Kunnallisen jätevedenkäsittelyn tehostaminen membraanitekniikan avulla – esimerkkinä Savitaipaleen jätevedenpuhdistamo
Rantanen, Ville (2014)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014120452127
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014120452127
Tiivistelmä
Työssä tutkittiin mahdollisuutta tehostaa kunnallista jätevedenpuhdistusta membraanitekniikkaa käyttäen. Teoriaosassa perehdyttiin kunnallisen jäteveden omi-naisuuksiin ja perinteiseen puhdistusprosessiin. Tämän lisäksi membraanien yleisiä ominaisuuksia, membraanityyppien kykyä erottaa jäteveden sisältämiä yhdisteitä sekä erilaisia mahdollisuuksia membraanisuodatukselle perinteisen jäteve-denpuhdistusprosessin yhteydessä käytiin läpi.
Kokeellisessa osassa keskityttiin Savitaipaleen puhdistamon puhdistetun jäteveden laadun parantamiseen membraanisuodatukseen perustuvalla jälkikäsittely-yksiköllä eli tertiäärisuodatuksella. Erilaisia paineavusteisia membraanitekniikoita (MF, UF, NF ja RO) tutkittiin jäteveden puhdistamiseksi ja erotustehokkuuden vertailemiseksi. Tavoitteena oli löytää tehokas ja käytännössä toimiva tapa poistaa fosforia ja typpeä puhdistetusta jätevedestä.
Tasomaisilla membraaneilla tehdyissä suodatuksissa MF-membraanit poistivat tehokkaasti fosforia (97 – 98 %) sekä kiintoainesta (100 %) jätevedestä. RO-membraanit alensivat fosfori- (100 %) ja typpipitoisuutta (90 – 94 %) tehokkaasti, poistaen myös liuenneita orgaanisia yhdisteitä (DOC, 90 – 94 %).
Mikrosuodatukseen perustuvilla onttokuitumembraaneilla saavutettiin tehokkaan fosforinpoiston lisäksi tasainen kapasiteetti suodatuksen aikaista puhdistusmene-telmää optimoimalla. Pitoisuusalenemat olivat myös erittäin korkeita fosforille (97 – 99 %), kiintoaineelle (100 %), sameudelle (96 – 99 %) sekä COD:lle (38 – 55 %).
Tulosten perusteella membraanitekniikkaan perustuva onttokuitusuodatus olisi tehokas ja toimiva jälkikäsittelyprosessi fosforinpoistoon ja jäteveden laadun pa-rantamiseen. Typen poistamiseen parhaiten toimi RO-membraani. Improving municipal wastewater treatment by membrane technology was researched in this study. In the theoretical part of the work properties of municipal wastewater and conventional wastewater treatment plant were studied. In addition, general properties of membrane, purification ability of different membrane types as well possibilities to improve conventional wastewater treatment plant by different membrane technologies were researched.
Focus in the experimental part was to improve quality of purified wastewater of treatment plant of Savitaipale using membrane filtration as a tertiary treatment stage. Different pressure-assisted membrane techniques (MF, UF, NF and RO) were studied for wastewater purification and to compare separation efficiency. The goal was to find an effective and practical way to remove phosphorus and nitrogen from the processed wastewater.
Filtration with flat sheet membranes showed the MF-membranes to remove effectively phosphorus (97 – 98 %) as well as solids (100 %) from wastewater. RO-membranes recovered phosphorus (100%) and nitrogen (90-94%) effectively as well as dissolved organic compounds (DOC, 90 – 94 %).
In addition to effective phosphorus reduction uniform capacity were achieved with hollow fiber membranes based on microfiltration by optimization of cleaning methods during filtration. Achieved reduction levels were high to phosphorus (97 – 99 %), the suspended solids (100 %), turbidity (96 – 99 %) and COD (38 – 55 %).
According to the results hollow fiber filtration would be an effective and suitable process for removing phosphorus and for improving quality of treated water. The best technique for removing nitrogen was RO-membrane.
Kokeellisessa osassa keskityttiin Savitaipaleen puhdistamon puhdistetun jäteveden laadun parantamiseen membraanisuodatukseen perustuvalla jälkikäsittely-yksiköllä eli tertiäärisuodatuksella. Erilaisia paineavusteisia membraanitekniikoita (MF, UF, NF ja RO) tutkittiin jäteveden puhdistamiseksi ja erotustehokkuuden vertailemiseksi. Tavoitteena oli löytää tehokas ja käytännössä toimiva tapa poistaa fosforia ja typpeä puhdistetusta jätevedestä.
Tasomaisilla membraaneilla tehdyissä suodatuksissa MF-membraanit poistivat tehokkaasti fosforia (97 – 98 %) sekä kiintoainesta (100 %) jätevedestä. RO-membraanit alensivat fosfori- (100 %) ja typpipitoisuutta (90 – 94 %) tehokkaasti, poistaen myös liuenneita orgaanisia yhdisteitä (DOC, 90 – 94 %).
Mikrosuodatukseen perustuvilla onttokuitumembraaneilla saavutettiin tehokkaan fosforinpoiston lisäksi tasainen kapasiteetti suodatuksen aikaista puhdistusmene-telmää optimoimalla. Pitoisuusalenemat olivat myös erittäin korkeita fosforille (97 – 99 %), kiintoaineelle (100 %), sameudelle (96 – 99 %) sekä COD:lle (38 – 55 %).
Tulosten perusteella membraanitekniikkaan perustuva onttokuitusuodatus olisi tehokas ja toimiva jälkikäsittelyprosessi fosforinpoistoon ja jäteveden laadun pa-rantamiseen. Typen poistamiseen parhaiten toimi RO-membraani.
Focus in the experimental part was to improve quality of purified wastewater of treatment plant of Savitaipale using membrane filtration as a tertiary treatment stage. Different pressure-assisted membrane techniques (MF, UF, NF and RO) were studied for wastewater purification and to compare separation efficiency. The goal was to find an effective and practical way to remove phosphorus and nitrogen from the processed wastewater.
Filtration with flat sheet membranes showed the MF-membranes to remove effectively phosphorus (97 – 98 %) as well as solids (100 %) from wastewater. RO-membranes recovered phosphorus (100%) and nitrogen (90-94%) effectively as well as dissolved organic compounds (DOC, 90 – 94 %).
In addition to effective phosphorus reduction uniform capacity were achieved with hollow fiber membranes based on microfiltration by optimization of cleaning methods during filtration. Achieved reduction levels were high to phosphorus (97 – 99 %), the suspended solids (100 %), turbidity (96 – 99 %) and COD (38 – 55 %).
According to the results hollow fiber filtration would be an effective and suitable process for removing phosphorus and for improving quality of treated water. The best technique for removing nitrogen was RO-membrane.