Αξιολόγηση εναλλακτικών αποκεντρωμένων εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων μικρής κλίμακας

Abstract

Στόχος της παρούσας εργασίας είναι α) να αποτυπωθούν οι διάφορες εναλλακτικές τεχνολογιών και συστημάτων στο τομέα των αποκεντρωμένων εγκαταστάσεων επεξεργασίας υγρών αποβλήτων μικρής κλίμακας και β) να διερευνηθεί η αντιμετώπιση της αποκεντρωμένης διαχείρισης στον ελληνικό χώρο, παρέχοντας ένα κατάλογο των σημαντικότερων συστημάτων. Αρχικά γίνεται αναφορά στο νομικό πλαίσιο, τόσο σε επίπεδο ελληνικής νομοθεσίας, όσο και σε επίπεδο ευρωπαϊκής κοινότητας, όπου διακρίνεται η βούληση για μια εφικτή στο μέλλον οικονομία υδάτων, με οικολογικό, οικονομικό και κοινωνικό αντίβαρο. Η αποκεντρωμένη διαχείριση λυμάτων αποτελεί τμήμα της αειφόρου ανάπτυξης. Σύμφωνα με την έκθεση Brundland των Ηνωμένων Εθνών για το περιβάλλον και την ανάπτυξη το 1987, ως αειφόρος ή διαρκής ανάπτυξη, νοείται η ανάπτυξη, η οποία καλύπτει τις ανάγκες της σημερινής γενιάς, δίχως να επηρεάζει αρνητικά τις δυνατότητες μελλοντικών γενεών να καλύπτουν τις δικές τους ανάγκες! Στη συνέχεια αναλύεται η ποιότητα και η ποσότητα των οικιακών λυμάτων, με βάση την παροχή 150 lt / κάτοικο και ημέρα. Περίπου 60% του πόσιμου νερού καταναλώνεται στην τουαλέτα και στο μπάνιο, ενώ το 30% σε πλυντήρια πιάτων και ρούχων. Τα υγρά απόβλητα διακρίνονται σε μαύρο και γκρίζο νερό. Περίπου τα δύο τρίτα των οργανικών ουσιών προέρχονται από το μαύρο νερό. Το ίδιο φαίνεται και για τα θρεπτικά 90% του αζώτου και το 70%του φωσφόρου προέρχονται από το μαύρο νερό. Το 70% του αζώτου οφείλεται στα ούρα. Στα πλαίσια της εργασίας πραγματοποιείται η διάκριση μεταξύ μηχανικής και βιολογικής επεξεργασίας και παρουσιάζεται η επισκόπηση των σημαντικότερων αποκεντρωμένων συστημάτων μικρής κλίμακας. Κατά την επισκόπηση αποτυπώνεται με σκίτσα, πώς τα συστήματα της ενεργού ιλύος, SBR, MBR, σταθερής &κινούμενης κλίνης, περιστρεφόμενων βιοδίσκων και τεχνητών υγροβιότοπων βρίσκουν εφαρμογή σε μικρές εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων. Ακολούθως εξετάζεται, μέσα από αξιολόγηση, εκθέσεων δοκιμών και βιβλιογραφίας, ο βαθμός απόδοσης των αποκεντρωμένων συστημάτων επεξεργασίας λυμάτων. Στο παρελθόν αναπτύχθηκαν περισσότερο τα φυσικά συστήματα-τεχνητές λίμνες και τεχνητοί υγροβιότοποι- ενώ σήμερα πρωταγωνιστούν τα τεχνικά συστήματα. Κατά την αξιολόγηση διαπιστώνεται, ότι και τα δύο είδη συστημάτων είναι ικανά να αντεπεξέλθουν στις σημερινές αλλά και στις μελλοντικές απαιτήσεις( αυστηρότερα όρια). Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι παράγοντες, οι οποίοι επηρεάζουν τον βαθμό απόδοσης και τις τιμές εκροής των μικρών εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων. Η σωστή μελέτη, ο ολοκληρωμένος σχεδιασμός, η κατάλληλη τοποθέτηση της μικρής εγκατάστασης, καθώς επίσης η ποιότητα των λυμάτων που καταλήγουν σε αυτήν, επηρεάζουν καταλυτικά την εύρυθμη λειτουργία της και τον βαθμό απόδοσής της. Παράλληλα με την οικολογική συνεισφορά, σημαντικό ρόλο στην προώθηση των αποκεντρωμένων συστημάτων, παίζει το κόστος, το οποίο αναλύεται σε κόστος επένδυσης και κόστος λειτουργίας. Για μια οικογένεια 4 ατόμων θα πρέπει κανείς να υπολογίσει για την κατασκευή μιας νέας εγκατάστασης από 5.500 € έως 11.000 €, δηλ. περίπου 1500-2.500 € ανά κάτοικο. Το κόστος μιας εγκατάστασης που λειτουργεί με βιομεμβράνες ανεβαίνει σημαντικά, ανέρχεται στις 9.000 €. Το κόστος ρεύματος για μια μέση οικογένεια μπορεί να φθάσει τα 100 €. Σε κάποια συστήματα είναι ανύπαρκτο π.χ. τεχνητοί υγροβιότοποι με ελεύθερη ροή ή τεχνητές λίμνες χωρίς εξαερισμό. Γενικά ισχύει στα φυσικά συστήματα ετήσιο κόστος ρεύματος 2€ έως 5€ ανά κάτοικο, ενώ στα τεχνικά συστήματα 10€ έως 30€ ανά κάτοικο. Το κόστος συντήρησης περιλαμβάνει το κόστος τακτικού ελέγχου της εγκατάστασης και το κόστος εργαστηρίου για ανάλυση δείγματος επεξεργασμένου νερού και κυμαίνεται για μια μέση οικογένεια από 100€ έως 200€ ετησίως. Στο κεφάλαιο 10 παρουσιάζονται μερικά από τα σημαντικότερα συστήματα στην ελληνική αγορά. Τα τελευταία χρόνια στην Ελλάδα εγκαινιάστηκε η χρήση μικρών εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων από ευαισθητοποιημένους πολίτες – ιδιοκτήτες μονοκατοικιών και μικρών ξενοδοχειακών μονάδων. Στην Ελλάδα υπάρχει μικρή βιομηχανία κατασκευής μικρών εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων, αλλά μόνο σε επίπεδο οικισμού και όχι κατοικίας. Η λειτουργία των συστημάτων που κυκλοφορούν στην ελληνική αγορά, βασίζεται κυρίως στη μέθοδο SBR και προσκολλημένης βιομάζας. Η εργασία ολοκληρώνεται με μια σύνοψη των κυριοτέρων συμπερασμάτων και τη διατύπωση ορισμένων προτάσεων και προοπτικών στον τομέα της αποκεντρωμένης διαχείρισης.

