Transkriptio

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 Vastaanottaja Ramboll Finland Niko Rissanen Asiakirjatyyppi Nitrifikaation ja hapenkulutuksen inhibitio - Tutkimusraportti Päivämäärä Viite KUUSAKOSKI OY RAJAVUOREN KAATO- PAIKKAVEDEN NITRIFI- KAATION JA HAPENKU- LUTUKSEN INHIBI- TIOTESTIT

12 KUUSAKOSKI OY RAJAVUOREN KAATOPAIKKAVEDEN NITRIFIKAATION JA HAPENKULUTUKSEN INHIBITIOTESTIT SISÄLTÖ 1. näytteet 1 2. TESTIMENETELMÄT Nitrifikaation inhibitio Hapenkulutuksen inhibitio 1 3. TULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU Nitrifikaation inhibitio Hapenkulutuksen inhibitio 2 4. JOHTOPÄÄTÖKSET 2 Ramboll Finland Oy Ramboll Analytics Niemenkatu LAHTI T F

13 RAJAVUOREN KAATOPAIKKAVEDEN NITRIFIKAATION JA HAPENKULUTUKSEN INHIBITIOTESTIT 1. NÄYTTEET Kuusakoski Oy toimitti tutkittavaksi Rajavuoren kaatopaikkavettä Samalla Kuusakoski Oy toimitti Heinolan jätevedenpuhdistamolle tulevaa jätevettä, jota käytettiin vertailunäytteenä, sekä puhdistamon ilmastusaltaan loppuosan aktiivilietettä; kahden linjaston kokoomaliete. Heinolan puhdistamo toimitti uutta lietettä hapenkulutuksen inhibitiotestiä varten. Ennen testiä vertailunäytteenä toimineeseen tulevaan jäteveteen tehtiin kloridilisäys (NaCl), joka vastasi Rajavuoren näytteen pitoisuutta ( mg/l). Tämän jälkeen sekä varsinaisesta näytteestä että kontrollinäytteestä tehtiin laimennussarja: 1 %, 2 %, 4 %, 8 % ja 20 %. 2. TESTIMENETELMÄT 2.1 Nitrifikaation inhibitio Bakteerien nitrifikaation inhibitiota eli estymistä tutkittiin käyttäen standardia SFS-EN ISO 9509:1995. Menetelmän avulla voidaan arvioida testattavan materiaalin (esim. jäteveden) lyhytkestoisia vaikutuksia aktiivilietteen bakteereiden nitrifikaatioon. Nitrifikaatiolla tarkoitetaan bakteeritoimintaa, jossa ammoniumyhdisteitä hapetetaan nitriitiksi ja nitraatiksi. Tuloksista voidaan laskea lineaarisesti interpoloimalla EC50-arvo eli testattavan jäteveden pitoisuus, joka kontrollinäytteeseen (allyylitiourea, ATU) verrattuna aiheuttaa 50 % inhibition bakteerien nitrifikaatiolle. Nitrifikaatioon vaikuttavat prosessiolosuhteet, kuten liuenneen hapen pitoisuus, lämpötila ja ph-arvo. Nitrifikaatio toimii ph-arvossa 6-9 optimialueen ollessa 7,5 8,6. Aktiivilietteen hapenkulutus on erittäin nopeaa, joten testitulokseen voi vaikuttaa hapen väheneminen tai kuluminen loppuun kokeen aikana. Tämän vuoksi onkin huolehdittava näytteiden tehokkaasta hapettamisesta testin aikana riittävän nitrifikaationopeuden takaamiseksi. 2.2 Hapenkulutuksen inhibitio Bakteerien hapenkulutuksen inhibitiota tutkittiin käyttäen standardia SFS-EN ISO 8192:2007. Menetelmän avulla arvioidaan testattavan materiaalin aktiivilietteen mikrobeille aiheutuvaa hapenkulutuksen inhiboitumista lyhytkestoisen laboratoriotestin aikana. Testimateriaalina voi olla jätevesi tai joku kemikaali. Tuloksista voidaan laskea lineaarisesti interpoloimalla EC50-arvo eli testattavan jäteveden pitoisuus, joka nollanäytteeseen verrattuna aiheuttaa 50 % inhibition bakteerien hapenkulutukselle. Menetelmä on tarkoitettu vesiliukoisten, haihtumattomien yhdisteiden hapenkulutusta inhiboivan vaikutuksen tutkimiseen. Tosin myös poolittomien, veteen liukenemattomien yhdisteiden vaikutusta voidaan tutkia, mikäli voidaan varmistua näytteen homogeenisuudesta. Tutkimuksessa käytetään siirroksena aktiivilietelaitoksen lietettä. Laitoksesta ja lietteestä riippuen bakteerien herkkyys erilaisia kemikaaleja kohtaan voi vaihdella. Hapenkulutuksen inhibition tutkimuksissa tulisi ensisijaisesti käyttää tutkittavaa jätevettä vastaanottavan käsittelylaitoksen lietettä mikäli se vain on mahdollista. 3. TULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU 3.1 Nitrifikaation inhibitio Kontrollinäyte Lietteen nitrifikaationopeus oli 2,3 mg N/(g x h). Tulos oli siten standardin asettaman vaihteluvälin 2-6,5 mg N/(g x h) rajoissa. Vertailunäyte Testitulosten perusteella vertailunäytteen inhiboiva vaikutus oli nollanäytteen tasolla laimennoksissa 1-8 %. Suurimmankin pitoisuuden (20 %) inhiboiva vaikutus jäi selvästi alle 50 %:n (kuva 1). Testinäyte Testitulosten perusteella kaatopaikkaveden EC50-arvo = 13 % (kuva 1).

