Μελέτη της μεταφοράς οσμών από κέντρα επεξεργασίας λυμάτων σε γειτονικές περιοχές

Abstract

The present study focuses on the development of an integrated approach to the study of the impacts caused from the presence of odorous compounds in the atmosphere. This study requires a special approach in relation to the study of "classical" pollutants. Initially, there must be a careful choice of model used for modelling the dispersion of odors in the air. For this reason we studied in detail the main models currently used, and taking into account the peculiarities in the analysis of the dispersion of odors, chosen as best model AERMOD built by USEPA. It was also necessary to modify the dispersion model applicable to such a study. Peak- to-mean ratios were used in order to convert the average hourly or average 30 min concentration calculated from the model to maximum values that may be observed during shorter time periods. Also the results may be below the odor threshold of the smell being studied but still causing a nuisance. The reason for this is that the odor threshold value corresponds to the concentration at which 50% of people exposed to it, are able to detect this odor. Even at lower concentrations, the smell can be detected by a smaller percentage of people. For this reason, the model results were expressed in terms of probability of detection and degree of annoyance caused by each odor. The modified dispersion model was applied to a wastewater treatment plant and a pig farm. In order to use representative meteorological data, we used observations from weather stations within the facilities. Emissions were calculated based on measurements that took place in the study facilities. There was also an investigation of possible emissions of airborne microorganisms from the wastewater treatment plant by performing measurements at indoor and outdoor sites of the facility . The results for the probability of detection and the degree of annoyance due to the emission of hydrogen sulphide and ammonia indicate that there is a strong likelihood of nuisance, especially during extreme weather conditions or in the case of increased emissions. Also various scenarios with different input data were applied in order to study the influence of different weather and different emissions of these compounds in the nuisance caused to nearby locations.

Η παρούσα διατριβή αποτελεί μια πρώτη προσπάθεια ανάπτυξης μιας ολοκληρωμένης πλατφόρμας εκτίμησης της όχλησης που μπορεί να προκληθεί από την εκπομπή οσμηρών χημικών ενώσεων στην ατμόσφαιρα. Η μελέτη των επιπτώσεων που προκαλούνται από την ύπαρξη οσμηρών χημικών ενώσεων στην ατμόσφαιρα απαιτεί μια ιδιαίτερη προσέγγιση σε σχέση με την μελέτη των «κλασσικών» ρύπων. Αρχικά απαιτείται προσεκτική επιλογή του μοντέλου που θα χρησιμοποιηθεί για την μοντελοποίηση της διασποράς των οσμών στην ατμόσφαιρα. Για το λόγο αυτό μελετήθηκαν αναλυτικά τα κυριότερα μοντέλα που χρησιμοποιούνται σήμερα και, λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιαιτερότητες που παρουσιάζει η μελέτη της διασποράς των οσμών, επιλέχθηκε ως καταλληλότερο το μοντέλο AERMOD που κατασκευάστηκε από την USEPA. Επιπλέον κρίθηκε απαραίτητη η τροποποίηση του μοντέλου διασποράς που εφαρμόζεται σε μια τέτοιου είδους μελέτη. Αρχικά εισήχθηκε ο λόγος μέγιστης προς τη μέση τιμή, ο οποίος μετατρέπει τις μέσες ωριαίες τιμές ή τις μέσες τιμές 30 min σε μέγιστες τιμές που μπορεί να παρατηρηθούν σε πολύ μικρότερο χρονικό διάστημα (της τάξης των λίγων δευτερολέπτων). Επίσης τα αποτελέσματα που προκύπτουν μπορεί να είναι μικρότερα από το όριο ανίχνευσης της οσμής που μελετάται, αλλά παρόλα αυτά να προκαλείται όχληση. Ο λόγος που συμβαίνει αυτό είναι ότι το όριο ανίχνευσης αντιστοιχεί στην συγκέντρωση για την οποία το 50% των ανθρώπων που εκτίθενται σε αυτήν ανιχνεύουν την οσμή. Ακόμα και σε μικρότερες συγκεντρώσεις όμως, η οσμή μπορεί να ανιχνευτεί από μικρότερο ποσοστό ανθρώπων. Για το λόγο αυτό τα αποτελέσματα του μοντέλου εκφράστηκαν σε όρους πιθανότητας ανίχνευσης και βαθμού όχλησης που προκαλείται από την κάθε οσμή. Το τροποποιημένο μοντέλο διασποράς εφαρμόστηκε σε ένα κέντρο επεξεργασίας λυμάτων και σε μια χοιροτροφική μονάδα. Για την εισαγωγή αντιπροσωπευτικών μετεωρολογικών δεδομένων στο μοντέλο χρησιμοποιήθηκαν παρατηρήσεις από μετεωρολογικούς σταθμούς οι οποίοι τοποθετήθηκαν εντός των εγκαταστάσεων. Οι εκπομπές υπολογίστηκαν βάσει μετρήσεων που πραγματοποιήθηκαν στις υπό μελέτη εγκαταστάσεις. Επίσης έγινε μια διερεύνηση για τυχόν εκπομπές αερομεταφερόμενων μικροοργανισμών από το κέντρο επεξεργασίας λυμάτων πραγματοποιώντας μετρήσεις τόσο σε εσωτερικούς χώρους της μονάδας όσο και σε εξωτερικούς. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν για την πιθανότητα ανίχνευσης και τον βαθμό όχλησης λόγω της εκπομπής υδρόθειου και αμμωνίας υποδεικνύουν ότι υπάρχει ισχυρή πιθανότητα όχλησης λόγω των οσμών, ειδικά σε ακραίες καιρικές συνθήκες ή όταν παρατηρούνται αυξημένες εκπομπές. Συγκεκριμένα από την εφαρμογή του μοντέλου για το κέντρο επεξεργασίας λυμάτων προέκυψε ότι η πιθανότητα ανίχνευσης του υδρόθειου στον γειτονικό οικισμό του Κουμπελί είναι μεγαλύτερη από 70% υπό δυσμενείς συνθήκες ενώ κατά την εφαρμογή των ευνοϊκότερων σεναρίων η πιθανότητα αυτή μειώνεται κάτω από 50%. Ο αντίστοιχος βαθμός όχλησης σε κάθε περίπτωση ήταν μικρότερος από 4 AU. Στην χοιροτροφική μονάδα διαπιστώθηκε ότι με την ανύψωση των καμινάδων κατά 2 m ή με την μείωση των εκπομπών κατά 50% η πιθανότητα ανίχνευσης και ο βαθμός όχλησης μειώνονται σημαντικά και για το υδρόθειο και για την αμμωνία. Η πιθανότητα ανίχνευσης του υδρόθειου μειώνεται κατά 30-35% ενώ της αμμωνίας μειώνεται κατά 35-42% κοντά στις πηγές.