JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Happamia kaivosvesiä syntyy, kun louhoskivessä esiintyvä pyriitti hapettuu veden ja hapen läsnä ollessa muodostaen sulfaattia ja edelleen rikkihappoa. Happamat kaivosvedet happamoittavat luonnonvesiä ja sisältävät metallijäämiä, jotka aiheuttavat lukuisia negatiivisa ympäristövaikutuksia. Happamia kaivosvesiä voidaan hallita kemiallisilla ja biologisilla menetelmillä, jotka voidaan molemmat jakaa aktiivisiin ja passiivisiin menetelmiin. Sulfaatinpelkistäjäbakteerien käyttö on biologinen passiivinen menetelmä pelkistää sulfaattia kaivosvesistä ja pelkistää metalleja stabiiliin muotoon. Tässä työssä käsitellään happamien kaivosvesien syntymistä, niiden ympäristövaikutuksia sekä sulfaatinpelkistyksen hyödyntämistä kaivosvesien käsittelyssä. Sulfaatinpelkistystä hyödyntävistä vesienhallintamenetelmistä esitellään tarkemmin louhosbioreaktori. Työn tavoitteena on ymmärtää happamien kaivosvesien syntymistä ja tutkia louhosbioreaktorimenetelmän toimintaa oikean suljetun kaivoksen vesiin konttikokeella.

Työssä todettiin, että sulfaatinpelkistäjäbakteerit pelkistävät tehokkaasti sulfaattia ja metalleja kaivosvesistä. Sianlannan käyttö substraattina antaa hyviä tuloksia jo pienessä mittakaavassa. Louhosbioreaktorissa kiertotalouden materiaalien käyttö bakteerin- ja hiilenlähteenä voidaan nähdä potentiaalisena vaihtoehtona. Louhoskäsittelyn tavoitteena on, että louhokseen muodostuu itseään ruokkiva aktiivinen sulfaatinpelkistäjäkanta, mutta sen syntymiseen kuluu aikaa vähintään vuosi.

Mine waters and their microbiological treatment

Abstract

Acid mine drainage forms when pyrite that occurs in mine rock is oxidized by the presence of water and oxygen, forming sulfate, and further sulfuric acid. Acid mine drainage contains metal residues, and it acidifies natural waters which causes numerous negative environmental effects. Acid mine drainage can be controlled with chemical and biological methods, which can be divided into active and passive methods. The use of sulfate-reducing bacteria is a biological passive method of reducing sulfate from mine waters and to reduce metal into stabile form. This study discusses the formation of acid mine drainage, its environmental impacts, and the use of sulfate reduction in mine water treatment. Sulfate reducing bioreactor that utilizes sulfate reducing bacteria as water treatment method is discussed in more detail. The aim of this study is to understand the formation of acid mine drainage and examine sulfate-reducing bioreactor with real mine water from a closed mine.

The study concluded that sulfate-reducing bacteria effectively reduced sulfate and metals from mine waters. The use of pig manure as a substrate indicates positive results even on a small scale. The use of circular economy materials as a source of bacteria and carbon in sulfate-reducing bioreactors can be seen as a potential alternative. The aim of the bioreactor treatment is to form an active, self-feeding sulfate-reducing bacteria population into the mine pit, but it takes at least a year for that to occur.