ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ
ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ
ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
ΚΙΝΔΥΝΟΙ ΓΙΑ ΤΗ ΔΗΜΟΣΙΑ ΥΓΕΙΑ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ ΤΗΝ
ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ
ΚΩΣΤΟΠΟΥΛΟΥ ΣΟΦΙΑ
ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΣΑΖΑΚΛΗ ΕΛΕΝΗ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΧΡΥΣΙΚΟΠΟΥΛΟΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ
ΠΑΤΡΑ, ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ 2019
Η παρούσα εργασία αποτελεί πνευματική ιδιοκτησία του φοιτητή («συγγραφέας/δημιουργός») που την εκπόνησε. Στο πλαίσιο της πολιτικής ανοικτής πρόσβασης ο συγγραφέας/δημιουργός εκχωρεί στο ΕΑΠ, μη αποκλειστική άδεια χρήσης του δικαιώματος αναπαραγωγής, προσαρμογής, δημόσιου δανεισμού, παρουσίασης στο κοινό και ψηφιακής διάχυσής τους διεθνώς, σε ηλεκτρονική μορφή και σε οποιοδήποτε μέσο, για διδακτικούς και ερευνητικούς σκοπούς, άνευ ανταλλάγματος και για όλο το χρόνο διάρκειας των δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας. Η ανοικτή πρόσβαση στο πλήρες κείμενο για μελέτη και ανάγνωση δεν σημαίνει καθ’
οιονδήποτε τρόπο παραχώρηση δικαιωμάτων διανοητικής ιδιοκτησίας του συγγραφέα/δημιουργού ούτε επιτρέπει την αναπαραγωγή, αναδημοσίευση, αντιγραφή, αποθήκευση, πώληση, εμπορική χρήση, μετάδοση, διανομή, έκδοση, εκτέλεση, «μεταφόρτωση» (downloading), «ανάρτηση» (uploading), μετάφραση, τροποποίηση με οποιονδήποτε τρόπο, τμηματικά ή περιληπτικά της εργασίας, χωρίς τη ρητή προηγούμενη έγγραφη συναίνεση του συγγραφέα/δημιουργού. Ο συγγραφέας/δημιουργός διατηρεί το σύνολο των ηθικών και περιουσιακών του δικαιωμάτων.
ΚΙΝΔΥΝΟΙ ΓΙΑ ΤΗ ΔΗΜΟΣΙΑ ΥΓΕΙΑ ΠΟΥ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ ΜΕ ΤΗΝ
ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ
ΚΩΣΤΟΠΟΥΛΟΥ ΣΟΦΙΑ
Επιτροπή Επίβλεψης Διπλωματικής Εργασίας Επιβλέπων Καθηγητής
Ελένη Σαζακλή
Συν- Επιβλέπων Καθηγητής Χρυσικόπουλος Κωνσταντίνος
Πάτρα, Σεπτέμβριος 2019
“Water should not be judged by its history, but by its quality”
Dr Louis van Vuuren, National Institute of Water Research
South Africa, 2005
ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Η επεξεργασία των υγρών αποβλήτων με σκοπό την επαναχρησιμοποίηση του ανακτημένου νερού είναι ένας τομέας που βρίσκεται στο ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας και των διεθνών περιβαλλοντικών οργανισμών εδώ και πολλά χρόνια. Το ενδιαφέρον αυτό βαίνει αυξανόμενο με το πέρασμα των χρόνων λόγω της αυξανόμενης έλλειψης νερού στον πλανήτη. Από μελέτες και έρευνες που έχουν διεξαχθεί από αρμόδιους φορείς έχουν καθοριστεί κατευθυντήριες οδηγίες τις οποίες χρησιμοποιούν τα ενδιαφερόμενα κράτη και οι ρυθμιστικές αρχές για να αναπτύξουν το νομικό πλαίσιο σύμφωνα με το οποίο θα γίνεται η επαναχρησιμοποίηση του ανακτημένου νερού με σκοπό την προστασία της δημόσιας υγείας και την προστασία του περιβάλλοντος.
Η επαναχρησιμοποίηση του ανακτημένου νερού διακρίνεται σε πολλές κατηγορίες ανάλογα με την τελική χρήση του ανακτημένου νερού. Έτσι υπάρχει επαναχρησιμοποίηση για άρδευση αγροτικής γης, για άρδευση αστικής και περιαστικής γης, για βιομηχανική χρήση, για εμπλουτισμό υπόγειων υδροφορέων, για την αντιμετώπιση της υφαλμύρινσης παραθαλάσσιων υδροφόρων οριζόντων και για πόσιμη χρήση με ή χωρίς χρήση περιβαλλοντικού ή τεχνητού ταμιευτήρα. Το επίπεδο επεξεργασίας που εφαρμόζεται σε κάθε περίπτωση εξαρτάται από την τελική χρήση του ανακτημένου νερού και καθορίζεται από σχετική νομοθεσία. Οι χρήσεις εκτός της άμεσης πόσιμης χρήσεις έχουν εφαρμοστεί σε πολλές χώρες εδώ και πολλά χρόνια , ιδίως σε περιοχές με ξηρό και ημίξηρο κλίμα που αντιμετωπίζουν προβλήματα έλλειψης νερού.
Η επαναχρησιμοποίηση του ανακτημένου νερού για πόσιμη χρήση ήταν ένα ζήτημα που προκαλούσε πολλές συζητήσεις στην επιστημονική κοινότητα λόγω των κινδύνων που πιθανώς να εγκυμονούσε για την ανθρώπινη υγεία. Όμως η ανάπτυξη και η βελτιστοποίηση των προηγμένων μεθόδων επεξεργασίας έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή ανακτημένου νερού υψηλής ποιότητας που ικανοποιεί τα πρότυπα ποιότητας του πόσιμου νερού που έχουν καθοριστεί από τους αρμόδιους οργανισμούς. Ταυτόχρονα η ανάπτυξη και η εφαρμογή της μελέτης ανάλυσης κινδύνου στα συστήματα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων έχει συνδράμει ουσιαστικά στην διασφάλιση της εύρυθμης, αποδοτικής και αξιόπιστης επεξεργασίας, έχει κάμψει τις όποιες αμφιβολίες και προκαταλήψεις και εγγυάται την ασφάλεια του ανακτημένου νερού .
Οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Αυστραλία είναι οι πρωτοπόρες χώρες στον τομέα της επαναχρησιμοποίησης του ανακτημένου νερού από την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων και έχουν αναπτύξει ένα εύρωστο και αποτελεσματικό νομοθετικό πλαίσιο, που διευκολύνει την ανάπτυξη ολοκληρωμένων σχεδίων διαχείρισης των υδάτινων αποθεμάτων τους. Στην Ευρώπη δεν υπάρχει ειδική νομοθεσία για την επαναχρησιμοποίηση του ανακτημένου νερού και όποια έργα έχουν κατασκευαστεί στις διάφορες χώρες στηρίζονται στις επιμέρους εθνικές νομοθεσίες και σε οδηγίες της Ε.Ε. που το περιεχόμενό τους είναι σχετικό με την ποιότητα του νερού ή την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων.
