ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ

ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

Π.Μ.Σ : ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ

ΕΡΓΑΣΙΑ

« ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ ΜΙΚΡΗΣ ∆ΥΝΑΜΙΚΟΤΗΤΑΣ. »

∆Ι∆ΑΣΚΩΝ : ∆ρ. ΣΤΑΣΙΝΑΚΗΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ

ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: ΑΛΜΠΑΝΕΛΛΗΣ ΦΡΑΓΚΟΥΛΗΣ

Μυτιλήνη 2007

2

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ Α) ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Εισαγωγή………………………………………………………………………………7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο. 1.1 ΜΕΘΟ∆ΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ. 1.1.1 Εισαγωγή………………………………………………………………………..8 1.1.2 Εναλλακτικές Μέθοδοι Επεξεργασίας Λυµάτων……………………………….8 1.2 ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΙ ∆ΙΣΚΟΙ. 1.2.1 Ιστορικό……………………………………………………………………….10 1.2.2 Περιγραφή του Συστήµατος ………………………………………………….10 1.2.3 Οικονοµοτεχνικά ∆εδοµένα…………………………………………………...12 1.2.4 Κριτήρια για την Επιλογή της Θέσης Εγκατάστασης…………………………13 1.3 ΤΕΧΝΗΤΟΙ ΥΓΡΟΤΟΠΟΙ. 1.3.1 Γενικά Χαρακτηριστικά………………………………………………………15 1.3.2 Εκτίµηση και Επιλογή Θέσης…………………………………………………15 1.3.3 Προεπεξεργασία Υγρών Αποβλήτων………………………………………….16 1.3.4 Επιλογή και ∆ιαχείριση της Φυτικής Βλάστησης……………………………..17 1.3.5 Σχεδιασµός Παραµέτρων……………………………………………………...17 1.3.6 Οικονοµοτεχνικά ∆εδοµένα…………………………………………………...21 1.3.7 Ο Γερµανικός Κανονισµός ΑΤV- A262 για την επεξεργασία Λυµάτων µε τη

Μέθοδο των Τεχνητών Υγροτόπων………………………………………….22 1.4 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ COMPACT.

1.4.1 Προεπεξεργασία Υγρών Αποβλήτων………………………………………… 27 1.4.2 Καθίζηση………………………………………………………………………28 1.4.3 Επίπλευση……………………………………………………………………...28 1.4.4 Συστήµατα Αερισµού………………………………………………………….29 1.4.5 Τριτοβάθµια Επεξεργασία……………………………………………………..30 1.5 ΒΟΘΡΟΣ.

1.5.1 Συστήµατα Σηπτικών ∆εξαµενών……………………………………………..31

1.5.1.1 Εισαγωγή………………………………………………………………..31 1.5.1.2 Σηπτικές ∆εξαµενές…………………………………………………….32 1.5.1.3 ∆ιαχείριση Απόνερων…………………………………………………..37 1.5.1.4 Υπολογισµός Χωρητικότητας Στεγανού Βόθρου………………………38

1.5.2 Απορροφητικός Βόθρος……………………………………………………….39 1.5.3 Συµβατικός Βόθρος Βαρύτητας……………………………………………….40 1.5.4 Βόθροι Βαρύτητας Σηπτικών ∆εξαµενών Απορροής…………………………41 1.5.5 Βόθροι Άντλησης Σηπτικών ∆εξαµενών Απορροής…………………………..41 1.5.6 Βόθροι Πιέσεως µε Αλεστικές Αντλίες………………………………………..41

3

1.5.7 Κριτήρια για τη Σχεδίαση Εναλλακτικών Συστηµάτων Συλλογής Υγρών Αποβλήτων…………………………………………………………………….41

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο. ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ. 2.1 Εισαγωγή………………………………………………………………………..42 2.2 Ιστορική Επισκόπηση…………………………………………………………...44 2.3 Επαναχρησιµοποίηση για Άρδευση……………………………………………..46 2.4 Επαναχρησιµοποίηση Λυµάτων για Αστική Χρήση πλην Πόσης και Χρήσεις

Αναψυχής………………………………………………………………………..47 2.5 Εµπλουτισµός Υπόγειου Υδροφορέα για Χρήση εκτός Πόσης…………………47 2.6 Ανασκόπηση ∆ιεθνούς Θεσµικού Πλαισίου για την Επαναχρησιµοποίηση

Λυµάτων…………………………………………………………………………48 2.7 Οδηγία Παγκόσµιου Οργανισµού Υγείας……………………………………….48 2.8 Νοµοθεσία στον Ευρωπαϊκό Χώρο……………………………………………...50 2.9 Τεχνικές Απαιτήσεις για την Επαναχρησιµοποίηση Λυµάτων………………….51 2.10 Φυσικά Συστήµατα Επεξεργασίας και Επαναχρησιµοποίησης Λυµάτων……..51 2.11 Άρδευση Κοινόχρηστων Χώρων……………………………………………...55 2.12 Άρδευση ∆ασικών Εκτάσεων και Πυροπροστασία……………………………56 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο. ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ. 3.1 Η Βάση της Πολυκριτηριακής Αξιολόγησης……………………………………58 3.2 Ορισµός………………………………………………………………………….58 3.3 Τα Στάδια της Πολυκριτηριακής Ανάλυσης…………………………………….58 3.4 Οι Συµµετέχοντες στη ∆ιαδικασία………………………………………………60 3.5 Η Επιλογή των Κριτηρίων………………………………………………………62 3.6 Αποτίµηση των Κριτηρίων………………………………………………………63 3.7 Πλεονεκτήµατα – Μειονεκτήµατα της Πολυκριτηριακής Μεθόδου……………63 3.8 Η Επιλογή της κατάλληλης Μεθόδου Λήψης Απόφασης……………………….64 3.9 Η Κατηγορία Μεθόδων Electre……………………………………………… …66 3.9.1 Γενικά………………………………………………………………………….66 3.9.2 Το Νοηµατικό Πλαίσιο της Electre III………………………………………...67 3.9.3 Μεθοδολογία…………………………………………………………………..67 3.9.4 Εξαγωγή Κατατάξεων…………………………………………………………70 3.9 5 Η Παρουσίαση των Αποτελεσµάτων………………………………………….71 Στόχοι Μελέτης………………………………………………………………………71 Β) ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. Εισαγωγή……………………………………………………………………………..72 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο. 4.1 ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. 4.1.1 Σχεδιασµός Βόθρου……………………………………………………............74 4.1.2 Σχεδιασµός Τεχνητού Υγροτόπου……………………………………………..76 4.1 3 Σχεδιασµός Βιολογικού ∆ίσκου………………………………….....................81 4.1.4 Σχεδιασµός Συστήµατος Compact………………………….............................84

4

4.1.5 Σύγκριση των παραπάνω Συστηµάτων Βάσει των Υπολογισµών…………….88 4.2 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΕΝΑΡΙΩΝ. 4.2.1 Επιλογή της Μεθόδου…………………………………………………………89 4.2.2 Σχηµατισµός Εναλλακτικών Σεναρίων………………………………………..89 4.2.3 Επιλογή των Εµπλεκόµενων (STAKEHOLDERS)…………………………...89 4.2.4 Επιλογή των Κριτηρίων……………………………………………………….89 4.2.5 Αποτύπωση Συντελεστών Βαρύτητας…………………………………………90 4.2.6 Προσδιορισµός των Παραµέτρων της ELECTRE III…………………………90 4.2.7 Παρουσίαση των Αποτελεσµάτων…………………………………………….91 4.2.8 Ανάλυση Αποτελεσµάτων……………………………………………………..93 4.2.9 Όρια Ευαισθησίας του Προγράµµατος………………………………………..93 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5ο. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ………………………………………………………………...95 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ……………………………………………………………………96 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Προσφορές Εταιρειών………………………………………………………………100

5

ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

Θα ήθελα να ευχαριστήσω το καθηγητή µου και επιβλέποντα της πτυχιακής µου εργασίας κ. Στασινάκη Νάσο καθώς επίσης και τη Τέγου Λήδα οι οποίοι µε βοήθησαν να διεκπαιρεώσω τη παρούσα εργασία. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω την οικογένεια µου, τους φίλους µου και την κοπέλα µου που µε στήριξαν καθόλη τη διάρκεια της φοίτησης µου στο µεταπτυχιακό.

6

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Στη παρούσα µελέτη που ακολουθεί έγινε ο υπολογισµός τεσσάρων συστηµάτων επεξεργασίας υγρών αποβλήτων για ένα συγκρότηµα έξι κατοικιών. Τα συστήµατα που µελετήθηκαν είναι : Βόθρος, Τεχνητός Υγρότοπος, Βιολογικός ∆ίσκος και Σύστηµα Compact µε Αερισµό. Στη συνέχεια αφού έγιναν όλοι οι απαιτούµενοι υπολογισµοί για καθένα σύστηµα ξεχωριστά έγινε προσπάθεια να επιλεχθεί το βέλτιστο σύστηµα µε τη χρήση µιας µεθόδου Πολυκριτηριακής Ανάλυσης (ELECTRE III). Τα κριτήρια τα οποία χρησιµοποιήσαµε για την αξιολόγηση των συστηµάτων ήταν τα εξής:

• Κατασκευαστικό Κόστος. • Λειτουργικό Κόστος. • Απαιτούµενη Έκταση που καταλαµβάνουν. • Η ∆υνατότητα Επαναχρησιµοποίησης που µπορεί να έχουν και • Η Κοινωνική Αποδοχή τους (στο κριτήριο αυτό συµπεριλαµβάνεται το κατά

πόσο είναι ευχάριστο ένα τέτοιο σύστηµα και αν έχει οχλήσεις, όπως πιθανές οσµές)

Με βάση τα παραπάνω κριτήρια η αξιολόγηση των συστηµάτων είχε την παρακάτω κατάταξη :

• Σαν βέλτιστο σύστηµα αρχικά επιλέχθηκε ο Τεχνητός Υγρότοπος • Στη συνέχεια το σύστηµα Compact το οποίο λειτουργεί µε παρατεταµένο

αερισµό. • Έπειτα ο Βόθρος και • Τελευταίο το σύστηµα του Βιολογικού ∆ίσκου.

7

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα τελευταία χρόνια, τόσο σε παγκόσµιο επίπεδο αλλά κυρίως σε Ευρωπαϊκό, παρατηρείται µια προσπάθεια για θέσπιση διαρκώς αυστηρότερων νόµων και διατάξεων που αφορούν την πολιτική περιβάλλοντος, αντικατοπτρίζοντας την αυξηµένη οικολογική συνείδηση του συνόλου των πολιτών. Παράλληλα, αναζητούνται µέθοδοι και τεχνικές προκειµένου σε όλους τους τοµείς δραστηριότητας των ανθρώπων να επιτυγχάνεται περιορισµός της ρύπανσης. Μέσα σε αυτό το γενικότερο πλαίσιο διαχείρισης, ιδιαίτερη σηµασία έχουν τα έργα αποχέτευσης και επεξεργασίας αποβλήτων, που ως σκοπό έχουν την όσο το δυνατόν γρηγορότερη και οικονοµικότερη αποµάκρυνση των ακάθαρτων και βλαβερών για το περιβάλλον νερών (απόβλητα), καθώς και την κατάλληλη επεξεργασία (καθαρισµό τους), ώστε να διατεθούν ακίνδυνα στο περιβάλλον (Αραβώσης et al, 2003). Σκοποί της διαδικασίας επεξεργασίας λυµάτων είναι η αποµάκρυνση των αιωρούµενων σωµατίων, της οργανικής ύλης, των µικροβιακών οργανισµών και της τροφικής τους αλυσίδας, αφήνοντας τα υγρά που αποµένουν κατάλληλα για απορρόφηση από το έδαφος ή τη διάθεσή τους σε ποτάµια ή στη θάλασσα. Οι τρεις βασικές στάθµες της διαδικασίας επεξεργασίας λυµάτων χαρακτηρίζονται ως πρωτοβάθµια, δευτεροβάθµια και τριτοβάθµια. Κατά την πρωτοβάθµια επεξεργασία πρέπει να αποµακρύνονται περίπου τα δυο τρίτα των αιωρούµενων σωµατίων και το ένα τρίτο της οργανικής ύλης. Στη δευτεροβάθµια επεξεργασία σε δοχεία ή επιφάνειες αερισµού γίνεται αποδόµηση των µικροοργανισµών που µεταλλάσσονται σε οργανική ύλη. Στο πέρας της χρησιµοποιείται πολλές φορές χλώριο ή ενώσεις του για την αποµάκρυνση των επιβλαβών µικροβίων. Αυτή είναι η τριτοβάθµια επεξεργασία, που απαιτείται µόνο όταν πρέπει τα επεξεργασµένα λύµατα να χυθούν σε περιβαλλοντολογικά ευαίσθητη υγρή όδευση, οπότε αποµακρύνονται οι θρεπτικές ουσίες, όπως αζωτούχες και φωσφορούχες ενώσεις που διευκολύνουν την ανάπτυξη βακτηρίων, µικροβιακών ή άλλων οργανισµών. Πρέπει να τονιστεί ότι οι τρεις αυτές διαδικασίες δεν είναι ποτέ πλήρως διαχωρισµένες και γενικά εξαρτώνται από το σύστηµα επεξεργασίας λυµάτων και τις απαιτήσεις αποδόµησής τους. Οι υποχρεώσεις των µηχανικών, των ιδιοκτητών και των ενοίκων που ισχύουν για τις κεντρικές αποχετεύσεις κτιρίων ή οικισµών περιλαµβάνονται σε σχετική Yγειονοµική ∆ιάταξη (Aπ. E1β/221 της 22.1/ 24.2.1965 ΦEK 138B) ή αναφέρονται στο Γ.O.K., στον Kτιριοδοµικό Kανονισµό και στην T.O.T.E.E. 2412/ 86. Προϋπόθεση για την κατασκευή ιδιωτικού συστήµατος συλλογής, επεξεργασίας και διάθεσης των υγρών αποβλήτων είναι η έκδοση άδειας από την αρµόδια αρχή. H προστασία του περιβάλλοντος, του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα και των θαλασσών επιβάλλει την αποφυγή διάθεσης λυµάτων κατά τρόπο που να προξενεί µόλυνση στο υδατικό απόθεµα της γης. Είναι έτσι αναγκαίο σε κάθε περίπτωση που δεν έχει εξασφαλιστεί κεντρικό δίκτυο αποχέτευσης να λαµβάνονται µέτρα διάθεσης των λυµάτων µε κατασκευές που γίνονται µε δαπάνη των κατασκευαστών των κτιρίων ή των οικισµών ώστε να εξασφαλίζεται διάθεση των λυµάτων κατά τρόπο που να µην επηρεάζεται δυσµενώς το περιβάλλον. Η νοµοθεσία η σχετική µε τη διάθεση των λυµάτων κτιρίων σε περιοχές χωρίς κεντρικό δίκτυο αποχέτευσης επιβάλλει την υποβολή µελέτης επεξεργασίας και διάθεσής τους (Τσίγκας, 2003)

8

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. 1.1 ΜΕΘΟ∆ΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ. 1.1.1 Εισαγωγή. Η επεξεργασία των υγρών αποβλήτων αποβλέπει στην αποµάκρυνση, εξουδετέρωση ή κατάλληλη τροποποίηση των επιβλαβών χαρακτηριστικών τους, ώστε να εξαλειφθούν ή να ελαττωθούν σε αποδεκτό επίπεδο οι δυσµενείς για τον τελικό αποδέκτη (έδαφος, επιφανειακά νερά κ.λ.π) συνέπειες. Ειδικότερα τα αστικά λύµατα, εφόσον δεν περιέχουν µεγάλο ποσοστό βιοµηχανικών αποβλήτων και είναι σχετικά σταθερής ποιότητας, µπορούν να υποβληθούν σε τυποποιηµένες µεθόδους επεξεργασίας καθαρισµού µε δοκιµασµένα ικανοποιητικά αποτελέσµατα. Ως ΄΄βλαβερά΄΄ συστατικά των αποβλήτων θεωρούνται τα ογκώδη αντικείµενα, η άµµος, τα µικρού µεγέθους στερεά που αιωρούνται στη µάζα των αποβλήτων (αιωρούµενα στερεά), τα οργανικά – φυσικά συστατικά (υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, λίπη), οι παθογόνοι µικροοργανισµοί και τα θρεπτικά στοιχεία (άζωτο και φώσφορος). Οι διάφορες µέθοδοι καθαρισµού των λυµάτων αποτελούν αποµίµηση µε ελεγχόµενες ευνοϊκές συνθήκες των διαφόρων διεργασιών, που γίνονται στη φύση, όταν διατεθούν υγρά απόβλητα. Για τον καθαρισµό των λυµάτων χρησιµοποιείται συνήθως ένας συνδυασµός φυσικοχηµικών και βιολογικών διεργασιών µε στόχο την επίτευξη του επιθυµητού αποτελέσµατος. 1.1.2 Εναλλακτικές Μέθοδοι Επεξεργασίας Λυµάτων. Η αποµάκρυνση του ρυπαντικού φορτίου των λυµάτων γίνεται µε συνδυασµό φυσικών, χηµικών, φυσικοχηµικών και βιολογικών διεργασιών. Οι διεργασίες αυτές σκοπεύουν να δεσµεύσουν και να αφαιρέσουν τους ρύπους από τη µάζα του νερού. Το σύνολο των διεργασιών αυτών είναι η διαδικασία επεξεργασίας και η εγκατάσταση επεξεργασίας λυµάτων, στην οποία διαχωρίζονται µε βιοτεχνολογικές διεργασίες οι ρύποι από το νερό, έχει επικρατήσει να ονοµάζεται βιολογικός καθαρισµός. Η βασική αρχή, στην οποία στηρίζεται η λειτουργία των βιολογικών καθαρισµών, είναι ο µετασχηµατισµός των διαλυµένων οργανικών και ανόργανων ενώσεων, που αποτελούν τους ρύπους του νερού, µε µεταβολικές διαδικασίες σε κύτταρα και εξωκυτταρικές ουσίες, που έχουν την τάση να συσσωµατώνονται. Τα συσσωµατώµατα δεσµεύουν µε φαινόµενα προσρόφησης και επιρρόφησης τους αιωρούµενους ρύπους. Με τον τρόπο αυτό το πολυφασικό µείγµα των απόνερων µετατρέπεται σε διφασικό (συσσωµατώµατα κυτταρικής βιοµάζας και νερό) και µπορεί να διαχωρίζεται ο διαλύτης (νερό) από τις εναιωρούµενες ουσίες (βιοµάζα) µε τεχνικές διαύγασης. Για την πρακτική εφαρµογή των διαφόρων διαδικασιών και µεθόδων καθαρισµού έχουν αναπτυχθεί ειδικές εγκαταστάσεις µε κατάλληλη διαµόρφωση και εξοπλισµό, ώστε να εξασφαλίζεται η µεγαλύτερη δυνατή απόδοση µε ελεγχόµενες και ρυθµιζόµενες συνθήκες. Έτσι, έχουν διαµορφωθεί τρία κυρίως βασικά στάδια καθαρισµού, που εκφράζουν φραστικά το βαθµό της καθαρότητας της τελικής απορροής : α) Πρωτοβάθµιος ή Μηχανικός Καθαρισµός. Περιλαµβάνει συνήθως σχάρισµα, αφαίρεση - άµµου ή επιπλεόντων υλικών και πρωτοβάθµια καθίζηση. Ο

9

πρωτοβάθµιος καθαρισµός µπορεί να ελαττώσει το ρυπαντικό φορτίο (οργανικά, στερεά, µικρόβια), κατά µέσο όρο, από 35-50% περίπου. β) ∆ευτεροβάθµιος Καθαρισµός. Για την αποµάκρυνση κατά το δυνατό των πολύ λεπτών και διαλυµένων ουσιών ακολουθεί δευτεροβάθµια επεξεργασία, η οποία αποτελείται συνήθως από βιολογική αποδόµηση των οργανικών ουσιών και στη συνέχεια αποµάκρυνση των σχηµατιζόµενων αιωρηµάτων µε δευτεροβάθµια καθίζηση. Η ελάττωση του ρυπαντικού φορτίου (BOD5, αιωρούµενα στερεά, κολοβακτηριοειδή), κατά το δευτεροβάθµιο καθαρισµό (σε συνδυασµό µε τον πρωτοβάθµιο) είναι κατά µέσο όρο της τάξεως του 90% περίπου. Επίσης έχουµε αποµάκρυνση αζώτου και φωσφόρου. γ) Τριτοβάθµιος ή προχωρηµένος καθαρισµός. Ακολουθεί τα προηγούµενα στάδια. Πολλές και διαφορετικές είναι οι µέθοδοι που χρησιµοποιούνται τόσο για την επεξεργασία όσο και την διάθεση ή εκµετάλλευση των επεξεργασµένων υγρών. Οι πιο συνηθισµένες διαδικασίες είναι :

Επεξεργασία ενεργούς ιλύος.

Περιστρεφόµενοι βιολογικοί επαφείς (RBC ή βιολογικοί δίσκοι).

Τεχνητοί υγρότοποι. Η επιλογή της καταλληλότερης µεθόδου για κάθε οικισµό εξαρτάται από µια

σειρά παραγόντων, οι οποίοι µπορεί να είναι : Οι απαιτήσεις στην ποιότητα των επεξεργασµένων λυµάτων. Το µέγεθος του εξυπηρετούµενου πληθυσµού. Η έκταση εγκατάστασης καθώς και το κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας του βιολογικού σταθµού. (Αραβώσης et al, 2003).

Στη συνέχεια παρατίθενται εισαγωγικά στοιχεία για τα εξής συστήµατα

επεξεργασίας αποβλήτων :

Βιολογικοί ∆ίσκοι. Τεχνητοί Υγρότοποι. Συστήµατα Compact. Βόθρος.

10

1.2 ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΙ ∆ΙΣΚΟΙ. 1.2.1 Ιστορικό. Ο περιστρεφόµενοι βιολογικοί δίσκοι αποτελούν ένα σύστηµα βιολογικής επεξεργασίας λυµάτων που τα τελευταία χρόνια εµφανίζεται να συναγωνίζεται ικανοποιητικά τα παραδοσιακά συστήµατα της ενεργού ιλύος και των βιολογικών φίλτρων, τόσο για δηµοτικά όσο και για πολλά βιοµηχανικά απόβλητα. Η θεωρητική σύλληψη του συστήµατος των βιολογικών δίσκων ξεκινάει το 1900 στη Γερµανία από τον Weigand και τριάντα χρόνια αργότερα παρουσιάζονται οι πρώτες πειραµατικές εγκαταστάσεις από ξύλινους και µεταλλικούς δίσκους, τόσο στην Γερµανία όσο και στις Ηνωµένες Πολιτείες. Τα πρώτα αποτελέσµατα δεν είναι ενθαρρυντικά και κάθε παραπέρα ερευνητική προσπάθεια σταµατά. Η µετέπειτα εξέλιξη του συστήµατος βρίσκεται σε στενή συσχέτιση µε την ανακάλυψη και δυνατότητα χρησιµοποίησης διάφορων νέων υλικών κατασκευής των δίσκων. Στη δεκαετία του 60 η χρησιµοποίηση µεγάλων φύλλων διογκωµένης πολυστερίνης δίνει ώθηση σε νέες έρευνες που οδηγούν στην κατασκευή εγκαταστάσεων βιολογικών δίσκων για δηµοτικά και βιοµηχανικά λύµατα. Εν τούτοις οι εγκαταστάσεις αυτές είναι µικρής κλίµακας και εξυπηρετούν πληθυσµούς της τάξεως µερικών χιλιάδων κατοίκων ενώ για µεγαλύτερες εγκαταστάσεις το κόστος κατασκευής των βιολογικών δίσκων σε σύγκριση µε συστήµατα ενεργού ιλύος είναι ακόµα πολύ υψηλό. Νέα ώθηση και καθιέρωση του συστήµατος για εγκαταστάσεις µεγαλύτερης κλίµακας επιτυγχάνεται µε την χρησιµοποίηση στη δεκαετία του 70 σαν υλικού κατασκευής των δίσκων ρυτιδοειδών φύλλων αδρανούς PVC, που µε κατάλληλη επεξεργασία και διάταξη εξασφαλίζουν πολυάριθµα κανάλια ροής, µε εσωτερικές διασυνδέσεις και µεγάλη ειδική επιφάνεια. Οι αλλεπάλληλες αυτές εξελίξεις του υλικού κατασκευής των δίσκων και οι συνεχιζόµενες προσπάθειες για την βελτίωση της λειτουργίας του συστήµατος διεύρυναν τα πεδία εφαρµογής του έτσι ώστε στα τέλη της δεκαετίας του 70 να χρησιµοποιούνται οι δίσκοι µε ικανοποιητικά αποτελέσµατα, σε εγκαταστάσεις για την επεξεργασία αστικών (για πληθυσµούς µέχρι 100.000 κατοίκους) και βιοµηχανικών λυµάτων. Τα τελευταία χρόνια το ερευνητικό ενδιαφέρον για µία παρά πέρα εξέλιξη και διερεύνηση του πεδίου εφαρµογής των περιστρεφόµενων βιολογικών δίσκων έχει γίνει πιο έντονο λόγω της ενεργειακής κρίσης. Έτσι το κύριο πλεονέκτηµα του συστήµατος που είναι η σχετικά µικρή απαιτούµενη ενέργεια κατά την λειτουργία του, αποκτά ιδιαίτερη βαρύτητα στις οικονοµοτεχνικές συγκρίσεις για την επιλογή διάφορων συστηµάτων βιολογικής επεξεργασίας λυµάτων. 1.2.2 Περιγραφή του συστήµατος. Η βασική µονάδα των συστηµάτων επεξεργασίας λυµάτων µε περιστρεφόµενους βιολογικούς δίσκους είναι οι κυκλικοί µεγάλης διαµέτρου δίσκοι από ελαφρύ πλαστικό υλικό περασµένοι εν σειρά σε έναν οριζόντιο άξονα, και τοποθετηµένοι σε µία δεξαµενή, συνήθως κατασκευασµένη από σκυρόδεµα. Ο οριζόντιος άξονας περιστρέφεται αργά ενώ περίπου το 40% της επιφάνειας του πλαστικού υλικού βρίσκεται βυθισµένο στα λύµατα. Με την περιστροφή γίνεται αλλεπάλληλη βύθιση διαδοχικών τµηµάτων της επιφάνειας των δίσκων µέσα στα διερχόµενα από την λεκάνη ροής λύµατα και µετέπειτα ανάδυση και έκθεση στον ατµοσφαιρικό αέρα.

11

Κατά την έναρξη της λειτουργίας οι µικροοργανισµοί των λυµάτων προσαρτώνται στις περιστρεφόµενες επιφάνειες, πολλαπλασιάζονται και σε διάστηµα µιας περίπου εβδοµάδας (ανάλογα και µε την ποιότητα των λυµάτων) όλη η επιφάνεια καλύπτεται από ένα στρώµα βιοµάζας πάχους µερικών χιλιοστών και συγκεντρώσεως δεκάδων χιλιάδων mg/l. Κατά την λειτουργία µε την περιστροφή οι δίσκοι κατά την ανάδυσή τους παρασέρνουν ένα λεπτό στρώµα λυµάτων στον αέρα έτσι ώστε ατµοσφαιρικό οξυγόνο διαλύεται στο λεπτό υγρό στρώµα. Στη συνέχεια οι µικροοργανισµοί της επιφάνειας προσλαµβάνουν το διαλυµένο οξυγόνο καθώς και τις οργανικές ουσίες του στρώµατος των λυµάτων και µε τον τρόπο αυτό επιτελούν την διαδικασία της σύνθεσης νέου πρωτοπλάσµατος. Με την διαδικασία αυτή επιτυγχάνονται υψηλοί βαθµοί αποµάκρυνσης οργανικής τροφής από την υγρή φάση, βαθµοί που κυµαίνονται από 90 έως 95% ως προς το αποµακρυνόµενο BOD. Η νέα µικροβιακή µάζα που δηµιουργείται κατά τη σύνθεση συσσωρεύεται στην επιφάνεια αυξάνοντας µε τον τρόπο αυτό το πάχος του στρώµατος των µικροοργανισµών. Για µόνιµες συνθήκες λειτουργίας το µικροβιακό στρώµα φτάνει σε µία οριακή κατάσταση που εκδηλώνεται µε την διατήρηση ενός σταθερού πάχους βιοµάζας που εξαρτάται από τις λειτουργικές συνθήκες. Η σταθεροποίηση αυτή επιτυγχάνεται από την κατάσταση δυναµικής ισορροπίας που επικρατεί µε την απόσταση µικροοργανισµών από την επιφάνεια και την αναπλήρωσή τους από την νέα συντιθέµενη βιοµάζα που προκύπτει από τον µεταβολισµό των οργανικών ουσιών. Η αποµάκρυνση των µικροοργανισµών προκαλείται από τις διατµητικές δυνάµεις που ασκούνται στο µικροβιακό στρώµα κατά την περιστροφή των δίσκων. Οι δυνάµεις αυτές υπερνικούν τις δυνάµεις επιφανείας του στρώµατος στις περιοχές που αυτές εξασθενούν λόγω του µεγάλου πάχους του στρώµατος, µε αποτέλεσµα να έχουµε την αποκόλληση µικρών συνόλων µικροοργανισµών. Ο τρόπος αυτός αποκόλλησης δηµιουργεί µία τραχεία και κατακερµατισµένη εξωτερική επιφάνεια µικροβιακού στρώµατος που διευκολύνει τη µεταφορά και χρησιµοποίηση τόσο των οργανικών ουσιών όσο και του οξυγόνου. Θα πρέπει να σηµειωθεί ότι ο µηχανισµός αυτός αποκόλλησης της βιοµάζας διαφέρει από τον αντίστοιχο µηχανισµό που είναι υπεύθυνος για την αποκόλληση της βιοµάζας στα βιολογικά φίλτρα και δηµιουργεί λειτουργικά πλεονεκτήµατα στους περιστρεφόµενους βιολογικούς δίσκους. Η βιοµάζα που αποκολλάται από την επιφάνεια των δίσκων εισέρχεται στα λύµατα της δεξαµενής και παραµένει σε αιώρηση λόγω της ανάµιξης που προκαλείται από την περιστροφή των δίσκων. Έτσι οι µικροοργανισµοί αυτοί έρχονται σε επαφή µε τις οργανικές ουσίες των λυµάτων και κάτω από αερόβιες συνθήκες είναι λογικό να αναµένεται ότι οι βιολογικές διεργασίες συνεχίζονται στο ανάµικτο υγρό και εποµένως ότι επιτελείται περαιτέρω αποµάκρυνση οργανικών ουσιών. ∆ιάφορες προσπάθειες έχουν γίνει για να εκτιµηθεί ποσοτικά η συνεισφορά των παραπάνω βιολογικών διεργασιών στην όλη απόδοση του συστήµατος. Γενικά πάντως γίνεται δεκτό ότι λόγω της χαµηλής συγκεντρώσεως των µικροοργανισµών στο ανάµικτο υγρό (της τάξεως των 100 mg/l) σε σύγκριση µε την συγκέντρωση των µικροοργανισµών της επιφάνειας των δίσκων η επίδραση των πρώτων στην απόδοση του συστήµατος είναι αµελητέα και είναι δυνατόν να αγνοηθεί κατά τον σχεδιασµό. Λόγω της παρουσίας των αιωρουµένων µικροοργανισµών στην υγρή φάση, γίνεται αναγκαία η παρεµβολή δεξαµενών τελικής καθίζησης πριν από την τελική διάθεση των επεξεργασµένων λυµάτων κατ αναλογία µε τα συστήµατα ενεργού ιλύος και βιολογικών φίλτρων. Στην περίπτωση όµως των βιολογικών δίσκων η αυξηµένη

12

πυκνότητα των αιωρούµενων µικροβιακών συσσωρευµάτων έχει σαν αποτέλεσµα την αύξηση της ταχύτητας καθίζησής τους µε συνέπεια την δυνατότητα σχεδιασµού της δεξαµενής τελικής καθίζησης µε σχετικά υψηλό οργανικό και υδραυλικό φορτίο. Επιπρόσθετα στις δεξαµενές τελικής καθίζησης επιτυγχάνεται συνήθως ικανοποιητική συµπύκνωση της ιλύος (4-5%) και έτσι είναι δυνατό σε πολλές περιπτώσεις να αποφευχθεί η εγκατάσταση παχυντών ιλύος. Μία τυπική εγκατάσταση επεξεργασίας λυµάτων µε περιστρεφόµενους δίσκους απαρτίζεται από διάφορες εν σειρά τοποθετηµένες µονάδες περιστρεφόµενων δίσκων, που η κάθε µία αποτελεί ένα διακριτό στάδιο επεξεργασίας. Το ανάµικτο υγρό καθώς περνά διαδοχικά από κάθε στάδιο υφίσταται έναν προοδευτικά αυξανόµενο βαθµό καθαρισµού λόγω των µικροοργανισµών του κάθε σταδίου. Σε κάθε στάδιο οι µικροοργανισµοί που αναπτύσσονται προσαρµόζονται τόσο ποσοτικά όσο και ποιοτικά στα χαρακτηριστικά του ανάµικτου υγρού του κάθε σταδίου. Έτσι στα πρώτα στάδια, όπου συναντώνται υψηλές συγκεντρώσεις τροφής στα λύµατα η βιοµάζα των δίσκων αποτελείται κυρίως από µία µεγάλη ποσότητα και ποικιλία βακτηριδίων ενώ στα µεταγενέστερα στάδια εµφανίζονται και υψηλότερες µορφές ζωής συµπεριλαµβανοµένων των πρωτοζώων και των νιτροποιητικών βακτηριδίων. Ο συνηθέστερα εφαρµοζόµενος αριθµός σταδίων σε µία εγκατάσταση βιολογικών δίσκων κυµαίνεται από 3-6 στάδια. Σε περιπτώσεις όπου είναι απαιτητός ένα υψηλός βαθµός νιτροποίησης είναι δυνατόν να προστεθούν περισσότερα στάδια. Τα τελευταία στάδια επεξεργασίας όπου η βιοµάζα των δίσκων αποτελείται κατά το µεγαλύτερο ποσοστό από νιτροποιητικά βακτηρίδια, δεν επιτυγχάνουν σε σοβαρό βαθµό αποµάκρυνση οργανικών ουσιών, ο δε σκοπός τους είναι η επίτευξη της νιτροποίησης. Σε ορισµένες περιπτώσεις είναι δυνατόν να ακολουθεί και ένα τελευταίο στάδιο από περιστρεφόµενους δίσκους που στόχο έχει την επίτευξη της απονιτροποίησης. Στο στάδιο αυτό λόγω των απαιτούµενων αναερόβιων συνθηκών οι περιστρεφόµενοι βιολογικοί δίσκοι βρίσκονται πλήρως βυθισµένοι στο ανάµικτο υγρό και είναι κατά κανόνα αναγκαία η προσθήκη άνθρακα. Εναλλακτικά η απονιτροποίηση µπορεί να γίνεται στα πρώτα στάδια τα οποία είναι βυθισµένα. Απαραίτητη στην περίπτωση αυτή είναι η επανακυκλοφορία νιτροποιηµένης εκροής. (Ανδρεαδάκης, 2006) 1.2.3 Οικονοµοτεχνικά ∆εδοµένα. Στις εγκαταστάσεις των βιοδίσκων το λειτουργικό κόστος είναι αισθητά µικρότερο καθώς ο µοναδικός σηµαντικός καταναλωτής ρεύµατος είναι ο άξονας περιστροφής των βιοδίσκων (εξαιρουµένων των αντλιών, οι οποίες είναι και στις δύο περιπτώσεις ισοδύναµες). Επίσης, δεν υπάρχουν µηχανικά µέρη τα οποία να υφίσταται ιδιαίτερη καταπόνηση και άρα οι απαιτήσεις σε ανταλλακτικά είναι µικρές. Επιπλέον χηµικά ή άλλα πρόσθετα δεν απαιτούνται, εκτός και εάν το επιβάλλει η φύση του αποβλήτου. Το κύριο πεδίο εφαρµογής των εγκαταστάσεων επεξεργασίας µε βιοδίσκους είναι τα αστικά απόβλητα και ιδιαίτερα αυτά µικρών οικισµών, µε προβλήµατα χώρου και πρόσβασης (νησιά, ορεινές περιοχές, ξενοδοχεία, κατασκηνώσεις κ.λ.π). Υπάρχουν όµως και αρκετές περιπτώσεις που τα συστήµατα βιοδίσκων έχουν λειτουργήσει µε µεγάλη επιτυχία σε µεταποιητικές µονάδες (βιοµηχανία τροφίµων) ή µονάδες του πρωτογενούς τοµές (εκτροφεία ψαριών) Από άποψη δυναµικότητας, η µικρότερη εγκατεστηµένη µονάδα εξυπηρετεί 6 κατοίκους (όχι ισοδύναµους αλλά πραγµατικούς) και η µεγαλύτερη 14.000 ΙΠ (3000

13

m3/d). Μονάδες µεγαλύτερης δυναµικότητας κρίνονται µάλλον ασύµφορες, τόσο από οικονοµικής όσο και από διαχειριστικής άποψης. Για τα ελληνικά δεδοµένα το εύρος δυναµικότητας στο οποίο µπορεί τεχνικά και οικονοµικά να κινηθεί µια εγκατάσταση βιοδίσκων είναι 100-7000 ΙΠ (20-1500 m3/d). Επίσης, οι εγκαταστάσεις βιοδίσκων θεωρούνται οι ιδανικές µονάδες επεξεργασίας για την εφαρµογή µη συγκεντρωτικών στρατηγικών επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων, ΄΄one in everybody’s neighborhood΄΄ οι οποίες σε αρκετές περιπτώσεις στον ελληνικό χώρο µπορούν να αποδειχθούν σωτήριες τόσο από τεχνικής, οικονοµικής αλλά και κοινωνικής άποψης. Η λογική της τοποθέτησης µικρών µονάδων για κάθε οικισµό ή κοινότητα καταργεί την ανάγκη κατασκευής αγωγών συλλογής και µεταφοράς προς ένα κεντρικό σταθµό επεξεργασίας, έργο ιδιαίτερα αντιοικονοµικό αν λάβει κανείς υπ’ όψιν του τις κατά τόπους γεωγραφικές ιδιοµορφίες και τα ενδιάµεσα αντλιοστάσια, αλλά και προβληµατικό από λειτουργική άποψη. Ένα άλλο σηµαντικό πρόβληµα το οποίο µπορεί να αντιµετωπισθεί είναι η µεγάλη εποχιακή διακύµανση φορτίων που παρατηρείται σε τουριστικές περιοχές µε λίγους µόνιµους κατοίκους. Η σύνθεση µιας τέτοιας εγκατάστασης µπορεί να ακολουθήσει δοµούµενη (modular) φιλοσοφία, η οποία να επιτρέπει τη λειτουργία µέρους µόνο της εγκατάστασης µε τρόπο ιδιαίτερα απλό και απόλυτα αποτελεσµατικό. Συνοψίζοντας, τα κύρια πλεονεκτήµατα της µεθόδου εντοπίζονται τα εξής :

Απαιτούν µικρό χώρο εγκατάστασης. ∆ουλεύουν κλασµατικά. Έχουν µικρή κατανάλωση ρεύµατος, µικρό κόστος λειτουργίας και κόστος εγκατάστασης.

