Haitta-aineiden poisto jätevedestä - pilotointi Viikinmäen jätevedenpuhdistamolla

Transkriptio

1 Haitta-aineiden poisto jätevedestä - pilotointi Viikinmäen jätevedenpuhdistamolla Vesihuoltopäivät Viikinmäen jätevedenpuhdistamo Suomen ja Pohjoismaiden suurin jätevedenpuhdistamo Otettiin käyttöön vuonna 1994 Louhittu pääosin kallion sisään Kokonaisvirtaama keskimäärin m 3 vuorokaudessa, vuodessa noin 100 milj. m 3 Puhdistustulos maailman huipputasoa Liete jatkojalostetaan Metsäpirtin kompostointikentällä Sipoossa 2 1

2 3 PAC Jauhemainen aktiivihiili Aktiivihiiltä on jauhemaisena, granuloituna sekä pelletteinä Suuren pinta-alansa ansiosta jauhemainen aktiivihiili PAC jätevedenpuhdistukseen soveltuvin PAC absorboi liukoisia orgaanisia yhdisteitä mukaan lukien haitta-aineita Lisäys jäteveteen puhdistusprosessin loppuvaiheessa Annostus mg PAC/l Reaktioaika min Tilantarve Erottaminen jätevedestä voi olla vaikeaa Yleensä yhdistetään kemialliseen saostukseen Tarvitaan kemikaaleja, lisäksi tilantarve 4 2

3 Lääkeaineiden poistaminen PAC:illa - laboratoriotestit Viikinmäessä Lääkeaineiden poistuminen vaihtelee merkittävästi eri yhdisteiden välillä Mikropollutanttien poistoteho on arvioitu olevan noin 80% Lääkeaineet eivät hajoa, mutta kiinnittyvät PAC:n pintaan 20 API yhdisteen poistumista testattiin laboratoriomittakaavassa Viikinmäessä vuonna 2015 Yksittäisille API yhdisteille, poistoteho vaihteli välillä -71,9% 91,9% API yhdisteiden 40 % kokonaispoistoteho saavutettiin 20 mg PAC/L annostuksella ja 10 minuutin viipymäajalla 5 Karbamatsepiinin reduktio PAC annoksen funktiona 10 min ja 70 min viipymällä, laboratoriomittakaavan testaus (2015) 6 3

4 CWPharma Clear Waters from Pharmaceuticals - HSY mukana partnerina CWPharma projektissa EU rahoitteinen hanke (Interreg Baltic Sea Region Programme) Tavoitteena vähentää lääkeainepäästöjä ja lääkeaineiden aiheuttamia haittavaikeuksia Itämeren alueella. Kokonaisarvio Itämeren valuma-alueen lääkeainekuormituksesta Suositukset päästöjen vähennyskeinoiksi Mukana 15 partneria 7 eri maasta, SYKE koordinoi Kokonaisbudjetti hankkeella 3,7 M HSY osuus Hanke kestää 10/2017 9/2020 Hankkeen työpaketissa 3 tutkitaan valittuja käsittelytekniikoita puhdistamoilla - otsonointi + aktiivihiilikäsittely poistamaan lääkeainejäämät 7 CWPharma hanke WP3 Kehittynyt jätevedenpuhdistus - PAC pilotoinnit Viikinmäen jätevedenpuhdistamolla HSY osallistuu tutkimalla jauhemaisen aktiivihiilen PAC talteenottoa Kolmen eri tekniikan vertailu Focus: PAC käytön tekninen toteutettavuus Miten erottaa PAC jätevedestä? Pilotteja ei optimoitu lääkeaineiden poistotehon kannalta Vertailtiin kolmea eri teknologiaa: 1) Hydrotech kiekkosuodatin 2) Pörrökangas -suodatin (Mecana) 3) Avustettu selkeytys (Actiflo Carb) 8 4

5 Pilotointi aktiivihiilellä Kaikissa piloteissa testattiin jauhemaisen aktiivihiilen erotuskykyä Vesi lähtökanaalista tai teknisen veden järjestelmästä Verrattiin karkeampaa ja hienompaa hiiltä (annostelu mg/l) Kiekkosuodatin Heinä-elokuu 2018 Virtaama 7.5 m 3 /h Käytössä PAX ja polymeeri Mecana Elo-syyskuu 2018 Virtaama 0,5 m 3 /h Suodatusala 0.04 m 2 Ei muita kemikaaleja Myös PACannos 50 mg/l Actiflo Carb Syyskuu 2018-tammikuu 2019 Virtaama 5 m 3 /h Käytössä PAX ja polymeeri Myös lääkeaineiden analysointia 9 Actiflo Carb Mikrohiekalla avustettu selkeytys kokonaisuudessa myös saostus- ja flokkausaltaat Korkeakuormitteinen ja kompakti teknologia Normaali Actiflo käytössä tertiaari- sekä ohitusvesien käsittelyyn Hangossa ja Turussa Actiflo Mini Carb pilotointi yksikkö 4-5 m 3 /h kapasiteetilla vuokrattiin Viikinmäen puhdistamolle 10 5