Λέξεις Κλειδιά:
Επαναχρησιμοποίηση υγρών αποβλήτων, Δημόσια Υγεία, Μελέτη Ανάλυσης Κινδύνου, Προσέγγιση Πολλαπλών Φραγμών, Τιμή Λογαριθμικής Μείωσης
ABSTRACT
Wastewater treatment for the reuse of reclaimed water is an area of concern in the scientific community and international environmental organizations for many years. This interest has increased over the years due to the growing shortage of water on the planet. Studies and researches carried out by competent bodies have established guidelines that are used from the concerned countries and regulators to develop the legal framework for the reuse of reclaimed water to protect public health and the environment.
The reuse of reclaimed water involves several categories depending on the final use of the reclaimed water. There is reuse for irrigation of agricultural land, for irrigation of urban and peri-urban land, for industrial use, for the augmentation of underground aquifers, to preventing seawater intrusion into coastal aquifers and for potable reuse with or without the use of an environmental or artificial reservoir. The level of wastewater treatment applied in each case depends on the final use of the reclaimed water and is determined by relevant legislation. The reuse of reclaimed water, except for potable use, has been applied in many countries for many years, particularly in arid and semi-arid areas facing water scarcity.
The re-use of reclaimed water for potable reuse has been an issue that has led to many discussions across the scientific community due to the risks that might pose to human health.
However, the development and optimization of advanced treatment processes result in the production of high-quality reclaimed water that meets the drinking water quality standards established by the stakeholders. At the same time, the development and implementation of the risk analysis procedure in the wastewater treatment systems has substantially contributed to ensure a robust, efficient and reliable treatment as well as to eliminate any doubts and prejudices of the society and guarantees the safety of recovered water.
The United States and Australia are the leading countries in the reuse of reclaimed water from wastewater treatment and have developed a strong and effective legislative framework that facilitates the development of integrated management plans of their aquatic resources.
Meanwhile, in Europe, there is no specific legislation for the reuse of reclaimed water and all wastewater treatment facilities built in the different countries are based on their respective national laws and EU directives, the context of which is relevant to wastewater treatment and the quality of water.
Keywords:
Wastewater Reuse, Public Health, Risk Assessment, Multiply Barrier Approach, Log- Reduction Value
Περιεχόμενα
ΠΕΡΙΛΗΨΗ ... v
ABSTRACT ... vii
Περιεχόμενα ... ix
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ... 1
2. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ- ΠΟΙΟΤΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΜΕΝΟΥ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ... 6
2.1 Εφαρμογές επαναχρησιμοποίησης υγρών αποβλήτων ... 6
2.2 Ποιοτικά Πρότυπα για τις Διάφορες Χρήσεις ... 13
3. ΠΛΑΙΣΙΟ ΚΑΝΟΝΙΣΜΩΝ ( Ή ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ) ... 25
3.1.ΔΙΕΘΝΕΣ ΠΛΑΙΣΙΟ ... 25
3.1.1 ΗΠΑ... 25
3.1.2 ΔΙΕΘΝΕΙΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ... 31
3.1.3 ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΑΥΣΤΡΑΛΙΑΣ ... 34
3.2 ΕΥΡΩΠΑΙΚΟ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ... 38
3.3 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΝΟΜΟΘΕΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ... 43
4. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ... 45
4.1 Άμεση Πόσιμη Επαναχρησιμοποίηση στην πόλη Windhoek στη Ναμίμπια ... 45
4.2 Επαναχρησιμοποίηση νερού για αστική χρήση στην πόλη St. Petersburg, FL, USA ... 48
4.3 Πρόγραμμα επαναχρησιμοποίησης υγρών αποβλήτων στο San Antonio, Texas, USA για περιαστική άρδευση, περιβαλλοντική αποκατάσταση και βιομηχανική χρήση. ... 49
4.3 Ανάκτηση νερού για εμπλουτισμό υπόγειου υδροφορέα St. Andre των Φλαμανδικών Δρυμών στο Βέλγιο και άντληση νερού για πόσιμη χρήση – Επαναχρησιμοποίηση για έμμεση πόσιμη χρήση. ... 53
4.4 Επαναχρησιμοποίηση του νερού στην Κύπρο ... 55
4.5 Επαναχρησιμοποίηση υγρών αποβλήτων στην Ελλάδα ... 59
5. ΚΙΝΔΥΝΟΙ ΓΙΑ ΤΗΝ ΔΗΜΟΣΙΑ ΥΓΕIΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ
ΤΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΜΕΝΩΝ ΛΥΜΑΤΩΝ ... 66
5.1. Μικροβιολογικός κίνδυνος... 67
5.1.1 Βακτήρια ... 70
5.1.2 Ιοί ... 72
5.1.3 Πρωτόζωα ... 73
5.1.4 Έλμινθες ... 75
5.2 Χημικός Κίνδυνος ... 77
5.2.1 Ανόργανες χημικές ουσίες ... 78
5.2.2 Οργανικές χημικές ουσίες ... 86
5.3 Ραδιολογικός κίνδυνος ... 94
6. ΜΕΛΕΤΗ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΚΙΝΔΥΝΟΥ ΓΙΑ ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΜΕΝΩΝ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΓΙΑ ΑΜΕΣΗ ΠΟΣΙΜΗ ΧΡΗΣΗ. ... 96
6.1 Μελέτη Ανάλυσης Κινδύνου ... 96
6.2 Εκτίμηση κινδύνου για την υγεία. ... 97
6.3 Διαχείριση Κινδύνου ... 101
6.3.1 Μείωση κινδύνου και διαχείριση ... 103
6.4 Επικοινωνία κινδύνου ... 111
6.5 Στόχοι για την προστασία της δημόσιας υγείας ... 111
6.5.1 Μεγέθη για την μέτρηση των κινδύνων υγείας ... 113
6.5.2 Στόχοι μείωσης μικροβιακού κινδύνου ... 116
6.5.3 Στόχοι μείωσης χημικού κινδύνου ... 127
6.5.4 Στόχοι μείωσης ραδιολογικού κινδύνου ... 135
7. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ... 139
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ... 142
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Το νερό είναι ένας πολύτιμος πόρος που δέχεται πιέσεις από πολλούς παράγοντες. Η παγκόσμια ανάπτυξη της οικονομίας και του πληθυσμού αυξάνουν τη ζήτηση σε νερό ενώ ταυτόχρονα αυξάνουν και την ποσότητα των παραγόμενων αποβλήτων που θεωρείται μια υποβαθμισμένη και επικίνδυνη μορφή νερού, γεγονός που εντείνει την ανάγκη αποδοτικής και αξιόπιστης επεξεργασίας ώστε τα υγρά απόβλητα να μην απορρίπτονται ανεπεξέργαστα στο περιβάλλον προκαλώντας ανεπανόρθωτη ζημιά. Επιπλέον η κλιματική αλλαγή και η άνοδος της θερμοκρασίας του πλανήτη εντείνουν τις συνθήκες ξηρασίας αυξάνοντας την ερημοποίηση και επιδρούν αρνητικά στα αποθέματα πόσιμου νερού παγκοσμίως. Σε πρόσφατη ανακοίνωσή του ο Οργανισμός Ηνωμένων Εθνών έκρουσε τον κώδωνα του κινδύνου διαπιστώνοντας ότι μέχρι το 2025 1,8 δισεκατομμύρια άνθρωποι θα βιώσουν απόλυτη έλλειψη νερού ενώ τα 2/3 του παγκόσμιου πληθυσμού θα ζουν σε συνθήκες ανεπαρκών ποσοτήτων νερού.
