Ορθολογική περιβαλλοντική διαχείριση αστικών λυμάτων: βιολογικός καθαρισμός: πεδίο εφαρμογής: Κέντρο Επεξεργασίας Λυμάτων Ψυττάλειας

Abstract

Orthological environmental management of urban wastewater in a thorough biological treatment plant demands the combinatory study and evaluation of various parameters, the most important of which are: - The quantity and the quality of untreated wastewater - The environmental status of the final receiver of the treated wastewater (eutrophication phenomenon) - The required wastewater treatment - The possible alternative methods for the further utilization of the plant's final products - The current legislative status of each stage of the plant's design. So far, the biological treatment plants in Greece have been designed and constructed based on the treatment required and only. No such a plant in Greece has ever been designed based on all the above criteria. This fact has been the motive for this dissertation. The Psyttalia Wastewater Treatment Plant (PWSP) has been selected as a case study, because it arises to be the largest (it is designed to treat the quantity of 1.000.000 m3 of wastewater per day), the most important of its type in Greece and it is so long under construction. It treats the wastewater of the Metropolitan area of Athens. The PWSP is in Akrokeramos of Keratsini area (pretreatment units) and on Psyttalia Island (basic treatment units). Psyttalia Island is a tiny island in Saronikos gulf between Piraeus and Salamina Island. Except for the urban wastewater, toxic sewage from factories at a percentage of 20% of total wastewater also end up in the PWSP. The population of the area served by the sewerage network is estimated to be about 3.300.000 inhabitants at the total amount of 3.600.000. The total sewerage covers an area of 5.700 Km approximately. Though the primary treatment units (A' Phase project) have been constructed since 1994 and are in operation, the secondary treatment units - biological treatment, is under construction and it is estimated to be ready to operate by the end of 2003. A' phase project has been constructed in the period 1988-1994 and provides the primary treatment of the wastewater as well as the treatment of the sludge produced by the primary settlement tanks (anaerobic digestion and dewatering). Treated effluents end up in Saronikos gulf and more precisely on the marine area of Akrokeramos in Keratsini at a depth of 65 m through submarine pipes. The dewatered sludge ends up at the dump of Ano Liosia area. The B' phase project, constitutes the sequence of that one of A' phase. The construction of this project has been commenced in 1999 end is estimated to be finished at the end of 2003. It will provide the secondary treatment of the wastewater as well as the removal of nitrogen in accordance to 91/271/E.C. Directive for "sensitive" receivers. Inner Saronikos Gulf has been recently characterized, via Greek law, as to be a "sensitive" receiver. Drastically reduced pollution loading of b' phase effluents will undoubtedly improve the environmental status of Saronikos gulf. Nevertheless, the removal of phosphorus also should be considered since it \s not scientifically proved that eutrophication phenomenon is ameliorated through nitrogen removal and only. As far as solid sludge (quantity of 84.000 tons per year approximately) is concerned, it will be subjected to a mesophilic anaerobic digestion (at the retention time of 18 days). The additional thermal dewatering of the solid sludge is still examined. Thermally dewatered sludge should in fact provide the necessary characteristics so as the sludge to be safely disposed and utilized. Thermal dewatering will achieve the reduction at the 30% of the sludge's initial volume whilst thermally dewatered sludge is stabilized - sanitized and can be reused as a fuel in cement industries. Sludge could also be reused for agricultural purposes or to be composted if toxic elements influent (heavy metals etc.) is controlled. There has been no provision for the reuse of the liquid treated effluent (daily quantity of about 1.000.000 m3). Secondary effluent will be end up through the existing submarine pipes in Saronikos gulf. It is intended to thoroughly been examined the tertiary treatment of treated wastewater (filtration, disinfection) in order to irrigate neighboring areas such as Salamina Island, mount of Egaleo or for industry purposes.