Είναι εύκολη η αύξηση δυναµικότητας της εγκατάστασης, τοποθετώντας παράλληλα R.B.C.

Έχουν πολύ υψηλό βαθµό απόδοσης, αντοχή στις αιχµές και αθόρυβη λειτουργία.

∆εν έχουν λειτουργικά προβλήµατα. ∆εν χρειάζονται εξειδίκευση. Παρακολούθηση από 1 άτοµο (υδραυλικός ή ηλεκτρολόγος) περί την µια ώρα την ηµέρα.

Έχουν εύκολη τοποθέτηση. ∆εν έχουν οσµές και θόρυβο κατά τη λειτουργία τους. Έχουν µικρή συντήρηση και µικρή παραγωγή λάσπης. Ευκολία στη διαχείριση παροχών µε σηµαντικές αυξοµειώσεις.

Ως βασικά µειονεκτήµατα µπορούν να αναφερθούν :

Περιορισµοί στο µέγεθος. ∆εν χρησιµοποιούνται σε όλα τα είδη αποβλήτων.(Αραβώσης et al, 2003)

1.2.4 Επιλογή της Θέσης Εγκατάστασης. Η επιλογή της θέσης εγκατάστασης του βιολογικού καθαρισµού καθορίζεται από διάφορα κριτήρια τα οποία αναφέρονται στη συνέχεια :

Ελάχιστη απόσταση από τα όρια των κτιρίων. Ύπαρξη αποδέκτη σε κοντινή απόσταση.

14

∆ιαθεσιµότητα κατάλληλης έκτασης (τοπογραφία, κλίσεις, µέγεθος οικοπέδου κλπ).

Αποφυγή προστατευµένων περιοχών. Περιβαλλοντικά/ αισθητικά ή άλλα κριτήρια, ιδιαιτερότητες της περιοχής. Οικονοµικά κριτήρια.

15

1.3.ΤΕΧΝΗΤΟΙ ΥΓΡΟΤΟΠΟΙ. 1.3.1 Γενικά Χαρακτηριστικά. Στη δεκαετία του 1960 ο Dr Kathe Seidel, Γερµανός /Αυστριακός επιστήµονας, διεξήγαγε σειρά από εργαστηριακά πειράµατα πάνω στην ικανότητα των φυτών φυσικών υγροτόπων να ΄΄επεξεργάζονται΄΄ ποικίλα απόβλητα. Τα φυτά τοποθετούνται σε αδρανές µέσο αντί του φυσικού τους περιβάλλοντος, των πλουσίων σε θρεπτικά ελών, µε αποτέλεσµα να τρέφονται από τα θρεπτικά συστατικά των αποβλήτων. Με βάση την αρχική εργασία του Seidel, αναπτύχθηκαν πολλά συστήµατα επεξεργασίας. Υπήρξε παγκοσµίως η τάση χρήσης ΄΄συστηµάτων οριζόντιας ροής΄΄., όπου τα λύµατα ρέουν περίπου οριζόντια µέσα σε σειρά επάλληλων στρωµάτων πορώδων µέσων. Μερικά από αυτά τα συστήµατα λειτουργούν καλά, αλλά µερικά απέτυχαν στην επίτευξη των στόχων τους (Αραβώσης et al, 2003). Οι τεχνητοί υγροβιότοποι βασίζονται στη χρησιµοποίηση φυτών που αναφύονται όπως νεροκάλαµα, βούρλα και ψαθί. Σε τέτοια συστήµατα, η εφαρµογή του αποβλήτου διενεργείται πάνω ή κάτω από την επιφάνεια του εδάφους (Reed et al.,1984). Με βάση αυτήν τη αρχή, τα συστήµατα των τεχνητών υγροβιότοπων διακρίνονται σε αυτά µε ελεύθερη επιφάνεια νερού (FWS) και σε αυτά µε βυθισµένη βάση ή υποεπιφανειακής ροής (SFS) (Αγγελάκης, 1995). Τα συστήµατα οριζόντιας ροής λειτουργούν συνεχώς, πρακτικά χωρίς συντήρηση, απαιτώντας περίπου 4 έως 6τµ ανά εξυπηρετούµενο άτοµο για οικιακά λύµατα. Τα συστήµατα κατακόρυφης ροής απαιτούν απλούς τακτικούς χειρισµούς, επειδή οι κλίνες πρέπει να χρησιµοποιούνται κυκλοτερώς. Απαιτούν µόνο 1-2 τµ έκτασης γης ανά εξυπηρετούµενο άτοµο (Αραβώσης et al,2003). Στη συνέχεια, αναφέρονται στοιχεία προκαταρκτικού σχεδιασµού τέτοιων συστηµάτων. Ο λεπτοµερής σχεδιασµός τους περιλαµβάνει µεταξύ άλλων, το µέγεθος, την επιλογή και τον επιτόπιο σχεδιασµό των επί µέρους τµηµάτων του, το δίκτυο µεταφοράς, τους σταθµούς άντλησης. Πρέπει να σηµειωθεί ότι, αν και οι τεχνητοί υγροβιότοποι έχουν χρησιµοποιηθεί για µια ποικιλία εφαρµογών, στις οποίες συµπεριλαµβάνονται εφαρµογές από υγρά απόβλητα απορροφητικών συστηµάτων µέχρι διάφορα είδη βιοµηχανικών απόβλητων, στη συνέχεια γίνονται αναφορές κυρίως, για τη χρήση των τεχνητών υγροβιότοπων στην επεξεργασία αστικών υγρών αποβλήτων (Αγγελάκης, 1995). 1.3.2 Εκτίµηση και Επιλογή Θέσης. Τα βασικά χαρακτηριστικά της θέσης, που πρέπει να θεωρούνται κατά το σχεδιασµό συστηµάτων τεχνητών υγροβιότοπων, είναι η τοπογραφία, η εδαφολογία, η χρήση γης, η υδρολογία και το κλίµα της περιοχής. Τοπογραφία : Με δεδοµένο ότι τα συστήµατα τεχνητών υγροβιότοπων µε ελεύθερη επιφάνεια (FWS) σχεδιάζονται σε επίπεδες λεκάνες ή κανάλια και αυτά µε βυθισµένη βάση (SRS) σχεδιάζονται και κατασκευάζονται µε κλίσεις 1% ή ελαφρώς µεγαλύτερες γενικά, απαιτείται οµοιόµορφη τοπογραφία (από επίπεδη έως ελαφρώς κεκλιµένη). Είναι φανερό ότι τέτοια συστήµατα µπορούν να κατασκευασθούν και σε ανοµοιόµορφες εκτάσεις µε µεγάλες κλίσεις, αλλά σε τέτοιες περιπτώσεις το κόστος εκσκαφής, ίσως, να είναι απαγορευτικό. Γενικά, µπορούµε να θεωρήσουµε ότι κατάλληλες θέσεις για υγροβιότοπους είναι αυτές µε κλίσεις µικρότερες από 5%.

16

Εδαφολογία : Θέσεις µε εδάφη ή υπεδάφη µε µικρή σχετικά περατότητα (<5mm/h) είναι πιο επιθυµητές για συστήµατα υγροβιότοπων, αφού ο αντικειµενικός σκοπός τους είναι η επεξεργασία υγρών αποβλήτων σε µια υδατική στρώση, πάνω από το χρησιµοποιούµενο εδαφικό υπόστρωµα. Έτσι, ελαχιστοποιούνται οι απώλειες του εφαρµοζόµενου υγρού αποβλήτου µε διήθηση του στο έδαφος. Σε συστήµατα υγροβιότοπων, όπως και σε αυτά επιφανειακής ροής, οι πόροι στο επιφανειακό έδαφος τείνουν να αποφράσσονται, εξαιτίας της κατακράτησης στερεών και των αναπτυσσόµενων αποικιών βακτηρίων. Επίσης, σε φυσικά εδάφη, είναι δυνατή η ελάττωση της περατότητας τους µε συµπίεση τους στη διάρκεια κατασκευής του έργου. Θέσεις µε πολύ περατά εδάφη µπορούν να χρησιµοποιηθούν µόνο στη περίπτωση κατασκευής µικρών συστηµάτων µε αργιλικές βάσεις ή άλλα τεχνητά υποστρώµατα. Άλλα εδαφικά και υπεδαφικά κριτήρια είναι τα ίδια σχεδόν, που απαιτούνται στα συστήµατα επιφανειακής ροής. Χρήση Γης : Γενικά, προτιµούνται ανοικτές γεωργικές εκτάσεις, ιδιαίτερα εκείνες που ευρίσκονται σε υπάρχοντες φυσικούς υγροβιότοπους. Οι τεχνητοί υγροβιότοποι επιδρούν αυξητικά και βελτιωτικά σε υπάρχοντες φυσικούς υγροβιότοπους µε προσθήκη υδρόβιας δραστηριότητας και εξασφάλιση σταθεράς υδατοτροφοδοσίας τους. Σε πολλές περιπτώσεις επιδρούν θετικά στην ποιοτική αναβάθµιση των περιοχών εγκατάστασης τους. Υδρολογία : Οι υγροβιότοποι πρέπει να ευρίσκονται έξω από περιοχές επιδεκτικές σε πληµµύρες εκτός όταν παρέχεται ιδιαίτερη προστασία τους από πληµµυρικά συµβάντα. Σε περιπτώσεις που συµβαίνουν µικρής έκτασης πληµµυρικά γεγονότα, ιδιαίτερα στη περίοδο του χειµώνα, που η λειτουργία τους περιορίζεται, δεν απαιτείται ιδιαίτερη προστασία τους. Κλίµα :Η χρήση τεχνητών υγροβιότοπων είναι δυνατή ακόµη και σε ψυχρά κλίµατα. Γενικά όµως η αποτελεσµατικότητα λειτουργίας ενός συστήµατος εξαρτάται από τη θερµοκρασία του εφαρµοζόµενου υγρού αποβλήτου και τον επιδιωκόµενο σκοπό της επεξεργασίας του. Έτσι, µε δεδοµένο ότι οι κύριοι µηχανισµοί επεξεργασίας είναι κυρίως βιολογικής φύσης, η απόδοση επεξεργασίας είναι σηµαντικά εξαρτώµενη από την επικρατούσα θερµοκρασία. Γι΄ αυτό, απαιτείται αποθήκευση του εφαρµοζόµενου αποβλήτου, όταν δεν επιτυγχάνεται ο αντικειµενικός σκοπός κατασκευής του δεδοµένου συστήµατος. 1.3.3 Προεπεξεργασία Υγρών Αποβλήτων. Το ελάχιστο επίπεδο προεπεξεργασίας υγρών αποβλήτων σε συστήµατα υγροβιότοπων είναι εκροές πρωτοβάθµιας επεξεργασίας ή αεριζόµενων τεχνητών λιµνών µε µικρό χρόνο παρακράτησης ή άλλων ισοδύναµων µε αυτές. Το επίπεδο προεπεξεργασίας εξαρτάται από τα ποιοτικά κριτήρια που πρέπει να πληροί η τελική εκροή και την ικανότητα αποµάκρυνσης του δεδοµένου συστήµατος. Σηµειώνεται ότι σε τεχνητούς υγροβιότοπους έχουν χρησιµοποιηθεί και εκροές δευτεροβάθµιας επεξεργασίας ή ακόµη και προωθηµένης επεξεργασίας, προκειµένου να αντιµετωπισθούν τοπικές κανονιστικές απαιτήσεις. Γενικά, όµως, πρέπει να αποφεύγεται η χρήση εκροών οξειδωτικών λιµνών, που περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις αλγών, επειδή αυτά όπως και στα συστήµατα επιφανειακής ροής, δεν αποµακρύνονται αποτελεσµατικά και δηµιουργούν διάφορα λειτουργικά προβλήµατα. Επίσης, επειδή η αποµάκρυνση φωσφόρου µε τέτοια συστήµατα είναι περιορισµένη, συνιστάται η αποµάκρυνση του κατά την προεπεξεργασία του αποβλήτου, ιδιαίτερα όταν υπάρχουν περιορισµοί ως προς τη συγκέντρωση του στην τελική εκροή.

17

1.3.4 Επιλογή και ∆ιαχείριση της Φυτικής Βλάστησης. Η φυτική βλάστηση ασκεί ένα πολύ σηµαντικό και ολοκληρωµένο ρόλο στη λειτουργία των συστηµάτων υγροβιότοπων µε τη µεταφορά οξυγόνου δια µέσου του ριζικού συστήµατος στον πυθµένα των λεκανών επεξεργασίας. Έτσι, εφοδιάζεται µε οξυγόνο το µέσο κάτω από την επιφάνεια του νερού, για ανάπτυξη και συγκράτηση των µικροοργανισµών που διενεργούν τη βασική επεξεργασία του εφαρµοζόµενου αποβλήτου. ∆ιάφορα είδη φυτών, που ριζοβολούν σε χονδρόκκοκα υποστρώµατα και αναφύονται ή και βλαστάνουν πάνω από την επιφάνεια του νερού, χρησιµοποιούνται στα συστήµατα υγροβιότοπων. Τα πιο συνήθη είδη φυτών της οικογένειας Cyperaceae, κυρίως του γένους Carex spp. (είδη κύπερης) και των γενών Scirpus, Typha και Phragmites, δηλαδή βούρλων, ψαθιού και νεροκαλάµων, αντίστοιχα. Τα είδη αυτά συναντώνται σχεδόν παντού και είναι ανεκτικά στην υγρασία και τις χαµηλές θερµοκρασίες (ψύξη). Τα πιο σηµαντικά χαρακτηριστικά αυτών των φυτών, σχετικά βέβαια µε το σχεδιασµό τεχνητών υγροβιότοπων, είναι το απαιτούµενο βάθος νερού και το βάθος ριζοβολίας σε συστήµατα FWS και SFS, αντίστοιχα. Τα είδη του γένους Typha τείνουν να επικρατούν σε νερό βάθους πάνω από 0.15m . Τα είδη του γένους Scirpus αναπτύσσονται σε βάθος νερού από 0.05 έως 0.25m. Τα είδη του γένους Phragmites αναπτύσσονται σε βάθος νερού µέχρι 1.5m, αλλά ο µεταξύ τους ανταγωνισµός περιορίζεται σε µικρά βάθη νερού. Τέλος, τα είδη της οικογένειας Cyperaceae, συναντώνται σε µικρά βάθη νερού µικρότερα ακόµη και από αυτά στα οποία αναπτύσσονται τα είδη του γένους Scirpus. Το ριζικό σύστηµα των ειδών του γένους Typha επεκτείνεται µέχρι βάθους 0.3cm, ενώ αυτών του γένους Phragmites άνω των 0.6m και αυτών του γένους Scirpus άνω των 0.76m. Είδη των γενών Phragmites και Scirpus θεωρούνται κατάλληλα για συστήµατα SFS, επειδή το βάθος ριζοβολίας τους επιτρέπει τη χρήση λεκανών µεγαλύτερου βάθους. Γενικά στους τεχνητούς υγροβιότοπους και ιδιαίτερα στα συστήµατα SFS δεν απαιτείται η συγκοµιδή της φυτικής βλάστησης. Όµως, στα συστήµατα FWS απαιτείται περιοδική καταστροφή της υπάρχουσας ξηράς βλάστησης µε σκοπό τη διατήρηση συνθηκών ελεύθερης ροής και παρεµπόδιση της δηµιουργίας ροής σε αύλακες. Συνήθως δεν ενδείκνυται συγκοµιδή – αποµάκρυνση της φυτικής βιοµάζας µε σκοπό την αύξηση της αποµάκρυνσης θρεπτικών στοιχείων. 1.3.5 Σχεδιασµός Παραµέτρων Οι τεχνητοί υγροβιότοποι, ελεύθερης και υποεπιφανειακής ροής, αν και αποτελούν νέες τεχνολογίες, είναι σήµερα ευρύτατα διαδεδοµένοι σε όλες σχεδόν τις ΗΠΑ. Οι Brown and Reed (1994) βασιζόµενοι σε µια προκαταρκτική επισκόπηση – θεώρηση τέτοιων συστηµάτων στις ΗΠΑ, συµπεραίνουν ότι τα συστήµατα αυτά είναι τόσο αξιόπιστα όσο και χαµηλού σχετικά κόστους, κυρίως σε ότι αφορά την αποµάκρυνση BOD και διαλυµένων στερεών κατά την επεξεργασία υγρών αποβλήτων. Αντίθετα, τα συστήµατα αυτά υστερούν σε ότι αφορά την αποµάκρυνση ΝΗ3, που πιθανόν οφείλεται σε περιορισµένο εφοδιασµό µε οξυγόνο. Γι΄ αυτό απαιτείται πρόσθετη ερευνητική εργασία προσδιορισµού του κατάλληλου σχεδιασµού σε περιπτώσεις εξειδικευµένων συστηµάτων αποµάκρυνσης ειδικών συστατικών – ρυπαντών των αποβλήτων. (Brown and Reed, 1994) Στα συστήµατα τεχνητών υγροβιότοπων ο σχεδιασµός των βασικών παραµέτρων, όπως είναι ο υδραυλικός χρόνος κατακράτησης, η γεωµετρία (µήκος και πλάτος) λεκάνης, η ταχύτητα του φορτίου BOD5 και η ταχύτητα υδραυλικού φορτίου, τυγχάνει πρωτίστης σηµασίας.

18

Βάθος Νερού. Στα συστήµατα FWS, το βάθος του νερού εξαρτάται από το βάθος, που απαιτείται η ανάπτυξη της φυτικής βλάστησης που επιλέγεται. Γενικά σε ψυχρά κλίµατα το λειτουργικό βάθος αυξάνει στη διάρκεια του χειµώνα, ώστε να επιτρέπεται η επιφανειακή ανάπτυξη πάγου και ο κατάλληλος αυξηµένος χρόνος κράτησης, που απαιτείται υπό τέτοιες συνθήκες. Γι΄ αυτό, στα FWS συστήµατα πρέπει κατά το σχεδιασµό τους να προβλέπεται µια κατασκευή εξόδου που να επιτρέπει µεταβαλλόµενο λειτουργικό βάθος. Ένα τέτοιο σύστηµα στο Listowel του Ontario της California έχει αυτή τη δυνατότητα, ώστε να λειτουργεί σε βάθος 0.1m τους θερινούς µήνες και 0.3m τους χειµερινούς. Στα συστήµατα τύπου SFS το βάθος τους σχεδιάζεται έτσι, ώστε να ελέγχεται το βάθος ριζοβολίας της φυτικής βλάστησης, επειδή η τροφοδοσία µε οξυγόνο διενεργείται ουσιαστικά δια µέσου του ριζικού συστήµατος. Γεωµετρία και Έκταση Λεκάνης. Η γεωµετρία της λεκάνης εξαρτάται από τον τύπο του συστήµατος (FWS ή SFS). Γι΄ αυτό, οι τύποι των δύο συστηµάτων θεωρούνται στη συνέχεια χωριστά. Συστήµατα FWS. Γενικά, στα συστήµατα FWS, κύρια πηγή οξυγόνου είναι η ελεύθερη επιφάνεια τους, αλλά η ύπαρξη βιολογικής βλάστησης παρεµποδίζει τον επιφανειακό επαναερισµό, που είναι δυνατό να διενεργείται µε τον άνεµο. Γι΄ αυτό θα πρέπει να εφαρµόζονται µικρά οργανικά φορτία, µέχρι 11kg/ στρ.d (Reed et al, 1984). Αντίθετα, η ύπαρξη φυτικής βλάστησης επιδρά ανασταλτικά στην ανάπτυξη αλγών. Η αποµάκρυνση ων στερεών σε αιώρηση οφείλεται κυρίως στο µηχανισµό της καθίζησης και διενεργείται, κυρίως, σε µικρές αποστάσεις από το σηµείο εισροής του αποβλήτου στο σύστηµα. Η αποµάκρυνση του αζώτου οφείλεται, κυρίως στις διεργασίες της νιτροποίησης – απονιτροποίησης και λιγότερο στην πρόσληψη του από τα φυτά και γι αυτό εξαρτάται σε µεγάλο βαθµό από την ταχύτητα εφαρµογής του οργανικού φορτίου και το χρόνο κράτησης. Ακόµη και όταν τα φυτά που χρησιµοποιούνται συγκοµίζονται περιοδικά, η αποµάκρυνση αζώτου η οφειλόµενη στην πρόσληψη του από τα φυτά, αντιπροσωπεύει ένα ποσοστό 10-15% της συνολικής αποµάκρυνσης του (Reed et al, 1987). Τέλος, η αποµάκρυνση του φωσφόρου σε τέτοια συστήµατα είναι περιορισµένης, εξαιτίας της περιορισµένης επαφής του αποβλήτου µε το έδαφος. Οδηγίες για µια σταθερή αναλογία πλάτους/µήκους δεν έχουν ακόµη καθορισθεί. Μια σχετική µελέτη, που έχει ανακοινωθεί, συνιστά επιµήκεις λεκάνες µε αναλογία πλάτος/µήκος = 1/10 για την επίτευξη ικανοποιητικής επεξεργασίας (Metcalf and Eddy, 1991). Με τη χρήση λεκανών µικρού πλάτους και µεγάλου σχετικά µήκους ελαττώνεται το δυναµικό για περιορισµένη κυκλοφορία. Αυτό συνεπάγεται αυξηµένη συγκέντρωση φορτίου στην είσοδο της λεκάνης, που µπορεί να οδηγήσει σε υπερφορτώσεις ιδιαίτερα στην περίπτωση που γίνεται υπέρβαση των κριτηρίων των σχετικών µε τα εφαρµοζόµενα φορτία. Για την αποφυγή υπερφορτώσεων στην είσοδο της λεκάνης µπορεί να χρησιµοποιηθεί ένα οφιοειδές περικυκλικό κανάλι για σταδιακή τροφοδοσία. Τέτοια τυπικά συστήµατα έχουν συνολικό πλάτος ισοδύναµο µε το µήκος της λεκάνης. Το πλάτος τους διαχωρίζεται σε πολλαπλάσιες (τουλάχιστον δύο) παράλληλες λεκάνες µε αναχώµατα για καλύτερο υδραυλικό έλεγχο και λειτουργική ευκαµψία. Επίσης, µε τις πολλαπλές λεκάνες δίνεται η δυνατότητα να τίθενται εκτός λειτουργίας τµήµατα του συστήµατος για διάφορους διαχειριστικούς λόγους, όπως είναι η φροντίδα της φυτικής βλάστησης και η συντήρηση της λεκάνης.

19

Συστήµατα SFS. Γενικά στα συστήµατα SFS η επιφάνεια του νερού διατηρείται ακριβώς κάτω από την επιφάνεια του εδάφους ή του χρησιµοποιούµενου µέσου. Η επεξεργασία του υγρού αποβλήτου οφείλεται σε φυσικές και βιοχηµικές αποκρίσεις του µέσου, καθώς επίσης στην επαφή του µε το ριζικό σύστηµα των φυτών (Reed et al, 1987). Τα επίπεδα αποµάκρυνσης είναι ισοδύναµα των συστηµάτων FWS και παρουσιάζουν µειωµένα προβλήµατα, σχετικά µε την ανάπτυξη κουνουπιών και δυσάρεστων οσµών. Για την κατασκευή των υποστρωµάτων χρησιµοποιούνται κυρίως έδαφος, άµµος και διάφορα άλλα χονδρόκοκκο ή ακόµη και πλαστικά ή άλλα αδρανή υλικά. Ρυθµός Εφαρµογής Φορτίου BOD5. Όπως στα συστήµατα επιφανειακής ροής, έτσι και σε αυτά των τεχνητών υγροβιότοπων, τα φορτία BOD5 θα πρέπει να ρυθµίζονται έτσι ώστε η ζήτηση οξυγόνου στο εφαρµοζόµενο απόβλητο να µην υπερβαίνει την ικανότητα µεταφοράς οξυγόνου µε τη φυτική βλάστηση. Επίσης, απαιτείται εµπειρία στη χρήση των κριτηρίων έκτασης – φορτίου (µάζα/ επιφάνεια x χρόνο), επειδή το πραγµατικό φορτίο δεν εφαρµόζεται οµοιόµορφα αλλά, συνήθως, παρατηρούνται αυξηµένες συγκεντρώσεις του κυρίως στις εισόδους, ενώ το οξυγόνο ουσιαστικά τροφοδοτείται οµοιόµορφα σε όλη την έκταση του συστήµατος. Εκτιµούµενοι ρυθµοί µεταφοράς οξυγόνου για αναφυόµενα φυτά κυµαίνονται από 5 έως 45 g/m2.d µε µια µέση τιµή 20 g/m2.d, που θεωρείται τυπική για τα περισσότερα συστήµατα (US.EPA, 1988). Έτσι, αυτός ο ρυθµός µεταφοράς οξυγόνου είναι συγκρίσιµος µε τον ρυθµό µεταφοράς οξυγόνου σε συστήµατα σταλαγµατικών φίλτρων, που είναι της τάξης 28.54 g/m2.d (Schroeder, 1977). Το οξυγόνο µεταφέρεται από εκτιθεµένα στην ατµόσφαιρα φύλλα και στελέχη των φυτών στο ριζικό τους σύστηµα. Στα συστήµατα SFS που οι ρίζες των φυτών είναι σε επαφή µε την ροή της εκροής του εφαρµοζόµενου αποβλήτου, το µεταφερόµενο οξυγόνο στο ριζικό σύστηµα είναι διαθέσιµο στους µικροοργανισµούς που αποικούν σε αυτό και αποδοµούν το διαλυµένο BOD στην εκροή επαφής. Το βιολογικό απαιτούµενο οξυγόνο πρέπει να προσδιορίζεται στη βάση της τελικής απαίτησης, BODu. Βασιζόµενη σε µια αναλογία BODu/BOD5=1.5 , ο µέγιστος ρυθµός εφαρµοζόµενης BOD5 σε ένα σύστηµα SFS πρέπει θεωρητικά να µην υπερβαίνει τα 13.3 kg/στρ.d. Τυπικά, το ανώτατο συνιστώµενο όριο είναι 11kg/στρ.d (Water Pol. Contol Feder., 1990). Επειδή το φορτίο BOD παρουσιάζει αυξηµένη συγκέντρωση στην είσοδο του συστήµατος, συνίσταται όπως το τελικό φορτίο BOD να µην υπερβαίνει το ήµισυ του ρυθµού µεταφοράς οξυγόνου (Reed et al, 1988 και US.EPA, 1988). Βασιζόµενοι σ΄ αυτό το κριτήριο και σε µια αναλογία BODu/BOD5=1.5, ο µέγιστος ρυθµός φορτίου BOD5 θα πρέπει να µην υπερβαίνει τα 6.65 kg/στρ.d. Για συστήµατα που επεξεργάζονται υγρά απόβλητα µε σηµαντικό κλάσµα οργανικών στερεών που καθιζάνουν, το φορτίο θα πρέπει να είναι ακόµη µικρότερο και να διανέµεται κατά µήκος της λεκάνης µε σταδιακή τροφοδοσία, έτσι ώστε να αποφεύγεται η επικράτηση αναερόβιων συνθηκών στην κορυφή - είσοδο της λεκάνης του συστήµατος. Στα συστήµατα FWS, ο εφοδιασµός µε οξυγόνο σε µια θεωρούµενη στήλη νερού είναι περιορισµένος σε σύγκριση µε τα συστήµατα SFS. Αυτό οφείλεται στο ότι το ριζικό σύστηµα ευρίσκεται στο εδαφικό υπόστρωµα κάτω από τη στήλη νερού και το µεταφερόµενο σε αυτό οξυγόνο καταναλώνεται στο εκτεταµένο βενθικό περιβάλλον, που συνήθως παρατηρείται σε συστήµατα υγροβιότοπων. Επίσης, η µεταφορά οξυγόνου δια µέσου της επιφάνειας του εδάφους µε επαναερισµό, που προξενείται µε τον άνεµο και την φωτοσύνθεση, είναι περιορισµένη, εξαιτίας της παρουσίας πυκνής φυτικής βλάστησης. Έτσι, συστήµατα τύπου FWS µε πλήρη

20

φυτική βλάστηση είναι κατάλληλα µόνο για µέσους ρυθµούς φορτίου BOD. Συνιστώνται κατά το σχεδιασµό τους φορτία, που να µην υπερβαίνουν το όριο των 6.65 kg/στρ.d. Αυξηµένη µεταφορά οξυγόνου µπορεί να επιτευχθεί σε συστήµατα µε αυξηµένο πλάτος λεκάνης και χρησιµοποίηση εναλλακτικών τµηµάτων µε / και χωρίς φυτική βλάστηση, για βελτίωση του επιπέδου αποµάκρυνσης αζώτου. Ταχύτητα Υδραυλικού Φορτίου. Σε συστήµατα τεχνητών υγροβιότοπων η ταχύτητα του υδραυλικού φορτίου εφαρµογής , Lw δεν είναι συνήθως πρωταρχική παράµετρος σχεδιασµού, αλλά είναι χρήσιµη, κυρίως για τη σύγκριση διαφόρων συστηµάτων µεταξύ τους. Οι ταχύτητες υδραυλικού φορτίου, που χρησιµοποιούνται στη πράξη, κυµαίνονται από 15 έως 50m3/στρ.d (US.EPA, 1988). Το αντίστροφο της ταχύτητας του υδραυλικού φορτίου, δηλαδή η ειδική έκταση, Ac χρησιµοποιείται επίσης, για τη σύγκριση µελετών διαφόρων συστηµάτων και ταχείς προκαταρκτικούς προσδιορισµούς για την απαιτούµενη έκταση. Η απαιτούµενη ειδική έκταση, στην, πράξη, κυµαίνεται από 0.21 έως 0.69 στρ./(103.m3.d). Σε κεντρικές παραλιακές πεδιάδες της California, που χρησιµοποιούνται εκροές δευτεροβάθµιας ή πρωτοβάθµιας επεξεργασίας, σε υγροβιότοπους για την ανάπτυξη υδρόβιας ζωής και υδροχαρούς βλάστησης σε κατοικηµένες περιοχές, µια ειδική έκταση 0.21 στρ./(103.m3.d) αποδείχθηκε πολύ αποτελεσµατική. Έλεγχος Φορέων Εντόµων. Γενικά, τα συστήµατα των τεχνητών υγροβιότοπων και ιδιαίτερα αυτά τύπου FWS αποτελούν ιδεώδεις κατοικίες αναπαραγωγής κουνουπιών. Γι΄ αυτό, ο έλεγχος των φορέων – εντόµων αποτελεί σηµαντικό παράγοντα στην τελική απόφαση κατασκευής συστηµάτων τεχνητών υγροβιότοπων ιδιαίτερα των FWS. Έτσι, ο σχεδιασµός τέτοιων συστηµάτων πρέπει να περιλαµβάνει βιολογικό έλεγχο κουνουπιών, όπως είναι η δηµιουργία συνθηκών ανάπτυξης του είδους ψαριού Gambusia afinis, σε συνδυασµό βέβαια µε χηµικό έλεγχο τους. Σηµειώνεται ότι είναι απαραίτητα επίπεδα διαλυµένου οξυγόνου άνω του 1mg/L για τη διατήρηση πληθυσµού ψαριών αυτού του είδους. Επίσης, αραίωση της φυτικής βλάστησης ίσως θεωρείται απαραίτητη για τον περιορισµό τµηµάτων, που δεν είναι προσιτά στην ανάπτυξη του ιχθυο-πληθυσµού. Αντίθετα, στα συστήµατα SFS ο πολλαπλασιασµός των κουνουπιών, δεν αποτελεί συνήθως ιδιαίτερο πρόβληµα, επειδή αυτά είναι σχεδιασµένα έτσι , ώστε να εµποδίζεται η είσοδος κουνουπιών στην υποεπιφανειακή ζώνη του νερού. Γι΄ αυτό το σκοπό η επιφάνεια τους είναι, συνήθως, καλυµµένη µε χαλίκια, χονδρόκοκκη άµµο ή άλλα υλικά (Αγγελάκης, 1995).

Η µέθοδος των τεχνητών υγροτόπων πλεονεκτεί έναντι των άλλων, καθώς περιλαµβάνει και τριτοβάθµια επεξεργασία µε ποσοστό απολαβής 60% της εκροής, που µπορεί να αξιοποιηθεί για άρδευση, ενώ ταυτόχρονα είναι η πλέον φιλική προς το περιβάλλον µέθοδος, καθώς οι ενεργειακές απαιτήσεις για τη λειτουργία της είναι µηδαµινές και παρουσιάζει αρµονική προσαρµογή στο φυσικό τοπίο. Μοναδικό µειονέκτηµα της µεθόδου των τεχνητών υγροτόπων είναι η µεγάλη επιφάνεια που απαιτείται για την εγκατάστασή τους. Στη συνέχεια ακολουθεί σύντοµη περιγραφή µιας µονάδας τεχνητού υγροτόπου κατακόρυφης ροής και υπεδάφιας διάθεσης των λυµάτων. Η µονάδα αυτή αποτελεί ένα κάθετο σύστηµα φιλτραρίσµατος µε υπόγειο τροφοδοτικό σύστηµα σωληνώσεων, στο οποίο η απαιτούµενη επιφάνεια µειώνεται στο µισό σε σχέση µε τα συστήµατα οριζόντιας ροής (2,5m2 ανά ισοδύναµο άτοµο), ενώ παράλληλα αποφεύγονται προβλήµατα έκλυσης οσµών και προσέλκυσης κουνουπιών που συναντώνται στα συστήµατα επιφανειακής διάθεσης. Μπορεί να

21

εγκατασταθεί για κοινότητες 4 – 6000 κατοίκων, ενώ είναι πολύ αποτελεσµατικό και στην επεξεργασία βιοµηχανικών αποβλήτων (π.χ. ελαιοτριβεία, οινοποιεία, γαλακτοβιοµηχανίες κ.λ.π.). Γενική Περιγραφή της µεθόδου. Η αρχή της µεθόδου στηρίζεται στο συνδυασµό της δράσης του εδάφους, των ριζών και των µικροοργανισµών. Τα απόβλητα, τα οποία υφίστανται µηχανική προεπεξεργασία σε µια σηπτική δεξαµενή µε τρεις ή τέσσερις θαλάµους, διοχετεύονται µε ένα σύστηµα ειδικών σωληνώσεων σε ένα εδαφικό σώµα που αποτελείται από διαδοχικά στρώµατα άµµου και χαλικιού και είναι φυτεµένο µε µια συγκεκριµένη ποικιλία καλαµιών του είδους Phragmites australis , φυτά αυτοφυή στην περιοχή µας.

Το σύστηµα σωληνώσεων εγγυάται την ισοµερή διάθεση των λυµάτων στο εδαφικό σώµα για την αποτελεσµατικότερη διήθησή τους, Το ριζικό σύστηµα των φυτών εξασφαλίζει συνεχή αερισµό του εδάφους µέσω του συστήµατος των αγγείων τους, αλλά και εξαιτίας της µείωσης της συνοχής των εδαφικών υλικών µε την ανάπτυξη των διακλαδώσεων τους. Οι µικροοργανισµοί, που φιλοξενούνται στις ρίζες, διασπούν το οργανικό φορτίο των αποβλήτων σε τέτοιο βαθµό ώστε ακόµη και πολύπλοκες, δύσκολα διασπώµενες ενώσεις να αποικοδοµούνται. Καµία ενσωµάτωση ξένων ουσιών δεν παρατηρείται στα φυτά, ούτε συµβαίνει συµφόρηση στο έδαφος. Το επεξεργασµένο νερό συλλέγεται στη συνέχεια σε συλλεκτήριους σωλήνες, στο κατώτερο µέρος του εδαφικού σώµατος και οδηγείται σε ένα φρεάτιο ελέγχου όπου µπορεί να ελεγχθεί. Από εκεί, µπορεί να διοχετευτεί στη θάλασσα, σε ποτάµι, λίµνη ή στο έδαφος χωρίς καµία επιβάρυνση στο περιβάλλον, ή να αξιοποιηθεί για στάγδην άρδευση.

Τα πλεονεκτήµατα µιας τέτοιας εγκατάστασης µπορούν να συνοψιστούν στα εξής :

• Χαµηλό κόστος κατασκευής, λειτουργίας και συντήρησης (δευτεροβάθµια & τριτοβάθµια επεξεργασία).

• Μεγάλη διάρκεια ζωής (30 έως 50 χρόνια) • Ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας (το 10% ενός συµβατικού Βιολογικού) • Ελάχιστο κόστος συντήρησης (δεν απαιτείται η παρουσία µόνιµου

προσωπικού) • ∆υνατότητα επέκτασης οποιαδήποτε χρονική στιγµή (ευελιξία στη

διαστασιολόγηση) • Σταθερή διαδικασία καθαρισµού ακόµα και σε ακραίες καιρικές συνθήκες • ∆εν παρατηρούνται δυσάρεστες οσµές, ούτε προβλήµατα µε κουνούπια

λόγω της υπόγειας διάθεσης και επεξεργασίας • Αρµονική προσαρµογή στο φυσικό τοπίο • Το σύστηµα αφ’ εαυτού εµπεριέχει και τριτοβάθµια επεξεργασία µε

ποσοστό απολαβής το 60% του νερού, έτοιµου για άρδευση (Σωτηράκης,2003).

1.3.6 Οικονοµοτεχνικά ∆εδοµένα.

Τα σηµαντικότερα πλεονεκτήµατα της µεθόδου αυτής είναι : • Η έλλειψη απαίτησης ηλεκτροµηχανολογικού εξοπλισµού • Η απλότητα στη λειτουργία της εγκατάστασης.

22

• Η µικρή απαίτηση συντήρησης. • Η µηδενική σχεδόν κατανάλωση ενέργειας και το µικρό κόστος λειτουργίας. • Η καλή ενσωµάτωση της εγκατάστασης στον περιβάλλον χώρο. • Η δυνατότητα κατάργησης της χλωρίωσης. • Η σηµαντική µείωση της ποσότητας της παραγόµενης ιλύος.

Μειονεκτήµατα της µεθόδου είναι :

• Η µεγάλη απαιτούµενη επιφάνεια • Η έλλειψη εµπειρίας στη χώρα µας για την κατασκευή τέτοιων

εγκαταστάσεων. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι µόνο το κόστος ενέργειας σε µια συµβατική λύση (παρατεταµένου αερισµού) για ΙΠ =1000 κατοίκους, αντιπροσωπεύει ετήσια κατά κεφαλήν δαπάνη περίπου 16€ (Αραβώσης et al, 2003).