Στα πλαίσια της βιώσιμης ανάπτυξης οι ανωτέρω λόγοι έχουν οδηγήσει στην διαπίστωση ότι τα υγρά απόβλητα πρέπει να αντιμετωπιστούν από τις κοινωνίες ως ένας πολύτιμος φυσικός πόρος και ως ένα μέρος του φυσικού κύκλου του νερού (σχήμα 1.1) , καθώς και στην θέσπιση του Βιώσιμου Αναπτυξιακού Στόχου 6 (SDG 6), που απαιτεί την μείωση κατά το ήμισυ της ποσότητας των ανεπεξέργαστων αποβλήτων που διατίθεται στο περιβάλλον, την αύξηση της επαναχρησιμοποίησης του ανακτημένου νερού και την υποστήριξη των κοινοτήτων, κυρίως στις αναπτυσσόμενες και υποανάπτυκτες χώρες, στην ανάπτυξη μονάδων επεξεργασίας υγρών αποβλήτων για επαναχρησιμοποίηση του ανακτημένου νερού μέχρι το 2030 ( σχήμα 1.2).
Σχήμα 1.1: Τα υγρά απόβλητα στον υδρολογικό κύκλο. [30]
Σχήμα 1.2: Ποσοστό ανεπεξέργαστων υγρών αποβλήτων το 2015 σε χώρες με διαφορετικό ατομικό εισόδημα και ο προβλεπόμενος στόχος για το 2030 του SDG 6. [30]
Η επαναχρησιμοποίηση του ανακτημένου νερού βρίσκει πολλές εφαρμογές όπως στην αγροτική άρδευση, στην αστική και περιαστική άρδευση, στον εμπλουτισμό των υπόγειων υδροφορέων, στην προστασία των παράκτιων υδροφόρων οριζόντων από την υφαλμύρινση καθώς και για πόσιμη χρήση. Όλες οι εφαρμογές εκτός της πόσιμης χρήσης έχουν εφαρμοστεί σε πολλές χώρες και για πολλά χρόνια για την αντιμετώπιση των προβλημάτων λειψυδρίας που είχαν και την διατήρηση των φυσικών πόρων του νερού. Πλέον ανάπτυξη γνωρίζει και η εφαρμογή για πόσιμη χρήση επειδή τα τελευταία χρόνια έχουν εξελιχθεί και αναπτυχθεί με ιδιαίτερη επιτυχία και αποτελεσματικότητα οι προηγμένες μέθοδοι επεξεργασίας που συνοδευόμενες από απολύμανση δίνουν νερό που η ποιότητά του ικανοποιεί τα κριτήρια ποιότητας του πόσιμου νερού. Πρωτοπόρο έργο στον τομέα αυτό είναι η μονάδα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων στο Windhoek, Namibia που λειτουργεί από το 1968 και παράγει νερό από τα υγρά απόβλητα το οποίο αναμιγνύεται σε ποσοστό 35% με φυσικό νερό και οδηγείται στην κατανάλωση με απόλυτη ασφάλεια. Για κάθε εφαρμογή επαναχρησιμοποίησης υπάρχει κατάλληλο νομοθετικό πλαίσιο από τα κράτη και κατευθυντήριες οδηγίες από παγκόσμιους οργανισμούς, που ορίζουν τα απαιτούμενα κριτήρια ποιότητας που θα πρέπει να ικανοποιεί το ανακτημένο νερό καθώς και τους τρόπους εφαρμογής του.
Η πόσιμη επαναχρησιμοποίηση χωρίζεται σε 2 κατηγορίες : α) την έμμεση επαναχρησιμοποίηση β) την άμεση επαναχρησιμοποίηση. Αυτή η επαναχρησιμοποίηση του ανακτημένου νερού είναι προγραμματισμένη και υπόκειται σε τεχνολογική, διαχειριστική και νομοθετική ρύθμιση και έλεγχο και πρέπει να διακρίνεται από την απρογραμμάτιστη επαναχρησιμοποίηση που δυστυχώς συμβαίνει σε πολλά μέρη του πλανήτη μιας και μεγάλες ποσότητες υγρών αποβλήτων διοχετεύονται σε φυσικούς αποδέκτες χωρίς επαρκή επεξεργασία.
Η επαρκής και αποδοτική επεξεργασία είναι απαραίτητη διότι τα υγρά απόβλητα περιέχουν μικροβιολογικά, χημικά και ραδιενεργά συστατικά τα οποία αν δεν απομακρυνθούν με την κατάλληλη μέθοδο επεξεργασίας συνιστούν κίνδυνο για την δημόσια υγεία και το περιβάλλον. Στους μικροβιολογικούς κινδύνους εντάσσονται οι παθογόνοι μικροοργανισμοί όπως οι ιοί, τα βακτήρια, τα πρωτόζωα και οι έλμινθες, που έχουν τη δυνατότητα της επιβίωσης στο νερό για μεγάλο χρονικό διάστημα και προκαλούν ξαφνικές και οξείες επιδημίες κυρίως γαστρεντερικών ασθενειών, αναπνευστικές παθήσεις, τύφο, πυρετό, ελονοσία κλπ., που κυμαίνονται σε δριμύτητα από απλή ασθένεια ως θανατηφόρα. Στους
χημικούς κινδύνους εντάσσεται ένα μεγάλο πλήθος χημικών ουσιών, το είδος των οποίων και η συγκέντρωσή τους εξαρτάται από την προέλευση των υγρών αποβλήτων και περιλαμβάνει τόσο οργανικές όσο και ανόργανες χημικές ουσίες. Χωρίζονται σε 2 κατηγορίες: α) Στις χημικές ουσίες για τις οποίες έχει θεσμοθετηθεί μέγιστο όριο συγκέντρωσης και για τις οποίες θεωρείται ότι η ύπαρξή τους στα υγρά απόβλητα σε συγκεντρώσεις μικρότερες της ανώτατης αυτής τιμής δεν εγκυμονεί κίνδυνο για την δημόσια υγεία. β) Στις χημικές ουσίες που θεωρούνται επικίνδυνες σε οποιαδήποτε συγκέντρωση και απαγορεύονται. Γενικά τα χημικά συστατικά των υγρών αποβλήτων έχουν σοβαρές μακροχρόνιες αρνητικές επιπτώσεις στην δημόσια υγεία και προκαλούν καρκίνο, γονιδιακές μεταλλάξεις, τοξικά φαινόμενα κλπ.
Ιδιαίτερη κατηγορία χημικών ουσιών αποτελούν οι αναδυόμενες ουσίες, οι οποίες έχουν παρατηρηθεί στα υγρά απόβλητα τα τελευταία χρόνια είτε γιατί είναι καινούργιες ουσίες, είτε γιατί έχει αυξηθεί η κατανάλωσή τους είτε γιατί τώρα έχει γίνει δυνατή η ανίχνευσή τους. Για τις ουσίες αυτές δεν υπάρχουν θεσμοθετημένα όρια, ούτε είναι γνωστές οι τυχόν επιδράσεις τους στην δημόσια υγεία αλλά βρίσκονται υπό παρακολούθηση διότι υπάρχουν ενδείξεις ότι προκαλούν προβλήματα στο ενδοκρινικό σύστημα, διαταραχές στο νευρικό σύστημα και εμφανίζουν φαινόμενα βιοσυσσώρευσης. Ο ραδιολογικός κίνδυνος σε συνηθισμένες καταστάσεις (και όχι σε έκτακτες λόγω π.χ. κάποιου πυρηνικού ατυχήματος) δεν είναι ιδιαίτερα σημαντικός διότι σπανίζουν τα ραδιονουκλίδια στα υγρά απόβλητα.
