Typenpoiston nitrifikaatio- ja denitrifikaationopeudet jätevedenpuhdistusprosessissa

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää kolmen jätevedenpuhdistamon käyttötarkkailun historiatietojen perusteella kunkin laitoksen eri prosessilämpötiloissa toteutuneet nitrifikaatio- ja denitrifikaationopeudet ja verrata näitä vastaaviin kirjallisuudessa esiintyneisiin arvoihin. Lisäksi tavoitteena oli tuottaa lisää tietoa jätevedenpuhdistamoiden käyttöhenkilökunnalle sekä koota hyödyllistä tietoa laitossuunnittelun ja -mitoituksen tueksi.

Opinnäytetyön toimeksiantajana toimi Ramboll Finland Oy. Asiakkaana työlle sekä tutkimukseen osallistuvat jätevedenpuhdistamot olivat Loviisan Vårdön jätevedenpuhdistamo, Mäntsälän kirkonkylän jätevedenpuhdistamo ja Orimattilan Vääräkosken jätevedenpuhdistamo.

Teoriaosuuden tavoitteena oli koota yhteen kirjallisuudessa esiintyviä nitrifikaatio- ja denitrifikaationopeuksia eri prosessilämpötiloissa. Tutkimusosuudessa laskettiin laitosten lämpötilakohtaiset vuorokausikeskiarvona toteutuneet nitrifikaatio- ja denitrifikaationopeudet vuosilta 2008–2013.

Saatujen tulosten perusteella voidaan todeta, että tähän opinnäytetyöhön osallistuneilla kolmella jätevedenpuhdistamolla typenpoiston reaktionopeudet ovat suuruusluokaltaan samansuuntaisia kuin kirjallisuudessa esitetyt arvot. Lämpötilan nousu ei kuitenkaan vaikuttanut laitoksilla typenpoiston reaktionopeuden kasvuun yhtä voimakkaasti verrattuna kirjallisuusarvoihin.

Lämpötilan lisäksi typenpoiston reaktionopeuksiin vaikuttavat myös muut tekijät. Jotta näiden erilaisten ristikkäisten tekijöiden vaikutukset typenpoiston reaktionopeuteen voitaisiin ottaa huomioon, tulisi käyttää monipuolisempia tarkastelumenetelmiä kuin tässä opinnäytetyössä.

Jatkossa laitoksilla olisi suositeltavaa tehostaa käyttötarkkailuraportointia ja historiatietojen keräystä, jotta prosessin seuranta olisi luotettavampaa ja antaisi kattavamman käsityksen laitoksen toiminnasta etenkin typenpoiston suhteen. Mäntsälän kirkonkylän puhdistamolle suositellaan käyttötarkkailuun mukaan esiselkeytetyn veden näyte rajoitetussa laajuudessa.

The purpose of this Bachelor’s Thesis was to study the temperature dependency of the nitrification and denitrification rates in three wastewater treatment plants and to compare the actual rates with the values appearing in the literature. The aim was also to produce more information for the operating personnel of the wastewater treatment plants and gather useful information to support designing of water treatment plants and process modeling.

The thesis was commissioned by Ramboll Finland Oy. The study was carried out for the wastewater treatment plants of Vårdö in Loviisa, Mäntsälä Village, and Vääräkoski in Orimattila.

The theoretical section gathers information on nitrification and denitrification rates for nitrogen removal in different process temperatures appearing in the literature. The calculation of the actual reaction rates of the three wastewater treatment plants was based on the data of the mandatory monitoring done in 2008-2013.

The results show that in the plants participating in this study, reaction rates are fairly similar to the values appearing in the literature. Rise in process temperature, however, did not increase the reaction rates for nitrogen removal as strongly as the values in literature.

Nitrification and denitrification rates are also affected by other factors. These cross-effects would be a good research topic, using a more comprehensive research method.

In the future, it is recommended that the plants improve the monitoring and reporting of the process, to make the process more reliable and to make it easier to understand the process of nitrogen removal. For the Mäntsälä Village wastewater treatment plant it is recommended to take samples from the pre-settled wastewater.