1.3.7 O Γερµανικός Κανονισµός ATV - Α262 για την Επεξεργασία Λυµάτων µε τη Μέθοδο των Τεχνητών Υγροτόπων.

Τα συστήµατα αυτά χωρίζονται σε δυο κατηγορίες. υγρότοποι µε ελεύθερη επιφάνεια και υγρότοποι υποεπιφανειακής ροής. Τα πρώτα συστήµατα αποτελούνται από κανάλια µικρού βάθους, γεµάτα µε λύµατα, στα οποία αναπτύσσεται βλάστηση. Oνοµάζονται έτσι, επειδή η επιφάνεια των λυµάτων βρίσκεται σε επαφή µε τον αέρα. Στα συστήµατα υποεπιφανειακής ροής τα λύµατα ρέουν σε µια στρώση πορώδους υλικού (άµµος, χαλίκι). Μέσα στη στρώση αυτή βρίσκονται οι ρίζες των φυτών που βοηθούν στον καθαρισµό των λυµάτων. Τα συστήµατα υποεπιφανειακής ροής χωρίζονται σε συστήµατα οριζόντιας ροής και συστήµατα κατακόρυφης ροής. Στα πρώτα η ροή των λυµάτων µέσα στο πορώδες υλικό γίνεται περίπου οριζόντια, ενώ στα δεύτερα η ροή των λυµάτων γίνεται από πάνω προς τα κάτω. Στην Ευρώπη χρησιµοποιούνται κυρίως τα συστήµατα υποεπιφανειακής ροής και µάλιστα τα συστήµατα κατακόρυφης ροής αποτελούν την τελευταία εξέλιξη της µεθόδου η οποία σηµειωτέον αναπτύχθηκε στην Ευρώπη. Τα αναφερόµενα στον παρόντα γερµανικό κανονισµό αφορούν συστήµατα υποεπιφανειακής ροής. Η πρώτη ανεπίσηµη γερµανική οδηγία για την επεξεργασία λυµάτων µε τη µέθοδο των τεχνητών υγροτόπων εκδόθηκε το 1982 µε τίτλο «Abwasserbehandlung in Anlagen mit Sumpfpflanzen». Στην οδηγία αυτή ενσωµατώθηκαν οι γνώσεις και η εµπειρία που υπήρχε µέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 80. Στη δεκαετία του 80 εµφανίστηκαν αρκετές µονάδες επεξεργασίας αυτού του τύπου και η τεχνολογία προχώρησε περισσότερο. Έτσι το 1989 δηµοσιεύτηκε η δεύτερη, επίσηµη πλέον, οδηγία (ATV-H 262) µε τίτλο «Behandlung von hauslichen Abwasser in Pflanzenbeeten». Η οδηγία αυτή είχε σηµαντική εφαρµογή στην πράξη και χρησιµοποιήθηκε για την κατασκευή µονάδων επεξεργασίας σε συνδυασµό µε συµπληρωµατικές απαιτήσεις και οδηγίες των οµόσπονδων κρατιδίων. O πρόσφατος κανονισµός (ATV-A 262) δηµοσιεύτηκε το 1998 µε τίτλο «Grundsatze fur Bemessung, Bau und Betrieb von Pflanzenbeeten fur kommunales Abwasser bei Ausbaugrossen bis 1000 Einwohnerwerte» (Βασικές αρχές για τη µελέτη, κατασκευή και λειτουργία τεχνητών υγροτόπων για την επεξεργασία αστικών λυµάτων δυναµικότητας µέχρι 1000 ισοδύναµων κατοίκων). O κανονισµός αυτός έχει λάβει ακόµη περισσότερο επίσηµη µορφή. Έχει µετατραπεί από οδηγία (Hinweis) σε κανονισµό εργασίας (Arbeitsblatt) και έχει ενσωµατώσει όλες τις τελευταίες εξελίξεις στον τοµέα αυτό. Παρακάτω δίνονται τα σηµαντικότερα στοιχεία του κανονισµού.

23

Στεγανοποίηση Oι τεχνητοί υγρότοποι πρέπει να στεγανοποιούνται προς όλες τις κατευθύνσεις για την προστασία των υπόγειων νερών. Η απλούστερη µέθοδος στεγανοποίησης είναι η δηµιουργία αδιαπέρατης εδαφικής στρώσης µε πάχος 60 cm και υδροπερατότητα Κ10-8 m/s. Εκτός από την αδιαπέρατη εδαφική στρώση ως στεγανωτικά µπορούν να χρησιµοποιηθούν τα εξής υλικά: 1. Beton και πλαστικά φύλλα. 2. Μεµβράνες από πολυαιθυλένιο. Oι µεµβράνες πρέπει να έχουν ελάχιστο πάχος 1

mm, να αντέχουν στη διάτρηση από τις ρίζες των φυτών και να είναι ανθεκτικές στην υπεριώδη ακτινοβολία.

3. Στεγανοποίηση του φυσικού εδάφους µε µπετονίτη σε βάθος 60 cm.

Πορώδες µέσο. Το υλικό του πορώδους µέσου πρέπει να αποτελείται από άµµο ή χαλίκι ή άλλο παρόµοιο υλικό µε στρογγυλεµένες ακµές. ∆εν επιτρέπεται η χρήση υλικού µε οξείες ακµές για την αποφυγή διάτρησης της µεµβράνης στεγανοποίησης. Τα χαρακτηριστικά του υλικού είναι τα εξής:

• Η υδροπερατότητα πρέπει να κυµαίνεται µεταξύ 10-4 και 10-3 m/s., • O συντελεστής οµοιοµορφίας των κόκκων πρέπει να είναι U=d60/d10Κ5. • Το ενεργό µέγεθος των κόκκων πρέπει να είναι d10Κ0.2 mm.

Τα παραπάνω χαρακτηριστικά της κοκκοµετρίας θα πρέπει να ελέγχονται εργαστηριακά πριν από την κατασκευή και το υλικό δεν πρέπει να συµπυκνώνεται. Το πάχος της στρώσης πρέπει να είναι:

• Για συστήµατα οριζόντιας ροής : Κ 50 cm. • Τα συστήµατα κατακόρυφης ροής : Κ 80 cm.

Το ελάχιστο πάχος της στρώσης για τα συστήµατα οριζόντιας ροής καθορίζεται από το βάθος ενστάλαξης, από το βάθος του ριζώµατος των φυτών και από τις συνθήκες λειτουργίας κατά τη χειµερινή περίοδο. ∆εν είναι απαραίτητη η κατασκευή της κλίνης σε διαβαθµισµένες στρώσεις. Απαιτούµενη επιφάνεια υγροτόπου Για συστήµατα οριζόντιας ροής Κ 5 m2 / κάτοικο. Ελάχιστη επιφάνεια 20 m2. Για συστήµατα κατακόρυφης ροής Κ 2.5 m2 / κάτοικο. Ελάχιστη επιφάνεια 10m2. Η συνιστώµενη επιφανειακή υδραυλική φόρτιση είναι η εξής: Για συστήµατα οριζόντια ροής 40 1/(m2.d). Για συστήµατα κατακόρυφης ροής 60 1/(m2.d). Oι παραπάνω τιµές απαιτούνται για την αποµάκρυνση του οργανικού φορτίου. Εφ όσον απαιτείται η αποµάκρυνση αζώτου και φωσφόρου, οι τιµές είναι διαφορετικές αλλά δεν δίνονται στον κανονισµό, επειδή δεν υπάρχουν διεθνώς αποδεκτές τιµές. Καλύτερη απόδοση του υγροτόπου επιτυγχάνεται µε τη διακεκοµµένη ή εναλλάξ λειτουργία µε στόχο την καλύτερη είσοδο οξυγόνου στο πορώδες µέσο. Άλλες µέθοδοι για τη βελτίωση της απόδοσης είναι η αύξηση τα επιφάνειας του υγροτόπου και η επανακυκλοφορία των λυµάτων.

Φυτά Τα φυτά που συνήθως χρησιµοποιούνται στους τεχνητούς υγροτόπους είναι φυτά των οικογενειών Phragmites, iris, Typha και Juncus. Ειδικότερα για τα φυτά Phragmites (καλάµια) ισχύουν τα εξής:

24

Τα καλάµια µπορούν να φυτεύονται είτε ως µπάλες είτε ως µεµονωµένες ρίζες. Τα καλάµια σε µπάλες µπορούν να φυτευτούν οποιαδήποτε περίοδο του χρόνου. Καλύτερη περίοδος είναι η άνοιξη. ∆υο µπάλες ανά τετραγωνικό µέτρο είναι αρκετές. Oι µεµονωµένες ρίζες είναι καλύτερο να φυτεύονται από το τέλος Μαΐου µέχρι το τέλος Ιουνίου. 4 µέχρι 6 ρίζες ανά τετραγωνικό µέτρο είναι αρκετές. Για την καλή ανάπτυξη των φυτών πρέπει κατά την αρχική περίοδο µετά τη φύτευση, να επικρατήσουν βέλτιστες συνθήκες ανάπτυξης. Μετά τη φύτευση θα πρέπει να υπάρχει υγρό περιβάλλον όχι όµως συνεχής κατάκλιση µε λύµατα ή νερό. Όταν παρατηρηθεί ανάπτυξη ξένων φυτών, ενδείκνυται η περιοδική κατάκλιση. Τα αστικά λύµατα περιέχουν όλα τα απαραίτητα συστατικά για την ανάπτυξη των φυτών. Λειτουργία του υγροτόπου Oι τεχνητοί υγρότοποι απαιτούν εξειδικευµένες παρατηρήσεις, φροντίδα και συντήρηση. O υπεύθυνος της µονάδας έχει την ευθύνη της λειτουργίας, της συντήρησης των εγκαταστάσεων και της φροντίδας των φυτών. Σε κάθε τεχνητό υγρότοπο θα πρέπει να υπάρχει ένα σχέδιο δράσης για την αντιµετώπιση των παρακάτω προβληµάτων κατά τη λειτουργία του: Θα πρέπει να υπάρχει σχέδιο λειτουργίας (αν θα λειτουργεί συνεχώς, διακεκοµµένα ή εναλλάξ).Ποιες είναι οι συνέπειες από µια ανεπιθύµητη κατάκλιση µε λύµατα και ποια µέτρα πρέπει να ληφθούν. Πώς θα αντιµετωπιστεί η περίπτωση παρουσίας ξένων φυτών. Σε περιπτώσεις που ο υγρότοπος λειτουργεί εποχιακά (κάµπινγκ, ξενοδοχεία, εξοχικές κατοικίες) θα πρέπει να υπάρχει σχέδιο δράσης για τη συντήρησή του εκτός της περιόδου λειτουργίας µε στόχο τη διατήρηση της λειτουργικότητάς του. Ποια µέτρα πρέπει να λαµβάνονται για τη λειτουργία του κατά τη διάρκεια του χειµώνα και σε περιόδους παρατεταµένου παγετού.Θα πρέπει να προβλέπονται µέτρα για τη διαχείριση των φυτών (αν θα κόβονται και πότε, πως θα αντικαθίστανται κ.λπ.).

1. Επειδή η τεχνολογία των τεχνητών υγροτόπων είναι σχετικά πρόσφατη, οι κανονισµοί εµπλουτίζονται και αναθεωρούνται γρήγορα. Μια πρώτη αξιολόγηση του τελευταίου κανονισµού έγινε τρία χρόνια αργότερα από την έκδοσή του. Τον Μάιο του 2001 έγινε συγκέντρωση ειδικών από όλη τη Γερµανία µε στόχο την ανταλλαγή εµπειριών από την εφαρµογή του νέου κανονισµού. Τα συµπεράσµατα της συνάντησης ήταν τα εξής:

2. Πολύ συχνά η λειτουργία της εγκατάστασης προεπεξεργασίας δεν είναι ικανοποιητική µε αποτέλεσµα να υπάρχει σηµαντικός κίνδυνος έµφραξης του πορώδους µέσου του τεχνητού υγροτόπου. Oι παριστάµενοι συµφώνησαν ότι για την αποφυγή του προβλήµατος αυτού η επιφάνεια του τεχνητού υγροτόπου θα πρέπει να είναι µεγαλύτερη από τις υποδείξεις του κανονισµού.

3. Θα πρέπει να διατυπωθεί καθαρά στον κανονισµό ότι θα πρέπει να εµποδίζεται κατά το δυνατόν η εισροή ξένων νερών στον υγρότοπο, ώστε να εξασφαλίζεται η µακροχρόνια και απρόσκοπτη λειτουργία του.

4. Θα πρέπει να επανεξεταστεί ο σχεδιασµός των εγκαταστάσεων προεπεξεργασίας των λυµάτων πριν από την είσοδό τους στον τεχνητό υγρότοπο. Η ελεύθερη απόθεση της παραγόµενης λάσπης κατά το στάδιο της προεπεξεργασίας σε ανοιχτές τάφρους εγκυµονεί κινδύνους µόλυνσης για ανθρώπους και ζώα. Προτείνεται η ελεγµένη απόθεση που αποτρέπει την επαφή µε ανθρώπους και ζώα. Κατά τον υπολογισµό της απαιτούµενης επιφάνειας του υγροτόπου εκτός από τον κλασσικό καθορισµό της απαιτούµενης επιφάνειας ανά κάτοικο θα πρέπει να

25

εισαχθεί και ο ρυθµός φόρτισης σε οργανικό φορτίο δηλαδή το BOD5, ανά τετραγωνικό µέτρο ανά ηµέρα (BOD5/m².d). Θα πρέπει να επανεξεταστεί το πάχος του πορώδους µέσου. O κανονισµός θα πρέπει να περιλάβει στοιχεία για το σύστηµα διανοµής των λυµάτων δια µέσου των σωληνώσεων καθώς και υποδείξεις για την αποφυγή της έµφραξης των πόρων της κλίνης από τις ρίζες των φυτών. Θα πρέπει να προστεθεί εδώ ότι η επιλογή της µεθόδου των τεχνητών υγροτόπων δεν σηµαίνει αυτόµατα και σωστή επιλογή. Υπάρχει διεθνώς αλλά και στη χώρα µας ένας ενθουσιασµός για την επιλογή της µεθόδου, επειδή πρόκειται για «βιολογικό καθαρισµό οικολογικού τύπου». Τα πράγµατα όµως είναι διαφορετικά. Σε πρόσφατη έρευνα που έγινε στο κρατίδιο της Σαξονίας διαπιστώθηκε ότι οι περισσότεροι τεχνητοί υγρότοποι παρουσίασαν προβλήµατα στη λειτουργία τους και πολλοί τέθηκαν εκτός λειτουργίας λόγω αστοχίας. Επίσης είναι µύθος ότι οι τεχνητοί υγρότοποι δεν έχουν απαιτήσεις συντήρησης και φροντίδας. Σε όλη τη γερµανική βιβλιογραφία τονίζεται ότι απαιτείται εξειδικευµένο προσωπικό για τη λειτουργία και συντήρηση των τεχνητών υγροτόπων. Πρέπει επίσης να τονιστεί ότι η δυνατότητα των υγροτόπων για την αποµάκρυνση αζώτου και φωσφόρου είναι περιορισµένη παρά την αντίθετη επικρατούσα άποψη. Συµπέρασµα. Η χρήση των τεχνητών υγροτόπων για την επεξεργασία λυµάτων περιέχει ορισµένους κινδύνους. Η τεχνολογίας αυτή είναι υπό εξέλιξη και δεν έχει φτάσει ακόµη στη φάση της ωρίµανσης. Oι παράµετροι σχεδιασµού βασίζονται κυρίως στην εµπειρία και όχι στην επιστήµη και οι κανονισµοί αναθεωρούνται συνεχώς. Γι αυτό το λόγο οι έλληνες µελετητές τεχνητών υγροτόπων θα πρέπει να είναι προσεκτικοί στο σχεδιασµό και θα πρέπει να παρακολουθούν ανελλιπώς τις διεθνείς εξελίξεις.

26

1.4 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ COMPACT. Με τον όρο βιολογικός καθαρισµός των αστικών λυµάτων νοούµε την επεξεργασία των λυµάτων µε τροφοδοσία οξυγόνου που προέρχεται από τον ατµοσφαιρικό αέρα, για την ανάπτυξη αερόβιων µικροοργανισµών που καταναλώνουν τα οργανικά συστατικά που περιέχονται στα λύµατα. Για τον επαρκή καθαρισµό και την απόδοση καθαρών νερών στο περιβάλλον, απαιτείται η σωστή ποσότητα αέρα και απόδοση οξυγόνωσης που προστίθεται, και η αφαίρεση της παραγόµενης λάσπης. Όλοι αυτοί οι παράµετροι θα πρέπει να ληφθούν υπόψη που έχουν όµως σχέση µε τις εισαγόµενες ποσότητες υγρών και οργανικών και ανόργανων ενώσεων. Οι µέθοδοι επεξεργασίας όπου κυριαρχούν οι φυσικές δυνάµεις είναι γνωστές ως φυσικές διεργασίες. Οι µέθοδοι επεξεργασίας κατά τις οποίες η αποµάκρυνση των ρυπογόνων ουσιών επιτυγχάνεται µε χηµικές και βιολογικές αντιδράσεις είναι γνωστές ως χηµικές και βιολογικές διεργασίες. Σήµερα, οι φυσικές διεργασίες και οι χηµικές και βιολογικές διεργασίες οµαδοποιούνται σε στάδια ώστε να παρέχουν διάφορους βαθµούς επεξεργασίας γνωστά ως προεπεξεργασία (προκαταρκτική επεξεργασία), πρωτοβάθµια , προχωρηµένη πρωτοβάθµια, δευτεροβάθµια ( µε ή χωρίς αποµάκρυνση θρεπτικών συστατικών) και προχωρηµένη (ή τριτοβάθµια) επεξεργασία. Σύστηµα Compact : Είναι προκατασκευασµένα συστήµατα βιολογικής επεξεργασίας αστικών λυµάτων και υγρών αποβλήτων. Τα συστήµατα αυτά ανάλογα µε τις ανάγκες που θα εξυπηρετούν περιέχουν και τα κατάλληλα στάδια επεξεργασίας (π.χ προεπεξεργασία, πρωτοβάθµια επεξεργασία, δευτεροβάθµια, απολύµανση). Τα συστήµατα αυτά τοποθετούνται εντός του εδάφους αλλά και στην επιφάνεια. (π.χ υπόγειο κτιρίου). Στις φωτογραφίες παρακάτω φαίνεται ένα σύστηµα Compact που έχει τοποθετηθεί κάτω από την επιφάνεια του εδάφους και ένα Σύστηµα Compact σε τοµή.

Φωτογραφία 1. Τοποθέτηση Συστήµατος Compact κάτω από την επιφάνεια του εδάφους.

27

Φωτογραφία 2. Σύστηµα Compact σε τοµή. 1.4.1 Προεπεξεργασία Η πρώτη διεργασία που γενικά συναντάται σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας υγρών αποβλήτων είναι η εσχάρωση. Η σχάρα είναι µια διάταξη µε ανοίγµατα, συνήθως µε οµοιόµορφο µέγεθος, που έχει ως σκοπό την κατακράτηση των στερεών που υπάρχουν στα υγρά απόβλητα. Ο κύριος ρόλος της εσχάρωσης είναι η αποµάκρυνση των σωµατιδίων µεγάλου µεγέθους από τη ροή, τα οποία θα µπορούσαν:

Να προκαλέσουν ζηµιά στον εξοπλισµό της εγκατάστασης τα επόµενα στάδια. Να ελαττώσουν την συνολική αξιοπιστία και αποτελεσµατικότητα της εγκατάστασης (Metcalf and Eddy, 1991). Η απόδοση των εσχάρων εξαρτάται από τα διάκενα µεταξύ των παράλληλων

µπαρών. Οι εσχάρες µπορεί να χωριστούν σε : Λεπτές εσχάρες µε διάκενα 3-10mm. Μεσαίες εσχάρες µε διάκενα 10-25mm. Χοντρές εσχάρες µε διάκενα 50-100mm.

Ο εσχαρισµός γίνεται είτε µε εσχάρες που καθαρίζονται χειρωνακτικά, είτε

στις µεγαλύτερες µονάδες µε εσχάρες αυτόµατου καθαρισµού. Σε µερικές περιπτώσεις η λειτουργία των εσχαρών προστατεύεται µε προεσχαρισµό, που στην πραγµατικότητα γίνεται µε εσχάρες, όπου οι µπάρες έχουν διάκενα 50-100mm. Η χρήση του προεσχαρισµού έχει σκοπό την αποµάκρυνση των µεγαλύτερων αντικειµένων πριν τον κανονικό εσχαρισµό (Λέκκας, 2003).

Άλλες διεργασίες προεπεξεργασίας είναι : Τα κόσκινα, Οι τεµαχιστές, Η

Άλεση.

Εξισορρόπηση ροής : Η εξισορρόπηση ροής είναι µια µέθοδος που χρησιµοποιείται για να αντιµετωπίσει τα προβλήµατα λειτουργίας που προκαλούνται από τις διακυµάνσεις στην παροχή, για να βελτιωθεί η απόδοση των κατάντη διεργασιών και για να µειωθεί το µέγεθος και το κόστος των κατάντη διατάξεων επεξεργασίας.

Η εξισορρόπηση ροής είναι η εξοµάλυνση των διακυµάνσεων στην παροχή έτσι ώστε να επιτευχθεί µια σταθερή ή σχεδόν σταθερή παροχή και µπορεί να

28

εφαρµοστεί σε ένα µεγάλο αριθµό διαφορετικών περιπτώσεων, ανάλογα µε τα χαρακτηριστικά του συστήµατος συλλογής.

1.4.2 Καθίζηση Η αποµάκρυνση των αιωρούµενων και κολλοειδών σωµατιδίων από τα υγρά απόβλητα µε διαχωρισµό µε βαρύτητα είναι µια από τις πιο συχνά χρησιµοποιούµενες διεργασίες στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων. Η καθίζηση είναι ένας όρος που χρησιµοποιείται για το διαχωρισµό αιωρούµενων σωµατιδίων που είναι βαρύτερα από το νερό µε τη δράση της βαρύτητας. Μια δεξαµενή καθίζησης µπορεί να αναφέρεται επίσης ως διαυγαστής ή δεξαµενή κατακάθισης. Η επιταχυνόµενη καθίζηση µε βαρύτητα περιλαµβάνει την αποµάκρυνση των σωµατιδίων σε αιώρηση µε καθίζηση λόγω βαρύτητας, σε πεδίο επιταχυνόµενης ροής.

Η καθίζηση χρησιµοποιείται για την αποµάκρυνση άµµου, των TSS σε εγκαταστάσεις πρωτοβάθµιας καθίζησης, για την αποµάκρυνση χηµικών κροκίδων σε δεξαµενές καθίζησης ενεργού ιλύος και για την αποµάκρυνση χηµικών κροκίδων όταν χρησιµοποιείται η διεργασία της χηµικής κροκίδωσης. Η καθίζηση χρησιµοποιείται επίσης για την πύκνωση των στερεών σε παχυντές λάσπης. Στις περισσότερες περιπτώσεις, ο πρωταρχικός σκοπός είναι η παραγωγή µιας διαυγασµένης εκροής, ενώ είναι επίσης σηµαντικό να παραχθεί λάσπη µε µια συγκέντρωση στερεών που να µπορεί να διαχειριστεί και να επεξεργαστεί εύκολα. Με βάση τη συγκέντρωση και την τάση των σωµατιδίων να αλληλεπιδρούν, υπάρχουν τέσσερις τύποι καθίζησης µε βαρύτητα :

∆ιακεκριµένων σωµατιδίων. Συσσωµάτωσης. Παρεµποδισµένη (καλείται και ζώνης). Με συµπίεση.

Άλλες διεργασίες διαχωρισµού µε βαρύτητα περιλαµβάνουν την καθίζηση υψηλού ρυθµού, την καθίζηση µε επιταχυνόµενη βαρύτητα και την επίπλευση.

1.4.3 Επίπλευση. Η επίπλευση είναι µια διεργασία που χρησιµοποιείται για να διαχωριστούν στερεά ή υγρά σωµατίδια από µια υγρή φάση. Ο διαχωρισµός προκαλείται από την εισαγωγή αερίων φυσαλίδων (συνήθως αέρα) µέσα στην υγρή φάση. Οι φυσαλίδες προσκολλώνται στη σωµατιδιακή ύλη και η άνωση των συνδυασµένων σωµατιδίων και αερίων φυσαλίδων είναι αρκετή για να προκαλέσει την άνοδο του σωµατιδίου στην επιφάνεια. Έτσι µπορούν να ανυψωθούν τα σωµατίδια που έχουν υψηλότερη πυκνότητα από το υγρό. Μπορεί επίσης να διευκολυνθεί η άνοδος των σωµατιδίων µε µικρότερη πυκνότητα από το υγρό.

Στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων, η επίπλευση χρησιµοποιείται κυρίως για να αποµακρυνθούν αιωρούµενα υλικά και για την συµπύκνωση των βιοστερεών. Τα κύρια πλεονεκτήµατα της επίπλευσης ως προς την καθίζηση είναι ότι τα πολύ µικρά ή ελαφρά σωµατίδια που καθιζάνουν αργά µπορούν να αποµακρυνθούν πλήρως σε µικρό χρονικό διάστηµα. Μόλις τα σωµατίδια επιπλεύσουν στην επιφάνεια, µπορούν να συλλεχθούν µε µια διεργασία εξαφρισµού.

Η σηµερινή πρακτική της επίπλευσης όπως εφαρµόζεται στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων, περιορίζεται στη χρήση αέρα ως µέσου επίπλευσης. Οι φυσαλίδες αέρα προστίθενται ή σχηµατίζονται µε : εισαγωγή αέρα ενώ το υγρό είναι υπό πίεση

29

και ακολουθεί εκτόνωση της πίεσης (επίπλευση διαλυµένου αέρα), µε αερισµό σε ατµοσφαιρική πίεση. Σε αυτά τα συστήµατα, ο βαθµός της αποµάκρυνσης µπορεί να βελτιωθεί µε τη χρήση διαφόρων χηµικών πρόσθετων. Στην επεξεργασία αστικών λυµάτων, χρησιµοποιείται συνήθως η επίπλευση διαλυµένου αέρα, ιδιαίτερα για την πάχυνση απορριπτόµενων βιοστερεών (Metcalf and Eddy, 1991).

1.4.4 Συστήµατα Αερισµού. Ο αέρας που απαιτείται να διοχετεύεται στα υγρά απόβλητα είναι στη πράξη πολύ περισσότερος από τον θεωρητικώς απαιτούµενο. Αυτό συµβαίνει γιατί µέρος µόνο του οξυγόνου του αέρα διαλύεται στα υγρά απόβλητα. Ο αερισµός των υγρών αποβλήτων για την εξασφάλιση του απαιτούµενου οξυγόνου εξαρτάται από τους µηχανισµούς µεταφοράς αερίου από µια φάση σε άλλη.

Ο σχεδιασµός του αερισµού των υγρών αποβλήτων παίζει σηµαντικό ρόλο τόσο στο κόστος κατασκευής όσο και στο λειτουργικό κόστος. Ο αερισµός στη µέθοδο της ενεργού ιλύος και των αεριζόµενων δεξαµενών απαιτεί κατανάλωση ενέργειας και το κόστος της ενέργειας αυτής αποτελεί το µεγαλύτερο µέρος του λειτουργικού κόστους. Εποµένως ο προσεκτικός σχεδιασµός και η ορθή λειτουργία της µονάδας στοχεύουν τόσο στη παροχή του απαιτούµενου οξυγόνου όσο και στην ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης ενέργειας. Επίσης το σύστηµα αερισµού στην περίπτωση της ενεργού ιλύος και των αεριζόµενων δεξαµενών πρέπει να αναδεύει το µικτό υγρό και να κρατά τη βιοµάζα σε αιώρηση.

Η διαλυτότητα του οξυγόνου είναι µικρή και η µεταφορά του από τη διεπιφάνεια υγρού – αερίου της δεξαµενής βιολογικής αύξησης, δεν είναι ικανή από µόνη της να προµηθεύσει το οξυγόνο που απαιτείται για την οξείδωση της οργανικής ύλης. Με τις διατάξεις οξυγόνωσης των υγρών αποβλήτων προσπαθούµε να δηµιουργήσουµε όσο γίνεται µεγαλύτερη επιφάνεια µεταφοράς οξυγόνου. Αυτό επιτυγχάνεται στους επιφανειακούς αεριστήρες µε τη δηµιουργία σταγονιδίων που κάνουν τροχιά στον αέρα, στις διατάξεις διοχέτευσης αέρα µε τη δηµιουργία φυσαλίδων αέρος µέσα στη µάζα του νερού καθώς επίσης και στα βιολογικά φίλτρα µε τη δηµιουργία κατερχόµενου φιλµ υγρών αποβλήτων γύρω από το πληρωτικό υλικό των φίλτρων (Λέκκας).

Υπάρχουν διάφορα είδη συστηµάτων αερισµού. Χωρίζονται σε βυθισµένες και επιφανειακές διατάξεις.

Οι βυθισµένες διατάξεις είναι οι εξής : Με διάχυση αέρα. Σύστηµα µικρών φυσαλίδων (µικρών πόρων) Τουρµπίνα Αναµίκτης στατικού σωλήνα Προωθητήρας

Οι επιφανειακές διατάξεις είναι οι παρακάτω : Αεροστρόβιλος χαµηλής ταχύτητας. Αεριστήρας υψηλής ταχύτητας µε πλωτήρες. Αναρρόφησης ∆ιάταξη περιστροφικής ψήκτρας ή περιστρεφόµενου δίσκου Σε βαθµίδες (Metcalf and Eddy).

30

1.4.5 Τριτοβάθµια Επεξεργασία. Η ανάγκη εξοικονόµησης νερού και προστασίας του περιβάλλοντος που γίνεται ολοένα και περισσότερο επιτακτική και επιβάλλεται από τους όρους της Ευρωπαϊκής Νοµοθεσίας, οδήγησε στην ανάγκη επαναχρησιµοποίησης των λυµάτων και αξιοποίησης της επεξεργασµένης εκροής εφόσον πληρούνται οι απαραίτητες προϋποθέσεις. Προκειµένου να καταστεί δυνατή η επαναχρησιµοποίηση των λυµάτων, απαιτείται τριτοβάθµια επεξεργασία.

Η τριτοβάθµια επεξεργασία αποβλέπει στη βελτίωση των ποιοτικών χαρακτηριστικών των λυµάτων ώστε να είναι δυνατή η αποτελεσµατική απολύµανση και εξασφαλίζει:

τη µείωση στο ελάχιστο των τιµών της συγκέντρωσης των SS την πρόσθετη αποµάκρυνση των οργανικών ενώσεων την ποιοτική αναβάθµιση της οπτικής εµφάνισης των λυµάτων µε τη

µείωση της θολότητας τη µείωση των παθογόνων µ/ο ώστε να πληρούνται τα απαιτούµενα όρια Ένα ολοκληρωµένο σύστηµα διαύγασης – απολύµανσης των λυµάτων συνίσταται

από τις ακόλουθες διεργασίες: Κροκίδωση – Συσσωµάτωση µε προσθήκη χηµικών (150mg/l θειϊκό αργίλιο και 0,2mg/l πολυµερή)

Καθίζηση ∆ιύλιση µέσω φίλτρων Χλωρίωση (χρόνος απολύµανσης 2hr & συγκέντρωση υπολειµµ. Cl¯

1mg/l) Ανάλογα µε τις ειδικές κάθε φορά απαιτήσεις, είναι δυνατή η εφαρµογή ενός

συνδυασµού της µεθόδου προσκολληµένης βιοµάζας και του τεχνητού υγροτόπου κατακόρυφης ροής και υπεδάφιας διάθεσης (για το στάδιο της τριτοβάθµιας επεξεργασίας µε πολύ µικρότερη απαιτούµενη επιφάνεια, περίπου 0,8m2 ανά ισοδύναµο άτοµο), προκειµένου να αξιοποιηθούν τα πλεονεκτήµατα που παρουσιάζει κάθε µέθοδος και να επιτευχθεί το άριστο δυνατό αποτέλεσµα για αποκεντρωµένα συστήµατα διαχείρισης υγρών αποβλήτων.

31

1.5 ΒΟΘΡΟΣ. 1.5.1 Συστήµατα σηπτικών δεξαµενών. 1.5.1.1 Εισαγωγή

Στο παρελθόν η τακτική των µονάδων επεξεργασίας λυµάτων επικεντρώθηκε στην εξυπηρέτηση µιας ευρύτερης περιφέρειας µε µικτό παντοροϊκό αποχετευτικό σύστηµα. Σ’ αυτήν την περίπτωση, τα βρόχινα νερά αναµειγνύονταν για επεξεργασία µε τα λύµατα. Αποτέλεσµα αυτού ήταν η διαφυγή ανεπεξέργαστων λυµάτων στο περιβάλλον σε υπερβολικές παροχές οµβρίων.

Ένα άλλο πρόβληµα προκύπτει από την επικρατούσα στο παρελθόν άποψη τα λύµατα να συγκεντρώνονται από διάφορες µεγάλες περιοχές για επεξεργασία σε µια κεντρική µονάδα. Στην περίπτωση αυτή ελαχιστοποιείται ή µηδενίζεται η δυνατότητα ανάκτησης και επαναχρησιµοποίησης της εκροής. Αυτό συµβαίνει γιατί το κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας των αντλιοστασίων και των αγωγών µεταφοράς από την κεντρική µονάδα, που βρίσκεται συνήθως σε χαµηλότερο υψόµετρο, προς αποµακρυσµένες περιοχές, γίνεται υπερβολικό. Σήµερα επικρατεί µία ευρύτερη αντίληψη διαχείρισης των λυµάτων, σύµφωνα µε την οποία µελετάται µια ολοκληρωµένη λύση, που συνδυάζει τη συνολική διαχείριση των λυµάτων µε µια ή περισσότερες µονάδες και την ταυτόχρονη δυνατότητα επαναχρησιµοποίησης της εκροής.

Ο ορισµός της αποκεντρωµένης διαχείρισης των λυµάτων σχετίζεται µε τον τρόπο που µελετώνται η συλλογή, η επεξεργασία και το σηµαντικότερο η επαναχρησιµοποίηση του νερού στην περιοχή κοντά στο σηµείο παραγωγής των λυµάτων. Αυτή είναι και η στοιχειώδης αντίληψη της διαχείρισης των λυµάτων για τα περίχωρα µιας µεγαλούπολης. Για το σκοπό αυτό προτείνεται η τοποθέτηση σηπτικών δεξαµενών σε όλες τις περιµετρικές περιοχές, ούτως ώστε να αποµακρύνονται τα στερεά που συνιστούν ένα µεγάλο µέρος της οργανικής ύλης και υφίστανται χώνευση στις σηπτικές δεξαµενές. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα τη µείωση του φορτίου και ως εκ τούτου και της ιλύος στην κεντρική µονάδα επεξεργασίας, η οποία οδηγεί στη µείωση του χρόνου απόσβεσης της εγκατάστασης σε µεγάλες µονάδες οικισµών, που σύµφωνα µε πολλές εκπονηθείσες οικονοµοτεχνικές µελέτες µπορεί να γίνει σε 2 χρόνια. Η διαχείριση των λυµάτων σε ένα σπίτι, ένα σύµπλεγµα σπιτιών, πολυκατοικίες, ξενοδοχεία, µία µικρή κοινότητα και εµπορικά κέντρα πρέπει να γίνεται µε µεµονωµένα συστήµατα στα οποία συµπεριλαµβάνονται πολλοί διαφορετικοί τύποι. Αυτό που κρίνεται σηµαντικό είναι η δυνατότητα έκφρασης απόψεων διαφόρων επιστηµόνων, µε ποικίλες απόψεις ώστε να επιλέγονται οι καλύτερες απ’ αυτές, συνθέτοντας τις διάφορες απόψεις όπως και κάθε τοπικές ιδιαίτερες συνθήκες µιας περιοχής

Για κατοικίες ή οµάδες κατοικιών πολύ καλό είναι το συµβατικό σύστηµα, στο οποίο χρησιµοποιείται µια σηπτική δεξαµενή και ένα υπεδάφιο σύστηµα διάθεσης µε βαρύτητα, όπως του Σχήµατος 1. Αυτό το συγκεκριµένο σύστηµα είναι κατάλληλο για το 90% των περιπτώσεων. Ωστόσο αν επιβάλλεται υψηλότερου επιπέδου επεξεργασία, τότε πρέπει να εγκαθίσταται ένα φίλτρο άµµου, ασυνεχούς ή διακοπτόµενης τροφοδοσίας, ή ένα φίλτρο µε ανακυκλοφορία και στη συνέχεια µια διάταξη διάθεσης ή επαναχρησιµοποίησης της εκροής για άρδευση.

32

Σχήµα 1. Κατοικία, σηπτική δεξαµενή και υπεδάφιο σύστηµα διάθεσης (Καραµούζης, 2006).

Ένα µεγάλο πρόβληµα που πρέπει να αντιµετωπιστεί στην Ελλάδα είναι η παρουσία δυσοσµιών, γεγονός που οφείλεται στο περιεχόµενο άλας µε θειικές ρίζες στο νερό που διεισδύει στα λύµατα. ∆υστυχώς οι περισσότερες από τις µονάδες στην Ελλάδα µελετήθηκαν χωρίς να ληφθούν υπόψη η δηµιουργία και η απελευθέρωση δυσοσµιών. Σε µικρά συστήµατα οι σηπτικές δεξαµενές, πρέπει να είναι υδατοστεγείς, καθώς διαφορετικά θα γινόταν επεξεργασία και στο νερό της διείσδυσης. 1.5.1.2 Σηπτικές δεξαµενές.

Οι κλασσικές παλαιού τύπου σηπτικές δεξαµενές είναι δύο χώρων, µε πολύ

απλή κατασκευή, όπως αυτή του Σχήµατος 2. Ο πρώτος χώρος είναι µεγαλύτερος και συνήθως διπλάσιος από το δεύτερο. Σε πιο σύγχρονες κατασκευές έχουν προστεθεί δύο κατακόρυφα φρεάτια από πλαστικούς σωλήνες για την επίβλεψη και τη συντήρηση της δεξαµενής. Έτσι εύκολα παρακολουθούνται οι ακαθαρσίες των λιπών και των αφρών που επιπλέουν στην ανώτερη στρώση, η ζώνη µε το διαυγές νερό των λυµάτων στη µέση και το στρώµα της ιλύος στο πυθµένα. Το σηµαντικότερο απ’ όλα όµως αφορά την κατασκευή και προσθήκη ενός κατακόρυφου µηχανικού φίλτρου από κόσκινα. Καθώς τα λύµατα µπαίνουν στη σηπτική δεξαµενή, τα στερεά καθιζάνουν στον πυθµένα και τα λίπη και ο αφρός ανέρχονται στην επιφάνεια. Το διαυγές νερό των λυµάτων, που καταλαµβάνει τη µεσαία στρώση της σηπτικής δεξαµενής, ρέει µέσα από µικρές οπές του τοιχώµατος που περιβάλλει το φίλτρο προς το εσωτερικό του και από εκεί προς το σωλήνα εκροής της δεξαµενής, όπως φαίνεται στο Σχήµα 3. Αυτή η διαδικασία αλλάζει την όλη δυναµική επεξεργασίας των λυµάτων στις σηπτικές δεξαµενές.

33

Σχήµα 2. Κλασσική σηπτική δεξαµενή δύο χώρων (Καραµούζης, 2006).

Σχήµα 3. Σηπτική δεξαµενή µε ενσωµατωµένο µηχανικό φίλτρο στην εκροή

(Καραµούζης, 2006).

Βελτίωση του φίλτρου αφορά την κατασκευή ενός νέου φίλτρου που αποτελείται από πολλούς διάτρητους σωλήνες, όπως φαίνεται στο Σχήµα 4, µε τους οποίους αυξάνεται η επιφάνεια επεξεργασίας. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα τη συγκράτηση των στερεών, οπότε από το φίλτρο να εξέρχεται προς το σωλήνα εκροής και από εκεί για την περιοχή διάθεσης, µόνο διαυγές νερό των λυµάτων. Αυτή η διαδικασία έχει ως αποτέλεσµα τη δυνατότητα χρησιµοποίησης σωλήνων υπό πίεση διαµέτρου µέχρι 25 mm, για την µεταφορά των λυµάτων από τη σηπτική δεξαµενή, καθώς δεν υφίσταται πλέον πρόβληµα παρουσίας στερεών σ’αυτά. Επιπρόσθετα είναι δυνατό να χρησιµοποιηθούν αντλίες υψηλού µανοµετρικού φυγοκεντρικού τύπου, αντίστοιχες µε τις χρησιµοποιούµενες στην άντληση καθαρού νερού, κάτι που

34

αλλάζει τη δυναµική και όχι µόνο στις µεµονωµένες κατοικίες, αλλά και για µικρές κοινότητες.

