systems: The Low Cost Alternative to Gravity Sewers.

4. Falvey, Cathleen, 2001. Pressure Sewers Overcome Tough Terrain and Reduce Installation Costs.

Small Flows Quarterly, National Small Flows Clearinghouse.

5. F.E. Meyers Company, 2000. Diagram of grinder pump provided to Parsons ngineering Science.

6. Gidley, James S., Sep. 1987. Case Study Number 12: Augusta, Maine, Grinder Pump Pressure Sewers.

National Small Flows Clearinghouse.

7. Head, Lee A., Mayhall, Madeline R.,Tucker, Alan R., and Caffey, Jeffrey E., 2000. Low Pressure Sewer System Replaces Septic System in Lake Community. http://www.eone.com/sewer/resources/resource01/content.html

46

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

8. Illinois Community Action Association, 2000. Alternative Wastewater Systems in Illinois. http://www.icaanet.com/rcap/aw_pamphlet.htm.

9. Jensen, Ric., August 1999. Septic Tank Effluent Pumps, Small Diameter Sewer, Will Replace Failing Septic Systems at Small Gulf Coast Community. Texas On-Site I n s i g h t s , V o l . 8 , N o.3. http://twri.tamu.edu/./twripubs/Insights/v8n3/a rticle-1.html.

10. Mayhew, Chuck and Richard Fitzwater, September 1999. Grinder Pump Sewer System Saves Beach Property. Water Engineering and Management.

1.2.3.6 Σύστημα αποχέτευσης με κενό (ή υπό κενό) (Από From Wikipedia)

Ένα σύστημα αποχέτευσης με κενό (vacuum sewer system) λειτουργεί με τη διαφορά πίεσης μεταξύ της ατμοσφαιρας και μερικού κενού που δημιουργείται και συντηρείται στο δίκτυο αποχέτευσης με ένα κεντρικό σταθμό δημιουργίας κενού. τα συστήματα αποχέτευσης με κενό μπορούν να εξυπηρετούν πολλές κατοικίες σε μια περιοχή, ανάλογα με τις τοπικές συνθήκες, Τα συστήματα αποχέτευσης υπό κενό πλεονεκτουν όταν είναι το αναγλυφο δυσμενες για βαρυτικα δικτυα και όταν εχομε επίπεδα αμμμώδη εδαφη ή περιοχές με υψηλό υπογειο υδροφορο οριζοντα.

Ένα σύστημα αποχέτευσης με κενό αποτελείται από: Φρεατια συλλογής και μονάδες βαλβίδας κενού Σύστημα παρακολούθησης για τα Φρεατια συλλογής και τις βαλβίδες κενού Αποχετευτικούς αγωγούς υπό κενόΣύστημα (σταθμός) δημιουργίας-συντηρησης κενού

Fig 1.2.18. Τυπική σύνδεση με έναν τυπικό σταθμό κενού

47

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Fig 1.2.19. Τυπικό αποχετευτικό σύστημα με κενό

Fig 1.2.20. Τυπικός σταθμός αντλίας δημιουργίας κενού

more …..

48

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Vacuum technology is based on differential air pressure. Rotary vane vacuum pumps generate an operation pressure of -0.4 to -0.6 bar at the vacuum station, which is also the only element of the vacuum sewerage system that must be supplied with electricity.

Interface valves that are installed inside the collection chambers work pneumatically. Any sewage flows by means of gravity into each house’s collection sump. After a certain fill level inside this sump is reached, the interface valve will open. The impulse to open the valve is usually transferred by a pneumatically (pneumatic pressure created by fill level) controlled controller unit. No electricity is needed to open or close the valve. The according energy is provided by the vacuum itself. While the valve is open, the resulting differential pressure between atmosphere and vacuum becomes the driving force and transports the wastewater towards the vacuum station. Besides these collection chambers, no other manholes, neither for changes in direction, nor for inspection or connection of branch lines, are necessary. High flow rates keep the system free of any blockages or sedimentation.

Vacuum sewer systems are considered to be free of ex- and infiltration which allows the usage even in water protection areas. For this reason, vacuum sewer lines may even be laid in the same trench as potable water lines (depending on local guidelines). The system supplier should certify his product to be used in that way. To achieve the condition of an infiltration-free system and therefore allowing to reduce the waste water amounts that need to be treated, water tight (PE material or similar) collection chambers should be used.

Valve and collection sump (waste water) preferably should be physically separated (different chambers) in order to protect service personal against direct contact with waste water and to ensure longer life cycles (waste water is considered to be corrosive).

In order to ensure reliable transport, the vacuum sewer line is laid in a saw-tooth (length-) profile, which will be referred to more precisely afterwards. The whole vacuum sewers are filled with air at a pressure of -0.4 to -0.6 bar. The most important aspect for a reliable operation is the air-to-liquid ratio. When a system is well designed, the sewers contain only very small amounts of sewage. The air-to-liquid ratio is usually maintained by "intelligent" controller units or valves that adjust their opening times according to the pressure in the system.

Considering that the vacuum idea relies on external energy for the transport of fluids, sewers can be laid in flat terrain and up to certain limits may also be counter-sloped. The saw-tooth profile keeps sewer lines shallow, lifts minimise trench depth (approx. 1.0 – 1.2 m). In this depth, expensive trenching, as it is the case for gravity sewers with the necessity to install continuously falling slopes of at least 0.5 - 1.0%, is avoided. Lifting stations are not required.

Once arrived in the vacuum collection tank at the vacuum station, the wastewater is pumped to the discharge point, which could be a gravity sewer or the treatment station directly. As the dwell time of the watewater inside the system is very short and the wastewater is continuously mixed with air, the sewage is kept fresh and any fouling inside the system is avoided (less H2S).

Advantages • • • •

Closed, pneumatically controlled system with a central vacuum station.

Electrical energy is only needed at this central station No sedimentation due to self-cleansing high velocities spooling and maintenance of the sewer lines is not necessary Manholes are not required

49

NIREAS

•

• • • • • • • • • •

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Usually only a single vacuum pump station is required rather than multiple stations found in gravity and low pressure networks. This frees up land, reduces energy costs and reduces operational costs.

Capital costs can be reduced by up to 50% due to simple trenching at shallow depths, close to surface Flexibility of piping, obstacles (as open channels) can be over- or underpassed reduced installation time Small diameter sewer pipes of HDPE, PVC materials; savings of material costs Aeration of sewage, less development of H2S, with its dangers for workers, inhabitants, as well as corrosion of the pipes may be avoided; No infiltration, less hydraulic load at treatment station and discharge sewers absolutely no leakages (vacuum avoids exfiltration) Sewers may be laid in the same trench with other mains, also with potable water or storm-water, as well as in water protection areas Lower cost to maintain in the long term due to shallow trenching and easy identification of problems In combination of vacuum toilets it creates concentrated waste streams, which makes it feasible to use different waste water treatment techniques, like anaerobic treatment

Limitations •

• • • • • • • •

vacuum systems are not capable of transporting sewage over very long distances,( up to 5 km) but can pump long distances from the vacuum station to the next STP or main gravity sewer. vacuum sewerage systems are only capable for the collection of wastewater within a separated system (not for the collection of storm-water) the lines can only reach up to 3–4 km laid in flat area (restrictions of the system due to headlosses (3-4.5 m) (friction and static)) systems should be designed with help of an experienced manufacturer (concepts are usually free of charge) external energy is required at a central point for collecting sewage odours close to the vacuum station can occur, a biofilter may be necessary Integrity of the pipe joints is paramount Mechanical controller requires preventative maintenance for worn parts and seals Vacuum valve can get stuck open and requires a procedure to locate the stuck open valve

Application Fields Vacuum sewer systems becomes more and more the preferred system in the case of particular circumstances: Especially difficult situations as ribbon, peripheral settlements on flat terrain with high specific conduit lengths of longer than 4 metres per inhabitant are predestined for the application of vacuum sewerage systems. In the case of sparse population density the influence of the costs for the collection chambers and vacuum stations are less important in comparison to the costs of long and deep sewers on gravity. Missing incline of the ground,

50

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

unfavourable soil (rocky or swampy grounds) and high groundwater table (with the necessity of dewatering trenches) lead to enormous investment costs in regards to gravity sewerage systems. On the contrary vacuum sewers that are small in diameter can be laid close to the surface in small trenches. Vacuum sewers can pass through water protection areas and areas with sensitive high ground water tables, because there is no danger of spoiling groundwater resources (vacuum sewers have a high leak tightness due to their material; moreover the vacuum itself does not allow exfiltration). Vacuum systems has also been applied to collect toxic wastewater. Vacuum systems are seen as a priority in many environmentally sensitive areas such as the Couran Cove Eco Resort close to the Barrier Reef in Australia. In seasonal settlements (recreation areas, camping sites etc.) with conventional gravity sewer systems, sedimentation problems can easily occur as automatic spooling from the daily waste water does not take place. High flow velocities within vacuum sewers prevent such sedimentation problems. The Formula 1 race tracks in Shanghai and Abu Dhabi are using a vacuum sewer system for that reason. Even in old narrow and historical villages, the use of vacuum sewer systems becomes more and more important due to a fast (traffic, tourism), cost-effective and flexible installation. Good examples and references can be found in France, such as the village of Flavigny, in Oman at the township of Khasab and Al Seeb.

Lack of water in many countries and drastic water savings measures have led to difficulties with aging gravity networks with solids blocking in the pipes. Neither the lack of water nor solids affect resp. occur in vacuum sewer systems. That's why this technology becomes interesting for such kind of applications. As PE or PVC pipes are used, no solids from ageing pipes will enter the system. All other solid are kept out at the collection chambers. vacuum sewer systems don't have any manholes to dump big solids into the system.

Collection chambers / vacuum valves Raw sewage flows by gravity from one or more lots into a sealed collection sump. A vacuum interface valve is installed, which is controlled and operated pneumatically without electricity. When a certain amount of sewage has accumulated the controller opens the valve. It is important to understand that the valve shall open only, if the low pressure inside the vacuum sewer line is strong enough to ensure reliable transport; otherwise, an alarm is sent to the control center indicating low vacuum. A minimum value of 0.15 bar for the existing low pressure in the adjacent vacuum line.

When the valve opens, between 20 and 40 l (depending on adjustment and valve) portions of effluent are sucked into the sewer line. Air entering via the incoming gravity line or air vent will be sucked into the sewer line due to the pressure difference to push the sewage.

The interface valve will close again after a few seconds. The exact time should have an option to be adjusted and must be long enough to make sure that enough air can enter in order to push the sewage efficiently. This depends on the negative pressure conditions: Generally, the volume of air-stream should be lessened as far as possible, so that the pumps do not have to work unnecessarily. On the other hand minimum ratios of air-to-liquid should be guaranteed to have reliable transporting conditions. Usually the systems work with airliquid ratios of about 4:1 to 15:1. Vacuum Technology is very reliable and tested technology when the right equipment is used. However, due to the numerous collection chambers and vacuum valves throughout the vacuum sewer system and the preventative maintenance needed on these chambers and valves throughout the year, a monitoring system is needed to indicate which locations need inspection and preventative maintenance performed. The restricting minimum diameter of the system should prevent the interface valves and the vacuum sewers from clogging. So, the connection from the sump to the interface valve should have a diameter of 75mm so that no blockage point is created. Usually, larger

51

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

particles do not arrive in the sump, even though it still can occur. Large particles can be easily removed from the sump by an operator if required. But generally anything that can fit down a house service line should be able to enter the vacuum system and then the vacuum pump station without blockage.

Vacuum Lines / Description of Hydropneumatic Transport Flow situations in vacuum sewers cannot be simply described with hydraulic laws. Instead of it a two-phases-flow transport has to be considered (e.g. hydropneumatical). Conveyance takes place by means of a two-phase regime, air (compressible) and effluent. Because of this the continuity equation becomes very complicated.

As it was mentioned before, the main characteristic of vacuum sewerage is the necessity to lay the sewers in the form of a distinct saw-tooth or stepped profile. An effective transport of sewage can only be guaranteed, if the hydraulic losses are agreed to by an approved supplier.

Doses of sewage enter the vacuum line from the collection chambers. As sewage arrive at a low point of the sewer line, sewage is collected there, - until valves upstream open and arriving air will increase the pressure gradient again. Air moving at high velocity into the direction of the vacuum station will exert a strong impulse on the developing sewage.

In this way sewage will be shifted with almost the same velocity over the next peak down the line. The transport of sewage will continue along the sewer line as far as the pressure gradient remains. In a horizontally laid pipe air would stream over water without moving it further.

High flow velocities in the low points of up to 5 m/s avoid any kind of sedimentation, since during the starting movement this kind of flushing effect would take away all hypothetical deposits. Sedimentation problems have never been reported for vacuum sewerage systems.

Prevailing diameters in vacuum sewers are in range of DN 80 and DN 315 (inner diameter).

Usually HDPE or PVC pipes are applied in vacuum systems due to their low costs of installation and flexibility. Vacuum sewers have to be absolutely tight. Therefore, DIN EN 1091 requires a thickness of at least PN 10. Leakages do not appear in vacuum systems due to an absolute tightness of installations (each construction company is easily able to install vacuum pipes).

Vacuum Station The vacuum station consists of rotary vane vacuum pumps (generate vacuum in the sewer lines), a collection tank, and duplicated sewage pumps (duty/standby) that discharge sewage away from the collection tanks to a wastewater treatment facility. The vacuum pumps maintain a negative pressure of between -0.4 and -0.6 bar in the collection tank.

When the tank pressure falls under a preset limit, the vacuum pumps will start working to restore the pressure. As such, vacuum pumps run only for a few hours a day and do not need to run continuously.

Collection tanks are mostly made of steel and not of stainless steel due to the risk of local element chemical corrosion. Vacuum tanks are sized according to flow rates and vacuum suction capacity, with typical volumes ranging from 5 to 12 m3. About 75% of the tank’s volume will be required as a vacuum reservoir. With this vacuum reserve, the vacuum pumps are prevented from too high a starting rate, which is normally limited to 10-15 starts per hour (worst case).

52

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Design Planning a vacuum sewerage system seems to be initially a question of design. There is never only one solution at sewer networks in general, but vacuum systems can be designed in many different ways (e.g. connected area, location of the vacuum station, choice of the length profile etc.). A good design needs a perfect overall picture on all the system’s parameters! Some suppliers of vacuum system components help seriously during the design with their assistance. The use of such experienced help is recommendable and preferable.

In the guidelines mentioned above the control of the following parameters is demanded: • • • • • •

air-liquid ratio (depending from distances and population density energetic loss (derived from the maximum trunk length in between the vacuum station and the furthest interface valve as well as from geodetic steps due to topography) network-length (sum of all trunks leading together) flow-rate vacuum reserve volume (considering also the sewer network) maximum tolerable distances in between air inlets (interface valves).

The most significant step in designing a vacuum sewerage system is the choice of a good pipe-routing. System boundaries such as maximum trunk length and additional elevations of the pipe length-profile do not have to be surpassed. As this kind of work requires iterations, design-diagrams have been developed. The maximum trunk length is restricted to 4000 m in absolutely flat terrain. A longer distance can be handled must be done in consultation with a system supplier.

While the norms do not give sufficient information about checking and dimensioning of design parameters, it shall be emphasised, that vacuum sewerage systems could become remarkably larger than the norms show it!

Hints about Operation Unjustified prejudices against “new” technologies still prevail. Highly assumed maintenance/operational costs are the main obstacle against further expansion of vacuum sewerage systems on the market. Problems, especially at collection chambers, and frequent system break-downs (drowning) were the birth labour of first vacuum sewerage systems.

Nowadays, vacuum systems are reliable when their design is based on special knowledge of professional companies.

A monitoring system is an option to indicate the status of the vacuum valves and collection chambers.

Vacuum stations should be visited at least once a week to carry out a visual inspection.

Experiences have shown that a well-designed vacuum station will not need more than one visible control and short check once a week (similar to a pumping system). Operating hours and power consumption of the pumps should be checked regularly. Mechanical and electrical maintenance, cleaning of the vacuum tank, briefly a total check of the vacuum station, should at least be done once a year (oil-change and filter change of the vacuum pumps).

53

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Conclusion Highly estimated operation costs and fear of malfunction have been the main prejudices and obstacles in the past against an expanded use of vacuum sewers. For an unprejudiced choice of a sewerage concept, it is necessary not to overestimate operational costs of alternative wastewater collection systems. Further, more difficult conditions during construction have to be considered for conventional gravity sewerage! When a vacuum sewerage system is well designed, operational reliability will be guaranteed.

Vacuum sewerage seems to become more and more important as capital costs could be reduced remarkably. Good references from communities seem to show satisfaction.

Especially in cases of sparse population density, flat terrain, and high specific costs of pipelaying, alternative sewerage systems could become much more economic, also in the long run.

It is significant not to overestimate the operation costs of alternative wastewater collection systems, in comparison with the costs of a conventional gravity system (which constitutes work under more difficult conditions). When a vacuum sewerage system is duly designed and built, its operational reliability is guaranteed.

As engineers and municipal officials become acquainted with the advantages of vacuum sewers, the use of this technology will probably expand more and more worldwide.

It is hoped that the use of alternative sewerage concepts will allow designers and regulators to find ways of keeping project costs at a minimum.

Frequently, a combination of different alternative systems together as well as conventional sections will become the most feasible and the most reliable solution for the collection of wastewater.

