Fosforin poistaminen kunnallisista jätevesistä onnistuu aiempaa kemikaalittomammin

LUTilla tehty tutkimus osoitti, että olemassa olevaa membraaniteknologiaa voidaan käyttää kotitalouksissa syntyvän jäteveden tehokkaaseen ja aiempaa kemikaalittomampaan puhdistamiseen. Kyseinen suodatuskalvomenetelmä on jo käytössä teollisuudenaloilla.

LUT-yliopiston vedenpuhdistuksen ja membraanitekniikan asiantuntijat Mika Mänttäri ja Mari Kallioinen tutkimusryhmineen ovat osoittaneet, että tertiääripuhdistustekniikoista membraani- eli suodatuskalvomenetelmä soveltuu fosforin poistamiseen kodeissa syntyvästä jätevedestä.

Fosfori päätyy jäteveteen ruoan valmistuksen ja syömisen kautta. Yksi asukas tuottaa keskimäärin 150 litraa jätevettä vuorokaudessa.

Jätevedenpuhdistamoilla puhdistettavan veden fosforipitoisuus on saatava aiempaa pienemmäksi ennen sen laskemista luontoon, sillä fosfori aiheuttaa luonnonvesissä epätoivottua rehevöitymistä.

"Jäännösfosfori on jätevedessä tutkimustemme mukaan hyvin pienenä kiintoaineena, joten se on mahdollista erottaa vedestä tiiviillä suodattimella ilman kemikaaleja. Veden laatu on saatu hyvin puhtaaksi, kun on käytetty suodatinmateriaalia, jonka huokosten reikäkoko on 1 mikrometriä tai vähemmän", Mari Kallioinen kertoo.

Menetelmä on testattu toimivaksi Lappeenrannasta, Savitaipaleelta, Luumäeltä ja Kouvolasta jätevedenpuhdistamoilta haetuilla näytteillä.

Perinteinen puhdistusprosessi ei riitä

Membraanisuodatus on käytössä monilla teollisuudenaloilla, esimerkiksi jätevesien puhdistuksessa metsäteollisuudessa ja meijeriteollisuudessa tuotteiden valmistuksessa.

Kunnalliset jätevedet käsitellään Suomessa hyödyntämällä mikrobeja, jotka hajottavat vedessä olevia orgaanisia yhdisteitä ja käyttävät niitä omaan kasvuunsa. Fosforia jää kuitenkin tässä prosessissa puhdistettuun veteen liikaa. Siksi sitä joudutaan poistamaan kunnallisesta jätevedestä kemikaaleilla saostamalla biologisen puhdistusprosessin yhteydessä.

Mikä Mänttäri sanoo, että fosforin päästörajojen tiukentuessa perinteinen prosessi ei riitä vaan tarvitaan tertiäärisiä puhdistusvaiheita.

"Esimerkiksi Lappeenrannan fosforipitoisuusraja 0,1 milligrammaa litrassa on Suomen tiukimpia, sillä täällä vedet on laskettu puhdistamoilta hyvin pieniin vesistöihin. Näin alhaisiin fosforipitoisuuksiin pääsemiseksi joudutaan käyttämään lisää kemikaaleja tai, kuten LUTilla on osoitettu, membraanisuodatusta, Mika Mänttäri sanoo.

Membraaniteknologia on jo saatavilla

Käytettäessä membraanisuodatusta jäännösfosforin poistossa tarvitaan vähemmän kemikaaleja saostukseen verrattuna. Menetelmä on tehokas myös veden kokonaislaadun parantamisessa. Tiheä suodatinkalvo ei päästä lävitseen myöskään virusbakteereja, orgaanisia aineita, mikromuoveja tai muita kiintoaineita.

"Kun virukset saadaan pois, ei puhdistusprosessissa tarvita esimerkiksi ultraviolettivalolla tehtävää desinfiointia. Ja koska menetelmä on kemikaaliton, ei puhdistuksessa muutoin käytettävää alumiiniakaan päädy luontoon", Mänttäri toteaa.

Asiantuntijoiden mukaan kokonaisvaltainen tertiäärimenetelmä olisikin syytä huomioida uusia vedenpuhdistamoita suunniteltaessa.

Membraanisuodatusvaihe on lisättävissä myös vanhoihin puhdistamoihin niiden modernisoimisen yhteydessä. Kallioisen mukaan moni suomalaispuhdistamo on uudistamisen edessä, sillä vanhentunut teknologia ei enää pure päästölaatuun ja -määrään, jota yhteiskuntamme vesiin syytää.

"Mikä parasta, tämä membraaniteknologia on jo saatavilla. Tarvitaan vain rohkeita kunnallisia puhdistamoita, jotka uskaltavat investoida uusiin puhdistusvaiheisiin", Mari Kallioinen kannustaa.

Hän uumoilee membraaniteknologian hyödyttävän vedenpuhdistamoita myös tulevaisuudessa, jos ja kun puhdistetun jäteveden lääkeainepitoisuusrajat astuvat voimaan.

"Siitä, että vesi on saatu jäännösfosforin poistossa kiintoaineettomaksi, on selkeää hyötyä, kun lääkeainejäämien poistamiseen käytetään nanosuodatusta tai hapetusta", Kallioinen tietää.

Membraani- eli suodatuskalvomenetelmällä jäännösfosforin poistoon voidaan käyttää esimerkiksi polymeerisiä suodatusmembraaneja. LUTilla testataan parhaillaan membraanin valmistamista metsäteollisuuden sivuainevirroista tai tekstiilijätteestä saatavasta selluloosasta.

Myös fosforin talteenotto on LUT-yliopiston vedenpuhdistustutkijoita kiinnostava alue. Fosfori on alkuaine, jota tarvitaan muun muassa ruoan tuotantoa tehostavissa lannoitteissa.

"Fosforia ei toistaiseksi oteta talteen suoraan vedestä, mutta membraaniteknologioilla sekin on mahdollista. Talteenotto on kustannustehokkainta kohteissa, joissa käsiteltävät vesimäärät sekä niiden fosforipitoisuudet ovat suuria. Runsaasti fosforia sisältävä virtsa voisi olla hyvä lähde fosforin suoralle talteenotolle, mikäli vessojen rakenne mahdollistaisi erilliskeräyksen", Mika Mänttäri sanoo.

Lisätietoja:

Mari Kallioinen
Erotustekniikan professori
@MariKallioinen
mari.kallioinen@lut.fi

Mika Mänttäri
Membraanitekniikan professori
mika.manttari@lut.fi

Henkilökuvassa Mika Mänttäri pitelee membraaniputkea.

Lue myös: