Vaihtoehtoisten alkalointikemikaalien soveltuvuus Toikansuon jätevedenpuhdistusprosessiin

Abstract

Alkalointikemikaali on jätevedenpuhdistuksen tärkeimpiä prosessikemikaaleja. Alkalointikemikaaleja käytetään jäteveden pH-arvon ja alkaliniteetin säätämiseen. Alkaliniteetti kuvaa veden kykyä vastustaa pH-arvon laskua. Jätevedenpuhdistusprosessin kannalta optimaalinen pH-arvo on tärkeä, jotta esimerkiksi aktiivilietteen mikro-organismit pystyvät toimimaan tehokkaasti. Mikro-organismit ovat herkkiä olosuhteiden muutokselle. Biologisessa vaiheessa jäteveden pH-arvoa laskee mikro-organismien nitrifikaatio. Tarpeeksi korkea puskurointikapasiteetti estää nitrifikaation aiheuttamaa pH-arvon laskua.

Tässä diplomityössä tutkitaan vaihtoehtoisia alkalointikemikaaleja Toikansuon jätevedenpuhdistamolle. Vaihtoehtoisen alkalointikemikaalin tulee olla yhteensopiva prosessiin, parantaen toimintavarmuutta ja ottaen huomioon ympäristönäkökulma sekä kustannustehokkuus. Työ pitää sisällään kirjallisuusosan, jossa perehdytään eri alkalointikemikaaleihin ja niiden tarpeeseen jätevedenpuhdistuksessa. Soveltava osa koostuu kirjallisuusosan perusteella valittujen vaihtoehtoisien alkalointikemikaalien tutkimisesta Toikansuon jätevedenpuhdistamolla. Kirjallisuuskatsauksen perusteella tutkittaviksi alkalointikemikaaleiksi valittiin meesatuhka ja magnesiumhydroksidi. Soveltava osa voidaan jakaa laboratoriomittakaavaan, ja prosessimittakaavaan. Laboratoriotuloksien pohjalta arvioidaan kemikaalien tarvittava annostelumäärä ja ennakoidaan niiden käyttäytymistä prosessissa. Toikansuon jätevedenpuhdistamon biologinen vaihe koostuu kahdesta erillisestä linjasta, mikä mahdollisti kahden eri alkalointikemikaalin tutkimisen samanaikaisesti. Molemmat alkalointikemikaalit nostivat tarvittavalla tasolla prosessin alkaliniteettia ja pH-arvoa. Vaihtoehtoisten alkalointikemikaalien käyttäytymistä tulisi kuitenkin lisäksi tarkastella, kun prosessissa ei ole käytössä kokonaistypen poistoa.

The use of alkalizing chemicals is crucial in the wastewater treatment process. They play a significant role in adjusting the pH and alkalinity of wastewater. Alkalinity describes the water's ability to resist pH decrease. Maintaining an optimal pH in wastewater is important for the efficient functioning of microorganisms. These microorganisms are sensitive to changes in process conditions. During the biological phase, the pH of the wastewater decreases due to nitrification. The buffering capacity is necessary to prevent decrease in pH caused by nitrification.

This master's thesis aims to investigate an alternative alkalizing chemical for the Toikansuo wastewater treatment plant. The chosen alternative alkalizing chemical should be compatible with the processes, improve operational reliability, and take into account environmental impact and cost-effectiveness. The thesis is divided into two main sections. The first part features a literature review that introduces various alkalizing chemicals used in wastewater treatment and their specific requirements. The second part involves practical research on alternative alkalizing chemicals at the Toikansuo wastewater treatment plant. Lime mud and magnesium hydroxide were selected as the alternative alkalizing chemicals, based on the literature review. The practical research was carried out on a laboratory scale and then further scaled up to the wastewater treatment process. As the biological phase of the Toikansuo wastewater treatment plant consists of two separate lines, it was possible to investigate the two different alkalizing chemicals simultaneously. The investigation revealed that both alternative alkalizing chemicals were successful in raising the alkalinity and pH of the process to the required levels. However, further examination of the behaviour of these alternative alkalizing chemicals is necessary, particularly when total nitrogen removal is not in use.