Ιδιαίτερη προσοχή απαιτείται για τα απόβλητα των ιατρικών μονάδων. Πάντα υπάρχει έλεγχος για την ύπαρξη ραδιονουκλιδίων εξαιτίας του σοβαρού κινδύνου που εγκυμονεί η τυχόν ύπαρξή τους ακόμα και σε ελάχιστες ποσότητες.
Σ’ ένα πρόγραμμα διαχείρισης υγρών αποβλήτων με σκοπό την επαναχρησιμοποίηση πολύ σημαντικό ρόλο στην διασφάλιση της δημόσιας υγείας παίζει η εκπόνηση μελέτης ανάλυσης κινδύνου, η οποία γίνεται από ειδικούς με επιστημονική κατάρτιση και εμπειρία και περιλαμβάνει 3 βασικά μέρη: την εκτίμηση του κινδύνου, την διαχείριση του κινδύνου και την επικοινωνία του κινδύνου. Η μελέτη αυτή δίνει την δυνατότητα στα ενδιαφερόμενα μέρη να αναπτύξουν σχέδια διαχείρισης των υγρών αποβλήτων με σκοπό την επαναχρησιμοποίηση με τρόπο εύρωστο, αποδοτικό και αξιόπιστο διασφαλίζοντας την δημόσια υγεία, την προστασία του περιβάλλοντος και εν τέλει την επιτυχία του σχεδίου αυτού. Στην διαχείριση του κινδύνου σημαντικό ρόλο παίζει η εφαρμογή της προσέγγισης των πολλαπλών σταδίων στο σύστημα διαχείρισης των υγρών αποβλήτων, που εγγυάται την
ασφάλεια του ανακτημένου νερού ακόμα κι αν υπάρξει κάποια τεχνολογική, μηχανική ή ελεγκτική αστοχία στο σύστημα.
Τέλος σε όλα τα σχέδια για επεξεργασία και επαναχρησιμοποίηση των υγρών αποβλήτων τίθενται στόχοι υγείας που θα πρέπει να επιτυγχάνονται μέσω των διεργασιών επεξεργασίας.
Οι στόχοι αυτοί καθορίζουν το είδος και τα στάδια της επεξεργασίας που θα ακολουθηθεί και το είδος του ελέγχου που θα διενεργείται ώστε το παραγόμενο νερό να ικανοποιεί τα ποιοτικά κριτήρια της χρήσης για την οποία προορίζεται. Οι στόχοι υγείας περιγράφονται στις κατευθυντήριες γραμμές των αρμόδιων περιβαλλοντικών οργανισμών και θεσμοθετούνται με τους νόμους της πολιτείας.
2. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΕΠΑΝΑΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ- ΠΟΙΟΤΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ
ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΜΕΝΟΥ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ
2.1 Εφαρμογές επαναχρησιμοποίησης υγρών αποβλήτων
Η ανάκτηση νερού από την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων και η επαναχρησιμοποίησή του σε διάφορες χρήσεις έχει βρει εφαρμογή σε πολλές χώρες παγκοσμίως και ιδιαίτερα σε αυτές που αντιμετωπίζουν προβλήματα έλλειψης νερού. Οι χρήσεις του ανακυκλωμένου νερού σε κάθε περίπτωση καθορίζονται από τη νομοθεσία της κάθε χώρας και ακολουθούν τις οδηγίες των αρμόδιων αρχών. Εδώ θα γίνει αναφορά στις χρήσεις που επιτρέπει η ελληνική νομοθεσία (ΚΥΑ 145116/2011/ΦΕΚ Β’ 354 & ΚΥΑ 191002/2013/ΦΕΚ Β’ 2220) καθώς και στις χρήσεις που προτείνει η EPA και ο WHO, διότι είναι διεθνώς αξιόπιστοι και αναγνωρισμένοι οργανισμοί που έχουν καταρτίσει ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο οδηγιών για την επαναχρησιμοποίηση των υγρών αποβλήτων, το οποίο περιλαμβάνει δοκιμασμένες πρακτικές επαναχρησιμοποίησης καθώς και τις νέες τάσεις στο τομέα αυτό. Άλλωστε οι ΗΠΑ είναι πρωτοπόρος χώρα στο τομέα της επαναχρησιμοποίησης των υδάτων. Οι τομείς εφαρμογής του ανακτημένου ύδατος είναι:
Επαναχρησιμοποίηση για άρδευση
Στην περίπτωση αυτή διακρίνονται 2 περιπτώσεις άρδευσης: α) άρδευση με περιορισμούς, που αφορά καλλιέργειες, στις οποίες παράγονται προϊόντα που πρόκειται να καταναλωθούν μετά από επεξεργασία (θερμική ή άλλη) ή που δεν πρόκειται να καταναλωθούν από ανθρώπους, ή γενικότερα που δεν τρώγονται ωμά (όπως φρούτα, δημητριακά, προϊόντα για ζωοτροφές, βιομηχανικά φυτά, βοσκότοποι). Απαγορεύεται η πρόσβαση ανθρώπων και ζώων στην αρδευόμενη έκταση, ενώ οι χειριστές του συστήματος θα πρέπει να είναι προστατευμένοι και να ελαχιστοποιείται η επαφή τους με τα επεξεργασμένα υγρά απόβλητα με την χρήση αυτόματων αρδευτικών συστημάτων. Επίσης δεν επιτρέπεται η μέθοδος του καταιονισμού για την άρδευση ενώ είναι προτιμητέα η υπεδάφια άρδευση, και β) άρδευση χωρίς περιορισμούς, που μπορεί να γίνει σε καλλιέργειες με προϊόντα που τρώγονται ωμά καθώς και αυτά που χρησιμοποιούνται στην ανθοκομία. Στην περίπτωση αυτή η άρδευση μπορεί να γίνει με οποιοδήποτε τρόπο και δεν υπάρχουν περιορισμοί στην πρόσβαση ανθρώπων ή ζώων στην αρδευόμενη αγροτική έκταση.
Η επαναχρησιμοποίηση των επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων για άρδευση θα πρέπει να γίνεται ύστερα από την εκπόνηση ειδικής μελέτης εφαρμογής της μεθόδου για την συγκεκριμένη αγροτική έκταση και την συγκεκριμένη καλλιέργεια. Στη μελέτη αυτή πρέπει να γίνεται ακριβής εκτίμηση του υδατικού ισοζυγίου της περιοχής και των απαιτήσεων των καλλιεργειών καθώς και του ισοζυγίου των θρεπτικών συστατικών, του οργανικού φορτίου, των μετάλλων και ιχνοστοιχείων που περιέχονται στο έδαφος και των απαιτήσεων των αρδευόμενων φυτών, ώστε να υπολογιστεί με ακρίβεια η επιτρεπόμενη φόρτιση ανά μονάδα επιφάνειας με το ανακτημένο νερό. Επίσης θα πρέπει να εγκαθίσταται μονάδα ελέγχου και μετρήσεων τόσο των ποιοτικών χαρακτηριστικών του εδάφους όσο και των επεξεργασμένων λυμάτων. Επιπλέον η μελέτη θα πρέπει να εκτιμά και την επίδραση της άρδευσης σε γειτονικά υπόγεια ή επιφανειακά υδάτινα σώματα, έστω και για συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα. Στην περίπτωση αυτή θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η νομοθεσία που αφορά τον εμπλουτισμό ή την τροφοδότηση των υδάτινων αυτών σωμάτων και να λαμβάνονται τα κατάλληλα μέτρα.
