Typenpoiston toiminnan optimointi Oulun kaupungin jätevedenpuhdistamolla



Samankaltaiset tiedostot
Ei ole olemassa jätteitä, on vain helposti ja hieman hankalammin uudelleen käytettäviä materiaaleja

Viemäröinti ja jätevedenpuhdistus Anna Mikola TkT D Sc (Tech)

Rinnakkaissaostuksesta biologiseen fosforinpoistoon

FOSFORINPOISTON KEHITTYMINEN

Mittausten rooli vesienkäsittelyprosesseissa. Kaj Jansson Kemira Oyj, Oulun Tutkimuskeskus

JÄTEVESIENKÄSITTELYN TOIMIVUUSSELVITYS VEVI-6 JÄTEVEDENPUHDISTAMOLLA, LAPINJÄRVELLÄ

KERTARAPORTTI

Typenpoiston tehostaminen vesistön mikrobeilla

RAVITA TM. Fosforin ja Typen talteenottoa jätevesistä

Tietoa eri puhdistamotyyppien toiminnasta

Kestävä sanitaatio Jätevedet

ENON JÄTEVEDENPUHDISTAMON VELVOITETARKKAILUJEN YHTEENVETO 2018

Jari Kinnunen JÄTEVEDENPUHDISTUS RINNAKKAISSAOSTUSLAITOKSELLA ESIMERKKINÄ KINNULAN JÄTEVEDENPUHDISTAMO

Biologinen fosforinpoisto Mahdollisuudet, rajoitukset, tekniikka

NESTEMÄISTEN PÄÄSTÖJEN HALLINTA

Jätevesien hygienisoinnin menetelmät

Viemäröinti ja puhdistamo

Diplomityö, joka on jätetty opinnäytteenä tarkastettavaksi diplomi-insinöörin tutkintoa varten Espoossa

TUUPOVAARAN JÄTEVEDENPUHDISTAMON VELVOITETARKKAILUJEN YHTEENVETO 2018

Veden sisältämät epäpuhtaudet ja raakaveden esikäsittely Susanna Vähäsarja ÅF-Consult

Online-mittaukset lietteenkuivauksen optimoinnissa

KERTARAPORTTI

MBR kalvosuodatus käyttöön Taskilassa

ENON TAAJAMAN JÄTEVEDENPUHDISTAMON

Kemiallisia näkökulmia vedenkäsittelyyn

AMMONIUMTYPPI ILMASTUKSEN OHJAUSPARAMETRINÄ YHDYSKUNTAJÄTEVEDEN PUHDISTUKSESSA

KERTARAPORTTI

LIETELANNAN HAJUNPOISTO JA FRAKTIOINTI Erkki Aura. Tiivistelmä

Kiintoaineen ja ravinteiden poiston tehostaminen yhdyskuntajätevedestä mikrosiivilällä. Petri Nissinen, Pöyry Finland Oy

KERTARAPORTTI

Jäteveden denitrifikaation lisääminen ja vesistöhaittojen vähentäminen sedimenttidiffuusorin avulla

Jäteveden ravinteet ja kiintoaine kiertoon viirasuodattimella. Asst.Prof. (tenure track) Marika Kokko

Kuva 210 x 205 mm (+ leikkuuvarat)

Helsingin seudun ympäristöpalvelut Helsingforsregionens miljötjänster. Suomenojan. jätevedenpuhdistamo

KALKKIA VEDENPUHDISTUKSEEN

BIOLOGINEN FOSFORIN- JA TYPENPOISTO

NPHarvest INNOVATIIVINEN KIINTOAINEEN JA FOSFORIN POISTO ESIKÄSITTELYNÄ KALVOREAKTORILLE. Juho Uzkurt Kaljunen

asuinrakennuksen pinta-ala on alle 150 m2 käyttäjiä normaalisti 5 hlöä tai vähemmän kiinteistöllä

Hygienisoinnin määritelmä

Mäkikylän jätevedenpuhdistamon saneeraus ja laajennus

Taskilan MBR-yksikkö kokemuksia ja tuloksia

KERTARAPORTTI

INNOVATIIVINEN KIINTOAINEEN JA FOSFORIN POISTO ESIKÄSITTELYNÄ KALVOREAKTORILLE. Jatkuvatoiminen laitteisto

sade sade 2016 lämpötila lämpötila 2016

LAPPEENRANNAN LÄMPÖVOIMA OY Toikansuon jätevedenpuhdistamon toiminnan lopettaminen

VIRTAIN KAUPUNKI VESIHUOLTOLAITOS

Voimalaitoksen vesikemian yleiset tavoitteet ja peruskäsitteitä

KERTARAPORTTI Oravin vesiosuuskunta C 4484 Tapio Rautiainen Tappuvirrantie Oravi

JOHDANTO PERUSTIETOA MBR- TEKNIIKASTA

KERTARAPORTTI

FCG Finnish Consulting Group Oy KAKOLANMÄEN JÄTEVEDENPUHDISTAMO. Jälkiselkeytyksen tulojärjestelyjen tutkiminen

KERTARAPORTTI

KERTARAPORTTI

Typenja fosforintalteenotto

KUHASALON JÄTEVEDENPUHDISTAMO Neljännesvuosiraportti 4/2017

HAMMASLAHDEN JÄTEVEDENPUHDISTAMON

Puhtaan veden tekijät. Jätevesien puhdistaminen Suomessa

KERTARAPORTTI

JÄTEVESIENKÄSITTELYJÄRJESTELMÄN TOIMIVUUS BIOLAN KAIVOPUHDISTAMOLLA

Tampereen Vesi Pirkanmaan keskuspuhdistamon yleissuunnitelma sijoituspaikkana Sulkavuori

Arvio NP3-rikastushiekka-altaalle tulevien prosessikemikaalien jäämien pitoisuuksista ja niiden pysyvyydestä ja mahdollisesta muuntumisesta.

HUMUSVESIEN PUHDISTUSTEKNOLOGIA

KERTARAPORTTI Tervon kunta Tekninen toimisto Jukka Korhonen Tervontie TERVO

Päätösmallin käyttö lietteenkäsittelymenetelmän valinnassa

HSY:n aktiivihiilipilotoinnit EPIC teknologiaseminaari , LUT

Kiekkosuodatuksen koeajot Viikinmäen jätevedenpuhdistamolla

Yhteiskäsittely pienlaitoksessa Case Laihia

Mädätys HSY:n jätevedenpuhdistamoilla. Mädätyksen rakenne- ja laitetekniikka seminaari

TYPENPOISTON NITRIFIKAATIO- JA DENITRIFIKAATIONOPEUDET JÄTEVEDENPUHDISTUSPROSESSISSA

Kestävä sanitaatio Juomavesi

Vantaanjoen valuma-alueelta peräisin olevan liuenneen orgaanisen aineksen määrä, laatu ja hajoaminen Itämeressä

Kiintoainemenetelmien käyttö turvemaiden alapuolella. Hannu Marttila

PK-yrityksen kokemuksia KaivosVV:stä ja mitä

Levin Vesihuolto Oy Teppo, Hannu PL SIRKKA. *Fosfori liukoinen. *Typpi SFS-EN ISO :2005 / ROI SFS-EN ISO :1998 / ROI

Kohti energiaomavaraista jätevesilaitosta. Vesi ja vihreä talous - seminaari

Espoon kaupunki Pöytäkirja 107. Ympäristölautakunta Sivu 1 / Suomenojan ja Viikinmäen jätevedenpuhdistamoiden toiminta vuonna 2015

KERTARAPORTTI

DYNASAND ratkaisee suodatusongelmat

Talvivaara Projekti Oy

TYSKAHOLMENIN, KEMIÖN JA LAMMALAN JÄTEVEDENPUHDISTAMOIDEN TOIMINTA 2010, JÄTEVESIKUORMITUS JA ARVIOITU VESISTÖKUORMITUS TULEVAISUUDESSA

KERTARAPORTTI

Turvetuotannon vesiensuojelurakenteet ja niiden teho Anssi Karppinen, Suomen ympäristökeskus

HS- JÄTEVEDENPUHDISTAMON HOITO

ENERGIATEHOKAS LIETTEEN KUIVAUS Energiatehokas vesihuoltolaitos 1/2018

BIOKAASULAITOKSEN REJEKTIVESIEN VAIKUTUS JÄTEVEDENPUHDISTAMON TOIMINTAAN JA REJEKTIVEDEN ESIKÄSITTELYN TARPEELLISUUS

Forssan jätevedenpuhdistamon puhdistustulokset olivat hyvät ja selvästi ympäristöluvan vaatimustason mukaiset.

HUBER Hiekanerotusjärjestelmät

Kohteessa on käymäläratkaisuna ympäristöystävällinen tai umpisäiliö, eli jätevesiä ei kuormiteta wc:n jätevesillä.

Kosteikkojen puhdistustehokkuuden parantaminen sorptiomateriaaleilla

KERTARAPORTTI

Kohteessa on käymäläratkaisuna ympäristöystävällinen tai umpisäiliö, eli jätevesiä ei kuormiteta wc:n jätevesillä.

Orimattilan Vesi Oy:n Vääräkosken jätevedenpuhdistamon velvoitetarkkailu, tuloslausunto helmikuu 2016

KERTARAPORTTI Tervon kunta Tekninen toimisto Jukka Korhonen Tervontie TERVO

Suot puhdistavat vesiä. Kaisa Heikkinen, FT, erikoistutkija Suomen ympäristökeskus

NITRIFIKAATIOBAKTEERIEN TOIMINTA

Rengasrouhe biosuodattimen kantoaineena. Tiivistelmä / Abstract. 1. Johdanto

Itä-Suomen Aluehallintovirasto Kirjeenne , Dnro ISSAVI/1600/2015.

