Steroidihormonien poisto yhdyskuntajätevesistä : Aktiivihiiliprosessi ja tehostettu hapetusmenetelmä

Abstract

Nykyisillä jätevedenpuhdistusmenetelmillä ympäristöön päätyy jätevesien mukana erilaisia mikropollutantteja, kuten torjunta-aineita, kemikaaleja ja hormoneja. Niin synteettisillä kuin ihmisen luonnollisillakin steroidihormoneilla on merkittäviä vaikutuksia vesieliöiden hormonitoimintaan vesistöissä. Yksi suurimmista steroidihormonien päästölähteistä ovat jätevedenpuhdistamot, minkä vuoksi niiden poistoa jätevedestä tulisi tehostaa. Mikropollutanttien poistoon on kehitetty monia erilaisia tertiääri- eli jälkikäsittelymenetelmiä, kuten aktiivihiiliprosessi ja tehostettu hapetusmenetelmä (AOP).

Tämän työn tavoitteena oli selvittää kirjallisuuden avulla, millaisissa pitoisuuksissa steroidihormoneja esiintyy jätevesissä, miten hyvin ne poistuvat nykyisillä menetelmillä sekä mitä aktiivihiiliprosessi ja AOP ovat ja miten ne soveltuisivat steroidihormonien poistoon. Tertiäärikäsittelymenetelmien soveltuvuutta tarkasteltiin ja vertailtiin muun muassa poistotehon, energiankulutuksen ja kustannusten sekä tilatarpeiden kannalta.

Tarkasteluiden perusteella steroidihormoneja esiintyy tulevissa jätevesissä muutamista nanogrammoista useisiin satoihin nanogrammoihin litrassa. Nykyisten puhdistamojen poistotehokkuudet vaihtelevat prosessien mukaan, mutta lähtevissä jätevesissä steroidihormoneja esiintyy alle nanogrammoista kymmeniin nanogrammoihin litrassa. Steroidihormonit voivat kuitenkin vaikuttaa vesieliöiden hormonitoimintaan jo hyvin pienissä pitoisuuksissa (1 ng/l), minkä vuoksi ympäristökuormitusta tulisi vähentää.

Aktiivihiiliprosessi on adsorptioon perustuva puhdistusmenetelmä, jossa kohdekomponentti kiinnittyy aktiivihiilipartikkelin huokosen pintaan ja kiinnittynyt kohdekomponentti kerätään pois vedestä aktiivihiilen mukana. Aktiivihiili voidaan lisätä veteen jauhemaisessa muodossa (PAC) ja poistaa vedestä suodatuksella tai laskeutuksella. Toinen vaihtoehto on veden suodattaminen rakeisesta aktiivihiilestä (GAC) valmistetun suodattimen läpi.

Tehostettu hapetusmenetelmä perustuu kohdekomponentin hajottamiseen voimakkaasti hapettavilla hydroksyyliradikaaleilla (HO•). Hydroksyyliradikaalit voidaan muodostaa prosessissa monella tavalla, joista tässä työssä tarkasteltiin otsonikaasun ja UV-valon, otsonikaasun ja vetyperoksidin sekä vetyperoksidin ja UV-valon AOP-prosesseja.

Sekä aktiivihiiliprosessi että AOP poistaisivat steroidihormoneja jätevedestä tehokkaasti, eri tutkimusten mukaan 70–100 % poistoteholla. AOP:n etu on se, että se hajottaa yhdisteet, kun taas aktiivihiiliprosessi kerää ne pois vedestä. Aktiivihiili on menetelmistä energia- ja kustannustehokkaampi vaihtoehto. Lisäksi siitä on enemmän käytännön kokemusta esimerkiksi talousvedentuotannosta, ja sen käyttöönotto vaatisi todennäköisesti vähemmän muutoksia puhdistamojen rakenteisiin kuin AOP. AOP sen sijaan vaatisi useampia uusia reaktoreita tai säiliöitä. AOP-prosessiin voi myös liittyä turvallisuusriskejä ja prosessin ylläpito voi vaatia erityisosaamista, koska siinä on käytössä kemikaaleja, otsonikaasua ja voimakkaasti hapettavia yhdisteitä.