Εργαστηριακή προσομοίωση συστήματος επεξεργασίας γκρίζου νερού - Μενδρινού, Παναγιώτα (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος. Εργαστήριο Υγειονομικής Τεχνολογίας., 2014)
Το νερό είναι ο σημαντικότερος πόρος για τη διατήρηση της ζωής των έμβιων όντων. Παρόλα αυτά, τα εκμεταλλεύσιμα αποθέματα νερού ολοένα και μειώνονται ποιοτικά και ποσοτικά. Αντίθετα, η ζήτηση νερού έχει αυξητική τάση. Συνεπώς, φαίνεται επιτακτική η ανάγκη για εξοικονόμηση νερού, αλλά και επαναχρησιμοποίησή του σε επίπεδο οικίας, αντί να καταλήγει στο αποχετευτικό δίκτυο. Τα λύματα που καταλήγουν στην αποχέτευση είναι μίγμα «μαύρου νερού», το οποίο προέρχεται από την λεκάνη της τουαλέτας, και «γκρίζου νερού», το οποίο περιλαμβάνει τα λύματα από τον νιπτήρα, τη μπανιέρα, τη ντουζιέρα, το πλυντήριο ρούχων και το πλυντήριο πιάτων. Σημειώνεται ότι, σε πολλές βιβλιογραφικές πηγές, τα λύματα που προέρχονται από τον νεροχύτη, δεν συμπεριλαμβάνονται στο γκρίζο, αλλά στο μαύρο νερό, λόγω του αυξημένου φορτίου τους σε οργανικές ενώσεις, λίπη και έλαια. Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει στόχο τον προσδιορισμό της αποτελεσματικότητας συστήματος επεξεργασίας γκρίζου νερού σε εργαστηριακή κλίμακα. Το γκρίζο νερό που χρησιμοποιήθηκε στο σύστημα επεξεργασίας γκρίζου νερού, αποτελούσε μίγμα λυμάτων από πραγματικά οικιακά απόβλητα, που προέρχονταν από τον νιπτήρα, το μπάνιο και το πλυντήριο ρούχων, στις αναλογίες που καθεμιά από αυτές τις ροές περιέχεται στα οικιακά λύματα. Πραγματοποιήθηκαν δύο κύκλοι πειραμάτων, που συνολικά διήρκεσαν τρεις μήνες. Στον πρώτο κύκλο πειραμάτων, το σύστημα επεξεργασίας γκρίζου νερού αποτελούνταν από 3 (τρία) διαδοχικά στάδια επεξεργασίας, τα οποία ήταν καθίζηση, αμμόφιλτρο και φίλτρο κοκκώδους ενεργού άνθρακα. Δείγματα γκρίζου νερού προς ανάλυση λαμβάνονταν από τα ανεπεξέργαστα λύματα, αλλά και έπειτα από κάθε στάδιο επεξεργασίας, δηλαδή από το υπερκείμενο γκρίζο νερό μετά την καθίζηση και ύστερα από την φίλτρανσή του μέσω του φίλτρου άμμου και του φίλτρου κοκκώδους ενεργού άνθρακα. Οι παράμετροι που μελετήθηκαν ήταν κάποια γενικά ποιοτικά χαρακτηριστικά, και συγκεκριμένα τα ολικά αιωρούμενα στερεά (TSS), τα πτητικά αιωρούμενα στερεά (VSS), η ηλεκτρική αγωγιμότητα και η θολότητα. Επίσης, προσδιορίσθηκαν εργαστηριακά κάποιες χημικές παράμετροι, όπως το ολικό COD (CODt), το διαλυτό COD (CODs), τα ανιονικά τασιενεργά (LAS) και το αμμωνιακό άζωτο (NH4-N). Τέλος, στα δείγματα μετρήθηκε η συγκέντρωση των βαρέων μετάλλων του χρωμίου (Cr), του ψευδαργύρου (Zn) και του χαλκού (Cu), αλλά και ορισμένων μικροοργανικών ενώσεων και συγκεκριμένα των μικροοργανικών διαταρρακτών εννεϋλοφαινόλης (NP), μονο-αιθοξυλιωμένης εννεϋλοφαινόλης (NP1EO), δι-αιθοξυλιωμένης εννεϋλοφαινόλης (NP2EO), δισφαινόλης (BPA) και τρικλοζάνης (TCS). Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις μετρήσεις των δειγμάτων και ειδικότερα η θολότητα και τα ολικά αιωρούμενα στερεά, συγκρίθηκαν με τα όρια που ορίζει η ελληνική νομοθεσία για την επαναχρησιμοποίηση επεξεργασμένων λυμάτων (ΚΥΑ 145116/2011). Σε ότι αφορά στις παραμέτρους αυτές, το γκρίζο νερό που προέρχεται από σύστημα επεξεργασίας που περιλαμβάνει καθίζηση, φίλτρο άμμου και φίλτρο κοκκώδους ενεργού άνθρακα, μπορεί να διατεθεί προς περιορισμένη άρδευση, υπό την προϋπόθεση ότι έχει υποστεί και απολύμανση. Προκειμένου