Orimattilan Vesi Oy:n Vääräkosken jätevedenpuhdistamon velvoitetarkkailu, tuloslausunto syyskuu 2016

Orimattilan Vesi Oy:n Vääräkosken jätevedenpuhdistamon velvoitetarkkailu, tuloslausunto elokuu 2016

Filtralite Clean. Filtralite Clean JÄTEVESI. Filtering the water for tomorrow

Transkriptio:

Prosessi- ja ympäristötekniikan osasto Vesi- ja ympäristötekniikan laboratorio Diplomityö Typenpoiston toiminnan optimointi Oulun kaupungin jätevedenpuhdistamolla Oulussa 18.1.2011 Tekijä: Enni Sohlo Työn valvoja: Jarmo Sallanko Tekniikan tohtori Työn ohjaaja: Jarmo Lahtinen Diplomi-insinööri

OULUN YLIOPISTO Tiivistelmä opinnäytetyöstä Teknillinen tiedekunta Osasto Prosessi- ja ympäristötekniikan osasto Tekijä Sohlo Enni Laboratorio Vesi- ja ympäristötekniikan laboratorio Työn valvoja Sallanko J., laboratorioinsinööri Työn nimi Typenpoiston toiminnan optimointi Oulun kaupungin jätevedenpuhdistamolla Oppiaine Työn laji Aika Sivumäärä Ympäristötekniikka Diplomityö Tammikuu 2011 112+11 Tiivistelmä Tämän diplomityön tavoitteena oli Taskilan jätevedenpuhdistamon typenpoistoprosessin optimointi. Vuonna 2009 ensimmäisen kerran toteutettu typenpoisto ei toiminut täysin lupaehtojen mukaisesti. Erityisesti ongelmia oli typenpoiston käynnistymisessä. Tämän vuoksi oli aiheellista tutkia miten typenpoistoa ja sen käynnistymistä voisi parantaa. Diplomityö tehtiin huhti-joulukuussa 2010, jolloin pystyttiin seuraamaan typenpoistoa koko sen käynnissäoloajan (kesä-marraskuu). Käynnistysvaiheessa testattiin erilaisia ajomalleja ja etsittiin niistä sopivin. Syksyllä tehtiin lisää erilaisia muutoksia ilmastusaltaisiin, jotta löydettäisiin optimaaliset olosuhteet typenpoistolle. Lisäksi tehtiin saostus- ja laskeutuskokeita sopivien kemikaalien löytämiseksi typenpoiston ajalle. Jälkisuodattimien pesun vaikutusta jälkidenitrifikaatioon ja rejektiveden sisäistä typpikuormaa tutkittiin myös. Esisaostukseen sopivin kemikaali oli tehtyjen saostuskokeiden perusteella polyalumiinikloridi, joka on jo ennestään laitoksella käytössä. Polymeerin syötöllä ei ollut kovin suurta saostusta parantavaa vaikutusta. Jälkiselkeytykseen lietteen laskeutuvuutta parantamaan sopisi parhaiten Magnafloc 1011 -polymeeri. Rejektiveden sekä hydraulinen kuorma että typpikuorma olivat hyvin pienet, joten rejektivesi ei vaadi erilliskäsittelyä tällä hetkellä. Jälkisuodattimien pesu vaikuttaa jälkidenitrifikaatioon heikentävästi. Tutkimusten perusteella typenpoiston käynnistyksessä tulisi lieteikä nostaa 15 vuorokauteen, mikä pienentää lietekuormaa. Ilmastusaltaiden happipitoisuus voitaisiin nostaa 3:een mg/l, jolloin nitrifikaatiobakteereiden kasvunopeus lisääntyy. Lisäksi polyalumiinikloridin syöttöä tulisi lisätä esisaostukseen, jolloin ilmastukseen tuleva orgaaninen kuorma pienenee. Kaikki ilmastusaltaiden lohkot tulisi pitää hapellisina kunnes nitraattipitoisuus nousee. Nitraattipitoisuuksien noustua edetään vaiheittain: ensin yksi lohko anoksiseksi, sitten toinen ja lopuksi käynnistetään nitraattikierrätys. Kokonaiskierrätysaste olisi hyvä pitää alle maksimin. Esiselkeytyksen ohitusluukku voi tarpeen mukaan olla auki max. 50 60 % ja lieteikää voisi olla sopivaa laskea typenpoiston käynnistyttyä. Lisäksi happipitoisuus lasketaan takaisin 2:een mg/l ja polyalumiinikloridin syöttöä vähennetään. Syksyllä vesien jäähtyessä lieteikää tulisi nostaa jälleen ja polyalumiinikloridin syöttöä tulisi lisätä hieman. Ilmastusvaiheessa päästiin jo hyviin kokonaistyppireduktioihin, joten metanolin syöttö jälkisuodatukseen oli vähäistä. Säilytyspaikka Oulun yliopisto, tiedekirjasto Tellus Muita tietoja

UNIVERSITY OF OULU Faculty of technology Department Department of process and environmental engineering Author Sohlo Enni Abstract of thesis Laboratory Water Resources and Environmental Engineering Laboratory Supervisor Sallanko J., Laboratory Engineer Name of the thesis Optimization of nitrogen removal at wastewater treatment plant in Oulu Subject Level of studies Date Number of pages Environmental engineering M.Sc. (Tech.) January 2011 112+11 Abstract The aim of this diploma thesis was to optimize the nitrogen removal process at the Taskila wastewater treatment plant. In 2009 nitrogen removal process was operating first time and licence condition wasn t completely achieved. Especially there were problems in the start of the nitrogen removal. Because of this it was necessary to research how nitrogen removal and its start could be improved. This work was done from April to December 2010 when it was possible to observe nitrogen removal process during its whole period of duty (June-November). Different kinds of running models were tested in the starting period. In the autumn more dissimilar modifications were done in activated sludge tanks to find optimal conditions for nitrogen removal. Precipitation and settlement tests were done to find suitable chemicals for duration of nitrogen removal. Also influence of post-filter washing to post-denitrification and nitrogen load of reject water were examined. According to precipitation tests the most suitable precipitation chemical for preprecipitation is polyaluminiumchloride which is already in use at the plant. Polymer feeding didn t have big improving influence on pre-precipitation. The best polymer to improve sludge settling in post-settling tanks is Magnafloc 1011. Both hydraulic and nitrogen load of reject water were small so there is no need for extra treatment of reject water at this moment. Post-filter washing reduced post-denitrification. Based on the tests and research sludge age should be 15 days, polyaluminiumchloride feed should be increased and dissolved oxygen concentration in activated sludge tanks should be 3 mg/l at the start of nitrogen removal. All the blocks in activated sludge tanks should be aerobic until nitrate concentration rises. Then 2 first blocks are changed anoxic and nitrate circulation is started. Total degree of recirculation should be kept under the maximum. Bypass gate of pre-settling could be open 50-60 % and after the start of nitrogen removal sludge age should be decreased. Also dissolved oxygen concentration is reduced to 2 mg/l and polyaluminiumchloride feed is reduced. In autumn when water cools sludge age should be again increased and polyaluminiumchloride feed should be raised. Because of the good nitrogen reduction of the activated sludge process the methanol feeding to the post filters was little. Library location University of Oulu, Science and Technology Library Tellus Additional information

ALKUSANAT Tämä diplomityö on tehty vuonna 2010 huhti-joulukuun aikana Oulun Taskilan jätevedenpuhdistamolla. Tavoitteena on ollut parantaa vuonna 2009 käynnistetyn typenpoistoprosessin toimintaa. Haluan kiittää Oulun vettä tästä diplomityöpaikasta sekä mielenkiintoisesta ja monipuolisesta aiheesta. Kesä-elokuun aikana työskentelin pääasiassa Taskilan puhdistamolla käytönvalvojana ja tällöin sain arvokasta käytännön kokemusta laitoksen toiminnasta. Tämän ansiosta diplomityön tekeminen on ollut helpompaa. Iso kiitos kuuluu myös siis laitoksen mahtavalle henkilökunnalle. Lisäksi kiitän diplomityön ohjaajia Jarmo Sallankoa ja Jarmo Lahtista sekä Taskilan jätevedenpuhdistamon käyttömestaria Pasi Mikkosta avusta koko diplomityönteon aikana. Iso kiitos kuuluu myös Hintan laboratorion henkilökunnalle, joka analysoi näytteitäni.

SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ABSTRACT ALKUSANAT KÄYTETYT MERKINNÄT 1 JOHDANTO... 7 2 YLEISTÄ JÄTEVEDEN PUHDISTUKSESTA... 9 2.1 Jäteveden koostumus... 10 2.2 Puhdistusvaatimukset... 11 3 JÄTEVEDEN PUHDISTUSPROSESSI... 13 3.1 Mekaaninen käsittely... 13 3.1.1 Välppäys... 14 3.1.2 Hiekanerotus... 14 3.1.3 Virtaamantasaus... 15 3.1.4 Esiselkeytys... 15 3.2 Kemiallinen käsittely... 16 3.3 Biologinen käsittely... 17 3.3.1 Aktiivilieteprosessi... 18 3.3.2 Biofilmiprosessit... 19 3.3.3 Mikro-organismit... 20 3.4 Lietteen käsittely... 23 4 KEMIKAALIT... 24 4.1 Saostuskemikaalit... 24 4.1.1 Alumiinisuolat... 24 4.1.2 Rautasuolat... 25 4.1.3 Kalkki... 26 4.1.4 Polymeerit... 27 4.2 Neutralointi... 28 4.3 Desinfiointi... 28 5 TYPEN POISTO... 30 5.1 Yleistä... 30 5.2 Nitrifikaatio... 32 5.2.2 Nitrifikaatioprosessi... 33

5.2.3 Nitrifikaatiobakteerit... 36 5.3 Denitrifikaatio... 37 5.3.1 Denitrifikaatioprosessi... 38 5.3.2 Denitrifikaatiobakteerit... 40 5.4 Lämpötilan vaikutus typen poistoon... 40 5.5 Liuenneen hapen vaikutus typen poistoon... 41 5.6 ph:n vaikutus typen poistoon... 43 5.7 Haitta-aineiden vaikutus typen poistoon... 44 5.8 Typenpoiston mittaukset ja ohjaus... 45 5.9 Erilaiset ajotavat... 47 6 TASKILAN JÄTEVEDENPUHDISTAMO... 49 6.1 Yleistä... 49 6.2 Puhdistusprosessi... 50 6.3 Typenpoisto... 53 7 TYPENPOISTON KÄYNNISTYS 2010... 55 7.1 Tehdyt muutokset ja seuranta... 55 7.2 Tulokset ja niiden tarkastelu... 63 8 ILMASTUSALTAIDEN TOIMINNAN OPTIMOINTI... 67 8.1 Ohitusluukun vaikutus... 67 8.2 Nitraattikierrätyksen määrän vaikutus... 68 8.3 Lieteiän vaikutus... 69 8.4 Palautuslietteen määrän vaikutus... 70 8.5 Yhteenveto ilmastuksen optimoinnista... 71 9 SAOSTUSKOKEET... 74 9.1 Saostuskoe 1... 74 9.1.1 Materiaalit ja menetelmät... 74 9.1.2 Tulosten tarkastelu... 76 9.2 Saostuskoe 2... 76 9.2.1 Materiaalit ja menetelmät... 76 9.2.2 Tulosten tarkastelu... 77 9.3 Saostuskoe 3... 78 9.3.1 Materiaalit ja menetelmät... 78 9.3.2 Tulosten tarkastelu... 78 9.4 Saostuskoe 4... 79 9.4.1 Materiaalit ja menetelmät... 79

9.4.2 Tulosten tarkastelu... 80 9.5 Saostuskoe 5... 80 9.5.1 Materiaalit ja menetelmät... 80 9.5.2 Tulosten tarkastelu... 81 9.6 Saostuskoe 6... 82 9.6.1 Materiaalit ja menetelmät... 82 9.6.2 Tulosten tarkastelu... 82 9.7 Saostuskoe 7... 83 9.7.1 Materiaalit ja menetelmät... 83 9.7.2 Tulosten tarkastelu... 83 9.8 Saostuskoe 8... 84 9.8.1 Materiaalit ja menetelmät... 84 9.8.2 Tulosten tarkastelu... 84 9.9 Saostuskoe 9... 86 9.9.1 Materiaalit ja menetelmät... 86 9.9.2 Tulosten tarkastelu... 86 9.10 Saostuskokeiden kemikaalien vertailu ja kustannukset... 87 10 LASKEUTUSKOKEET... 90 10.1 Laskeutuskoe 1... 90 10.2 Laskeutuskoe 2... 91 10.3 Laskeutuskoe 3... 92 10.4 Laskeutuskoe 4... 93 10.5 Laskeutuskoe 5... 94 10.6. Laskeutuskoe 6... 95 10.7 Polymeerien vertailu... 96 11 JÄLKISUODATTIMET TYPENPOISTOSSA... 98 12 REJEKTIVESI... 102 12.1 Näytteenotto ja laitteisto... 102 12.2 Tulokset ja niiden tarkastelu... 102 13 JOHTOPÄÄTÖKSET... 105 YHTEENVETO... 106 LÄHDELUETTELO... 109

LIITTEET: Liite 1 Typenpoistoprosessien ominaisuuksia, 1 s. Liite 2 Ilmastuslinjojen typpianalyysien tulokset, 3 s. Liite 3 Saostuskokeiden tulokset BOD 7 -, kiintoaine-, kokonaisfosfori- ja kokonaistyppikuvaajina, 7 s.

KÄYTETYT MERKINNÄT AVL BOD 7 COD + NH 4 - NO 2 - NO 3 PAC PIX VSS asukasvastineluku, yhden henkilön keskimääräinen jätevesikuormitus vuorokaudessa biochemical oxygen demand, biologinen hapenkulutus, kuvaa 7 päivän aikana orgaanisen aineksen biologiseen hajotukseen kulunutta happimäärää (myös BOD 5 ), orgaanisen aineen mitta (mgo 2 /l) chemical oxygen demand, kemiallinen hapenkulutus, kuvaa happimäärää, joka tarvitaan orgaanisen aineksen kemialliseen hajotukseen(mgo 2 /l) ammoniumioni nitriitti-ioni nitraatti-ioni polyalumiinikloridi, saostuskemikaali ferrisulfaatti, saostuskemikaali volatile suspended solids, orgaaninen suspentoitunut kiintoaine

1 JOHDANTO Suomen jätevedenpuhdistamoilla päällimmäisenä tavoitteena on perinteisesti ollut fosforin, kiintoaineksen sekä orgaanisen aineksen poisto. Viimevuosina puhdistamoille on alettu antamaan myös typenpoistovelvoitteita, jotka perustuvat EU:n Vesipuitedirektiiviin sekä siitä johdettuun Valtioneuvoston asetukseen (888/2006) (Typenpoiston toteuttaminen Forssan Sortohaan jätevedenpuhdistamolla Envistone-prosessilla, 2008). Puhdistamoiden typenpoistovelvoite arvioidaan puhdistamokohtaisesti. Tähän vaikuttaa puhdistamon purkuvesistö ja sen tila. Yleisesti typen aiheuttama rehevöityminen näkyy merialueilla, joten typenpoistovaatimuksia on annettu puhdistamoille, joiden purkuvesistönä on meri tai suoraan mereen laskeva joki. Myös sisämaan puhdistamoille tullaan nähtävästi antamaan typenpoistovelvoitteita. Taskilan jätevedenpuhdistamon heinäkuussa 2004 saadussa ympäristöluvassa uutena lupaehtona oli 70 prosentin kokonaistypenpoistoteho silloin, kun jäteveden lämpötila on yli 12 ºC. Tällöin myös kokonaistyppipitoisuus lähtevässä jätevedessä saisi olla korkeintaan 20 mg/l. Oulun Vesi teki valituksen typenpoistovelvoitteesta Vaasan hallintooikeuteen ja edelleen korkeimpaan hallinto-oikeuteen. Marraskuussa 2006 korkein hallinto-oikeus päätti, että typenpoisto tulee toteuttaa 2.11.2008 lähtien aina jäteveden lämpötilan ollessa yli 12 ºC. Tämän päätöksen myötä Taskilan jätevedenpuhdistamoa laajennettiin vuonna 2008. Puhdistamolle rakennettiin kolmas aktiiviliete- ja jälkiselkeytyslinja sekä metanolin-, glykolin- ja kalkinsyöttöjärjestelmät. Lisäksi kahteen aiemmin rakennettuun aktiivilietelinjaan tehtiin typenpoiston vaatimat muutokset. Laitokselle asennettiin myös uusia analysaattoreita sekä prosessin ohjausjärjestelmään tehtiin muutoksia. Ensimmäisen kerran typpeä poistettiin Taskilassa vuonna 2009 kesämarraskuun aikana. Tällöin keskiarvo lähtevän veden kokonaistyppipitoisuudelle oli 22 mg/l ja puhdistusteho 60 %. Lupaehtoihin ei siis aivan ylletty ja sen vuoksi oli aiheellista tutkia kuinka typenpoistoa voitaisiin tehostaa. Erityisesti ongelmana oli typenpoiston hidas käynnistyminen. Tämän työn tarkoituksena oli Taskilan jätevedenpuhdistamon puhdistusprosessin optimointi typenpoiston osalta. Tavoitteena oli siis löytää sopivat ajotavat ja olosuhteet puhdistamon typenpoistoprosessille ja erityisesti nitrifikaation käynnistämiselle. Työn 7

alkuosa koostuu jätevedenpuhdistuksen ja typenpoiston teoriasta ja loppuosa tehdyistä tutkimuksista. Tutkimuksiin sisältyi mm. saostuskokeita, laskeutuskokeita sekä prosessin ajomallien ja ajoparametrien muutoksia. Typenpoistoprosessia seurattiin koko sen käynnissäoloajan eli kesäkuusta marraskuun loppuun. 8

2 YLEISTÄ JÄTEVEDEN PUHDISTUKSESTA Jäteveden epäpuhtauksien ja niiden aiheuttamien haitallisten vaikutusten vuoksi jätevesi tulee puhdistaa riittävän hyvin ennen vesistöön johtamista. Jätevesien puhdistaminen on osa vesiensuojelua ja niin myös osa ympäristönsuojelua. Tuottamamme jätevesi kerätään viemäriverkostoon, jota pitkin se kulkeutuu jäteveden puhdistamolle ja sieltä edelleen vesistöihin. Joissain tapauksissa puhdistettu jätevesi voidaan myös imeyttää maahan tai käyttää uudelleen (Metcalf & Eddy, 2003). Maahan imeyttäminen oli ensimmäinen jäteveden puhdistusprosessi, sillä maaperä on tehokas suodatin. Jäteveden uudelleenhyödyntäminen maataloudessa on myös vanha tapa. (Degremont, 1991a, 81; RIL, 2004, 492) Jäteveden puhdistuksessa käytettävät menetelmät riippuvat tulevan jäteveden laadusta ja puhdistusvaatimuksista. Puhdistukseen käytettävät menetelmät voidaan jakaa mekaanisiin, kemiallisiin ja biologisiin menetelmiin. Yleensä puhdistusprosessiin kuuluu yksikköprosesseja kaikista kolmesta menetelmäluokasta. Jätevedenpuhdistamoilla ensimmäisinä yksikköinä ovat mekaaniset puhdistusprosessit ja niiden jälkeen tulevat kemialliset ja biologiset vaiheet. Suurimmassa osassa Suomen puhdistamoita kemiallinen ja biologinen puhdistus tapahtuvat samanaikaisesti ja siten puhdistamot ovat siis rinnakkaissaostuslaitoksia. Kemiallinen puhdistus voi tapahtua myös esi- tai jälkisaostuksena, jolloin saostuminen tapahtuu ennen tai jälkeen biologisen vaiheen. Puhdistusprosessit voidaan jakaa myös primäärisiin, sekundäärisiin ja tertiäärisiin puhdistustapoihin. Primäärisellä tasolla poistetaan kiintoainesta ja orgaanista materiaalia, sekundäärisellä tasolla biohajoavaa orgaanista ainesta ja kiintoainesta ja tertiäärisellä tasolla ravinteita ja kiintoainesta. Desinfiointi on myös osa tertiääristä puhdistusta. (Metcalf & Eddy, 2003, 11) Nykyisin uusien ja herkempien analyysien ansiosta jätevesistä pystytään havaitsemaan erilaisia haitallisiakin kemikaaleja jo hyvin alhaisissa pitoisuuksissa, mutta tämän hetkiset puhdistustekniikat eivät pysty vastaamaan siihen. Kuitenkin tällä hetkellä tällaisten kemikaalien poisto ei ole tarvittavaa, mutta tulevaisuudessa siihenkin on varauduttava. 9

