ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΕΙ Η ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗ

ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗ: Το Αόρατο δίκτυο υγείας

Η ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗ είναι ένα από τα πλέον θεμελιώδη και ταυτόχρονα αόρατα συστήματα της σύγχρονης αστικής ζωής. Πρόκειται για μια πολύπλοκη μηχανική και υδραυλική υποδομή, σχεδιασμένη να απομακρύνει αποτελεσματικά και ασφαλώς τα οικιακά και βιομηχανικά λύματα, τα λύματα βρόχινου νερού και άλλα υγρά απόβλητα από τους χώρους κατοικίας, εργασίας και δημόσιους χώρους, μεταφέροντάς τα σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας. Η σωστή της λειτουργία αποτελεί απαραίτητη προϋπόθεση για τη δημόσια υγεία, την προστασία του περιβάλλοντος και τη βιωσιμότητα των πόλεων.

Βασικές αρχές και λειτουργίας αποχέτευσης

Το σύστημα αποχέτευσης βασίζεται σε δύο κύριες φυσικές αρχές:

• Η Δύναμη της Βαρύτητας. Αυτή είναι ο κύριος κινητήρας. Οι σωλήνες τοποθετούνται με μια ελαφρά κλίση (συνήθως 1-2% ή 1-2 cm ανά μέτρο μήκους) προς την κατεύθυνση της ροής. Αυτό εξασφαλίζει ότι τα λύματα και το νερό ρέουν φυσικά προς τα κάτω και προς τα εμπρός χωρίς την ανάγκη συνεχούς άντλησης, μειώνοντας σημαντικά το ενεργειακό κόστος.
• Η Ροή του Νερού: Τα στερεά απόβλητα δεν μπορούν να ρέουν από μόνα τους. Το νερό (από τις τουαλέτες, τους νιπτήρες, τα ντους, τις βρύσες, ακόμα και τη βροχή) λειτουργεί ως το μέσο μεταφοράς. Ξεπλένει και μεταφέρει τα απόβλητα μέσω των σωλήνων. Αυτός είναι ένας σημαντικός λόγος για τον οποίο η εξοικονόμηση νερού πρέπει να γίνεται με σύνεση – πολύ μικρή ροή νερού μπορεί να μην επαρκεί για να μεταφέρει αποτελεσματικά τα στερεά, οδηγώντας σε βουλώματα.

Το ταξίδι των λυμάτων από το σπίτι στις εγκαταστάσεις επεξεργασίας

Το εσωτερικό δίκτυο αποχέτευσης

Ξεκινά από κάθε συσκευή αποχέτευσης μέσα σε ένα κτίριο: τουαλέτα, νιπτήρας, μπανιέρα, νεροχύτη κουζίνας, νεροχύτη μπάνιου, πλυντήριο, νεροχύτες υπογείου κ.λπ.

Κάθε συσκευή κατευθυνει τη ροή προς έναν κατακόρυφο σωλήνα (κεντρικό κάθετο αγωγό) μέσω οριζόντιων διακλαδώσεων. Οι σωληνώσεις διατρέχουν το κτίριο από την κορυφή ως το υπόγειο/ισόγειο.

Στην κορυφή κάθε κάθετου σωλήνα υπάρχει ο εξαερισμός που εξέχει πάνω από την οροφή. Αυτός είναι πολύ σημαντικός για την ορθή λειτουργικότητα της αποχέτευσης γιατί:

• Εισάγει ατμοσφαιρικό αέρα στο σύστημα, αποτρέποντας τη δημιουργία κενού που θα εμπόδιζε τη ροή του νερού και θα “ρουφούσε” το νερό από τα σιφώνια (προκαλώντας δυσάρεστες οσμές).
• Εξαερίζει τα αέρια (όπως το μεθάνιο και το υδρόθειο) που παράγονται από την αποσύνθεση των οργανικών ουσιών στα λύματα, αποτρέποντας τη συσσώρευσή τους μέσα στο κτίριο.

Στη βάση των κάθετων σωληνώσεων, στο υπόγειο ή ισόγειο, τα λύματα εισέρχονται στον κύριο οριζόντιο σωλήνα εξόδου που εξέρχεται από το κτίριο και συνδέεται με το δημόσιο δίκτυο.