Στις Η.Π.Α. υπάρχουν µικρές πόλεις, µέχρι 10.000 κατοίκων, που εξυπηρετούνται από ατοµικές σηπτικές δεξαµενές, όπου προεπεξεργασµένα µε αυτόν τον τρόπο λύµατα, µεταφέρονται µε αποχετευτικό αγωγό υπό πίεση για περαιτέρω επεξεργασία από µια κεντρική µονάδα. Ο καθαρισµός του φίλτρου γίνεται µε περιοδικές επισκέψεις στη σηπτική δεξαµενή, κατά τις οποίες εξάγεται το φίλτρο, πλένεται µέσα στη δεξαµενή και επανατοποθετείται στη θέση του, περιορίζοντας έτσι την έξοδο των στερεών των λυµάτων από τη δεξαµενή προς το σηµείο διάθεσης ή προς µία µονάδα επεξεργασίας. Τέτοιες δεξαµενές λειτουργούν για περισσότερα από είκοσι χρόνια και δίνουν πολύ καλά αποτελέσµατα

Το επόµενο βήµα εξέλιξης αυτού του συστήµατος αφορά την προσθήκη, µαζί µε το φίλτρο, που µόλις περιγράφηκε, µιας µικρής αντλίας υψηλού µανοµετρικού. Με τις αντλίες αυτές είναι δυνατό τα λύµατα να αντληθούν σε µεγάλο υψόµετρο. Αυτό αλλάζει τη δυναµική του προβλήµατος καθώς είναι δυνατό να τοποθετηθεί ο χώρος διάθεσης των λυµάτων σε µεγάλη απόσταση. Το Σχήµα 5 δείχνει µια τέτοια τυπική µονάδα, στην οποία φαίνονται το φίλτρο, το φλοτέρ και δίπλα η αντλία. Πρόκειται για µια πολυβάθµια αντλία φυγοκεντρικού τύπου, όµοια µε αυτές που χρησιµοποιούνται και για άντληση καθαρών νερών, καθώς έχουν περιοριστεί πολύ τα στερεά στα λύµατα. Εδώ σηµειώνεται ότι τα λύµατα µε τα στερεά αποµακρύνονται από τη σηπτική δεξαµενή µε µια αντλία ακαθάρτων, η οποία δεν είναι υψηλού µανοµετρικού, οπότε περιπλέκεται ιδιαίτερα το υδραυλικό πρόβληµα, όταν επιβάλλεται να χρησιµοποιηθούν αγωγοί µεταφοράς υπό πίεση.

Σχήµα 4. Μηχανικό φίλτρο πολλαπλών διάτρητων σωλήνων (Καραµούζης, 2006).

35

Σχήµα 5. Σηπτική δεξαµενή µε ενσωµατωµένο µηχανικό φίλτρο και αντλία στην εκροή (Καραµούζης, 2006)

Μία άλλη εξέλιξη παρουσιάζεται στο Σχήµα 6, η οποία αφορά την προσθήκη µιας βάνας µηχανικής διανοµής των λυµάτων που λειτουργεί υδραυλικά. Η εκροή γίνεται διαδοχικά σε κάθε µία από τις έξι εξόδους. Το µειονέκτηµα µε αυτή τη συγκεκριµένη συσκευή είναι ότι απαιτούνται για τη λειτουργία της περίπου 6 µέτρα µανοµετρικού φορτίου. Η ιδέα της εισροής από ένα µοναδικό σωλήνα και της εκροής σ’ένα οποιοδήποτε απ’αυτούς τους 6 ή 8 διαφορετικούς σωλήνες, µε αυτή τη συγκεκριµένη συσκευή, είναι σηµαντικότατη, καθώς δίδει τη δυνατότητα ανάκτησης µέρους της ροής για άρδευση και του υπόλοιπου για περαιτέρω προηγµένη επεξεργασία. Αυτό δείχνει ότι σήµερα υπάρχουν πολλές δυνατότητες επιλογής εξοπλισµού

36

Σχήµα 6. Μηχανική βαλβίδα πολλαπλής διανοµής (Καραµούζης, 2006).

Στο παρελθόν, για τη διάθεση της εκροής, χρησιµοποιούνταν βαθιές

απορροφητικές τάφροι, καθώς το µεγάλο βάθος µηδένιζε τις διάφορες οχλήσεις. Όµως έτσι η επιστήµη δεν εκµεταλλεύτηκε τα χαρακτηριστικά επεξεργασίας στο έδαφος, καθώς όλα τα βακτηρίδια και ο άνθρακας του εδάφους βρίσκονται στο επιφανειακό του στρώµα. Έτσι µε τη διάθεση σε τάφρους µε µεγάλο βάθος, συµβάλαµε στη ρύπανση και στη µόλυνση των υπόγειων νερών, αφού δεν υπάρχει µικροβιακή χλωρίδα στα χαµηλότερα τµήµατα της τάφρου. Σήµερα χρησιµοποιούνται πολύ αβαθείς τάφροι, οι οποίες πολλές φορές επιχωµατώνονται µε χαλίκι. Τελευταία χρησιµοποιούνται επιφανειακά σωλήνες υπό πίεση, µικρής διατοµής, θαµµένοι σε βάθος 100-120 mm, οι οποίοι σκεπάζονται µε ηµισωλήνες, όπως του Σχήµατος 7. Η κατασκευή αυτή είναι εύκολο να γίνει και χρησιµοποιώντας επιπρόσθετα φυγοκεντρικές αντλίες υψηλού µανοµετρικού και αγωγούς υπό πίεση, µπορεί τα λύµατα να οδηγηθούν σ’οποιοδήποτε σηµείο, επιτυγχάνοντας ταυτόχρονα οµοιόµορφη κατανοµή της ροής σε µια περιοχή διάθεσης (Καραµούζης, 2006).

37

Σχήµα 7. ∆ιάθεση λυµάτων µε επιφανειακούς διάτρητους σωλήνες καλυµµένους µε ηµισωλήνα (Kαραµούζης, 2006).

1.5.1.3 ∆ιαχείριση απόνερων.

Στο σχεδιασµό του τρόπου αποχέτευσης και επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων κατοικιών ή άλλων εγκαταστάσεων, είναι δυνατό να εφαρµοστούν νέες τάσεις σε συνδυασµό µε τις προαναφερόµενες πρακτικές. Συγκεκριµένα υπάρχει η δυνατότητα χρήσης των απόνερων των κατοικιών, για άρδευση περιβαλλόντων χώρων χωρίς σηµαντική επεξεργασία. Ως απόνερα θεωρούνται τα υγρά πλυντηρίων, νιπτήρων, και λουτρών. Αυτά µπορούν να διαχωριστούν από τα υγρά της τουαλέτας µε διπλό εσωτερικό δίκτυο αποχέτευσης. Η επεξεργασία των απόνερων (greywaters), έχει µικρότερες απαιτήσεις επεξεργασίας εξαιτίας της χαµηλής συγκέντρωσης ρυπαντών και κυρίως παθογόνων. Έτσι, διαχωρίζονται και επεξεργάζονται ξεχωριστά ή αποχετεύονται τα υγρά απόβλητα της τουαλέτας (blackwaters), ενώ τα απόνερα χρησιµοποιούνται για επιτόπια άρδευση δέντρων χωρίς ή µικρή επεξεργασία. Ορθολογική διαχείριση των απονέρων καθώς και του βρόχινου νερού έχει εφαρµοστεί επιτυχώς σε επίπεδο κατοικίας, όπως φαίνεται στο Σχήµα 8 (Gardner, 2003).

38

Σχήµα 8. Σχηµατική παρουσίαση της χρήσης βρόχινου νερού και απονέρων (Gardner, 2003) http://www.envi-e.gr/results/edeya/edeya13.htm 1.5.1.4 Υπολογισµός Χωρητικότητας Στεγανού Βόθρου.

Για τον υπολογισµό της χωρητικότητας του στεγανού βόθρου θα

λαµβάνονται υπόψη τα παρακάτω στοιχεία : Η µέση ηµερήσια παροχή λυµάτων. Ο χρόνος συγκράτησης των λυµάτων. Ο όγκος της ιλύος που συγκεντρώνεται, ο οποίος καθορίζεται σε 100lt κατά άτοµο και έτος. Ο προβλεπόµενος χώρος για την συγκέντρωση της ιλύος θα καθορισθεί ανάλογα µε τη συχνότητα αφαίρεσης της. Ως ελάχιστη χωρητικότητα ορίζονται τα 2.00m3. Σε περίπτωση βόθρου µε περισσότερα του ενός διαµερίσµατα, η χωρητικότητα του πρώτου εξ’αυτών δεν πρέπει να είναι µικρότερη από τα 2/3 της ολικής χωρητικότητας ή των 2.00m3.

Ο στεγανός βόθρος κατασκευάζεται έτσι ώστε τα λύµατα να εισέρχονται από το ένα άκρο, να ρέουν µε βραδύ ρυθµό και µετά την καθίζηση να εξέρχονται από το άλλο άκρο. Η στεγανότητα του βόθρου ελέγχεται πριν τη χρησιµοποίηση του. Η αποχέτευση λυµάτων σε στεγανό βόθρο δεν αποτελεί διάθεση αλλά προσωρινή εναποθήκευση για την περαιτέρω µεταφορά και διάθεση αυτών. Για να επιτραπεί η εναποθήκευση λυµάτων σε στεγανό βόθρο πρέπει να τηρούνται οι παρακάτω όροι :

Η χωρητικότητα θα είναι επαρκής για εναποθήκευση της µέγιστης ηµερήσιας παροχής λυµάτων για 15 τουλάχιστον ηµέρες για συνήθεις οικοδοµές κατοικιών και 7 τουλάχιστον ηµέρες για πολυκατοικίες, ξενοδοχεία κλπ. Κατ΄εξαίρεση για εγκαταστάσεις ως άνω µε µεγάλους όγκους υγρών αποβλήτων δύναται να επιτραπεί µετά από χορήγηση από την αρµόδια αρχή, η κατασκευή στεγανών βόθρων µικρότερης χωρητικότητας. Όχι µικρότερης από την απαιτούµενη για την αποθήκευση λυµάτων δύο ηµερών.

39

Ο εκάστοτε βόθρος θα πρέπει να φέρει κατάλληλο φρεάτιο επισκέψεως και διάταξη αερισµού. Επίσης θα πρέπει να υπάρχει κατάλληλη διάταξη για την εύκολη και χωρίς δυσοσµίες ή διάφορες οχλήσεις εκκένωσης του βόθρου προς µεταφορά και διάθεση των περιεχοµένων λυµάτων.

Όσον αφορά τη θέση του στεγανού βόθρου από θεµέλια κτιρίων καθώς και αποστάσεις από ακτές κολύµβησης και πηγές ισχύουν οι ίδιες που αναφέρθηκαν και παραπάνω για τους απορροφητικούς βόθρους (Ελληνική Νοµοθεσία) 1.5.2 Απορροφητικός Βόθρος. Οι διαστάσεις του βόθρου υπολογίζονται βάσει της µέγιστης ηµερήσιας απορροής λυµάτων, της παράπλευρης βρεχόµενης επιφάνειας και της απορροφητικότητας των συναντώµενων εδαφών. Σε περίπτωση κατασκευής περισσότερων του ενός βόθρου, για να ληφθεί στον υπολογισµό του καθενός η απορροφητικότητα θα πρέπει η µεταξύ τους απόσταση, µετρούµενη από την παρειά εκσκαφής, να είναι τουλάχιστον τριπλάσια της διαµέτρου εκσκαφής του µεγαλύτερου εξ αυτών. Στη συνέχεια παρουσιάζεται ο Πίνακας 1 ο οποίος παρέχει ενδεικτικά στοιχεία για τον υπολογισµό των διαστάσεων απορροφητικού βόθρου, αναλόγως τη κατηγορία του εδάφους. Πίνακας 1. Ενδεικτικά στοιχεία υπολογισµού διαστάσεων απορροφητικού βόθρου.

Είδος Εδάφους Απαιτούµενη παράπλευρος επιφάνεια

εκσκαφής (m2 ανά m3 λυµάτων ηµερησίως)

Χονδρόκοκκος άµµος ή Χαλίκια. 5 Λεπτόκοκκος άµµος. 7 Άµµος ή Άργιλος. 12

Άργιλος µε σηµαντική ποσότητα άµµου ή χαλικιών. 20

Άργιλος µε µικρή περιεκτικότητα άµµου ή χαλικιών. 40

Συµπαγή άργιλος, σκληρό υπόστρωµα, βράχος ή αδιαπέραστοι σχηµατισµοί. ακατάλληλοι

Ο απορροφητικός βόθρος πρέπει να έχει κατάλληλο φρεάτιο για να επιθεωρείται καθώς και διάταξη αερισµού. Τα όρια της εκσκαφής του απορροφητικού βόθρου θα απέχουν τουλάχιστον 30µ από πηγές ή ακτές κολύµβησης ή από φρεάτια εφόσον αυτά χρησιµοποιούνται υποχρεωτικά για ύδρευση, ελλείψει κανονικού συστήµατος ύδρευσης και κατά προτίµηση 15µ από υδραγωγεία. Η απόσταση των ανωτέρω βόθρων από θεµέλια παντός κτιρίου θα είναι σύµφωνα µε τον Γενικό Οικοδοµικό Κανονισµό(Γ.Ο.Κ), δηλαδή 1.5 µ απόσταση, και σε οποιαδήποτε περίπτωση να τηρείται η δηµόσια υγεία. Σε εδάφη όπου είναι διαπερατά και υφίσταται ο κίνδυνος ρύπανσης ή µόλυνσης υδάτων ή υπόγειων χώρων, απαγορεύεται η κατασκευή ή λειτουργία απορροφητικού βόθρου.

40

1.5.3 Συµβατικοί Βόθροι Βαρύτητας. Η χρήση των συµβατικών βόθρων βαρύτητας είναι βασισµένη στην εµπειρικοί παρατήρηση ότι το νερό ρέει προς τα κάτω, χρονολογείται από τη Μινωική εποχή ( 3500 π.Χ), (Αγγελάκης και Σπυριδάκης, 1996). Όπου χρησιµοποιούνται βόθροι βαρύτητας, οι βόθροι του χτίσµατος συνδέονται απευθείας χωρίς καµιά προεπεξεργασία. Η ελάχιστη διάµετρος των συµβατικών βόθρων βαρύτητας είναι συνήθως 6-8 in (150-200mm), για να επιτρέπεται ο καθαρισµός του συσσωρευµένου λίπους και άλλων στερεών. Εξαιτίας της ύπαρξης στερεών, µια διαρκής κλίση απαιτείται για να διατηρεί τις ταχύτητες σε ή πάνω από 0.6m/s, για να αποφευχθεί η µετατόπιση των στερεών αυτών. Οι βόθροι βαρύτητας είναι συνδεδεµένοι µε θυρίδες πρόσβασης, (ιστορικά είναι γνωστές ως ανθρώπινες τρύπες, καθώς η είσοδος στη θυρίδα πρόσβασης είχε το µέγεθος ενός άνδρα , έτσι ώστε να µπορεί να µπαίνει προκειµένου να τις καθαρίσει.), σε κάθε αλλαγή κλίµακας ή ευθυγράµµισης. Τα κενά µεταξύ των θυρίδων πρόσβασης ποικίλουν από 3000-500 πόδια (90-150µ), ανάλογα µε το διαθέσιµο εξοπλισµό καθαρισµού και τις µεθόδους διατήρησης . Ένα από τα µεγαλύτερα προβλήµατα µε τους συµβατικούς βόθρους είναι η διήθηση, η ροή µέσα της εξωτερικής ροής κατά τη διάρκεια περιόδων υψηλής στάθµης επίγειων νερών και η εξωτερική ροή κατά τη διάρκεια ξηρών περιόδων. Μια σύγκριση τυπικών βόθρων βαρύτητας µε εναλλακτικούς παρουσιάζεται στο παρακάτω πίνακα(Tchobanoglous 1981, ASCE 1992) Πίνακας 2. Σύγκριση συµβατικών βόθρων µε βόθρους πιέσεως, που έχουν σηπτική δεξαµενή.

Κατηγορίες Συµβατικοί Βόθροι Βόθροι Πιέσεως ∆ιήθηση και Εισροή Συνήθως Συµβαίνουν. Αποφεύγονται. Ελάχιστες Ταχύτητες Απαιτούνται για να

αποφευχθεί η µετακίνηση των στερεών.

∆εν απαιτείται.

Ελάχιστη ∆ιάµετρος 6-8 in(150-200mm). 2in (50mm). Κατηφορικές Πλαγιές Πρέπει να διατηρούνται

όλο το χρόνο. ∆εν απαιτούνται. Ακολουθούν την τοπογραφία.

∆ίοδος καθαρισµού των κυριότερων γραµµών

Θυρίδες πρόσβασης συνήθως έχουν απόσταση µεταξύ τους.

Βάθος Χαρακώµατος Ελάχιστο Βάθος 20-30ft (6-9µ) εξαρτώµενο από τη πλαγιά του βόθρου.

∆ιατήρηση του ελάχιστου βάθους όπως µε τις γραµµές µεταφοράς νερού.

Σταθµοί Σωλήνων Απαραίτητοι σε χαµηλές περιοχές όπου οι κατηφορικές πλαγιές δεν µπορούν να διατηρηθούν.

΄΄∆ιαµάχες΄΄ µε άλλες υπόγειες χρήσεις

Μπορεί να χρειάζεται επανασχεδιασµός για να αποφευχθούν οι ΄΄διαµάχες΄΄.

Αποφεύγονται εύκολα.

Ευκολία Κατασκευής Βαθιά και πλατιά χαρακώµατα εισάγονται σχετικά σιγά µε διακοπή της κυκλοφορίας.

Στενά, ρηχά χαρακώµατα εισάγονται σχετικά γρήγορα µε µικρή διακοπή της κυκλοφορίας.

41

1.5.4 Βόθροι Βαρύτητας Σηπτικών ∆εξαµενών Απορροής (STEG).

Στο βόθρο βαρύτητας σηπτικών δεξαµενών απορροής, ένας πλαστικός σωλήνας µικρής διαµέτρου (1-2 in , 25-50mm) χρησιµοποιείται για να περάσουν τα απόρρεα από τη σηπτική δεξαµενή ,που είναι εξοπλισµένη µε ένα φίλτρο απόρρεων, σε ένα µικρής διαµέτρου σύστηµα συλλογής. Επειδή δεν υπάρχουν στερεά για να κατασταλάξουν µέσα στο σύστηµα συλλογής, το σύστηµα συλλογής µπορεί να βρίσκεται σε ποικίλες κλίµακες, κάτω από την επιφάνεια του εδάφους. Εποµένως τα συστήµατα STEG είναι επίσης γνωστά ως ΄΄µικρής διαµέτρου ποικίλων κλιµάκων βόθροι βαρύτητας΄΄. Επειδή η κύρια συλλογή είναι στενά συνδεδεµένη µε το νερό, δεν υπάρχει καθόλου διήθηση στο σύστηµα αυτό. Μικρής διαµέτρου βόθροι βαρύτητας χρησιµοποιούνται από το 1961 στην Αυστραλία, όπου αναφέρονται ως αυλάκια απόρρεων. Το πρώτο σύστηµα STEG στις Η.Π.Α κατασκευάστηκε το 1977 στο Westboro, Wisconsin (WPCF, 1986). Για να εκµεταλλευτούν τη τοπογραφία, πολλά συστήµατα κατασκευάζονται µε ένα συνδυασµό STEG και βόθρων άντλησης σηπτικών δεξαµενών απορροής. 1.5.5 Βόθροι Άντλησης Σηπτικών ∆εξαµενών Απορροής (STEP).

Στα µοντέρνα συστήµατα βόθρων άντλησης σηπτικών δεξαµενών απορροής µια µεγάλη αντλία χρησιµοποιείται για να αντλήσει τα απόρρεα από τη σηπτική δεξαµενή µέσα σε ένα σύστηµα συλλογής µε πίεση. Το µέγεθος της γραµµής εκκένωσης που οδηγεί από τη σηπτική δεξαµενή είναι συνήθως (35-38mm). Το ελάχιστο µέγεθος της σωλήνας που χρησιµοποιείται για τη συλλογή υπό πίεση είναι (50-mm). Όπως µε τα STEG συστήµατα, η διήθηση δεν αποτελεί ζήτηµα γιατί η συλλογή είναι στενά συνδεδεµένη µε το νερό. Επειδή οι γραµµές είναι υπό πίεση µπορούν να ακολουθήσουν το έδαφος, όπως κάνει και η γραµµή µεταβίβασης νερού. Εξαιτίας του ρηχού βάθους που τοποθετούνται, προβλήµατα κατασκευαστικά που απορρέουν από τα πολλά επίγεια νερά και το βραχώδες έδαφος, µπορούν να αποφευχθούν. Είναι ενδιαφέρον να αναφέρουµε ότι η ιδέα για ένα βόθρο πιέσεως προτάθηκε για 1η φορά από τον Fair(1968) ως λύση στο πρόβληµα υπερχείλισης των συνδυαστικών βόθρων. 1.5.6 Βόθροι Πιέσεως µε Αλεστικές Αντλίες.

Στα συστήµατα βόθρων πιέσεως µε αλεστικές αντλίες, σηπτικές δεξαµενές δεν χρησιµοποιούνται. Στη θέση τους , ο σωλήνας εκκένωσης που βρίσκεται σε µια µικρή λεκάνη, είναι εξοπλισµένος µε λεπίδες που κοµµατιάζουν τα στερεά στα υγρά απόβλητα έτσι ώστε να µπορούν να µεταφερθούν υπό πίεση σε µια µικρής διαµέτρου γραµµή σωλήνων. Ως αποτέλεσµα έχουµε υψηλές συγκεντρώσεις στερεών, λαδιών και λίπους. Όπως µε τα συστήµατα STEP, η διήθηση δεν αποτελεί ζήτηµα καθώς η συλλογή είναι στενά συνδεδεµένη µε το νερό. Το βάθος ταφής για τους βόθρους πιέσεως µε αλεστικές αντλίες είναι το ίδιο µε αυτό για τους βόθρους STEP. 1.5.7 Τι Πρέπεινα Ληφθεί Υπόψη όταν Σχεδιάζεις Εναλλακτικά Συστήµατα Συλλογής Υγρών Αποβλήτων.

Ο σχεδιασµός ενός συστήµατος συλλογής υγρών αποβλήτων απαιτεί το να ληφθεί υπόψη η κοινωνία η οποία θα εξυπηρετηθεί. Εκτός από την αξιολόγηση των χαρακτηριστικών της τοποθεσίας ο µηχανικός που σχεδιάζει πρέπει να υπολογίσει τη

42

ποσότητα και το χρόνο των υγρών αποβλήτων που θα παραχθούν. Καθηµερινές και εποχιακές διακυµάνσεις των τιµών ροής καθώς και η δυναµική αύξησης του πληθυσµού πρέπει να υπολογιστούν. Μόλις αυτά τα δεδοµένα συλλεχθούν, ο µηχανισµός µπορεί να χρησιµοποιήσει υδραυλικές αρχές για να σχεδιάσει ένα σύστηµα συλλογής το οποίο θα ανταποκρίνεται στις ανάγκες της κοινότητας που αρχικά έλαβε υπόψη.

Πυκνότητα και Αύξηση του Πληθυσµού..

Όπου υπάρχει χαµηλή πυκνότητα πληθυσµού αλλά αναµένεται σηµαντική αύξηση θα πρέπει να προνοηθούν αρχικές συνθήκες για τη λειτουργία του συστήµατος σε σύγκριση µε τις απόλυτες τιµές ροής. Τα συστήµατα STEP και STEG εξαιτίας της σχετικής τους ελευθερίας από απαιτήσεις ελάχιστων ταχυτήτων, µπορούν να αντέξουν µια ευρεία απόκλιση µεταξύ αρχικών και απόλυτων πληθυσµών σχεδιασµού. Επιπροσθέτως τα συστήµατα STEP µπορούν να προγραµµατιστούν σε εναλλακτικές δόσεις µέσα στο σύστηµα συλλογής όταν το σύστηµα πλησιάζει στη λειτουργία του. Τα συστήµατα που έχουν σωλήνες τεµαχισµού , απαιτούν ελάχιστες ταχύτητες καθαρισµού που πρέπει να φτάνουν καθηµερινά. Ωστόσο µια χαµηλή συχνότητα αρχικού µε τελικού σχεδιασµού πληθυσµού θα απαιτεί ειδικές ρυθµίσεις (Crites and Tchobanoglous).

43

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο. ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ.

2.1 Εισαγωγή.

Η πολύ σοβαρή επίδραση των υγρών αποβλήτων στο περιβάλλον, που πολύ συνοπτικά συνίσταται στην ποιοτική υποβάθµιση υδατικών πόρων, στη ρύπανση ακτών και θαλασσών, σε διάφορες µολύνσεις µε µεταφορά διαφόρων παθογόνων, στην υποβάθµιση αστικών, κυρίως, περιοχών και στη δηµιουργία αισθητικών και άλλων προβληµάτων, έχει επιβάλλει τη λήψη δραστικών διαχειριστικών µέτρων µε σκοπό τον περιορισµό του κινδύνου των δυσµενών επιπτώσεων τους. Με τον όρο διαχείριση υγρών αποβλήτων, που πολύ απλά σηµαίνει κάθε σκόπιµη ανθρώπινη επέµβαση σε αυτά, επιδιώκεται (Αγγελάκης, 1989) :

1. Περιορισµός µέχρι και πλήρης εξάλειψη της ρυπαντικής επίδρασης των αποβλήτων έτσι, που οι ανεπιθύµητες επιδράσεις τους στο περιβάλλον να περιορίζονται ή να εξαλείφονται εντελώς.

2. Εξοικονόµηση πηγών νερού που θα µπορούσαν να χρησιµοποιηθούν σε άλλες χρήσεις. Και

3. Κάποιο οικονοµικό όφελος µε τον εφοδιασµό µε νερό και θρεπτικά στοιχεία φυτών ή δένδρων κατάλληλων για αγροτική εκµετάλλευση ή ανάπτυξη χώρων πρασίνου.

Επίσης, η συνεχής πληθυσµιακή αύξηση, η ρύπανση και η συνεχής υποβάθµιση τόσο των επιφανειακών όσο και των υπόγειων νερών, η άνιση κατανοµή των υδατικών πόρων και οι περιοδικές ξηρασίες καθιστούν αναγκαία τη διερεύνηση και ανάπτυξη νέων πηγών νερού (Metcalf and Eddy, 1991). Στις βιοµηχανικές χώρες υπάρχουν αυξανόµενα προβλήµατα, που σχετίζονται µε τη διασφάλιση της αναγκαίας τροφοδοσίας µε νερό και τη διάθεση των αστικών και βιοµηχανικών υγρών αποβλήτων. Αντίθετα, στις αναπτυσσόµενες χώρες και ιδιαίτερα σε αυτές µε ξηρές και ηµιξηρικές περιοχές υπάρχει η ανάγκη τεχνολογίας προσιτού κόστους, για αύξηση των διαθέσιµων ποσοτήτων νερού και παράλληλη προστασία των υπαρχουσών πηγών νερού.

Η επαναχρησιµοποίηση των επεξεργασµένων υγρών αποβλήτων σχετίζεται : 1. Άµεσα µε την ανθρώπινη υγεία. 2. Με την ανθρώπινη ευαισθησία σχετικά µε την ποιότητα του πόσιµου νερού. 3. Με τα µεγέθη των όγκων και εκροών που αφορούν τα υγρά απόβλητα. 4. Με τη πολυπλοκότητα των ρυπαντών που περιλαµβάνονται (όπως

µικροοργανισµοί, µέταλλα, οργανικά, διαλυµένο Ο2 και άλλοι) 5. Με τη πολλαπλότητα των διεργασιών και των τεχνικών που περιλαµβάνονται.

Ελλειµµατικές περιοχές σε διαθέσιµους υδατικούς πόρους αναπτύσσουν νέες τεχνολογίες και προγραµµατίζουν την επαναχρησιµοποίηση προεπεξεργασµένων υγρών αποβλήτων. Τέτοιες περιοχές, συνήθως, χαρακτηρίζονται από :

1. Περιορισµένους υδατικούς πόρους, που αντιµετωπίζουν και προβλήµατα ρύπανσης οφειλόµενα κυρίως στην ελλειπή αραίωση, διασπορά και έκπλυση.

2. Μια αυξηµένη ζήτηση νερού, κυρίως για άρδευση, ιδιαίτερα την περίοδο περιορισµένων βροχοπτώσεων.

Σε µια τέτοια περιοχή το ετήσιο ισοζύγιο νερού εξαρτάται από τη διαφορά µεταξύ της ετήσιας εισροής νερού, κυρίως τα ετήσια κατακρηµνίσµατα και την ετήσια εκροή, όπως είναι οι αναπόδοτες απώλειες (περίπου κατά ένα τρίτο σε θάλασσες και ωκεανούς και κατά δύο τρίτα στην ατµόσφαιρα). Κάθε δραστηριότητα, που περιορίζει αυτές τις απώλειες, βελτιώνει τη χρονική και χωρική διαθεσιµότητα

44

του νερού. Παρ' όλο που τα υγρά απόβλητα συµπεριλαµβάνονται στις παραπάνω αναπόδοτες απώλειες, όταν απορρέουν ελεύθερα στη θάλασσα ή εξατµισοδιαπνέονται µη παραγωγικά, η ανάκτηση και η επαναχρησιµοποίησή τους αυξάνει την καθαρή διαθέσιµη ποσότητα νερού. Η επαναχρησιµοποίηση των υγρών αποβλήτων, εκτός του ότι εξοικονοµεί πηγές νερού, όπως προαναφέρθηκε, µειώνει το κόστος επεξεργασίας και διάθεσής τους, περιορίζει την απαιτούµενη υποδοµή για εκµετάλλευση και χρήση άλλων πηγών νερού και φυσικά περιορίζει το κόστος χρήσης τους και τις ρυπαντικές επιπτώσεις τους (Αγγελάκης, 1989).

2.2 Ιστορική Επισκόπηση.

Οι αρχικές πρόοδοι στον τοµέα της επαναχρησιµοποίησης των υγρών αποβλή-των είναι συνώνυµες µε την ιστορική ανάπτυξη και εφαρµογή των φυσικών συστηµάτων επεξεργασίας και κυρίως αυτών, που βασίζονται στην εφαρµογή τους στο έδαφος και σε βαθύτερους γεωλογικούς σχηµατισµούς. Με την έναρξη εφαρµογής δικτύων αποχέτευσης σε µεγάλες πόλεις, στις αρχές του δέκατου ένατου αιώνα, τα αστικά υγρά απόβλητα χρησιµοποιήθηκαν στις λεγόµενες "sewage farms", δηλαδή "γεωργικές εκµεταλλεύσεις λυµάτων". Έτσι, από το 1900, ήταν γνωστές πολυάριθµες γεωργικές εκµεταλλεύσεις τόσο στην Ευρώπη όσο και στην Αµερική (Reed and Crites, 1984 και Sterritt and Lester, 1988). Παρ' όλο, που σ' αυτές τις γεωργικές εκµεταλλεύσεις ο κύριος σκοπός ήταν η διάθεση των αποβλήτων, η συµπτωµατική χρήση τους στην άρδευση για φυτική παραγωγή και άλλες ευεργετικές χρήσεις ήταν µια πραγµατικότητα. Πρόσφατα, ένας αριθµός σηµαντικών έργων ανάκτησης - επαναχρησιµο-ποίησης υγρών αποβλήτων έχουν κατασκευασθεί σε διάφορα µέρη του κόσµου, έργα που εντάσσονται σε ένα γενικότερο πλαίσιο αντιµετώπισης αναπτυξιακών προσπαθειών. Στο Grand Canyon National Park στην Arizona, το 1926, χρησιµο-ποιήθηκαν αρχικά επεξεργασµένα υγρά απόβλητα σε διπλό σύστηµα υδροδότησης για τον καθαρισµό τουαλετών και µετά για άρδευση χλωροταπήτων, ψύξη και παραγωγή ατµού. Στην πόλη Pomona της Califomia, άρχισε το 1929 ένα έργο επαναχρησιµοποίησης των υγρών αποβλήτων για άρδευση καλλωπιστικών κήπων και άλλων χώρων πρασίνου (Ongerth and Ongerth, 1982). Επίσης, το 1912, χρησιµοποιήθηκαν υγρά απόβλητα (αρχικά ανεπεξέργαστα και µετά επεξεργασµένα σε σηπτικές δεξαµενές) στο Golden Gate Park στο San Francisco, για τη διαβροχή χλωροταπήτων και υδατοτροφοδοσία λιµνοδεξαµενών αναψυχής. Μια συµ6ατική µονάδα επεξεργασίας υγρών απο6λήτων κατασκευάστηκε στην ευρύτερη περιοχή αυτού του πάρκου το 1932 και η επαναχρησιµοποίηση της εκροής της συνεχίσθηκε µέχρι το 1985 (Metcalf and Eddy, 1991).

Η εταιρεία Bethlehem SteeI, στην Baltimore του Marylaηd, χρησιµοποιεί από το 1942 χλωριωµένη δευτεροβάθµια εκροή υγρών απο6λήτων. Σήµερα χρησιµο-ποιούνται πάνω από 0, Florida το 1977, ως µέρος του εφαρµοζόµενου τοπικά δηµοτικού προγράµµατος, για περιορισµό της ρύπανσης. Σήµερα, η εκροή, που ανακτάται από την επεξεργασία υγρών απο6λήτων σ' αυτό το έργο, διανέµεται δια µέσου ενός διπλού δικτύου 320km περίπου για άρδευση δηµοσίων πάρκων, γηπέδων golfs, σχολικών κήπων και άλλων χώρων πρασίνου, καθώς και για υδατοτροφοδοσία ψυκτικών υδατοπύργων. Ένα από τα πιο σηµαντικά έργα εµπλουτισµού υπογείων υδροφορέων µε ανακτώµενα υγρά απόβλητα άρχισε το 1962 στην επαρχία Whittier Νarrows στο Los Angeles της Califomia. Μετά από εκτεταµένη και µακροχρόνια έρευνα εκτίµησης πιθανών επιδράσεων στη δηµόσια υγεία, επί 20 συνεχή έτη, το τελικό συµπέρασµά της είναι ότι δεν παρατηρήθηκε καµία ανεπιθύµητη επίδραση

45

στον υδροφορέα και στον πληθυσµό της περιοχής, που να οφείλεται στην ανάκτηση και χρήση εκροών υγρών αποβλήτων (Asano, 1985 και Nellor et αΙ, 1985).

Παρ' όλο που δεν είναι διαθέσιµα πρόσφατα στοιχεία, σχετικά µε τα έργα ανάκτησης-επαναχρησιµοποίησης υγρών απο6λήτων σε διάφορες χώρες, είναι γεγονός ότι τα τελευταία έτη παρατηρείται µια έντονη κινητικότητα. Στις ΗΠΑ, το 1975, υπήρχαν σε λειτουργία 536 τέτοια έργα, όπως αναφέρεται στον Πίνακα 3.1 (US. Dept. of Interior, 1979). Η εκτιµούµενη συνολική ποσότητα ανακτοµένων υγρών αποβλήτων, που χρησιµοποιούνταν σ' αυτά τα έργα ήταν 2,571 εκατ. m3/d. Τα πιο σηµαντικά από αυτά ευρίσκονται σε ξηρικές και ηµιξηρικές περιοχές των δυτικών και νοτιοδυτικών πολιτειών, όπως στην Arizona, στην Califomia, στο Colorado και στο Texas. Όµως, ένας αυξανόµενος αριθµός έργων ανάκτησης-επαναχρησιµοποίησης υγρών απο6λήτων, υλοποιείται και σε υγρές σχετικά περιοχές των ΗΠΑ, όπως στη Florida και τη Νότια Carolina, µε σκοπό τον περιορισµό της ρύπανσης και τον εφοδιασµό µε νερό αστικών περιοχών. Με δεδοµένο το ενδιαφέρον για προστασία της δηµόσιας υγείας και της γενικότερης ασφάλειας, οι µη πόσιµες χρήσεις, όπως είναι η άρδευση γεωργικών και άλλων κοινόχρηστων εκτάσεων και χώρων αναψυχής, έχουν καταστεί µια σταθερή και αποδεκτή πρακτική στη µελέτη και το σχεδιασµό έργων ανάκτησης-επαναχρησιµοποίησης αστικών υγρών αποβλήτων (Crook and Okun, 1987). Σε µερικές, όµως, πόλεις έχουν αναπτυχθεί σχέδια και για πόσιµη χρήση, όπου δεν υπάρχουν δυνατότητες πρόσφορης ανάπτυξης άλλων διαθέσιµων υδατικών πόρων (Lauer, 1991' Lauer et αl., 1985' Linsted and Rothberg, 1982' Odendaal and Hattingh, 1988 et al). Παρ' όλο που σήµερα οι ποσό-τητες που ανακτούνται και χρησιµοποιούνται για αστική χρήση και κυρίως για ύδρευση είναι πολύ µικρές η τεχνολογία που αναπτύσσεται και τα ζητήµατα που σχετίζονται µε τη δηµόσια υγεία είναι πολύ ενδιαφέροντα και σηµαντικά.

Προηγουµένως, έγινε αναφορά στο βασικό σκοπό της ανάκτησης και επα-ναχρησιµοποίησης των υγρών αποβλήτων, καθώς και στις κατηγορίες χρήσης τους. Τα τελευταία έτη έχει ευρέως αναγνωρισθεί η αναγκαιότητα και τα οφέλη της ανάκτησης και επαναχρησιµοποίησης των υγρών αποβλήτων σε πολλά κράτη και ιδιαίτερα στις ΗΠΑ, το Ισραήλ και την Ιαπωνία. Χαρακτηριστικό είναι το παράδειγµα του σχετικού κανονισµού της Califomia, που προαναφέρθηκε και στον οποίο σηµειώνεται ότι: "Πρόθεση της νοµοθετικής εξουσίας της πολιτείας είναι να λάβει όλα τα αναγκαία µέτρα για να ενθαρρύνει την ανάπτυξη εγκαταστάσεων σχετικών µε την ανάκτηση υγρών αποβλήτων, έτσι ώστε αυτά να είναι διαθέσιµα στην αντιµετώπιση των αυξανόµενων υδατικών αναγκών της πολιτείας" (Calif. State, Water Resour. Control Board, 1980). Σήµερα, είναι διαθέσιµη τεχνολογία επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων ικανή για την απόδοση νερού οποιασδήποτε σχεδόν επιθυµητής ποιότητας. Έτσι, η επαναχρησιµοποίηση των επεξεργασµένων υγρών αποβλήτων σ' αυτή την πολιτεία έχει την νοµική αναγνώριση αλλά και την τεχνολογία για τη συµµετοχή της σε ένα ρεαλιστικό και αποδοτικό σχεδιασµό των 378 εκατ.m3/d τέτοιων εκροών σε µεταλλουργικές διεργασίες (ψύξη και µεταποίηση). Η προώθηση µεγαλύτερων τέτοιων χρήσεων και η υλοποίηση προγραµµάτων επαναχρησιµοποίησης έχουν το µειονέκτηµα της µη εναλλακτικής τροφοδοσίας νερού. Ένα διπλό σύστηµα υδροδότησης υλοποιήθηκε το 1960 στην πόλη Springs του Colorado. Στην πολιτεία αυτή των ΗΠΑ επαναχρησιµοποιούνται υγρά από6λητα µετά από ανάκτησή τους, κυρίως για άρδευση κοινοχρήστων εκτάσεων, όπως είναι γήπεδα golfs, πάρκα, νεκροταφεία και πρανή δρόµων (Water Ροl. Control Feder., 1989). Ένα παρόµοιο σύστηµα επαναχρησιµοποίησης αστικών υγρών απο6λήτων άρχισε στο St. Petersburg της Florida το 1997, ως µέρος του εφαρµοζόµενου τοπικά δηµοτικού προγράµµατος για περιορισµό της ρύπανσης

46

και σε άλλες χώρες όπως το Ισραήλ, τη Νότια Αφρική, την Ιαπωνία και την Κύπρο (Αγγελάκης. 1991)

Πίνακας 3.1. Επαναχρησιµοποίηση προεπεξεργασµένων αστικών υγρών

αποβλήτων στις ΗΠΑ το 1975 (US. Dept. of the Interior, 1979).