Tänä päivänä uusia analyysimenetelmiä ollaankin kehittämässä terveyden ja ympäristön parantamiseksi. (Metcalf & Eddy, 2003, 8) 2.1 Jäteveden koostumus Jäteveden laatu ja määrä vaihtelee mm. sijainnin, vuorokauden ajan ja vuodenajan mukaan. Jäteveden koostumukseen vaikuttaa myös asutuksen määrä, teollisuuden tyyppi ja muut alueen laitokset. Jätevesi koostuu kotitalouksien, laitosten ja teollisuuden käyttämistä vesistä, vuotaneista pohjavesistä, sadevedestä ja sulamisvesistä. Epäpuhtaudet, joita jätevesi sisältää, voidaan jakaa seuraaviin ryhmiin: kiintoaines, happea kuluttavat aineet, ravinteet, bakteerit, virukset, itiöt, raskasmetallit ja ympäristölle haitalliset aineet (Kemira Kemwater, 2003, 5, 36). Epäpuhtaudet voidaan luokitella myös partikkelikoon mukaan taulukon 1 mukaisesti. Laskeutuvat ja suspentoituneet partikkelit voidaan erottaa vedestä mekaanisesti ja kolloidiset ja liukoiset kemikaalien avulla (Sipilä, 2006, 11). Epäpuhtauksien jako voidaan tehdä karkeasti myös jakamalla ne orgaanisiin ja epäorgaanisiin aineisiin. Orgaaniset epäpuhtaudet ovat suurimmaksi osaksi liukoisia, kolloidisia ja suspentoituneita, kun taas epäorgaaniset ovat pääasiassa liukoisessa muodossa. (Kemira Kemwater, 2003, 36) Taulukko 1. Epäpuhtauksien jako partikkelikoon perusteella (Kemira Kemwater, 2003, 36). Hiukkaskoko ( m ) Liukoiset Kolloidiset Suspentoituneet Laskeutuvat <0,1 0,1 1,0 1-100 >100 Tärkeimpiä jätevedestä poistettavia epäpuhtauksia kiintoaineen ja orgaanisen aineksen lisäksi ovat fosfori- ja typpiyhdisteet, sillä ne rehevöittävät vesistöjä. Suomessa typenpoisto on kuitenkin melko uusi juttu. Kun fosforia ja typpeä pääsee vesistöön liikaa, alkavat levät kasvamaan. Tätä kutsutaan sekundääriseksi tuotannoksi, joka kuluttaa happea n. viisi kertaa enemmän kuin jäteveden primäärisen orgaanisen materiaalin hajotus. Levien lisäksi myös jotkin vesieliöt lisääntyvät nopeasti ravinnekonsentraation kas- 10

vaessa. Typen ja fosforin lisäksi jätevedenpuhdistamoilla keskitytään kiintoaineen, orgaanisen aineen (COD, BOD), raskasmetallien, rasvojen ja öljyjen, patogeenisten organismien sekä pesu- ja puhdistusaineiden poistoon. (Kemira Kemi Ab, 4; Kemira Kemwater, 2003) Kun teollisuudessa tekniikat kehittyvät ja uusia kemikaaleja tuotetaan, muuttuu myös jäteveden koostumus. Teollisuudesta tulevien erilaisten yhdisteiden poistaminen jätevedestä on hankalaa ja kallista, joten teollisuusjätevesien esipuhdistusmenetelmien kehittäminen on entistä tärkeämpää. (Metcalf & Eddy, 2003, 7, 9) 2.2 Puhdistusvaatimukset Yhdyskuntajäteveden puhdistusvaatimukset asetetaan puhdistamokohtaisesti ympäristöluvassa, joka tarkastetaan säännöllisin väliajoin. Lupaehtojen on vähintään täytettävä vaatimukset biologisen käsittelyn ja ravinteiden poiston osalta, jotka perustuvat yhdyskuntajätevesien käsittelystä annettuun direktiiviin. Vaatimukset koskevat puhdistamoilta lähtevän jäteveden BOD:n, kiintoaineen ja kokonaisfosforin pitoisuuksia ja poistotehoja (Santala E, Etelämäki L, 2009). Lisäksi vaatimukset voivat koskea myös COD:a ja kokonaistyppeä. Luonnollisesti jäteveden puhdistusmääräykset kovenevat, kun suurempia määriä vettä johdetaan vesistöön, jota käytetään vesivarantona. Nykyisin puhdistusvaatimukset ovat olleet tapauksesta riippuen seuraavat: biologinen hapenkulutus BOD 7 <15 20 mg/l ja poistuma 90 %, fosforipitoisuus 0,5 1,5 mg/l ja poistuma 90 % sekä typpipitoisuus 20 mg/l ja poistuma 40 70 %. Puhdistusvaatimukset määräytyvät puhdistamon sijainnin ja paikallisten olosuhteiden (esim. lämpötilan) mukaan (Kaloinen J, 2004). Esim. typelle ei ole puhdistusvaatimusta monellakaan laitoksella. Suomessa puhdistamot toimivat suurimmaksi osaksi hyvin. (RIL, 2004, 493; Tuomi O. ym. 2004) Suomessa typenpoiston tarvetta käsitellään laitoskohtaisesti ympäristölupien tarkistusten yhteydessä. Yleisesti typpeä on poistettava silloin, kun vesien tilaa voidaan parantaa typpikuorman vähentämisellä (Santala E, Etelämäki L, 2009). Yhdyskuntajätevesidirektiivin neljästä vaihtoehdosta on täytettävä vähintään yksi, mikäli typenpoisto on puhdistamolla tarpeen. Nämä neljä vaihtoehtoa ovat: 1) Puhdistustehovaatimus: vuoden keskimääräinen typenpoistoteho on vähintään 70 %. 2) Puhdistetun veden pitoisuusvaati- 11

mus: puhdistetun veden kokonaistyppipitoisuuden vuotuinen keskiarvo on enintään 15 mg /l, kun puhdistamon AVL on 10 000-100 000 ja enintään 10 mg /l, kun AVL >100 000. 3) Lämpötilarajoitteinen pitoisuusvaatimus: kun puhdistusprosessin lämpötila on yli 12 C, jäteveden tarkkailunäytteen kokonaistyppipitoisuus saa olla enintään 20 mg /l. 4) Aikaan sidottu pitoisuusvaatimus: ilmasto-olosuhteet huomioon ottaen määritetään vuotuinen typenpoiston voimassaoloajanjakso, jolloin tarkkailunäytteen kokonaistyppipitoisuus saa olla enintään 20 mg/l. (Kaloinen J, 2004) Tulevaisuudessa jätevedenpuhdistamoiden puhdistusvaatimukset kasvavat ja niissä otetaan huomioon myös muutkin kuin vesistöön liittyvät asiat. Esimerkiksi ilmaan joutuvat päästöt on otettava huomioon. Puhdistusvaatimusten lisääntyessä on mietittävä myös seuraavia asioita: vanhentunut infrastruktuuri, uudet puhdistustavat, laitoksen suorituskyky ja luotettavuus, jäteveden desinfiointi, hajujen poisto sekä laitoksen päivittäminen (Metcalf & Eddy, 2003, 15). 12

3 JÄTEVEDEN PUHDISTUSPROSESSI Jätevedenpuhdistusprosesseja on olemassa monenlaisia, sillä jäteveden määrä, laatu ja puhdistusvaatimukset vaihtelevat. Yksittäisistä yksikköprosesseista kootaan kullekin jätevedelle sopiva kokonainen laitoskokonaisuus jäteveden laadun ja puhdistusvaatimusten mukaan. Myös kustannukset ja toteuttamiskelpoisuus vaikuttavat prosessien valintaan. Yksinkertaisin ja kaikista vanhin tapa poistaa epäpuhtauksia jätevedestä on mekaaninen käsittely. Mekaaniset käsittelytavat ovat yleensä ensimmäisenä jätevedenpuhdistusprosessissa, mutta niitä voi olla myös prosessin muissa kohdissa. Mekaanisen käsittelyn jälkeen tulevat kemialliset ja biologiset menetelmät. Myös jätevedenpuhdistuksessa syntyvän lietteen käsittely on osa puhdistusprosessia. (RIL, 2003, 52) 3.1 Mekaaninen käsittely Mekaaniset puhdistusmenetelmät perustuvat jätevedessä olevien epäpuhtauksien fysikaalisiin ominaisuuksiin. Siksi mekaanisia menetelmiä kutsutaan monesti myös fysikaalisiksi menetelmiksi. Mekaaniset käsittelytavat ovat yksinkertaisia, edullisia ja helppoja hallita. Mekaanisiin menetelmiin kuuluvat välppäys, hiekanerotus, rasvanerotus, suodatus, flotaatio ja laskeutus, joista kolme viimeistä ovat erilaisia selkeytystapoja. Myös sekoitus voidaan sisällyttää mekaanisiin menetelmiin. Fysikaalisen käsittelyn avulla saadaan jätevedestä poistettua kiintoainesta eli mm. hiekka, rasvat ja öljyt sekä roskat. Mekaanisella käsittelyllä saadaan poistettua n. kolmasosa BOD:sta. (Kemira Kemwater, 2003, 44, 45) Esimerkki mekaanisen käsittelyn prosessivaiheista on esitetty yksinkertaistetusti kuvassa 1. 13