External links References [1] CEN : European Standard DIN EN 1091 “Vacuum Sewerage outside buildings”, (1992) [2] ATV Arbeitsblatt A 116 : “Besondere Entwässerungsverfahren, Unterdruckentwässerung – Druckentwässerung”, Hennef (1992) [3] ATV Arbeitsgruppe 1.1.2 : “Fragen des Betriebs und der Nutzungsdauer von Druck- und Unterdrucksystemen”, Korrespondenz Abwasser (1997), P. 921-922 [4] ATV-Handbuch : “Bau und Betrieb der Kanalisation”, (1995) [5] Ciaponi, C.: Fognature Nere in depressione”, Sistemi di Fognatura, (Centro Studi Deflussi Urbani), Milano (1997) [6] Ciaponi, C.: Un’Esperienza di applicazione del sistema di Fognatura Nera con funzionamento in depressione, Università di Pavia (1986) [7] Garnier, C., Brémond, B. : “Assainissement sous-vide, étude technique-économique”, CEMAGREF, Groupement de Bordeaux, Division Hydraulique Agricole (1986) [8] Ghetti, A.: “Prove Idrauliche e technologiche relative alla fognatura di Venezia”, Padova (1970) •

[1] Vacusatec vacuum drainage systems

54

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ 1.2A Τι προκαλεί την εξάντληση του οξυγόνου όταν οργανικά απόβλητα απορρίπτονται στα νερά; 1.2B Τι είδους βακτήρια προκαλούν την απελευθέρωση του υδρόθειου; 1.2C Ποιες είναι οι κύριες επιδράσεις του ευτροφισμού; 1.2D Τι είναι η εκβολή μικτού συστήματος αποχέτευσης (CSO); 1.2E Τι είναι ένα χωριστικό (υγειονομικό-sanitary) αποχετευτικό σύστημα; 1.2F Ποια είναι τα κύρια στοιχεία ενός αποχετευτικού συστήματος υπό πίεσης (με αντλία τεμαχισμου GP); 1.2G Ποια είναι τα κύρια τμήματα ενός αποχετευτικού συστήματος με κενό; ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ 1.2A Τα οργανικά απόβλητα στα ύδατα παρέχουν τροφή στα βακτήρια. Αυτά τα βακτήρια απαιτούν οξυγόνο για να επιβιώσουν και κατά συνέπεια καταναλώνουν το διαλυμένο οξυγόνο στα ύδατα με με αποτέλεσμα τη διαταραχή της οικολογικής ισορροπίας, τον ευτροφισμό και την ασφυξία ανωτέρων οργανισμών.

1.2B Το αέριο υδρόθεια παράγεται από τα αναερόβια βακτήρια.

1.2C Οι κύριες επιδράσεις του ευτροφισμού είναι: • Αυξημένη βιομάζα του φυτοπλαγκτόν •

τοξικά ή μη βρώσιμα είδη φυτοπλαγκτόν

•

Αυξημένη άνθηση ζελατινώδους ζωοπλαγκτού

•

Αύξηση της βιομάζας των βενθικών και επιφυτικών αλγών

•

Αλλαγές στη σύνθεση μακρόφυτων ειδών και βιομάζα

•

Μειώση της διαύγειας του νερού (αυξημένη θολερότητα)

•

Χρώμα, οσμή, και προβλήματα στην επεξεργασία των νερών

•

Ελλειμμα διαλυμένου οξυγόνου

•

Αυξημένα περιστατικά νεκρών ψαριών

•

Απώλεια επιθυμητών ειδών ψαριών

•

Μειωμένη βιοποικιλότητα

•

Μειώσεις στα προς εκμετάλλευση ψάρια και όστρακα

55

NIREAS

•

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Μειώσεις στην αισθητική αξία των υδάτινων όγκων

1.2D. Η εκβολή μικτής αποχέτευσης (CSO) είναι η εκφόρτιση των λυματων και των ομβρίων από ένα μικτό σύστημα αποχέτευσης απευθείας σε έναν ποταμό, ρεύμα, λίμνη, ή ωκεανό.

1.2E ένα χωριστικό (υγειονομικό-sanitary) αποχετευτικό σύστημα; είναι ένα υπόγειο σύστημα μεταφοράς των λυμάτων από σπίτια και εμπορικά κτίρια για επεξεργασία και ελεγχόμενη διάθεση, όπου τα λύματα διαχωρίζονται από τα βρόχινα νερά. Τα βρόχινα νερά με χωριστο δίκτυο συλλογής οδηγούνται στον πλησιέστρο υδατινο αποδέκτη .

1.2F Ένα αποχετευτικό σύστημα υπό πίεση με αντλία τεμαχισμου (GF) αποτελείται από: 1. Μονάδα άντλησης 2. Βαλβίδα αντεπιστροφής 3. Αγωγός κατοικίας (Ανήκει στον ιδιοκτήτη) 4. Πίνακας ελέγχου Τα 1,2,4 παρεχονται συνηθως από την τοπικη υπηρεσία αποχετευσης)

1.2G Ένα αποχετευτικό σύστημα με κενό αποτελείται από: 1. Φρεατια συλλογής και μονάδες βαλβίδας κενού 2. Σύστημα παρακολούθησης για τα Φρεατια συλλογής και τις μονάδες βαλβίδας κενού 3. Αποχετευτικούς αγωγούς κενού 4.Συστημα δημιουργίας-συντηρησης κενου

56

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

1.3 Σύνθεση και χαρακτηριστικά λυμάτων (Ποιοτικά και Ποσοτικά)

1.3.1 Εισαγωγή 1.3.1.1. Τι είναι λύματα; Τα λύματα είναι ουσιαστικά η παροχή νερού από την κοινότητα μετά τη χρήση του σε ποικίλες εφαρμογές (βλέπε Εικ. 1–1). Από την οπτική γωνία της πηγής παραγωγής, τα λύματα ορίζονται ως ο συνδυασμός των απονέρων και φερτών υλών , που προέρχονται από κατοικίες, ιδρύματα, εμπορικές και βιομηχανικές εγκαταστάσεις, μαζί με υπόγεια και επιφανειακά νερά, και νερά από καταιγίδες. Όταν ανεπεξέργαστα λύματα συσσωρεύονται και αφήνονται για σήψη, η αποσύνθεση της οργανικής ύλης που περιέχουν οδηγεί σε συνθήκες όχλησης που περιλαμβάνουν την παραγωγή κάκοσμων αερίων. Επιπλέον, τα ανεπεξέργαστα λύματα περιέχουν πολλούς παθογόνους μικροοργανισμούς που υπάρχουν στο ανθρώπινο έντερο. Επίσης, τα λύματα περιέχουν θρεπτικά, τα οποία μπορούν να οδηγήσουν σε υπερανάπτυξη των υδρόβιων

57

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

φυτών και μπορεί να περιέχουν τοξικές ενώσεις ή ενώσεις δυνητικά καρκινογόνες. Για τους λόγους αυτούς, η άμεση και σωστήαποχέτευση (σε κλειστούς-κατάλληλους αγωγούς) των λυμάτων από τις πηγές τους και η επεξεργασία τους είναι απαραίτητες για την προστασία της δημόσιας υγείας και του περιβάλλοντος.

1.3.1.2.Τι είναι η μηχανική υγρών αποβλήτων? Η μηχανική υγρών αποβλήτων(λυμάτων) είναι ένας κλάδος της περιβαλλοντικής μηχανικής στον οποίων βασικές αρχές της επιστήμης και τις μηχανικής εφαρμόζονται για την επίλυση θεμάτων που σχετίζονται με την επεξεργασία και την επαναχρησιμοποίηση των λυμάτων. Ο τελικός στόχος της μηχανικής λυμάτων είναι η προστασία της δημόσιας υγείας με έναν τρόπου που να λαμβάνονται υπόψη οι περιβαλλοντικές, οικονομικές, κοινωνικές, και πολιτικές ανησυχίες. Για την προστασία της δημόσιας υγείας και του περιβάλλοντος είναι απαραίτητη η γνώση των (1) συστατικών των λυμάτων, (2) επιδράσεων των συστατικών αυτών όταν τα λύματα διασκορπίζονται στο περιβάλλον, (3) του μετασχηματισμού αυτών των συστατικών στις διεργασίες επεξεργασίας, (4) μεθόδων διαχείρισης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αφαίρεση ή την τροποποίηση των συστατικών που υπάρχουν στα λύματα, και (5) μεθόδων για ωφέλιμη χρήση ή διάθεση των στερεών που παράγονται από το σύστημα επεξεργασίας. Για την παροχή μιας αρχικής προοπτικής στον τομέα της μηχανικής λυμάτων, ορίζεται η κοινή ορολογία και ακολουθεί συζήτηση επί του σχεδιασμού των συστημάτων διαχείρισης των λυμάτων και των τρεχουσών οδηγιών στη μηχανική αποβλήτων. Πίνακας 1.3.1

Ορολογία που χρησιμοποιείται συνήθως στη μηχανική λυμάτων

Όρος

Ορισμός

Βιοστερεά

Κυρίως οργανικό, ημιστερεό προϊόν των λυμάτων το οποίο παραμένει ως υπόλειμμα, μετά τη βιολογική ή χημική σταθεροποίηση των στερεών έτσι ώστε να γίνουν κατάλληλα για αποδοτική χρήση.

A’ Κατηγορία Βιοστερεών

Βιοστερεά στα οποία ο πληθυσμός των παθογόνων μικροοργανισμών (συμπεριλαμβανομένων των εντερικών ιών, των παθογόνων βακτηρίων και των βιώσιμων ωών των ελμίνθων) ελαττώνεται κάτω από τα υφιστάμενα όρια ανίχνευσης.

Β’ Κατηγορία Βιοστερεών

Βιοστερεά στα οποία οι παθογόνοι μικροοργανισμοί έχουν μειωθεί σε επίπεδα τα οποία είναι απίθανο να αποτελέσουν απειλή για τη δημόσια υγεία και το περιβάλλον κάτω από ορισμένες συνθήκες χρήσης. Η Β’ Κατηγορία βιοστερεών δε μπορεί να διατεθεί 58

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

στην αγορά ή να απομακρυνθεί σε σάκους ή άλλους κλωβούς μεταφοράς ή να χρησιμοποιηθεί σε αγροτικές περιοχές και σε κήπους σπιτιών. Χαρακτηριστικά λυμάτων

Γενική κατηγορία συστατικών των λυμάτων, όπως φυσικά, χημικά, βιολογικά και βιοχημικά χαρακτηριστικά

Σύσταση

Η σύνθεση των λυμάτων, συμπεριλαμβανομένων των φυσικών, χημικών και βιολογικών συστατικών

Συστατικά

Διακριτές ενώσεις, στοιχεία ή βιολογικές ενότητες, όπως αιωρούμενα στερεά ή αμμωνιακό άζωτο

Επιμολύνσεις

Τα συστατικά που προστίθενται στο νερό τροφοδοσίας κατά τη χρήση του

Απολύμανση

Η μείωση των μικροοργανισμών που προκαλούν ασθένειες με φυσικό ή χημικό τρόπο

Εκροή

Το υγρό που εκρέει από ένα στάδιο επεξεργασίας

Προσμίξεις

Συστατικά που προστίθενται στην τροφοδοσία νερού κατά τη χρήση του

Μη σημειακές πηγές

Πηγές ρύπανσης οι οποίες προέρχονται από ποικίλες-πολλές εστίες και εκτείνονται σε μια σχετικά μεγάλη περιοχή

Θρεπτικό συστατικό

Ένα στοιχείο το οποίο είναι βασικό για την ανάπτυξη των φυτών και των ζώων. Τα θρεπτικά συστατικά στα λύματα, συνήθως το άζωτο και ο φώσφορος, μπορούν να προκαλέσουν ανεπιθύμητη ανάπτυξη των φυκιών-πλαγκτόν και αύξηση των φυτών σε λίμνες και ποτάμια

Παράμετρος

Μια μετρήσιμη μεταβλητή όπως η θερμοκρασία

Σημειακές πηγές

Ρυπαντικά φορτία που εκρέουν σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία από οχετούς, εκβολές και αγωγούς μεταφοράς, από εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών λυμάτων ή από μονάδες επεξεργασίας βιομηχανικών αποβλήτων 59

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Ρύποι

Συστατικά που προστίθενται στο νερό τροφοδοσίας κατά τη χρήση του

Ανάκτηση

Επεξεργασία των λυμάτων για επόμενη επαναχρησιμοποίηση ή η πράξη της επαναχρησιμοποίησης επεξεργασμένων λυμάτων

Ανακύκλωση

Η επαναχρησιμοποίηση των επεξεργασμένων αποβλήτων και των βιοστερεών σε ωφέλιμες χρήσεις

Επανα Καθαρισμός Λυμάτων

Επεξεργασία λυμάτων σε επίπεδο κατάλληλο για ποικίλες εφαρμογές συμπεριλαμβανομένης της άμεσης και έμμεσης χρήσης ως πόσιμο νερό

Επαναχρησιμοποίηση

Ωφέλιμη χρήση ανακτηθέντων ή επανακαθαρισμένων λυμάτων ή σταθεροποιημένων βιοστερεών

Ιλύς (λάσπη)

Στερεά που απομακρύνονται από τα λύματα κατά την επεξεργασία. Τα στερεά που υφίστανται επιπλέον επεξεργασία καλούνται βιοστερεά

Στερεά

Υλικά που απομακρύνονται από τα λύματα με διαχωρισμό με τη βοήθεια της βαρύτητας (από δεξαμενές καθίζησης, παχυντές και λίμνες) καθώς και το στερεό υπόλειμμα που προέρχεται από διεργασίες αφυδάτωσης.

1.3.1.3. Τι σημαίνει σωστή λειτουργία μιας μονάδας; Όλες οι εργασίες και δράσεις που απαιτούνται: (1) Για μια πολύ καλή λειτουργία όλης της μονάδας, σύμφωνα με τους περιβαλλοντικούς νόμους και κανονισμούς και όλες τις επίσημες εγκρίσεις που αφορούν την περιοχή των επιδράσεων της μονάδας επεξεργασίας. Ειδικά όλες οι έξοδοι (εκπομπές, εκροές, βιοστερεά) πρέπει να συμμορφώνονται με τους περιβαλλοντικούς όρους που εγκρίνονται για τη λειτουργία της μονάδας.

(2) για τη λειτουργία όλων των συστημάτων σύμφωνα με τους νόμους και τους κανονισμούς για συνθήκες υγιεινής και ασφάλειας για το προσωπικό της μονάδας, τους επισκέπτες και για όλους τους ανθρώπους που συμμετέχουν στις δραστηριότητες του

60

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

project. Όλοι οι εργαζόμενοι στην ΕΕΛ θα πρέπει να εμβολιάζονται για κάθε πιθανή ασθένεια σύμφωνα με τους υγειονομικούς κανονισμούς και τους εσωτερικούς κανονισμούς της μονάδας.

(3) Για τη σωστή λειτουργία όλων των τμημάτων και του εξοπλισμού (αγωγοί, δεξαμενές, μηχανήματα και όλες οι συσκευές στη μονάδα) να συμμορφώνονται με τους νόμους και τους ειδικούς κανονισμούς για παρόμοιο εξοπλισμό, σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή και τους ειδικούς κανονισμούς, που επεξεργάζονται και ελέγχονται από τις αρχές.

(4)Για όλες τις δράσεις σε κανονικές, μη κανονικές ή συνθήκες έκτακτης ανάγκης, σύμφωνα με τις οδηγίες και τις εντολές του υπεύθυνου λειτουργίας της ΕΕΛ και του υπεύθυνου Λειτουργίας (5) οι δειγματοληψίες, η προετοιμασία των δειγμάτων και η μεταφορά στο ειδικό εργαστήριο για ανάλυση (6) όλα τα βασικά τεστ και οι αναλύσεις αν δεν είναι στη δική τους υπευθυνότητα (7) διατήρηση ημερολογίου για όλες τις καθημερινές εργασίες, όλα τα γεγονότα, οι δράσεις, τα αποτελέσματα και οι παρατηρήσεις από οποιαδήποτε προγραμματισμένη εργασία ή δράση.

(8) αναφορές σε εβδομαδιαία, μηνιαία ή διμηνιαία, εξαμηνιαία ή ετήσια βάση με όλα τα αποτελέσματα και ολοκληρωμένη αναφορά για την κατάσταση του εξοπλισμού.

1.3.1.4. Τι σημαίνει σωστή συντήρηση; Όλες οι δράσεις και οι εργασίες που χρειάζονται για: (1) Όλα τα τμήματα του εξοπλισμού (αγωγοί, δεξαμενές, μηχανήματα και όλες οι συσκευές στη μονάδα) να συμμορφώνονται με τους νόμους και τους ειδικούς κανονισμούς για παρόμοιο εξοπλισμό, σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή και τους ειδικούς κανονισμούς, που επεξεργάζονται και ελέγχονται από τις αρχές.

(2) Όλα τα μέτρα πρόληψης πρέπει να ακολουθηθούν (3) Όλες οι δράσεις συντήρησης και επισκευής όλου του εξοπλισμού (4) για τη λειτουργία όλων των συστημάτων σύμφωνα με τους νόμους και τους κανονισμούς για συνθήκες υγιεινής και ασφάλειας στις περιοχές εργασίας. Όλοι οι τεχνικοί θα πρέπει να εμβολιάζονται για κάθε πιθανή ασθένεια σύμφωνα με τους υγειονομικούς κανονισμούς και τους εσωτερικούς κανονισμούς της μονάδας.

61

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

(5) διατήρηση ημερολογίου για όλες τις καθημερινές εργασίες, όλα τα γεγονότα, οι δράσεις, τα αποτελέσματα και οι παρατηρήσεις από οποιαδήποτε προγραμματισμένη εργασία ή δράση.

(6) αναφορές σε εβδομαδιαία, μηνιαία ή διμηνιαία, εξαμηνιαία ή ετήσια βάση με όλα τα αποτελέσματα και ολοκληρωμένη αναφορά για την κατάσταση του εξοπλισμού.

1.3.1.5. Τι πρέπει να γνωρίζει ο φορέας λειτουργίας; Ο φορέας λειτουργίας πρέπει να γνωρίζει όλες τις βασικές και κύριες πληροφορίες, καθώς και τη θεωρία και τις οδηγίες λειτουργίας και συντήρησης: (1) όλα τα βασικά θέματα για την κατανόηση και τη συνειδητοποίηση όλων των κύριων διεργασιών (2) όλη τη βασική θεωρία και τις πρακτικές για τη σωστή λειτουργία και συντήρηση της μονάδας επεξεργασίας υγρών λυμάτων.

(3) όλες τις πληροφορίες που χρειάζονται για τις συνθήκες ασφάλειας και υγιεινής στις περιοχές εργασίας των μονάδων.