Κατηγορίες Αριθµός έργων Χρησιµοποιούµενες παροχές (εκατ.m3/d)

Άρδευση (συνολικά) 470 1.590 Γεωργικές εκτάσεις 150 0.753 Κοινόχρηστοι & άλλοι χώροι. 60 0.125 Απροσδιόριστη 260 0.712 Βιοµηχανική (συνολικά) 29 0.814 Μεταποίηση 0.250 Ψύξη 0.538 Τροφοδοσία βραστήρων 0.026 Εµπλουτισµός Υδροφόρων 11 0.129 Άλλες χρήσεις 26 0.038 Σύνολο 536 2.571 2.3 Επαναχρησιµοποίηση για Άρδευση.

Απαιτείται αρχικά, διαχωρισµός µεταξύ περιορισµένης και απεριόριστης

άρδευσης βάσει των αρδευόµενων καλλιεργειών και του τρόπου εφαρµογής του νερού. Η περιορισµένη άρδευση αφορά σε καλλιέργειες όπως δάση, εκτάσεις όπου δεν αναµένεται πρόσβαση του κοινού, καλλιέργειες ζωοτροφών, βιοµηχανικές καλλιέργειες, λιβάδια, δέντρα (συµπεριλαµβανοµένων των οπωροφόρων µε την προϋπόθεση ότι κατά τη συλλογή οι καρποί δεν βρίσκονται σε επαφή µε το έδαφος), καλλιέργειες σπόρων και καλλιέργειες που παράγουν προϊόντα τα οποία υποβάλλονται σε περαιτέρω επεξεργασία πριν την κατανάλωσή τους. Ως προς τους τρόπους εφαρµογής του νερού, η µέθοδος του καταιονισµού δεν επιτρέπεται. Η απεριόριστη άρδευση µεταξύ άλλων, αφορά σε όλα τα άλλα είδη καλλιεργειών όπως λαχανικά, αµπέλια, ή καλλιέργειες των οποίων τα προϊόντα καταναλώνονται ωµά, θερµοκήπια. Κατά την απεριόριστη άρδευση επιτρέπονται διάφορες µέθοδοι εφαρµογής του νερού συµπεριλαµβανοµένου του καταιονισµού.

Η ελάχιστη επεξεργασία λυµάτων που απαιτείται για την περιορισµένη άρδευση είναι δευτεροβάθµια βιολογική επεξεργασία για την παραγωγή εκροής µε συγκεντρώσεις BOD5 και SS χαµηλότερες από 25 και 35 mg/l αντίστοιχα, για το 95% των δειγµάτων και συγκεντρώσεις περιττωµατικών κολοβακτηριδίων χαµηλότερες από 200 FC/100 ml, ως διάµεση τιµή και 800 FC/100 ml για το 95% των δειγµάτων.

Η απαίτηση ως προς την αποµάκρυνση αζώτου αφορά σε συγκεντρώσεις µικρότερες από 30 mg/l, η οποία µπορεί να επιτευχθεί µε µερική απονιτροποίηση. Σε περιπτώσεις µεγάλων χρόνων αποθήκευσης των λυµάτων σε επιφανειακούς ταµιευτήρες, απαιτείται προχωρηµένη επεξεργασία για την αποµάκρυνση θρεπτικών ώστε η τελικά παραγόµενη εκροή να περιέχει συγκεντρώσεις αζώτου και φωσφόρου µικρότερες από 15 mg/l και 4 mg/l αντίστοιχα. Οι προτεινόµενες µέθοδοι δευτεροβάθµιας επεξεργασίας περιλαµβάνουν τα συστήµατα ενεργού ιλύος, βιολογικά φίλτρα και περιστρεφόµενους βιολογικούς δίσκους. Άλλα συστήµατα όπως φυσικά ή επί τόπου συστήµατα που παράγουν εκροή

47

µε ισοδύναµη ποιότητα (BOD/SS = 25/35) είναι αποδεκτά κατόπιν επαρκούς τεκµηρίωσης.

Η ελάχιστη επεξεργασία που απαιτείται για απεριόριστη άρδευση είναι δευτεροβάθµια βιολογική επεξεργασία, που ακολουθείται από τριτοβάθµια (συνήθως κροκίδωση, συσσωµάτωση, καθίζηση, διύλιση) και απολύµανση, για την παραγωγή εκροής µε συγκεντρώσεις BOD5 και SS µικρότερες από 10 mg/l για το 80% των δειγµάτων και τιµές θολότητας µικρότερες από 2 NTU ως διάµεση τιµή. Η συγκέντρωση των περιττωµατικών κολοβακτηριδίων θα πρέπει να διατηρείται µικρότερη από 5 FC/100 ml για το 80% των δειγµάτων και µικρότερη από 15 FC/100 ml για το 95% των δειγµάτων χωρίς να υπερβαίνει την τιµή 100 FC/100 ml για κανένα δείγµα.

Οι απαιτήσεις ως προς την αποµάκρυνση αζώτου είναι κοινές µε τις αντίστοιχες στην περίπτωση της απεριόριστης άρδευσης, όπως και οι µέθοδοι δευτεροβάθµιας επεξεργασίας. Στις περιπτώσεις όπου η συγκέντρωση των SS είναι χαµηλότερη από 20 mg/l για το 80% των δειγµάτων, η τριτοβάθµια επεξεργασία µπορεί να γίνει είτε µε απευθείας διύλιση (κροκίδωση, συσσωµάτωση και διύλιση) ή µε διύλιση επαφής (κροκίδωση, και διύλιση), ακολουθούµενη από απολύµανση. Άλλες µέθοδοι τριτοβάθµιας επεξεργασίας µπορεί να εφαρµοσθούν κατόπιν επαρκούς τεκµηρίωσης και µε δεδοµένο την ποιότητα επεξεργασίας, η οποία πρέπει να είναι ισοδύναµη µε το τυπικό σύστηµα τριτοβάθµιας επεξεργασίας.

2.4 Επαναχρησιµοποίηση Λυµάτων για Αστική Χρήση Πλην Πόσης και

Χρήσεις Αναψυχής.

Οι τρόποι αυτοί επαναχρησιµοποίησης περιλαµβάνουν το πότισµα µεγάλων εκτάσεων (νεκροταφεία, πρανή αυτοκινητοδρόµων, γήπεδα γκόλφ, δηµόσια πάρκα) και εγκαταστάσεων αναψυχής, την κατάσβεση πυρκαϊών, νερό για τη συµπύκνωση εδαφών, νερό για τον καθαρισµό οδών και πεζοδροµίων, νερό για διακοσµητικά σιντριβάνια και νερό για καθαρισµό τουαλετών. Ως προς την απαιτούµενη επεξεργασία η περιορισµένη αστική χρήση απαιτεί δευτεροβάθµια επεξεργασία, ενώ η απεριόριστη προϋποθέτει επιπρόσθετα τριτοβάθµια επεξεργασία.

Ο διαχωρισµός µεταξύ περιορισµένης και απεριόριστης αστικής χρήσης είναι µια αξιόπιστη και ασφαλής διαδικασία υπό την προϋπόθεση ότι τα θεσµικά, οργανωτικά κι διαχειριστικά µέσα µπορούν να εξασφαλίσουν τη σωστή εφαρµογή της. Η εκπλήρωση αυτής της προϋπόθεσης είναι ωστόσο αµφίβολη στην περίπτωση της Ελλάδας. Προτείνονται λοιπόν κοινά όρια τόσο για την περιορισµένη όσο και για την απεριόριστη αστική χρήση και τις χρήσεις αναψυχής, 2.5 Εµπλουτισµός Υπόγειου Υδροφορέα για Χρήση Εκτός Πόσης.

Ο εµπλουτισµός υπόγειου υδροφορέα µε επεξεργασµένα λύµατα µπορεί να επιτραπεί στις περιπτώσεις όπου αποδεδειγµένα ο υδροφορέας δεν χρησιµοποιείται για σκοπούς ύδρευσης. Η ποιότητα των υπόγειων υδάτων µετά τον εµπλουτισµό του υδροφορέα µε λύµατα θα πρέπει να είναι κατ’ ελάχιστον ισοδύναµη µε την ποιότητα που απαιτείται για απεριόριστη αρδευτική ή αστική χρήση. Ωστόσο, µε δεδοµένη την αβεβαιότητα ως προς µελλοντικές πιθανές χρήσεις του υδροφορέα θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή για την αποφυγή συσσώρευσης οργανικών στα υπόγεια ύδατα. Κατά συνέπεια απαιτείται επαρκής βαθµός επεξεργασίας για την αποµάκρυνση οργανικών που θα περιλαµβάνει, εκτός από δευτεροβάθµια βιολογική και

48

τριτοβάθµια επεξεργασία, προχωρηµένες µεθόδους κατάλληλες για την αποµάκρυνση διαλυτού οργανικού υλικού (π.χ. ενεργός άνθρακας ή µεµβράνες). Σε περιπτώσεις εµπλουτισµού µέσω διήθησης από την επιφάνεια του εδάφους µε κατάλληλα χαρακτηριστικά και επαρκές βάθος αναµένεται αποµάκρυνση των οργανικών που θα κατακρατηθούν στο έδαφος, µε αποτέλεσµα να αποφεύγεται η προχωρηµένη επεξεργασία. Θα πρέπει να τονιστεί ωστόσο ότι ανεξάρτητα από τον ελάχιστο απαιτούµενο βαθµό επεξεργασίας, είναι απαραίτητη η εκτέλεση ειδικών υδρογεωλογικών µελετών, που θα αναφέρονται στην εκάστοτε περιοχή ώστε να είναι δυνατή η µε ασφάλεια αποφυγή διείσδυσης λυµάτων σε υπόγειους υδροφορείς που χρησιµοποιούνται για απόληψη πόσιµου νερού (http://www.e-telescope.gr/gr/cat08/art08_030315.htm) 2.6 Ανασκόπηση ∆ιεθνούς Θεσµικού Πλαισίου για την Επαναχρησιµοποίηση

Λυµάτων.

Υγειονολογικά προβλήµατα από την επαναχρησιµοποίηση ακατέργαστων ή ανεπαρκώς επεξεργασµένων λυµάτων έχουν κατά καιρούς επισηµανθεί και δεν είναι περίεργο ότι η έµφαση κατά τον καθορισµό κριτηρίων επαναχρησιµοποίησης λυµάτων δίνεται στην προστασία της δηµόσιας υγείας µέσω κατάλληλου ελέγχου των παθογόνων µικροοργανισµών. Μία ορθολογική προσέγγιση του προβλήµατος θέσπισης καταλλήλων µικροβιολογικών κριτηρίων είναι αυτή που βασίζεται σε συµπεράσµατα επιδηµιολογικών ερευνών. Τέτοιες έρευνες δείχνουν ότι ο κίνδυνος µετάδοση ασθενειών λόγω επαναχρησιµοποίησης λυµάτων είναι µικρός και αφορά µόνον τις περιπτώσεις ανεπεξέργαστων λυµάτων ή λυµάτων πολύ κακής ποιότητας. Με βάση εποµένως τις επιδηµιολογικές έρευνες είναι δυνατό να συναχθεί το συµπέρασµα ότι η επαναχρησιµοποίηση επαρκώς επεξεργασµένων (π.χ. µε βιολογική επεξεργασία και απολύµανση) λυµάτων για άρδευση δεν εγκυµονεί κινδύνους για τη δηµόσια υγεία, δεδοµένου ότι µε την επεξεργασία των λυµάτων επιτυγχάνεται σηµαντική µείωση παθογόνων µικροοργανισµών. Τα αποτελέσµατα των επιδηµιολογικών ερευνών έχουν αντιµετωπισθεί µε µεγαλύτερο ή µικρότερο σκεπτικισµό σε όλες τις προσπάθειες που κατά καιρούς έχουν γίνει για τη διαµόρφωση ασφαλών κριτηρίων. Αυτό αιτιολογείται αν ληφθούν υπόψη οι εγγενείς ασάφειες που υπεισέρχονται σε τέτοιου είδους έρευνες καθώς και ο στατιστικός τους χαρακτήρας ο οποίος δεν αποκλείει την ύπαρξη θεωρητικών τουλάχιστον κινδύνων µετάδοσης ασθενειών.

Έτσι σε όλες τις περιπτώσεις θέσπισης κριτηρίων, χωρίς να παραγνωρίζονται τα συµπεράσµατα των επιδηµιολογικών ερευνών, λαµβάνεται σε µεγαλύτερο ή µικρότερο βαθµό πρόνοια για την αποτελεσµατική αντιµετώπιση και των θεωρητικών κινδύνων. Στη συνέχεια του κεφαλαίου δίνονται περιληπτικά οι σηµαντικότεροι κανονισµοί και οδηγίες που έχουν διαµορφωθεί διεθνώς µε στόχο τον καθορισµό των κριτηρίων επαναχρησιµοποίησης των λυµάτων.

2.7 Οδηγία Παγκόσµιου Οργανισµού υγείας.

Το 1989, κατά τη διαδικασία διαµόρφωσης των ισχυουσών οδηγιών επαναχρησιµοποίησης λυµάτων διερευνήθηκαν, από τον Π.Ο.Υ. µε την υποστήριξη της Παγκόσµιας Τράπεζας και άλλων διεθνών οργανισµών, οι ακόλουθες τέσσερις κατηγορίες µέτρων για τη µείωση ή εξάλειψη των κινδύνων µετάδοσης ασθενειών κατά την επαναχρησιµοποίηση λυµάτων για άρδευση. - Επεξεργασία των λυµάτων

49

- Περιορισµός των τύπων των αρδευόµενων καλλιεργειών - Επιλογή µεθόδου άρδευσης - Έλεγχος της ανθρώπινης έκθεσης στους παθογόνους µικροοργανισµούς των λυµάτων, του εδάφους ή των καλλιεργειών.

Τα αποτελέσµατα της έρευνας µπορούν να συνοψισθούν ως εξής: α) Η άρδευση µε ακατέργαστα λύµατα και χωρίς λήψη προληπτικών µέτρων εγκυµονεί υψηλό κίνδυνο µετάδοσης ασθενειών. β) Η εφαρµογή µερικής επεξεργασίας των λυµάτων ή η λήψη µέτρων για την αποφυγή ανθρώπινης επαφής µε τους παθογόνους µικροοργανισµούς µειώνει τον κίνδυνο ο οποίος όµως, αν και χαµηλός, εξακολουθεί να υφίσταται. γ) Αποτελεσµατικό µέτρο, τουλάχιστον για τους καταναλωτές, αποτελεί η εφαρµογή της άρδευσης σε περιορισµένους τύπους καλλιεργειών και κυρίως σε καλλιέργειες που δεν παράγουν προϊόντα που τρώγονται ωµά (περιορισµένη άρδευση). δ) Αποτελεσµατικό µέτρο είναι η επιλογή κατάλληλης µεθόδου εφαρµογής των λυµάτων και συγκεκριµένα η εφαρµογή τους στο υπέδαφος. ε) Η πλήρης επεξεργασία των λυµάτων αποτελεί το αποτελεσµατικότερο εργαλείο για την πρόληψη µετάδοσης ασθενειών, χωρίς στην περίπτωση αυτήν να είναι αναγκαίος ο περιορισµός των καλλιεργειών (απεριόριστη άρδευση). Ιδιαίτερη σηµασία δίνεται στην επιλογή του τύπου των αρδευόµενων καλλιεργειών και στον βάσει αυτού διαχωρισµό της άρδευσης σε δύο κατηγορίες. Την “περιορισµένη άρδευση” η οποία αφορά καλλιέργειες µε προϊόντα που δεν τρώγονται ωµά και την “απεριόριστη” η οποία µπορεί να εφαρµοσθεί σε κάθε τύπο καλλιέργειας αλλά και για πότισµα γηπέδων, πάρκων, κλπ.

Στην πρώτη περίπτωση ουσιαστικά δεν τίθενται µικροβιολογικά κριτήρια, συνιστάται όµως η εφαρµογή µερικής επεξεργασίας η οποία µπορεί να αποτελείται από πρωτοβάθµια επεξεργασία ή από επεξεργασία σε λίµνες σταθεροποίησης µε χρόνο παραµονής 8-10 ηµέρες

Επισηµαίνεται πάντως ότι βασική προϋπόθεση για την περιορισµένη άρδευση είναι η αποφυγή άµεσης επαφής των καρπών µε τους παθογόνους µικροοργανισµούς µέσω επιλογής καταλλήλου µεθόδου άρδευσης (επιφανειακή και όχι µε καταιονισµό) και µε αποφυγή συλλογής των καρπών από το έδαφος. Τέλος ως πρόσθετο µέτρο ασφαλείας συνιστάται η διακοπή της άρδευσης δύο εβδοµάδες πριν από τη συλλογή των καρπών.

Στην περίπτωση της απεριόριστης άρδευσης συνιστάται η τήρηση συγκεκριµένων µικροβιολογικών κριτηρίων τόσο ως προς τους εντερικούς νηµατώδεις οργανισµούς (<1 αυγό ανά λίτρο) όσο και ως προς τα περιττωµατικά κολοβακτηρίδια FC (<1000 FC/100 ml), µε ακόµη αυστηρότερα κριτήρια (<200 FC/100 ml) για ορισµένες περιπτώσεις, όπως το πότισµα γκαζόν. Σηµειώνεται ότι τα κριτήρια αυτά είναι λιγότερο αυστηρά από προγενέστερα κριτήρια του Π.Ο.Υ. για απεριόριστη άρδευση που ήταν µέγιστη τιµή ίση µε 100 FC/100ml.

Είναι εµφανές ότι η οδηγία του Π.Ο.Υ. βασίζεται κυρίως στα δεδοµένα των επιδηµιολογικών ερευνών σε συνδυασµό µε µία εµφανή προσπάθεια ρεαλιστικής αντιµετώπισης των δυνατοτήτων επαναχρησιµοποίησης λυµάτων στις αναπτυσσόµενες χώρες, και θέτει όχι ιδιαίτερα αυστηρά κριτήρια. Τα κριτήρια αυτά, όµως έχουν υποστεί και εξακολουθούν να υφίστανται έντονη κριτική στις αναπτυγµένες χώρες.

50

2.8 Νοµοθεσία στον Ευρωπαϊκό Χώρο.

Ένας από τους σηµαντικότερους παράγοντες που περιορίζουν την επαναχρησιµοποίηση των λυµάτων είναι η απουσία ενός ενιαίου, διεθνούς ή έστω και περιφερειακού, Νοµοθετικού πλαισίου. Ενδεικτική είναι η απουσία νοµοθεσίας για την επαναχρησιµοποίηση των επεξεργασµένων λυµάτων σε Ευρωπαϊκό επίπεδο. Η µόνη γενικόλογη αναφορά γίνεται στην Οδηγία 91/271 της ΕΕ “…περί της επεξεργασίας υγρών αποβλήτων”, όπου αναφέρεται (άρθρο 12, § 1): “Τα επεξεργασµένα λύµατα πρέπει να επαναχρησιµοποιούνται, όποτε είναι σκόπιµο.”

Πολλές από τις αιτίες για τη δυσκολία θέσπισης ενός ενιαίου Νοµοθετικού πλαισίου έχουν ήδη αναφερθεί κατά την παρουσίαση και συναξιολόγηση της Οδηγίας ΠΟΥ και του κανονισµού της Καλιφόρνιας. Ειδικότερα, για τον χώρο της Ευρώπης σηµαντική παράµετρος για την έλλειψη ενιαίας θεώρησης είναι η ανισοκατανοµή των διαθέσιµων υδατικών πόρων.

Στο πλαίσιο αυτό η επαναχρησιµοποίηση των επεξεργασµένων λυµάτων εµφανίζεται ως ελκυστική λύση στη Νότια Ευρώπη κυρίως, αλλά και στη Γαλλία και τη Μεγάλη Βρετανία. Η επαναχρησιµοποίηση των επεξεργασµένων λυµάτων για άρδευση εφαρµόζεται σε αρκετά εκτεταµένη κλίµακα στην Ισπανία, την Γαλλία και την Κύπρο, ενώ αυξανόµενο ενδιαφέρον παρατηρείται στην Ελλάδα, την Ιταλία και την Πορτογαλία. Χώρες που αντιµετωπίζουν το πρόβληµα προωθούν τη θέσπιση κριτηρίων, συνήθως µε τη µορφή οδηγιών, όπως η Γαλλία η Ιταλία, η Κύπρος, η Ισπανία και η Ελλάδα.

Σε ό,τι αφορά τη Γαλλική νοµοθεσία για την επαναχρησιµοποίηση των επεξεργασµένων λυµάτων για άρδευση, αυτή έχει ως βάση τα κριτήρια του Παγκόσµιου Οργανισµού Υγείας (ΠΟΥ), τα οποία όµως συµπληρώνονται από µία σειρά αυστηρών κανόνων, που αφορούν στην προστασία υπόγειων και επιφανειακών νερών, σε περιορισµούς κατά την επαναχρησιµοποίηση ανάλογα µε την ποιότητα των επεξεργασµένων λυµάτων, στο δίκτυο αγωγών των επεξεργασµένων λυµάτων, στα χηµικά χαρακτηριστικά της εκροής κλπ.

Στην Ιταλία η νοµοθεσία που υπάρχει σε εθνικό επίπεδο καλύπτει την επαναχρησιµοποίηση λυµάτων για άρδευση και παρέχει ένα αυστηρό, από βακτηριολογικής απόψεως, νοµοθετικό πλαίσιο. Για άρδευση καλλιεργειών που µπορούν να καταναλωθούν ωµές (απεριόριστη άρδευση) καθορίζεται δευτεροβάθµια επεξεργασία και απολύµανση και 2 ολικά κολοβακτηρίδια/100 ml, ενώ για άρδευση βοσκοτόπων (περιορισµένη άρδευση) 20 ολικά κολοβακτηρίδια/100 ml.

Η περίπτωση της Ισπανίας είναι όµοια µε αυτή της Ιταλίας. Η πρόταση σε εθνικό επίπεδο ως προς τα µικροβιολογικά κριτήρια αναφέρεται σε 2-20 ολικά κολοβακτηρίδια /100ml. Ωστόσο, σε µερικές περιοχές µε ορισµένο βαθµό θεσµικής αυτονοµίας, όπως η Καταλονία και η Ανδαλουσία, ισχύουν λιγότερο αυστηροί κανονισµοί, που σε γενικές γραµµές βρίσκονται στο πνεύµα της Οδηγίας ΠΟΥ. Η Κύπρος έχει επίσης θεσπίσει αυστηρά όρια, µε επιτρεπόµενες συγκεντρώσεις µεταξύ 5-15 περιττωµατικών κολοβακτηριδίων /100 ml για την απεριόριστη άρδευση.

Από τη συναξιολόγηση των επιµέρους αυτών εθνικών ή κατά περιοχή νοµοθεσιών/οδηγιών, προκύπτει το συµπέρασµα ότι σε ό,τι αφορά τα µικροβιολογικά κριτήρια της απεριόριστης άρδευσης, η υιοθέτηση κατάλληλων ορίων (γενικώς µέσα στο πλαίσιο που καθορίζουν ο ΠΟΥ και ο Κανονισµός της Καλιφόρνια), αποτελεί διαδικασία που χαρακτηρίζεται από σοβαρή αντιπαράθεση απόψεων.

Γενικώς πάντως φαίνεται ότι σε εθνικό επίπεδο η τάση στις χώρες της Ευρώπης είναι προς την κατεύθυνση των αυστηρών ορίων της Καλιφόρνιας, µε

51

ενδεχόµενες αποκλίσεις προς λιγότερο αυστηρά όρια σε τοπικό επίπεδο. Εξαίρεση αποτελεί η Γαλλία, που υιοθετεί τα όρια του ΠΟΥ, ωστόσο σε συνδυασµό µε συµπληρωµατικές αυστηρές προϋποθέσεις. (http://www.hydro.ntua.gr/labs/sanitary/postgraduate/reclamation.pdf) 2.9 Τεχνικές Απαιτήσεις για την Επαναχρησιµοποίηση των Λυµάτων.

Η αποτελεσµατική επεξεργασία των λυµάτων µε στόχο την επιστροφή καλής ποιότητας νερού στην φύση είναι γενικά µια σύνθετη και υψηλού βαθµού δυσκολίας διεργασία. Σε αυτό συντελούν δύο βασικοί παράγοντες: πρώτον τόσο η µικροβιολογική όσο και η χηµική σύσταση των λυµάτων δεν είναι καθορισµένες και δύναται να υπόκεινται σε µεγάλες διακυµάνσεις, µε αποτέλεσµα να µην ορίζεται πάντα µονοσήµαντα το είδος της βέλτιστης επεξεργασίας, και δεύτερον, οι τεράστιοι προς επεξεργασία όγκοι νερού απαιτούν την κατασκευή και λειτουργία ενός µεγάλου έργου. Η επεξεργασία που τελικά επιλέγεται αποτελείται συνήθως από πρωτοβάθµια και δευτεροβάθµια (βιολογική) επεξεργασία, µε τελικό στάδιο, πριν την διάθεση, την εφαρµογή κάποιας διεργασίας απολύµανσης. Κατά την τελευταία δεκαετία έχουν ιδιαίτερα αναπτυχθεί οι διεργασίας καθαρισµού µε την χρήση µεµβρανών, και πιστεύεται ότι πολύ σύντοµα, όταν οι τεχνολογίες αναπτυχθούν περαιτέρω, θα είναι εφικτή η παραγωγή υψηλής ποιότητας ανακυκλωµένου ύδατος προς πόση, σε προσιτό κόστος

Τρεις κύριες µέθοδοι απολύµανσης µπορούν να χρησιµοποιηθούν εναλλακτικά: η χλωρίωση, ο οζονισµός και υπεριώδης (UV) ακτινοβόληση. Η κάθε µέθοδος έχει τα δικά της πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα και απαιτείται τεχνοοικονοµική µελέτη για τον προσδιορισµό της πλέον κατάλληλης, η οποία σε πολλές περιπτώσεις µπορεί να συνίσταται σε κατάλληλο συνδυασµό δύο τεχνολογιών. 2.10 Φυσικά Συστήµατα Επεξεργασίας και Επαναχρησιµοποίησης Λυµάτων.

Φυσικά συστήµατα επεξεργασίας λυµάτων ονοµάζονται αυτά που η επεξεργασία των λυµάτων επιτυγχάνεται στο περιβάλλον µε συνδυασµό φυσικών χηµικών και βιολογικών διεργασιών, οι οποίες λαµβάνουν χώρα στο τρίγωνο: απόβλητο-έδαφος-φυτό. Από τους αρχαίους χρόνους ο άνθρωπος είχε προσπαθήσει να αξιοποιήσει την ευεργετική επίδραση των λυµάτων σε γεωργικές εφαρµογές σε συνδυασµό µε την αποµάκρυνσή τους από τους οικισµούς. Χαρακτηριστικό είναι το παράδειγµα διαχείρισης των λυµάτων για άρδευση στις Μινωικές πόλεις (Angelakis and Spyridakis 1996). Στη σύγχρονη εποχή η συστηµατική χρήση γήινων συστηµάτων επεξεργασίας αποβλήτων χρονολογείται από τα τέλη του 19ου αιώνα, όταν αρχικά στις Η.Π.Α. και στη συνέχεια στην Ευρώπη αναπτύχθηκε και εφαρµόστηκε η «γεωργία λυµάτων» (sewage farming) ως πρωταρχική προσπάθεια ελέγχου της υδατικής ρύπανσης (Frankland 1870; Frank and Rhynus 1920).

Η τεχνολογία αυτή σήµερα είναι ιδιαίτερα αναπτυγµένη και ανάλογα µε το υδραυλικό σύστηµα που χρησιµοποιείται µπορεί να διακριθεί σε

(α) τοπικής εφαρµογής, (β)βραδείας εφαρµογής (slow rate: SR), (γ) ταχείας διήθησης (rapid infiltration: RI), (δ) επιφανειακής ροής (overland flow: OF), και (ε) διαφόρων συνδυασµένων τύπων.

52

Συστήµατα τοπικής εφαρµογής

Σε αυτού του τύπου τα συστήµατα, τα µερικώς επεξεργασµένα απόβλητα διατίθενται σε συστοιχία µικρών τάφρων πληρωµένων µε χαλίκια ή µε άλλο πορώδες υλικό. Τα απόβλητα οδεύουν προς τις τάφρους µε την χρήση αντλιών ή σιφώνων διάθεσης, και στην συνέχεια ένα µέρος τους προσλαµβάνεται από παρακείµενα φυτά ενώ το υπόλοιπο απορροφάται και επεξεργάζεται από το έδαφος. Για να επιτευχθεί ικανοποιητικός βαθµός επεξεργασίας από το έδαφος πρέπει τα λύµατα να παραµένουν όσο το δυνατό για περισσότερο χρόνο κοντά στην επιφάνεια του εδάφους, όπου η βακτηριαδιακή δραστηριότητα είναι πιο έντονη (Crites and Tchobanoglous 1998). Ένα τέτοιο σύστηµα φαίνεται στη Σχήµα 1.

Σχήµα 1: Τυπικό σύστηµα τοπικής εφαρµογής, µε επιφανειακή διάθεση λυµάτων (Crites and Tchobanoglous 1998) Συστήµατα βραδείας εφαρµογής (SR)

Τα συστήµατα αυτά είναι γενικά τα πιο διαδεδοµένα φυσικά συστήµατα επεξεργασίας λυµάτων. Τα προεπεξεργασµένα λύµατα εφαρµόζονται απευθείας στο έδαφος και χρησιµοποιούνται εν µέρει από τα παρακείµενα φυτά για την κάλυψη των αναγκών εξατµισοδιαπνοής και αφ εταίρου για τον εµπλουτισµό υπόγειων υδροφορέων, αφού πρώτα διηθηθούν από το έδαφος (Angelakis 1989). Για την εφαρµογή των προεπεξεργασµένων λυµάτων µπορούν να χρησιµοποιηθούν διάφορες µέθοδοι, όπως επιφανειακή άρδευση µε αύλακες ή µε σταλάκτες, ή άρδευση µε καταιονισµό. Κατά την διεργασία της βραδείας εφαρµογής επιτυγχάνεται η αποµάκρυνση αιωρούµενων στερεών, οργανικού φορτίου, αζώτου, φωσφόρου και µικροβιακού φορτίου. Στο σχήµα 2 φαίνεται µια σχηµατική παράσταση βραδείας εφαρµογής.

53

Σχήµα 2: Σχηµατική παράσταση επεξεργασίας λυµάτων µε την µέθοδο βραδείας εφαρµογής (Angelakis 1989). Συστήµατα ταχείας διήθησης (RI)

Γενικά είναι πάντα επιθυµητή η ύπαρξη αποθεµάτων νερού, έτσι ώστε να υπάρχει η δυνατότητα χρήσης του όταν απαιτείται. Μεγάλες ποσότητες ύδατος όµως δεν είναι δυνατό να αποθηκευτούν σε δεξαµενές, γιατί εκτός από το κόστος κατασκευής των δεξαµενών υπάρχει και το πρόβληµα της διατήρησης της ποιότητας του στάσιµου νερού. Έχει λοιπόν γίνει κατανοητό ότι ο καλύτερος τρόπος αποθήκευσης µεγάλων ποσοτήτων ύδατος είναι η φύλαξή στους υπόγειους υδροφορείς. Για τον εµπλουτισµό των υπόγειων υδροφορέων, πρέπει τα επεξεργασµένα απόβλητα µε κάποιο τρόπο να περάσουν από τα ανώτερα στρώµατα του εδάφους, αυτό µπορεί να επιτευχθεί είτε µε χρήση λεκανών διήθησης, είτε µε γεωτρήσεις εισαγωγής, αν και η τελευταία µέθοδος έχει αυξηµένο κόστος. Κατά την διήθηση των επεξεργασµένων λυµάτων από το έδαφος επιτυγχάνεται η αποµάκρυνση αιωρούµενων στερεών, οργανικού φορτίου, αζώτου, φωσφόρου και µικροβιακού φορτίου. Ανάλογα µε την επεξεργασία στην οποία υπόκεινται τα λύµατα είναι δυνατό µετά την εφαρµογή ταχείας διήθησης να γίνει χρήση του υδροφορέα ακόµη και για άντληση πόσιµου ύδατος (Bouwer 1996).

Στο σχήµα 3 φαίνεται σχηµατικά ο εµπλουτισµός υπόγειων υδροφορέων µε την µέθοδο της ταχείας διήθησης

54

Σχήµα 3. Σχηµατική απεικόνιση της µεθόδου ταχεία διήθησης για εµπλουτισµό υπόγειου υδροφορέα. (Α): ανάκτηση νερού παρακείµενη λίµνη ή ρέµα, (Β): συλλογή νερού µε υπόγεια στράγγιση, (Γ):άντληση ύδατος µέσω κεντρικής γεώτρησης, και (∆): άντληση ύδατος µέσω περιφερειακών γεωτρήσεων (Bouwer 1991). Συστήµατα επιφανειακής ροής (OF)

Αυτού του τύπου τα συστήµατα εφαρµόζονται σε σχετικά αδιαπέραστα και επικλινή εδάφη. Ένα µέρος του επεξεργασµένου αποβλήτου χρησιµοποιείται από τα φυτά για τις ανάγκες εξατµισοδιαπνοής, ένα άλλο µέρος διηθείται προς τον υπόγειο υδροφορέα, ο κύριος όγκος του συλλέγεται ως επιφανειακή απορροή. Κατά την

55

πορεία του αποβλήτου από το σηµείο εφαρµογής προς τη λεκάνη συλλογής συντελούνται µια σειρά φυσικοχηµικές και βιολογικές διεργασίες που το απαλλάσσουν από σηµαντικό µέρος τόσο των αιωρούµενων σωµατιδίων όσο και οργανικού φορτίου, αζώτου, φωσφόρου καθώς και µικροβιακού φορτίου (Smith and Schroeder 1985).

Στο σχήµα 4 φαίνεται σχηµατικά η εφαρµογή του συστήµατος επιφανειακής ροής.

Σχήµα 4: Σχηµατική παράσταση της µεθόδου επιφανειακής ροής (http://www.ellinikietairia.gr/media/pdf/Gkikas.pdf) 2.11 Άρδευση Κοινόχρηστων Χώρων.

Η χρήση εκροών υγρών αποβλήτων για άρδευση κοινόχρηστων χώρων (πάρκων, νησίδων κήπων) αποτελεί διαδεδοµένη πρακτική σε πολλές προηγµένες χώρες. Η προστασία της δηµόσιας υγείας ιδιαίτερα σε χώρους µε αυξηµένη πρόσβαση κοινού αποτελεί το κύριο ενδιαφέρον στις περιπτώσεις αυτές. Εφαρµογή υψηλού επιπέδου επεξεργασίας και πρακτικών που περιορίζουν τους κινδύνους για την δηµόσια υγεία όπως, εφαρµογή άρδευσης τις βραδινές ώρες θα πρέπει να εφαρµόζονται για την εξάλειξη των κινδύνων.

Σχήµα 5. Άρδευση κοινόχρηστων χώρων µε επιφανειακό σύστηµα εφαρµογής

56

2.12 Άρδευση ∆ασικών Εκτάσεων και Πυροπροστασία.

Τα δασικά φυτά έχουν το πλεονέκτηµα ότι µπορούν να αρδευτούν µε χαµηλής ποιότητας εκροή. Η υψηλή περιεκτικότητα των επεξεργασµένων υγρών σε θρεπτικά συστατικά βοηθά στη γρήγορη ανάπτυξη των δένδρων. Στη Χαλκίδα, έχει ολοκληρωθεί έργο άρδευσης δασικών εκτάσεων 300 στρ. περίπου µε τη χρήση 14.000 µ3/ηµέρα εκροών επεξεργασµένων υγρών αποβλήτων. Στην Εικόνα που ακολουθεί φαίνεται η µικρή νήσος στο µέσο του Ευβοιακού κόλπου όπου ευρίσκεται η ΜΕΥΑ της Χαλκίδας πριν και µετά τη χρήση των εκροών για άρδευση του περιβάλλοντα χώρου (Sbiliris and Kanaris, 2002).

Η πρόκληση των πυρκαγιών, ειδικά του θερινούς µήνες, οπότε οι συνθήκες είναι ευνοϊκές, είναι µεγάλη. Οι φωτιές µεταδίδονται κυρίως µε τη βοήθεια των ανέµων, δια µέσου της αποξηραµένης επιφανειακής βλάστησης. Ένας γνωστός τρόπος παρεµπόδισης της πορείας της φωτιάς είναι µε τη δηµιουργία αντιπυρικών ζωνών, δηλαδή µε την αποµάκρυνση κάθε είδους φυτικής βλάστησης από τις ζώνες αυτές. Με την εφαρµογή επεξεργασµένων εκροών για άρδευση ζωνών σε µια δασική έκταση µπορούν να δηµιουργηθούν αντίστοιχες ζώνες προστασίας πρασίνου. Το πλάτος της ζώνης προστασίας θα καθοριστεί από το ύψος των δέντρων και τη µέγιστη ένταση των ανέµων. Η φυτική αυτή βλάστηση που θα αρδεύεται µε επεξεργασµένα υγρά απόβλητα θα αποτελέσει ασπίδα προστασίας για τις κατάντη περιοχές, της διεύθυνσης των ανέµων, όπως φαίνεται στο Σχήµα που ακολουθεί. Η συνολική διαχείριση των επεξεργασµένων εκροών για πυροπροστασία, προϋποθέτει τη συγκέντρωση σηµαντικών ποσοτήτων εκροών σε δεξαµενή ή στεγανή λίµνη κατά προτίµηση σε περιοχή µε µεγαλύτερο υψόµετρο από την περιοχή που πρόκειται να αρδευθεί. Τα όµβρια νερά µπορούν υπό προϋποθέσεις να συλλεχθούν και να τροφοδοτήσουν την ίδια δεξαµενή ή λίµνη. Ο σχεδιασµός του ωφέλιµου όγκου για τον αποθηκευτικό χώρο, γίνεται µε βάση την ετήσια τροφοδοσία σε επεξεργασµένα υγρά, µείον τις ανάγκες για άρδευση. Στην λίµνη επιτυγχάνεται πρόσθετη επεξεργασία, µε την ηλιακή ακτινοβολία και καθίζηση για την αποµάκρυνση παθογόνων.

