Ympäristövaikutusten vähentäminen - raskasmetallien kulkeutumisen estäminen vesistöön teollisuuden jätevesistä

Abstract

Työn tarkoituksena oli etsiä ja testata menetelmää, jolla raskasmetallit saataisiin tehokkaammin poistettua Norilsk Nickel Harjavalta Oy:n kemikaalitehtaan vesienkäsittelyn jätevesistä. Työn tavoitteiksi asetettiin luontoon kulkeutuvien raskasmetallipäästöjen vähentäminen ja yrityksen vesienkäsittelyn toiminnan kehitys.

Työssä perehdyttiin raskasmetallien ympäristövaikutuksiin ja poistomenetelmiin sekä raskasmetallipäästöjen määrää rajoittaviin ympäristöstrategioihin. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin uuden kemikaalin lisäämisen vaikutuksia Norilsk Nickel Harjavalta Oy:n kemikaalitehtaan jätevesienkäsittelyssä käsitellyn jäteveden raskasmetallipitoisuuksiin. Tutkimus toteutettiin laboratoriomittakaavassa. Kokeellisessa osassa tehtiin 10 saostuskoetta käyttäen erilaisia metallipitoisuuksia, pH-arvoja ja lämpötiloja. Kokeiden näytteet analysoitiin optisella emissiospektrometri (ICP-OES) -laitteella ennen ja jälkeen apuaineena käytetyn kemikaalin lisäystä. Saostuskokeiden tuloksia tarkasteltiin metallien prosentuaalisena poistumisena liuoksesta.

Saostuskokeet osoittivat, että TMT15®-kemikaalin vaikutus saostumiseen on riippuvainen saostettavista metalleista, niiden pitoisuudesta sekä näytteen lämpötilasta ja pH:sta. Yrityksen vesienkäsittelyn normaaleissa olosuhteissa apuaineen käyttö poisti parhaimmillaan 70,8 % kuparista ja 96,9 - 100 % nikkelistä. Koboltin poistumisprosentti taas oli parhaimmillaankin vain 6 %. Saostuskokeissa yllätyksenä tuli liuoksen värjäytyminen. Tummin väri oli näytteissä, joissa oli paljon saostumatonta kobolttia jäljellä, mutta myös muut metallit värjäsivät näytteet.

Saostuskokeiden perusteella voidaan tehdä johtopäätös, että saostuminen onnistuu parhaiten eikä värjää liuosta, kun liuoksen metallipitoisuudet ovat pienet. TMT15®-kemikaali olisi käytettävissä jätevedelle, joka on ensin käsitelty yrityksen vesienkäsittelyssä. Käsitellyssä vedessä metallipitoisuudet olisivat niin alhaiset, että TMT15®-kemikaalin lisäys apuaineeksi tehostaisi metallien poistumista jätevedestä eikä aiheuttaisi jäteveden ei-toivottua värjäytymistä tummaksi. TMT15®-kemikaalin ei kuitenkaan katsota olevan yritykselle tarpeellinen, koska sen avulla ei saatu merkittävästi saostettua kobolttia. Näin ollen työlle asetettuja tavoitteita, luontoon kulkeutuvien raskasmetallipäästöjen vähentämisestä ja yrityksen vesienkäsittelyn toiminnan kehityksessä, ei saavutettu. Tulos on kuitenkin merkittävä yritykselle, sillä yrityksen on jatkossa tutkittava muita mahdollisia kemikaaleja jätevedenkäsittelyn tehostamiseksi.

The purpose of this thesis was to find and test a method by which heavy metals could be more effectively removed from wastewater in the Chemical Plant of Norilsk Nickel Harjavalta Oy. The targets of this thesis were to reduce heavy metal emissions from wastewater discharged to the nature, and to develop company’s wastewater treatment operations.

This thesis deals with heavy metals environmental impact and removal methods, as well as the environmental strategies that limits amount of heavy metal emissions. In the experimental part the effects of a new chemical were tested in the laboratory scale. Heavy metal concentrations were measured using different testing conditions. Wastewater used in these test was from the Norilsk Nickel Harjavalta Oy´s Chemical Plant´s wastewater treatment process. Ten precipitation tests were made in the experimental part, using a variety of metal concentrations, pH values and temperatures. Test samples were analyzed by optical emission spectrometry (ICP-OES) device before and after the addition of the chemical coagulant. The results were measured as a percentage of precipitation of the metals in the solutions.

Precipitation tests revealed that TMT15® chemical´s effect depended on the precipitable metals, their concentrations, temperature and pH of the samples. Under normal wastewater treatment circumstances, chemical coagulant removed maximum 70,8 % of copper and 96,9 - 100 % of nickel. The highest cobalt removal percent was only 6 %. A surprising outcome in the precipitation tests was the colour change of the solution. Darkest color samples were the ones were cobolt was not precipitated. Other metals discoloured samples, too.

Precipitation tests showed that precipitation results are best and had no discoloring effect to the solution when metals concentrations were low. TMT15® chemical would be beneficial to the wastewater which is treated first at the company’s wastewater treatment. Treated wastewater´s metal concentrations are so low that increasing the TMT15® chemical as a coagulant would enhance the removal of metals from the wastewater and it would not get discolored. However, TMT15® chemical shall not be deemed to be essential for the company because it would not precipitate cobalt properly. Therefore, the targets of this thesis, reducing heavy metal emissions discharged to the nature and developing company’s wastewater treatment operations, were not achieved. However, the result is significant, and the company has to look for other coagulant for heavy metal removal.