1.3.1.6. Τι καθιστά τα λύματα επικίνδυνα; Ένας μεγάλος αριθμός μικροοργανισμών παρατίθενται στους ακόλουθους πίνακες, οι οποίοι σχετίζονται με παθογόνες ασθένειες για ανθρώπους και ζώα:

ΠΙΝΑΚΑΣ 1.3.2 Τύποι και αριθμός μικροοργανισμών που βρίσκονται στα μη επεξεργασμένα οικιακά λύματα Οργανισμός Ολικά κολοβακτηρίδια Κοπρανώδη κολοβακτηρίδια Κοπρανώδεις στρεπτόκοκοι Εντερόκοκοι Shigella Salmonella Pseudomonas aeroginosa Clostridium perfringens Myctobacterium tuberculosis Κύστεις Πρωτόζωων Κύστεις Giadia Κύστεις Cryptosporidium Helminth ova Εντεροϊοί

Συγκέντρωση (αριθμός/ml) 105-106 104-105 103-104 102-103 Παρόν 100-102 101-102 101-103 Παρόν 101-103 10-1-102 10-1-101 10-2-101 101-102

62

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Ποιες ασθένειες μπορούν να εξαπλωθούν από τα συστήματα λυμάτων; ΠΙΝΑΚΑΣ 1.3.3. Παθογόνοι οργανισμοί που ενδεχομένως να βρίσκονται στα ανεπεξέργαστα αστικά απόβλητα Οργανισμός Βακτήρια Escherichia coli (εντέρου) Legionella pneumonophila

Ασθένεια

Διάγνωση/Σύμπτωμα

Γαστρεντερίτιδα Ασθένεια των Λεγεωναρίων

Leptospira (150 spp) Salmonella typhi

Λεπτοσπίρωση Τυφοειδής πυρετός

Salmonella (1700 spp) Shigella (4spp) Vibrio cholera

Σαλμονέλωση Σιγκέλωση Χολέρα

Yesirnia enterocolitica Ιοί Αδενοϊοί (31 τύποι)

Ιεσιρνίωση

Διαρροία Λοιμώξεις του αναπνευστικού συστήματος Ίκτερος, ασθένεια του Weil Υψηλός πυρετός, Διάρροια, έλκος του λεπτού εντέρου Τροφική δηλητηρίαση Δυσεντερία Πολύ βαριά διάρροια, αφυδάτωση Διάρροια

Εντεροϊοί (67 τύποι) Ηπατικοί Α ιοί Ιοί Norwalk Παραβοϊοί Ιοί Rota Πρωτόζωα Balantidium coli Cryptosporidium Entamoeba histilytica

Ασθένειες της αναπνευστικής οδού Γαστρεντερίτιδα, καρδιακές ανωμαλίες, μηνιγγίτιδα Λοιμώδεις ηπατίτιδα Γαστρεντερίτιδα Γαστρεντερίτιδα Γαστρεντερίτιδα Βαλαντίαση Κρυπτοσποριδίαση Αμοιβαδοειδής δυσεντερία

Giardia lambia

Γιαρδίαση

Έλμινθες Ascaris lumbricoides

Ακαρίαση

Enterobius vermicularis Fasciola hepatica

Εντεροβίαση Υμενωλεπίαση

Hymenolepis nana Taenia sagita T. solium Trichuris trichiura

Ταινίαση Ταινίαση Τριχουρίαση

Ίκτερος, πυρετός Εμετός

Διάρροια, Δυσεντερία Διάρροια Παρατεταμένη διάρροια με αιμορραγία, παρενοχλήσεις του ήπατος και του λεπτού εντέρου Ήπια εώς βαριά διάρροια, ναυτία, δυσπεψία Εγκατάσταση και πολλαπλασιασμός έλμινθων Σκώληκες Εξασθένηση του ήπατος των προβάτων Ταινίαση Ταινίαση των βοειδών Ταινίαση των χοίρων Επιμήκης Σκώληκες

63

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Από: Environmental Engineers Handbook σελ.20, πίνακας 7.1.13 1.3.2. Συστατικά των ροών λυμάτων Τα συστατικά της ροής των λυμάτων από μια κοινότητα εξαρτώνται από τον τύπο του συστήματος συλλογής που χρησιμοποιείται και μπορεί να περιλαμβάνουν: 1. Οικιακά (επίσης καλούνται υγειονομικά) λύματα. Τα λύματα που απορρίπτονται από οικίες, εμπορικά κτίρια, ιδρύματα, και άλλες παρόμοιες εγκαταστάσεις.

2. Βιομηχανικά λύματα. Λύματα στα οποία κυριαρχούν τα βιομηχανικά.

3. Διήθηση/ εισροή. Το νερό εισέρχεται στο σύστημα συλλογής με έμμεσο ή άμεσο τρόπο. Η διήθηση αποτελεί νερό εξωγενούς προελεύσεως το οποίο μπαίνει στο σύστημα συλλογής από διαρροές σε αρθρώσεις, ρωγμές ή σπασίματα, ή από πορώδεις τοίχους. Η εισροή αποτελεί νερό κατακρημνίσεων/καταιγίδων το οποίο μπαίνει στο σύστημα συλλογής από συνδέσεις με δεξαμενές υπερχείλισης σε περίπτωση καταιγίδας, από αγωγούς οροφών και από φρεάτια.

4. Νερό καταιγίδας. Απορροή από καταιγίδα και λιώσιμο χιονιού. Για την απομάκρυνση των λυμάτων και των νερών από καταιγίδες χρησιμοποιούνται τρία συστήματα συλλογής: υγειονομικά συστήματα συλλογής, συστήματα συλλογής καταιγίδων, και μικτά συστήματα συλλογής. Όταν χρησιμοποιούνται ξεχωριστά συστήματα συλλογής για τα λύματα (υγειονομικά συστήματα συλλογής) και για τα νερά από καταιγίδες (συστήματα συλλογής καταιγίδων), οι ροές αποβλήτων στα υγειονομικά συστήματα συλλογής αποτελούνται από τρία κύρια συστατικά: (1) οικιακά λύματα, (2) βιομηχανικά λύματα, και (3) διήθηση/εισροή. Όταν μόνο ένα σύστημα συλλογής χρησιμοποιείται (μικτό), οι ροές λυμάτων αποτελούνται από αυτά τα τρία συστατικά και από τα νερά καταιγίδων. Και στις δυο περιπτώσεις, το ποσοστό των συστατικών των λυμάτων ποικίλει ανάλογα με τις τοπικές συνθήκες και την εποχή του χρόνου.

1.3.3. Πηγές Λυμάτων Και Παροχές Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των μέσων παροχών των λυμάτων από διάφορες πηγές, όπως από εμπορικά κτίρια, ιδρύματα, βιομηχανίες, καθώς και από τα νερά από διηθήσεις και καταιγίδες. Επίσης παρουσιάζονται οι διακυμάνσεις των παροχών που πρέπει να καθοριστούν πριν από το σχεδιασμό των συστημάτων συλλογής και των εγκαταστάσεων επεξεργασίας.

1.3.3.1. Πηγές οικιακών λυμάτων και παροχές Οι κύριες πηγές οικιακών λυμάτων σε μια κοινότητα οι κατοικημένες και οι εμπορικές περιοχές. Άλλες σημαντικές πηγές περιλαμβάνουν τις εγκαταστάσεις ιδρυμάτων και

64

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

αναψυχής. Για περιοχές που τώρα εξυπηρετούνται από συστήματα συλλογής, οι παροχές των λυμάτων καθορίζονται από τις υπάρχουσες καταγραφές ή από άμεσες μετρήσεις πεδίου. Για τις νέες κοινότητες, οι παροχές λυμάτων προέρχονται από μια ανάλυση δεδομένων πληθυσμού και από εκτιμήσεις παροχής λυμάτων κατά κεφαλή από παρόμοιες κοινότητες. Οι καταγραφές κατανάλωσης νερού μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση των παροχών. Αυτές οι καταγραφές είναι ιδιαίτερα χρήσιμες σε άλλα μέρη του κόσμου όπου η χρήση του νερού για άρδευση είναι περιορισμένη και το 90% ή περισσότερο του νερού καταλήγει στα λύματα. Στις ΗΠΑ, κατά μέσο όρο περίπου το 60 με 90% του νερού καταλήγει στα λύματα. Στην Ελλάδα και σε άλλες Μεσογειακές χώρες το ποσοστό αυτό είναι 75 με 90% (με διακυμάνσεις ανάλογα μα τις εποχές και τις περιοχές με διαφορετικές δραστηριότητες). Τα χαμηλότερα ποσοστά σημειώνονται στις βόρειες περιοχές κατά τη διάρκεια του κρύου χειμώνα, ενώ τα χαμηλότερα στις ημίξηρες νοτιοδυτικές περιοχές των ΗΠΑ όπου λαμβάνει χώρα έντονη άρδευση. Όταν για την εκτίμηση των παροχών των λυμάτων χρησιμοποιούνται οι καταγραφές κατανάλωσης νερού, η ποσότητα του νερού που καταναλώνεται για σκοπούς όπως άρδευση (η οποία δεν οδηγείται στο σύστημα συλλογής), η διαρροή από το δίκτυο ύδρευσης και τους αγωγούς, ή το προϊόν νερού που χρησιμοποιείται στην κατασκευή εγκαταστάσεων πρέπει να αξιολογούνται προσεκτικά.

Κατοικημένες περιοχές. Για πολλές κατοικημένες περιοχές, οι παροχές λυμάτων καθορίζονται με βάση τον πληθυσμό και τη μέση παραγωγή λυμάτων κατάκεφαλή. Για κατοικημένες περιοχές όπου σχεδιάζεται μεγάλη οικιστική ανάπτυξη, συνιστάται συχνά ο σχεδιασμός παροχών στη βάση των χρήσεων γης και της αναμενόμενης πυκνότητας πληθυσμού. Όπου είναι δυνατόν, οι ρυθμοί αυτοί θα πρέπει να βασίζονται σε πραγματικά δεδομένα ροής από παρόμοιες κοινότητες, κατά προτίμηση της ίδιας περιοχής. Στο παρελθόν, οι εκτιμήσεις του πληθυσμού για την εκτίμηση των παροχών των λυμάτων πραγματοποιούνταν υπό την ευθύνη του μηχανικού, αλλά σήμερα τα δεδομένα αυτά είναι διαθέσιμα από τις τοπικές και τις περιφερειακές αρχές. Οι παροχές των λυμάτων ποικίλουν ανάλογα με την ποσότητα και την ποιότητα του εφοδιασμού νερού, καθώς και με τα οικονομικά, κοινωνικά και άλλα χαρακτηριστικά της κοινότητας. Στον Πίνακα 3-1 δίνονται τυπικές τιμές παροχής για κατοικημένες περιοχές των ΗΠΑ. Πρόσφατα, δίνεται μεγάλη προσοχή στην εξοικονόμηση του νερού και στις συσκευές και εφαρμογές εξοικονόμησης. Η μειωμένη χρήση νερού από τα σπιτονοικοκυριά αλλάζει όχι μόνο την ποσότητα των λυμάτων που παράγονται αλλά, όπως θα συζητηθεί παρακάτω σε αυτό το κεφάλαιο, αλλά και τα χαρακτηριστικά τους.

Τυπικά συστατικά των αστικών λυμάτων στις ΗΠΑ και σε περιοχές της Ευρώπης

65

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Table 1.3.4 Τυπική Σύνθεση μη επεξεργασμένων Αστικών Λυμάτων

Συγκέντρωση Ρύποι

Μονάδα

Μικρή

Μέση

Μεγάλη

Ολικά Στερεά (TS)

mg/L

350

720

1200

Ολικά διαλυμένα στερεά (TDS)

mg/L

250

500

850

Σταθερά

mg/L

145

300

525

Πτητικά

mg/L

105

200

325

Αιωρούμενα στερεά (SS)

mg/L

100

220

350

Σταθερά

mg/L

20

55

75

Πτητικά

mg/L

80

165

275

Καθιζάνοντα στερεά

mg/L

5

10

20

BOD5 (20 C0)

mg/L

110

220

400

TOC

mg/L

80

160

290

COD

mg/L

250

500

1000

Άζωτο (Ν)

mg/L

20

40

85

Οργανικό

mg/L

8

15

35

Ελεύθερη αμμωνία

mg/L

12

25

50

Νιτρώδη

mg/L

0

0

0

Νιτρικά

mg/L

0

0

0

Φώσφορος

mg/L

4

8

15

Οργανικός

mg/L

1

3

5

Ανόργανος

mg/L

3

5

10

66

NIREAS

Χλωρίδια

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

mg/L

30

50

100

Θειικά

20

30

50

Αλκαλικότητα (ως CaCO3)

50

100

200

Λίπη

50

100

150

Ολικά κολοβακτηρίδια

No/100 ml

106-107

107-108

107-109

Πτητικές Οργανικές Ενώσεις (VOCs)

μg/L

<100

100-400

>400

1.3.3.2. Εμπορικές περιοχές. Ανάλογα με τη λειτουργία και τη δραστηριότητα οι παροχές των μονάδων για εμπορικές εγκαταστάσεις μπορεί να ποικίλουν πολύ. Λόγω των μεγάλων διακυμάνσεων που έχουν παρατηρηθεί, πρέπει να γίνονται προσπάθειες ανάκτησης δεδομένων από πραγματικές ή παρόμοιες εγκαταστάσεις.

Αν δεν είναι διαθέσιμες άλλες καταγραφές, μπορεί να γίνουν εκτιμήσεις για επιλεγμένες εμπορικές πηγές χρησιμοποιώντας τα δεδομένα που παρουσιάζονται στον Πίνακα 3.2 με βάση τη λειτουργία ή τα άτομα που εξυπηρετούνται. Στο παρελθόν, οι παροχές εμπορικών λυμάτων βασίζονταν σε υπάρχοντα, αναμενόμενα ή συγκριτικά δεδομένα. Οι παροχές γενικά εκφράζονται ως ποσότητα ροής ανά μονάδα έκτασης [π.χ, m3/ha_d (gal/ac_d)]. Οι τυπικές παροχές για εμπορικές περιοχές συχνά κυμαίνονται στο εύρος μεταξύ 5 - 14 m/ha_d (800 - 1500 gal/ac_d). Η τελευταία εκτίμηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο των τιμών που ανακτώνται από υπάρχουσες καταγραφές ή εκτιμήσεις που γίνονται με βάση τον Πίνακα 3-2.

Τυπικές ροές λυμάτων από εμπορικές πηγές στις ΗΠΑ Πίνακας 1.3.5. Τυπικές ροές λυμάτων από εμπορικές πηγές στις ΗΠΑ και στην Ευρώπη Παροχή, L/unit.d

Παροχή, L/unit.d

στις ΗΠΑ (*)

στη νότια Ευρώπη

67

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Πηγή

Μονάδα

εύρος

Τυπική τιμή

εύρος

Τυπική τιμή

Αεροδρόμιο

επιβάτης

11-19

15

10-20

15

διαμέρισμα

κρεβατοκάμαρα

380-570

450

ξενοδοχείο

πελάτης

150-230

190

200-500

300

υπάλληλοι

30-57

40

30-50

40

αμάξι

30-57

40

30-60

40

καθίσματα

45-95

80

30-50

40

υπάλληλοι

30-57

40

30-50

40

Συνεδριακό κέντρο

άτομο

40-60

50

40-60

50

Εμπορικό κατάστημα

αποχωρητήρια

13002300

1500

1000-2000

1500

υπάλληλοι

30-57

40

30-50

40

Βιομηχανικό κτίριο (μόνο τα ακάθαρτα απόβλητα)

υπάλληλοι

57-130

75

50-100

75

ξενώνας (με κουζίνα)

φιλοξενούμενοι

210-340

230

200-300

230

ξενώνας (με κουζίνα)

φιλοξενούμενοι

190-290

210

150-250

200

Γραφείο

υπάλληλοι

25-60

50

30-60

50

Δημόσια πλυντήρια

χρήστης

11-19

15

10-20

15

εστιατόριο:

πελάτες

26-40

35

20-60

40

Εμπορικό κέντρο

εργαζόμενος

26-50

40

30-50

40

Χώρος στάθμευσης/

4-11

8

4-11

8

καθίσματα

8-15

10

8-15

10

Συνεργείο αυτοκινήτων Bar/χώρος δεξιώσεων

Θέατρο

68

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

(στεγασμένο) Αίθουσα συνεδριάσεων

φιλοξενούμενοι

νοσοκομείο

κλίνες υπάλληλοι

11-19

15

10-20

15

660-1500

1000

400-800

600

20-60

40

Ιδρύματα εκτός νοσοκομείων Σχολείο, ημέρα

κλίνες

280-470

380

200-400

300

Με καφετέρια, γυμναστήριο και ντουζιέρες

μαθητές

60-120

100

60-120

100

Μόνο με μαθητές 40-80 60 40-80 60 καφετέρεια Σχολείο, μαθητές 280-380 320 280-380 320 οικοτροφείο (*) Adapted from Metcalf & Eddy (1991), Salvato (1992), and Crites and Tchobanoglous (1998).

Fig. 1.3.1.Typical pattern of hourly variations in domestic wastewater flow rates. (Reprinted from Metcalf and Eddy, Inc., 1991.)

1.3.4. Διακυμάνσεις ροών Οι πληροφορίες που χρειάζονται στο σχεδιασμό των μονάδων επεξεργασίας λυμάτων περιλαμβάνουν: (Metcalf and Eddy, Inc. 1991): ΜΕΣΗ ΗΜΕΡΗΣΙΑ ΡΟΗ— Η μέση παροχή σε χρονικό διάστημα 24 ωρών βασιζόμενη στα δεδομένα συνολικού ετήσιου ρυθμού ροής. Οι μηχανικοί περιβάλλοντος χρησιμοποιούν τον μέσο ρυθμό ροής στην αξιολόγηση της χωρητικότητας της μονάδας επεξεργασίας και στην ανάπτυξη των λόγων παροχής. ΜΕΓΙΣΤΗ ΗΜΕΡΗΣΙΑ ΡΟΗ— Η μέγιστη παροχή σε χρονικό διάστημα 24 ωρών βασιζόμενη στα δεδομένα ετήσιας λειτουργίας. Η μέγιστη ημερήσια παροχή είναι σημαντική για το σχεδιασμό εγκαταστάσεων που περιλαμβάνουν χρόνο παραμονής, όπως δεξαμενές εξισορρόπησης και δεξαμενές επαφής με χλώριο.. ΜΕΓΙΣΤΗ ΩΡΙΑΙΑ ΡΟΗ— Η μέγιστη ωριαία παροχή σε χρονικό διάστημα 24 ωρών βασιζόμενη στα δεδομένα ετήσιας λειτουργίας. Τα δεδομένα της μέγιστης ωριαίας παροχής χρειάζονται για το σχεδιασμό της συλλογής και των φρεατίων αποχέτευσης, των σταθμών άντλησης στερεών αποβλήτων, των ροόμετρων λυμάτων, των εσχαρών, των δεξαμενών καθίζησης, και των αγωγών ή καναλιών στη μονάδα επεξεργασίας. ΕΛΑΧΙΣΤΗ ΗΜΕΡΗΣΙΑ ΡΟΗ— Η ελάχιστη ημερήσια παροχή σε χρονικό διάστημα 24 ωρών βασιζόμενη στα δεδομένα ετήσιας λειτουργίας. Οι ελάχιστες παροχές είναι σημαντικές για των μέγεθος των αγωγών όπου η καθίζηση των στερεών μπορεί να γίνει σε χαμηλούς ρυθμούς ροής.