Kuva 1. Yksinkertainen kaavio mekaanisesta puhdistusvaiheesta. Screen-välppä, grit chamber-hiekanerotus, sedimentation-selkeytys (Kemira Kemwater, 2003, 44). 3.1.1 Välppäys Jäteveden tullessa puhdistamolle, se kulkee ensin välpän tai siivilän läpi. Välpät ovat laitteita, jotka koostuvat sauvoista, joiden välisestä raosta vesi virtaa läpi. Siivilät ovat metalli- tai tekokuitukudosta tai reiällisiä metallilevyjä. Välppäyksen tarkoituksena on poistaa jätevedestä karkea materiaali (vessapaperi, pikkuesineet, roskat), joka muuten voisi vahingoittaa prosessivälineitä, vähentää prosessin tehokkuutta tai saastuttaa vesistöt. Välpät voidaan jaotella sälevälin mukaan harvoihin (säleväli 40-100 mm), keskitiheisiin (säleväli 10-40 mm) ja tiheisiin (säleväli <10 mm) välppiin. Välpän erottamat roskat, eli välpe, kerätään säiliöön ja hävitetään. (Metcalf & Eddy, 2003, 315; RIL, 2004, 53) 3.1.2 Hiekanerotus Hiekanerotuksessa painavimmat partikkelit laskeutuvat hiekanerottimen pohjalle tai ne erotetaan vedestä keskipakovoiman avulla. Hiekanerottimissa tapahtuu usein myös ilmastus, jotta vesi saataisiin hapelliseksi ja rasva erottuisi paremmin. Hiekanerottimet ovat yleensä välppien ja esiselkeytyksen välissä. Kolme yleisintä hiekanerotustapaa 14

ovat horisontaalinen erotus, ilmastettu erotus ja vortex-tyyppinen erotus. Erotettu hiekka voidaan myös pestä tai stabiloida ennen hävittämistä. (Metcalf & Eddy, 2003, 384, 385) 3.1.3 Virtaamantasaus Puhdistusprosessiin voi kuulua myös virtaamantasausallas, joka on monesti hiekanerotuksen jälkeen. Virtaamantasausaltaan tarkoituksena on saada jätevesivirtaukset tasaisiksi. Tulevan jäteveden määrän muuttuessa, voidaan virtaamantasauksen avulla parantaa seuraavien yksiköiden toimintaa, pienentää yksiköiden kokoa ja kustannuksia sekä vähentää säätöongelmia. Virtaamantasaamisen etuja ovat biologisen käsittelyn paraneminen (virtauspiikit minimoituu, inhiboivat aineet laimenevat, ph stabiloituu), jäteveden laadun ja laskeutuvuuden paraneminen jälkiselkeyttimissä (kiintoainekuorma tasainen), suodattimien pinta-alantarpeen pieneneminen ja suodattimien suorituskyvyn paraneminen sekä kemikaalien syötön kontrolloimisen paraneminen. Virtaamantasauksen huonoja puolia taas ovat suuri tilantarve, hajuhaitat, kustannukset sekä käytön ja ylläpidon lisätarve. (Metcalf & Eddy, 2003, 333 335) 3.1.4 Esiselkeytys Viimeinen mekaaninen vaihe on esiselkeytys, jossa poistetaan kiintoainesta laskeuttamalla, suodattamalla tai flotaatiolla. Yleisin esiselkeytystapa on laskeutus. Ennen esiselkeytystä voidaan myös syöttää kemikaalia, joka sekoitetaan jäteveteen erillisessä sekoitusvaiheessa (pikasekoitus) ja jonka annetaan flokkautua flokkausaltaassa (hämmennys). Yleisemmin kemikaali syötetään kuitenkin ilmastettuun hiekanerotukseen. Kemikaali voidaan syöttää myös vasta ilmastusaltaaseen. Sekoituksen avulla saadaan aineiden sekoittumisen lisäksi tasainen lämpötila- ja pitoisuusprofiili. (RIL, 2004, 58) Syötetty kemikaali saostaa jätevedessä olevaa liukoista ainetta kiinteäksi, jolloin se voidaan erottaa selkeyttimessä. Yksi selkeytintyyppi on ympyrän muotoinen selkeytin, johon jätevesi johdetaan altaan keskeltä alhaalta ylöspäin. Kiintoaines laskeutuu alas ja puhdistunut vesi virtaa reunojen yli putkistoon. Altaan pohjalle kertynyt liete kaavitaan pois ja johdetaan lietteen käsittelyyn. Suomessa monilla puhdistamoilla on kuitenkin 15

suorakaiteen tai ympyrän muotoiset selkeyttimet, joissa on vaakavirtaus. (Metcalf & Eddy, 2003, 401) 3.2 Kemiallinen käsittely Kemikaaleja käytetään jätevedenpuhdistuksessa moniin eri tarkoituksiin, mm. koagulointiin, saostukseen, desinfiointiin, ioninvaihtoon, jäteveden neutralisointiin ja stabilointiin sekä hapetukseen. Tärkeimpiä kemikaalien tehtäviä on kiintoaineksen, BOD:n, ja ravinteiden (typpi ja fosfori) saostus, ph:n kontrollointi ja partikkelien koagulointi. Kemikaaleja voidaan lisätä useisiin prosessivaiheisiin. (Metcalf & Eddy, 2003, 476) Kun saostuskemikaali on syötetty, se sekoitetaan jäteveteen nopeasti ja tehokkaasti. Saostuksessa kemikaali reagoi jätevedessä olevan epäpuhtauden (esim. fosfori) kanssa muodostaen uuden vaikeasti liukenevan yhdisteen. Tämän jälkeen tulee koagulointivaihe, jossa flokit muodostuvat. Koagulaatiolla saadaan poistettua suspentoituneet ja kolloidiset epäpuhtaudet. Koska kaikilla partikkeleilla on yleensä vedessä negatiivinen varaus, ne hylkivät toisiaan, eivätkä näin voi flokkautua. Kemikaalia lisäämällä partikkelit destabiloidaan, jolloin ne tarttuvat toisiinsa muodostaen mikroflokkeja. Mikroflokit kasvatetaan suuremmiksi laskeutuviksi hiukkasiksi hämmentämällä. (Metcalf & Eddy, 2003, 479; RIL, 2004, 133, 140) Muodostuneet flokit erotetaan selkeytyksessä joko laskeuttamalla, flotaatiolla tai suodattamalla. Saostaminen voi tapahtua neljällä eri tavalla, joissa saostuskemikaali syötetään prosessin eri vaiheisiin. Ensimmäinen tapa on suorasaostus, jossa saostusvaihe on ainoa käsittelyvaihe välpän ja hiekanerotuksen jälkeen. Saostusvaiheeseen kuuluu pikasekoitus, hämmennys sekä laskeutus. Saostuskemikaali syötetään hiekanerotuksen jälkeen. Toinen tapa on rinnakkaissaostus, jossa kemikaali syötetään ilmastukseen. Siinä fosforin kemiallinen saostuminen tapahtuu yhtä aikaa aktiivilieteprosessin kanssa. Kolmas tapa on esisaostus, joka on muuten samanlainen kuin suorasaostus, mutta prosessin loppuun kuuluu lisäksi biologinen käsittelyvaihe. Neljäs tapa on jälkisaostus, jossa kemikaali syötetään vasta biologisen vaiheen jälkeen. (Kemira Kemwater, 2003) Puhdistamoilla voidaan kuitenkin syöttää saostuskemikaaleja useampaankin kuin yhteen kohtaan. Kuvassa 2 on esitetty rinnakkaissaostuksen prosessikaavio. 16

