Rejektivesien typenpoistomenetelmien vertailu jätevedenpuhdistamolla

Abstract

Rejektivedet ovat jätevedenpuhdistamolla lietteen anaerobisessa mädätyksessä eroteltavia nesteitä, jotka sisältävät erittäin suuria pitoisuuksia ammoniumtyppeä. Korkeat ammoniumpitoisuudet johtuvat mädätysreaktioissa tapahtuvasta solujen hajoamisesta, josta ammoniumtypen muodossa hajoavat typpiyhdisteet liukenevat nestejakeeseen. Nykyisin rejektivedet pumpataan yleensä takaisin jätevedenpuhdistusprosessin alkupäähän, joka kuormittaa pääprosessia huomattavasti, sillä ne sisältävät jopa 15 – 20 % jätevedenpuhdistamon typpikuormasta ollessaan vain 1 % kokonaisvirtaamasta. Rejektiveden erilliskäsittelyn avulla voitaisiin vähentää pääprosessin typpikuormaa huomattavasti ja näin ollen parantaa laitoksen kokonaistypenpoistoa sekä helpottaa tulevien typenpoistovaatimusten saavuttamista.

Työssä tavoitteena on tarkastella jätevedenpuhdistamoilla lietteenkäsittelyssä muodostuvien rejektivesien typenpoiston tarvetta sekä vertailla erilaisia rejektivesien erilliskäsittelymenetelmiä. Erityisenä tarkastelun kohteena ovat deammonifikaatioon perustuvat Anita™Mox- ja DEMON®-prosessit, perinteinen aktiivilietepanosreaktori sekä ilmastrippauksen ja happoabsorption yhdistelmä. Menetelmiä vertaillaan niiden typenpoistotehokkuuden, energiankulutuksen, kemikaalitarpeen sekä ympäristövaikutusten perusteella. Typenpoiston tehostamisen tarve korostui vuonna 2024 hyväksytyn EU:n uuden jätevesidirektiivin (2024/3019) myötä, sillä siinä on asetettu uudet, tiukemmat raja-arvot isompien jätevedenpuhdistamojen poistotehoihin.

Tulosten perusteella rejektiveden erilliskäsittelymenetelmistä deammonifikaatioon perustuvat menetelmät ovat kokonaisuutena tehokkaimpia rejektiveden typenpoistossa. DEMON®-prosessi saavuttaa korkeimmat kokonaistypen poistotehot (80 – 90 %) ja alhaisimman energiankulutuksen (0,8 – 1,1 kWh/kgN), kun taas Anita™Mox tarjoaa vastaavan suorituskyvyn saavuttaen 70 – 80 % kokonaistypen poistotehon energiankulutuksen ollessa 1,5 kWh/kgN. Ilmastrippaukseen perustuvan menetelmän erityisenä hyötynä on typen talteenotto lannoitteiksi soveltuvina ammoniumsuoloina, mutta menetelmä vaatii huomattavasti enemmän energiaa (6 – 13 kWh/kgN) ja sillä pystytään poistamaan nesteestä tehokkaasti noin 80 % ammoniumtypestä. Aktiivilietepanosreaktorin poistotehot jäävät vertailun heikoimmiksi (40 – 60 % kokonaistypestä) ja menetelmä vaatii lisäksi lisättyä hiiltä sekä deammonifikaatiota enemmän energiaa (4 kWh/kgN).

Työn perusteella deammonifikaatioon pohjautuvat menetelmät ovat lupaavimpia vaihtoehtoja rejektivesien typenpoiston tehostamiseen ja voivat auttaa jätevedenpuhdistamoja vastaamaan kiristyviin typenpoistovaatimuksiin. Ilmastrippauksen ja happoabsorption etuna on mahdollisuus talteenottaa typpeä lannoitteina hyödynnettävien ammoniumsuolojen muodossa.