69

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΕΛΑΧΙΣΤΗ ΩΡΙΑΙΑ ΡΟΗ — Η ελάχιστη ωριαία παροχή σε χρονικό διάστημα 24 ωρών βασιζόμενη στα δεδομένα ετήσιας λειτουργίας. Οι μηχανικοί περιβάλλοντος χρειάζονται δεδομένα και εβδομαδιαίες παροχές λυμάτων.Environmental engineers need data and weekly wastewater flow rates, respectively (Metcalf and Eddy, Inc. 1991). Σε ένα δήμο μπορεί υπάρχουν μεγάλες διακυμάνσεις ροής λυμάτων. Για παράδειγμα, Για παράδειγμα, ελάχιστες με μέγιστες παροχές κυμαίνονται από 20 σε 400% του μέσου ημερήσιου ρυθμού για μικρές κοινότητες με λιγότερους από 1000 ανθρώπους, από 50 με 300% για κοινότητες με πληθυσμούς μεταξύ 1000 και 10000 και μέχρι 200% για κοινότητες μέχρι 100000 πληθυσμό. Οι μεγάλες κοινότητες έχουν διακυμάνσεις από 1.25 με 1.5 μέσης ροής. Όταν τα νερά μιας καταιγίδας εισέρχονται στο αστικό αποχετευτικό σύστημα, ο μέγιστος ρυθμός ροής είναι 2 ή 4 φορές η μέση ροή σε ξηρές περιόδους.

(Water Pollution Control Federation and American Society of Civil Engineers 1977).

Fig. 1.3.2. Τυπικές παράμετροι ημερήσιων και εβδομαδιαίων διακυμάνσεων ρυθμού ροής σε οικιστικά λύματα (Reprinted from Metcalf and Eddy, Inc., 1991.)

70

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

more ……

Flow measurement (annex..)

Calculations about flow

Kύρια συστατικά και παράμετροι σχεδιασμού για τον χαρακτηρισμό της ποιότητας των λυμάτων: 1) Αιωρούμενα στερεά-διαλυμένα στερεά, πτητικά και μη πτητικά στερεά, οργανικάανόργανα-βιοαποικοδομήσιμα στερεά, 2)άμμος, λίπη-λιπαντικά, 3) οσμές, 4) BOD5, COD, TKN, TP, pH, αλκαλικότητα, 5) μικρόβια και απειλές για την υγεία, 6) ορολογία, σημασία των όρων που χρησιμοποιούνται στην προστασία του περιβάλλοντος και στις διεργασίες διαχείρισης.

Table 1.3.6. Βασικά συστατικά που σχετίζονται με την επεξεργασία των λυμάτων ————————————————————————————————————————————————

Συστατικό

Εξήγηση της σημασίας

————————————————————————————————————————————————

Αιωρούμενα στερεά

Τα αιωρούμενα στερεά μπορεί να οδηγήσουν στην ανάπτυξη

71

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

συσσωματωμάτων ιλύος, καθώς και στη δημιουργία αναερόβιων συνθηκών, όταν τα ανεπεξέργαστα απόβλητα διατίθενται σε υδάτινο περιβάλλον. Βιοαπαοικοδομήσιμα οργανικά

Αποτελούμενα κυρίως από πρωτεΐνες, υδρογονάνθρακες και λίπη, τα βιοαποικοδομήσιμα οργανικά συστατικά μετρώνται συνήθως με όρους BOD (βιοχημικά απαιτούμενο οξυγόνο) και COD (χημικά απαιτούμενο οξυγόνο). Αν διατεθούν στο περιβάλλον χωρίς προηγούμενη επεξεργασία, η βιολογική αποικοδόμησή τους μπορεί να οδηγήσει στην ελάττωση των φυσικών πηγών οξυγόνου και στην ανάπτυξγ σηπτικών συνθηκών.

Παθογόνοι παράγοντες

Μεταδοτικές ασθένειες μπορεί να μεταδοθούν από παθογόνους οργανισμούς που υπάρχουν στα απόβλητα

Θρεπτικά συστατικά

Τόσο το άζωτο, όσο και ο φώσφορος, σε συνδυασμό με τον άνθρακα, είναι τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά για την ανάπτυξη. Όταν διατίθενται σε υδάτινο περιβάλλον, αυτά τα θρεπτικά μπορούν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη ανεπιθύμητης υδροχαρούς βλάστησης. Όταν διατίθενται σε μεγάλες ποσότητες στο έδαφος μπορούν επίσης να οδηγήσουν στη ρύπανση των υπογείων νερών.

Ρύποι προτεραιότητας

Οργανικά και ανόργανα συστατικά των οποίων είναι γνωστή η πιθανολογούμενη ικανότητα καρκινογένεσης, τερατογένεσης, η μεταλλαξιογόνος ικανότητα, καθώς και η υψηλή οξεία τοξικότητα. Πολλά από αυτά τα συστατικά βρίσκονται μέσα στα λύματα.

Δύσκολα αποικοδομήσιμα οργανικά

Αυτά τα οργανικά συστατικά τείνουν να αντιστέκονται στις τυπικές μεθόδους επεξεργασίας των λυμάτων. Τυπικά παραδείγματα αποτελούν τα απορρυπαντικά, οι φαινόλες και τα φυτοφάρμακα.

Βαρέα μέταλλα

Βαρέα μέταλλα συνήθως προστίθενται στα λύματα από εμπορικές ή βιομηχανικές δραστηριότητες και θα πρέπει να απομακρύνονται, εάν τα επεξεργασμένα απόβλητα επαναχρησιμοποιηθούν

Διαλυμένα ανόργανα συστατικά

Ανόργανα συστατικά, όπως το ασβέστιο, το νάτριο, και οι θειικές ρίζες προστίθενται στο πόσιμο νερό και μπορεί να χρειάζεται να απομακρυνθούν, εάν τα επεξεργασμένα απόβλητα πρόκειται να επαναχρησιμοποιηθούν.

————————————————————————————————————————————————

Adapted, in part, from Crites and Tchobanoglous (1998)

(Reprinted from Metcalf and Eddy, Inc., 1991.)

Figure 1.3.3. Δειγματοληπτικές συσκευές που χρησιμοποιούνται για τη συλλογή δειγμάτων υγρών αποβλήτων για ανάλυση: (a) ψυκτική μονάδα που χρησιμοποιείται για τη συλλογή δειγμάτων και (b) φορητός δειγματολήπτης

72

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

(WasteWater Engineering, Treatment and Reuse, Metcalf & Eddy, USA 2003)

Table 1.3.7. Κοινές αναλύσεις που χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση των συστατικών που βρίσκονται στα λύματα ————————————————————————————————————————————————————

Συντομογραφία/ Testb

ορισμός

Χρήση ή σημασία των αποτελεσμάτων

————————————————————————————————————————————————————

Φυσικά χαρακτηριστικά Ολικά στερεά

TS

Ολικά πτητικά στερεά

TVS

Ολικά σταθερά στερεά

TFS

Ολικά αιωρούμενα στερεά

TSS

Πτητικά αιωρούμενα στερεά Σταθερά αιωρούμενα στερεά

VSS FSS

Ολικά διαλυμένα στερεά

TDS (TS - TSS)

Πτητικά διαλυμένα στερεά

VDS

Ολικά σταθερά διαλυμένα στερεά

FDS

Για τον καθορισμό των στερεών που θα καθιζάνουν λόγω βαρύτητας σε συγκεκριμένη χρονική περίοδο

Καθιζάνοντα στερεά Κατανομή μεγέθους σωματιδίων θολότητα

Για την αξιολόγηση της πιθανής επαναχρησιμοποίησης των λυμάτων και του καθορισμού του καταλληλότερου τύπου λειτουργιών και διεργασιών για τη διαχείρισή τους

PSD

Για την αξιολόγηση της απόδοσης των διεργασιών επεξεργασίας

NTU

Για την αξιολόγηση της ποιότητας των επεξεργασμένων λυμάτων

73

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

χρώμα

Ανοιχτό καφέ, γκρι, μαύρο

Για την αξιολόγηση της κατάστασης των λυμάτων (φρέσκα ή σηπτικά)

εκπομπή

%T

Χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της καταλληλότητας των επεξεργασμένων λυμάτων για απολύμανση με UV

οσμές

TON

Για να καθοριστεί κατά πόσο οι οσμές προκαλούν πρόβλημα

θερμοκρασία

°C ή °F

Σημαντική παράμετρος για το σχεδιασμό και τη λειτουργία των βιολογικών διεργασιών στις μονάδες επεξεργασίας

Πυκνότητα

ρ

Αγωγιμότητα

EC

Χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της καταλληλότητας των επεξεργασμένων λυμάτων για αγροτικές εφαρμογές

Ανόργανα χημικά χαρακτηριστικά Ελεύθερη αμμωνία

NH4+

Οργανικό άζωτο

Org N

Χρησιμοποιείται ως μέτρο των θρεπτικών συστατικών

Ολικό Kjeldahl άζωτο

TKN (Org N + NH4+)

Ο βαθμός αποσύνθεσης των λυμάτων

Νιτρώδη

NO2-

Η οξειδωμένες μορφές μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ένα μέτρο

Νιτρικά

NO3-

Του βαθμού οξείδωσης

Ολικό άζωτο

TN

Ανόργανος φώσφορος

Inorg P

Ολικός φώσφορος

TP

Οργανικός φώσφορος

Org P

Από τα θρεπτικά

————————————————————————————————————————————————————

Continued on following page

74

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Table 1.3.7. (Continued from previous page) ————————————————————————————————————————————————————

Συντομογραφία/ Testb

ορισμός

Χρήση ή σημασία των αποτελεσμάτων

————————————————————————————————————————————————————

pH

pH = - log [H+]

Ένα μέτρο της οξύτητας ή της βασικότητας ενός υδάτινου διαλύματος

Alkalinity

∑ HCO3- + CO3- 2 + OH- - H+

Ένα μέτρο της ρυθμιστικής ικανότητας των λυμάτων

Χλωριούχα

Cl-

Χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της καταλληλότητας των επεξεργασμένων λυμάτων για αγροτικές εφαρμογές

θειικά

SO4-2

Για την αξιολόγηση της πιθανότητας σχηματισμού οσμών και της επίδρασης στην επεξεργασιμότητα των λυμάτων

Μέταλλα

As, Cd, Ca, Cr, Co, Cu, Pb, Mg, Hg, Mo, Ni, Se, Na, Zn

Για την αξιολόγηση των λυμάτων για επαναχρησιμοποίηση και για τις τοξικές επιδράσεις στη διαχείριση. Οι ποσότητες των μετάλλων είναι σημαντικές στη βιολογική επεξεργασία

Συγκεκριμένα ανόργανα στοιχεία και ενώσεις Διάφορααέρια

Για την αξιολόγηση της παρουσίας ή απουσίας συγκεκριμένου συστατικού O2, CO2, NH3, H2S, CH4

Η παρουσία ή η απουσία συγκεκριμένων αερίων

Οργανικά χημικά χαρακτηριστικά Ανθρακούχα βιοχημική απαίτηση οξυγόνου, 5 μέρες

CBOD5

Ένα μέτρο της ποσότητας οξυγόνου που απαιτείται για τη βιολογική σταθεροποίηση των αποβλήτων

Τελική ανθρακούχα βιοχημική απαίτηση οξυγόνου

UBOD (also BODu, BODL)

Ένα μέτρο της ποσότητας οξυγόνου που απαιτείται για τη βιολογική σταθεροποίηση των αποβλήτων

Αζωτούχα απαίτηση οξυγόνου

NOD

Ένα μέτρο της ποσότητας του οξυγόνου που απαιτείται για τη βιολογική οξείδωση του αζώτου στα λύματα σε νιτρικά

75

NIREAS

Χημική απαίτηση οξυγόνου

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

COD

Συχνά χρησιμοποιείται αντί για το τεστ BOD

TOC

Συχνά χρησιμοποιείται αντί για το τεστ BOD

MBAS, CTAS

Για τον καθορισμό της παρουσίας συγκεκριμένων οργανικών ενώσεων και για την αξιολόγηση κατά πόσο θα χρειαστούν μέτρα ειδικού σχεδιασμού για απομάκρυνση

κολοβακτηρίδια

MPN (πιο πιθανός αριθμός)

Για την αξιολόγηση της παρουσίας παθογόνων βακτηρίων και της αποτελεσματικότητας της απολύμανσης

Συγκεκριμένοι οργανισμοί

Βακτήρια, πρωτόζωα, έλμινθες, ιοί

Για την αξιολόγηση της παρουσίας συγκεκριμένων οργανισμών σε σχέση με τη λειτουργία της μονάδας και για επαναχρησιμοποίηση

Τοξικότητα

TUa and TUc

Οξεία τοξική μονάδα, χρόνια τοξική μονάδα

Ολικός οργανικός άνθρακας Συγκεκριμένες οργανικές ενώσεις και τάξεις ενώσεων

Βιολογικά χαρακτηριστικά

————————————————————————————————————————————————————

a Adapted, in part, from Crites and Tchobanoglous (1998) b Details on the various tests may be found in Standard Methods (1998)

Μέτρηση Βιοχημικής Απαίτησης Οξυγόνου Στα φυσικά υδάτινα οικοσυστήματα, οι περισσότεροι οργανικοί ρύποι αποικοδομούνται από τη μεταβολική δράση των βακτηρίων. Η ποσότητα Του οξυγόνου που χρησιμοποιείται στον μεταβολισμό των βιοαποικοδομήσιμων οργανικών καλείται Βιοχημική Απαίτηση Οξυγόνου (BOD). Επομένως το BOD αποτελεί έναν κοινό δείκτη του βαθμού της ρύπανσης των φυσικών νερών από οργανικούς ρύπους.

76

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Table 1.3.8. Τύποι και αριθμός μικροοργανισμών που βρίσκονται τυπικά στα μη επεξεργασμένα αστικά λύματα (Μεταδιδόμενες ασθένειες μεταδίδονται από τους παθογόνους μικροοργανισμούς που παρουσιάζονται παρακάτω και μπορεί να βρίσκονται στα λύματα). Οργανισμός

Συγκέντρωση

Ολικά κολοβακτηρίδια

105-106

Κοπρανώδη κολοβακτηρίδια

104-105

Κοπρανώδεις στρεπτόκοκκοι

103-104

εντερόκοκκοι

102-103

Shigella

Παρόντα*

Salmonella

100-102

Pseudomonas aeroginosa

101-102

Clostridium perfringens

101-103

Mycobacterium tuberculosis

Παρόντα*

Kύστες πρωτόζωων

101-103

Κύστες γιάρδια

10 -1-102

Κύστες κρυπτοσποριδίων

10 -1-101

Έλμινθες αυγά

10 -2-101

Εντεροϊοί

10 1-102

*Τα αποτελέσματα αυτών των τεστ εμφανίζονται ως αρνητικά ή θετικά και όχι ποσοτικοποιημένα

Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται ενώσεις που υπάρχουν στα μη επεξεργασμένα απόβλητα και προκαλούν οσμές.

Table 1.3.9 Οσμές που σχετίζονται με μη επεξεργασμένα λύματα Δύσοσμα συστατικά αμίνες Αμμωνία

Χημικός τύπος CH3NH2, (CH3)3NH NH3

Τύπος οσμών Ψάρι Αμμωνία

77

NIREAS

διαμίνες υδρόθειο Μερκαπτάνες (μεθυλική και εθυλική) Μερκαπτάνες (βουτυλική και προπυλική) Οργανικά σουλφίδια σκατόλες

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

NH2(CH2)4NH2, NH2(CH2)5NH2, H2S CH3SH, CH3(CH2)SH

Χαλασμένο ψάρι Χαλασμένα αυγά Χαλασμένα λαχανικά

(CH3)3CSH, CH3(CH2)3SH

Στάβλος ζώων

(CH3)2S, (C6H5)2S C9H9N

Χαλασμένα λαχανικά Κοπρανώδη υλικά

1.3.5. Πιο αναλυτικά προσέγγιση των Κυρίων Παραμέτρων: pH... pH is a measure of how acidic or alkaline a solution is. Στο καθαρό νερό σε θερμοκρασία δωματίου, ένα μικρό κλάσμα (περίπου δυο σε κάθε δισεκατομμύριο) των μορίων του νερού + (H2O, ή, H-O-H) χωρίζεται αυθόρμητα σε ένα θετικά φορτισμένο ιόν υδρογόνου (H ) και ένα αρνητικά φορτισμένο ιόν υδροξειδίου (OH-) το κάθε ένα από αυτά. Υπάρχει ένας ίσος αριθμός του κάθε ιόντος έτσι το νερό χαρακτηρίζεται ως ‘ουδέτερο’. Κάποια υλικά, όταν διαλύονται στο + νερό παράγουν μια περίσσεια (H ), είτε επειδή περιέχουν αυτά τα ιόντα και τα απελευθερώνουν όταν διαλύονται, είτε επειδή αντιδρούν με το νερό και το προκαλούν να παράγει παραπάνω ιόντα υδρογόνου. Οι ουσίες που το κάνουν αυτό ονομάζονται οξέα. Παρομοίως, κάποιες χημικές ουσίες, που καλούνται βάσεις ή αλκάλια, παράγουν μια περίσσεια ιόντων υδροξειδίου. Η κλίμακα που χρησιμοποιείται για την περιγραφή της συγκέντρωσης του οξέος ή της βάσης είναι γνωστή ως pH (power or potential of the Hydrogen ion). Ένα pH ίσο με 7 είναι ουδέτερο. Το pH που υπερβαίνει το 7 είναι αλκαλικό (βασικό) και κάτω από 7 όξινο. Η κλίμακα λειτουργεί από το μηδέν περίπου , το οποίο είναι πολύ όξινο, μέχρι το 14, το οποίο είναι πολύ αλκαλικό. Η κλίμακα είναι λογαριθμική, το οποίο σημαίνει ότι κάθε αλλαγή μιας μονάδας του pH αντιπροσωπεύει έναν παράγοντα 10 αλλαγών στη συγκέντρωση των ιόντων υδρογόνου. Επομένως, ένα διάλυμα με pH 3 περιέχει δέκα + φορές περισσότερα ιόντα (H ) από ένα ίδιο διάλυμα με pH ίσο με 4, εκατό φορές περισσότερα από ένα με pH 5 και 1000 φορές από ένα με pH 6. Κάποια κοινά υλικά και το κατά προσέγγιση pH τους είναι: οξέα: ανθρακούχα ποτά, 2-4; χυμός λεμόνι, 2-3; ξύδι, περίπου 3 και βάσεις: διττανθρακική σόδα: 8.4; γάλα μαγνησίου: 10.5, αμμωνία: 11.7; αλυσίβα: 14 με 15. Ενώ το pH μετράει τη συγκέντρωση του υδρογόνου ή των ιόντων υδροξειδίου, δεν μετράει τη συνολική ποσότητα οξέων ή βάσεων στο διάλυμα. Αυτό συμβαίνει επειδή τα οξέα και οι βάσεις δε διαλύονται τελείως στο νερό. Απελευθερώνουν μόνο μια ποσότητα του υδρογόνου τους ή των ιόντων υδροξειδίου. Ένα δυνατό οξύ, όπως το υδροχλωρικό, HCL, απελευθερώνει + + όλα τ; ιόντα H στο νερό. Η συγκέντρωση H είναι η ίδια με την ολική συγκέντρωση του οξέος. Ένα αδύναμο οξύ, όπως οξικό οξύ (ξύδι), μπορεί να απελευθερώσει μόνο ένα μικρό ποσοστό των υδρογόνων που έχει διαθέσιμα. Αν προσπαθήσετε να εξουδετερώσετε ένα οξύ προσθέτοντας μια βάση, όπως υδροξείδιο του νατρίου, η ποσότητα που θα χρειαστεί για την ουδετεροποίηση ενός πολύ δυνατού οξέος μπορεί να υπολογιστεί άμεσα από το pH του όξινου διαλύματος. Αλλά για ένα αδύναμο οξύ, η ολική ποσότητα βάσης που θα χρειαστεί θα + είναι πολύ περισσότερη. Αυτό συμβαίνει επειδή καθώς το OH από τη βάση αντιδρά με το H + του διαλύματος για να σχηματίσουν νερό, περισσότερο H θα διαλυθεί από το οξύ. Η εξουδετέρωση δε θα ολοκληρωθεί μέχρι να διαλυθεί όλο το οξύ.

more ......