Το εξωτερικό δίκτυο (Δημόσιο δίκτυο αποχέτευσης)

Ο οριζόντιος σωλήνας εξόδου του κτιρίου συνδέεται με έναν πλευρικό σωλήνα του δημοσίου δικτύου, που συνήθως βρίσκεται κάτω από το δρόμο ή το πεζοδρόμιο.

Πολλοί πλευρικοί σωλήνες συγκεντρώνονται σε μεγαλύτερης διαμέτρου συλλεκτικούς αποχετευτικού σωλήνες .

Αυτοί με τη σειρά τους χύνονται σε ακόμα μεγαλύτερους κύριους αγωγούς . Αυτοί οι τεράστιοι αγωγοί (μερικές φορές αρκετά μεγάλοι ώστε να μπορεί να περπατήσει κανείς μέσα τους) συλλέγουν τα λύματα από πολύ μεγάλες περιοχές και τα κατευθύνουν προς τους σταθμούς άντλησης ή τις εγκαταστάσεις επεξεργασίας.

Σταθμοί Άντλησης: Εφόσον η γεωγραφία δεν επιτρέπει τη ροή με βαρύτητα σε όλο το μήκος (π.χ., σε πολύ επίπεδες περιοχές ή όταν τα λύματα πρέπει να ανέβουν σε υψηλότερο επίπεδο για να φτάσουν στον σταθμό επεξεργασίας), χρησιμοποιούνται σταθμοί άντλησης. Αυτοί περιέχουν ισχυρές αντλίες που “σπρώχνουν” τα λύματα προς τα πάνω ή σε μεγάλες αποστάσεις, όπου η βαρύτητα μπορεί να αναλάβει πάλι την ροή. Τα λύματα περνούν πρώτα από φίλτρα (σίτες) για να αφαιρεθούν μεγάλα στερεά που θα μπορούσαν να βλάψουν τις αντλίες.

Επεξεργασία λυμάτων

Αυτός είναι ο τελικός προορισμός της αποχέτευσης. Εδώ τα ακατέργαστα λύματα υποβάλλονται σε μια σειρά φυσικών, μηχανικών και βιολογικών διεργασιών για να αφαιρεθούν οι ρύποι πριν το νερό επιστραφεί στο περιβάλλον (συνήθως σε ποτάμι, λίμνη ή θάλασσα).

Πρωτογενής επεξεργασία.
Περιλαμβάνει φυσικές διεργασίες. Τα λύματα περνούν μέσα από φίλτρα για μεγάλα στερεά (π.χ., σκουπίδια, πλαστικά, πανιά). Στη συνέχεια, ρέουν σε δεξαμενές ιζηματοποίησης, όπου βαρέα ανόργανα στερεά (άμμος, χαλίκι) κατακάθονται. Τέλος, εισέρχονται σε πρωτογενείς ιζηματοθέτες, όπου η ροή επιβραδύνεται και τα βιοδιασπώμενα στερεά (οργανική ύλη) βυθίζονται στο πάτο σχηματίζοντας πρωτογενές ιλύ (λάσπη), ενώ τα λιπαρά και τα έλαια επιπλέουν στην επιφάνεια και αφαιρούνται.

Δευτερογενής Επεξεργασία.
Βασίζεται στη βιολογία. Το νερό (που έχει παραμείνει) αναμειγνύεται με κοινότητες φυσικών βακτηρίων και μικροοργανισμών σε ειδικές δεξαμενές ενεργούς ιλύς, βιολογικά φίλτρα, ρεόμενης μεμβράνης (χρησιμοποιείται σε συστήματα αντίστροφης όσμωσης ή φιλτραρίσματος νερού. Αυτές οι μεμβράνες είναι κατασκευασμένες από υλικά που επιτρέπουν τη ροή του νερού ενώ ταυτόχρονα εμποδίζουν τη διέλευση διαλυμένων στερεών, ιόντων και άλλων ρύπων). Αυτοί οι μικροοργανισμοί καταναλώνουν την διαλυμένη οργανική ύλη και τα θρεπτικά συστατικά (άζωτο, φώσφορο) που παρέμειναν. Στη συνέχεια, το νερό πηγαίνει σε δευτερογενή ιζηματοποίηση, όπου οι μικροοργανισμοί (που τώρα έχουν σχηματίσει βιολογικές νιφάδες) βυθίζονται, σχηματίζοντας δευτερογενή ιλύ. Το καθαρισμένο νερό (υποστάγμα) προχωρά συνήθως σε τριτογενή επεξεργασία ή αποστάζεται.