Η επαναχρησιμοποίηση του ανακτημένου νερού για άρδευση είναι η παλαιότερη και η κυριότερη χρήση των επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων παγκοσμίως και φυσικά λόγω της αυξημένης έντασης των φαινομένων ξηρασίας έχει σημαντικές προοπτικές επιπλέον ανάπτυξης. Σε περιοχές με ιδιαίτερα προβλήματα ξηρασίας (π.χ. Καλιφόρνια, Αριζόνα, Ισραήλ) ένα μεγάλο ποσοστό, ως 80% των επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων χρησιμοποιείται για άρδευση. Με τη μέθοδο αυτή επιτυγχάνεται α) μείωση της χρήσης των λιπασμάτων αφού το ανακτημένο νερό περιέχει θρεπτικά συστατικά, β) βελτίωση των χαρακτηριστικών του εδάφους με την προσθήκη οργανικής ύλης και ταυτόχρονη αποφυγή της διάβρωσης, γ) αύξηση της παραγωγικότητας και δ) προστασία των επιφανειακών υδάτων λόγω αποφυγής αποθέσεων, παράλληλα με την αξιοποίηση των επεξεργασμένων λυμάτων ως ένα επιπρόσθετο πόρο ύδατος. [15], [41]
Επαναχρησιμοποίηση για εμπλουτισμό ή τροφοδοσία υπόγειων υδροφορέων
Η χρήση των επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων για τον εμπλουτισμό των υπόγειων υδροφορέων γίνεται σύμφωνα με τις διατάξεις της ΚΥΑ 39626/2208/2009, που αφορά την προστασία των υπόγειων νερών από την ρύπανση και την υποβάθμιση και επιτρέπεται στην περίπτωση που τα υδάτινα αυτά σώματα δεν ανήκουν στην κατηγορία που περιγράφεται από το άρθρο 7 του ΠΔ 51/2007. Στο άρθρο αυτό καθορίζεται ότι τα υδατικά συστήματα που χρησιμοποιούνται για την απόληψη ύδατος (παρέχοντας περισσότερο από 10 m3 ημερησίως)
ή που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν στο μέλλον για το σκοπό αυτό πρέπει να τηρούν: α) τους περιβαλλοντικούς στόχους του άρθρου 4 του ΠΔ 51/2007, που αφορά την πρόληψη της υποβάθμισης και της αποκατάστασης των επιφανειακών υδάτινων σωμάτων (φυσικών ή τεχνητών), των υπόγειων υδάτινων σωμάτων και των προστατευόμενων περιοχών, β) τα ποιοτικά κριτήρια του άρθρου 13 του ΠΔ 51/2007, που αφορά την κατάρτιση ειδικών μέτρων κατά της ρύπανσης των υδάτων από μεμονωμένους ρύπους ή ομάδες ρύπων συμπεριλαμβανομένων και των ουσιών προτεραιότητας. Γενικά το νερό που προκύπτει πρέπει να καλύπτει της απαιτήσεις της νομοθεσίας για το πόσιμο νερό ( ΚΥΑ Υ2/2600/2001, Β΄ 892). [6], [7]
Απαραίτητη είναι και η εκπόνηση υδρολογικής μελέτης ώστε να εξασφαλιστεί ότι τα επεξεργασμένα υγρά απόβλητα που χρησιμοποιούνται για την τροφοδότηση υπόγειων υδροφορέων δεν κατεισδύουν σε υπόγεια υδάτινα συστήματα, το νερό των οποίων έχει πόσιμη χρήση.
Η επεξεργασία των υγρών αποβλήτων που πρόκειται να επαναχρησιμοποιηθούν για εμπλουτισμό πρέπει να είναι προχωρημένου επιπέδου και να επιτυγχάνει επαρκή απομάκρυνση του ρυπαντικού φορτίου. Για το σκοπό αυτό εκπονείται ειδική μελέτη σχεδιασμού και εφαρμογής στην οποία προσδιορίζονται με ακρίβεια τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του ανακτημένου νερού, η κατάσταση του υπόγειου υδροφορέα, οι συγκεντρώσεις των επικίνδυνων ουσιών στα επεξεργασμένα λύματα, η μέθοδος εφαρμογής της τροφοδότησης ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του υπόγειου συστήματος και του ανακτημένου νερού καθώς και η αραίωση που επιτυγχάνεται με την εισαγωγή του ανακτημένου νερού στον υδροφορέα. Αναγκαία είναι επίσης η εγκατάσταση συστήματος παρακολούθησης και ελέγχου των ποιοτικών χαρακτηριστικών των επεξεργασμένων αποβλήτων και των υδάτων του υπόγειου συστήματος.
Η επαναχρησιμοποίηση του ανακτημένου ύδατος για εμπλουτισμό υπόγειου υδάτινου συστήματος που δεν χρησιμοποιείται για απόληψη πόσιμου νερού γίνεται είτε διαμέσου λεκανών διάχυσης είτε με απευθείας έγχυση στον υπόγειο υδροφορέα και επιτυγχάνει ανάλογα με την περίπτωση i) την προστασία του γλυκού νερού των παράκτιων υπόγειων υδροφορέων από την διείσδυση του θαλασσινού νερού και την υφαλμύρινση, ii) την τροφοδότηση με νέα αποθέματα ύδατος και την ανύψωση της στάθμης των υπόγειων υδροφορέων που κινδυνεύουν λόγω μείωσης της εισροής υδάτων από το φυσικό κύκλο του νερού και της υπερεκμετάλλευσης iii) τον έλεγχο πιθανών, μελλοντικών καθιζήσεων του
εδάφους, iv) την αποθήκευση των επεξεργασμένων λυμάτων χρησιμοποιώντας το υπόγειο σύστημα ως ένα φυσικό ταμιευτήρα για μελλοντική χρήση των αποθεμάτων σε περιόδους ανάγκης λόγω ξηρασίας ή υψηλής ζήτησης. Η αποθήκευση αυτή έχει μικρότερο κόστος από την αποθήκευση σε επιφανειακούς ταμιευτήρες ενώ ταυτόχρονα οι υπόγειοι υδροφορείς μπορούν να παίξουν ρόλο και στην μεταφορά του αποθηκευμένου νερού μειώνοντας την ανάγκη για επιφανειακό δίκτυο διανομής. v) Οι υπόγειοι υδροφορείς συμβάλλουν στην περαιτέρω επεξεργασία του ανακτημένου νερού μέσω των βιολογικών και φυσικοχημικών διεργασιών που συμβαίνουν στην ακόρεστη ζώνη του. [15], [41]
Αστική και περιαστική επαναχρησιμοποίηση
Η επαναχρησιμοποίηση των επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων για αστική και περιαστική χρήση περιλαμβάνει i) το πότισμα μεγάλων εκτάσεων πρασίνου στο αστικό ή περιαστικό περιβάλλον, όπως δημόσια πάρκα, άλση, δάση, κήπους κατοικιών, ξενοδοχείων, εγκαταστάσεων αναψυχής, νεκροταφείων, γηπέδων γκόλφ, νησίδες και πρανή των αυτοκινητοδρόμων, ii) το νερό για την κατάσβεση πυρκαγιών, iii) το νερό για καθαρισμό δημοσίων χώρων (δρόμοι, πλατείες, πεζοδρόμια), iv) τη δημιουργία συντριβανιών, τεχνητών λιμνών, πισίνων κολύμβησης, τεχνητού χιονιού, v) την αποκατάσταση ή διατήρηση φυσικών λιμνών, υγροβιότοπων και επιφανειακών υδάτινων ρευμάτων, vi) τις οικιακές δραστηριότητες εκτός της ύδρευσης (γκρι νερό).