Kuva 2. Rinnakkaissaostus. Pre-sedimentation-esiselkeytys, aeration-ilmastus, coagulant-koagulantti, sedimentation-selkeytys (Kemira Kemwater, 2003, 61). 3.3 Biologinen käsittely Biologinen puhdistusvaihe on yleensä toisena mekaanisen puhdistusvaiheen jälkeen. Tässä vaiheessa tarkoituksena on liukoisen biohajoavan aineksen hapettaminen, suspentoituneen ja laskeutumattoman kolloidisen kiintoaineksen flokkaus ja ravinteiden poisto (Metcalf & Eddy, 2003). Biologinen käsittely perustuu mikro-organismien, pääasiassa bakteerien, kykyyn hajottaa epäpuhtauksia, jotka sitten muuttuvat biologiseksi lietteeksi. Hajotusreaktiot ovat hyvin monimutkaisia ja niihin sisältyy useita sivureaktioita. Hajotusnopeus riippuu monista tekijöistä, joita ovat mm. happipitoisuus, ph, lämpötila, mikrobit, epäpuhtauksien tyyppi, myrkylliset aineet sekä puhdistusmenetelmä. (Kemira Kemwater, 2003, 45, 46) Bakteerit saavat tarvitsemansa energian hapettamalla jäteveden orgaanista ja epäorgaanista ainesta, joka kuluu uuden solumassan synteesiin ja elintoimintojen ylläpitoon. Syntynyt biomassa erotetaan vedestä yleensä selkeytyksellä. Jätevedessä olevaa kiintoainesta voidaan poistaa myös puoliläpäisevän kalvon avulla (RIL, 2004, 120). Biologinen jäteveden puhdistus voi tapahtua kolmenlaisissa olosuhteissa: aerobisissa, anaerobisissa tai anoksisissa. Aerobinen prosessi tapahtuu hapen läsnä ollessa eli mikroorganismit käyttävät vedessä olevaa vapaata happea orgaanisen materiaalin hapettamiseen. Reaktiotuotteina syntyy hiilidioksidia, vettä ja biomassaa. Lämpötila vaikuttaa 17

aerobiseen prosessiin, mutta se toimii hyvin vielä 5 C:ssa eikä ole niin herkkä kuin anaerobinen prosessi. (Kemira Kemwater, 2003, 47, 48) Anaerobisissa olosuhteissa ei ole vapaata happea saatavilla eikä myöskään nitraattiin sitoutunutta happea. Mikrobit hajottavat orgaanisen materiaalin metaaniksi, hiilidioksidiksi ja vedeksi. Biomassaa syntyy vain vähän. Anaerobinen prosessi on huomattavasti hitaampi kuin aerobinen, sillä bakteerit eivät pysty hyödyntämään orgaanista ainesta niin tehokkaasti. Jos reaktionopeuksia halutaan kasvattaa, täytyy prosessin lämpötilaa nostaa. Anaerobisia prosesseja käytetäänkin yleensä vain teollisuuden jätevesien käsittelyssä ja lietteen käsittelyssä (mädätys). (Kemira Kemwater, 2003, 47) Anoksinen prosessi on samantyyppinen kuin aerobinen, mutta siinä bakteerit käyttävät nitraattiin sitoutunutta happea. Prosessissa vapautuu hiilidioksidia, vettä ja typpikaasua. Siksi anoksisia olosuhteita käytetäänkin typen poistoon. Anoksinen prosessi on hieman hitaampi kuin aerobinen, mutta nopeampi kuin anaerobinen. Prosessi toimii vain, kun orgaanista materiaalia on saatavilla. Vedessä ei myöskään saa olla vapaata happea, sillä bakteerit käyttäisivät mieluummin sitä kuin nitraatin happea. (Kemira Kemwater, 2003, 48) 3.3.1 Aktiivilieteprosessi Biologiset prosessit voidaan jakaa kahteen ryhmään: leijuva-alustaisiin ja kiinteäalustaisiin. Aktiivilieteprosessi on leijuva-alustainen eli mikrobit uivat vapaasti vedessä tai ovat kiinnittyneinä leijuviin hiukkasiin. Prosessin keskeisin osa on ilmastusallas, jossa aktiivilietettä ja vettä sekoitetaan jatkuvasti, jotta liete ei pääse laskeutumaan. Veteen lisätään myös ilmaa, jotta aerobiset olosuhteet säilyisivät. Yleensä sekoitukseen käytetäänkin ilman syöttöä. (RIL, 2004, 183) Vesi ilmastusaltaaseen tulee esiselkeytyksestä ja ilmastuksen jälkeen vesi johdetaan jälkiselkeytykseen, jossa syntyneet bioflokit erotetaan vedestä. Jälkiselkeytyksestä suuri osa laskeutuneesta lietteestä johdetaan takaisin ilmastukseen, jotta orgaaninen materiaali saataisiin hajotettua nopeammin. Palautuslietteen avulla voidaan säätää ilmastusprosessia halutunlaiseksi. Orgaanisen materiaalin nopean hajoamisen lisäksi on tärkeää, että muodostuneet flokit ovat laskeutuvia. Tämän vuoksi viipymä ilmastuksessa tulee olla riittävän pitkä, mutta ei kuitenkaan liian pitkä, 18

jolloin ravinteet alkavat liueta takaisin veteen. (RIL, 2004, 184) Kuvassa 3 on esitetty aktiivilieteprosessi pääpiirteittäin. Kuva 3. Aktiivilieteprosessi. Fe on saostuskemikaali, ES on esiselkeytys, RL on raakaliete, L on ilmastus, PL on palautusliete, JS on jälkiselkeytys, YL on biologinen ylijäämäliete ja V on purku vesistöön (Suomen ympäristökeskus, 2009). 3.3.2 Biofilmiprosessit Kiinteäalustaisissa prosesseissa eli biofilmiprosesseissa mikrobit ovat kiinnittyneinä kiinteisiin kantaja-aineisiin muodostaen biofilmin materiaalin pintaan. Tällaisia prosesseja on monenlaisia; biologiset pedit, bioroottorit, suspentoitunut biofilmi, biologiset suodattimet ja fluidisoituneet pedit. Biofilmiprosesseissa jätevesi virtaa kiinteää pintaa pitkin tai sen ohitse, jolloin kiintopinnoilla olevat mikrobit pääsevät kosketuksiin veden kanssa ja hajottavat vedessä olevaa materiaalia. Biofilmejä käytetään yleensä orgaanisen aineksen poistoon, mutta niitä käytetään myös typen poistoon (nitrifikaatio- tai denitrikaatiosuodatin). (Kemira Kemwater, 2003, 56 59; RIL, 2004, 192) Suodattimet ovat vanhimpia ja aika yleisiä biofilmiprosesseja. Niissä vesi syötetään alhaalta tai ylhäältä päin suodatinkerroksen läpi ja puhdistunut vesi johdetaan eteenpäin. Vedessä olleet epäpuhtaudet muuttuvat biomassaksi suodatinmateriaalin pinnalla ka s- 19

vavien mikrobien toimesta. Suodattimessa tapahtuu myös mekaanista pidättymistä, kun isommat hiukkaset tarttuvat biomassan limaiseen pintaan. Biomassan muodostumisen vuoksi suodatin tukkeutuu aika ajoin, joten se täytyy pestä usein. Kuvassa 4 on Taskilan jätevedenpuhdistamon biologisia suodattimia. (Kemira Kemwater, 2003, 59; RIL, 2004, 193) Kuva 4. Oulun Taskilan jätevedenpuhdistamon biologiset suodattimet (Suomen ympäristökeskus, 2009). 3.3.3 Mikro-organismit Jätevedenpuhdistuksen biologisissa prosesseissa elää monenlaisia mikrobiyhdyskuntia. Niihin kuuluvat bakteerit, protozoat, sienet, rotiferat ja levät. Suurin osa aktiivilietteestä tai biofilmistä koostuu bakteereista. Rihmamaiset bakteerit edistävät flokkautumista, mutta liiallisena ne voivat aiheuttaa lietteen laskeutumisongelmia. Protozoat ja rotiferat vaikuttavat lietteen laatuun syömällä vapaata bakteerimassaa, jolloin kiintoainepitoisuus pysyy alhaalla. Ympäristön olosuhteet, etenkin lämpötila ja ph, vaikuttavat mikrobien valikoitumiseen, selviytymiseen ja kasvuun. Optimaalinen ph-alue mikrobeille on 6,5 7,5. Mikrobit voidaan luokitella lämpötilaoptiminsa mukaan kolmeen luokkaan: psykro- 20

fiilisiin, mesofiilisiin ja termofiilisiin. Taulukossa 2 on esitetty lämpötilaluokat. (Metcalf & Eddy, 2003, 558, 559; RIL, 2004, 170 172) Taulukko 2. Mikrobien lämpötilaluokat (RIL, 2004, 170). Tyyppi Esiintymisalue ( C) Optimilämpötila ( C) Psykrofiiliset 10 30 12 18 Mesofiiliset 20 50 25 40 Termofiiliset 35 75 55 65 Aktiivilietteessä tai biofilmin pinnalla olevat bakteerit ovat joko eläviä, kuolleita tai lepovaiheessa. Bakteerien kasvumekanismien tunteminen on tärkeää biologisten käsittelyprosessien kannalta. Kun bakteerit ovat sopivassa kasvuympäristössä, ne totuttelevat uuteen ympäristöön eikä solujen määrä kasva. Tätä kutsutaan tottumisvaiheeksi. Logaritmisen kasvun vaiheessa bakteerit alkavat lisääntyä nopeasti. Stationäärivaiheessa biomassan kasvu hidastuu, sillä jokin tekijä, esim. ravinne, rajoittaa kasvua. Biomassan määrä pysyy vakiona. Kuolemisvaiheessa bakteereita kuolee enemmän kuin syntyy, sillä ulkopuolinen ravinto on loppu ja bakteerimassaa aletaan käyttää ravintona. (RIL, 2004, 174) Kuvassa 5 on esitetty bakteerien kasvun eri vaiheet. 21