Τριτογενής Επεξεργασία (προαιρετική, αλλά ολοένα και πιο κοινή).
Προσφέρει επιπλέον καθαρισμό για συγκεκριμένους ρύπους. Μπορεί να περιλαμβάνει χημική επεξεργασία (π.χ., πρόσθεση χημικών για την αφαίρεση φωσφόρου), διήθηση μέσω άμμου ή άνθρακα, απολύμανση (συνήθως με χλώριο, υπεριώδη ακτινοβολία ή όζον) για την καταστροφή παθογόνων βακτηρίων, ιών και παρασίτων, και προηγμένη οξείδωση.

Επεξεργασία Ιλύος: Η ιλύς που συλλέγεται στις πρωτογενείς και δευτερογενείς ιζηματοποιήσεις υποβάλλεται σε περαιτέρω επεξεργασία. Αυτή μπορεί να περιλαμβάνει πυκνωτήρες, αναερόβια χώνευση (όπου βακτήρια αποσυνθέτουν την οργανική ύλη σε απουσία οξυγόνου, παράγοντας βιοαέριο – κυρίως μεθάνιο – που συχνά χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας στον ίδιο τον σταθμό), αεροβική χώνευση, και αφυδάτωση (συνήθως με φυγοκέντρηση ή φίλτρα πίεσης). Το τελικό προϊόν, γνωστό ως βιο-ιλύς (biosolids), μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως λίπασμα στη γεωργία (εάν πληροί αυστηρά κριτήρια ποιότητας), να αποτεφρωθεί ή να ταφεί σε χώρους υγειονομικής ταφής.

Σχέδιο και στοιχεία του συστήματος αποχέτευσης

• Υλικό Σωλήνων: Ιστορικά χρησιμοποιούνταν πηλός, ξύλο και μολύβδος. Σήμερα κυριαρχούν το σκυρόδεμα, ο αμιαντοτσίμεντος (σε φάση αντικατάστασης λόγω κινδύνων), το PVC (Πολυβινυλοχλωρίδιο), το HDPE (Πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας) και σε ορισμένες περιπτώσεις χυτοσίδηρος ή ανοξείδωτο χάλυβας (ειδικά σε σταθμούς άντλησης). Η επιλογή εξαρτάται από το κόστος, την γενικότερη αντοχή, την αντοχή στη διάβρωση και την ευκολία εγκατάστασης.
• Διάμετρος Σωλήνων: Αυξάνεται σταδιακά καθώς συγκεντρώνονται περισσότερα λύματα από περισσότερα νοικοκυριά και επιχειρήσεις. Ξεκινά από διάμετρο 10-15 cm για πλευρικούς σωλήνες και μπορεί να φτάσει τα 3 μέτρα ή και παραπάνω για κύριους αγωγούς.
• Αερισμός: Όπως προαναφέρθηκε, είναι ζωτικής σημασίας για την ομαλή ροή και την πρόληψη συσσώρευσης επικίνδυνων αερίων. Το σύστημα εξαερισμού είναι ένα δίκτυο που συνδέεται με τις κάθετες σωληνώσεις και βγαίνει πάνω από τις στέγες, επιτρέποντας την ελεύθερη κυκλοφορία του αέρα.
• Έλεγχοι και Συνδέσεις:
  • Φρεάτια. Κυλινδρικές κατασκευές από τούβλα ή σκυρόδεμα που συνδέουν τμήματα σωλήνων και επιτρέπουν την πρόσβαση προσωπικού για επιθεώρηση, καθαρισμό και απόφραξη. Βρίσκονται σε καμπύλες, διασταυρώσεις και σε τακτά διαστήματα κατά μήκος των ευθύγραμμων τμημάτων.
  • Αποχετευτικές εκτροπές υπερχείλισης: Σε συστήματα συνδυασμένης αποχέτευσης (που συλλέγουν και τα λύματα και τα βρόχινα νερά), όταν υπερχειλίζουν από έντονες βροχοπτώσεις, υπάρχουν ειδικές δομές που επιτρέπουν την εκροή του υπερβολικού όγκου (κυρίως βρόχινου νερού) απευθείας σε φυσικούς υδάτινους πόρους (π.χ., ποτάμια). Αυτό αποτρέπει την πλημμύριση των δρόμων και των υπογείων, αν και μπορεί να προκαλέσει ρύπανση.
  • Παγίδες αποχέτευσης (σιφώνια): Καμπύλο τμήμα σωλήνα κάτω από κάθε συσκευή αποχέτευσης (π.χ., η λεκάνη της τουαλέτας, τα σιφόνια κάτω από νιπτήρες και νεροχύτες). Δημιουργεί μια μόνιμη λίμνη νερού που λειτουργεί ως υδραυλικό φράγμα, αποτρέποντας τα δύσοσμα αέρια από το δίκτυο να εισέλθουν στο κτίριο.

