Biopolymeerien käyttö vesienpuhdistuksessa ja ravinteiden kierrätyksessä

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää biopolymeerin käyttömahdollisuutta vesienpuhdistuksessa, saostuskemikaalina, liukoiselle fosforille ja toisena tavoitteena oli selvittää biopolymeerin saostustoiminnasta syntyneen sedimentin eli lietteen kykyä toimia lannoitteena kasveille. Lannoitetutkimuksessa oli myös tavoitteena tutkia, että estääkö liete kasvien kasvua vai hyötyvätkö kasvit lietteestä kasvullisesti. Tutkimuksessa käytetty biopolymeeri oli tanniini, jonka Suomen Ympäristökeskus valitsi laboratoriotestien avulla. Opinnäytetyön tutkimus oli kaksivaiheinen. Ensimmäisessä vaiheessa rakennettiin tutki-musasema kosteikolle Tarvaalaan Saarijärvelle, jossa tutkittiin biopolymeerin toimimista saostuskemikaalina. Tutkimusasema koostui uppopumpusta, sekoituslaatikoista, letku-pumpusta, laskeutusaltaasta ja pintapuomista. Tutkimuksen aikana otettiin vesinäytteitä tulevasta ja lähtevästä vedestä. Tutkimuksessa tehtiin 10 koeajoa biopolymeerillä. Koe-ajot kestivät ajallisesti 6-8 tuntia ja viimeiset koeajot olivat yli 24 tuntia. Toisessa tutkimuksessa tarkasteltiin biopolymeerin toiminnasta syntyneen lietteen lannoitusmahdollisuuksia. Kasvatuskoe toteutettiin standardin SFS EN 16086.1:2012 ja VTT:n Kompostin kypsyystestin: Fytotoksisuus/Kasvitesti -menetelmäohjeiden mukaisesti. Kasvitesti tehtiin kolmella kasvilla: kiinankaalilla, krassilla ja rairuoholla. Kasvitestissä selvitettiin myös kasvualustojen pH-arvot ja sähköjohtokyvyt kokeen alussa ja lopussa. Kasvitesti kesti 2 viikkoa. Biopolymeerilietettä lähetettiin myös viljavuuspalveluun. Ensimmäinen vaihe antoi hyviä tuloksia, sillä lietettä muodostui ja biopolymeerillä oli parantavia vaikutuksia mm. liuenneen fosforin osalta. Biopolymeeriliuoksella oli myös heikentäviä tuloksia mm. typen osalta. Kasvitestin tulosten mukaan itävyys ja kasvuindeksi olivat keskiarvollisesti onnistuneita. Eniten biopolymeerilietteestä hyötyi rairuoho.

The first aim of the thesis was to investigate the possibility to use biopolymers in water purification as a precipitation chemical for soluble phosphorus and the second aim was to figure out how the sediment precipitated by the biopolymers works as a fertilizer. The objective of the fertilizer study was to investigate whether the sediment prevents plant growth or whether plants benefit from the sediment. The biopolymer used in this study was tannin which was chosen by Finnish Environment Institute with the help of laboratory tests. The study was a two phase investigation. In the first part a research station was built on a wetland in Tarvaala, Saarijärvi. There the biopolymer was examined as a precipitation chemical. The research station was made of a submersible pump, mixing boxes, a hose pump, a settling pool and a surface boom. Water samples were taken from the in-flowing and outflowing. Ten test runs were made with biopolymer. The test runs lasted 6-8 hours and the last test runs were over 24 hours long. The second investigation examined the fertilizing possibilities of the sediment from the biopolymer activity. The growth test was conducted with the following method. The method used for the growth test was standard SFS EN 16086.1:2012 and Compost maturity test: Phytotoxicity/Growth test -guide published by VTT Technical Research Centre of Finland. Three plant were used in the growth test: Chinese cabbage, cress and rye-grass. The pH test and conductivity were measured in the beginning and after the test. The test lasted two weeks. Some biopolymer sediment was also sent to fertility service. The first part gave good results because some sediment was formed and the biopolymer had improving effects in water, e.g. soluble phosphorus. The biopolymer solution also had debilitating results in water, e.g. nitrogen. According to the results of the growth test, the germination and growth index were on average successful. The rye-grass benefited the most of the plants from the biopolymer sediment.