Εργαστηριακή προσομοίωση επεξεργασίας γκρίζου νερού μέσω κροκίδωσης και διύλισης σε φίλτρα άμμου και ενεργού άνθρακα - Γαλάνη, Ανδριανή (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, 2015)
Κύριο αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας ήταν η αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας ενός φυσικοχημικού συστήματος γκρίζου νερού αποτελούμενου κατά σειρά από μονάδες κροκίδωσης, καθίζησης, και διύλισης σε φίλτρο άμμου και ενεργού άνθρακα. Ως γκρίζο νερό χαρακτηρίζονται τα οικιακά υγρά απόβλητα, με την εξαίρεση της ροής που καταλήγει στην τουαλέτα, η οποία ονομάζεται μαύρο νερό. Συνεπώς, το γκρίζο νερό περιέχει ροές από το μπάνιο, το νιπτήρα, το πλυντήριο ρούχων και την κουζίνα, αν και σε αρκετές βιβλιογραφικές πηγές τα λύματα από την κουζίνα εξαιρούνται λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε λίπη, έλαια και οργανικές ενώσεις. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν συνολικά 4 κύκλοι πειραμάτων. Στους πρώτους 3 κύκλους, το σύστημα αποτελούνταν από δεξαμενή κροκίδωσης, δεξαμενή καθίζησης, φίλτρο άμμου και φίλτρο ενεργού άνθρακα, ενώ χρησιμοποιήθηκαν μείγματα γκρίζου νερού διαφορετικής σύστασης. Στον 4ο κύκλο πειραμάτων, αφαιρέθηκε η δεξαμενή καθίζησης και πραγματοποιούταν απευθείας διύλιση του κροκιδωμένου μείγματος γκρίζου νερού σε φίλτρο άμμου και στη συνέχεια σε φίλτρο ενεργού άνθρακα. Σημειώνεται ότι το κροκιδωτικό που χρησιμοποιήθηκε ήταν το θειικό αργίλιο (Al2(SO4)3). Οι παράμετροι που εξετάστηκαν σε κάθε στάδιο επεξεργασίας ήταν ορισμένα ποιοτικά και χημικά χαρακτηριστικά του γκρίζου νερού και συγκεκριμένα η θολότητα, η αγωγιμότητα, τα ολικά και πτητικά αιωρούμενα στερεά (TSS και VSS αντίστοιχα), το pH, το ολικό και διαλυτό χημικώς απαιτούμενο οξυγόνο (CODt και CODs αντίστοιχα) και οι ανιονικές τασιενεργές ενώσεις (LAS). Επίσης, μετρήθηκαν και οι συγκεντρώσεις ορισμένων μικροοργανικών ενώσεων και συγκεκριμένα της εννεϋλοφαινόλης (NP), της μονο-αιθοξυλιωμένης εννεϋλοφαινόλης (NP1EO), της δι-αιθοξυλιωμένης εννεϋλοφαινόλης (NP2EO), της δισφαινόλης (BPA) και της τρικλοζάνης (TCS). Τέλος, έγινε υπολογισμός της παραγόμενης ιλύος του κάθε συστήματος και καταγραφή της συχνότητας έκπλυσης των φίλτρων. Στον 1ο πειραματικό κύκλο, έγινε επεξεργασία μείγματος γκρίζου νερού με ροές από το νιπτήρα, τη μπανιέρα και το πλυντήριο ρούχων. Στο 2ο και 3ο κύκλο, στο παραπάνω μείγμα προστέθηκε και η ροή της κουζίνας (με διαφορετική αναλογία στο καθένα), ενώ στον 4ο, χρησιμοποιήθηκε το σύστημα της απευθείας διύλισης με επεξεργαζόμενο μείγμα αυτό του 2ου κύκλου. Βάσει των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από τα πειράματα, διαπιστώθηκε ότι και οι τελικές εκροές των εξεταζόμενων συστημάτων πληρούν τις προϋποθέσεις για περιορισμένη και απεριόριστη άρδευση, καθώς και για περιαστική και αστική χρήση, σύμφωνα με την Κ.