Τύποι συστημάτων αποχέτευσης

• Χωριστικό σύστημα αποχέτευσης: Το πιο σύγχρονο και προτιμώμενο σύστημα. Χρησιμοποιεί δύο εντελώς ξεχωριστά δίκτυα σωλήνων:
  • Αποχετευτικό δίκτυο λυμάτων: Μεταφέρει μόνο τα οικιακά και βιομηχανικά λύματα από τουαλέτες, νεροχύτες, ντους κ.λπ. προς τον σταθμό επεξεργασίας.
  • Αποχετευτικό δίκτυο ομβρίων υδάτων: Συλλέγει μόνο τα βρόχινα νερά από στέγες, δρόμους και πλατείες και τα αποστέλλει απευθείας (χωρίς επεξεργασία) σε φυσικούς υδάτινους πόρους (ποτάμια, λίμνες, θάλασσα).
• Συνδυαστικό δίκτυο αποχέτευσης (Παντορροϊκό): Αυτό είναι παλαιότερο σύστημα, ακόμα παρόν σε πολλές ιστορικές πόλεις. Χρησιμοποιεί ένα ενιαίο δίκτυο σωλήνων που συλλέγει και τα οικιακά/βιομηχανικά λύματα και τα βρόχινα νερά. Κατά τη διάρκεια ξηρών περιόδων, όλος ο όγκος στέλνεται για επεξεργασία. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια έντονων βροχοπτώσεων, ο συνολικός όγκος μπορεί να υπερβεί την ικανότητα του δικτύου ή του σταθμού επεξεργασίας, οδηγώντας σε συνδυασμένες αποχετευτικές εκροές. Αυτές εκτοξεύουν ακατέργαστα ή μερικώς επεξεργασμένα λύματα μαζί με βρόχινο νερό απευθείας στο περιβάλλον, προκαλώντας σημαντική ρύπανση. Η μετατροπή σε χωριστά συστήματα είναι μια μεγάλη προτεραιότητα.

Προβλήματα και συντήρηση

Η αποτελεσματική λειτουργία της αποχέτευσης απαιτεί συνεχή προσοχή, εξέλιξη και συντήρηση. Η αποχέτευση είναι ένα κοινό δίκτυο για όλους και είναι πολύ σημαντικό να είμαστε όλοι υπεύθυνοι, ιδιώτες και δημόσιο. Διάφορα προβλήματα μπορεί να παρουσιαστούν είτε λόγω κακής χρήσης είτε λόγω ελλιπούς κατασκευής είτε λόγω ανώμαλων κλιματολογικών συνθηκών.

Φραγές που προκαλούνται κυρίως από την απόρριψη ακατάλληλων υλικών στο δίκτυο (λαδιών/λιπαρών που παγώνουν, ειδών περιποίησης υγιεινής, υγρών σαπουνιού, μαλλιών, μωρομάντηλων, πλαστικών, σκουπιδιών). Προκαλούν αναστροφή ροής και πλημμύρες. Απομακρύνονται με υδροδυναμικές μηχανές, ειδικές ατσαλίνες ή χημικά (λιγότερο συνηθισμένα τώρα λόγω περιβαλλοντικών προβλημάτων).

Ρωγμές και καταρρεύσεις στους σωλήνες που οφείλονται στην ηλικία του δικτύου, τη διάβρωση, την κίνηση του εδάφους, την πίεση από την κυκλοφορία ή την ανεπαρκή κατασκευή. Αυτό οδηγεί διαρροές μολύνοντας το υπέδαφος και τα υπόγεια ύδατα. Επίσης, μπορεί να συμβούν εισροές καθώς το υπόγειο νερό ή βρόχινο νερό εισέρχεται στο σύστημα μέσω των ρωγμών, υπερφορτώνοντας το δίκτυο και τους σταθμούς επεξεργασίας. Αυτό αυξάνει δραματικά το κόστος λειτουργίας και μπορεί να προκαλέσει πλημμύρες.