Σχήµα 6.1 Η νήσος που ευρίσκεται η ΜΕΥΑ της Χαλκίδας πριν την άρδευση του περιβάλλοντα χώρου.

57

Σχήµα 6.2 Η νήσος που ευρίσκεται η ΜΕΥΑ της Χαλκίδας µετά την άρδευση του περιβάλλοντα χώρου

Εικόνα 7. Άρδευση ζωνών πρασίνου για πυροπροστασία δασικών εκτάσεων

(http://www.envi-e.gr/results/edeya/edeya13.htm)

58

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο. ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ. 3.1 Η βάση της Πολυκριτηριακής Αξιολόγησης. Ο περιβαλλοντικός σχεδιασµός και η λήψη αποφάσεων είναι στη βάση τους αναλύσεις συγκρούσεων κοινωνικοπολιτικής, οικονοµικής και περιβαλλοντικής φύσεως και αποτελούν ένα πολύπλοκο πρόβληµα που δεν µπορεί να εξεταστεί υπό το πρίσµα µιας µόνο διάστασης (Hokkanen et al,1997). Η φυσική πολυπλοκότητα περιβαλλοντικών προγραµµάτων καθιστά δύσκολη την αναπαράστασή τους σε περιγραφικά µοντέλα εποµένως η αβεβαιότητα και η ανακρίβεια είναι αναφαίρετα στοιχεία της δοµής τους. Επιπρόσθετα οι συγκρουόµενες αντιλήψεις, αξίες και στόχοι των ενδιαφερόµενων οµάδων αντικατοπτρίζονται σε όλη τη διαδικασία αξιολόγησης τους, αποτελώντας το περιεχόµενο των ποικίλων διαστάσεών τους των οποίων µια λειτουργικότερη έκφραση αποτελούν τα κριτήρια. Η ύπαρξη διαφορετικών συγκρουόµενων κριτηρίων αξιολόγησης συνθέτει ένα πρόβληµα πολυκριτηριακής φύσεως που είναι µαθηµατικά «κακώς ορισµένο». Αυτό έχει ως συνέπεια την αδυναµία ύπαρξης µιας βέλτιστης λύσης. Η τάση είναι η εξεύρεση της περισσότερο συµβατής λύσης, στην οποία πρέπει να λαµβάνεται υπ’ όψιν τόσο το τι είναι σηµαντικό για τις κοινωνικές οµάδες που αναµένεται να επηρεάσει, όσο και η συµβατότητα αυτής µε την πραγµατική κατάσταση όπως αυτή απεικονίζεται στο µοντέλο. Τουλάχιστον δύο συµβατές λύσεις υπάρχουν, µια κοινωνικά συµβατή και µία τεχνικά συµβατή (Munda,2002).

3.2 Ορισµός. Το ζητούµενο στα πολυδιάστατα διαχειριστικά προβλήµατα είναι ο συνδυασµός διαφορετικών ειδών πληροφοριών που θα οδηγήσει τελικά σε µια λύση. Οι πολυκριτηριακές µέθοδοι παρέχουν το πλαίσιο εργασίας για την συλλογή, την καταχώρηση και εν τέλει την προώθηση όλων των σχετικών πληροφοριών καθιστώντας έτσι τη διαδικασία λήψης µιας απόφασης ανιχνεύσιµη και διαφανή (Hokkanen et al, 1997).

3.3 Τα στάδια της Πολυκριτηριακής Ανάλυσης. Η διαδικασία περιβαλλοντικού σχεδιασµού και λήψης απόφασης περιλαµβάνει τη συµµετοχή πολλών ανθρώπων και οργανισµών και δύναται να διαρκέσει από µερικούς µήνες µέχρι και χρόνια (Hokkanen et al,1997). Έτσι είναι απαραίτητο να διαχωριστεί η όλη διεργασία σε διάφορα στάδια. Οι D. Shefer et al., (1997) αναγνωρίζουν τα παρακάτω στάδια κατά τη δηµιουργία και αξιολόγηση εναλλακτικών περιφερειακών αναπτυξιακών σεναρίων: • καθορισµός των στόχων και της δοµής του προβλήµατος • προσδιορισµός των εναλλακτικών σεναρίων • καθορισµός των κριτηρίων αξιολόγησης • ανάλυση των πιθανών δράσεων • καθορισµός των συντελεστών σηµαντικότητας των κριτηρίων επιλογής • ανάλυση των αποτελεσµάτων • επιλογή της καλύτερης λύσης Παρόµοια είναι και η προσέγγιση των Μ. Goumas et al., (1999) και Μ. Goumas and V. Lygerou, (2000). Αρχικά αναγνωρίζονται οι συµµετέχοντες στη

59

διαδικασία. Αυτοί συνήθως αποτελούνται από τους λήπτες απόφασης, τις άµεσα ενδιαφερόµενες οµάδες, τους ειδικούς και τους αναλυτές-σχεδιαστές. Στη συνέχεια το πρόβληµα καθορίζεται µε όσο το δυνατόν µεγαλύτερη σαφήνεια (καθορισµός των εναλλακτικών επιλογών και των κριτηρίων αξιολόγησης). Τα κριτήρια αποτελούνται από διάφορες οµάδες (τεχνικά, οικονοµικά, περιβαλλοντικά, κοινωνικά). Είναι σηµαντικό το στάδιο αυτό να καταλήξει σε συµφωνία όλων των συµµετεχόντων, όσον αφορά στην επιλογή των κριτηρίων αξιολόγησης και τον καθορισµό των πιθανών δράσεων. ∆ιαφορετικά η οποιαδήποτε απόφαση θα υπόκειται στην αµφισβήτηση των οµάδων που διαφώνησαν εξ αρχής κατά τον καθορισµό του προβλήµατος. Ακολουθεί η αποτίµηση των επιπτώσεων των εναλλακτικών επιλογών και η αντιµετώπιση της αβεβαιότητας, που συνδέεται έµφυτα µε τις µελλοντικές εκτιµήσεις και τα κοινωνικά προβλήµατα αποφάσεων. Η παρέµβαση των ειδικών κατά κλάδο κρίνεται απαραίτητη σε αυτό το σηµείο για την αντικειµενοποίηση της διεργασίας αξιολόγησης. Έπειτα ο αναλυτής επιλέγει το κατάλληλο µοντέλο απόφασης. Ωστόσο είναι σηµαντικό το µοντέλο να είναι κατανοητό και από τους DMs οι οποίοι και τελικά να αποδέχονται τις απαραίτητες υποθέσεις που κάνει. Μόνο µετά και από την ολοκλήρωση αυτού του σταδίου είναι αναγκαία η συλλογή και επεξεργασία των προτιµήσεων των DMs. Τελικά εφαρµόζεται το µοντέλο και τα αποτελέσµατα του παρουσιάζονται στους DMs. Οι τελευταίοι επανεξετάζουν τις προτιµήσεις τους, επανατροφοδοτούν το µοντέλο και καταλήγουν σε συµφωνία ως προς το αποτέλεσµα. Σύµφωνα µε τους Ρ. Nijkamp and R. Vreeker (2000), αρχικά οι λήπτες απόφασης βαθµολογούν τους στόχους και παρουσιάζουν την κατάταξη τους. Στη συνέχεια αναλύονται τα αποτελέσµατα και ο κάθε DM επανεξετάζει τις προτιµήσεις του. Έτσι, η διαδικασία καταλήγει σε µία κοινά αποδεκτή τελική κατάταξη των στόχων. Τέλος, για τους Ε. Georgopoulou et al., (1997), τα στάδια µιας πολυκριτηριακής ανάλυσης είναι τα εξής: 1. Αρχικά κρίνεται απαραίτητος ο ορισµός του προβλήµατος καθώς και ο προσδιορισµός των ενδεχόµενων περιορισµών για το σχηµατισµό ρεαλιστικών σεναρίων. 2. Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στη συνέχεια, κατά την κατασκευή του µητρώου επεξεργασίας και αξιολόγησης, το οποίο περιλαµβάνει:

• Τον ορισµό των εµπλεκοµένων στη διαδικασία. • Το σχηµατισµό εναλλακτικών στρατηγικών. • Την επιλογή των κριτηρίων αξιολόγησης και τέλος • Την αξιολόγηση των εναλλακτικών σε σχέση µε τα κριτήρια.

3. Στη συνέχεια, καθορίζονται οι βαθµοί βαρύτητας των κριτηρίων. Σε πραγµατικές εφαρµογές, όπου ο αριθµός των εµπλεκοµένων είναι µεγάλος, η τεχνική εκτίµησης των βαθµών βαρύτητας πρέπει να είναι τόσο εύχρηστη όσο και αξιόπιστη. 4. Ακολουθεί ο υπολογισµός των επιδόσεων των εναλλακτικών σεναρίων. Αυτός γίνεται µε την επιλογή της κατάλληλης πολυκριτηριακής µεθόδου. 5. Μετά την εφαρµογή της µεθόδου η κατάληξη είναι η κατάταξη όλων των εφικτών εναλλακτικών µε φθίνουσα σειρά επίδοσης. 6. Κρίνεται απαραίτητη η συζήτηση επί των αποτελεσµάτων προκειµένου να διευκρινιστεί τι καθιστά µια εναλλακτική προτιµότερη από µια άλλη, ποια είναι τα βασικότερα κριτήρια και ποιες θα ήταν οι πιθανές καλύτερες νέες εναλλακτικές που θα µπορούσαν να καθοριστούν µεταξύ των περισσότερο προτιµητέων. Έτσι απαραίτητη είναι η διεξαγωγή ανάλυσης ευαισθησίας προκειµένου να ερευνηθούν οι διάφοροι παράµετροι που επηρεάζουν την ταξινόµηση των εναλλακτικών σεναρίων.

60

7. Στο τελικό στάδιο είναι δυνατόν να γίνουν προτάσεις / συστάσεις επί των αποτελεσµάτων. Οι B. Roy and D. Vanderpooten (1997), αναγνωρίζουν τις παρακάτω αδυναµίες των συστηµάτων υποστήριξης αποφάσεων σε όλες τις παραπάνω περιπτώσεις:

• δυσκολίες στον καθορισµό των εναλλακτικών επιλογών, µιας και πολλές φορές δεν είναι ευκρινές το ποιες δράσεις είναι εφικτές και ποιες όχι,

• δυσκολίες στον καθορισµό του ακριβή ρόλου του λήπτη απόφασης, • σε αρκετές περιπτώσεις, οι προτιµήσεις του DM δεν προϋπάρχουν αλλά

διαµορφώνονται κατά τη διαδικασία αξιολόγησης, • αβεβαιότητα, ανακρίβεια και ακαθοριστία των δεδοµένων, • η αξιοπιστία της διαδικασίας απόφασης είναι αδύνατο να εκτιµηθεί κατά

αποκλειστικότητα µέσω ενός µαθηµατικού µοντέλου. Αντίθετα, θεσµικές, οργανωτικές, παιδαγωγικές και κοινωνικές παράµετροι πρέπει να ληφθούν υπόψη.

Η φύση της πολυκριτηριακής αξιολόγησης καθιστά αδύνατο να εισαχθεί οτιδήποτε χρήσιµο στη διαδικασία λήψης αποφάσεων από την επιστηµονική οµάδα και µόνο, χωρίς την αλληλεπίδραση της µε τις διάφορες κοινωνικές οµάδες. Ούτε και οι δεύτερες µπορούν να ελπίζουν στη λήψη µιας απόφασης αποδεκτής χωρίς την συµβολή της πρώτης. Περισσότερο βασίζεται στη δηµόσια συµµετοχή και στην επίτευξη εποικοδοµητικού διαλόγου µεταξύ των ενδιαφερόµενων οµάδων ούτως ώστε να λαµβάνονται υπ’ όψιν όσο το δυνατό περισσότερες απόψεις. Η εστίαση του διαλόγου πρέπει να στρέφεται στο αντίκτυπο των εναλλακτικών και όχι σ’ αυτές. Έτσι οι εµπλεκόµενοι µαθαίνουν να έχουν µια πιο περιεκτική αντιµετώπιση των προβληµάτων πέρα απ’ τη δική τους προσωπική άποψη, ενώ ταυτόχρονα είναι σε θέση να αντιληφθούν πιθανές συγκρούσεις που προκύπτουν από έλλειψη γνώσεων ή λάθος κατανόηση και να τις αποφεύγουν. Η δηµόσια συµµετοχή και ο διάλογος προσδίδουν στην αξιολόγηση τα χαρακτηριστικά µιας εξελικτικής διαδικασίας στην οποία παρατηρείται συνεχής ροή νέων πληροφοριών που είναι πιθανό να οδηγήσουν σε νέα σενάρια ή σε συνδυασµό των αρχικών και ακόµα να επηρεάσουν τις προτιµήσεις των εµπλεκόµενων οµάδων. Αυτό είναι δυνατό να οδηγήσει ακόµα και σε επαναπροσδιορισµό του προβλήµατος και επανεκκίνηση της αξιολόγησης σε κάποιο από τα ενδιάµεσα στάδιά της (Hokkanen et al, 1997). 3.4 Οι συµµετέχοντες στη διαδικασία (DMs). Αυτοί αποτελούνται από όλους τους ανθρώπους που σχετίζονται µε τις διαδικασίες σχεδιασµού και λήψης απόφασης. Αναλυτικότερα και σύµφωνα µε τους Lahdelma R., Salminen P., Hokkanen J. (2000), απαρτίζονται από:

• Τους λήπτες αποφάσεων (οι οποίοι είναι συνήθως όργανα της τοπικής αυτοδιοίκησης και κατά συνέπεια είναι εκλεγµένοι αντιπρόσωποι ανθρωπίνων οµάδων µέσα από δηµοκρατικές διαδικασίες).

• Τα ενδιαφερόµενα γκρουπ (µέλη πολιτικών κοµµάτων, αστικών οργανισµών, περιβαλλοντικών οργανώσεων, κάτοικοι περιοχής).

• Την επιστηµονική οµάδα. Στη σύσταση αυτής η ανάµιξη διαφόρων επιστηµονικών ειδικοτήτων κρίνεται απαραίτητη καθώς η εύρεση του συνόλου των σχετικών κριτηρίων είναι µια διεπιστηµονική συνεργασία, ενώ στη συνέχεια ο υπολογισµός του αντίκτυπου κάθε κριτηρίου δηλαδή της

61

τελικής του τιµής είναι ανεξάρτητη δουλειά του κάθε εξειδικευµένου επιστήµονα (Munda,2002).

• Τέλος από αυτούς που πρόκειται να υλοποιήσουν το υπό αξιολόγηση πρόγραµµα.

Οι άνθρωποι αυτοί πρέπει αρχικά να αναγνωριστούν και στη συνέχεια να καθοριστεί σε ποιο στάδιο της διαδικασίας συµµετέχουν και σε ποια έκταση. Πρέπει να υπάρχουν αναντίρρητα επιχειρήµατα για τον αποκλεισµό ή την ενσωµάτωση κάποιων στη διαδικασία. Σύµφωνα µε τους E. Georgopoulou et al., (1997), ο καθορισµός των «παικτών» (οι λήπτες απόφασης που συµµετέχουν στη διαδικασία επιλογής), αποτελεί ένα σηµαντικό παράγοντα του συστήµατος σχεδιασµού και αξιολόγησης εναλλακτικών ενεργειακών στρατηγικών. Οι DMs προτείνουν ή απορρίπτουν συγκεκριµένες προτάσεις σύµφωνα µε το προσωπικό τους σύστηµα αξιών. Συνεπώς, έµφαση πρέπει να δοθεί στην κατασκευή µίας οµάδας DMs που να αντικατοπτρίζει όλες τις διαφορετικές απόψεις. Οι συµµετέχοντες δύναται να διαχωριστούν στους σταθερούς και στις ενδιαφερόµενες οµάδες. Οι πρώτοι αποτελούνται από αυτούς που έχουν την θεσµική ευθύνη, εξουσία ή υποχρέωση να συµµετέχουν (πολιτικοί, εκπρόσωποι της τοπικής αυτοδιοίκησης, ειδικοί, επιστήµονες, σχεδιαστές και αναλυτές). Οι δεύτεροι αποτελούνται από εκπροσώπους πολιτικών κοµµάτων, αστικές οργανώσεις, κατοίκους της τοπικής κοινωνίας ή της ευρύτερης περιοχής. Κάθε ενδιαφερόµενη οµάδα έχει τη δική της άποψη για την αξιολόγηση των δυνατών επιλογών σύµφωνα µε το σύστηµα αξιών που αντιπροσωπεύει. Ανάλογα µε τα συµφέροντά της, η κάθε ενδιαφερόµενη οµάδα θα υποστηρίξει διαφορετικές επιλογές δηµιουργώντας συγκρούσεις, ανταγωνισµό και παρεξηγήσεις. Η συµµετοχή της τοπικής κοινωνίας στη διαδικασία λήψης απόφασης για θέµατα που την αφορούν, κρίνεται αναγκαία. Οι συµµετέχοντες πρέπει να καθορίζονται νωρίς και να είναι ελεύθεροι να συµµετάσχουν στα διάφορα στάδια της διαδικασίας. Αυτό εξασφαλίζει τη µέγιστη λήψη πληροφοριών κατά τη διαδικασία και εγγυάται ότι όλες οι διαφορετικές απόψεις θα ληφθούν υπόψη. Εκτός του ότι µια συγκεκριµένη πληροφορία, που σε άλλη περίπτωση θα είχε αγνοηθεί, θα µπορεί να ενσωµατωθεί, η έγκαιρη συµµετοχή των stakeholders καθιστά πιθανότερη την αποδοχή της τελικής απόφασης από αυτούς. Εξάλλου, η πλήρης ενηµέρωσή τους από την αρχή του σχεδιασµού αυξάνει την πιθανότητα µια επιτυχηµένης απόφασης. Σ’ αυτό το σηµείο θα πρέπει ίσως να διευκρινιστεί ο ρόλος των κυβερνητικών εκπροσώπων µεταξύ των εµπλεκοµένων. Αυτοί είναι που τελικά επωµίζονται την ευθύνη της πραγµατοποίησης του υπό συζήτηση σχεδίου και κατά συνέπεια οι πιθανές αντιρρήσεις τους πρέπει να λαµβάνονται υπ’ όψιν γιατί γνωρίζουν κατά πόσο µια λύση είναι εφικτή ή όχι (Georgopoulou et al, 1998). Επίσης, κρίνεται απαραίτητο να προσδιοριστούν οι πραγµατικοί λόγοι που κάνουν κάθε συµµετέχοντα υποστηρικτή µιας άποψης. Για παράδειγµα, κάποιος που δεν επιθυµεί την κατασκευή ενός νέου συστήµατος διαχείρισης αποβλήτων στη γειτονία του, λόγω της υποβάθµισης που θεωρεί πως θα υποστεί η περιοχή, να µην παρουσιάζει την περιοχή ακατάλληλη για άλλους λόγους (περιβαλλοντικούς ίσως), καλύπτοντας το προσωπικό του συµφέρον. Μόνο έπειτα από τη συλλογή όλων των απόψεων είναι δυνατός ο προσδιορισµός των κριτηρίων επιλογής. Συνεπώς τα κριτήρια καθορίζονται και από τους συµµετέχοντες και εξαρτώνται από την εκάστοτε περίπτωση (context dependent) (Hokkanen et al,1997). Οι ενδιαφερόµενες οµάδες µπορούν να κατηγοριοποιηθούν, σύµφωνα µε τους Susskind (1985) και Martin (1985) ως εξής:

62

1. Ενισχυτές. Αυτοί που θεωρούν το αντικείµενο συζήτησης απαραίτητο για την επιβίωσή τους 2. Φίλοι. Το θέµα είναι σηµαντικό γι’ αυτούς, αλλά όχι απαραίτητο για την επιβίωσή τους. 3. Φύλακες. Αρχικά κρατούν ουδέτερη στάση ώστε να µπορούν αργότερα να µένουν έξω από τις διαµάχες. 4. Μη συµµετέχοντες ή σιωπηλοί. Είναι ολοκληρωτικά αδιάφοροι για το πρόβληµα. Ίσως πιστεύουν ότι δεν έχουν τη δύναµη να επηρεάσουν την απόφαση ή ίσως εµπιστεύονται απόλυτα τους DMs. 5. Εχθρικοί. Έχουν λανθασµένες αντιλήψεις και αντιφατική συµπεριφορά, ενώ πολλές φορές, λόγω άγνοιας, µπορεί να δρουν ενάντια στα συµφέροντά τους. 6. Αντίθετοι. Απορρίπτουν κάθε εναλλακτική λύση µε σκοπό να απορριφθεί όλο το project. 3.5 Η επιλογή των κριτηρίων. Κατά την άσκηση πολιτικής για την εφαρµογή προγραµµάτων περιβαλλοντικού σχεδιασµού η υποκειµενικότητα είναι αναφαίρετο στοιχείο της διαδικασίας της αξιολόγησης τόσο από την πλευρά της επιστηµονικής οµάδας όσο και απ’ αυτήν των κοινωνικά εµπλεκοµένων. Επηρεάζει τόσο την επιλογή των κριτηρίων αξιολόγησης όσο και την αποτίµηση των βαθµών βαρύτητας τους, δηλαδή του αριθµού που περιγράφει τη σπουδαιότητα κάθε κριτηρίου και τελικά εκφράζει τις προτιµήσεις αυτών που λαµβάνουν αποφάσεις. Γι’ αυτό πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην επιλογή του συνόλου των κριτηρίων (Hokkanen et al, 1997). Τα κριτήρια είναι απαραίτητες συνιστώσες της πολυκριτηριακής ανάλυσης, αφού αποτελούν τη βάση για την αποτίµηση των εναλλακτικών σεναρίων. ∆υστυχώς, η επιλογή τους δε γίνεται βάση κάποιας µεθοδολογίας επαρκώς καθορισµένης. Ωστόσο, υπάρχουν ορισµένες τεχνικές, που συµβάλλουν στην αρτιότερη επιλογή τους. Ο Roy (1985) µελέτησε τις διάφορες απόψεις σχετικά µε τον καθορισµό παραγόντων, µε στόχο να αναδείξει, ύστερα από εκτενή ανάλυση, την κατάταξή τους από µικρή προς αυξηµένη σηµαντικότητα. Οι Keeney, Raiffa (1976), Keeney (1988) και Saaty (1980) συνηγόρησαν προς έναν ιεραρχικό τρόπο δόµησης κριτηρίων αντίστροφης κατάταξης από τον Roy, µέσα από τη σύνθεση των διαφόρων απόψεων στα υπο-στοιχεία, που τις αποτελούν, έως ότου επιτευχθεί η κατάλληλη προσέγγιση. Στην ελληνική βιβλιογραφία παρατηρείται η τάση να αξιολογούνται κριτήρια αξιολόγησης τόσα ώστε να καλύπτεται όσο το δυνατόν µεγαλύτερο φάσµα ικανοποίησης στόχων. Η επιλογή τους πρέπει να είναι προϊόν συµµετοχικής διαδικασίας, αλλά η διατήρηση των τεχνικών χαρακτηριστικών των κριτηρίων (περιορισµοί) είναι δουλειά της επιστηµονικής οµάδας. Επιπλέον το σύνολο των κριτηρίων πρέπει να είναι σύµφωνο µε τις παρακάτω παραδοχές (Keeny and Raiffa,1976):

• Πληρότητα: πρέπει να καλύπτονται όλα τα βασικά σηµεία του προβλήµατος • Λειτουργικότητα: πρέπει να µπορούν να αποδοθούν µε αριθµητικές τιµές • Να µην υπάρχουν περιττά κριτήρια, ούτε να εµπεριέχεται ένα κριτήριο µέσα

σ’ ένα άλλο • Οι διαστάσεις του προβλήµατος πρέπει να διατηρούνται σ’ ένα ελάχιστο

επίπεδο Ο J. P. Brans (1996) προτείνει τέσσερα διαφορετικά ήδη κριτηρίων επιλογής για την πολυκριτηριακή αξιολόγηση εναλλακτικών επιλογών αναπτυξιακών έργων:

63

• Οικονοµικά • Τεχνικά • Κοινωνικά • Περιβαλλοντικά

3.6 Αποτίµηση των κριτηρίων αξιολόγησης – Βαθµοί βαρύτητας. Κάθε πολυκριτηριακό πρόβληµα απόφασης δύναται να παρουσιαστεί µε τη µορφή πίνακα, (µητρώο απόφασης), όπου οι στήλες του αντιπροσωπεύουν τα κριτήρια αξιολόγησης και οι γραµµές του τις εναλλακτικές επιλογές. ∆ηλαδή, το στοιχείο xij του πίνακα εκφράζει την απόδοση της εναλλακτικής i σύµφωνα µε το κριτήριο j. Οι επιπτώσεις της επιλεχθείσας δράσης θα γίνουν ορατές στο µέλλον, γι’ αυτό και πρακτικά είναι αδύνατον να υπολογιστούν µε απόλυτη ακρίβεια. Στις περισσότερες περιπτώσεις ούτε το κόστος ενός έργου δεν µπορεί να υπολογιστεί µε ακρίβεια. Ωστόσο η απόφαση πρέπει να ληφθεί ακόµη και κάτω από αυτές τις συνθήκες αβεβαιότητας. Η αντιµετώπιση της έµφυτης αβεβαιότητας που συνοδεύει όλες τις µελλοντικές εκτιµήσεις γίνεται µε διάφορες µεθόδους (διαστήµατα εµπιστοσύνης, κατανοµές πιθανότητας, ψευδο-κριτήρια) (Roy et al, 1986). Ιδιαίτερης σηµασίας είναι οι βαθµοί βαρύτητας που αποδίδονται σε κάθε κριτήριο. Για να καθοριστούν αυτοί πρέπει αρχικά να διευκρινιστεί αν διαχωρίζονται οι διαφορετικές διαστάσεις ενός προβλήµατος ως προς τη σηµαντικότητα τους (π.χ να θεωρηθεί η οικονοµική διάσταση σηµαντικότερη της κοινωνικής). Με µια τέτοια παραδοχή θα µπορούσαµε να αποδώσουµε τα κριτήρια της κάθε οµάδας µε τους ίδιους βαθµούς βαρύτητας (δεδοµένου ότι η κάθε οµάδα αποτελείται από διαφορετικό αριθµό κριτηρίων καθώς το αντίθετο θα ήταν αφύσικο, ο αριθµός των κριτηρίων θα δήλωνε και τη σηµαντικότητα της). Κάτι τέτοιο θα είχε ως αποτέλεσµα αλλεπάλληλες συγκρούσεις κατά τη διεξαγωγή της αξιολόγησης ενώ επίσης δεν θα ήταν δυνατό να ρυθµιστεί η επιρροή του υποκειµενικού παράγοντα. Αντίθετα λαµβάνοντας τις διάφορες διαστάσεις ενός προβλήµατος ως ισότιµες µειώνει τις συγκρούσεις µεταξύ των εµπλεκόµενων οµάδων και συνηγορεί υπέρ της οµαλής αλλά και πιο γρήγορης εξέλιξης της αξιολόγησης (Munda,2002). Υιοθετώντας την παραπάνω άποψη τα κριτήρια µπορούν να αποτιµηθούν µε διαφορετικούς βαθµούς βαρύτητας ανάλογα µε τις προτιµήσεις αυτών που λαµβάνουν αποφάσεις. Υπάρχουν διάφορες τεχνικές εκτίµησης των βαθµών βαρύτητας των κριτηρίων. Ένας διαχωρισµός τους θα µπορούσε να είναι σε άµεσες και έµµεσες όπου οι δεύτερες στοχεύουν περισσότερο στην εκµαίευση των προτιµήσεων αυτών, που λαµβάνουν αποφάσεις. Συγκεκριµένα, ανατίθεται, µέσω ενός κατάλληλα καταρτιζόµενου ερωτηµατολογίου, σε κάθε εµπλεκόµενο φορέα να κατατάξει τα κριτήρια αξιολόγησης σε σειρά προτεραιότητας. Ο υπολογισµός της ποσοστιαίας συµβολής του κάθε κριτηρίου, στην τελική αξιολόγηση, γίνεται µε ένα σχετικά απλό αλγόριθµο από τον αναλυτή. Η µέθοδος αυτή της “έµµεσης ανάθεσης βαρών” αναπτύχθηκε από τον Simos (1990). 3.7 Πλεονεκτήµατα και Μειονεκτήµατα της Πολυκριτηριακής Μεθόδου. Η εξέταση του προβλήµατος µέσω πολυκριτηριακής µεθόδου γίνεται κατόπιν εξέτασης των πλεονεκτηµάτων και µειονεκτηµάτων αυτής της επιλογής έναντι άλλων

64

µεθόδων αξιολόγησης (π.χ. ανάλυση κόστους-οφέλους, κόστους- αποτελεσµατικότητας, προγραµµατικού ισοζυγίου κλπ). Ως προς µεν τα πλεονεκτήµατα, οι πολυκριτηριακές µέθοδοι έχουν ως αφετηρία τη διαπίστωση ότι η κοινωνική ευηµερία είναι πολυδιάστατη, θεωρώντας ως απαραίτητες παραµέτρους της, κοινωνικά, οικονοµικά και περιβαλλοντικά κριτήρια. Η στοχοθεσία δηµόσιων πολιτικών, όπως της διαχείρισης των απορριµµάτων, είναι αναγκασµένη, λόγω του χαρακτήρα της ως διαδικασία συµβιβασµού των επιµέρους κοινωνικών επιδιώξεων, να περιλαµβάνει αλληλοσυγκρουόµενους και πολλές φορές αµοιβαιόµενους στόχους. Οι πολυκριτηριακές µέθοδοι έρχονται να υποστηρίξουν τη λήψη αποφάσεων σε παρόµοιες καταστάσεις. Ωστόσο, αναγνωρίζονται και µειονεκτήµατα, διότι λόγω της φύσης των εφαρµοζόµενων κριτηρίων η επίλυση του πολυκριτηριακού προβλήµατος δεν οδηγεί σε σαφώς ορισµένες βέλτιστες λύσεις, αλλά σε συµβιβαστικές. Το σηµείο αυτό αποτελεί ένα σοβαρό πρόβληµα στις πολυκριτηριακές µεθόδους στο βαθµό που η ύπαρξη αλληλοσυγκρουόµενων κριτηρίων αναιρεί την ίδια τη δυνατότητα βελτιστοποίησης (Aravossis et al, 2003). Στην πολυκριτηριακή ανάλυση, όπως επισηµαίνει ο Roy (1994), “ο κύριος στόχος δεν είναι να ανακαλύψουµε µια λύση αλλά να δηµιουργήσουµε ή να κατασκευάσουµε κάτι το οποίο να θεωρείται ικανό να βοηθήσει κάποιον ενδιαφερόµενο να λάβει µέρος στη διαδικασία λήψης της απόφασης άλλοτε για να διαµορφώσει και άλλοτε για να µεταβάλλει τις προτιµήσεις του ή να αποφασίσει σε συµφωνία µε τους τελικούς του στόχους.” 3.8 Η επιλογή της κατάλληλης µεθόδου λήψης απόφασης. Το ζήτηµα της επιλογής της κατάλληλης µεθόδου Πολυκριτηριακής Ανάλυσης (ΠΑ) πηγάζει κατά κύριο λόγο από την πληθώρα των διαθέσιµων µεθόδων και κατά δεύτερο από την περιορισµένη γνώση σχετικά µε τα ειδικά χαρακτηριστικά των επί µέρους µεθόδων. Υπάρχουν πάνω από 50 µέθοδοι ΠΑ (Arcibugi and Nijkamp,1989) και µια πρώτη κατάταξη τους µπορεί να επιχειρηθεί σύµφωνα µε το περιεχόµενο και το εύρος τους. Πιο συγκεκριµένα διαφοροποιούνται σύµφωνα µε τα ακόλουθα χαρακτηριστικά τους:

• Το σύνολο των εναλλακτικών επιλογών: ∆ιακρίνονται σε διακριτές (discrete) µε πεπερασµένο αριθµό εναλλακτικών επιλογών οι οποίες είναι a priori γνωστές (σειρά δράσεων, στρατηγικές, εναλλακτικά σχέδια ή ερευνητικά έργα) και σε µεθόδους συνεχούς υπολογισµού (continuous) µε µη µετρήσιµες εναλλακτικές επιλογές και κατά συνέπεια όχι πλήρως προκαθορισµένες.

• Το είδος της διαθέσιµης πληροφορίας: Η διαθέσιµη πληροφορία είναι δυνατό να βρίσκεται σε ποσοτικές µονάδες (cardinal information) ή να αφορά τακτικά δεδοµένα και ποιοτικές προτάσεις (qualitative information), απαντάται όµως και η περίπτωση τα δεδοµένα να βρίσκονται σε µικτή µορφή, εν µέρει ποσοτικά και εν µέρει ποιοτικά.

• Τον αριθµό προσώπων που εµπλέκονται στη διαδικασία υπολογισµού: Όταν πρόκειται για ένα πρόσωπο, είναι συχνά ευκολότερο να ξεκαθαρίσει τις προτεραιότητες της πολιτικής, ενώ εάν ο προσδιορισµός γίνεται από πολλά πρόσωπα, τότε ευλύγιστες εκτιµήσεις και κατάλληλες διαδικασίες θα πρέπει να αναληφθούν.

• Τα όρια του συνόλου των εναλλακτικών επιλογών: Σε κάποιες περιπτώσεις αξιολόγησης απαιτείται η αναγνώριση ενός καθορισµένου συνόλου δυνατοτήτων επιλογής, ενώ σε άλλες περιπτώσεις οι απαιτήσεις τίθενται

65

υψηλότερα, π.χ. η σαφής επιλογή µιας και µοναδικής επιλογή. Το ζήτηµα που προκύπτει στη δεύτερη περίπτωση αφορά στην αδυναµία σύγκρισης.

• Τον αριθµό βηµάτων στη διαδικασία υπολογισµού: Ο υπολογισµός µε ένα βήµα έχει ως αρχή ότι το πρόβληµα πρέπει να λυθεί, ενώ ο υπολογισµός µε πολλά βήµατα θεωρεί µια διαδικασία εκτίµησης των επιπτώσεων.

Συχνά τα προς επίλυση ζητήµατα επαναδιατυπώνονται, έτσι ώστε να ανταποκρίνονται στα χαρακτηριστικά της εκάστοτε µεθόδου ΠΑ. Απαραίτητη προϋπόθεση για τη συνέχιση της διαδικασίας αποτελεί η ταξινόµηση των περιβαλλοντικών ζητηµάτων που πρόκειται να αξιολογηθούν. Ένα βασικό πρόβληµα, που παρουσιάζεται κατά την επιλογή της κατάλληλης πολυκριτηριακής µεθόδου απόφασης αποτελεί το γεγονός ότι διαφορετικές µέθοδοι δίνουν διαφορετικά αποτελέσµατα όταν εφαρµόζονται στο ίδιο πρόβληµα και χρησιµοποιούν τα ίδια δεδοµένα. Ωστόσο αναγνωρίζονται κάποια χαρακτηριστικά στοιχεία που θα πρέπει να περιλαµβάνει κάθε πολυκριτηριακή µέθοδος απόφασης που εφαρµόζεται σε περιβαλλοντικά προβλήµατα (Hokkanen et al,1997): 1. Πρέπει να είναι αυστηρά καθορισµένη και να γίνεται εύκολα κατανοητή, ιδιαίτερα όσο αφορά στην επιλογή των βαθµών βαρύτητας των κριτηρίων και στην αξιολόγησή τους. 2. Πρέπει να ενσωµατώνει όλους τους DMs στη διαδικασία. 3. Να λαµβάνει υπόψη της όλες τις εναλλακτικές και όλα τα κριτήρια. 4. Να αντιµετωπίζει µε κάποιον τρόπο την αβεβαιότητα και ακαθοριστία των δεδοµένων. 5. Να µην απαιτεί την απόσπαση µεγάλου µεγέθους πληροφορίας από τους DMs. Για το ίδιο θέµα, οι J. Hokkanen and P. Salminen (1997), αναφέρουν ότι η µέθοδος αξιολόγησης, που επιλέγεται, θα πρέπει να:

• δύναται να συµπεριλάβει στη διαδικασία όλους τους DMs, • είναι απλή και γρήγορη κατά τη χρήση, • απαιτεί όσο το δυνατόν λιγότερες πληροφορίες από τους DMs, • αντιµετωπίζει αξιόπιστα την αβεβαιότητα των δεδοµένων.

Οι D. Shefer et al., (1997) προτείνουν µεθόδους που: • δύνανται να επεξεργαστούν ποιοτικά και ποσοτικά δεδοµένα, • είναι απλές στη χρήση και ενσωµατώνουν υπολογισµούς κατανοητούς στον

χρήστη, • παρέχουν δυνατότητα εκτεταµένης ανάλυσης ευαισθησίας

Σύµφωνα µε τους P. Salminen et al., (1998), οι πολυκριτηριακές µέθοδοι αποφάσεων ELECTRE III, PROMETHEE I και SMART αποτελούν τρεις από τις περισσότερο χρησιµοποιούµενες µεθόδους στις διαδικασίες περιβαλλοντικού και ενεργειακού σχεδιασµού. Στο συγκεκριµένο άρθρο τους, συγκρίνουν τις µεθόδους αυτές υπό το πλαίσιο περιβαλλοντικών προβληµάτων. Η επιλογή της καταλληλότερης µεθόδου δεν είναι εύκολη. Συνεπώς, προτείνεται η εφαρµογή περισσοτέρων της µίας µεθόδων, και η σύγκριση των αποτελεσµάτων. Σε περίπτωση που αυτό δεν είναι δυνατό, προτείνεται η χρήση της ELECTRE III. Τα περιβαλλοντικά προβλήµατα αποφάσεων παρουσιάζουν τα παρακάτω χαρακτηριστικά: 1. µεγάλος αριθµός ληπτών απόφασης, 2. οι πληροφορίες, που παρέχουν οι DMs συνήθως περιορίζονται στον προσδιορισµό των βαθµών βαρύτητας των κριτηρίων επιλογής, 3. ο αριθµός των κριτηρίων αξιολόγησης είναι µεγάλος.