Η χρήση του ανακτημένου νερού για αποκατάσταση ή διατήρηση φυσικών ή τεχνητών υγροβιότοπων έχει ιδιαίτερα περιβαλλοντικά οφέλη γιατί συνεισφέρει στον εμπλουτισμό του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα, στην διατήρηση και ανάπτυξη του οικοσυστήματος και κατά συνέπεια παρέχει και κοινωνικά και οικονομικά οφέλη.
Η επαναχρησιμοποίηση των επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων για αστική ή περιαστική χρήση απαιτεί την εκπόνηση μελέτης σχεδιασμού και εφαρμογής ανάλογα με τα χαρακτηριστικά των επεξεργασμένων λυμάτων και τις ανάγκες της εφαρμογής. Θα πρέπει να τηρούνται όλες οι προδιαγραφές που τίθενται από την νομοθεσία για τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του ανακτημένου νερού στην κάθε εφαρμογή. Επίσης απαιτείται και ξεχωριστό σύστημα διανομής, ένα δίκτυο διανομής για το πόσιμο νερό και ένα άλλο για το ανακτημένο νερό. Το παλαιότερο δημόσιο διπλό δίκτυο διανομής στις Η.Π.Α. είναι στο St.
Petersburg, Florida. [15], [41]
Επαναχρησιμοποίηση για βιομηχανική χρήση
Η επαναχρησιμοποίηση των επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων για βιομηχανική χρήση γίνεται σε εφαρμογές όπως η αναπλήρωση νερών στους βιομηχανικούς λέβητες, στα νερά ψύξης και σε άλλες βιομηχανικές διεργασίες, πάντα όμως σε βιομηχανίες που δεν παράγουν προϊόντα για ανθρώπινη κατανάλωση. Τα νερά ψύξης αποτελούν το μεγαλύτερο ποσοστό του ανακτημένου νερού που επαναχρησιμοποιείται στη βιομηχανία. Απαιτεί την σύνταξη ειδικής μελέτης εφαρμογής, η οποία πρέπει να προσδιορίζει το επίπεδο επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων για κάθε συγκεκριμένη βιομηχανική επαναχρησιμοποίηση, το σύστημα μετρήσεων και ελέγχου των χαρακτηριστικών των επαναχρησιμοποιημένων λυμάτων καθώς και τον τρόπο διάθεσης των αποβλήτων ύστερα από την επαναχρησιμοποίηση τους, σύμφωνα με την ΚΥΑ 5673/400/1997, η οποία αναφέρεται στην επεξεργασία των αστικών λυμάτων και των βιομηχανικών υγρών αποβλήτων. [4], [41]
Επαναχρησιμοποίηση για πόσιμη χρήση
Στις Η.Π.Α. και την Αυστραλία η νομοθεσία και οι οδηγίες από διάφορους οργανισμούς (EPA, WHO, WRA, κλπ.) περιγράφουν την επαναχρησιμοποίηση του ανακτημένου νερού για πόσιμη χρήση. Διακρίνουν 2 κατηγορίες επαναχρησιμοποίησης :
i) Την έμμεση πόσιμη χρήση (Indirect Potable Reuse- IPR), στην οποία το ανακτημένο νερό εισάγεται σε ένα φυσικό ταμιευτήρα πριν διοχετευτεί στο δίκτυο διανομής για πόσιμη χρήση.
Ο φυσικός ταμιευτήρας μπορεί να είναι ένας υπόγειος υδροφορέας (πρακτική που έχει εφαρμοστεί στην Καλιφόρνια, ΗΠΑ από το 1962) ή ένα επιφανειακό υδάτινο σώμα (πρακτική που έχει εφαρμοστεί στην επαρχία Fairfax County, Βιρτζίνια, ΗΠΑ από το 1978) και μπορεί να έχει αποθηκευτικό ή μεταφορικό ρόλο στο σύστημα διαχείρισης των υδάτων.
Κάποιες φορές επίσης ο ταμιευτήρας μπορεί να είναι ένα επιπλέον προστατευτικό φράγμα για την δημόσια υγεία.
Η παραπάνω διαδικασία περιγράφεται και ως σχεδιασμένη έμμεση πόσιμη χρήση (Planned Indirect Potable Reuse). Πολύ συχνά συναντάται η ασχεδίαστη έμμεση πόσιμη χρήση (Unplanned Indirect Potable Reuse or De Facto Potable Reuse) όταν σε μεγάλες λεκάνες απορροής ποταμών διοχετεύονται οι εκροές από μονάδες επεξεργασίας λυμάτων και από τις κοινότητες που βρίσκονται κατάντη αντλείται νερό για χρήση στο δίκτυο ύδρευσης της περιοχής. Η περίπτωση αυτή μπορεί να θέσει σε κίνδυνο την δημόσια υγεία σε περιπτώσεις που λόγω ιδιαιτέρων συνθηκών (π.χ. ξηρασίας ή και έντονων βροχοπτώσεων) διαταραχτεί η
ισορροπία του φυσικού συστήματος της λεκάνης απορροής και οι ποσότητες του νερού που αντλείται είναι ανεπαρκούς ποιότητας.
ii) Την άμεση πόσιμη χρήση (Direct Potable Reuse – DPR), στην οποία το ανακτημένο νερό μπορεί να αποθηκευτεί ή όχι σε έναν τεχνητό ταμιευτήρα και στην συνέχεια να διοχετευτεί στο σύστημα διαχείρισης του πόσιμου νερού σε 3 σημεία του συστήματος διαχείρισης: α) πριν από την μονάδα επεξεργασίας πόσιμου νερού – διαδρομή 1 στο παρακάτω σχήμα (περίπτωση που επιτρέπεται στις ΗΠΑ), οπότε η μονάδα αυτή αποτελεί άλλο ένα προστατευτικό φράγμα για την δημόσια υγεία αφού το ανακτημένο νερό επεξεργάζεται για άλλη μια φορά, ώστε να ικανοποιούνται τα κριτήρια ποιότητας για το πόσιμο νερό, πριν εισαχθεί στο σύστημα διανομής, είτε β) εντός της μονάδας επεξεργασίας πόσιμου νερού - Διαδρομή 2 στο παρακάτω σχήμα, είτε γ) μετά την μονάδα επεξεργασίας πόσιμου νερού και απ’ ευθείας στο δίκτυο διανομής του πόσιμου νερού – Διαδρομή 3 του παρακάτω σχήματος (περίπτωση που έχει εφαρμοστεί στη Ναμίμπια (Windhoek) από το 1967). Αυτού του είδους η επαναχρησιμοποίηση απαιτεί συνεχείς, ταχύρρυθμους και με μεγάλη ακρίβεια και ευαισθησία ελέγχους για την προστασία της δημόσιας υγείας. Μέχρι σήμερα υπάρχουν έντονοι προβληματισμοί για την ασφάλεια της διαδικασίας, για την μίξη διαφορετικών ποιοτήτων πόσιμου νερού καθώς και για την ευαισθησία και αποτελεσματικότητα των μετρήσεων σε πραγματικό χρόνο.