Kuva 5. Bakteerien kasvukäyrä. Number of cells-solujen lukumäärä, time-aika, lag phase-tottumisvaihe, log phase-logaritmisen kasvun vaihe, stationary phasestationäärivaihe, death phase-kuolemisvaihe (http://faculty.irsc.edu/faculty/tfischer/images/bacterial%20growth%20curve.jpg). Aktiivilietteen bakteerit voidaan jakaa kolmeen ryhmään: vapaasti uivat, flokkeja muodostavat ja filamenttiset bakteerit. Vapaasti uivia bakteereita tulee aktiivilieteprosessiin jäteveden mukana. Ne ovat niin pieniä ja keveitä, etteivät ne kerkeä laskeutua lietteen mukana jälkiselkeytyksessä, joten ne voivat huuhtoutuvat pois aktiivilieteprosessista ja koko laitokselta. Nämä bakteerit ovat myös ravintoa muille mikrobeille. Vapaasti uivat bakteerit lisääntyvät nopeasti, joten niitä voidaan havaita parhaiten matalan lieteiän prosesseissa. (Kemira Kemwater, 2003, 50) Suurin osa biomassasta koostuu flokkeja muodostavista bakteereista. Niillä on tarttuva pinta, jolloin tarttuessaan toisiinsa ne muodostavat laskeutuvia flokkeja. Nämä bakteerit kasvavat hitaammin kuin vapaasti uivat, joten ne tarvitsevat pidemmän lieteiän. Filamenttiset bakteerit muodostavat pitkiä, hiusmaisia filamentteja lietteeseen, jolloin ne saattavat suurina määrinä aiheuttaa ongelmia aktiivilieteprosessiin. Ne tekevät lietteestä liian kuohkeaa ja paksua, jolloin liete ei laskeudu ja ylijäämälietteen ja palautuslietteen erottaminen vaikeutuu. Pieninä määrinä filamenttiset bakteerit kuitenkin stabiloivat flokkien rakennetta. (Kemira Kemwater, 2003, 50, 51) 22

3.4 Lietteen käsittely Jätevedenkäsittelyn eri vaiheissa vedestä erotetut epäpuhtaudet, kuten välppeet, hiekka ja liete, täytyy jatkokäsitellä tai niille täytyy olla jonkinlainen sijoituspaikka. Välpe ja hiekka viedään yleensä kuivatettuna vain kaatopaikoille, mutta lietteen käsittely vaatiikin enemmän. Kustannusten vähentämiseksi lietteen tilavuutta pienennetään, jolloin kuljetus ja käsittely on halvempaa. Suomessa lietettä syntyy vuosittain kuiva-aineena laskettuna 150 000-160 000 tonnia. (Degremont, 1991a, 126; RIL, 2004, 555; Santala E, Etelämäki L, 2009) Liete koostuu nesteestä ja kiintoaineesta ja se on geelimäistä. Lietteen orgaaninen aines on hankalasti käsiteltävässä muodossa ja veden määrä hankaloittaa käsittelyä lisää. Lietteen käsittelyyn kuuluu mm. tiivistys, stabilointi, hygienisointi, kunnostus, kuivaus ja poltto. Jos lietettä on tarkoitus hyötykäyttää, se yleensä kompostoidaan tai siihen lisätään kalkkia. Käsiteltyä lietettä voidaan käyttää mm. viherrakentamisessa, kaatopaikkojen peitekerroksissa tai sitä voidaan hyödyntää kaupallisesti. Monesti liete viedään kuitenkin vain kaatopaikalle. (Kemira Kemi Ab, 53; RIL, 2004, 560; Santala E, Etelämäki L, 2009) Lietteen tiivistyksen tarkoituksena on pienentää tilavuutta vettä poistamalla, jotta käsittely- ja kuljetuskustannukset pienenisivät. Tiivistäminen voi tapahtua esim. laskeuttamalla tai linkoamalla. Tiivistyksessä syntynyt rejektivesi johdetaan takaisin puhdistusprosessin alkuun. Lietteen stabiloinnilla estetään orgaanisen aineksen hajoaminen ja hajuhaittojen syntyminen. Liete saadaan stabiloitua tilapäisesti kalkilla ja pysyvästi mädätyksellä tai lahotuksella. Hygienisoinnilla vähennetään lietteessä olevien bakteerien, virusten, raskasmetallien ja orgaanisten yhdisteiden määrää. Se voi tapahtua mm. pastöroinnilla tai muulla lämpökäsittelyllä, pitkäaikaisella varastoinnilla tai klooraamalla. Kunnostuksen tarkoituksena on rikkoa lietteen geelimäinen rakenne, jotta vesi saataisiin helpommin poistettua. Kunnostukseen voidaan käyttää kemikaaleja (ferrikloridi, kalkki, polymeerit) tai kuivausta. (RIL, 2004, 556, 560, 570, 576 578) 23

4 KEMIKAALIT Kemikaaleja käytetään jätevedenkäsittelyssä yleisimmin koagulaatioon, saostukseen, desinfiointiin, hapetukseen ja neutralointiin. Yleensä kemialliset yksikköprosessit toimivat yhdessä fysikaalisten ja biologisten yksikköprosessien kanssa. Kemikaalien tyypit ja annostukset vaihtelevat jäteveden laadun mukaan. Yleisimmin käytettyjä kemikaaleja ovat polymeerit, rauta- ja alumiinisuolat sekä kalkki. (Degremont, 1991b, 1286) 4.1 Saostuskemikaalit Jätevesien käsittelyssä saostuskemikaaleja käytetään lähinnä fosforin ja orgaanisen aineksen poistoon. Tärkeimpiä fosforinsaostuskemikaaleja ovat alumiini- ja rautasuolat sekä kalkki, sillä fosfaatti-ioni reagoi alumiinin, raudan ja kalsiumin kanssa muodostaen niukkaliukoisia yhdisteitä. Suomessa yleisimpiä saostuskemikaaleja ovat polyalumiinikloridi (PAC), alumiinisulfaatti (Al(SO 4 ) 3 ), ferrisulfaatti (Fe 2 (SO 4 ) 3 ), ferrosulfaatti (Fe- SO 4 ), ferrikloridi (FeCl 3 ), sammutettu kalkki (Ca(OH) 2 ) ja alumiinia ja rautaa sisältävä AVR. (Sipilä A, 2006, 12, 18) Fosforia esiintyy jätevedessä orgaanisesti sitoutuneena ja epäorgaanisessa muodossa polyfosfaatteina ja ortofosfaatteina. Kun saostuskemikaalia lisätään jäteveteen, liuennut epäorgaaninen fosfaatti saostuu liukenemattomaksi. Samalla metallihydroksidi saostuu ja muodostaa flokkeja saostuneen metallifosfaatin ja muun kiintoaineksen kanssa. ph vaikuttaa näihin saostusreaktioihin. (Kemira Kemwater, 2003, 71) 4.1.1 Alumiinisuolat Alumiini-ioni (Al 3+ ) toimii tehokkaimmin fosfaattifosforin saostuksessa. Alumiinisuolojen aktiivisena osana voi olla alumiini-ioni (esim. AVR) tai polyalumiini-ioni (esim. PAC). Alumiinipohjaisia kemikaaleja käytettäessä ph:n tulisi olla 5-8,5. Alumiini ei reagoi pelkästään fosforin kanssa (yhtälöt 1 ja 2), vaan myös muiden yhdisteiden ja itse veden (yhtälö 3) kanssa. Tämä tulee ottaa huomioon annostuksen määrityksessä. Poly- 24

alumiiniyhdistettä käytettäessä tarvitaan jopa kaksinkertainen annos verrattuna alumiiniyhdisteisiin, mutta polyalumiiniyhdisteet sitovat kiintoainesta tehokkaammin. Ne toimivat myös laajemmalla ph-alueella ja muodostuneen lietteen määrä on pienempi. Yleisesti alumiiniyhdisteiden etuna on, että saostunut fosfori pysyy stabiilina. (Kemira Kemwater, 2003, 71, 72) 3Al 3+ + 2PO 4 3- + 3H 2 O (AlOH) 3 (PO 4 ) 2 + 3H + (1) Al 3+ + PO 4 3- AlPO 4 (2) Al 3+ + 3H 2 O (AlOH) 3 + 3H +, (3) missä Al 3+ 3- PO 4 H 2 O (AlOH) 3 (PO 4 ) 2 H + AlPO 4 (AlOH) 3 = alumiini-ioni = fosfaatti-ioni = vesimolekyyli = alumiinihydroksidifosfaatti = vetyioni = alumiinifosfaatti = alumiinihydroksidi 4.1.2 Rautasuolat Rautasuoloja on kahden- ja kolmenarvoisia. Kahdenarvoiset ovat ferrosuoloja ja kolmenarvoiset ovat ferrisuoloja. Raudan tulisi mieluummin olla ferrimuodossa, sillä ferrosuolat täytyy hapettaa ferrimuotoon ennen käyttöä. Tavallisin ferrisuola on ferrikloridi, FeCl 3 6H 2 O, mutta Suomessa yleisimmin käytetty rautasuola on ferrosulfaatti, Fe- SO 4 7H 2 O, sillä sitä muodostuu jätteenä kemianteollisuudessa ja on siksi edullista. Ferrosulfaatti parantaa lietteen laskeutuvuutta ja veden erottumista lietteestä. (RIL, 2004, 143; Suunnittelukeskus Oy, 2002) 25

