Sähkökemiallinen menetelmä vesien ja jätevesien käsittelyyn ja ravinteiden talteenottoon

Ville Kuokkasen väitöskirja Oulun yliopistossa on valmistunut. Väitöskirjan nimi on Utilization of electrocoagulation for water and wastewater treatment and nutrient recovery. Techno-economic studies. Elektrokoagulaation hyödyntäminen vesien ja jätevesien käsittelyssä ja ravinteiden talteenotossa. Teknis-taloudellisia tutkimuksia.

Väitöstutkimuksessa käsiteltiin tällä hetkellä nosteessa olevaa sähkökemiallista koagulaatiota eli elektrokoagulaatiota (EC) erityyppisten vesien ja jätevesien käsittelymenetelmänä sekä sen hyödyntämistä ravinteiden (erityisesti fosforin) talteenotossa ja niiden mahdollisessa jatkohyödyntämisessä. Elektrokoagulaatio perustuu sähkökemialliseen anodimetallin (alumiinia tai rautaa) liukenemiseen veteen/jäteveteen, minkä seurauksena haitta-aineet poistuvat liuoksesta katodilla samanaikaisesti muodostuvien mikroskooppisten vetykuplien mukana.

Kemiallinen koagulaatio alumiini- tai rautapohjaisia saostuskemikaaleja käyttäen on perinteinen, erittäin laajassa käytössä oleva vesien ja jätevesien käsittelymenetelmä, jonka korvaajaksi EC:tä kehitetään. Elektrokoagulaation etuja ovat mm. taloudellisuus (pienet investointi- ja käsittelykustannukset), ekologisuus, laitteistojen pieni koko ja helppo automatisoitavuus, hajautetun käytön mahdollisuus ja toimivuus kylmille vesille.

Tutkimus aloitettiin laatimalla laaja katsausartikkeli erityisesti viimeisen vuosikymmenen aikana tutkituista elektrokoagulaation eri sovellutuskohteista, painottaen erityisesti EC-prosessin optimaalisten ajo-olosuhteiden ja keskeisten talouslukujen (virrankulutus ja käyttökustannukset) kartoittamista. Havaittiin, että elektrokoagulaation sovellutuskenttä on laaja, alati kasvava ja sillä saavutettavat puhdistustulokset ovat hyviä.

Tutkimusten seuraavissa vaiheissa etsittiin käytännön kokein uusia sovellutuskohteita elektrokoagulaatiomenetelmälle yhteistyössä tutkimuslaitosten, teollisuuden, energiantuottajien sekä pk-yritysten kanssa. Nämä tutkimukset sisälsivät erilaisten öljyisten jätevesien, fosforipitoisten teollisten jätevesien, biokaasulaitosten/mädättämöjen vesipitoisten lietteiden sekä humuspitoisten turvetuotannon valumavesien EC-käsittelyä ja sen kehittämistä, ja niissä saavutettiin hyviä puhdistustuloksia. Näistä erityisesti turvetuotannon valumavesien EC-käsittely on täysin uutena aiheena herättänyt teollista kiinnostusta.

On ennustettu, että tulevaisuudessa on pulaa neitseellisestä fosforista. Tästä johtuen tutkimuksessa suoritettiin alustavia kokeita liittyen elektrokoagulaation käyttökelpoisuuteen ravinteiden poistossa ja talteenotossa aidoista jätevesistä. Tutkimuksessa todettiin, että jatkossa voisi olla järkevää hyödyntää runsaasti fosforia ja typpeä sisältäviä EC-sakkoja esimerkiksi lisäaineina rakeistetuissa biotuhkapohjaisissa lannoitteissa eri sovellutuksissa. Tämä idea on uusi ja liittyy keskeisesti mm. ajankohtaisten kierto- ja biotalousalojen tavoitteisiin.

Väitöskirjan verkko-osoite on: http://jultika.oulu.fi/files/isbn9789526211084.pdf

Tutkimus on saanut rahoitusta Maa- ja vesitekniikan tuki ry:ltä. Yhdistyksen rahoittamia valmistuneita hankkeita voi tarkastella verkkosivuilla:

http://www.mvtt.fi/fi/apurahat/selaa-tuettuja-hankkeita/

Vesitalouden uutiskirjeMaaliskuu 201631.3.2016