14 Inhibitio [%] Inhibitio [%] RAJAVUOREN KAATOPAIKKAVEDEN NITRIFIKAATION JA HAPENKULUTUKSEN INHIBITIOTESTIT Nitrifikaation inhibitio y = 0,6856x - 1,3051 R² = 0, Jäteveden pitoisuus [%] Nitrifikaation inhibitio y = 4,1467x - 5,727 R² = 0, Kaatopaikkaveden pitoisuus [%] Kuva 1. Nitrifikaation inhibitio Heinolan tulevassa jätevedessä (sis. kloridilisäyksen) sekä Rajavuoren kaatopaikkavedessä. 3.2 Hapenkulutuksen inhibitio Kontrollinäyte Kontrollinäyte pitoisuudessa 6,6 mg/l aiheutti 50 % inhibition Heinolan jätevedenpuhdistamon aktiivilietteelle. Tulos oli standardin asettaman vaihteluvälin 5-30 mg/l rajoissa. Vertailunäyte Testitulosten perusteella vertailunäyte ei aiheuttanut hapenkulutuksen inhiboitumista laimennoksissa 1-20 %, sillä hapenkulutus oli samaa tasoa tai suurempaa kuin nollanäytteellä. Matalasta hapenkulutuksesta johtuen EC50-arvoa ei voitu interpoloida. Testinäyte Testitulosten perusteella kaatopaikkaveden hapenkulutus laimennoksissa 1-20 % oli vain hieman matalampaa kuin nollanäytteellä. Matalasta hapenkulutuksesta johtuen EC50-arvoa ei voitu interpoloida. 4. JOHTOPÄÄTÖKSET Rajavuoren kaatopaikkavedellä tehtiin nitrifikaation ja hapenkulutuksen inhibitiotesti. Aktiivilietteenä käytettiin vastaanottavan jätevedenpuhdistamon (Heinolan kaupunki) lietettä. Lisäksi tutkittiin vertailunäytteenä Heinolan kaupungin tulevaa jätevettä, johon oli tehty Rajavuoren näytettä vastaava kloridilisäys. Tulosten perusteella Rajavuoren näytteelle laskettiin nitrifikaation inhibition EC50-arvo: 13 %. Hapenkulutuksen inhiboitumiselle ei tutkitun laimennussarjan perusteella pystytty laskemaan EC50-arvoa laimennussarjan hapenkulutus oli vain hieman nollanäytettä matalampaa, joka osoittaa ettei inhiboiva vaikutus ollut suurta. Vertailunäytteen perusteella Rajavuoren näytteessä oleva kloridi (laimentamattoman näytteen pitoisuus mg/l) ei aiheuta nitrifikaation tai hapenkulutuksen inhiboitumista 20 % laimennoksella. RAMBOLL FINLAND OY Ramboll Analytics Ilpo Lahdelma ryhmäpäällikkö Antti Oksalahti tutkimuskemisti

15 Vastaanottaja Ramboll Finland Niko Rissanen Asiakirjatyyppi Nitrifikaation ja hapenkulutuksen inhibitio - Tutkimusraportti Päivämäärä Viite /5 KUUSAKOSKI OY NITRIFIKAATION INHIBITIOTESTIT

16 KUUSAKOSKI OY NITRIFIKAATION INHIBITIOTESTIT SISÄLTÖ 1. NÄYTTEET 1 2. TESTIMENETELMÄT Nitrifikaation inhibitio 1 3. TULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU Nitrifikaation inhibitio 1 4. JOHTOPÄÄTÖKSET 2 Ramboll Finland Oy Ramboll Analytics Niemenkatu LAHTI T F