Η ορθολογική περιβαλλοντική διαχείριση των αστικών λυμάτων σε ένα ολοκληρωμένο έργο βιολογικού καθορισμού απαιτεί τη συνδυαστική διερεύνηση και αξιολόγηση ποικίλων παραμέτρων όπως κυρίως: - Της ποσότητας και ποιότητας των ανεπεξέργαστων λυμάτων, - Της περιβαλλοντικής κατάστασης του τελικού αποδέκτη (φαινόμενα ευτροφισμού), - Του απαιτούμενου βαθμού επεξεργασίας των λυμάτων, - Των εναλλακτικών λύσεων για την αξιοποίηση των τελικών προϊόντων ενός βιολογικού καθαρισμού, κυρίως δηλαδή της στερεάς παραγόμενης ιλύος και των υγρών επεξεργασμένων λυμάτων, - Του ισχύοντος θεσμικού πλαισίου (καθώς και των τάσεων αυτού) για κάθε στάδιο του σχεδιασμού του. Έως σήμερα, τα έργα βιολογικών καθαρισμών που έχουν κατασκευαστεί στην Ελλάδα είχαν ως κύριο, εάν όχι μοναδικό, κριτήριο σχεδιασμού τους, τον απαιτούμενο βαθμό επεξεργασίας. Ως εκ τούτου, δεν υπάρχει στην Ελλάδα έργο βιολογικού καθαρισμού το οποίο να έχει σχεδιασθεί με βάση όλα τα παραπάνω κριτήρια, γεγονός που αποτέλεσε το εφαλτήριο για την εκπόνηση της παρούσας διατριβής. Ως πεδίο εφαρμογής της διατριβής επιλέχθηκε το Κέντρο Επεξεργασίας Λυμάτων Ψυττάλειας (ΚΕΛΨ), το μεγαλύτερο (μέση ημερήσια παροχή σχεδιασμού 1.000.000m3), σημαντικότερο και ταυτόχρονα υπό κατασκευή, έργο βιολογικού καθαρισμού της Ελλάδας, το οποίο επεξεργάζεται τα λύματα της ευρύτερης περιοχής της Αθήνας. Το ΚΕΛΨ βρίσκεται στον Ακροκέραμο Κερατσινίου (αντλιοστάσιο εισόδου, εγκαταστάσεις προ επεξεργασίας) και στη νήσο Ψυττάλεια (κύριες μονάδες επεξεργασίας), ένα μικρό νησί του Σαρωνικού κόλπου ανάμεσα στο Κερατσίνι και τη νήσο Σαλαμίνα. Στο ΚΕΛΨ συρρέουν επίσης, εκτός από τα αστικά λύματα της πρωτεύουσας, τα επεξεργασμένα βιομηχανικά λύματα (σε ποσοστό 20% του συνόλου των λυμάτων), τα βοθρολύματα των βορείων προαστίων από το Κέντρο Επεξεργασίας Λυμάτων της Μεταμόρφωσης, καθώς και οι απορροές ομβρίων του ιστορικού κέντρου των Αθηνών. Το συνολικό μήκος του δικτύου αποχέτευσης ακαθάρτων του λεκανοπεδίου Αθηνών είναι 5.700 km και ο σημερινός εξυπηρετούμενος από το δίκτυο πληθυσμός εκτιμάται σε 3,3 εκατ. επί συνόλου 3,6 εκατομμυρίων κατοίκων περίπου. Σήμερα, έχουν ήδη κατασκευασθεί και βρίσκονται σε λειτουργία οι εγκαταστάσεις πρωτοβάθμιας επεξεργασίας των λυμάτων (έργο Α' Φάσης), ενώ κατασκευάζεται και το έργο της δευτεροβάθμιας επεξεργασίας - ο βιολογικός καθαρισμός (έργο Β' Φάσης). Το έργο της Α ' Φάσης του ΚΕΛΨ κατασκευάστηκε την περίοδο 1988-94 και παρέχει πρωτοβάθμια επεξεργασία στα λύματα και επεξεργασία (αναερόβια χώνευση και αφυδάτωση) στην παραγόμενη από την πρωτοβάθμια καθίζηση ιλύ. Τα επεξεργασμένα λύματα (σημερινής ημερήσιας ποσότητας περίπου 650.000 m3) διατίθενται μέσω υποθαλάσσιου αγωγού εκβολής μεγάλου μήκους στο Σαρωνικό κόλπο και σε βάθος 65 μ. υπό την επιφάνεια της θάλασσας. Η παραγόμενη ιλύς (σημερινής ημερήσιας ποσότητας περίπου 300.000 m3) αποτίθεται στη χωματερή των Άνω Λιοσίων. Πρωταρχικός στόχος των έργων Α' Φάσης ήταν η προστασία των ακτών του Σαρωνικού από την μικροβιακή ρύπανση. Το υπό κατασκευή έργο της Β' Φάσης του ΚΕΛΨ, αποτελεί συνέχεια του έργου της Α' Φάσης. Η κατασκευή του άρχισε το 1999 και αναμένεται να ολοκληρωθεί το τέλος του 2003. Με την λειτουργία και του έργου της Β' Φάσης, το σύνολο των λυμάτων της ευρύτερης περιοχής των Αθηνών, που ανέρχεται σήμερα σε 700.000 m3 την ημέρα περίπου, θα υφίσταται πλήρη βιολογική επεξεργασία με πρόσθετη απομάκρυνση αζώτου, πριν την διάθεση στον τωρινό τελικό αποδέκτη, δηλαδή στον Σαρωνικό Κόλπο. Ο αρχικός σχεδιασμός του έργου της Β' Φάσης δεν προέβλεπε την απομάκρυνση του αζώτου, η οποία κατέστη στην πορεία του έργου απαραίτητη λόγω των τάσεων ευτροφισμού του Εσωτερικού Σαρωνικού κόλπου, τμήμα του οποίου με πρόσφατη Υπουργική Απόφαση έχει κηρυχθεί ως «ευαίσθητο». Με τη βιολογική επεξεργασία των λυμάτων στις νέες εγκαταστάσεις, η ποιότητα της εκροής θα βελτιωθεί δραστικά σε σχέση με την σημερινή κατάσταση, καθότι θα πραγματοποιείται πλήρης νιτροποίηση - απονιτροποίηση (αφαίρεση αζώτου σε ποσοστό 70-80%) καθώς και απομάκρυνση του οργανικού φορτίου (BODs) σε ποσοστό μεγαλύτερο από 90% Επίσης, θα επιτυγχάνεται και σημαντική (σε ποσοστό 60% περίπου) μείωση του περιεχόμενου στα λύματα φωσφόρου. Με τη δραστική μείωση των εκπομπών (οργανικού φορτίου και θρεπτικών) αναμένεται σημαντική βελτίωση στην ποιότητα των νερών στον εσωτερικό Σαρωνικό κόλπο (αύξηση συγκέντρωσης οξυγόνου, μείωση συγκέντρωσης θρεπτικών), ιδιαίτερα στην χαρακτηρισθείσα «ευαίσθητη» περιοχή εγγύς του αγωγού εκβολής. Παρόλα αυτά, σκόπιμο θα ήταν να εξετασθεί επιπλέον η περαιτέρω (τριτοβάθμια) απομάκρυνση του φωσφόρου από τα λύματα, καθότι από τα μέχρι σήμερα στοιχεία και έρευνες δεν είναι απόλυτα εξακριβωμένο ότι με την απομάκρυνση του αζώτου και μόνο μπορεί ο Σαρωνικός να διασφαλισθεί αποτελεσματικά από τον ευτροφισμό, ιδιαίτερα στις περιοχές που επηρεάζονται άμεσα από τη διάθεση των επεξεργασμένων λυμάτων. Όσον αφορά την παραγόμενη ιλύ στο ΚΕΑΨ (870 m3 την ημέρα), έχει προβλεφθεί να υφίσταται μεσοφιλική αναερόβια χώνευση (με μέσο χρόνο παραμονής 18 ημέρες), ενώ διερευνάται και η πρόσθετη επεξεργασία της με θερμική ξήρανση της ιλύος, με την οποία θα δημιουργηθούν οι κατάλληλες προϋποθέσεις για την αξιοποίηση και ασφαλή τελική διάθεση της. Με τη θερμική ξήρανση θα επιτυγχάνεται σημαντική μείωση του βάρους και του όγκου της παραγόμενης ιλύος (στο 1/3 του αρχικού περίπου), ενώ παράλληλα η ξηραμένη ιλύς θα είναι πλήρως σταθεροποιημένη - uγειονοποιημένη, γεγονός το οποίο θα επιτρέπει την περαιτέρω αξιοποίηση της, ως καύσιμο κυρίως στις εγγύς της περιοχής τσιμεντοβιομηχανίες. Η διάθεση της ιλύος στο έδαφος, ως βελτιωτικό υλικό, θα καταστεί δυνατή εφόσον ελεγχθούν αποτελεσματικά οι εισροές τοξικών ουσιών και βαρέων μετάλλων από τις βιομηχανίες στα δίκτυο αποχέτευσης. Ποσότητα της αφυδατωμένης ιλύος θα μπορεί να διατεθεί πλέον και για άλλες χρήσεις, όπως η λιπασματοποίηση (κομποστοποίηση) από κοινού με το οργανικό κλάσμα των αστικών απορριμμάτων στην μονάδα του ΕΣΔΚΝΑ στα Νέα Λιόσια. Για το σύνολο των επεξεργασμένων υγρών λυμάτων, μέσης ημερήσιας ποσότητας 1.000.000 m3, με το πέρας και του έργου της Β' Φάσης, δεν έχει προβλεφθεί η περαιτέρω επεξεργασία και αξιοποίηση, παρά θα «απορρίπτονται» στο Σαρωνικό κόλπο όπως γίνεται έως σήμερα. Σκόπιμο θα ήταν να εξεταστεί η περαιτέρω επεξεργασία τους (διύλιση και απολύμανση), προκειμένου να επαναχρησιμοποιηθούν για αρδευτικούς σκοπούς π.χ. στις εγγύς περιοχές της Σαλαμίνας, του Αιγάλεω, για τη δημιουργία και συντήρηση των χώρων πρασίνου που προβλέπονται εν όψει των Ολυμπιακών του 2004 (π.χ. Αγ. Κοσμάς) ή τέλος ως βιομηχανικό νερό στις διάφορες βιομηχανικές μονάδες της ευρύτερης περιοχής του έργου.