Υ.Α. 145116/2011, αφού πρώτα υποστούν περαιτέρω επεξεργασία σε σύστημα απολύμανσης. Σημειώνεται επίσης ότι η ποιότητα τους είναι κατάλληλη και για οικιακή χρήση (π.χ. στο καζανάκι της τουαλέτας), σύμφωνα με τη διεθνή νομοθεσία. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν για αυτά τα συστήματα συγκρίθηκαν με αποτελέσματα προγενέστερων συστημάτων, στα οποία δε γινόταν κροκίδωση. Από τη σύγκριση αυτή, προέκυψε το συμπέρασμα ότι η κροκίδωση αποτελεί έναν καθοριστικό παράγοντα για τη μείωση της θολότητας και των αιωρούμενων στερεών στο γκρίζο νερού, ανεξάρτητα από το αν το επόμενο στάδιο επεξεργασίας είναι η καθίζηση ή η διύλιση μέσω φίλτρων. Όσον αφορά και στις δύο μορφές του χημικά απαιτούμενου οξυγόνου (COD) (σωματιδιακό και διαλυτό), στα συστήματα χωρίς κροκίδωση, μεγαλύτερο ποσοστό συμμετοχής στην απομάκρυνσή του έχει ο ενεργός άνθρακας (GAC). Αντιθέτως, στα υπόλοιπα εξεταζόμενα συστήματα, το σωματιδιακό COD απομακρύνεται κυρίως μέσω της καθίζησης. Παρόμοιο συμπέρασμα εξάχθηκε και για την απομάκρυνση των ανιονικών τασιενεργών ενώσεων (LAS). Σημειώνεται επίσης, ότι τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του επεξεργασμένου γκρίζου νερού των συστημάτων χωρίς κροκίδωση, το καθιστούν κατάλληλο μόνο για περιορισμένη άρδευση. Η σύγκριση των συστημάτων ως προς την παραγωγή ιλύος και τη συχνότητα έκπλυσης των φίλτρων έδειξε ότι με την προσθήκη της ροής του πλυντηρίου ρούχων και κυρίως της κουζίνας, αυξάνεται η ημερήσια παραγόμενη ιλύς, καθώς και το ποσοστό των πτητικών αιωρούμενων στερεών (VSS) σε αυτή. Επίσης, αυξάνεται και η συχνότητα έμφραξης του φίλτρου της άμμου, με αποτέλεσμα να απαιτούνται σημαντικές ποσότητες νερού για την έκπλυση του. Ταυτόχρονα, η προσθήκη της κουζίνας επιβαρύνει ιδιαιτέρως και το φίλτρο του ενεργού άνθρακα, με αποτέλεσμα να απαιτείται συχνή αντικατάστασή του και να αυξάνεται το λειτουργικό κόστος του συστήματος. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής πραγματοποιήθηκε και χαρακτηρισμός των ποιοτικών χαρακτηριστικών δειγμάτων γκρίζου νερού προερχόμενων από τα υγρά απόβλητα της χρήσης πλυντηρίου πιάτων, καθώς και δειγμάτων γκρίζου νερού από μια οικία στην Κρήτη. Από τα αποτελέσματα των αναλύσεων φάνηκε ότι η ροή του πλυντηρίου πιάτων έχει υψηλή αγωγιμότητα, σημαντική περιεκτικότητα σε φώσφορο (εξαιτίας των απορρυπαντικών που χρησιμοποιούνται) και υψηλή συγκέντρωση σε ολικά διαλυτά στερεά (TS), καθώς και ιδιαίτερα βασικό pH. Tο μεικτό γκρίζο νερό είχε σημαντικές συγκεντρώσεις σε αμμωνιακό άζωτο και σε ορισμένα βαρέα μέταλλα, η παρουσία των οποίων οφείλεται πιθανότατα στα υλικά σωληνώσεων της οικίας από την οποία προήλθαν τα δείγματα.