Αποθέσεις ιζημάτων (άμμος, λάσπη) μπορεί να συσσωρεύονται στον πυθμένα των σωλήνων ακόμα και αν έχουν τη σωστή κλίση, μειώνοντας την ικανότητα ροής των λυμάτων. Απομακρύνονται με περιοδικό καθαρισμό (συχνά με υδροδυναμικές μηχανές υψηλής πίεσης).

Διάβρωση: από τα λύματα τα οποία παράγουν υδρόθειο (H₂S), το οποίο μετατρέπεται σε θειικό οξύ από τα βακτήρια στους τοίχους των σωλήνων (πάνω από τη γραμμή νερού), προκαλώντας έντονη διάβρωση, ειδικά σε σωλήνες από σκυρόδεμα. Αυτό μειώνει τη διάρκεια ζωής των σωλήνων.

Περιβάλλον και υγεία

Η σωστή λειτουργία της αποχέτευσης και η ομαλή επεξεργασία λυμάτων είναι απαραίτητες για την υγιή διαβίωση ιδιαίτερα στις πόλεις που συγκεντρώνουν μεγάλους αριθμούς πληθυσμού και η χρήση είναι βαριά και πολυποίκιλη.

• Αποτρέπει τη διάδοση σοβαρών ασθενειών (χολέρα, τυφοειδούς πυρετού, ηπατίτιδας A, γαστρεντερίτιδας) που μεταδίδονται μέσω μολυσμένου νερού ή τροφίμων. Απομακρύνει παθογόνα οργανισμούς και παρασίτες.
• Αποτρέπει τη μόλυνση ποταμών, λιμνών, υπόγειων υδάτων και θαλασσών από οργανική ύλη (που καταναλώνει οξυγόνο, σκοτώνοντας υδρόβια οργανισμούς), θρεπτικά συστατικά (που προκαλούν ευτροφισμό και “ζώνες νεκρού”), τοξικές χημικές ουσίες και παθογόνα.
• Προστατεύει τα οικοσυστήματα καθώς διατηρεί την υγιή ισορροπία των υδάτινων οικοσυστημάτων.
• Οι σύγχρονοι σταθμοί επεξεργασίας μπορούν να παράγουν επαναχρησιμοποιήσιμο νερό (για άρδευση, βιομηχανικές χρήσεις) και βιο-ιλύς για λίπασμα, συμβάλλοντας στην κυκλική οικονομία.
• Καταπολεμά δυσάρεστες οσμές, μειώνει τα έντομα και βελτιώνει την αισθητική και την αξία των πόλεων.

Η αποχέτευση είναι ένα εξαιρετικά πολύπλοκο μηχανικό και βιολογικό σύστημα που λειτουργεί σιωπηλά κάτω από τα πόδια μας. Από τη στιγμή που πατάμε το καζανάκι ή αδειάζουμε τον νεροχύτη, τα απόβλητα ξεκινούν ένα ταξίδι με τη δύναμη της βαρύτητας, διασχίζοντας ένα ευρύ δίκτυο σωλήνων, μερικές φορές με τη βοήθεια αντλιών, μέχρι να φτάσουν σε εξειδικευμένες εγκαταστάσεις όπου υποβάλλονται σε πολλαπλές φυσικές και τεχνολογικές διεργασίες για να καθαριστούν. Η αποτελεσματικότητα αυτού του συστήματος στηρίζεται στη σωστή σχεδίαση, την τακτική συντήρηση, την επένδυση σε αναβαθμίσεις και, πάνω απ’ όλα, στην υπεύθυνη συμπεριφορά των πολιτών (αποφεύγοντας την απόρριψη ακατάλληλων υλικών). Το όφελος είναι αμέτρητο: η προστασία της δημόσιας υγείας, η διατήρηση καθαρών υδάτινων πόρων και η δημιουργία υγιών πόλεων και οικοσυστημάτων για τις σημερινές και τις μελλοντικές γενιές. Είναι η αόρατη ασπίδα που μας προστατεύει καθημερινά.