66

Η επιλογή µιας συγκεκριµένης µεθόδου δεν είναι δυνατή από τα αρχικά στάδια επεξεργασίας. Ο αναλυτής και ο λήπτης απόφασης πρέπει να κατανοήσουν το πρόβληµα, να ξεχωρίσουν τις δυνατές εναλλακτικές επιλογές και τις συνέπειές τους, να αναγνωρίσουν τις συγκρούσεις µεταξύ των κριτηρίων και να αντιµετωπίσουν την ανακρίβεια των δεδοµένων. Σύµφωνα µε τους J. Hokkanen και P. Salminen (1994), η πολυκριτηριακή µέθοδος ELECTRE III αποτελεί κατάλληλο εργαλείο για τη λήψη αποφάσεων σε προβλήµατα περιβαλλοντικού σχεδιασµού, όπου εµπλέκονται πολλοί DMs και παρουσιάζεται ανακρίβεια κατά την εκτίµηση της απόδοσης των εναλλακτικών επιλογών. Σύµφωνα µε τους B.F. Hobbs and P. Meier (1995), υπάρχει µία πληθώρα πολυκριτηριακών µεθόδων για την ανάλυση της διαδικασίας λήψης απόφασης. Αυτές διαφέρουν όσο αφορά στην καταλληλότητα εφαρµογής, ευκολία χρήσης, αξιοπιστία και στα αποτελέσµατα. Αξιόπιστη µέθοδος είναι αυτή που παράγει επιστηµονικά αυστηρά αποτελέσµατα τα οποία αντικατοπτρίζουν µε σαφήνεια τις προτιµήσεις των ληπτών απόφασης. Η ευκολία χρήσης µίας µεθόδου εξαρτάται από την απαιτούµενη προσπάθεια και τον χρόνο που απαιτεί η εφαρµογή της, ενώ η καταλληλότητά της καθορίζεται από την προσαρµοστικότητά της στα δεδοµένα του συγκεκριµένου προβλήµατος. Η κάθε µία από τις πολυκριτηριακές µεθόδους αξιολόγησης πετυχαίνει διαφορετική ισορροπία µεταξύ των κριτηρίων, της αξιοπιστίας των αποτελεσµάτων, της καταλληλότητας εφαρµογής και της ευκολίας χρήσης. Σε αυτό το σηµείο πρέπει να τονισθεί ότι όλες οι προαναφερόµενες µέθοδοι παρουσιάζουν δυσκολίες όταν στην αξιολόγηση εµπλέκεται µεγάλος αριθµός κριτηρίων. Η οµαδοποίηση των κριτηρίων σύµφωνα µε τη φύση ή τη σηµαντικότητά τους σε έναν πίνακα και η εν συνεχεία εφαρµογή της εκάστοτε µεθόδου σε κάθε οµάδα µπορεί να εξαλείψει τις παραπάνω δυσκολίες. Συµπληρωµατικά η δηµιουργία του πίνακα βοηθά στη λειτουργικότερη εξέταση των εναλλακτικών σεναρίων. Είναι εµφανές πως δεν υπάρχουν καλύτερες και χειρότερες µέθοδοι πολυκριτηριακής αξιολόγησης, απλά υπάρχουν περισσότερο και λιγότερο κατάλληλες µέθοδοι σύµφωνα µε την κάθε εφαρµογή. Σε κάθε περίπτωση όµως προτείνεται η χρησιµοποίηση περισσοτέρων της µίας αναλυτικής µεθόδου και η σύγκριση των αποτελεσµάτων. 3.9 Η κατηγορία µεθόδων ELECTRE 3.9.1 Γενικά Η ELECTRE (ELimination Et Coix Traduisant la REalite) αποτελεί µια κατηγορία µεθόδων ΠΑ, η οποία βασίζεται στη θεωρία των σχέσεων υπεροχής (Pardalos et al,1965). Σύµφωνα µε την παραπάνω θεωρία ορίζεται αρχικά µία συνάρτηση µεταξύ δύο εναλλακτικών σεναρίων και στη συνέχεια µε τη χρήση ενός δείκτη αναπτύσσεται σχέση υπεροχής πάνω στο σύνολο των εναλλακτικών σεναρίων. Ο δείκτης προτίµησης αναπαριστά την ένταση της προτίµησης του λήπτη αποφάσεων για ένα εναλλακτικό σενάριο ως προς κάποιο άλλο. ∆ιακρίνεται σε επιµέρους µεθόδων (ELECTRE I, II, III, IV και TRI), από τις οποίες επιλέχθηκε να παρουσιασθεί και να εφαρµοστεί η ELECTRE III, λόγω της επιτυχηµένης εφαρµογής της σε προηγούµενες αξιολογήσεις επενδύσεων και της καλής προσαρµογής της στα δεδοµένα του ζητήµατος. Οι µέθοδοι ELECTRE δεν χαρακτηρίζονται από υψηλό βαθµό αντικατάστασης µεταξύ των κριτηρίων, δηλαδή µη ικανοποιητική βαθµολογία κάποιου κριτηρίου δεν εξισορροπείται από καλή βαθµολογία κάποιου άλλου.

67

Πλεονέκτηµα αποτελεί και η χρήση ορίων προτίµησης και αδιαφορίας που αντιµετωπίζουν τα συχνά ανακριβή δεδοµένα. Η µεθοδολογία που εφαρµόζεται κατά τη συγκεκριµένη ανάλυση γίνεται εύκολα κατανοητή από τα κέντρα λήψης αποφάσεων, έστω και αν δεν υπάρχει εξοικείωση µε παρόµοιες τεχνικές και προσφέρει ουσιώδη και ακριβή κατάταξη των σεναρίων (Buchaman et al,1999). Παραθέτονται στη συνέχεια οι βασικές θεωρητικές αρχές της µεθόδου. 3.9.2 Το νοηµατικό πλαίσιο της ELECTRE III. Θεωρούµε έναν πεπερασµένο αριθµό κριτηρίων gj, όπου j=1,2,…r και µια οµάδα εναλλακτικών σεναρίων Α. Μεταξύ δύο σεναρίων a και b είναι δυνατόν να υπάρχουν οι σχέσεις και οι αντίθετες:

aPb το a είναι ισχυρά προτιµητέο του b, όταν g(a)-g(b) > p aQb το a είναι ισχνά προτιµητέο του b, όταν q<g(a)-g(b) ≤ p aIb αδιαφορία µεταξύ των a και b, όταν g(a)-g(b)≤ q

όπου p όριο προτίµησης και q όριο αδιαφορίας, οι τιµές των οποίων θέτονται από τους λήπτες αποφάσεων. Για την εφαρµογή της µεθόδου ELECTRE III εισάγεται επιπλέον η σχέση IPS= µε συµβολισµό aSb, που δηλώνει ότι το σενάριο a είναι τουλάχιστον τόσο καλό όσο το b. Με σκοπό να εξεταστεί η δήλωση aSb εισάγονται οι παρακάτω Αρχές (Buchaman et al.1999):

Αρχή συµφωνίας: ισχύει aSb για την πλειοψηφία των κριτηρίων. Αρχή της µη ασυµφωνίας: από το σύνολο των κριτηρίων, βάσει των οποίων δεν γίνεται δεκτή η δήλωση, δεν περιέχει κανένα κριτήριο βάσει του οποίου η δήλωση να απορρίπτεται ισχυρά. Το σύµβολο aSjb δηλώνει ότι το σενάριο a είναι τουλάχιστον τόσο καλό όσο

το b σε σχέση µε το κριτήριο j. Για να θεωρηθεί το κριτήριο j σε συµφωνία µε τη δήλωση aSb, πρέπει να ισχύει aSjb, δηλαδή gj(a) ≥ gj(b)-qj. Αντίστοιχα το κριτήριο j βρίσκεται σε ασυµφωνία µε τη δήλωση aSb, όταν ισχύει bPja, δηλαδή όταν gj(b) ≥ gj(a)-pj.

Γενικά ως σκοπός της µεθόδου ορίζεται η κατάταξη των εναλλακτικών σεναρίων λαµβάνοντας υπόψη (Roy et al, 1986):

Τα όρια αδιαφορίας και προτίµησης για κάθε κριτήριο Τους συντελεστές βαρύτητας των κριτηρίων Τις δυσκολίες, που πιθανόν να προκύψουν, από τη σύγκριση δύο σεναρίων, όπου το πρώτο εµφανίζεται σηµαντικά καλύτερο από το δεύτερο σε σχέση µε ένα υποσύνολο κριτηρίων, αλλά υποδεέστερο σε σχέση µε το σύνολο των κριτηρίων.

3.9.3 Μεθοδολογία.

Έχοντας ορίσει το νοηµατικό πλαίσιο της µεθόδου, στη συνέχεια θα παρουσιαστεί η µεθοδολογία για την επαλήθευση ή απόρριψη της δήλωσης aSb. Στο σχήµα 3.1 εµφανίζεται διαγραµµατικά η γενική µεθοδολογία της ELECTRE III.

Τα σενάρια συγκρίνονται ανά ζεύγη και υπολογίζονται τα µέτρα συµφωνίας cj(a,b), που εκφράζουν την υπεροχή του σεναρίου a σε σχέση µε το b. Συγκεκριµένα ισχύει:

68

⎪⎪⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪⎪⎪

⎨

⎧

≤−≤−

−+

≥−

≤−

= )20.4(

)()()()(

)()(0

)()(1

),(

jjjjjj

jjj

jjj

jjj

j

pagbgqqp

bgagp

pagbg

qagbg

bac

όπου gj(a) και gj(b) είναι οι βαθµολογήσεις των εναλλακτικών σεναρίων a και b αντίστοιχα σύµφωνα µε το κριτήριο j και pj, qj τα όρια προτίµησης και αδιαφορίας.

Σχήµα 3.1: ∆ιαγραµµατική απεικόνιση της µεθοδολογίας της ELECTRE III (Hokkanen, Salminen,1997)

Στη συνέχεια υπολογίζονται οι δείκτες συµφωνίας c(a,b) (concordance index, Salminen et al, 1998), σύµφωνα µε τη σχέση:

)21.2(),(1),(1

1

backk

bac j

r

jjr

jj

∑∑ =

=

=

όπου kj ο συντελεστής βαρύτητας του κριτηρίου j.

Υπολογισµός βαθµών συµφωνίας

cj(a,b)

Εκτίµηση gj(a), pj(a), qj(a)

Υπολογισµός δεικτών συµφωνίας

c(a,b)

Υπολογισµός βαθµών ασυµφωνίας

dj(a,b)

Εύρεση των βαθµών αξιοπιστίαςS(a,b)

Σχηµατισµός προσειρώνZ1, Z2

Σχηµατισµός τελικής προσειράςΖ

Όριαάρνησης vj(a) Υπολογισµός βαθµών

συµφωνίας cj(a,b)

Εκτίµηση gj(a), pj(a), qj(a)

Υπολογισµός δεικτών συµφωνίας

c(a,b)

Υπολογισµός βαθµών ασυµφωνίας

dj(a,b)

Εύρεση των βαθµών αξιοπιστίαςS(a,b)

Σχηµατισµός προσειρώνZ1, Z2

Σχηµατισµός τελικής προσειράςΖ

Όριαάρνησης vj(a)

69

Οι δείκτες συµφωνίας χρησιµοποιούνται για το σχηµατισµό του πίνακα συµφωνίας που έχει την παρακάτω µορφή:

Σ1 Σ2 … Σ n

Σενάριο 1 1 C(1,2) c(1,n)

Σενάριο 2 C(2,1) 1 c(2,n) …

1

Σενάριο n C(n,1) C(n,2) 1

Από τους δείκτες συµφωνίας µπορούν να υπολογίζονται οι καθαρές ροές χρησιµοποιώντας την ακόλουθη σχέση:

[ ] )22.4()1/(),(),()( ∑≠

−−=ba

nabcbacaC

όπου n ο αριθµός των κριτηρίων (Salminen et al, 1998). Κατά αντίστοιχο τρόπο υπολογίζονται και οι δείκτες ασυµφωνίας dj(a,b) και

απαιτείται η εισαγωγή ενός επιπλέον ορίου, του ορίου άρνησης vj (veto threshold). Ως όριο άρνησης ενός κριτηρίου j ορίζεται η µικρότερη τιµή της διαφοράς των βαθµολογήσεων δύο σεναρίων πέραν της οποίας θεωρείται πως δεν ισχύει η δήλωση aSjb (Roy et al, 1986).

⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪

⎨

⎧

≤−≤−

−−

≥−

≤−

= )23.4(

)()()()(

)()(1

)()(0

),(

jjjjjj

jjj

jjj

jjj

j

vagbgppv

pagbg

vagbg

pagbg

bad

Η χρήση των δεικτών ασυµφωνίας περιορίζει την αντιστάθµιση µεταξύ των βαθµολογήσεων των κριτηρίων (Salminen et al 1998, σελ. 488). Στην περίπτωση που dj(a,b)=1 για κάθε j, τότε το εναλλακτικό σενάριο a απορρίπτεται και δεν συµπεριλαµβάνεται στη µετέπειτα αξιολόγηση. Αντίθετα µε τους δείκτες συµφωνίας, στην εύρεση των δεικτών ασυµφωνίας δεν συνυπολογίζονται οι συντελεστές βαρύτητας (Roy et al,1997).

Στη συνέχεια βάσει των δεικτών συµφωνίας και ασυµφωνίας, υπολογίζονται οι βαθµοί αξιοπιστίας (credibility degree) για κάθε ζεύγος σεναρίων, σύµφωνα µε τη σχέση:

70

)24.4(

),(),(:),(

),(),(

),(1),(1

),(

),(),(),(

),(

),(⎪⎪⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪⎪⎪

⎨

⎧

>

≥

−−

⋅

∀≤

=

∏∈

baCbadbaJ

baCbad

baCbad

baC

jbaCbadbaC

baS

j

j

baJj

j

j

όπου J(a,b) είναι το σύνολο των κριτηρίων. Από την εφαρµογή της τελευταίας συνάρτησης εξάγεται ο πίνακας αξιοπιστίας, µε µορφή ανάλογη του πίνακα συµφωνίας (Hokkanen and Salminen,1997).

Το επόµενο βήµα είναι η κατάταξη των σεναρίων σύµφωνα µε τον πίνακα αξιοπιστίας. Αρχικά σχηµατίζονται δύο κατατάξεις Ζ1 και Ζ2, αύξουσας και µία φθίνουσας προτίµησης αντίστοιχα και από το συνδυασµό τους καταλήγουµε στην τελική κατάταξη Ζ = Ζ1 ∩ Ζ2.

Σε αυτό το σηµείο εισάγεται η σταθερά λ, που είναι η µεγαλύτερη τιµή του πίνακα αξιοπιστίας, δηλαδή ),(max

,baS

Aba ∈=λ και ορίζεται η τιµή αξιοπιστίας s(λ),

τέτοια ώστε να παραµείνουν µόνο οι τιµές S(a,b) που είναι µεγαλύτερες του λ-s(λ). Η τιµή αξιοπιστίας, όπως και τα όρια pj, qj, vj που προαναφέρθηκαν, καθορίζεται από το λήπτη αποφάσεων. Ισχύει:

)25.4()(),(0)(),(1

),(⎩⎨⎧

−<−>

=λλλλ

sbaSsbaS

baT

Από την εφαρµογή της τελευταίας συνάρτησης απορρέει ο τελικός πίνακας βάσει του οποίου θα πραγµατοποιηθούν οι κατατάξεις. 3.9.4 Εξαγωγή κατατάξεων. Η µεθοδολογία που εφαρµόζεται για την εξαγωγή των κατατάξεων από τον τελικό πίνακα έχει ως εξής: Αρχικά υπολογίζονται τα αθροίσµατα των γραµµών και των στηλών. Αφαιρούνται τα αθροίσµατα των στηλών από τα αντίστοιχα των γραµµών. Το σενάριο µε τη µεγαλύτερη τιµή διαφοράς τοποθετείται πρώτο στην κατάταξη. Τα σενάρια κατατάσσονται από τα αριστερά προς τα δεξιά. Η διαδικασία επαναλαµβάνεται παραλείποντας τη γραµµή και τη στήλη του σεναρίου που κατατάχθηκε. Προκύπτει από την παραπάνω διαδικασία η ολική προσειρά Ζ1 (total preorder). Για την εξαγωγή της κατάταξης Ζ2 πρώτο στην κατάταξη τοποθετείται το σενάριο µε τη µικρότερη διαφορά και τα σενάρια κατατάσσονται από τα δεξιά προς τα αριστερά. Στην περίπτωση που υπάρχουν περισσότερα του ενός σενάρια µε την ίδια τιµή διαφοράς, µεταβάλλουµε ανάλογα τη σταθερά s(λ), µε συνέπεια την αλλαγή του τελικού πίνακα και των διαφορών.

Όπως προαναφέρθηκε η τελική µερική προσειρά (final partial preorder) προκύπτει από την τοµή των ολικών προσειρών Ζ1 και Ζ2.

71

3.9.5 Η παρουσίαση των αποτελεσµάτων.

Μετά την ολοκλήρωση της αξιολόγησης τίθεται το θέµα της παρουσίασης των αποτελεσµάτων, που πρέπει να γίνει µε τρόπο απλό, περιεκτικό και ενδεικτικό για την ακόλουθη εξαγωγή των συµπερασµάτων. Η γραφική απεικόνιση των αποτελεσµάτων προσφέρεται για αυτόν το σκοπό.

ΣΤΟΧΟΙ ΜΕΛΕΤΗΣ. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι να γίνει ο σχεδιασµός ενός συστήµατος επεξεργασίας λυµάτων για το συγκρότηµα των έξι κατοικιών, υπολογισµοί που αναλύονται παρακάτω. Αναπτύχθηκαν κάποια σενάρια και στη συνέχεια έγινε η αξιολόγηση αυτών έτσι ώστε να έχουµε τη βέλτιστη λύση.

72

Β) ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. Εισαγωγή Στόχος της παρούσας µελέτης είναι ο σχεδιασµός ενός συστήµατος επεξεργασίας υγρών αποβλήτων µικρής δυναµικότητας και συγκεκριµένα για ένα συγκρότηµα έξι κατοικιών. Για κάθε κατοικία υπολογίζουµε γύρω στα πέντε άτοµα. Άρα θα έχουµε σύστηµα δυναµικότητας 30 ατόµων. Το οικόπεδο βρίσκεται στη περιοχή ΄΄Καλαµιάρης΄΄ στη Παναγιούδα, Μυτιλήνη. Έχει συνολική έκταση 2043m2 και από τα οποία τα 580m2 έχουν καλυφθεί µε τη κατασκευή των έξι κατοικιών που θα µελετήσουµε Η απόσταση του οικοπέδου από τη θάλασσα είναι περίπου 35m. Στη συνέχεια παρουσιάζεται και τοπογραφικό διάγραµµα µε τη θέση του οικοπέδου. Τα συστήµατα που θα µελετηθούν παρακάτω είναι :

Βόθρος. Σύστηµα Τεχνητού Υγρότοπου µε Καλάµια. Σύστηµα Βιολογικού ∆ίσκου και Σύστηµα Compact µε παρατεταµένο Αερισµό.

Ξέρωντας τη θέση όπου θα πραγµατοποιούνταν η µελέτη καθώς και τη δυναµικότητα που θα είχαµε έγινε έρευνα αγοράς σε εταιρείες που δραστηριοποιούνται στην επεξεργασία των υγρών αποβλήτων (Ριζοτεχνική, Bioaction, Υδροηλεκτρική Ο.Ε Bio-Turn) και κατόπιν επικοινωνίας είχαµε τις αντίστοιχες προσφορές για τα συστήµατα που θα αξιολογήσουµε Μετά τους υπολογισµούς των παρακάτω συστηµάτων, οι οποίοι έγιναν µε τα ίδια ποσοτικά δεδοµένα, θα εφαρµόσουµε µια πολυκριτηριακή Αξιολόγηση και συγκεκριµένα την Electre III. Για την εφαρµογή της µεθόδου αυτής ως κριτήρια αξιολόγησης είχαµε θέσει τα παρακάτω :

Κατασκευαστικό Κόστος. Λειτουργικό Κόστος. Απαιτούµενη Έκταση των Συστηµάτων. ∆υνατότητα Επαναχρησιµοποίησης και Κοινωνική Αποδοχή (στο κριτήριο αυτό συµπεριλαµβάνεται το κατά πόσο είναι ευχάριστο ένα τέτοιο σύστηµα και αν έχει οχλήσεις, όπως πιθανές οσµές)

Στη συνέχεια έχοντας συγκεντρώσει όλα τα στοιχεία για τα παραπάνω κριτήρια έγινε η αξιολόγηση από τα άτοµα που συµµετείχαν στη διαδικασία αυτή. ∆ηλ ο καθένας από αυτούς έδωσε κάποιους συντελεστές στα διάφορα κριτήρια και µετά από επεξεργασία στο πρόγραµµα Electre III είχαµε την εξαγωγή των αποτελεσµάτων, τα οποία µας έδιναν τη κατάταξη των συστηµάτων. Τα άτοµα τα οποία συµµετείχαν στη διαδικασία αξιολόγησης ήταν :

Παπάζογλου Μιχαήλ : Υπεύθυνος Μηχανολογικού Τµήµατος Πολεοδοµίας Μυτιλήνης.(Ειδικότητα : Μηχ.Μηχανικός)

Κυριάκης Γρηγόριος : Υπεύθυνος Τεχνικής Υπηρεσίας ∆ήµου Μυτιλήνης.(Ειδικότητα: Μηχ.Μηχανικός).

Ελευθεριάδου Μαρία: (Ειδικότητα :Περιββαλοντολόγος) Καλίτσας Παναγιώτης: Πολιτικός Μηχανικός Ιδιοκτήτης Κατοικίας του συγκροτήµατος.

Παρακάτω παρατίθενται τα δεδοµένα µε τα οποί έγιναν οι υπολογισµοί και των τεσσάρων συστηµάτων.

73

∆υναµικότητα Συστήµατος : 6 κατοικίες x 5 άτοµα= 30 άτοµα Παροχή (Q) = άτοµα x 200Lt= 30x200lt=6m3. BODIN=280 mg/l (Λέκκας, 2001). TSSIN= 320 mg/l (Λέκκας, 2001) BODOUT= 20mg/l

74

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο. 4.1 ΣΧΕ∆ΙΑΣΜΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. 4.1.1 Σχεδιασµός Βόθρου.

Για τη διαστασιολόγηση του Βόθρου χρησιµοποιείται η παρακάτω εξίσωση η οποία αναφέρεται στην Ελληνική Νοµοθεσία και αφορά το Κτιριοδοµικό Κανονισµό. Η εξίσωση αυτή µας δίνει τις διαστάσεις του βόθρου για το χρονικό διάστηµα των 15 ηµερών. Η χωρητικότητα του βόθρου σχετίζεται άµµεσα και µε τον αριθµό των δωµατίων της κάθε κατοικίας. Ως κύριοι χώροι υπολογίζονται όλα τα δωµάτια εκτός των υπνοδωµατίων και WC.

1000.152001 ωνωµατρρεςηµτοµο ίxέltxxάV ∆Α

= (Βάσει Ελληνικής Νοµοθεσίας).

315

100015000

10005152001 mxέltxxάV ===

ρεςηµτοµο .

Βάσει του παραπάνω αποτελέσµατος απαιτείται βόθρος χωρητικότητας 15m3. Κατασκευάζεται Βόθρος ∆ιαστάσεων 4.0m x 2.5m x 1.7m χωρητικότητας 17m3. Ο αριθµός των κατοικιών είναι 6, άρα τόσοι και οι βόθροι που θα κατασκευαστούν. Όσον αφορά το κόστος για την κατασκευή των 6 αυτόνοµων βόθρων έχουµε :

• Εκσκαφή. 4.0m x 2.5m x 2.0m = 20m3. 6 Βόθροι x 20m3 = 120 m3.

Το κόστος για την Εκσκαφή 1 m3 ανέρχεται στα 5€. Άρα Συνολικό Κόστος Εκσκαφής : 5€ x 120 m3 = 600€.

• Σκυροδέτηση. Η κατασκευή του Βόθρου θα γίνει από Σκυρόδεµα. Η ποσότητα που θα

χρειαστεί είναι : Για τη Βάση & το Επάνω Μέρος : 2x4.20x2.70x0.10 = 2.26 m3. Για τα Περιµετρικά Τµήµατα : 4.0x0.10x2.0x2 = 1.60 m3. 2.5x0.10x2.0x2 = 1.00 m3.

Άρα έχουµε συνολικά 4.86 m3 Σκυρόδεµα x 6 Βόθρους = 29.16 m3. Το κόστος για τη Σκυροδέτηση 1 m3 ανέρχεται στα 50€. Άρα Συνολικό Κόστος Σκυροδέτησης : 50€ x 29.16 m3 = 1460€.

• Μεταφορά. Βάσει του τύπου που έγινε ο υπολογισµός του όγκου του Βόθρου, αναφέρεται

πως κάθε 15 ηµέρες θα γίνεται εκκένωση του. Το κόστος για κάθε Εκκένωση ανέρχεται στα 100€. Οπότε µηνιαίως έχουµε

200€ έξοδα για τη µεταφορά των λυµάτων.

• Συνολικό Κόστος για τη Κατασκευή του Βόθρου. Εκσκαφή : 480€

Κατασκευή από Σκυρόδεµα : 1350€

75

ΣΥΝΟΛΟ : 1830€ Λειτουργικό κόστος : 100€ µηνιαίως για τη µεταφορά των λυµάτων x 6

Βόθρους = 600€. Άρα ετησίως 600€ x 12=7.200€ Στο πίνακα 4.1 που ακολουθεί παρουσιάζονται συνολικά όλα τα

χαρακτηριστικά του βόθρου που υπολογίσθηκαν. Πίνακας 4.1 Χαρακτηριστικά Βόθρου.

ΒΟΘΡΟΣ Κατασκευαστικό Κόστος (€) 1.830 Λειτουργικό Κόστος (€) 7.200 Απαιτούµενη Έκταση (m2) 60

Στη συνέχεια ακολουθεί σκαρίφηµα µε τη κάτοψη και τοµή του βόθρου όπου

φαίνονται αναλυτικά οι διαστάσεις του καθώς και σχέδιο όπου φαίνεται το οικόπεδο µε τα έξι κτίρια και η θέση του καθένα βόθρου.

76

4.1.2 Σχεδιασµός Τεχνητού Υγρότοπου. Για το σχεδιασµό του Τεχνητού Υγρότοπου χρησιµοποιήθηκε η µεθοδολογία που αναφέρεται στον (Αγγελάκη και Tchobanoglous, 1995). Αρχικά παρατίθεται το υπολογιστικό µέρος και στη συνέχεια γίνεται αναφορά στο τρόπο κατασκευής του Τεχνητού Υγρότοπου ∆εδοµένα.

1) Εισροή BOD =70g/p/day ή 280mg/l.(Λέκκας, 2001) 2) Εκροή BOD = 20mg/l.(Οδηγία 91/271) 3) Παροχή: Q= 30άτοµα x 200lt = 6m3/d. 4) Ελάχιστη Θερµοκρασία 60C. 5) Υπόστρωµα Λεκάνης: Χονδρόκοκκος άµµος. 6) Κλίση Λεκάνης : 0.01 7) Θα χρησιµοποιηθούν Φυτά γένους Phragmites sp. 8) Απαιτούµενο Βάθος για το συγκεκριµένο γένος φυτού >0.60m.

ΕΠΙΛΥΣΗ

Αρχικά τα λύµατα θα συγκεντρώνονται σε µια δεξαµενή, η οποία θα λειτουργεί : ως δεξαµενή εξισορρόπησης ροής, ως δεξαµενή διαχωρισµού στερεών και ως χώρος για την αποθήκευση της λάσπης. Σχηµατικά η δεξαµενή θα έχει την παρακάτω µορφή (Σχήµα 1): Υγρά Λάσπη Σχήµα 1. Σχηµατική Τοµή ∆εξαµενής Πρωτοβάθµιας Καθίζησης. Όσον αφορά τον όγκο της δεξαµενής για την παραµονή του βαρέως κλάσµατος έχουµε : Για τον όγκο του βαρέως κλάσµατος, θεωρώντας ότι η συχνότητα αποµάκρυνσης της λάσπης θα είναι µια φορά το χρόνο έχουµε :

daymlg

daymlgT

QάήTSSQάύss

ininάέ /03,0

/20/0,65,0/2,0 3

3

)(

=××

=×ΑΣ×

=σµακλβαρ

σµατοςωςκλβαρκρυνσηςποµςυντελεστ

33

0,101

360/03,0 mdaysdaymάό

ίέQV άέ

άύ =×

=ΑΣΗ×

=κρυνσηςποµτηταυχν

αςγρεςλειτουρµσµατοςωςκλβαρσµακλβαρ

77

Οπότε VΒαρέως Κλάσµατος = 10,0m3. Όσον αφορά το πάνω µέρος της δεξαµενής έχουµε :

I. Για την καθίζηση των στερεών θέλουµε θ=12h άρα :

V=θxQ=0.5x6=3,0m3 Οπότε Vtotal=10,0m3 + 3,0m3 = 13,0m3.

1. Επιλέγω Βάθος Λεκάνης 0.80m. 2. Επιλέγω τιµές για τις παραµέτρους α, Κ και Κ20 για χονδρόκοκκο άµµο.

α =0.39 , Κ=0.480 m3/ m2.d και Κ20 = 1.35. (Αγγελάκης) 3. Προσδιορισµός της τιµής της ΚΤ σε 60C.

ΚΤ =1.35(1.1)(6-20) = 0.36d-1. 4. Προσδιορισµός του χρόνου κράτησης πορώδους, t΄

t΄= =−

T

e

KCC )/ln( 0 =

−36.0

)280/20ln( 7.3d.

5. Προσδιορισµός της επιφάνειας κάθετης στην κατεύθυνση ροής, Αs.

Αs = KSQ =

6.86 = 0.7m2.

6. Προσδιορισµός του πλάτους της λεκάνης.

W = dAs =

8.07.0 = 0.88m.

7. Προσδιορισµός του µήκους της λεκάνης W.

L = Wdat΄Q =

39.0*80.0*88.06*3.7 = 162m.

8. Προσδιορισµός της απαιτούµενης έκτασης.

Α =L*W= 162*0.88 = 143 m2.

9. Έλεγχος της ταχύτητας του υδραυλικού φορτίου

Lw = LWQ =

88.0*1626 = 0.04 m3/ m2.d

10. Έλεγχος ταχύτητας φορτίου.

LBOD5 = (6 m3/d)*(280mg/l) = 1.68kg/d

78

Επίσης : LBOD5 = 143.068.1 = 11.74 kg/στρ.d

Γενική Περιγραφή της µεθόδου. Η αρχή της µεθόδου στηρίζεται στο συνδυασµό της δράσης του εδάφους, των ριζών και των µικροοργανισµών. Τα απόβλητα, τα οποία υφίστανται µηχανική προεπεξεργασία σε µια σηπτική δεξαµενή µε τρεις ή τέσσερις θαλάµους, διοχετεύονται µε ένα σύστηµα ειδικών σωληνώσεων σε ένα εδαφικό σώµα που αποτελείται από διαδοχικά στρώµατα άµµου και χαλικιού και είναι φυτεµένο µε µια συγκεκριµένη ποικιλία καλαµιών

Το σύστηµα σωληνώσεων εγγυάται την ισοµερή διάθεση των λυµάτων στο εδαφικό σώµα για την αποτελεσµατικότερη διήθησή τους, Το ριζικό σύστηµα των φυτών εξασφαλίζει συνεχή αερισµό του εδάφους µέσω του συστήµατος των αγγείων τους, αλλά και εξαιτίας της µείωσης της συνοχής των εδαφικών υλικών µε την ανάπτυξη των διακλαδώσεων τους. Οι µικροοργανισµοί, που φιλοξενούνται στις ρίζες, διασπούν το οργανικό φορτίο των αποβλήτων σε τέτοιο βαθµό ώστε ακόµη και πολύπλοκες, δύσκολα διασπώµενες ενώσεις να αποικοδοµούνται. Καµία ενσωµάτωση ξένων ουσιών δεν παρατηρείται στα φυτά, ούτε συµβαίνει συµφόρηση στο έδαφος. Το επεξεργασµένο νερό συλλέγεται στη συνέχεια σε συλλεκτήριους σωλήνες, στο κατώτερο µέρος του εδαφικού σώµατος και οδηγείται σε ένα φρεάτιο ελέγχου όπου µπορεί να ελεγχθεί. Από εκεί, µπορεί να διοχετευτεί στη θάλασσα, σε ποτάµι, λίµνη ή στο έδαφος χωρίς καµία επιβάρυνση στο περιβάλλον, ή να αξιοποιηθεί για στάγδην άρδευση. Στη συνέχεια περιγράφονται οι διεργασίες όσον αφορά το σχεδιασµό του συστήµατος.

Αφού γίνουν κάποιες προκαταρκτικές εργασίες όσον αφορά το χώρο που θα κατασκευαστεί η εδαφική κλίνη, γίνονται δειγµατοληψίες και αναλύσεις του εδάφους.

Έπειτα γίνεται στεγανοποίηση της εδαφικής κλίνης µε 250m2 γεωµεµβράνης και διπλή στρώση γεωυφάσµατος.

Ακολουθεί εκχωµάτωση της εδαφικής κλίνης σε βάθος 80cm και µετά επιχωµάτωση.

Όσο αφορά τη µεταφορά των λυµάτων από τη δεξαµενή στο σύστηµα της εδαφικής κλίνης, αυτό θα γίνει µε αγωγούς αποχετευτικούς και αποστραγγιστικούς. Θα χρειαστεί επίσης και η κατασκευή τάφρου εισόδου των λυµάτων.

Για την κάλυψη της εδαφικής κλίνης θα χρειαστούν 600 ειδικά υβρίδια καλάµου.

Μετά ακολουθεί το τελικό στάδιο κατασκευής της εδαφικής κλίνης, το οποίο περιλαµβάνει :

- Τη κατασκευή και τον έλεγχο των κλίσεων των πρανών. - Την ισοπέδωση και ευθυγράµµιση της κλίνης. - Την αγορά και την τοποθέτηση χαλικιών. - Τέλος, τη φύτευση της κλίνης.

79

Εφόσον έχει κατασκευαστεί το αποχετευτικό και αποστραγγιστικό σύστηµα καθώς και η εδαφική κλίνη, πρέπει να κατασκευαστεί το φρεάτιο εκροής που είναι και το τελικό στάδιο. Όσον αφορά τη µελέτη και τη κατασκευή ενός τέτοιου συστήµατος µε τη

µέθοδο του Ριζικού Συστήµατος, µετά από έρευνα από εταιρείες που ασχολούνται µε την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων, βρέθηκε πως είναι ελάχιστες αυτές που ασχολούνται µε τη µέθοδο αυτή.

Μετά από επικοινωνία µε τη Ριζοτεχνική, µια εταιρεία που βρίσκεται στην Αθήνα και δραστηριοποιείται στη µέθοδο αυτή, µας στάλθηκε µια προσφορά που αφορούσε το έργο µας.

Στη συνέχεια στο πίνακα που ακολουθεί παραθέτονται οι εργασίες καθώς και το κόστος τους.

Πίνακας 4.2. Κόστος µελέτης και κατασκευής εγκατάστασης βιολογικού καθαρισµού µε τη Μέθοδο του Ριζικού Συστήµατος.(΄΄Ριζοτεχνική΄΄, 2007)

ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΚΟΣΤΟΣ

-Προκαταρκτικές εργασίες. -Οριοθέτηση και µέτρηση γηπέδου. -∆ειγµατοληψίες και αναλύσεις εδάφους.

1500€

-Στεγανοποίηση εδαφικής κλίνης µε 250m2 γεωµεµβράνης και διπλή στρώση γεωυφάσµατος.

3000€

-Εκχωµάτωση εδαφικής κλίνης σε βάθος 80cm -Επιχωµάτωση εδαφικής κλίνης

1800€

-Αγορά και τοποθέτηση αποστραγγιστικών και αποχετευτικών αγωγών -Κατασκευή τάφρου εισόδου των λυµάτων.

1300€

-Αγορά 600 ειδικών υβριδίων καλάµου. 2100€ -Κατασκευή και έλεγχος κλίσεων πρανών -Ισοπέδωση και ευθυγράµµιση κλίνης. -Αγορά και τοποθέτηση χαλικιών. -Φύτευση εδαφικής κλίνης.

1700€

-Φρεάτιο εκροής. 1000€ -∆εξαµενή καθίζησης. 1500€ -Επίβλεψη & Μελέτη κατασκευής. 5000€

Συνολικό Κόστος Κατασκευής = 18.900€

Το τελικό κόστος για τη µελέτη και τη κατασκευή του βιολογικό καθαρισµού µε τη µέθοδο του ριζικού συστήµατος είναι : 18.900€.

Στο τελικό κόστος εκτός από αυτό της κατασκευής θα προστεθεί και το λειτουργικό. Το οποίο όσον αφορά την γενική επίβλεψη του χώρου και τη περιποίηση του τεχνητού υγρότοπου ανέρχεται στα 400€ ετησίως.

80

Στο πίνακα 4.3 που ακολουθεί παρουσιάζονται συνολικά όλα τα χαρακτηριστικά του Τεχνητού Υγρότοπου που υπολογίσθηκαν.

Πίνακας 4.3 Χαρακτηριστικά Τεχνητού Υγρότοπου.

ΤΕΧΝΗΤΟΣ ΥΓΡΟΤΟΠΟΣ Κατασκευαστικό Κόστος (€) 18.900 Λειτουργικό Κόστος (€) 400 Απαιτούµενη Έκταση (m2) 143

Στη συνέχεια ακολουθεί σκαρίφηµα µε διάγραµµα ροής του Τεχνητού

Υγρότοπου. 280mg/l 148mg/l 20mg/l ∆ΠΚ ΤΕΝΗΤΟΣ ΥΓΡΟΤΟΠΟΣ

81

4.1.3 Σχεδιασµός Βιολογικού ∆ίσκου. ∆εδοµένα : Q =30άτοµα x 200lt= 6m3/d. BODin= 280mg/lt.(Λέκκας, 2001) BODout= 20mg/lt. (Οδηγία 91/271) TSSin= 320mg/lt. (Λέκκας,2001) Αρχικά τα λύµατα θα συγκεντρώνονται σε µια δεξαµενή, η οποία θα λειτουργεί : ως δεξαµενή εξισορρόπησης ροής, ως δεξαµενή διαχωρισµού στερεών και ως χώρος για την αποθήκευση της λάσπης. Σχηµατικά η δεξαµενή θα έχει την παρακάτω µορφή (Σχήµα 1): Υγρά Λάσπη Σχήµα 1. Σχηµατική Τοµή ∆εξαµενής Πρωτοβάθµιας Καθίζησης. Όσον αφορά τον όγκο της δεξαµενής για την παραµονή του βαρέως κλάσµατος έχουµε : Για τον όγκο του βαρέως κλάσµατος, θεωρώντας ότι η συχνότητα αποµάκρυνσης της λάσπης θα είναι µια φορά το χρόνο έχουµε : Οπότε VΒαρέως Κλάσµατος = 10,0m3. Όσον αφορά το πάνω µέρος της δεξαµενής έχουµε :

II. Για την καθίζηση των στερεών θέλουµε θ=12h άρα :

V=θxQ=0.5x6=3,0m3 Οπότε Vtotal=10,0m3 + 3,0m3 = 13,0m3.

daymlg

daymlgT

QάήTSSQάύss

ininάέ /03,0

/20/0,65,0/2,0 3

3

)(

=××

=×ΑΣ×

=σµακλβαρ

σµατοςωςκλβαρκρυνσηςποµςυντελεστ

33

0,101

360/03,0 mdaysdaymάό

ίέQV άέ

άύ =×

=ΑΣΗ×

=κρυνσηςποµτηταυχν

αςγρεςλειτουρµσµατοςωςκλβαρσµακλβαρ

82

III. Υπολογισµός BOD, TSS στην έξοδο της ∆εξαµενής. BOD

R=

TSS

R= Εφόσον αποµακρύνεται το 46,50% του BOD τότε : BODout : 0,53xBODin=0,53x280= 148mg/l. Εφόσον αποµακρύνεται το 66,70% των TSS τότε : TSSout : 0,33xTSSin=0,33x320= 106mg/l.

• ∆εξαµενή Καθίζησης.

Άρα επιλέγω επιφάνεια ίση µε 0,3m2. Οπότε έχω: V=0,3m2x 2,0m=0,6m3.