να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα στην επεξεργασία του γκρίζου νερού, προστέθηκε στο σύστημα επεξεργασίας γκρίζου νερού vi του πρώτου κύκλου πειραμάτων ένα επιπλέον στάδιο επεξεργασίας. Αυτό το στάδιο επεξεργασίας ήταν η κροκίδωση των λυμάτων, με χρήση θειικού αργιλίου (Al2(SO4)3), σε δεξαμενή κροκίδωσης ανάντη της δεξαμενής καθίζησης. Πριν ξεκινήσει ο δεύτερος κύκλος πειραμάτων, πραγματοποιήθηκε μια σειρά από jar tests, με στόχο να υπολογισθεί η βέλτιστη δόση κροκιδωτικού, η οποία συσχετίσθηκε με τη θολότητα των ανεπεξέργαστων λυμάτων. Δείγματα λαμβάνονταν από τα ανεπεξέργαστα λύματα, αλλά και από τα επεξεργασμένα λύματα, έπειτα από κάθε στάδιο επεξεργασίας. Τα γενικά ποιοτικά χαρακτηριστικά που μελετήθηκαν ήταν και πάλι τα ολικά αιωρούμενα στερεά (TSS), τα πτητικά αιωρούμενα στερεά (VSS), η ηλεκτρική αγωγιμότητα και η θολότητα. Οι χημικές παράμετροι που προσδιορίσθηκαν ήταν το pH, το ολικό COD (CODt), το διαλυτό COD (CODs) και τα ανιονικά τασιενεργά (LAS). Επίσης, μετρήθηκε η συγκέντρωση των βαρέων μετάλλων του χρωμίου (Cr), του ψευδαργύρου (Zn) και του χαλκού (Cu). Τέλος, αναλύθηκε η ιλύς στη δεξαμενή καθίζησης ως προς τα ολικά και πτητικά αιωρούμενα στερεά (TSS,VSS), υπολογίσθηκε η μάζα ολικών αιωρούμενων στερεών στην ιλύ ανά κιλό κροκιδωτικού, καθώς και ο όγκος παραγόμενης ιλύος ανά ημέρα λειτουργίας του συστήματος επεξεργασίας γκρίζου νερού. Βάσει των αποτελεσμάτων από τη λειτουργία του ανωτέρου εργαστηριακού συστήματος διαπιστώθηκε ότι το επεξεργασμένο γκρίζο νερό πληροί τις προδιαγραφές που τίθενται στην ΚΥΑ 145116 για απεριόριστη άρδευση, με την προϋπόθεση ότι η τελική εκροή θα υποστεί απολύμανση. Επιπλέον, τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του επεξεργασμένου γκρίζου νερού το καθιστούν κατάλληλο και για χρήση στο καζανάκι για καθαρισμό της τουαλέτας, εάν συγκριθεί με τις αντίστοιχες οριακές τιμές που έχουν τεθεί διεθνώς για τέτοια χρήση. Στη συνέχεια, τα αποτελέσματα της λειτουργίας των δύο διαφορετικών συστημάτων (με και χωρίς κροκίδωση) συγκρίθηκαν μεταξύ τους και με τα αποτελέσματα προγενέστερου συστήματος επεξεργασίας, το οποίο τροφοδοτούνταν με μίγμα γκρίζου νερού από τον νιπτήρα και το μπάνιο. Από τη σύγκριση αυτή προέκυψε ότι η προσθήκη λυμάτων πλυντηρίου ρούχων στο ανεπεξέργαστο μίγμα γκρίζου νερού που περιείχε μόνο τις ροές του νιπτήρα και του μπάνιου, προκαλεί σημαντική αύξηση της συγκέντρωσης των ανιονικών τασιενεργών (LAS) στα ανεπεξέργαστα λύματα. Παρά την αύξηση του ρυπαντικού φορτίου στο ανεπεξέργαστο γκρίζο νερό, η αποτελεσματικότητα του συστήματος επεξεργασίας ήταν απόλυτα συγκρίσιμη. Το κυριότερο συμπέρασμα που αφορά στο σύστημα επεξεργασίας γκρίζου νερού που αποτελείται από καθίζηση, φίλτρο άμμου και φίλτρο ενεργού άνθρακα, είναι ότι το φίλτρο του κοκκώδους ενεργού άνθρακα είναι το καθοριστικότερο στάδιο επεξεργασίας για την απομάκρυνση της θολότητας, των ολικών και πτητικών αιωρούμενων στερεών (TSS,VSS), ολικού και διαλυτού COD, ανιονικών τασιενεργών (LAS), αλλά και όλων των ενδοκρινικών διαταρρακτών που εξετάσθηκαν στην παρούσα εργασία. Αντίθετα, με την προσθήκη της μονάδας κροκίδωσης ανάντη του ανωτέρω συστήματος, η επεξεργασία βελτιώνεται και ένα πολύ μεγάλο ποσοστό του ρυπαντικού φορτίου (κυρίως του σωματιδιακού και κολλοειδούς) απομακρύνεται στο σύστημα κροκίδωση – αμμόφιλτρο.