78

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

MORE INFORMATION ABOUT pH ………………

pH... pH is one of the most commonly made measurements in water testing, but one of the least understood. Here is an attempt at an explanation: In order to understand the pH scale, we have to discuss the ideas of moles and of logarithms.

Moles : When chemists talk about the amount of a substance, they often like to use the unit of moles, rather than grams. A mole of a substance is, simply, the number of grams of that substance equal to its molecular weight. A mole of water, weighs about 18 grams, because water has a molecular weight of about 18. A mole of calcium carbonate, CaCO3, weighs about 100 grams; a mole of methyl alcohol, CH3OH, 32 grams, etc. The advantage for chemists of using moles is that an equal number of moles of any substance contains the same number of molecules, so it is easier to calculate the amounts of substances which react with one another.

In a liter of pure water at room temperature the number of moles of hydrogen ions is about 0.0000001. (For hydrogen, with an atomic weight of 1, this is also about equal to the number -7 of grams of hydrogen ions.) In scientific notation, this is written as 1 x 10 , where the superscript,-7, is known as a power, an exponent, or a logarithm. (All three terms mean the same thing. The seven indicates the number of places to the right of the decimal point that the "one" is located.) It turns out, when measuring hydrogen ion concentration electrochemically, that the electrical potential (voltage) generated at the measuring electrode is directly related + + not to the H concentration, but to the logarithm of the H concentration. This makes it more + + convenient to refer to the H concentration in terms of its logarithm. And since H concentrations in water solutions are almost always less than one mole per liter, the exponent is almost always going to be negative, because that is the way scientific notation expresses numbers less than one. So, the negative of the logarithm of the hydrogen ion concentration in a solution is given a special name. It is called the pH, which stands for the potential of the hydrogen ion.

-7

Of course, in the pure water, the concentration of hydroxide ions is also 1 x 10 moles per liter, since each water molecule that dissociates produces one ion of each type. The water is said to be neutral. It has a pH of 7 and also a pOH of 7, where the term pOH refers to the negative logarithm of the hydroxide ion concentration. There are substances which, when + dissolved in water, will upset that balance, and produce an excess of either H or OH . They may contain those ions and release them (dissociate) when they dissolve, or they may react with the water (hydrolyze) and produce them that way. Those substances which increase the concentration of H+ are called acids; those which decrease it (and increase the OH- ) are + bases or alkalis. For instance, if a strong acid solution increases the H concentration to 0.1 -1 + moles per liter (1 x 10 ), which has a million times as many H ions as a neutral solution, then the pH is equal to 1. Similarly, if a strong base solution contains 0.1 moles per liter of OH ions, it has a pOH of 1. According to the laws of chemical equilibrium, the pH and the pOH always add up to 14 (at about room temperature), so the solution with the pOH of 1 has a pH of 13. Most solutions have a pH between 0 and 14, and 7 is the neutral point. pH's below 7 are increasingly acidic as the number decreases; pH's above 7 are increasingly alkaline. And since the scale is logarithmic, each unit change in pH represents 10 times as many ions in solution.

A strong acid or base is one which dissociates completely when it dissolves in water. The amount of it in solution can be estimated from the pH. Most acids and bases, however, are weak; they dissociate or hydrolyze only partially. Many solutions also contain mixtures of several acidic or basic substances. In these cases, it is difficult to estimate the total amount of acid or base by measuring the pH, so this must be done by titration. As every high school chemistry student knows, acids react with bases to form water and salts. Therefore, an acid is titrated using a standard base, and visa versa. In water and wastewater analysis, the amount of acid needed to titrate a solution to a particular pH is a measure of the acid neutralizing

79

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

capacity of that solution, and is referred to as the solution's alkalinity. In natural waters, the pH is most often controlled by the concentrations of carbonate, bicarbonate, and carbon dioxide, since these are products of respiration and fermentation. Because of this, alkalinity is usually measured in terms of the amount of acid needed to reach the pH of a pure solution of one or another of these substances. Similarly, acidity is defined as base neutralizing capacity, and is measured by titration against a standard base.

While a chemist might prefer to measure these quantities in moles per liter, engineers seem more comfortable with standard weight units. So acidity and alkalinity are usually expressed in units of milligrams per liter of calcium carbonate. Calcium carbonate, or limestone, is a weakly alkaline material, 50 grams of which react with one mole of hydrogen ions.

Titrations and Buffer Solutions...

A solution of an pure acid will have a pH determined by its concentration and by how strong an acid it is - that is, how easily it releases a proton (hydrogen ion) when dissolved in water.

As we titrate a solution of an acid with strong base, hydrogen ions are consumed by reacting with the added hydroxide ions to form water, which leads to an increase in the pH of the solution. For an acid with one proton which can dissociate ("monoprotic" acid), the titration will be complete when the number of moles of hydroxide added equals the number of moles of acid originally present. If we call the fraction of acid which has been neutralized f, then the titration is complete when f = 1. (For an acid with two replaceable hydrogens ("diprotic" acid), the titration is complete at f = 2, and so forth.) If more base is added after the acid is all neutralized, then the pH of the solution will be determined by the concentration of hydroxide essentially as if it were being added to plain water. The initial, final, and intermediate pH's will be a function of the acid's concentration, strength, and the value of f. The calculations are different for strong and weak acids, so let's consider them separately.

For a strong acid, essentially all of the acid dissociates, so that the concentration of hydrogen + ions (H ) is equal to the concentration of the acid. Therefore, the initial pH of the acid solution is equal to the negative logarithm of the concentration of the acid in moles per liter (by the definition of pH). When 90 % of the acid has been neutralized (f = 0.9), the concentration of + H is only one-tenth of its what it was originally - so the pH will be one unit higher, since log(0.1) = 1. When 99 % has been neutralized (f = 0.99), the pH is 2 units higher, and so on.

When f = 1, the pH should equal 7 - and any further addition will raise the pH to a value equal to [14 minus pOH], just as though it were being added to pure water. (Note that we have made the simplifying assumption here of ignoring the increase in the volume of the solution due to adding the base - but this could easily be accounted for. We also assumed that the -7 + original acid concentration was a lot higher than 10 molar, so that we could ignore the H contributed by the dissociation of water.)

For a weak acid, an approximate formula can be derived for the pH of a solution of the pure acid which states that ; pH = 1/2 ( pKa + pC ) The pKa is the negative logarithm of the "acid dissociation constant", and pC is the negative logarithm of the concentration of the acid in moles per liter. (The pKa is a property of each particular acid, and is a number which can be looked up in reference books.) So, for example, a 0.1 molar solution (pC = 1) of an acid which has a pKa of 5, would have a pH of about 1/2(5+1), or 3.

For the hypothetical acid with the formula, HA, the reaction which occurs as the titration with strong base proceeds can be written as ; -

-

HA + OH ---> A + H2O The major chemical species in the solution are the remaining acid, HA, which has not been neutralized, and the anion (negative ion), A , which is called the "conjugate base." It is the

80

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ratio of these which determines the pH, according to the formula ; -

pH = pKa + log [ ( A ) / ( HA ) ] -

-

where ; (A ) means the molar concentration of A and (HA) is the molar concentration of the remaining HA. Note that this formula can also be expressed as ; pH = pKa + log [ f / ( 1 - f ) ] -

When the concentration of the two species is equal, the ratio [ ( A ) / ( HA ) ] equals 1 - and since the logarithm of 1 equals zero, the pH is equal to the pKa. At an earlier point in the titration, when, say, one-tenth of of the acid had been neutralized, the pH would be equal to pKa + log ( 0.1 / 0.9 ). This works out to about 0.95 pH units below the pKa. When 90% of the titration is complete, the pH should be about equal to pKa + log ( 0.9 / 0.1 ), or about 0.95 units above the pKa. So the pH change during the middle 80% of the titration will vary less than one unit below or above the value of the pKa. Likewise, you can easily show that between the 1% and 99% points of the titration, the pH will vary between 2 units below and two units above the pKa. (Note that the same assumptions are made as for the strong acid case discussed above.)

For a monoprotic acid (also called a "monobasic" acid - how's that for a confusing term) at the end of the titration (f = 1), there is another approximate formula for the pH ; pH = 7 + 1/2 ( pKa - pC ) For the previous example of a 0.1 molar solution (pC = 1) of an acid which has a pKa of 5, the endpoint pH would be about 7 + 1/2 ( 5 - 1 ), or 9.

"Diprotic" (also called "dibasic") acids can be thought of of dissociating in two steps. For a generic dibasic acid H2Z, loss of one proton can be written as ; +

H2Z <---> H + HZ

-

for which pKa is called pK1 and loss of the second proton is written as ; -

+

HZ <---> H + Z

=

-

for which pKa is called pK2. Since HZ is negatively charged, and positive charges are attracted to negative charges, it is harder for the second proton to break away. Because of this, the value of pK2 is usually several units higher than pK1. Often, a solution of a dibasic acid behaves essentially like a mixture of two independent acids, one being a much weaker acid than the other. The titration curve runs from f = 0 to f = 2, and looks like one monobasic titration curve followed by another one at a higher pK. The pH's at f = 0.5 and f = 1.5 correspond to the values of pK1 and pK2, respectively. If the acid is concentrated enough that the contribution due to the dissociation of water can be ignored, the pH at f = 1 is about equal to the average of pK1 and pK2. (In cases where the pK's are fairly close the simple model does not work so well).

The pH range near the pKa value of a particular weak acid is sometimes referred to as the buffer region. As we have seen, the pH does not change much in this region when strong acid or base is added-- even in amounts which are a significant fraction of the amount of the weak acid/base mixture itself. This property is made use of in chemical, biological and pharmaceutical work - and in nature - to keep solutions at a near-constant pH. To make a buffer solution, you do not actually need to titrate a weak acid or base. For instance, to make an acetic acid/acetate buffer you can purchase acetic acid and the salt, sodium acetate, from a chemical supplier and make a solution containing the proportions which will give the desired pH, based on the eq. given above. The buffer would be most efficient at a pH near the acid's pKa value of 4.7.

81

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

In natural waters and in wastewater treatment plants, the water most often relies on the carbonic acid/bicarbonate system for buffering near neutral pH (pK = 6.3). The carbonic acid is formed when carbon dioxide dissolves in water. It is a product of aerobic or anaerobic respiration by microorganisms living in the water, and is also present in air; carbonates are present is some minerals, such as limestone, with which the water may come in contact.

In laboratories, phosphate buffers are often used in chemistry or bacteriology to keep pH conditions constant. Phosphoric acid is a tribasic acid, with pK's of 2.1, 7.2, and about 12.0. = You can see that the middle one, corresponding to a mixture of the ions H2PO4 and HPO4 , would be very useful for making neutral buffers. In wastewater analysis, phosphate buffers are used in the BOD test, the DPD method for total chlorine residual and the colorimetric test for cyanide, for diluting and rinsing in coliform bacterial testing, and for calibrating pH meters.

As an example of the protective effect of buffer solutions, consider the 0.01 M (moles per liter) carbonic acid/bicarbonate/carbonate system shown in the last of the six titration curves. If we take the case of this system at a pH of 7.0, the graph shows that the value of f equals about 0.83. This means that of the total concentration of 0.01 moles per liter, 83% (0.0083 moles per liter) is in the form of bicarbonate (HCO3 ) - so that 17% (0.0017 moles per liter) is in the form of carbonic acid (H2CO3). The ratio, 0.0083 / 0.0017, equals 4.88 - the logarithm of which is 0.69, or about 0.7. Add this to the pK1 of 6.3, according to the formula above, and you get a pH of 7.0. Now, let's say we add 0.001 moles of a strong acid to a liter of this solution.

(Remember that adding this amount of strong acid to pure water will lower the pH from 7 down to a value of 3). The reaction which would occur ; -

+

HCO3 + H ---> H2CO3 Διαλυμένο Οξυγόνο ( DO )... Όπως τα στερεά και τα υγρά, τα αέρια μπορούν να διαλυθούν στο νερό. Και, όπως τα στερεά και τα υγρά, διαφορετικά αέρια παρουσιάζουν διαφορετικές διαλυτότητες, π.χ. πόσο μπορούν να διαλυθούν στο νερό. Ένα διάλυμα που περιέχει τη μέγιστη δυνατή συγκέντρωση που μπορεί να κρατήσει το νερό καλείται κορεσμένο. Το αέριο οξυγόνο, το στοιχείο το οποίο υπάρχει στη μορφή O2, δεν είναι πολύ διαλυτό στο νερό. Ένα κορεσμένο διάλυμα σε θερμοκρασία δωματίου και υπό κανονική πίεση περιέχει περίπου μόνο 9 ppm DO κατά βάρος (9 mg / L). Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες ή οι χαμηλότερες πιέσεις αυξάνουν τη διαλυτότητα, και το αντίθετο. Σημασία... Το διαλυμένο οξυγόνο είναι σημαντικό για την αναπνοή των ψαριών. Επίσης, το απαιτούν πολλά είδη μικροβίων. Το οξυγόνο που είναι δεσμευμένο στο μόριο του νερού δεν είναι διαθέσιμο για το σκοπό αυτό, και είναι στο λάθος ‘στάδιο οξείδωσης’. Η χαμηλή διαλυτότητα στο νερό σημαίνει ότι δεν μπορεί να αντέξει πολύ υλικό απαιτητικό σε οξυγόνο, το οποίο θα εξαντλήσει το DO. Όπως έχει αναφερθεί προηγουμένως, τα προϊόντα της βιοαποικοδόμησης από βακτήρια που δεν απαιτούν οξυγόνο προκαλούν οσμές, είναι τοξικά, και/ή είναι εύφλεκτα. Η ικανή ποσότητα διαλυμένου οξυγόνου είναι σημαντική για τη σωστή λειτουργία πολλών διεργασιών διαχείρισης λυμάτων. Στις δεξαμενές ενεργούς ιλύος τα επίπεδα του DO παρακολουθούνται συνεχώς. Χαμηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου μπορεί να θέσουν σε λειτουργία ένα συναγερμό ή να ενεργοποιήσουν ένα σύστημα ελέγχου το οποίο θα αυξήσει τη παροχή του αέρα στη δεξαμενή. Μέτρηση... Το DO μπορεί να μετρηθεί από μια αρκετά πολύπλοκη χημική διαδικασία γνωστή ως τιτλοδότηση Winkler. Το DO αρχικά παγιδεύεται, ή ‘δεσμεύεται’ από ένα οξείδιο μαγγανίου

82

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

χρώματος πορτοκαλί. Αυτό στη συνέχεια διαλύεται με θειικό οξύ υπό την παρουσία ιόντος ιωδίου το οποίο μετατρέπεται σε ιώδιο από ένα οξειδωμένο μαγνήσιο. Το ιώδιο τιτλοδοτείται χρησιμοποιώντας πρότυπο θειοθειικού νατρίου. Η συγκέντρωση του διαλυμένου οξυγόνου υπολογίζεται από τον όγκο του διαλύματος θειοθειικού που χρειάζεται. Οι μετρήσεις του DO μπορούν να πραγματοποιηθούν πιο βολικά με ένα ηλεκτροχημικό όργανο. Οι ‘μετρητές DO’ υπόκεινται σε λιγότερες παρεμβολές από ότι η τιτλοδότηση Winkler. Είναι φορητοί και μπορούν να βαθμονομηθούν άμεσα χρησιμοποιώντας το οξυγόνο του αέρα.