Ferroraudan hapettaminen ferrimuotoon (yhtälö 4) tapahtuu ilman hapella ilmastusaltaassa, erillisessä ilmastuksessa tai jäteveden ph:n nostolla yli 8,5. Hapettunut ferrirauta saostaa fosfaatteja sitoen samalla orgaanista ainesta tehokkaimmin ph-alueella 4-8. Hapettumisen kanssa saa olla tarkkana, ettei rauta hapetu jo varasto- tai annostelusäiliössä. Silloin rauta alkaa reagoida vedessä olevien hydroksyyli-ionien kanssa, jolloin muodostuu rautahydroksidisakkaa yhtälön 5 mukaisesti. Tämäkin voi sitoa epäpuhtauksia, mutta ei poista fosforia niin tehokkaasti. Rautahydroksidisakkaa alkaa muodostua myös, kun ph nousee yli 6. Olisi tärkeää, että kolmenarvoiseksi hapettunut rauta reagoisi pian fosfaatin kanssa yhtälön 6 mukaisesti, ettei rautahydroksidia muodostu liikaa. (Suunnittelukeskus Oy, 2002) 4Fe 2+ + O 2 + 2H 2 O 4Fe 3+ + 4OH -, (4) Fe 3+ + 3H 2 O Fe(OH) 3 +3H + (5) Fe 3+ + PO 4 3- FePO 4 (6) missä Fe 2+ Fe 3+ O 2 OH - = kahdenarvoinen rautaioni = kolmenarvoinen rautaioni = happimolekyyli = hydroksidi-ioni Fe(OH) 3 = rautahydroksidi FePO 4 = ferrifosfaatti 4.1.3 Kalkki Suomessa käytetään sammutettua kalkkia harvemmin saostuskemikaalina. Optimaalinen ph kalkkisaostuksessa on 9-12. Sammutettu kalkki reagoi vedessä olevan ortofosfaattimuodossa olevan fosforin kanssa muodostaen saostuvaa hydroksyyliapatiittia yhtälön 7 mukaisesti. Kalkkisaostus muodostaa paljon lietettä, mutta se laskeutuu hyvin ja veden- 26

poisto onnistuu helposti. Tehokkaimmin kalkkisaostus toimii jälkisaostuksena biologisen käsittelyn jälkeen. (Kemira Kemwater, 2003, 74; RIL, 2004, 142) 10Ca 2+ + 6PO 4 3- + 2OH - Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2, (7) missä Ca 2+ Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 = kalsiumioni = hydroksyyliapatiitti 4.1.4 Polymeerit Polymeerit koostuvat toistuvista kemiallisista yksiköistä, monomeereista. Homopolymeereissa toistuva ryhmä on sama, kun taas kopolymeerit koostuvat useammista erilaisista yksiköistä. Veden käsittelyssä käytettävät polymeerit ovat yleensä lineaarisia eli niissä ei ole haarautumia. Polymeereissä voi olla myös varauksia, jolloin niitä kutsutaan polyelektrolyyteiksi. Jos polymeeri sisältää positiivisia varauksia, on kyseessä kationinen polymeeri ja jos se sisältää negatiivisia varauksia, polymeeriä kutsutaan anioniseksi polymeeriksi. Varauksettomat polymeerit ovat nonionisia polymeerejä. Kationisia polymeerejä käytetään yleensä yhdessä alumiini- ja rautasuolojen kanssa. Anioniset eivät sovellu tähän tarkoitukseen, sillä metallisuolat saattavat reagoida polymeerin kanssa muodostaen sakkaa. Niitä voidaan kuitenkin lisätä, kun metallisuolojen saostuminen on tapahtunut hetken aikaa, jolloin anioninen polymeeri linkittää flokit tiukasti yhteen. (Kemira Kemwater, 2003, 155, 156) Polymeerit toimivat apuaineina saostuksessa tehostaen flokkien sitoutumista ja vähentäen saostuskemikaalien tarvetta. Niiden toiminta perustuu pituuteen, suureen kokoon ja varauksellisiin ryhmiin. Polymeerien varaukselliset kohdat sitoutuvat epäpuhtauksiin, jolloin partikkelit neutraloituvat ja voivat paremmin tarttua toisiinsa. Polymeerit myös silloittavat flokkeja suuremmiksi, jolloin laskeutuminen on nopeampaa. Polymeerejä käytetään myös lietteen veden poistossa apuaineena. (Kemira Kemwater, 2003, 156; Sipilä A, 2006, 18) 27

4.2 Neutralointi Veden käsittelyssä neutraloinnilla tarkoitetaan ph:n säätämistä sopivalle tasolle. Jos käsitellyn jäteveden ph on erityisen matala tai korkea, vesi täytyy neutraloida ennen vesistöön johtamista. Myös eri prosessivaiheet saattavat vaatia tietyn ph:n. ph:n nostoon käytettyjä kemikaaleja ovat mm. kalsiumkarbonaatti, kalsiumhydroksidi (sammutettu kalkki), natriumkarbonaatti (sooda) ja natriumhydroksidi (syövyttävä sooda). Natriumhydroksidi ja natriumkarbonaatti ovat hieman kalliimpia, mutta toimivia ja yleisesti käytettyjä pienillä laitoksilla. Kaikista yleisimmin käytetty kemikaali on sammutettu kalkki, joka on halvempaa, mutta hankalampi syöttää. ph:n laskemiseen käytettyjä kemikaaleja ovat hiilihappo, suolahappo ja rikkihappo. (Metcalf & Eddy, 2003, 526, 527) 4.3 Desinfiointi Tärkeimpiä vesihuollossa käytettyjä desinfiointimenetelmiä ovat klooraus, otsonointi, UV-säteilytys ja hypokloriitin käyttö. Tarkoituksena on poistaa vedestä tautia aiheuttavat mikro-organismit. Desinfioitumiseen vaikuttavat reaktioaika, lämpötila, desinfiointiaineen väkevyys, veden ph ja kemiallinen koostumus sekä organismien määrä. Talousveden lisäksi myös jätevettä voidaan joutua desinfioimaan, jos jätevesi johdetaan lähelle virkistykseen käytettyä vesistöä. Erityisesti, jos vesistö on uimakäytössä, jätevesi tulee desinfioida ainakin uimakauden aikana. Jätevedessä desinfioitavia ryhmiä ovat bakteerit, loiset ja virukset. (RIL, 2004, 152, 154) Ideaaliselta desinfiointiaineelta tai menetelmältä vaaditaan muutakin kuin tautiaaiheuttavien mikrobien hävittäminen. Desinfioinnin tulee tapahtua riittävän nopeasti ja laajalla lämpötila-alueella. Käytettävien menetelmien tai aineiden tulee olla edullisia sekä helppoja varastoida, kuljettaa ja käsitellä. Niiden tulee olla myrkyllisiä mikrobeille, mutta ei ihmisille eikä eläimille. Desinfiointiaineet eivät saa aiheuttaa korroosiota tai liata ja niiden pitää olla tasaisia koostumukseltaan. Lisäksi aineen konsentraation tulee säilyä tarpeeksi suurena riittävän pitkään. (Metcalf & Eddy, 2003, 1220; RIL, 2004, 152) 28

Koko maailmassa yleisimmin käytetty desinfiointiaine on kloori, sillä kloori täyttää yllä olevat vaatimukset. Kloori liukenee veteen hyvin ja se muodostaa nopeasti veden ja siinä olevien ainesten kanssa desinfioinnin kannalta tärkeitä yhdisteitä. Jätevedenkäsittelyssä käytetyimpiä klooriyhdisteitä ovat puhdas kloori Cl 2, natriumhypokloriitti NaOCl, kalsiumhypokloriitti Ca(OCl) 2 ja klooridioksidi ClO 2. (Metcalf & Eddy, 2003, 1231) 29

5 TYPEN POISTO 5.1 Yleistä Typpi on väritön, mauton, hajuton, palamaton ja myrkytön kaasu, joka esiintyy kaksiatomisena molekyylinä. Maan ilmakehästä n. 78 % on typpeä ja sitä esiintyy myös maaperässä ja luonnonvesissä erilaisina suoloina. Typpi on elintärkeä aine, sillä sitä tarvitaan aminohappojen ja nukleiinihappojen muodostumiseen. Eläimet saavat tarvitsemansa typen kasvi- tai eläinravinnosta ja kasvit käyttävät maaperässä olevia typen yhdisteitä, joita ovat nitraatit ja ammoniumsuolat. Taulukossa 3 on esitetty erilaisia typen yhdisteitä. Taulukko 3. Typpi erilaisissa muodoissa (Kemira Kemwater, 2003, 9). Typpikaasu (N 2 ) Puhdas typpi, 78 % maan ilmakehästä. Ammonium (NH 4 + ) Orgaanisesti sitoutuneen typen hajoamistuote, kasvien ravinnonlähde. Ammoniakki (NH 3 ) Nitraatti (NO 3 - ) Myrkyllinen kaasu, liukenee veteen. Muodostuu ammoniumista korkeassa ph:ssa Hapettumistuote, kasvien ravinnonlähde. Nitriitti (NO 2 - ) Välituote ammoniumin hapettuessa nitraatiksi. Proteiinit Solujen rakennusaine, koostuu aminohappoketjusta. 30

Typellä on oma kiertokulkunsa elollisen ja elottoman luonnon välillä. Kuvassa 6 on esitetty typen kierto. Typpikaasua sitoutuu kasviproteiiniin, jota eläimet käyttävät ravintonaan. Eläinproteiinia hajoaa ammoniumiksi, joka sitten hapettuu nitriitiksi ja nitraatiksi. Nitriitti ja nitraatti pelkistyvät typpikaasuksi tai kasvit käyttävät niitä ravintona. Ammonium on myös kasvien ravintona. Kuva 6. Typen kierto. Nitrogen gas-typpikaasu, fixing-sitoutuminen, plant proteinkasviproteiini, animal feed-eläinravinto, animal protein-eläinproteiini, decompositionhajotus, oxidation-hapetus, nitrite-nitriitti, nitrate-nitraatti, reduction-pelkistys, plant nutrients-kasviravinto (Kemira Kemwater, 2003, 8). Jätevedessä typpi esiintyy orgaanisesti sitoutuneena ja epäorgaanisesti sitoutuneena nitriittiin, nitraattiin ja ammoniumiin. Bakteerit hapettavat orgaanisia typpiyhdisteitä, jolloin typpi vapautuu veteen ammoniakkina. Tätä prosessia kutsutaan ammonifikaatioksi, joka tapahtuu ennen nitrifikaatiota. Vedessä ammoniakki ja ammonium-ionit ovat tasapainossa. Jätevedessä suurin osa typestä on ammoniummuodossa. Jäteveden typpi on peräisin mm. proteiineista ja ureasta. Koska typpi on kasviravinne ja se voi aiheuttaa rehevöitymistä, täytyy se poistaa jätevedestä ennen vesistöön johtamista. Lisäksi typpiyhdisteet ovat liukoisessa muodossa, jolloin ne kertyisivät vesistöihin. Suomen vesis- 31