Εικόνα 2.1 : Πιθανά σημεία ανάμειξης του ανακτημένου νερού στο σύστημα διαχείρισης του πόσιμου νερού. [56], [71]
Στα παρακάτω διαγράμματα παρουσιάζεται η κατανομή των ποσοστών του ανακτημένου νερού στις διάφορες χρήσεις στην Ευρώπη και στις ΗΠΑ.:
Σχήμα 2.1: Κατανομή του ανακτημένου νερού στις διάφορες χρήσεις στην Ευρώπη [54]
Σχήμα 2.2 : Κατανομή του ανακτημένου νερού στις διάφορες χρήσεις στις ΗΠΑ [55]
Τομείς Επαναχρησιμοποίησης στην Ευρώπη
Αγροτική Άρδευση 75%
Βιομηχανία 6%
Αστικός & Περιαστικός Τομέας 6%
Εμπλουτισμός Υπόγειων Υδροφορέων 6%
Περιβαλλοντική Ανάπλαση 6%
Τομείς Επαναχρησιμοποίησης στις ΗΠΑ
Αγροτική Άρδευση 29%
Βιομηχανία 9%
Αστικός & Περιαστικός Τομέας 25%
Εμπλουτισμός Υπόγειων Υδροφορέων 13%
Περιβαλλοντική Ανάπλαση 4%
Από τα ανωτέρω σχήματα εξάγεται το συμπέρασμα ότι το μεγαλύτερο ποσοστό επαναχρησιμοποίησης υγρών αποβλήτων οδεύει για άρδευση είτε γεωργικών εκτάσεων είτε αστικών και περιαστικών εκτάσεων και ακολουθούν με αρκετά μικρότερα ποσοστά οι βιομηχανικές εφαρμογές και ο εμπλουτισμός των υπόγειων υδάτινων σωμάτων.
2.2 Ποιοτικά Πρότυπα για τις Διάφορες Χρήσεις
Γενικά τα πλαίσια οδηγιών και η νομοθεσία καθορίζουν πρότυπα ποιότητας που αναφέρονται σε ποιοτικά κριτήρια για τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των εκροών, σε προτεινόμενες ή υποχρεωτικές μεθόδους επεξεργασίας ώστε να επιτυγχάνεται το επιθυμητό αποτέλεσμα και σε απαιτήσεις διασφάλισης της ποιότητας και της αξιοπιστίας της ίδιας της μονάδας επεξεργασίας και του παραγόμενου ανακτημένου νερού. Όλες οι απαιτήσεις εξειδικεύονται ανάλογα με τη χρήση για την οποία προορίζεται το ανακτημένο νερό.
Ο έλεγχος, η συχνότητα και τα σημεία δειγματοληψιών διαφοροποιούνται από χώρα σε χώρα. Τα σημεία δειγματοληψίας είναι συνήθως στην έξοδο των εκροών από τη μονάδα επεξεργασίας, σε σημεία του δικτύου διανομής και στον τόπο χρήσης του ανακτημένου νερού για να αποφευχθεί πιθανή επανεμφάνιση των παθογόνων μικροοργανισμών. Επιπλέον πρέπει να υπάρχει σύστημα ελέγχου της διεργασίας ως προς πιθανή αποτυχία των ακολουθούμενων μεθόδων, πιθανή διακοπή στην παροχή ενέργειας ή πιθανή αστοχία του τεχνολογικού εξοπλισμού. Έτσι μια ολοκληρωμένη μονάδα πρέπει να διαθέτει γεννήτριες, συστήματα συναγερμού, εναλλακτικές βαθμίδες επεξεργασίας και επιπλέον χώρους αποθήκευσης των λυμάτων ή των επεξεργασμένων εκροών.
Στους επόμενους πίνακες παρουσιάζονται τα πρότυπα ποιότητας που έχουν τεθεί από την ελληνική νομοθεσία:
Πίνακας 2.2.1: Ποιοτικά πρότυπα για περιορισμένη άρδευση και βιομηχανική χρήση (για νερό ψύξης μιας χρήσης) [5]
Πίνακας 2.2.2: Ποιοτικά πρότυπα για απεριόριστη άρδευση και βιομηχανική χρήση ( εκτός νερού ψύξης μιας χρήσης) [5]
Πίνακας 2.2.3 : Ποιοτικά πρότυπα για αστική και περιαστική χρήση και εμπλουτισμό υπόγειων υδροφορέων. [5]
Μέταλλο
Μέγιστη Συγκέντρωση ( mg/lt) Ελλάδα
Μέγιστη Συγκέντρωση ( mg/lt) ΗΠΑ
Σχόλια
Αργίλιο, Al
5,0 5,0
Μπορεί να μειώσει την παραγωγικότητα σε όξινα εδάφη. Σε εδάφη με pH 5,5 ως 8 το Al+3 καταβυθίζεται και εξαλείφει την τοξικότητα.
Αρσενικό, As
0,10 0,10 Τα επίπεδα τοξικότητας του στα φυτά κυμαίνονται από 0,05mg/lt στο ρύζι ως 12mg/lt στο γρασίδι
Βηρύλλιο, Be
0,10 0,10 Τα επίπεδα τοξικότητας στα φυτά κυμαίνονται από 0,5mg/lt στα φασόλια ως 5mg/lt στο κέιλ.
Βόριο, Β
2,0 0,75
Είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη των φυτών. Επαρκείς ποσότητες στο ανακτημένο νερό βελτιώνουν το έδαφος. Τα βέλτιστα επίπεδα ανέρχονται σε μερικά δέκατα του mg/lt.
Είναι τοξικό για τα ευαίσθητα φυτά ( πχ. εσπεριδοειδή) σε
συγκέντρωση 1mg/lt.
Κάδμιο, Cd 0,01 0,01 Είναι τοξικό για πολλά είδη και συνιστώνται αυστηρά όρια.
Χρώμιο, Cr
0,1 0,1 Δεν θεωρείται απαραίτητο στοιχείο και συνιστώνται αυστηρά όρια λόγω έλλειψης στοιχείων τοξικότητας.
Κοβάλτιο, Co
0,05 0,05
Είναι τοξικό στις ντομάτες σε συγκεντρώσεις 0,1mg/lt . Σε αλκαλικά εδάφη και σε εδάφη με ουδέτερο pH τείνει να είναι ανενεργό.
Χαλκός, Cu 0,2 0,2 Είναι τοξικό για πολλά φυτά
Φθόριο, F 1,0 1,0 Ανενεργό σε αλκαλικά εδάφη και σε εδάφη με ουδέτερο pH.
Σίδηρος, Fe
3,0 5,0
Μη τοξικό σε αεριζόμενα εδάφη . Μπορεί να συμβάλλει στην οξύτητα του εδάφους και στην μείωση των συγκεντρώσεων φωσφόρου και μολυβδαίνιου.
Μόλυβδος, Pb
0,1 5,0 Σε υψηλές συγκεντρώσεις αναστέλλει την ανάπτυξη των φυτών
Λίθιο, Li
2,5 2,5
Ανεκτό για τα πιο πολλά φυτά σε συγκεντρώσεις ως 5 mg/lt.
Τοξικό στα εσπεριδοειδή σε μικρές δόσεις - δεν πρέπει να ξεπερνούν τα 0,075 mg/lt.
