Koagulaation ja flokkulaation optimointi teollisuuden pesujäteveden käsittelyssä
Leppisaari, Joona (2017)
Leppisaari, Joona
2017
Ympäristö- ja energiatekniikka
Teknis-luonnontieteellinen tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2017-09-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201708241801
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201708241801
Tiivistelmä
Tutkimuksen päätavoitteena oli tuottaa tietoa ja osaamista erään teollisuusyrityksen kemiallisesta pesujätevedenpuhdistuksesta. Laajemman koagulaation ja flokkulaation ymmärtämisen myötä tutkimuksen tarkoituksena oli optimoida kyseinen jätevedenpuhdistus erityisesti niin, että puhdistamon ajoittaiset ongelmat saadaan ratkaistua. Tutkimuksessa tutkittiin myös koagulanttiannostelujen yhteyttä useaan vedenkäsittelyn yleiseen parametriin, jotta annosteluja olisi mahdollista säätää automaation avulla. Koagulanttiannostelun säätämisen tärkeys korostuu, kun puhdistettavan jäteveden laatu vaihtelee merkittävästi.
Tutkimus jakaantui laboratoriokokeisiin sekä kokeisiin jätevedenpuhdistamolla. Laboratoriokokeissa koemenetelminä käytettiin panoskokeita kemiallisen saostuksen mallintamisessa sekä ravistus- ja kuplitustestejä vaahdonestoaineiden mallintamisessa. Jätevedenpuhdistamolla kokeet perustuivat kemikaaliannostuksien sekä pH:n säädön aiheuttamiin muutoksiin prosessissa. Lisäksi jätevedenpuhdistamon toimintaa arvioitiin perustuen huomioihin sekä päätelmiin, joita tutkija teki tarkkaillessaan jätevedenpuhdistamon toimintaa sekä operointia.
Kemiallisella käsittelyllä on mahdollista saavuttaa tehokas jätevedenpuhdistus. Tehokas saostus kaikilla testatuilla vesilaaduilla saatiin aikaiseksi kahdella polyalumiinikloridilla, joista toinen on käytössä yrityksellä. Mahdollista uutta koagulanttia testattiin lyhyellä koejaksolla. Koaguloinnin apuaineiden ja niiden pitoisuuksien vaikutukset koagulaatiossa ja flokkulaatiossa vaihtelivat ollen riippuvaisia koagulantista ja sen annostuksesta sekä jäteveden laadusta. Tutkimuksen perusteella luotiin koagulantti- ja polymeerikemikaalien suositusannosteluohjeet. Kokeissa jätevedet vaahtosivat huomattavasti, mutta polyalumiinikloridi-koagulantin todettiin synnyttävän pitkäikäistä vaahtoa vielä enemmän. Testatuista vaahdonestoaineista silikonipohjainen havaittiin tehokkaimmaksi, mutta se ei pystynyt pienentämään koagulantin synnyttämää vaahtoa vaan lisäsi vaahdon elinikää.
Tehokkaamman koagulantion ja flokkulaation saavuttamiseksi, kemikaalimäärien pienentämiseksi sekä kuormituksen tasaamiseksi jätevedenpuhdistamolla suositellaan testattavaksi putkisekoitinta sekä tehokkaampaa esiselkeytystä nykyiseen puhdistamoon. Myös vaihtoehtoisen koagulantin koejakson toistamista suositellaan. Lisäksi tutkimuksessa tehdään useita suosituksia puhdistamon laitteistojen huoltoon ja operointiin.
Tutkimus jakaantui laboratoriokokeisiin sekä kokeisiin jätevedenpuhdistamolla. Laboratoriokokeissa koemenetelminä käytettiin panoskokeita kemiallisen saostuksen mallintamisessa sekä ravistus- ja kuplitustestejä vaahdonestoaineiden mallintamisessa. Jätevedenpuhdistamolla kokeet perustuivat kemikaaliannostuksien sekä pH:n säädön aiheuttamiin muutoksiin prosessissa. Lisäksi jätevedenpuhdistamon toimintaa arvioitiin perustuen huomioihin sekä päätelmiin, joita tutkija teki tarkkaillessaan jätevedenpuhdistamon toimintaa sekä operointia.
Kemiallisella käsittelyllä on mahdollista saavuttaa tehokas jätevedenpuhdistus. Tehokas saostus kaikilla testatuilla vesilaaduilla saatiin aikaiseksi kahdella polyalumiinikloridilla, joista toinen on käytössä yrityksellä. Mahdollista uutta koagulanttia testattiin lyhyellä koejaksolla. Koaguloinnin apuaineiden ja niiden pitoisuuksien vaikutukset koagulaatiossa ja flokkulaatiossa vaihtelivat ollen riippuvaisia koagulantista ja sen annostuksesta sekä jäteveden laadusta. Tutkimuksen perusteella luotiin koagulantti- ja polymeerikemikaalien suositusannosteluohjeet. Kokeissa jätevedet vaahtosivat huomattavasti, mutta polyalumiinikloridi-koagulantin todettiin synnyttävän pitkäikäistä vaahtoa vielä enemmän. Testatuista vaahdonestoaineista silikonipohjainen havaittiin tehokkaimmaksi, mutta se ei pystynyt pienentämään koagulantin synnyttämää vaahtoa vaan lisäsi vaahdon elinikää.
Tehokkaamman koagulantion ja flokkulaation saavuttamiseksi, kemikaalimäärien pienentämiseksi sekä kuormituksen tasaamiseksi jätevedenpuhdistamolla suositellaan testattavaksi putkisekoitinta sekä tehokkaampaa esiselkeytystä nykyiseen puhdistamoon. Myös vaihtoehtoisen koagulantin koejakson toistamista suositellaan. Lisäksi tutkimuksessa tehdään useita suosituksia puhdistamon laitteistojen huoltoon ja operointiin.