Βιοχημική απαίτηση οξυγόνου... Γενικά... Η βιοχημική απαίτηση οξυγόνου είναι μια κοινή περιβαλλοντική διαδικασία για τον καθορισμό της ποσότητας του οξυγόνου που απαιτείται σε ένα δείγμα και μπορεί να υποστηρίξει τη μικροβιακή ζωή. Στη συνέχεια εξετάζεται το βασικό θεωρητικό υπόβαθρο των τεστ BOD. Η μέθοδος αυτή είναι κοινή σε πολλά περιβαλλοντικά εργαστήρια και χρησιμοποιείται για αναλύσεις αποβλήτων, νερού, κόμποστ, ιλύος, και δειγμάτων εδάφους. Παρόλο που η μέθοδος είναι ίδια για κάθε ανάλυση, παρακάτω γίνεται αναφορά μόνο στην ανάλυση λυμάτων. Οι βιλιογραφικές πηγές που χρησιμοποιήθηκαν είναι: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (Method 507: 1985, και Method 218B: 1971) και the US Environmental Protection Agency of 1979 (Method 405.1). Έχουν γίνει μικρές προσθήκες βασιζόμενες στην εμπειρία μου ως αναλυτής, και οι τροποποιήσεις έχουν σημειωθεί. Υπάρχουν και άλλες εργαστηριακές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται και θα πρέπει να τονιστεί ότι αυτή η μέθοδος, αν και είναι εγκεκριμένη, δεν περιλαμβάνει όλες τις υπάρχουσες μεθόδους. Για μια ευρύτερη εκτίμηση τις απαίτησης οξυγόνου , μελετώνται και τα CBOD (ανθρακούχα απαίτηση οξυγόνου), COD (χημική απαίτηση οξυγόνου), και TOC (ολικός οργανικός άνθρακας). Το test για τη Βιοχημική Απαίτηση Οξυγόνου είναι ιδιαίτερα σημαντικό στη διαχείριση λυμάτων, στη βιομηχανία τροφίμων, και στις εγκαταστάσεις διήθησης όπου η συγκέντρωση του οξυγόνου είναι σημαντική σε όλη τη διεργασία και στο τελικό προϊόν. Οι υψηλές συγκεντρώσεις διαλυμένου οξυγόνου (DO) δείχνουν ότι η λήψη οξυγόνου από τους μικροοργανισμούς και η απαιτούμενη διάσπαση των θρεπτικών πηγών στο δείγμα είναι χαμηλές. Από την άλλη πλευρά, χαμηλές συγκεντρώσεις DO σημαίνουν υψηλή απαίτηση οξυγόνου από τους μικροοργανισμούς και μπορεί να οδηγήσουν σε πιθανές πηγές ρύπανσης ανάλογα με τη διεργασία. Η πραγματοποίηση του τεστ BOD απαιτεί σημαντικό χρόνο προετοιμασίας και ανάλυσης. Η όλη διαδικασία απαιτεί 5 ημέρες και τα δεδομένα συλλέγονται και αξιολογούνται τη τελευταία ημέρα. Κατά τη διάρκεια αυτή, τα δείγματα αρχικά εμπλουτίζονται με μικροοργανισμούς και τους παρέχεται μια πηγή θρεπτική πηγή άνθρακα, γλουταμικό οξύ. Στη συνέχεια το δείγμα εισάγεται σε ένα περιβάλλον κατάλληλο για βακτηριακή ανάπτυξη σε θερμοκρασίες αναπαραγώγιμες, πηγές θρεπτικών, και φως σε o εκκολαπτήριο 20 C, έτσι ώστε το οξυγόνο να καταναλώνεται. Επίσης, για την αξιολόγηση της ακρίβειας της μεθόδου πραγματοποιούνται έλεγχοι ποιότητας, χρησιμοποίηση διαλυμάτων και προτύπων. Ο καθορισμός του διαλυμένου οξυγόνου στο δείγμα καθορίζεται μέσω της

83

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

μεθόδου τιτλοδότησης Winkler. Η διαφορά μεταξύ της αρχικής τιμής του DO (πριν την επώαση) και της τελικής (μετά την επώαση) αποτελεί το BOD του δείγματος. Ένα κατάλληλο όριο ανίχνευσης είναι mg / L. Γιατί πέντε ημέρες;... Σε ένα μια φιάλη διεξαγωγής τεστ BOD μπορεί να χρειαστούν μέχρι και 25 ημέρες για μη ανίχνευση περεταίρω αλλαγών. Ανάλογα με τη φύση του δείγματος, το τεστ μπορεί να ολοκληρωθεί σε λίγες ημέρες. Ένας λογικός συμβιβασμός για την αποφυγή της μεγάλης αναμονής και για τη λήψη αξιόπιστων αποτελεσμάτων είναι ο χρόνος των 5 ημερών. Όσο τα δείγματα είναι περίπου τα ίδια από τη μια περίοδο δειγματοληψίας στην άλλη, το τεστ 5 ημερών δουλεύει ικανοποιητικά. Για παράδειγμα, δείγματα από μια μονάδα επεξεργασίας αποβλήτων θα έχουν την ίδια φύση για μεγάλες περιόδους. Το BOD 5 ημερών είναι σημαντικό για την ανάδειξη διακυμάνσεων στην απόδοση της μονάδας. Η ακόλουθη εικόνα παρουσιάζει την προσομοίωση του BOD με διαφορετικούς συντελεστές ρυθμού. Σημειώσατε την κάθετη γραμμή για 5 ημέρες. Αν τα δείγματα είναι αρκετά διαφορετικά στη σύνθεσή τους, το σφάλμα που θα προκύψει συγκρίνοντάς τα σε 5 ημέρες θα είναι μεγάλο, και θα χρειάζεται περισσότερος χρόνος για το τεστ. Αυτό συνδυάζεται με μεγάλο χρόνο αναμονής για τα αποτελέσματα και με καθυστέρηση στις πραγματοποιήσεις ρυθμίσεων με βάση τα αποτελέσματα, γεγονός που μπορεί να αποβεί κοστοβόρο.

Fig. 1.3.4 Τυπική καμπύλη BOD για λύματα που δείχνει τις απαιτήσεις ανθρακούχου και αζωτόχου οξυγόνου. (Reprinted, with permission, from S.R. Qasim, 1985, Wastewater treatment plants-Planning, design, and operation, New York: Holt, Rinehart and Winston.)

more …..

MORE INFORMATION ABOUT BOD MEASUREMENT ………………

Required Equipment...

The following is a list of necessary materials and equipment for starting the procedure : (1) Series of 250-300 ml BOD bottles with ground glass stoppers, and caps, (2) Incubator set at o 20 C, (3) Two large carboys (20 liter capacity depending on sample amount), (4) Series of class A pipets (0.2 mL - 10 mL), (5) Aeration device, (6) pH - meter, (7) Six 500 ml

84

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ehrlenmeyer flasks, (8) Millipore water, (9) Phosphate buffer pillows for every 6 liter carboy volume, (10) DO - meter with membrane electrode, (11) Seed, (12) 50 ml class A buret, (13) Stir plates and stir bars, (14) Series of volumetric flasks, (15) Series of beakers and (16) Deionized water.

Required Reagents...

The following is a list of reagents used in this method that are commercially prepared : (1) Concentrated sulfuric acid, (2) 0.0375 N Sodium thiosulfate, (3) Starch indicator, (4) Crystalline D-glucose and glutamic acid, (5) Bleach (5.25 %), (6) Acetic acid, (7) Potassium iodide, (8) Sodium hydroxide pellets, (9) Manganese sulfate and (10) Sodium sulfite. The remaining reagents are prepared within the laboratory. Caution must be taken since the shelf life of these reagents should not exceed 6 months unless otherwise noted. (1) 0.1 N Sulfuric acid : Add 2.8 mls concentrated acid to 1 liter distilled water. (2) 0.1 N Sodium hydroxide : Add 4 grams sodium hydroxide pellets to 1 liter distilled water. (3) Sodium sulfite solution : Prepare daily. Dissolve 1.575 g sodium sulfite up to one liter deionized water. (4) Manganese sulfate solution : Dissolve 364 grams manganese sulfate up to one liter deionized water.

Slight heating and filtration may be necessary. (5) Glucose - Glutamic solution : Dissolve 75 mg glucose and 75 mg glutamic acid up to 500 ml deionized water. Sufficient stirring is required. (6) Alkali azide solution : In a 1 liter volumetric, dissolve 500 gram sodium hrdroxide pellets with 150 grams potassium iodide. When dissoliution is complete, add an additional 40 mls distilled water with 10 grams sodium azide. Caution must be taken when handling this solution. (7) 1 + 1 Acetic acid : 500 ml pure grade acetic acid is added to 500 ml deionized water with stirring. Caution must be taken since the temperature of the solution will increase rapidly. (8) Potassium iodide solution : Dissolve 10 grams potassium iodide in 100 ml volumetric flask with distilled water.

Sample Preparation...

Handling of the sample is critical to this procedure. The sample must be incubated within 48 hours of its original sampling time. Analysis after this point will have significant effects on the oxygen concentration within the sample and may often lead to less than accurate results.

Usually, the DO of the sample will tend to decrease. When the sample is first brought in for analysis, it must be maintained at a temperature of approximatley 4 degrees Celsius. This is to ensure the fact that the oxygen concentration will remain constant and will also inhibit the further growth of organisms. Once in the lab, the pH of the sample must be adjusted for analysis. The desired pH for this procedure is between 6.5 and 7.5 where bacterial growth is possible. A 100 ml sample is usually adjusted with 0.1 N sulfuric acid or 0.1 N sodium hydroxide depending on the original pH of the sample. Once obtained, the sample content is checked to deterimine chlorine content. Chlorine must be removed from the sample because it introduces an interference with the dissolved oxygen .

Chlorine Content...

The chlorine content on a 100 ml neutralized sample can be determined by adding 10 ml potassium iodide solution and 10 ml 1 + 1 acetic acid as mentioned in the reagents section.

When fully mixed, the addition of a starch indicator will denote the presence of chlorine if the sample turns a greyish - black. At this point, dropwise addition of freshly prepared sodium sulfite will diminsh the chlorine within the 100 ml sample. Once the chlorine has been dissipated, a new 100 ml sample must be neutralized and the same number of sodium sulfite drops must be added. At this point, the sample is ready for analysis. If no chlorine is detected in the sample after the 20 ml reagent addition, the addition of sodium sulfite is not necessary, and the sample must be neutralized again from a fresh sample.

Procedure...

Once reagents have been properly prepared, the sample is ready for analysis. The BOD procedure including the DO analysis is actually quite lengthy, so time maintenance is important. This portion can be carried out in four separate steps including carboy setup, adjustment of DO, preparation of seed inoculum, and BOD sample preparation. It is best to

85

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

set up the carboy as soon as possible to ensure proper results. In addition, the BOD sample preparation is the last step of the procedure.

Carboy Set Up : The BOD procedure calls for two carboys to be used each time the procedure is carried out. The carboys will contain the water necessary for the procedure, and two are used instead of one to serve as a source of comparison amongst carboys. Also, it is a good idea to have two sources of water in case something goes terribly wrong with one of the carboys, there will be some sort of back up. To ensure that the two carboys involved in the procedure are free of contaminants, the carboys must first be rinsed with acid and water.

Sufficient water should be rinsed to eliminate all traces of acid. Once the acid is flushed from the carboys, a small amount of bleach is added to eliminate excess organisms that may serve as sources of interference. The carboys are again flushed with adequate deionized water until the presence of bleach is eliminated. The carboys are then filled with pure water that has been finely filtered. Millipore water seems to work best in this procedure. The carboys should be filled up to supply atleast six liters for the first sample, and three liters for each successive sample. The six liters for the first sample are necessary because quality controls will also be included as part of the run. Once filled, one phosphate buffer pillow is added to the carboy per six liters water. These pillows are commercially available, and save the analyst time from preparing the reagents. After addition, the water solutions must be aerated until the point of saturation. Commonly, many laboratories will prepare this water the day before the procedure, but five hours prior to analysis appears to be sufficient. After aeration, the water is ready to be used to fill the BOD bottles, and must be capped until then.

Seed Preparation : The seed solution must be set up some time before the BOD bottle are filled with water. This is done by adding 0.045 grams of a polyseed inoculum (or sometimes a BOD sample can be used as the inoculum) to 250 mls distilled water. The seed will not dissolve but it is important that the seed is stirred continously at moderate speed for about two hours. At approxiamtley 30 minutes prior to use, the seed solution is allowed to settle undisturbed. Caution must be taken not to disturb the seed particles because the liquid portion of the solution is used in the procedure. Remnants of actual seed within the prepared BOD bottles could greatly effect the results.

DO Preparation : The DO (dissolved oxygen) of the prepared carboy water must be determined to serve as a reference to all other sample and standard readings. This is most often accomplished by performing a Winkler titration on the carboy water, and adjusting the DO meter to this reading. This method is not contained in the BOD procedure, but rather comes from Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (Method 218B: Azide Modification: 1971). In my experience, we often used a pH meter with an electrode that could also determine the DO of the solution as our DO meter. The Winkler titration is carried out by first withdrawing three samples of water from each carboy. Caution must be taken that no air bubbles become trapped in the bottle. As a result, it is best to withdraw the water slowly while the bottles are tilted slightly. Once filled, one bottle from each carboy is set aside until later. The remaining four bottles are used in the actual titration. 2 mls manganese sulfate is added into each bottle under the surface of the water, followed by 2 mls alkali azide solution.

The bottles are stoppered and shaken until a brown floc appears. The bottles are allowed to settle until the floc is halfway settled. The bottles are then shaken again and allowed to settle.

Once settled, 2 mls concentrated sulfuric acid is added down the neck of each bottle and the bottles are shaken again. At this point, the floc will disappear and the solutions should be amber in color. Now, the solutions are ready for titration. The solutions are first transfered to 500 ml ehrlenmeyer flasks. Each solution is titrated with 0.0375 N sodium thiosulfate until the solution turns a pale yellow. (Standard Methods suggests using 0.025 N sodium thiosulfate for a different volume of sample.) At this point, a few drops of starch indicator are added to turn the solution a dark blue. Titration continues until the solution turns clear. The volume of titrant used in mls directly corresponds to the DO of the sample. The average DO reading from each carboy is calculated and recorded. If the DO readings from each carboy set are not relatively close to each other (within 0.1 mls) the process must be repeated until consistent DO readings are obtained. The DO readings should normally fall between 6.0 and 9.0 mg/L. If values are greater than 9.0 mg/L, the carboy water must be aerated again to reduce the DO. Once the DO readings are calculated, the two bottles that were withdrawn at the beginning

86

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

are now used. The carboy bottle from which the samples will be made up from is used to adjust the DO meter (in our case, the pH meter). Once adjusted, the DO of the other bottle is measured to determine whether the meter is reading correctly. If the meter reading comes within 0.1 of the Winkler reading, the calibration is complete. If not, the entire Winkler procedure must be completed for both carboys.

BOD Sample Preparation : Finally, the last step in the BOD procedure involves inoculating the sample with various dilutions along with standards and blanks for quality control. The following quality control must always accompany each BOD run : (1) 2 carboy water blanks, (2) 4 standards, (3) 2 seeded blanks and (4) optional control sample. Usually, many laboratories will include one set of QC for every ten samples. Additional QC is necessary for more than 10 samples. Preparation : (1) Water blanks - carboy water is withdrawn to the rim of the bottles. (2) Standards - 4, 6, 6, and 8 mls of standard solution are added to separate bottles. An additional 2 mls of seed solution is added to each bottle and the bottles are then filled to the rim with carboy water. (3) Seeded blanks - 2 mls of seed solution are added to each of 2 BOD bottles. The bottles are filled to the rim with carboy water. (4) Samples- 4-5 bottles are usually necessary for each sample. Some samples may have to be diluted in order for the DO range to be detected by the meter. Observation of the sample will usually give an indication to its dilution. Clean samples usually require small dilutions whereas wastewater samples will need high dilutions due to their high BOD values. Once reasonable dilutions have been determined, the specific volume of sample is added to each bottle along with 2 mls polyseed. The bottles are filled to the rim with carboy water. Once all the bottles have been filled, the initial DO's of each solution is determined on the meter and recorded. Once recorded, the bottles are capped with ground glass stoppers to avoid excess bubbles and o capped. The bottles are placed in an incubator at approxiamtely 20 C where they will remian for five days.

Analysis : After five days of incubation, the samples are ready to be analysed. The samples are removed from the incubator and allowed to equilibrate to room temperature. In the meantime, the analyst should calibrate the meter again with the carboy water as in the DO sample preparation section. It may be desired to use fresh carboy water for the calibration as in the carboy set up section. Once the meter is calibrated, the samples are read starting with the blanks and ending with the actual samples. The final DO of each solution is recorded and the initial and final readings will be used to calculate the BOD. The best results come about when the initial and final DO values for the blanks are similar indicating the absence of organisms and reliable equipment. The blank DO should normally be less than 0.2 mg / L. BOD Calculations...

The calculations for BOD take into account the unseeded blanks and the seeded solutions.

These values must be subtracted out in order to obtain reasonable BOD results. The following calculations are taken from Standard Methods (Method 507: 1985, p. 531). (1) The BOD of the blanks are calculated by subtracting the final DO from the initial DO : BODblank = DO1 - DO2 (2) The BOD of the seeds are calculated by subtracting the final DO from the initial DO and multiplying this number by the dilution factor : BODseed = ( DO1 - DO2 ) x ( Dilution factor per 300 ml ) (3) The BOD of sample and standards are calculated by subtracting the final DO from the initial DO and multiplying this number by the dilution factor. The final value is determined by substracting out the BOD blank and the seed blank for each delta DO. If the testing procedure was carried out correctly and the dilutions of the sample were made appropriately, the analyst should have obtained BOD values that are within a reasonable percent error and relative percent difference. Generally, values are discarded for a specific sample dilution if the final DO of the sample is < 1.0 mg/L of if delta DO is < 1.0 mg/L. This also stresses the importance of using different dilutions for each sample to key in on the appropraite BOD when little is known about how the sample will react and how high its BOD levels are.