17 NITRIFIKAATION INHIBITIOTESTIT 1. NÄYTTEET Kuusakoski Oy toimitti tutkittavaksi kaatopaikan suotovettä Samalla Kuusakoski Oy toimitti Heinolan jätevedenpuhdistamolle tulevaa jätevettä. Aktiiviliete testejä varten haettiin Kariniemen puhdistamolta Lahdesta Ennen testiä Heinolan tulevaan jäteveteen tehtiin boorilisäys (50 mg B/l) käyttäen boorihappoa. Näytteistä tehtiin laimennussarja taulukon 1 mukaan. Taulukko 1. Testeissä käytetty laimennossarja suotovedelle ja Heinolan tulevalle jätevedelle sekä Heinolan tulevan jäteveden laimennossarjan boorilisäyksen pitoisuus. Näytettä (%) Booria (mg/l) 0, , ,5 2. TESTIMENETELMÄT 2.1 Nitrifikaation inhibitio Bakteerien nitrifikaation inhibitiota eli estymistä tutkittiin käyttäen standardia SFS-EN ISO 9509:1995. Menetelmän avulla voidaan arvioida testattavan materiaalin (esim. jäteveden) lyhytkestoisia vaikutuksia aktiivilietteen bakteereiden nitrifikaatioon. Nitrifikaatiolla tarkoitetaan bakteeritoimintaa, jossa ammoniumyhdisteitä hapetetaan nitriitiksi ja nitraatiksi. Tuloksista voidaan laskea lineaarisesti interpoloimalla EC50-arvo eli testattavan jäteveden pitoisuus, joka kontrollinäytteeseen (allyylitiourea, ATU) verrattuna aiheuttaa 50 % inhibition bakteerien nitrifikaatiolle. Nitrifikaatioon vaikuttavat prosessiolosuhteet, kuten liuenneen hapen pitoisuus, lämpötila ja ph-arvo. Nitrifikaatio toimii ph-arvossa 6-9 optimialueen ollessa 7,5 8,6. Aktiivilietteen hapenkulutus on erittäin nopeaa, joten testitulokseen voi vaikuttaa hapen väheneminen tai kuluminen loppuun kokeen aikana. Tämän vuoksi onkin huolehdittava näytteiden tehokkaasta hapettamisesta testin aikana riittävän nitrifikaationopeuden takaamiseksi. 3. TULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU 3.1 Nitrifikaation inhibitio Kaatopaikan suotovesi Suotovettä ilmastettiin n. 4 h (happipitoisuus 8,9 mg/l) ja aktiivilietettä n. 2 h ennen testien aloittamista. Lietteen nitrifikaationopeus oli 7,0 mg N/(g x h). Tulos on standardin asettamaa vaihteluväliä 2-6,5 mg N/(g x h) suurempi. Testitulosten perusteella suotoveden inhiboiva vaikutus oli nollanäytteen tasolla laimennoksissa 1-8 %. EC50-arvo asettui hieman suurimman pitoisuuden yläpuolelle 36 % (kuva 1). Suotovedestä mitattu booripitoisuus oli 22 mg/l. Heinolan tuleva boorilisäyksellä Aktiivilietettä ilmastettiin yön yli ennen testien alkua. Lietteen nitrifikaationopeus oli 5,8 mg N/(g x h). Tulos on standardin asettamaa vaihteluväliä 2-6,5 mg N/(g x h) rajoissa. Testitulosten perusteella tulevan jäteveden inhiboiva vaikutus oli nollanäytteen tasolla kaikissa laimennoksissa 1-35 % (kuva 1). Näin ollen EC-50 arvoa ei voida testidatan perusteella määrittää.

18 Inhibitio [%] Inhibitio [%] NITRIFIKAATION INHIBITIOTESTIT Nitrifikaation inhibitio y = 1,6936x - 10,407 R² = 0, Nitrifikaation inhibitio y = 0,1251x - 5,2906 R² = 0,4954 Kaatopaikan suotoveden pitoisuus [%] Tulevan jäteveden pitoisuus [%] Kuva 1. Nitrifikaation inhibitio kaatopaikan suotovedessä sekä Heinolan tulevassa jätevedessä (sis. boorilisäyksen). 4. JOHTOPÄÄTÖKSET Kaatopaikan suotovedellä tehtiin nitrifikaation inhibitiotesti. Aktiivilietteenä käytettiin Kariniemen jäteveden puhdistamon lietettä. Lisäksi tutkittiin Heinolan kaupungin tulevaa jätevettä, johon oli tehty boorilisäys. Tulosten perusteella kaatopaikan suotovedelle laskettiin nitrifikaation inhibition EC50-arvo: 36 %. Tuloksessa on kuitenkin syytä ottaa huomioon, että käytetyn aktiivilietteen nitrifikaationopeus oli hieman standardissa annetun vaihteluvälin yläpuolella aiheuttaen ylimääräistä virhettä EC50-arvoon. Standardin sallima yläraja on kuitenkin nitrifikaationopeuteen vaikuttavien mittausmenetelmien normaalien mittausepävarmuuksien sisällä. Näin ollen aiheutunut ylimääräinen virhe on melko pieni. Heinolan tulevaan jäteveteen tehdyn boorilisäyksen perusteella se ei aiheuta nitrifikaation inhiboitumista 35 % laimennoksella. RAMBOLL FINLAND OY Ramboll Analytics Antti Oksalahti kemisti Jorma Nordlund kemisti