• ∆ιαστασιολόγηση ενός Περιστρεφόµενου Βιοαντιδραστήρα. Φορτίο sBOD = (148mg/l x 6m3)=888mg/day ή 0.88g/day. Απαιτούµενο εµβαδόν δίσκου=0.88g/d/12g/m2.day=0.07m2. Καθορίζουµε τα οργανικά και υδραυλικά φορτία : Lοργ =6m3/d*1.48g sBOD/m3/3*0.07m2= 42.29 sBOD/m2.d Υδραυλικό Φορτίο: HLR= 6m3/d/0.07m2=85.71m3/m2.d Επιλέγω Βιορότορα εµβαδού 8m2. Όσον αφορά την αγορά ενός Συστήµατος Βιολογικού ∆ίσκου το κόστος ανέρχεται στα 21.420€. Σ΄αυτό το κόστος θα πρέπει να προστεθεί και το λειτουργικό κόστος που αφορα την παρακολούθηση της µονάδας και το οποίο ανέρχεται στα 250€ ετησίως και η κατανάλωση σε ηλεκτρική ενέργεια αξίας 150€ ετησίως. Στο πίνακα 4.4 που ακολουθεί παρουσιάζονται συνολικά όλα τα χαρακτηριστικά του Βιολογικού ∆ίσκου που υπολογίσθηκαν.

223

3

30,0/20/6 m

daymmdaym

GQA

AQG ====>=

υδρυδρ

83

Πίνακας 4.4 Βιολογικού ∆ίσκου ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΣ ∆ΙΣΚΟΣ Κατασκευαστικό Κόστος (€) 21.420 Λειτουργικό Κόστος (€) 750 Απαιτούµενη Έκταση (m2) 8

Στη συνέχεια ακολουθεί σκαρίφηµα µε διάγραµµα ροής του Βιολογικού

∆ίσκου. 280mg/l 148mg/l 20mg/l ∆ΠΚ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΣ ∆ΙΣΚΟΣ

84

4.1.4 Σχεδιασµός Συστήµατος Compact. Το σύστηµα Compact που θα υπολογισθεί παρακάτω λειτουργεί µε παρατεταµένο αερισµό.

∆εδοµένα : Q =30άτοµα x 200lt= 6m3/d. BODin= 280mg/lt.(Λέκκας, 2001) BODout= 20mg/lt.(Οδηγία 91/271) TSSin= 320mg/lt. (Λέκκας, 2001) Αρχικά τα λύµατα θα συγκεντρώνονται σε µια δεξαµενή, η οποία θα λειτουργεί : ως δεξαµενή εξισορρόπησης ροής, ως δεξαµενή διαχωρισµού στερεών και ως χώρος για την αποθήκευση της λάσπης. Σχηµατικά η δεξαµενή θα έχει την παρακάτω µορφή (Σχήµα 1): Υγρά Λάσπη Σχήµα 1. Σχηµατική Τοµή ∆εξαµενής Πρωτοβάθµιας Καθίζησης. Όσον αφορά τον όγκο της δεξαµενής για την παραµονή του βαρέως κλάσµατος έχουµε : Για τον όγκο του βαρέως κλάσµατος, θεωρώντας ότι το θ αλλάζει µια φορά το χρόνο, έχουµε : Οπότε VΒαρέως Κλάσµατος = 10,0m3. Όσον αφορά το πάνω µέρος της δεξαµενής έχουµε :

I. Για την καθίζηση των στερεών θέλουµε θ=12h άρα :

V=θxQ=0.5x6=3,0m3 Οπότε Vtotal=10,0m3 + 3,0m3 = 13,0m3.

daymlg

daymlgT

QάήTSSQάύss

ininάέ /03,0

/20/0,65,0/2,0 3

3

)(

=××

=×ΑΣ×

=σµακλβαρ

σµατοςωςκλβαρκρυνσηςποµςυντελεστ

33

0,101

360/03,0 mdaysdaymάό

ίέQV άέ

άύ =×

=ΑΣΗ×

=κρυνσηςποµτηταυχν

αςγρεςλειτουρµσµατοςωςκλβαρσµακλβαρ

85

II. Υπολογισµός BOD, TSS στην έξοδο της ∆εξαµενής. BOD

R=

TSS

R= Εφόσον αποµακρύνεται το 46,50% του BOD τότε : BODout : 0,53xBODin=0,53x280= 148mg/l. Εφόσον αποµακρύνεται το 66,70% των TSS τότε : TSSout : 0,33xTSSin=0,33x320= 106mg/l.

∆εξαµενή Αερισµού.

• Υπολογισµός θc για αποδόµηση οργανικών ενώσεων.

• Υπολογισµός θc για νιτροποίηση.

Με χρήση συντελεστή ασφαλείας =1,5 υπολογίζεται :

Θc=1,5x11=16,5days.

• Υπολογισµός BODout.

dayskSKS

cdsc

7,007,02540259,11 max ==>−

+×

=−+

= θµθ

11,0)3,05,2

5,2(577,01

1186,0/

/

3

3(max) =

+×⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+

×=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

×⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

×= ΝΝoN KDO

DOKNNH

NNHµµ

daysdN

c 0,1102,011,0

11=

−=

Κ−=

Νµθ

lmgkYq

kKBODdc

cdsout /8,1

1)07,09,1(5,16)]5,1607,0(1[(25

1)()1(

max

=−−

×+=

−−+

=θ

θ

86

∆ιαστασιολόγηση ∆εξαµενής Αερισµού. Εφόσον VSS/MLSS=0,8 τότε VSS=2400mg/l. και r = QR/Q Άρα V= 2,0x1,8x1,1=4,0m3. ∆ιαστασιολόγηση ∆εξαµενής Καθίζησης. Άρα επιλέγω επιφάνεια ίση µε 0,3m2. Οπότε έχω: V=0,3m2x 2,0m=0,6m3. Στο σχήµα 2 που ακολουθεί απεικονίζεται ένα σύστηµα Compact.

Η κεντρική δεξαµενή συνίσταται από το τµήµα αερισµού των λυµάτων και το τµήµα καθίζησης που είναι µια ανάστροφη κωνική δεξαµενή, εγκατεστηµένη εντός

%8,98148

8,1148100100 =−

×=−

×=in

outinBOD BOD

BODBODE

ρεςθ

θθθθ

θ ώdayskSSY

XkSSYX

dc

ec

dc

ec 9,837,0)1,05,16(1)8,1148(65,0

24005,16

1)(

1)( 00 ==⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×+−

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−

==>⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−

=

75,030007000

3000=

−=

−=

MLSSMLSSMLSSrRAS

33 9,3/6)75,01(37,0)( mdaymdaysQQVQV

R =+×=+×==>= θθολ

223

3

30,0/20/6 m

daymmdaym

GQA

AQG ====>=

υδρυδρ

22

3

26,01000/120

/3000/675,1)1()1( mdaymKg

lmgdaymGQMLSSrA

AQMLSSrG =

×××

=+

==>+

=οργ

οργ

87

της κεντρικής δεξαµενής. Το σύστηµα διαθέτει αντλία προσαγωγής του αέρα µε κατάλληλη διάταξη διασκορπισµού του, µέσω διαχυτών αέρα, τύπου µικρο-πορώδους µεµβράνης. Η έξοδος του επεξεργασµένου νερού γίνεται µέσω ανοξείδωτου καναλιού υπερχείλισης Όσον αφορά το κόστος για ένα τέτοιο Σύστηµα Compact Παρατεταµένου Αερισµού έχουµε :

• Αγορά του Συστήµατος Βιολογικού Καθαρισµού 14.460€. • Έξοδα Μεταφοράς 900€. • Κόστος Εγκατάστασης Εξοπλισµού 1.500€. • Ετήσιο Κόστος Παρακολούθησης του Συστήµατος από ειδικό 600€ • Κατανάλωση Ηλεκτρικού Ρεύµατος Ετησίως 150€

Στο πίνακα 4.5 που ακολουθεί παρουσιάζονται συνολικά όλα τα

χαρακτηριστικά του Συστήµατος Compact που υπολογίσθηκαν. Πίνακας 4.5 Χαρακτηριστικά Συστήµατος Compact.

ΣΥΣΤΗΜΑ COMPACT Κατασκευαστικό Κόστος (€) 16.860 Λειτουργικό Κόστος (€) 750 Απαιτούµενη Έκταση (m2) 5

Στη συνέχεια ακολουθεί σκαρίφηµα µε διάγραµµα ροής του Συστήµατος Compact. 280mg/l 148mg/l 1.8mg/l ∆ΠΚ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΣ ∆ΙΣΚΟΣ

88

4.1.5 Σύγκριση των παραπάνω Συστηµάτων Βάσει των Υπολογισµών. Τα Σενάρια τα οποία αναπτύχθηκαν για την επεξεργασία των λυµάτων των έξι κατοικιών είναι : α) Βόθρος, β) Τεχνητός Υγρότοπος, γ)Βιολογικός ∆ίσκος και δ) Σύστηµα Compact µε Αερισµό. Τα παραπάνω αυτά Σενάρια υπολογίσθηκαν ως προς το Κατασκευαστικό Κόστος, το Λειτουργικό Κόστος, την Απαιτούµενη Έκταση που καταλαµβάνουν, τη ∆υνατότητα Επαναχρησιµοποίησης και τέλος τη Κοινωνική Αποδοχή. Όσον αφορά το κατασκευαστικό κόστος, σε αυτό περιέχεται το κόστος αγοράς ή κατασκευής του συστήµατος, τα έξοδα µεταφοράς του εξοπλισµού όπου είναι απαραίτητα καθώς και το κόστος εγκατάστασης τους. Στο λειτουργικό κόστος εµπεριέχεται το ετήσιο κόστος παρακολούθησης του συστήµατος από ειδικό, η κατανάλωση σε ηλεκτρική ενέργεια καθώς επίσης και το κόστος µεταφοράς των λυµάτων ετησίως όπου απαιτείται. Για την ∆υνατότητα Επαναχρηιµοποίησης η βαθµολογία στηρίζεται στο ότι ο Βόθρος δεν κάνει καµία επεξεργασία, ο Τεχνητός Υγρότοπος κάνει αποµάκρυνση άνθρακα και γύρω στα 20-30% νιτροποίηση, Ο Βιολογικός ∆ίσκος κάνει και αυτός αποµάκρυνση άνθρακα και γύρω στα 70% νιτροποίηση, τέλος το Sύστηµα Compact κάνει αποµάκρυνση άνθρακα και 100% νιτροποίηση. Στο κριτήριο της Κοινωνικής Αποδοχής περιλαµβάνεται το κατά πόσο είναι εύχρηστο ένα τέτοιο σύστηµα και αν προκαλεί οχλήσεις, όπως πιθανές οσµές. Στο Πίνακα 4.6 που ακολουθεί παρουσιάζονται τα κατασκευαστικά και λειτουργικά κόστη των επιµέρους συστηµάτων επεξεργασίας υγρών αποβλήτων που υπολογίσαµε παραπάνω. Πίνακας 4.6 Σενάρια και Κριτήρια Αξιολόγησης τους.

Κόστος\Συστήµατα Βόθρος Τεχνητός Υγρότοπος

Βιολογικός ∆ίσκος

Σύστηµα Compact

Κατασκευαστικό Κόστος (€) 1.830 18.900€ 21.420€ 16.860

Λειτουργικό Κόστος (€) 7.200 400 750 750

Έκταση που καταλαµβάνουν (m2) 60 143 8 5

∆υνατότητα Επαναχρησιµοποίησης (0-100)

0 70 90 100

Κοινωνική Αποδοχή (0-100) 85 50 65 75

89

4.2 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΕΝΑΡΙΩΝ. 4.2.1 Επιλογή της Μεθόδου. Για την περίπτωση του σχεδιασµού µονάδων επεξεργασίας υγρών αποβλήτων οι µεθοδολογίες, που βασίζονται όπως σχέσεις υπεροχής µεταξύ των εναλλακτικών σεναρίων, κρίνεται ότι αποτελούν την καταλληλότερη πρακτική. Το συµπέρασµα αυτό προκύπτει από την προσαρµοστικότητα, που επιδεικνύουν σε τέτοιες εφαρµογές. Οι µέθοδοι αυτοί παρέχουν υψηλές δυνατότητες επεξεργασίας των παραµέτρων και ανάλυσης όπως δοµής του εκάστοτε προβλήµατος. Παράλληλα αντιµετωπίζουν επιτυχώς την ατέλεια των στοιχείων εισαγωγής, µοντελοποιώντας µε διάφορους τρόπους (όπως έχουν παρουσιαστεί προηγουµένως) την αβεβαιότητα και ακαθοριστία που χαρακτηρίζουν τέτοια προβλήµατα απόφασης. Μια από αυτές είναι και η ELECTRE III, που θα χρησιµοποιηθεί στην παρούσα εργασία.

4.2.2 Σχηµατισµός Εναλλακτικών Σεναρίων. Ο καθορισµός των εναλλακτικών δράσεων γίνεται µε βάση, κυρίως, τους στόχους που ζητείται να επιτευχθούν. Με βάση τους υπολογισµούς που κάναµε σε προηγούµενο κεφάλαιο έχουµε τα εξής τέσσερα σενάρια : Σενάριο 1: Βόθρος. Σενάριο 2: Επεξεργασία των λυµάτων µε τη µέθοδο του Τενητού Υγρότοπου. Σενάριο 3: Επεξεργασία των λυµάτων µε Βιολογικό ∆ίσκο. Σενάριο 4: Επεξεργασία των λυµάτων µε σύστηµα Compact, µε τη µέθοδο του

Αερισµού. 4.2.3 Επιλογή των Εµπλεκόµενων (STAKEHOLDERS). Η επιλογή των εµπλεκόµενων στη διαδικασία της αξιολόγησης βασίστηκε στο ότι τα άτοµα αυτά γνωρίζουν τις µεθόδους επεξεργασίας που αναλύουµε και βρίσκονται σε θέσεις εργασίας οι οποίες ελέγχουν κατά ένα µέρος τέτοιες εγκαταστάσεις. Τα άτοµα που επιλέχθησαν είναι:

• Στη τεχνική υπηρεσία της ∆ηµοτικής Αρχής της περιοχής,(κ.Κυριάκης Γρ.) • Στη Πολεοδοµία, (κ.Παπάζογλου Μ.) • Περιβαντολόγος, (κ.Ελευθεριάδου Μ.) • Πολιτικός Μηχανικός, (κ.Καλίτσας Π.) • Ιδιοκτήτης του Συγκροτήµατος.(κ.∆ούκας ∆.)

4.2.4 Επιλογή των Κριτηρίων. Κατά την επιλογή των κριτηρίων έγινε προσπάθεια να συµπεριληφθούν όλοι οι τοµείς που επηρεάζονται, µε επικεντρωµένη την προσοχή στο περιβάλλον. Η τελική σύνθεσή τους έχει ως εξής:

Cr1: Κόστος κατασκευής (οικονοµικό).

Cr2: Κόστος λειτουργίας (οικονοµικό).

Cr3: Απαίτηση έκτασης (τεχνικό).

90

Cr4: ∆υνατότητα Επαναχρησιµοποίησης (περιβαλλοντικό).

Cr5: Κοινωνική αποδοχή (κοινωνικό).

Η αποτίµηση των κριτηρίων θα γίνει µε βάση µια κλίµακα 0-100, όπου µε 100 βαθµολογείται η καλύτερη περίπτωση και µε 0 η χειρότερη. Εξαίρεση αποτελούν τα κριτήριο 1,2 και 3, τα ποία θα αποτιµηθούν ποσοτικά, δηλαδή µε πραγµατικές τιµές. 4.2.5 Αποτύπωση Συντελεστών Βαρύτητας. Οι συντελεστές βαρύτητας είναι διαφορετικοί για κάθε συµµετέχοντα (stakeholder). Στον πίνακα 4.7, που ακολουθεί, αποτυπώνονται οι προτιµήσεις και τα συµφέροντα των πέντε ενδιαφεροµένων οµάδων, µε τη µορφή των συντελεστών βαρύτητας.

ΚΡΙΤΗΡΙΑ Πολεοδοµία ∆ήµος Περιβ/λόγος Πολ.Μηχανικός Ιδιοκτήτης Cr1 Κατασκευαστικό

Κόστος 20 10 30 30 5

Cr2 Λειτουργικό Κόστος 20 30 10 20 30 Cr3 Απαιτούµενη Έκταση 20 10 20 20 10 Cr4 ∆υνατότητα

Επαναχρησιµοποίησης 30 30 30 20 15

Cr5 Κοινωνική Αποδοχή 10 20 10 10 40 ΣΥΝΟΛΟ 100 100 100 100 100

4.2.6 Προσδιορισµός των παραµέτρων της ELECTRE III.

Η λειτουργία του µοντέλου προαπαιτεί τον προσδιορισµό των τιµών τριών κατωφλίων (thresholds) ονοµαζόµενα ως όρια προτίµησης (p), αδιαφορίας (q) και άρνησης (v). Η ύπαρξη των ορίων αυτών επιτρέπει στην διαδικασία απόφασης να λάβει υπόψη της την αβεβαιότητα της εκτίµησης της απόδοσης των εναλλακτικών επιλογών. Στην παρούσα εφαρµογή το q είναι µηδέν, το p ισούται µε το πηλίκο της διαφοράς της µέγιστης µε την ελάχιστη τιµή κάθε κριτηρίου προς το συνολικό αριθµό των σεναρίων (Haralambopoulos, D., Polatidis, H., 2003), ενώ v=3p (Siskos, J, Hubert, Ph., 1983; Hokkanen, J., Salminen, P., 1997). Λόγω του ότι τα Κριτήρια 2,4 και 5 δεν είναι ποσοτικά, αλλά βαθµολογείται µε έναν ιδιαίτερο τρόπο, εκτιµάται ότι το όριο άρνησής του πρέπει να είναι µηδέν, προς αποφυγή λανθασµένων αποτελεσµάτων. Πίνακας 4.8 : Όρια Προτίµησης και άρνησης. Cr1 Cr2 Cr3 Cr4 Cr5 Όριο Προτίµησης 4898 1700 35 25 9 Όριο Άρνησης 14694 5100 105 75 27

Πίνακας 4: Όρια προτίµησης και άρνησης.

91

4.2.7 Παρουσίαση Αποτελεσµάτων.

Παρακάτω παρουσιάζονται οι προτιµήσεις του κάθε λήπτη απόφασης, όπως προέκυψαν µετά την εφαρµογή της µεθόδου, καθώς και η τελική κατάταξη των σεναρίων.

Για τον Υπάλληλο της Πολεοδοµίας :

Α0002

Α0001 Α0004

Α0003

Για τον υπάλληλο του ∆ήµου :

Α0004

Α0002

Α0001

Α0003

92

Για τον Περιβαλοντολόγο :

Α0002

Α0001

Α0004

Α0003

Για τον Πολιτικό Μηχανικό έχουµε :

Α0002

Α0001 Α0004

Α0003

Για τον Ιδιοκτήτη έχουµε :

Α0004

Α0002

Α0001

Α0003

93

4.2.8 Ανάλυση Αποτελεσµάτων.

Μια συγκεντρωτική εικόνα των προτιµήσεων των εµπλεκοµένων είναι αυτή του παρακάτω πίνακα: Πίνακας 4.9 Τελικές Κατατάξεις των Σεναρίων

Stakeholders Κατάταξη Σεναρίων Πολεοδοµία 2>1ή 4>3

∆ήµος 4>2>1>3 Περιβαντολόγος 2>1ή 4>3

Πολιτικός Μηχανικός 2>1ή 4>3 Ιδιοκτήτης 4>2>1>3

Παρατηρώντας τη κατάταξη των σεναρίων για τον υπάλληλο της πολεοδοµίας και το Περιβαντολόγο διαπυστώνουµε ότι τα αποτελέσµατα δεν είναι απόλυτα βασισµένα στους συντελεστές βαρύτητας που εξέφρασαν, διότι δίνει περισσότερη βαρύτητα στο κατασκευαστικό κόστος και στη δυνατότητα επαναχρησιµοποίησης πράγµα που σηµαίνει ότι αντιπροσωπεύεται καλύτερα από το σενάριο 4. Όσον αφορά τον υπάλληλο της Πολεοδοµίας τα αποτελέσµατα ανταποκρίνονται στους συντελεστές βαρύτητας αφού δίνει σχεδόν την ίδια βαρύτητα σε όλα τα κριτήρια. Για τον ιδιοκτήτη τα αποτελέσµατα ανταποκρίνονται πλήρως στις επεθυµίες του αφού επιλέγεται το σύστηµα εκείνο µε το µικρότερο λειτουργικό κόστος και την µεγαλύτερη κοινωνική αποδοχή. Για τον υπάλληλο του ∆ήµου η κατάταξη είναι η καλύτερη αφού το Σύστηµα Compact που επιλέχθηκε ως καλύτερο δίνει µεγαλύτερη βαρύτητα στα σηµεία που τον ενδιαφέρουν (Λειτουργικό κόστος και ∆υνατότητα Επαναχρησιµοποίησης). Για τον Πολιτικό Μηχανικό το βέλτιστο Σενάριο είναι το τέταρτο γιατί κατανέµει καλύτερα τη βαρύτητα των κριτηρίων που έχει επιλέξει. Στην κατάταξη των σεναρίων έχουµε :

• Πρώτο το Σύστηµα των Τεχνητών Υγροτόπων. • Στη συνέχεια το Σύστηµα Compact. • Μετά o Βόθρος. • Τέλος το Σύστηµα του Βιολογικού ∆ίσκου.

4.2.9 Όρια Ευαισθησίας του Προγράµµατος.

Μετά την επίλυση του προγράµµατος, µε τους συντελεστές βαρύτητας που είχαν ορισθεί και τις τιµές των κριτηρίων και αφού έγινε εξαγωγή των αποτελεσµάτων έγινε έλεγχος σε ότι αφορά την ευαισθησία του. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε είναι η εξής :Χρησιµοποιήθηκαν οι συντελεστές βαρύτητας ενός από τους συµµετέχοντες (εκπρόσωπο ∆ήµου) στη διαδικασία αξιολόγησης και έγινε διαδοχικά αύξηση στις τιµές των κριτηρίων έως ότου διαπυστωθεί ότι έχουµε µεταβολή στα αποτελέσµατα µας. Αρχικά για το Κατασκευαστικό Κόστος έγινε έλεγχος µε προσαύξηση των τιµών έως και 50% και δεν διαπυστώθηκε καµία αλλαγή στη σειρά κατάταξης των Σεναρίων. Για το Λειτουργικό Κόστος δεν ισχύει το ίδιο µε το Κατασκευαστικό. Με αρχικά αύξηση των τιµών έως και 20% δεν είχαµε καµία επιρροή στη κατάταξη των

94

Σεναρίων. Στη συνέχεια όµως που έγινε αύξηση 30% άλλαξε η κατάταξη τους. Ενώ αρχικά ήταν 4>2>1>3µε την αλλαγή έγινε 3>1>4>2. Για την απαιτούµενη έκταση ισχύει ότι και για το Κατασκευαστικό Κόστος. Όσο και να έγινε αύξηση των αρχικών τιµών δεν είχαµε καµία διαφοροποίηση στα Σενάρια µας. Για τη ∆υνατότητα Επαναχρησιµοποίησης δεν έγινε κάτι αντίστοιχο εφόσον δεν µπορεί να υφίσταται κάποια επιπλέον δυνατότητα από την αρχική που µελετήθηκε. Τέλος, για την Κοινωνική Αποδοχή έως και το 40% αύξησης των αρχικών τιµών δεν έχουµε κάποια µεταβολή στης σειρά των Σεναρίων. Από αύξηση 50% έχουµε διαφοροποίηση αυτών. Αρχικά είχαµε 4>2>1>3 και µε τη µεταβολή έγινε 2>1>3ή 4.

95

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ. Τα συστήµατα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων είναι µια από τις πιο σηµαντικές λύσεις για την προστασία των υδατικών αποδεκτών µας. Τα ΄΄αισιόδοξα΄΄ αποτελέσµατα που έδωσαν τα διάφορα συστήµατα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων που σχεδιάστηκαν για µεγάλες περιοχές έδωσαν το κίνητρο για το σχεδιασµό αντίστοιχων συστηµάτων µικρής δυναµικότητας. Τα συστήµατα αυτά παρουσιάζουν πολλά πλεονεκτήµατα όπως χαµηλή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας, χαµηλό λειτουργικό κόστος και έλλειψη εξειδικευµένου προσωπικού για την λειτουργία του. Μια άλλη λύση είναι τα φυσικά συστήµατα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων. Τα συστήµατα αυτά έχουν πολύ χαµηλό κόστος σε κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργεια και σε λειτουργικό κόστος αλλά µειονέκτηµα τους είναι η µεγάλη έκταση που καταλαµβάνουν για τις διεργασίες που απαιτούνται. Αποτέλεσµα όλων αυτών είναι να µην χρησιµοποιούνται τόσο. Για να γίνει η κατάλληλη επιλογή του συστήµατος που εξυπηρετεί περισσότερο τις ανάγκες δεν είναι κάτι απλό, αφού πρέπει να λαµβάνονται υπόψιν κάποιοι παράµετροι που είναι απαραίτητοι για τη σωστή λειτουργία του συστήµατος. Η µέθοδος της Πολυκριτηριακής Ανάλυσης αποτελεί ένα χρήσιµο εργαλείο για την επιλογή της βέλτιστης λύσης, αφού οδηγεί στην εξαγωγή συµπερασµάτων λαµβάνοντας υπ’ όψιν διάφορα κριτήρια, όχι µόνο το οικονοµικό – όπως συνηθίζεται – αλλά και τις επιθυµίες όλων των συµµετεχόντων στη λήψη απόφασης. Οι τελικές προτιµήσεις των ληπτών απόφασης δεν καθορίζονται µόνο από την ελαχιστοποίηση του κόστους, καθώς κάποιες κοινωνικές και περιβαλλοντικές παράµετροι επηρεάζουν τις αποφάσεις. Η λήψη αποφάσεων σε θέµατα διαχείρισης λυµάτων απαιτεί την αξιολόγηση εναλλακτικών αναπτυξιακών σεναρίων. Αυτή η διαδικασία αποτίµησης εναλλακτικών πρακτικών διαχείρισης προσπαθεί να ενσωµατώσει µια σειρά τεχνικών, οικονοµικών, κοινωνικών, ενεργειακών και περιβαλλοντικών παραµέτρων, ώστε να υπάρξει µια ολοκληρωµένη προσέγγιση του θέµατος. Η πολυπλοκότητα της διαδικασίας ενισχύεται από την παρουσία πολλών DMs µε αντικρουόµενες προτιµήσεις, που σχηµατίζουν µία οµάδα λήψης απόφασης. Στη συγκεκριµένη εργασία οι προτιµήσεις των εµπλεκοµένων δεν απείχαν πολύ. Ο καθένας, δίνοντας ιδιαίτερη βαρύτητα στους τοµείς, που τον αφορούσαν. Στην τελική κατάταξη, το προτιµητέο σενάριο έχει το χαµηλότερο κατασκευαστικό και λειτουργικό κόστος και τη µικρότερη περιβαλλοντική επιβάρυνση. ∆εν είναι όµως εύκολα αποδεκτό από την κοινωνία κι αυτό ίσως αποτελέσει πρόβληµα στην εφαρµογή του. Η τελική κατάταξη των Σεναρίων ήταν :

Σύστηµα Τεχνητού Υγρότοπου. Σύστηµα Compact. Βόθρος. Βιολογικός ∆ίσκος.

Τα Φυσικά Συστήµατα είναι εκείνα που έχουν έναν πολύ καλό συνδιασµό όσον αφορά το οικονοµικό – περιβαλλοντικό και λειτουργικό τοµέα.Πρέπει να σηµειωθεί πως έχουν τη δυνατότητα επαναχρησιµοποίησης σε πολύ ικανοποιητικό βαθµό για άρδευση σε ειδικές καλλιέργειες αφού έχουν το προνόµιο να κάνουν και αποµάκρυνση µικροβίων χωρίς τη χρήση χλωρίωσης.

96

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Angelakis, A. N. and S. V. Spyridakis, Eds. "The Status of Water Resources in

Minoan Times- A Preliminary Study". Diachronic Climatic Impacts on Water Resurces with Emphasis on Mediterranean Region. Heidelberg, Germany, Spriner-Verlag.,(1996)

2. Aravossis K., Anagnostopoulos P., Koungolos Ath., Vliamos S., A new methodology approach for the technical – economical evaluation of alternative waste disposal methods by use of multicriteria analysis,2003.

3. Arcibugi F., Nijkamp P., Economy and ecology: towards sustainable development, Klumer Academic Publishers, Netherlands,(1989).

4. Asano, T. (Ed). Artificial Recharge of Groundwater, Butterworth Publishers, Boston, MA, 1985

5. Bouwer, H. "Issues of Artificial Recharge." Wat Sci Technol 33(10-11)(1996) 381-390.

6. Bouwer, H."Role of Groundwater Recharge in Treatment and Storage of Wastewater for Reuse." Wat Sci Technol (1991),24(9).

7. Brans J.P., The space of freedom of the decision maker Modeling the human brain, European Journal of Operational Research 92 (1996), 593-602.

8. Brown S.D. and S.C. Reed ‘Inventory of constructed wetlands in the United States’. In :Wetland Systems in Water Pollution Control (H.J. Bavor and D.S. Mitchell Eds.). IAWQ, Water Sci. Techn.,(1994) vol. 29, no. 4.

9. Buchaman J., Sheppard Ph. and Vanderpooten D., Project ranking Using ELECTRE III, Discussion paper, Department of Management Systems, University of Waikato, Hamilton, New Zealand (1999).

10. Calif. State, Water Resourses Control Board. Evaluation of Industrial Cooling Systems Using Reclaimed Municipal Wastewater: Application for Potential Users, Sacramento, CA, January 1980

11. Crook, J. and D.A. Okun. The Place of Nonpotable Reuse in Water Management, J. of WPCF,(1987) vol.59, no.5

12. Crites, R. W. and G. Tchobanoglous. "Small and Decentralized Wastewater Management Systems". New York, USA.(1998)

13. Frankland, E. "River Pollution Commission of Great Britain". First report. London, UK.(1870)

14. Frank, L. C. and C. P. Rhynus. "The Treatment of Sewage from Single Houses and Small Communities". Public Health Bulletin No. 101. U. P. H. Service. Washington DC, USA.(1920)

15. Gardner, T. Some examples of water recycling in Australian urban environments: a step towards environmental sustainability, Wat. Sci. Tech.: Wat. Sup. 3 (2003),(4): 21-31.

16. Georgopoulou E., Lalas D., Papagiannakis L., A Multicriteria Decision Aid approach for energy planning problems: The case of renewable energy option, European Journal of Operational Research 103 (1997), 38-54.

17. Georgopoulou E., Sarafidis Y., Diakoulaki D., Design and implementation of a group DSS for sustaining renewable energies exploitation, European Journal of Operational Research 109 (1998), 483-500.

18. Goumas M., Lygerou V., An extension of the PROMETHEE method for decision making in fuzzy environment: Ranking of alternative energy exploitation projects, European Journal of Operational Research 123 (2000), 606-613.

97

19. Goumas M., Lygerou V., Papayannakis L. E., Computational methods for planning and evaluating geothermal energy projects, Energy Policy 27 (1999), 147- 154.

20. Hokkanen J., Lahdelma R., Salminen P., Using Multicriteria Methods in Environmental Planning and Management, Environmental Management (2000), vol. 26, 595 –605.

21. Hokkanen J., Salminen P., Choosing a solid waste management system using multicriteria decision analysis, European Journal of Operational Research 98 (1997), 19-36.

22. Keeny R and Raiffa H., Decision with Multiple Objectives: Preferences and Value Trade-Offs, John Wiley and Sohns, New York (1976).

23. Lauer, W.C. Water Quality for Potable Use, Water Sci. and Techn., (1991),vol.23, no 10-12.

24. Lauer, W.C. S.E., Rogers, and J.M. Ray. Denver’s Potable Water Reuse Project – Current Studies, Proc. of The Water Reuse Symp. III, Future of water Reuse 1, 316, AWWA Res. Found., Denver, CO, 1985

25. Linsted, K.D. and M.R. Rothberg, Potable Water Reuse, In: Water Reuse, E.J. Middlebrooks (Ed.), Ann Arbor Sci., Ann Arbor, MI, 1982

26. Martin A. P., The first order of business: Testing the validity of the objectives, The Professional Development Institute, Ottawa (1985).

27. Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, 3rd Edition, Mc Graw Hill, New York (1991).

28. Munda G., Social Multi – Criteria Evaluation (SMCE): Methodological Foundations and Operational Consequences, European Journal of Operational Research, accepted for publication (2002).

29. Nellor, M.H., R.B. Baired, and J.R Smyth. Health Effects of Indirect Potable Water Reuse, J. of AWWA, (1985),vol. 77, no. 7.

30. Nijkamp P., Vreeker R., Sustainability assessment of development scenarios: methodology and application to Thailand, Ecological Economics 33 (2000), 7-27.

31. Odendaal, P.E. and W.H. Hattingth. The Status of Potable Reuse Research in South Africa, The Proc. of Water Reuse Symp. IV, Implementing Water Reuse, 1339, AWWA Res. Found., Denver, Co., 1988

32. Ongerth, H.H amd J.E. Ongerth. Health Consequences of Wastewater Reuse, Ann. Rev. of Public Health,(1982), vol. 3.

33. Pardalos P.M., Siskos Y., Zoupounidis C., Advances in multicriteria Analysis, Kluwer Academic Publishers, Netherlands, (1995).

34. Reed, S.C., R. Bastian, S. Blank, and R. Knettry. Wetlands for Wastewater Treatment in Cold Climates, Proc., Water Reuse II, AWWA,1984,pp. 962-972, , Denver, CO.

35. Reed, S.C. and R.W. Crites. Handbook of Land Treatment Systems of Industrial and Municipal Wastes, Noyes Publications, Park Ridge, NJ, 1984.

36. Reed, S.C., E.J. Middlebrooks, and R.W. Crites. Natural Systems for Waste Management and Treatment, McGraw-Hill, New York, 1988

37. Roy B., Present M. and Silhol D., A programming method for determining which Paris metro stations should be renovated, European Journal of Operational Research 24 (1986), 318-334.

38. Roy B., Vanderpooten D., An overview on “The European school of MCDA: Emergence, basic features and current works”, European Journal of Operational Research 99 (1997), 26-27.

98

39. Schroeder, E.D. Water and Wastewater Treatment, McGraw-Hill, New York, 1977

40. Shefer D., Amir S., Frenkel A., Law-Yone H., Generating and evaluating alternative regional development plans, Environment and Planning B: Planning and Design (1997), vol. 15, p. 7-22.

41. Sterritt, R.M. and J.N. Lester. Microbiology for Environmental and Public Health Engineers, E. and F.N. Spon Ltd., New York, NY, 1988

42. Susskind L., The sitting puzzle. Balancing the economic and environmental gains and losses, Environmental Impact Assessment Review 5 (1985), 157 – 163.

43. U.S. Dept. of Interion. Water Reuse and Recycling, Office of Water Res. And Techn., Washington DC, 1979

44. U.S. EPA. Design Manual for Constructed and Floating Aquatic Plant Systems for Municipal Wastewater Treatment, EPA 625/1-88-022, Cincinnati, OH, September 1988

45. Water Pollution Control Federation (WPCF). Natural Systems for Wastewater Treatment, Manual of Practice FD-16, Alexandria, VA, February 1990

46. Water Pollution Control Federation. Water Reuse Manual of Practice SM-3. 2nd Ed., Washington, dc, 1989

47. Αγγελάκης Α.Ν. – Tchobanoglous G., ΄Υγρά Απόβλητα, Φυσικά Συστήµατα Επεξεργασίας και Ανάκτηση, Επαναχρησιµοποίηση και ∆ιάθεση Εκροών΄, Πανεπιστηµιακές Εκδόσεις Κρήτης.Ηράκλειο 1995

48. Αναπτυξιακό Συνέδριο Νοµού ∆ράµας, Μικρά αποκεντρωµένα συστήµατα επεξεργασίας λυµάτων, ∆ιαµαντής Ν. Καραµούζης, 2006

49. Ανδρεαδάκης Α., Σηµειώσεις µαθήµατος ΄Προχωρηµένες Μέθοδοι Επεξεργασίας Υγρών Αποβλήτων΄,Μ.Π.Σ.: Επιστήµη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων, Εθνικό Μετσόβειο Πανεπιστήµιο, Αθήνα 2006

50. Αραβώσης Κωνσταντίνος, Κούγκολος Αθανάσιος, Λέγκας Κωνσταντίνος – Μάκκας Αναστάσιος – Πατσής Κωνσταντίνος « Ανάπτυξη Μεθοδολογίας για την Αξιολόγηση των Εναλλακτικών Μεθόδων Επεξεργασίας Υγρών Απόβλητων µε τη χρήση της Πολυκριτηριακής Ανάλυσης », Ερευνητικές Εργασίες, 2003

51. Γερµανικός Κανονισµός ATV - Α262 για την Επεξεργασία Λυµάτων µε τη Μέθοδο των Τεχνητών Υγροτόπων

52. Ελληνική Νοµοθεσία, Γενικός Οικοδοµικός Κανονισµός (ΓΟΚ) 53. Λέκκας Θ.∆., Περιβαλλοντική Μηχανική ΙΙ: ∆ιαχείριση Υγρών αποβλήτων, Εκδ.

Λέκκας Θ.∆., Τµήµα Περιβάλλοντος, Πανεπιστήµιο Αιγαίου, Μυτιλήνη (2003). 54. ΄΄Ριζοτεχνική΄΄, Εταιρεία Βιολογικής Επεξεργσίας Λυµάτων µε Φυσικούς

Τρόπους, Ηπείρου 13, Αθήνα, Τηλ: 2106519659, 2007 55. Στασινάκης Α., Σηµειώσεις µαθήµατος ‘Σχεδιασµός Μονάδων’, Θεοφράστειο

Μ.Π.Σ.: Περιβαλλοντική και Οικολογική Μηχανική, Πανεπιστήµιο Αιγαίου, Τµήµα περιβάλλοντος, Μυτιλήνη (2007).

56. Σωτηράκης Ιωάννης, Εναλλακτικές ΜέθοδοιΕπεξεργασίας Λυµάτων : Μέθοδος Προσκολληµένης Βιοµάζας και Τεχνητοί Υγρότοποι – Τριτοβάθµια Επεξεργασία, 2003

57. Τσίγκας Ερωτόκριτος Μηχ. Ηλεκτρολόγου Μηχ. Άρθρο στο ΄΄Περιοδικό ΚΤΙΡΙΟ΄΄, 2003.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ∆ΙΕΥΘΥΝΣΕΙΣ:

http://www.envi-e.gr/results/edeya/edeya13.htm http://www.e-telescope.gr/gr/cat08/art08_030315.htm

99

http://www.hydro.ntua.gr/labs/sanitary/postgraduate/reclamation.pdf www.bioaction.gr www.hydroelectrica.com www.dppumps.gr www.hydrema.gr

100

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ. Στη συνέχεια παρατίθενται οι προσφορές από διάφορες εταιρείες µε τις οποίες είχαµε επικοινωνία, όσον αφορά για τα τρία από τα τέσσερα συστήµατα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων που µελετήθηκαν παραπάνω.