Tertiäärisen fosforinpoiston tehostaminen teollisen jäteveden aktiivilietepuhdistamossa

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin Hangon Puhdistamo Oy:n laitoksen kemiallisen fosforinpoiston tehokkuutta ja toimintavarmuutta sekä esitettiin keinoja näiden parantamiseksi. Fosforinpoiston tehokkuutta tutkittiin laboratoriossa tehdyillä koagulointi- ja flokkulointikokeilla, joiden tuloksia verrattiin puhdistamon mittauskirjanpidon perusteella tehtyihin arvioihin. Lisäksi työssä etsittiin syitä laitoksen flotaation toimintahäiriöihin. Työn teoriaosuudessa käsiteltiin jäteveden koagulointia, partikkeleiden flokkulointia sekä näissä prosesseissa syntyvän kiintoaineen erotusta. Kiintoaineen erotustekniikoista työssä käsiteltiin tarkemmin flotaatiota sen ollessa käytössä Hangon Puhdistamolla, sekä lyhyesti pikahiekka- ja ultrasuodatusta. Koagulointi- ja flokkulointikokeet suoritettiin DuPontin Hangon tehtaan laboratoriossa flokkauslaitteella. Kokeissa koagulointia ja partikkeleiden flokkautumista testattiin sekä koagulointiaineen että flokkulantin suhteen neljällä eri syöttötasolla. Näytteistä mitattiin pH, sameus ja liukoinen fosfori ennen koeajoja sekä niiden jälkeen. Koagulointiaineen kohdalla tuloksista saatiin malli, joka kuvaa liukoisen fosforin reduktiota koagulointiaineen pitoisuuden ja liukoisen fosforin alkupitoisuuden perusteella, ja flokkulantin suhteen löydettiin syöttötaso, jonka jälkeen aineen lisääminen ei enää parantanut flokkautumista. Kokeiden tulosten ja laitoksen mittauskirjanpidon perusteella havaittiin, että laitoksella on mahdollista vähentää molempien kemikaalien syöttöä alle puoleen nykyisestä parantamalla aineiden sekoittumista jäteveteen. Varsinkin koagulointiaineen suhteen mahdollisuus kustannussäästöihin on huomattava, sillä aineen syötön optimointi vähentää myös puhdistamolla syntyvää lietettä. Laitoksen flotaation toimintahäiriöitä aiheuttavaa yksiselitteistä ilmiöitä ei työssä löytynyt. Häiriöiden todennäköisemmäksi syyksi valikoitui flotaatiota edeltävän biologisen prosessin toimivuus, mutta tämän vaikutukselle ei löytynyt kirjallisuudesta viitteitä.

In this thesis the efficiency and reliability of chemical phosphorus removal in Hangon Puhdistamo Oy’s wastewater treatment plant was studied. The efficiency of coagulation and flocculation was studied by jar tests in a laboratory, and the results of the tests were compared to estimates calculated from plants measurement data. The reasons for occasional malfunctions in flotation process were also studied and solutions for the malfunction problems were proposed. Theory of coagulation, flocculation and solids removal in wastewater treatment were presented. In solids removal the focus was on dissolved air flotation because it is the technique used in Hangon Puhdistamo’s plant, but rapid sand filtration and ultrafiltration were also mentioned briefly. Jar tests of coagulation and flocculation were performed with a flocculator in a laboratory of DuPont’s production site in Hanko. The coagulation and flocculation agents used in the wastewater treatment plant were both tested with 4 different dosages. pH, turbidity and soluble phosphorus were measured before and after the tests. A model for estimating the reduction of soluble phosphorus by the concentration of coagulant and initial concentration of soluble phosphorus was introduced. For the flocculant, the point of efficient dosage after which no improvement happened was found. On the basis of the results of laboratory tests and estimates from the plants measurement data it was estimated that it would be possible to at least halve the dosage of both coagulant and flocculant by improving their mixing in the wastewater. Especially for the coagulant, this means a possibility for significant cost savings because lowering the dosage also lowers the amount of sludge produced. An unambiguous reason for malfunctions in the flotation process was not found. The most probable reason was found to be in the biological treatment process before the flotation, but no explanation for this was found in the literature.