6 Kuinka hyvin PAC saatiin poistettua pilottien avulla? SS Sameus Pilotti PAC-tyyppi Tuleva SS (mg/l) Kiekkosuodattimet Kiekkosuodattimet Mecana Actiflo Carb Lähtevä SS (mg/l) Muutos (%) 4, % 2, % <2 6,5 225% <2 6,3 215% 2,3 4,3 89 % 2,7 3,3 65 % Taulukoiden tulokset PAC-annoksille 30 mg/l Pilotti PAC-type Incoming (FNU) Mecana Actiflo Carb Optimaaliset saostuskemikaalin ja polymeerin annokset (pl. Mecana) Effluent (FNU) Change (%) 1,4 5,2 271 % 1, % 1,2 3,2 163 % 1,4 5,5 304 % 1,2 0,88-26 % 1,7 0,68-59 % 11 Eri tekniikoiden vertailu Mecana: hiilen pöllyäminen Erotustuloksen kannalta tärkeintä on toimiva saostus ja flokkaus Mecanan läpi meni aktiivihiiltä, mutta vähemmän kuin kiekkosuodattimella Kiekkosuodattimen kanssa flokkauksen optimoinnissa lisätutkimuksen aihetta Polymeeriannoksen kanssa tulee kuitenkin olla varovainen, ettei kiekko tukkeudu Mecana-kankaalta pöllysi hiiltä aina pesun yhteydessä Saostuskemikaali olisi todennäköisesti auttanut Polymeeriä ei suositella Mecanan kanssa (annos max 0,1-0,2 mg/l) Actiflo: flokit Actiflossa flokkaus toimi varsin hyvin, mutta silti hiiltä karkaili Käytetyt saostuskemikaaliannokset olivat todella korkeita (10-20 mg Al/l) annostelupumpun ongelmien takia 12 6

7 Käytännön huomioita piloteista Jauhemaisen aktiivihiilen kanssa huomioitava työturvallisuus Henkilösuojaimet Räjähdysherkkä pöly PAC-syöttö tuotti ongelmia jokaisessa pilotissa Hiilten epätasainen laatu tukkii varsinkin kalvopumput Syöttö letkupumpulla toimi paremmin, mutta oli epävarmaa Hiilen karkaamisen todentaminen vaikeaa Hiukkaslaskuria tarvittaisiin luotettavaan mittaamiseen PAC tuotteiden laaja partikkelikokojakauma Kalvopumpun annostelupää Particle size distribution in PAC (Norit) 13 Actiflo Carb lääkeaineiden poistuminen Näytteitä otettiin kahdella eri PAC annostuksella 10 ja 30 mg PAC/L ja kahdella eri viipymällä: 17 ja 34 minuuttia Kokonaispoistumaan vaikutti eniten PAC annostus Paras reduktio 30 mg PAC/L ja 34 min viipymä Myös 10 mg PAC/L ja 34 min viipymä hyvä reduktio kokonaisreduktio (%) 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 Havaittujen aineiden poistumat Kokonaisreduktio (%) Lähtevän veden keskimääräinen la. pitoisuus (µg/l) 73,2 PAC 30 mg/l, 34 min PAC 10 mg/l, 34 min PAC 30 mg/l, 17 min PAC 10 mg/l, 17 min ,0 87,1 88,3 17 min 34 min 0, PAC annostus (mg/l) 14 7

8 Lääkeaineiden reduktio, PAC annostus 30 mg/l, viipymä 34min 15 estroni (E1) bisoprololi valsartaani trimetopriimi tramadoli sulfametoksatsoli sotaloli propranololi oksatsepaami naprokseeni metronidatsoli metoprololi ketoprofeeni joheksoli hydroklooritiatsidi gabapentiini furosemidi diklofenaakki sitalopraami karbamatsepiini ibuprofeeni atenololi 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0 Yhteenveto Actiflo: lähtevä vesi Actiflo Carb oli toimivin tekniikka hiilen erottamiseen Silti hiilihippuja jäi lähtevään veteen Kiekkosuodattimen kohdalla jatkotutkimukset eri polymeerilaaduilla potentiaalinen parannuskeino Flokkauksen optimointi Mecanalla kiekkosuodattimia parempi tulos ilman saostustakin Yhdistäminen saostukseen? Yksi prosessivaihe ei riittävä - Suuri tilantarve, kun hiili tarvitsee jo ennen erotusta runsaasti tilaa Lääkeaineet kiinnittyvät aktiivihiileen, mutta aktiivihiili pitää vielä saada pois jätevedestä.. Selvitetään vaihtoehtoja otsonoinnin jälkeiseen käsittelyyn 16 8

9 Puhtaasti parempaa arkea En rent bättre vardag Purely better, every day Kiitos! Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä Samkommunen Helsingforsregionens miljötjänster Helsinki Region Environmental Services Authority 17 9