JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Humus koostuu joukosta vaikeasti määriteltäviä suuria orgaanisia molekyylejä, jotka ovat syntyneet eloperäisen materiaalin maatuessa. Niiden rakenne riippuu lähinnä siitä, minkälaisesta orgaanisesta materiaalista ne ovat syntyneet. Humusmolekyyleissä on normaalisti suuri määrä erilaisia funktionaalisia ryhmiä. Erilaisia humusmolekyylejä yhdistävä tekijä on niiden taipumus värjätä vesi kellertäväksi tai ruskeaksi.

Humus halutaan poistaa vedestä, koska se värjää vettä, syövyttää putkistoja ja talousvedessä se aiheuttaa haju- ja makuhaittoja. Lisäksi talousveden mahdollisessa kloorauksessa humus aiheuttaa ongelmia muodostamalla prosessissa polyaromaattisia kloorattuja hiilivetyjä (ClPAH-yhdisteitä). Yleensä humus poistetaan vesistä saostamalla kemikaaleilla, jotka pienentävät sen liukoisuutta. Tavallisesti nämä kemikaalit ovat rauta- tai alumiinipohjaisia suoloja tai jonkinlaisia polymeerejä.

Fosfori on yksi vesistöjä eniten rehevöittävistä alkuaineista ja tästä syystä se olisi suotavaa poistaa se jätevesistä ennen niiden luontoon päästämistä. Samaan aikaan fosforilannoitteista on odotettavissa puutetta, kun luonnon fosforivarat ehtyvät. Perinteisesti fosfori poistetaan jätevedestä alumiini- tai rautasuoloilla saostamalla, adsorptiolla tai biologisella poistolla.

Tämän pro gradu -tutkielman kirjallisessa osiossa selvitettiin, kuinka fosforia ja humusta on poistettu jätevesistä tuhkapohjaisilla materiaaleilla. Tutkimusta on tehty sekä aktivoiduilla ja että aktivoimattomilla tuhkilla. Aktivointimenetelmistä yleisimmät ovat hapolla suoritettu tai alkalinen aktivointi. Tutkimuksissa päädyttiin siihen tulokseen, että tuhkapohjaiset materiaalit ovat edullisia ja varsin ongelmattomia fosforin poistossa. Humuksen poistosta saadut tutkimustulokset olivat sen sijaan keskenään hieman vaihtelevia. Yleinen johtopäätös sekä fosforin että humuksen kohdalla oli, että aktivoitu tuhka poistaa kumpaakin näistä käsittelemätöntä tuhkaa tehokkaammin.

Tutkielman kokeellisessa osiossa tutkittiin, voisiko fosforia ja humusta poistaa Oulun Energian Toppilan lämpölaitoksen tuhkalla. Kyseisessä tuhkassa on suuri rauta- ja alumiinipitoisuus, joten sen soveltuvuutta humusaineiden ja fosforin poistoon tutkittiin. Tutkimuksissa keskityttiin tuhkan erilaisiin aktivointimenetelmiin ja niiden vaikutukseen humuksen poistossa. Tutkimuksissa havaittiin, että suola- ja rikkihapolla suoritetut tuhkan aktivoinnit paransivat huomattavasti sen kykyä poistaa humusaineita vedestä. Erityisesti rikkihappoaktivoitu tuhka poisti humusta tehokkaasti. Lisäksi tutkittiin rakeistetun tuhkan kykyä poistaa vedestä fosforia ja humusta. Rakeistuttu tuhka poisti vedestä sekä fosforia että humusta, mutta sen teho oli heikompi kuin aktivoitujen tuhkien, koska tällöin aktiivinen pinta-ala on huomattavasti pienempi.