Ravinnepitoisen teollisen jäteveden tuotteistaminen
Huittinen, Juuso (2014)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014120350378
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014120350378
Tiivistelmä
Tässä työssä selvitettiin ravinnepitoisen jäteveden väkevöintiä erityisesti ammoniumtypen ja orgaanisten happojen osalta. Konsentrointiin käytettiin pääasiassa käänteisosmoosia sekä haihdutusta, mutta myös nanosuodatusta tutkittiin. Jätevesi oli Honkajoki Oy:n lauhdevettä.
Kirjallisuusosassa esiteltiin Honkajoki Oy:n toimintaa, membraanierotus-prosesseja, lihantuotannossa syntyvän jätteen ominaisuuksia sekä sen puhdistamista.
Keskeisimmät suodatukset tehtiin DOW FILMTEC SW30HR -membraanilla, ja käytetty laitteisto oli DSS LabStak M20. Suodatuksia tehtiin eri pH-olosuhteissa typen ja orgaanisten happojen erottumisen kannalta optimaalisten olosuhteiden löytämiseksi. Lisäksi tutkittiin, kuinka puhtaaksi permeaatti voidaan saada uudelleensuodatuksen avulla. Työssä käytettiin myös haihdutusta lauhteen väkevöintiin.
Ammoniumtypen konsentroituminen suodatuksissa oli tehokkainta pH:n ollessa 7 tai sen alle. Kaksivaiheisella suodatuksella permeaatin laatu alitti selvästi Karvianjokeen laskettaville jätevesille asetetut laatu- ja kuormitusrajat. Yhdistämällä suodatus- ja haihdutusprosessit, pystyttiin valmistamaan liuosta, jonka ammoniumtyppipitoisuus oli noin 7,6 %. Tuolloin suodatus tehtiin pH 7:ssä ja haihdutus pH 3:ssa rotavaporilla 26 mbar paineessa ja 50 °C lämpötilassa. Syöttöliuoksen tilavuuden alenema oli noin 65-kertainen. Haihdutuksessa muodostuneessa lauhteessa oli paljon orgaanisia happoja ja käytännössä ei lainkaan ammoniumtyppeä. Tuotejakeita saatiin siten kaksi kappaletta: ammoniumtyppijae ja orgaanisia happoja sisältävä jae. In this study, concentration of nutrient-rich industrial wastewater was studied. The specific focus was in the concentration of ammonia nitrogen and organic acids. Concentration was mainly done by reverse osmosis and evaporation but also nanofiltration was studied. The wastewater was condesate from Honkajoki Oy
In the literature part of the thesis operation of Honkajoki Oy, membrane separation processes, characteristics of waste from meat production and its treatment methods were reviewed.
DOW FILMTEC SW30HR membrane was used in DSS LabStak M20 device in the most important filtrations. The experiments were conducted in different pH values to find the optimal conditions for the separation of nitrogen and organic acids. In addition, it was studied that how clean permeate can be obtained by filtrating permeate again. Additionally, evaporation was used to concentrate the solute compounds in the condensate.
The concentration of ammonia nitrogen in the filtrations was most efficient when the pH of the feed solution was decreased to pH 7 or below. When a two-pass filtration was used, the quality of permeate was a lot better than the quality and load limits set for the waters discharged to Karvianjoki. By combining filtration and evaporation processes a solution with an ammonia nitrogen concentration of 7.6 % was possible to obtain. In that case the filtration was run in pH 7 and the evaporation in pH 3 with a rotary evaporator. A pressure of 26 mbar and a temperature of 50 °C were used in the evaporation. The overall reduction of feed volume was about 65-fold. The condensate formed in the evaporation contained organic acids and practically no ammonia nitrogen. Thus, two product fractions were obtained: one rich in ammonia nitrogen and another in organic acids
Kirjallisuusosassa esiteltiin Honkajoki Oy:n toimintaa, membraanierotus-prosesseja, lihantuotannossa syntyvän jätteen ominaisuuksia sekä sen puhdistamista.
Keskeisimmät suodatukset tehtiin DOW FILMTEC SW30HR -membraanilla, ja käytetty laitteisto oli DSS LabStak M20. Suodatuksia tehtiin eri pH-olosuhteissa typen ja orgaanisten happojen erottumisen kannalta optimaalisten olosuhteiden löytämiseksi. Lisäksi tutkittiin, kuinka puhtaaksi permeaatti voidaan saada uudelleensuodatuksen avulla. Työssä käytettiin myös haihdutusta lauhteen väkevöintiin.
Ammoniumtypen konsentroituminen suodatuksissa oli tehokkainta pH:n ollessa 7 tai sen alle. Kaksivaiheisella suodatuksella permeaatin laatu alitti selvästi Karvianjokeen laskettaville jätevesille asetetut laatu- ja kuormitusrajat. Yhdistämällä suodatus- ja haihdutusprosessit, pystyttiin valmistamaan liuosta, jonka ammoniumtyppipitoisuus oli noin 7,6 %. Tuolloin suodatus tehtiin pH 7:ssä ja haihdutus pH 3:ssa rotavaporilla 26 mbar paineessa ja 50 °C lämpötilassa. Syöttöliuoksen tilavuuden alenema oli noin 65-kertainen. Haihdutuksessa muodostuneessa lauhteessa oli paljon orgaanisia happoja ja käytännössä ei lainkaan ammoniumtyppeä. Tuotejakeita saatiin siten kaksi kappaletta: ammoniumtyppijae ja orgaanisia happoja sisältävä jae.
In the literature part of the thesis operation of Honkajoki Oy, membrane separation processes, characteristics of waste from meat production and its treatment methods were reviewed.
DOW FILMTEC SW30HR membrane was used in DSS LabStak M20 device in the most important filtrations. The experiments were conducted in different pH values to find the optimal conditions for the separation of nitrogen and organic acids. In addition, it was studied that how clean permeate can be obtained by filtrating permeate again. Additionally, evaporation was used to concentrate the solute compounds in the condensate.
The concentration of ammonia nitrogen in the filtrations was most efficient when the pH of the feed solution was decreased to pH 7 or below. When a two-pass filtration was used, the quality of permeate was a lot better than the quality and load limits set for the waters discharged to Karvianjoki. By combining filtration and evaporation processes a solution with an ammonia nitrogen concentration of 7.6 % was possible to obtain. In that case the filtration was run in pH 7 and the evaporation in pH 3 with a rotary evaporator. A pressure of 26 mbar and a temperature of 50 °C were used in the evaporation. The overall reduction of feed volume was about 65-fold. The condensate formed in the evaporation contained organic acids and practically no ammonia nitrogen. Thus, two product fractions were obtained: one rich in ammonia nitrogen and another in organic acids