Μαγγάνιο, Mn 0,2 0,2 Τοξικό για πολλά φυτά σε όξινα εδάφη Μολυβδαίνιο,
Mo 0,01 0,01
Μη τοξικό για τα φυτά. Μπορεί να είναι τοξικό για τα ζώα αν οι ζωοτροφές έχουν καλλιεργηθεί σε έδαφος πλούσιο σε μολυβδαίνιο.
Νικέλιο, Ni
0,2 0,2 Τοξικό για πολλά φυτά. Η τοξικότητά του μειώνεται σε αλκαλικά εδάφη και σε εδάφη με ουδέτερο pH.
Σελήνιο, Se
0,02 0,02 Τοξικό στα φυτά και στα ζώα αν οι ζωοτροφές έχουν καλλιεργηθεί σε εδάφη με χαμηλά επίπεδα σεληνίου.
Βανάδιο, V
0,1 0,1 Τοξικό για τα φυτά ακόμα και σε σχετικά μικρές συγκεντρώσεις.
Ψευδάργυρο,
Zn 2,0 2,0 Τοξικό για πολλά φυτά. Σε αλκαλικά εδάφη η τοξικότητα μειώνεται.
Υδράργυρος, 0,002 - Τοξικό για τα φυτά. Μειώνει την παραγωγικότητα.
Hg
Πίνακας 2.2.4: Συνιστώμενα όρια ποιότητας για μέταλλα και ιχνοστοιχεία του ανακτημένου νερού που προορίζεται για άρδευση στην Ελλάδα και στις ΗΠΑ. [5], [14], [16], [55]
Πίνακας 2.2.5: Επιθυμητά αγρονομικά χαρακτηριστικά των επαναχρησιμοποιημένων λυμάτων που προορίζονται για άρδευση. [5]
ΜΑ= Μη Ανιχνεύσιμο
CAS = Chemical Abstracts Service
Πίνακας 2.2.6: Μέγιστες επιτρεπόμενες συγκεντρώσεις για τις ουσίες προτεραιότητας και τις τοξικές ουσίες σε επεξεργασμένα υγρά απόβλητα. [5]
Από τους ανωτέρω πίνακες είναι σαφές ότι το επίπεδο επεξεργασίας που θα ακολουθηθεί εξαρτάται από α) τα χαρακτηριστικά των προς επεξεργασία αποβλήτων, β) τη χρήση για την οποία προορίζεται το ανακτημένο νερό, γ) το επιθυμητό επίπεδο πρόσβασης και έκθεσης των ανθρώπων, δ) την αποφυγή ενοχλητικών, αισθητικών και περιβαλλοντικών προβλημάτων, ε) τα μέσα με τα οποία θα γίνει η διανομή του ανακτημένου νερού, στ) τις πιθανότητες για ακατάλληλη ή ανεπιθύμητη χρήση, ζ) τους δυνητικούς κινδύνους για την δημόσια υγεία και
το περιβάλλον. Για χρήσεις στις οποίες δεν υπάρχει ανθρώπινη επαφή, η απαιτούμενη επεξεργασία είναι δευτεροβάθμια συνοδευόμενη από απολύμανση. Αν υπάρχει περίσσεια αζώτου ή υπάρχει κίνδυνος νιτρορύπανσης τότε θα πρέπει να παρεμβάλλεται και βαθμίδα απονιτροποίησης στην επεξεργασία. Η απολύμανση γίνεται με χλώριο ή υπεριώδη ακτινοβολία και θα πρέπει να είναι 100% αποτελεσματική και να αποδεικνύεται από την συντριπτική πλειοψηφία των δειγματοληπτικών ελέγχων. Στις περιπτώσεις που η επαναχρησιμοποίηση των υγρών αποβλήτων αφορά άλλες εφαρμογές εκτός πόσης η επεξεργασία γίνεται τριτοβάθμια ή προχωρημένη η οποία συνοδεύεται από απολύμανση και αν απαιτείται από βαθμίδα απονιτροποίησης και απομάκρυνσης του φωσφόρου. Για την περίπτωση της πόσιμης χρήσης, είτε άμεσης είτε έμμεσης, έχει αποδειχθεί ότι αποτελεσματικές είναι οι προηγμένες διεργασίες επεξεργασίας υγρών αποβλήτων, διότι μπορούν να αντιμετωπίσουν και να απομακρύνουν το υψηλό οργανικό φορτίο, τις ουσίες προτεραιότητας, τις τοξικές ουσίες, τα βαρέα μέταλλα, τα αιωρούμενα στερεά κλπ. και να επιτύχουν την παραγωγή ανακτημένου νερού υψηλής ποιότητας.[36]
Συνοπτικά όσο πιο υψηλή είναι η ποιότητα του παραγόμενου ανακτημένου νερού τόσο πιο περίπλοκη είναι η μέθοδος επεξεργασίας που ακολουθείται. Στο σχήμα 2.2.1 αναπαρίσταται η ιεράρχηση των μεθόδων επεξεργασίας σε σχέση με την παραγωγή ανακτημένου νερού υψηλής ποιότητας. Όσο πιο ποιοτικό είναι το ανακτώμενο νερό τόσο πιο ακριβή, ενεργοβόρα και πολύπλοκη είναι η επεξεργασία και τόσο λιγότερες γνώσεις υπάρχουν για τις ουσίες προτεραιότητας, τους μικρορύπους και τις τοξικές ουσίες.
Αύξηση κόστους και απαιτήσεων ενέργειας
Σχήμα 2.2.1: Ιεράρχηση της πολυπλοκότητας της μεθόδου επεξεργασίας για παραγωγή ανακτημένου νερού υψηλής ποιότητας. [39]
Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα πρότυπα ποιότητας που πρότεινε η EPA στην οδηγία πλαίσιο για την επαναχρησιμοποίηση των επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων το 2012.
Πίνακας 2.2.7: Πρότυπα ποιότητας για την επαναχρησιμοποίηση των υγρών αποβλήτων από την EPA [55]
Συγκρίνοντας τις τιμές των πινάκων που ισχύουν στην Ελλάδα για επαναχρησιμοποίηση εκτός πόσιμης χρήσης με αυτές από την EPA διαπιστώνουμε ότι δεν υπάρχουν ουσιαστικές διαφορές στα ποιοτικά χαρακτηριστικά του ανακτημένου νερού.
Ειδικότερα για την επαναχρησιμοποίηση των επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων για πόσιμη χρήση, η EPA καθορίζει 5 κύρια ζητήματα που θα πρέπει να αντιμετωπιστούν από μια προηγμένη μονάδα επεξεργασίας: Η απομάκρυνση των αιωρούμενων στερεών, η μείωση των διαλυμένων χημικών ουσιών, η απολύμανση, η σταθεροποίηση του ανακτημένου ύδατος και η παραγωγή αισθητικά αποδεκτού νερού. Στον πίνακα 2.2.8 παρουσιάζονται οι μέθοδοι προηγμένης επεξεργασίας που προτείνει η EPA και που μπορούν να διαχειριστούν τα 5 ανωτέρω ζητήματα.
Πίνακας 2.2.8: Κατάλληλες μέθοδοι προηγμένης επεξεργασίας στην επαναχρησιμοποίηση για πόσιμη χρήση [56]
3. ΠΛΑΙΣΙΟ ΚΑΝΟΝΙΣΜΩΝ ( Ή ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΟ ΠΛΑΙ