The purpose of this study is a) to record various alternative solutions on small decentralized wastewater management system technologies and b) to research the confrontation of the decentralized management in the Hellenic territory, providing a list of the most important systems available. Initially, a report is made on the relevant legal frame, for both the Hellenic and European legislation, where one can see a desire for a feasible future water economy with an ecological, economic and social implication. Decentralized waste management is part of the sustainable development. According to the U.N. Brundland report on the environment and development (1987), the term “sustainable” or “continuous development” refers to a development that fullfills one generation’s needs without sacrificing future generations ability to fullfill their own. Further on, a qualitative and quantitative analysis of household waste is carried out, based on a 150lt/person per day yield. Approximately 60% of the drinkable water is consumed in the WC and bath and 30% in both dishwashers and washing machines. Liquid waste comprises black and grey water. Approximately two-thirds of the organic substances originate in black water. The same applies for nutrients: 90% of Nitrogen and 70% of phosphorus originate in black water. The percentage (70%) of phosphorus is attributed to urine. Within the framework of this study, mechanical and biological processing are discriminated and an overview of the most important decentralized wastewater management systems is depicted. In this overview, sketches present how the activated sludge, SBR, MBR, permanent and moving bed, rotating biodiscs and constructed wetlands are applied in small waste management plants. A discussion on the efficiency of the decentralized wastewater management systems, based on evaluation reports and literature, follows. During the past, natural systems (artificial lakes and artificial hygrobiotopes) were developed whereas nowadays technical systems dominate. The conclusion is that both systems are capable of fulfilling contemporary and future (more severe) demands. The study continues with the presentation of the factors affecting the efficiency and outflow values of small wastewater management systems. Proper and integrated design and positioning of a small plant, as well as the waste quality ending in it are seriously affecting its functioning and efficiency. Collaterally to the ecological contribution, an important role in the promotion of the decentralized systems is also played by their cost, which is divided into investment cost and running cost. For a 4 person family the relevant budget for a new plant amounts between 5.500 € - 11.000 €, i.e. around 1500-2.500 € per capita. The cost of a plant working with biomembranes ascends substantially, at around 9.000 €. The electricity cost for a typical family may rise to 100 € whereas, in some systems, i.e. artificial hygrobiotopes with free flow or artificial lakes without ventilation it may not exist at all. Generally, the annual cost for the natural systems is 2€ to 5€ per capita whereas the corresponding one for technical systems is 10€ to 30€ per capita. Maintenance costs include the plant regular check cost and the laboratory cost, for analyzing a treated water sample. It sums at 100€ to 200€ annually. Chapter 10 depicts some of the most important systems in the greek market. In Greece, during the last decade, ecologically sensible citizens, owners of houses and small hotels, started to use small wastewater systems. There is, in Greece, a basic small wastewater systems industry which, nevertheless, focuses on a municipal, and not on a residential, level. Running of the systems available in the greek market is based mainly in the SBR and attached biomass methods. The study ends with a summary of the main conclusions and some proposals on the field of the decentralized management.