87

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Χημική Απαίτηση Οξυγόνου... Το τεστ COD πραγματοποιείται θερμαίνοντας το δείγμα σε ένα όξινο χρωμικό διάλυμα, το οποίο οξειδώνει την οργανική ύλη χημικά. Η ποσότητα του χρωμικού διαλύματος που απομένει (μετρούμενο με τιτλοδότηση), ή η ποσότητα του χρωμίου (μετρούμενο στοιχειομετρικά) αποδίδεται ως απαίτηση οξυγόνου. Η βιοαποικοδομησιμότητα, οι τοξίνες και τα βακτήρια δεν είναι σημαντικά, και το τεστ ολοκληρώνεται σε περίπου 2 ώρες. Οι τιμές θα είναι υψηλότερες από αυτές του BOD. Ολικός Οργανικός Άνθρακας... Η μέτρηση TOC πραγματοποιείται με όργανο. Ο οργανικός άνθρακας οξειδώνεται σε διοξείδιο του άνθρακα με καύση ή με χημική οξείδωση στο διάλυμα. Το διοξείδιο του άνθρακα σαρώνεται και μετράται με φασματομετρία υπερύθρου ή διαλύοντάς το στο νερό και μετρώντας την αλλαγή του pH (το αέριο είναι όξινο). Και το COD και το TOC συχνά συσχετίζονται με το BOD για ένα συγκεκριμένο δείγμα υγρού αποβλήτου, αλλά κάθε υγρό απόβλητο είναι διαφορετικό. Κατά μια χονδρική εκτίμηση, το COD των ανεπεξέργαστων αστικών λυμάτων είναι περίπου 2,5 φορές το BOD5. Στερεά

Ένα υγρό μπορεί να περιέχει μια ποσότητα στερεού υλικού σε διαλυμένη ή αιωρούμενη μορφή. Ο όρος ‘διαλυμένη’ υπονοεί ότι τα μόρια μιας ουσίας αναμιγνύονται με τα μόρια του νερού. Στην πράξη, τα στερεά θεωρούνται ως ‘διαλυμένα’ αν περάσουν από φίλτρο ινών υάλου με άνοιγμα πόρων περίπου 1 μικρόμετρο. Τα στερεά που κατακρατούνται στο φίλτρο ορίζονται ως ‘αιωρούμενα’ στερεά. Τα στερεά που καθιζάνουν σε ένα δείγμα νερού σε συνθήκες ηρεμίας για χρονική περίοδο μιας ώρας ορίζονται ως ‘καθιζάνοντα’. Τα στερεά, επίσης, κατηγοριοποιούνται ως ‘σταθερά’ ή ‘αιωρούμενα’. Τα σταθερά στερεά είναι βασικά η τέφρα που απομένει μετά την καύση των ξηρών στερεών, ενώ τα αιωρούμενα στερεά είναι αυτά που χάνονται σε αυτή τη διαδικασία. Το άθροισμα αυτών των δύο αναφέρεται ως ‘ολικά’ στερεά. (Αυτό ενδέχεται να είναι παραπλανητικό, καθώς η λέξη ‘ολικό’ χρησιμοποιείται επίσης για το άθροισμα των αιωρούμενων και των διαλυμένων στερεών). Τα πτητικά στερεά συχνά χρησιμοποιούνται ως μια εκτίμηση της παρουσίας οργανικής ύλης.

88

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Fig 1.3.5.Τυπική σύνθεση στερεών σε λύματα (δεν περιλαμβάνονται επιπλέοντα στερεά) Adapted, in part, from Crites and Tchobanoglous (1998)

Σημασία... Τα στερεά στα λύματα συμβάλλουν στο σχηματισμό ιζήματος. Τα πτητικά στερεά μπορεί να συσχετίζονται με την απαίτηση σε οξυγόνο. Τα αιωρούμενα και τα διαλυμένα οργανικά στερεά έχουν σημαντικό ρόλο στη μόλυνση (υποστηρίζοντας την ανάπτυξη των μικροοργανισμών ως πηγές τροφής και προστατεύοντάς τους από απολυμαντικά). Οι περισσότερες τεχνολογίες διαχείρισης εστιάζουν στην αφαίρεση ή τον περιορισμό των οργανικών στερεών στα λύματα με στόχο να μην αναπτυχθούν παθογόνοι και άλλοι μικροοργανισμοί που προκαλούν προβλήματα στο περιβάλλον, στην οικολογία των φυσικών συστημάτων και στη δημόσια υγεία. more …

Measurement of SOLIDS Total solids (TS) are determined by drying a known amount of a sample at a temperature of 103 to 105 C in a tared (pre-weighed) vessel, such as a porcelain dish, cooling in a dry atmosphere (in a container known as a desiccator), weighing on an analytical balance, subtracting the tare weight, and dividing by the original amount of sample. Results can be expressed in mg/L if the sample was originally measured out by volume; or percent by weight, if the sample was originally weighed. If the sample is then burned in a furnace at about 500 C, cooled, and weighed, the fixed (FS) or volatile solids (VS) can be determined. If the original sample is filtered through a tared glass-fiber filter, which is then dried, the weight of the material captured on the filter is used to figure the total suspended solids (TSS). Burning the filter in the furnace allows measurement of volatile suspended solids (VSS) or fixed suspended solids (FSS). The dissolved solids (DS) can be estimated from the difference between the total solids and the total suspended solids, but the official method calls for drying the filtrate (the liquid which passes through the filter) in a dish at 180 C (and, of course, there

89

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

are TDS, FDS and VDS). An estimate of total suspended solids can be obtained by an optical/instrumental measurement known as turbidity. The sample is placed in a glass tube; a beam of light is shined through it, and the light scattered at right angles to the beam is measured photometrically. In the same way that COD can be correlated with BOD, turbidity can be correlated with TSS; but the correlation will hold only for the particular sample from which it was derived. Similarly, an estimate of dissolved solids is often made by measuring the water's electrical conductivity. Pure water does not conduct electricity. If substances which dissociate into electrically charged ions are dissolved in the water, they will conduct a current, roughly proportional to the amount of dissolved substances. Conductivity can be used to track sewage pollution. Note, however, that many organic materials dissolve in water without producing ions. So, while a salt solution may have a high electrical conductivity, a concentrated solution of sugar would go undetected by this method. Θρεπτικά... Ως Θρεπτικά θεωρούνται κυρίως οι ενώσεις του αζώτου ή του φωσφόρου, παρόλο που και άλλα στοιχεία, όπως σίδηρος, μαγνήσιο, και κάλιο είναι επίσης απαραίτητα για την ανάπτυξη των βακτηρίων και των φυτών. Το άζωτο συναντάται κυρίως με τη μορφή των νιτρικών (NO3 ) και νιτρωδών (NO2 ), της αμμωνίας ή του ‘οργανικού αζώτου’ όπου το άζωτο είναι μέρος οργανικών ενώσεων όπως αμινοξέα, πρωτεΐνες, νουκλεϊκα οξέα και πολλές άλλες ενώσεις. Όλα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως θρεπτικά. Ωστόσο, το οργανικό άζωτο πρέπει πρώτα να αποσυντεθεί σε απλούστερη μορφή. Ο φώσφορος είναι βιολογικά σημαντικός στη μορφή των φωσφορικών, το στάδιο μεγαλύτερης οξείδωσης του στοιχείου. Η πιο βιολογικά -3 διαθέσιμη μορφή είναι τα διαλυμένα ορθοφοσφωρικά (PO4 ). Σε διάλυμα, υπάρχουν μέχρι 3 υδρογόνα συνδεμένα στο μόριο, και κάθε ένα μειώνει το αρνητικό φορτίο κατά ένα. Η ποσότητα αυτών των υδρογόνων εξαρτάται από το pH. Υπάρχουν επίσης συμπυκνωμένες μορφές φωσφορικών, με περισσότερα από ένα άτομα φωσφόρου ανά ιόν, όπως πυροφωσφορικά και πολυφωσφορικά. Υπάρχουν επίσης οργανικά φωσφορικά, και όλες αυτές οι μορφές μπορεί να είναι είτε διαλυμένες είτε σωματιδιακές (αδιάλυτες). Το άθροισμα όλων αυτών των μορφών είναι γνωστό ως ολικός φώσφορος. Σημασία.. Αυτά τα θρεπτικά είναι σημαντικά στα φυσικά νερά επειδή, σε περίσσεια, μπορούν να προκαλέσουν υπέρμετρη ανάπτυξη αλγών και φυκιών. Στην επεξεργασία λυμάτων, η έλλειψη των θρεπτικών μπορεί να περιορίσει την αποτελεσματικότητα των διεργασιών βιολογικής διαχείρισης. Σε ορισμένες μονάδες διαχείρισης βιομηχανικών λυμάτων, αμμωνία ή φωσφορικό οξύ πρέπει να προτίθεται ως συμπλήρωμα.

more ….

Measuremen of Ammonia Ammonia can be measured colorimetrically, by the Nessler or phenate methods, after distillation from an alkaline solution to separate it from interferences. It can also be determined by an electrode method, sometimes without distillation, since there are fewer interferences. Organically-bound, reduced nitrogen can be determined by the same methods after a digestion (the Kjeldahl digestion) which converts the nitrogen in those compounds to ammonia. The combination of ammonia and organic nitrogen is known as "Total Kjeldahl Nitrogen," or TKN. (TKN analysis is used for measuring protein content of animal feeds, as well.) Nitrite is determined colorimetrically. Nitrate can also be determined this way; the most popular way is by first reducing nitrate to nitrite chemically using cadmium, then analyzing the nitrite. There is an electrode method for nitrate, but it is not considered too accurate. Finally, + ammonia (as the positively charged ammonium ion, NH4 ), nitrate, and nitrite can be measured by ion chromatography, as well. Phosphate can be measured by ion chromatography, also. Greater sensitivity, at lower cost, is obtained by colorimetric methods

90

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

which measure dissolved orthophosphate. Some insoluble phosphates and condensed phosphates - so called "acid-hydrolyzable phosphate" - can be included by heating the sample with acid to convert these forms to orthophosphate. If the organic phosphate is to be included, to measure "total phosphate", then the sample must be digested with acid and an oxidizing agent, to convert everything to the orthophosphate form. Χλώριο... Η καθαρή μορφή του στοιχείο είναι Cl2, το οποίο είναι αέριο ή υγρό σε κανονικές θερμοκρασίες, ανάλογα με την πίεση. Όταν διαλύεται στο νερό, το περισσότερο από αυτό αντιδρά και σχηματίζει υποχλωριώδες οξύ (HOCl) και υδροχλωρικό οξύ (HCl), τα οποία + κάνουν το νερό πιο όξινο. Το HOCl διαλύεται, ως ένα βαθμό, και σχηματίζει H και OCl , τα οποία καλούνται υποχλωριώδη ιόντα. (Το HCl διαλύεται τελείως).Αν υπάρχει αρκετή αλκαλικότητα για την αντίδραση με ιόντα υδρογόνου που παράγονται και να διατηρηθεί το pH ουδέτερο, το περισσότερο από το χλώριο θα είναι στη μορφή υποχλωριώδους οξέος και υποχλωριώδους ιόντος. Η απολύμανση μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας διαλύματα υποχλωριώδους νατρίου, το οποίο παράγει παρόμοιες ουσίες στο διάλυμα. Το υποχλωριώδες ιόν δε θεωρείται τόσο δυνατό απολυμαντικό μέσο, συνεπώς το pH επηρεάζει την αποτελεσματικότητα της απολύμανσης. Το διαλυμένο χλώριο, το υποχλωριώδες οξύ και το υποχλωριώδες ιόν, όλα μαζί, είναι γνωστά ως ‘ελεύθερο χλώριο’. Το ελεύθερο χλώριο αντιδρά με την αμμωνία σε ένα διάλυμα και σχηματίζονται ενώσεις οι οποίες καλούνται χλωραμίνες και αποτελούν πιο αδύναμα απολυμαντικά από το ελεύθερο χλώριο, αλλά δε χρησιμοποιείται για παράπλευρες αντιδράσεις στο βαθμό που το κάνει το ελεύθερο χλώριο. Το ελεύθερο χλώριο (και οι χλωραμίνες) επίσης αντιδρά με τις ενώσεις οργανικού αζώτου και σχηματίζονται οργανικές χλωραμίνες, οι οποίες είναι ακόμα πιο αδύναμα απολυμαντικά. Οι χλωραμίνες αποτελούν το ‘μικτό χλώριο’, και το άθροισμα των ελεύθερων και των μικτών μορφών καλείται ‘ολικό χλώριο’. (Σημειώσατε ότι μια αρκετά μεγάλη ποσότητα χλωρίου μπορεί να οξειδώσει την αμμωνία σε αέριο άζωτο. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένας χημικός τρόπος απομάκρυνσης της αμμωνίας. Σημασία... Το χλώριο χρησιμοποιείται ευρέως ως ένα απολυμαντικό μέσο για το πόσιμο νερό και τα λύματα. Μειονεκτήματα αποτελούν τα τοξικά και καρκινογόνα παραπροϊόντα, όπως χλωροφόρμιο, το οποίο σχηματίζεται όταν το χλώριο αντιδρά με την οργανική ύλη που υπάρχει στο νερό. Αν δε μετατραπεί σε χλωριούχο άλας, το χλώριο από μόνο του είναι τοξικό προς την υδρόβια ζωή στους υδάτινους αποδέκτες. Επίσης, το καθαρό χλώριο είναι επικίνδυνο για αποθήκευση και μεταφορά εξαιτίας της πιθανότητας ακούσιας απελευθέρωσής του στην ατμόσφαιρα. Κάποιες μονάδες επεξεργασίες χρησιμοποιούν υποχλωριώδες διάλυμα επειδή είναι πιο εύκολα να χειριστεί, ενώ κάποιες άλλες χρησιμοποιούν απολύμανση με ακτινοβολία UV ή με όζον. more ….

Measuremen of Chlorine There are several choices for chlorine measurement, some of which can distinguish between free chlorine and the various chloramines. There are titrations involving visual, color-indicator endpoints, as well as electrochemically measured endpoints. Some of them can be used to differentiate among the various forms of chlorine depending on whether iodide ion is added to the testing mixture. The indicator known as DPD (full name, N,Ndiethylparaphenylenediamine) can be used to measure free or total chlorine both colorimetrically or as a titration indicator. "Amperometric titration" is a sensitive electrochemical method. Έλαια και λίπη ...

91

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Είναι η ονομασία που δίνεται σε μια κατηγορία υλικών τα οποία μπορούν να ανακτηθούν από το νερό χρησιμοποιόντας συγκεκριμένα οργανικά διαλύματα. Μπορεί να έχουν βιολογική προέλευση (ζωικά λίπη, φυτικά λίπη), μπορεί να είναι ‘ορυκτά’ (πετρελαϊικοί υδρογονάνθρακες) ή μπορεί να είναι συνθετικές οργανικές ενώσεις. Τα λίπη και τα λάδια από εστιατόρια και βιομηχανίες φαγητού μπορεί να αποφράξουν τις αποχετεύσεις. Τα προϊόντα πετρελαίου μπορεί να είναι τοξικά και εύφλεκτα. Επίσης, ενδέχεται να επικαλύπτουν επιφάνειες και να αναστέλλουν τη διαδικασία της βιοαποικοδόμησης από τους μικροοργανισμούς στις μονάδες διαχείρισης λυμάτων. Είναι κυρίως βιοαποικοδομήσιμα, ειδικά τα βιολογικά λάδια και λίπη, αλλά αποτελούν πρόβλημα, δεδομένου οτι σχηματίσουν μια ξεχωριστή φάση από το νερό. more ….

Measurement of Oil and Grease The major method of analysis is liquid-liquid extraction. Currently, the chlorofluorocarbon known as CFC-113 is used, but is due to be phased out in favor of the hydrocarbon, hexane, because of the damage done by CFC's to the stratospheric ozone layer. In the procedure, the sample is acidified, and then shaken several times with the solvent. The solvent portions are combined and evaporated, and the residue is measured by weight. In a CFC solution, the concentration of the oil/grease can also be measured by infrared spectrophotometry without having to evaporate the solvent. To determine petroleum hydrocarbons alone, the extract solution can be treated with the material, silica gel, which absorbs the more polar biological compounds. A newer method, solid phase extraction, passes the water sample through a small column or filter containing solid sorbent material which absorbs the oil and grease. It is then desorbed from the sorbent using a solvent and analyzed as above. Μέταλλα... Χημικά, τα μέταλλα κατηγοριοποιούνται ως στοιχεία τα οποία τείνουν να χάσουν τα ηλεκτρόνιά τους σε μια χημική αντίδραση. Ως στερεά, έχουν ηλεκτρόνια που κινούνται εύκολα, τα οποία τα κάνουν καλούς αγωγούς ηλεκτρισμού και ανακλαστήρες φωτός. Σε ενώσεις, τείνουν να είναι αρνητικά φορτισμένα, επειδή χάνουν τα ηλεκτρόνιά τους (τα οποία είναι αρνητικά φορτισμένα), και τείνουν να συνδέονται με μη μέταλλα. Η τάση αυτή καθιστά κάποια από αυτά βιολογικά χρήσιμα ως μέρος των βιοχημικά ενεργών ενώσεων όπως τα ένζημα. Άλλα, όπως ο μόλυβδος, το κάδμιο και ο υδράργυρος είναι πολύ τοξικά, καθώς επεμβαίνουν στην ομαλή λειτουργία αυτών των βιολογικών ενώσεων. Η US EPA έχει καταχωρήσει εννέα μέταλλα τα οποία χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία ως τοξικά μέταλλα.

more ….

Measurement of metals There are numerous colorimetric methods for metals. Most of them are more useful in a purer medium, such as drinking water, than they are in wastewater, because of the presence of interfering substances. The most popular methods in use today involve one form or another of atomic spectroscopy, as described previously. Another technique, X-ray spectroscopy, is useful primarily for solid samples. There are also electrochemical methods, like polarography and "anodic stripping voltametry" which are quite sensitive; but due to their complexity, they are confined mostly to research purposes. Υδροκυάνιο...

92

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Το υδροκυάνιο είναι ένα ιόν το οποίο αποτελείται από άνθρακα και άζωτο. Χρησιμοποιείται στις βιομηχανίες εξόρυξης, φινιρίσματος και επικαλύψεων, συνήθως ως άλας νατρίου και καλίου, NaCN ή KCN, λόγω της δυνατότητάς του να δεσμεύεται πολύ δυνατά με μέταλα και να σχηματίζει πολύπλοκα υδατοδιαλυτά ιόντα. Αυτή η ίδια ιδιότητα τα καθιστά πολύ τοξικά προς ζώντες οργανισμούς επειδή εμποδίζει την ομαλή δραστηριότητα των βιολογικά σημαντικών μορίων που περιέχουν μέταλλα. Παρ’ όλα αυτά, σε χαμηλές συγκεντρώσεις είναι βιοαποικοδομήσιμα από ορισμένα βακτήρια και μπορούν να εγκληματιστούν σε υψηλότερες συγκεντρώσεις αν υπάρχει αρκετός χρόνος. Για μη εγκληματισμένους μικροοργανισμούς, όμως, η παρουσία υδροκυανίου μπορεί να οδηγήσει σε αναστολή ή ακόμη και σε ξαφνικό θάνατο, γεγονός το οποία θα προκαλέσει σοβαρό πρόβλημα στη μονάδα. more ….

