Puhdistustehokkuuden parantaminen eräällä metsäteollisuuden jätevedenpuhdistamolla

Abstract

Tämän opinnäytetyön tutkimukset suoritettiin eräällä metsäteollisuuden tuotantolaitoksella Suomessa. Kemiallista hapenkulutusta (Chemical Oxygen Demand, COD) käytetään mittarina jäteveden sisältämille orgaanisille, kemiallisesti hapettuville yhdisteille. Tehtaan aktiivilietelaitoksen COD-reduktio on vaihdellut kuukausittain 68-70 % välillä vuosien 2003-2007 aikana. Puhdistamon puhdistustehon pitäisi riittää jatkuvaan 80 prosentin COD-reduktioon. Opinnäytetyössä etsittiin puhdistamolle ajomalleja, joilla voidaan päästä parhaaseen puhdistustehokkuuteen jatkuvasti. Tutkimuksessa tehtaan puhdistamolle tehtiin koeajo, jossa seurattiin CODreduktion muutoksia muuttamalla puhdistamon ajoparametreja. Koeajossa kasvatettiin aktiivilietteen lietesakeutta, ilmastuksen ilmamäärää sekä fosforiannostusta. Työssä määritettiin puhdistamolle tulevan jäteveden ravinnesuhteita sekä jäteveden biohajoavuusaste. Prosessivalvontajärjestelmästä vuodesta 2006 lähtien kerätyistä tiedoista tehtiin SIMCA-monimuuttuja-analyysi, jonka avulla etsittiin syitä alhaisiin COD-reduktioihin. Koeajon tuloksia verrattiin kirjallisuuteen ja yleisesti todeksi tunnettuihin arvoihin sekä tietoihin puhdistamon toiminnasta. Tulokset osoittivat puhdistamolle tulevan veden olevan ravinneköyhää myös lisäravinneannostelun jälkeen. Jätevesi on biohajoavuusasteeltaan vain kohtalaisen biohajoavaa, mitä voitaisiin kasvattaa riittävällä lisäravinneannostelulla. Syy alhaiseen COD-reduktioon voisi olla mikrobien ravinnepuute, mikä vaikuttaa suoraan puhdistamon puhdistustehoon. Oikean ravinnetasapainon löytämiseksi tarvitaan lisää tutkimuksia, joissa voitaisiin ottaa huomioon myös jäteveden ravinneannostelun vaikutus biohajoavuuteen sekä biohajoavuuden merkitys COD-reduktion parantamisessa.

The aim of this study was to increase the purification efficiency of an activated sludge plant (located in Finland and operated by the local wood-processing industry) by improving the achieved COD-reduction levels. COD stands for Chemical Oxygen Demand and is often used as an indicator of the amount of organic pollutants found in (and thus also the quality of) surface water. The COD-reduction levels at the plant have been varying monthly between 68 and 80 % over the course of four years. However, the nominal capacity of the plant should support a consistent COD-removal level of 80 %. This study was performed to ascertain the reason for the reduced COD-reduction capacity of the plant and also to devise measures that would allow it to operate at full efficiency. The study was a carried out in two parts: the practical phase and the analytic phase. In the first phase changes were made to the activated sludge plant's configuration to increase the sludge volume index, aeration rate and the amount of phosphorus added during the water purification process. A nutrient analysis was also carried out to determine the nutrient balance and biodegradation rate of the wastewater. In the analytic phase the results of the previous phase were analyzed and compared to other studies and literature on the subject. The available process data from 2006 until the end of this study was used to carry out a Soft Independent Modeling of Class Analogy (SIMCA) - analysis. This was used as a basis when the reasons for the comparatively low COD-reduction levels observed at the plant were being considered. The study results indicate that the nutrient values of the wastewater in the activated sludge plant are below those needed by the microorganisms present. This appears to be the main reason for the low COD-reduction levels as well as the low amount of biodegradability detected in the analyzed wastewater. To increase the purification efficiency of the activated sludge plant, further studies should be carried out to determine the right amount of nutrients to be added during the wastewater treatment process. This also holds true for the possibility of increasing the COD-reduction levels by influencing the biodegradability scale.