Measurement of cyanide Cyanides are usually measured by a sensitive colorimetric / spectrophotometric procedure which can detect levels down to about 5 parts per billion in water. Since much of the cyanide in a sample is likely to be bound to metal ions, a digestion / distillation procedure is necessary to measure "total" cyanide. Cyanide can also be measured by ion chromatography or an electrode method, though the latter is not considered too accurate. Τοξικές Οργανικές Ενώσεις... Μία οργανική ένωση είναι κάθε ένωση η οποία περιέχει οργανική ένωση, με την εξαίρεση του μονοξειδίου και του άνθρακα, του διοξειδίου του άνθρακα, των ανθρακικών, ή των κυανιούχων. Οι οργανικές ενώσεις περιέχουν αλυσίδες και/ή δακτυλίους από συνδεδεμένα άτομα άνθρακα, συχνά με άλλα στοιχεία προσκολλημένα. Υπάρχουν εκατομμύρια πιθανές ενώσεις με πολλές χρήσιμες ιδιότητες. Πολλές είναι βιολογικά ενεργές, καθώς όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί είναι φτιαγμένοι από οργανικά μόρια. Οι βιομηχανίες χρησιμοποιούν και παράγουν χιλιάδες οργανικές ενώσεις στην κατασκευή πλαστικών, συνθετικών ινών, καουτσούκ, φαρμακευτικά, φυτοφάρμακα και προϊόντα πετρελαίου. Κάποιες από τις ενώσεις αποτελούν πρώτες ύλες, κάποιες διαλύματα, και άλλες παραπροϊόντα. Η US EPA έχει καταχωρήσει 116 από αυτούς ως τοξικούς ‘κυρίαρχους ρύπους’, ενώ πολλές πολιτείες έχουν μεγαλύτερες λίστες. Μια από τις κύριες ομάδες είναι οι πτητικές οργανικές ενώσεις (VOC's), πολλές από αυτές είναι διαλύτες που περιέχον χλώριο. Σε αυτή την ομάδα ανήκουν και οι υδρογονάνθρακες πετρελαίου και πρώτες ύλες για πλαστικά, βαφές και φαρμακευτικά προϊόντα. Η ‘ημι-πτητική’ ομάδα περιλαμβάνει διαλυτούς PAH’s (πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες, όπως ναφθαλίνη και ανθρακένιο), καθώς επίσης φυτοφάρμακα, κυρίως χλωριωμένα) και PCB's (πολυχλωριωμένα διφαινύλια, τα οποία παλιότερα χρησιμοποιόντουσαν στους ηλεκτρικούς μετασχηματιστές και άλλα προϊόντα).

more ….

Measurement of Toxic Organic Compounds...

Most of these are analyzed routinely by gas chromatography (GC), often followed by mass spectrometry (MS) for identification. HPLC is also used for some analytes. A technique which is becoming available for field measurements for some of these compounds is immunoassay, sometimes called ELISA, for "enzyme-linked immunosorbent assay". This method, which produces a color reaction related to the concentration of the target compound, or family of compounds, is portable, relatively inexpensive and does not require a great deal of training. It is in use more for surveying hazardous waste sites, however, than for water analysis. Αλκαλικότητα Η αλακαλικότητα στα λύματα προκύπτει από την παρουσία υδροξειδίων [OH-], ανθρακικών [CO3-], διττανθρακικών [HCO ] από στοιχεία όπως ασβέστιο, μαγνήσιο, νάτριο, κάλιο, και αμωνία. Από αυτά,

93

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

τα πιο κοινά είναι τα δισσανθρακικά (HCO3-) ασβεστίου και μαγνησίου. Βορικά, πυριτικά, φωσφορικά, και παρόμοιες ενώσεις μπορούν επίσης να συμβάλουν στην αλκαλικότητα. Η αλκαλικότητα στα λύματα βοηθάει στην αντίσταση της αλλαγής του pH που προκαλείται από την προσθήκη οξέων. Κανονικά τα λύματα είναι αλκαλικά, καθώς παίρνουν την αλκαλικότητά τους από την παροχή νερού, το υπόγειο νερό, και άλλα υλικά που προστίθενται κατά την αστική χρήση. Η συγκέντρωση της αλκαλικότητας στα λύματα είναι σημαντική σε περιπτώσεις όπου χρησιμοποιείται χημική και βιολογική επεξεργασία, στην βιολογική απομάκρυνση θρεπτικών, και όπου η αμμωνία αφαιρείται με air stripping. more ….

Alkalinity is determined by titrating against a standard acid; the results are expressed in terms of calcium carbonate, mg/L as CaCO3. For most practical purposes alkalinity can be defined in terms of molar quantities, as

Adapted, in part, from Crites and Tchobanoglous (1998) Παθογόνοι Μικροοργανισμοί... Τα λύματα περιέχουν μεγάλους αριθμούς μικροβίων, όπως ιοί, βακτήρια, μύκητες, πρωτόζωα και σκώληκες (και τα αυγά τους) τα οποία μπορούν να προκαλέσουν ασθένεια σε ανθρώπους. Προέρχονται από ανθρώπους που είτε έχουν μολυνθεί είτε είναι φορείς. Ενώ πολλά από αυτά μπορούν να μετρηθούν άμεσα με μικροσκόπιο, η ανάλυση που χρησιμοποιείται συνήθως καλείται ‘μικροοργανισμός δείκτης’. Οι οργανισμοί αυτοί δεν είναι επιβλαβείς, αλλά είναι εύκολο να ελεγχθούν και επιλέγονται επειδή αποτελούν ένδειξη για την πιθανή παρουσία παθογόνων. Για παράδειγμα, οι μονάδες επεξεργασίας λυμάτων συχνά είναι υποχρεωμένες να ελέγξουν τις εκροές τους για κοπρανώδη κολοβακτηρίδια, τα οποία περιλαμβάνουν τα είδη E. Coli, ενδεικτικά ρύπανσης από υλικό που προέρχεται από εντόσθια θερμόαιμων ζώων. Στο νερό γίνεται έλεγχος για μία πιο συγκεκριμένη ομάδα, η οποία καλείται ‘ολικά κολοβακτηρίδια’, και σε ορισμένες περιπτώσεις, για γενική βακτηριδιακή ρύπανση (ετεροτροφικό κοινό άγαρ, ή HTP). more Measurement of Pathogenic Microorganisms The two most commonly used methods of analysis for indicator organisms are the multiple tube fermentation technique and the membrane filter procedure. In the first method, a number of tubes containing specific growth media are innoculated with different amounts of the sample and incubated for a particular time at a prescribed temperature. The appearance of

94

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

colors, fluorescence, or gas formation indicates the presence of bacteria belonging to the target group. The number of organisms per 100 mL in the original sample is estimated from most probable number (MPN) tables, which list the values of MPN for different combinations of positive and negative results in tubes which contained different initial volumes of the sample. Often, positive results must be confirmed by further innoculation of small amounts of material from the positive tubes into tubes containing a different media, which can extend the test to several days. The second technique involves filtering a known volume of sample through a membrane filter (made of a material such as cellulose acetate) which has a small enough pore size to retain the bacteria. The filter is then placed in a dish of sterile nutrient media, either soaked into an absorbent pad or in a gel such as agar, and sealed. The dish is incubated for the prescribed time and temperature. The media contain a colored indicator which will identify the target bacteria. Each bacterium in the original sample will result in a colony after incubation, which is large enough to see without a great deal of magnification.

The concentration in the sample can be determined by direct count of the colonies, knowing the volume of sample used. In some cases, these colonies require further confirmation.

Detection and enumeration of HTP or of specific pathogenic bacteria, such as Salmonella, E. coli or Enterococcus can be done by similar methods, but utilizing specific growth media for each type. Viruses are usually measured by concentration, followed by addition to cultures of cells which they infect and counting the number of plaques formed due to cell destruction.

Pathogenic protozoa and ova of multicelled organisms are determined by concentration and direct counting under the microscope, often with the aid of fluorescent staining compounds.

Besides, direct observation, identification of pathogenic microorganisms can be done by standard techniques used in clinical laboratories involving observing reactions in a battery of different indicating media. Some newer methods use chromatography to identify patterns of compounds which serve as "fingerprints" for certain bacteria; DNA analysis is another recent innovation. Most wastewater treatment plants, however, confine their testing to simply counting the numbers indicator bacteria.

Figure 1.3.6. Συσχετισμός των στερεών που βρίσκονται σε νερά και σε λύματα. Στη βιβλιογραφία για ποιότητα νερών, τα στερεά που περνάνε μέσα από το φίλτρο καλούνται διαλυμένα στερεά.

(Tchobanoglous and Schroeder, 1985.)

95

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

(*) Adapted from Wastewater Engineering Treatment and Reuse Metcalf & Eddy (2003),

Table 1.3.10 Κατηγοριοποίηση των ΟΛΙΚΩΝ ΣΤΕΡΕΩΝ, ανάλογα με το μέγεθος και τη μορφή τους στα λύματα. Κατηγορία σωματιδίου διαλυμένα Κολλοειδή Αιωρούμενα Καθιζάνοντα

Μέγεθος σωματιδίου, mm Μικρότερα από 10-6 10-6-10-3 Μεγαλύτερα από 10-3 Μεγαλύτερα από 10-2

Fig 1.3.7 Κατηγοριοποίηση στερεών σε λύματα (Metcalf and Eddy, Inc.1991.)

96

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Table 1.3.9 Οσμές που σχετίζονται με μη επεξεργασμένα λύματα Δύσοσμα συστατικά αμίνες Αμμωνία διαμίνες υδρόθειο Μερκαπτάνες (μεθυλική και εθυλική) Μερκαπτάνες (βουτυλική και προπυλική) Οργανικά σουλφίδια σκατόλες

Χημικός τύπος CH3NH2, (CH3)3NH NH3 NH2(CH2)4NH2, NH2(CH2)5NH2, H2S CH3SH, CH3(CH2)SH

Τύπος οσμών Ψάρι Αμμωνία Χαλασμένο ψάρι Χαλασμένα αυγά Χαλασμένα λαχανικά

(CH3)3CSH, CH3(CH2)3SH

Στάβλος ζώων

(CH3)2S, (C6H5)2S C9H9N

Χαλασμένα λαχανικά Κοπρανώδη υλικά

97

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Fig. 1.3.6 Main steps in a indicative flow sheet of a conventional wastewater treatment plant, showing the constitutes removed by each step

Table 1.3.11 Παρουσία κάποιων παθογόνων στην ουρία, a κόπρανα και ιλύ b Παθογόνος

Κοινή ονομασία της μόλυνσης που προκαλείται

Παρόντα σε:

98

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

urine faeces sewage βακτήρια: Escherichia coli

διάρροια

*

*

*

*

*

Leptospira interrogans λεπτοσπίρωση

*

Salmonella typhi

τύφος

*

Shigella spp

σιγκέλωση

*

Vibrio cholerae

χολέρα

*

Poliovirus

πολιομυελίτιδα

*

Rotaviruses

ενετερίτιδα

*

Viruses: *

Πρωτόζωα - αμοιβάδα ή κύστες: Entamoeba histolytica αμοιβάδωση

*

*

Giardia intestinalis

*

* *

γιαρδίαση

έλμινθες – παράσιτα αυγά: Ascaris lumbricoides

ασκαρίς

*

Fasciola hepatica

Ηπατική διστομίαση

*

Ancylostoma duodenale

Αγκυλοστομίαση

*

*

Necator americanus

Αγκυλοστομίαση

*

*

Schistosoma spp

σχοιστοστομίαση

*

*

Taenia spp

ταινία

*

*

Trichuris trichiura

τριχουρίαση

*

*

*

a

Η ουρία είναι συνήθως αποστειρωμένη. Η παρουσία των παθογόνων υποδηλώνει κοπρανώδη μόλυνση ή άλλη μόλυνση, όπως από Salmonella typhi, Schistosoma haematobium ή Leptospira.

Table 1.3.12. Επιβίωση Παθογόνων (στους 20-30°C) Τύπος παθογόνου

Χρόνος επιβίωσης σε ημέρες Σε κόπρανα, έδαφος και ιλύ

Σε φράσκο νερό και λύματα

Στο έδαφος

Στις καλλιέργειες

<100 (<20)

<120 (<50)

<100 (<20)

<60 (<15)*

Κοπρανώδη κολοβακτηρίδια

<90 (<50)

<60 (<30)

<70 (<20)

<30 (<15)

Salmonella spp.

<60 (<30)

<60 (<30)

<70 (<20)

<30 (<15)

Shigella spp.

<30 (<10)

<30 (<10)

-

<10 (<5)

Ιοί Εντεροιοί Βακτήρια

99

NIREAS

Vibrio cholerae Πρωτόζωα Entamoeba histolytica cysts Έλμινθες

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

<30 (<5)

<30 (<10)

<20 (<10)

< 5 (<2)

<30 (<15)

<30 (<15)

<20 (<10)

<10 (< 2)

<30 (<15)

<30 (<15)

<20 (<10)

<10 (< 2)

Πολλές

Πολλές

Πολλές

<60 (<30)

Μήνες

Μήνες

Μήνες

Ascaris lunbricoides αυγά

* Οι τιμές στις παρενθέσεις δείχνουν το συνήθη χρόνο επιβίωσης Πηγή: Feachem et al. (1983)

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ Write your answers in a notebook and then compare your answers with those on page .....

1.3A Ποιες είναι οι κύριες δράσεις για τη σωστή λειτουργία της μονάδας από τον φορέα λειτουργίας; 1.3B Από πού προέρχονται τα παθογόνα βακτήρια των λυμάτων; 1.3C Τι σημαίνει ο όρος ‘παθογόνος’; 1.3D Ποιοι είναι οι πιο κοινοί τρόποι απολύμανσης των επεξεργασμένων λυμάτων; 1.3E Από τι αποτελείται η ροή των λυμάτων; 1.3E Τα ολικά στερεά αποτελούνται από ____ και περιέχουν οργανική και ανόργανη ύλη.

στερεά, και τα δυο από τα οποία

1.3F Γιατί είναι απαραίτητη η μέτρηση των καθιζάνοντων στερεών; 1.3G Ένας κόνος Imhoff χρησιμοποιείται για τη μέτρηση των στερεών

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

1.3A Όλες οι εργασίες και δράσεις που χρειάζονται για μια πολύ καλή λειτουργία μιας μονάδας διαχείρισης λυμάτων: (1) Σωστή λειτουργία της μονάδας, σύμφωνα με τους περιβαλλοντικούς νόμους και κανονισμούς και κυρίως όλες οι εκροές να συμορφώνονται με τους εγκεκριμένους περιβαλλοντικούς όρους για τη λειτουργία της μονάδας επεξεργασίας λυμάτων.

(2) Σωστή λειτουργία της μονάδας με υγειονομικές και ασφαλείς συνθήκες εργασίας.

100

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

(3) Σωστή λειτουργία του εξοπλισμού.

(4) Όλες οι δράσεις σε κανονικές, μη κανονικές ή συνθήκες ανάγκης, σύμφωνα με τις οδηγίες του υπεύθυνου λειτουργίας της ΕΕΛ.

(5) Η δειγματοληψία, η προετοιμασία των δειγμάτων και η μεταφορά τους στο εργαστήριο για ανάλυση (6) Όλα τα βασικά τεστ και αναλύσεις, όσα είναι εφικτό να γίνονται σε εργαστήριο ή με όργανα διαθέσιμα στην ΕΕΛ.

(7) διατήρηση ημερολογίου για όλες τις καθημερινές εργασίες, όλα τα γεγονότα και τις δράσεις (8) αναφορές με όλα τα αποτελέσματα.

1.3B Τα παθογόνα βακτήρια στα λύματα προέρχονται από τα σωματικά υγρά φορέων ασθενειών 1.3C Παθογόνος σημαίνει αυτός που προκαλεί ασθένειες 1.3D Η χλωρίαση αποτελεί τον πιο κοινό τρόπο απολύμανσης των επεξεργασμένων αποβλήτων 1.3E Τα κύρια συστατικά των λυμάτων είναι: 1)Οικιακά λύματαDomestic (also called sanitary) wastewater.

2)Βιομηχανικά λύματαIndustrial wastewater.

3) Λύματα από δραστηριότητες πόλης (εμπορικά καταστήματα, δημόσιες υπηρεσίες, κλπ) 4) νερά διήθηση/εισροής 5)Νερά από καταιγίδες Απαντήσεις στις ερωτήσεις στη σελίδα...

1.3F Τα ολικά στερεά αποτελούνται από ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ και ΔΙΑΛΥΜΕΝΑ στερεά, και τα δυο από τα οποία περιέχουν οργανική και ανόργανη ύλη.

1.3G Τα καθιζάνοντα στερεά πρέπει να μετρηθούν προκειμένου να καθοριστεί η απόδοση των δεξαμενών καθίζησης. Η ποσότητα αυτή πρέπει επίσης να είναι γνωστή για τον υπολογισμό των φορτίων στις δεξαμενές καθίζησης, στις αντλίες ιλύος, και στις εγκαταστάσεις διαχείρισης ιλύος για το σκοπό του σχεδιασμού και της λειτουργίας. (Θα πρέπει να έχετε αναγνωρίσει την ανάγκη να ξέρετε την απόδοση των δεξαμενών καθίζησης.)

1.3H Ο κώνος Imhoff χρησιμοποιείται για τη μέτρηση των ΚΑΘΙΖΑΝΟΝΤΩΝ στερεών.

101

NIREAS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

102

Τοσχ έ δ ι οαυ τ όχ ρηµα τ οδο τ ήθηκ εµετ η ν υ ποστ ήρι ξ ητ ηςΕυ ρωπαϊ κ ήςΕπι τ ροπής .Η παρού σααν ακ οί ν ωσηδε σµε ύ ε ι µό ν οτ ο ν συ ν τ άκ τ ητ ηςκ αι ηΕπι τ ροπήδε νε υ θύ ν ε τ αι γι α τ υ χ ό νχ ρήσητ ωνπλ ηροφορι ώνπουπε ρι έ χ ο ν τ αι σε αυ τ ή ν .