Metallien talteenotto jätevedestä

Abstract

Kemiallinen saostaminen on yksi yleisimmistä menetelmistä metallien talteenottamiseksi jätevedestä. Saostaminen on prosessi, jonka tarkoituksena on saada muodostettua vähintään kahden nesteen tai nesteen ja kaasun sekaan kiinteä faasi eli saostuma, joka on niukkaliukoinen ja vaatii muodostuakseen ylikylläiset olosuhteet. Saostamista hyödynnetään teollisuudessa laajasti muun muassa tuotteiden valmistuksessa ja jätevedenkäsittelyssä. Teollisuuden jätevedet on käsiteltävä ennen niiden laskemista viemäriverkostoon tai päästämistä takaisin ympäristöön, sillä jätevesien tulee sisältää mahdollisimman vähän ylimääräisiä aineita esimerkiksi metalleja tai orgaanisia aineita, jotta ne aiheuttaisivat mahdollisimman vähän haitallisia ympäristövaikutuksia. Käsittelyn tavoitteena on minimoida ihmisten ja ympäristön altistumista vaarallisille aineille.

Työn teoriaosuudessa käytiin läpi jäteveden kemiallista saostamista, jota tutkittiin myös kokeellisessa osuudessa kahden muuttujan avulla. Muuttujina olivat kalsiumhydroksidi ja kiertosakka, joiden määriä muuttamalla saatiin muutettua jäteveden metallipitoisuuksia. Kalsiumhydroksidin tarkoituksena oli muodostaa kipsiä, joka poistatti jäteliuoksesta sulfaatteja ja samalla helpotti saostuman laskeutumista. Kiertosakan tarkoituksena oli puolestaan helpottaa saostuksessa saostuman syntymistä liuoksessa valmiina olevien ytimien avulla. Kokeelliseen osuuteen sisältyivät laboratoriomittakaavan saostuskokeet ja ulkopuolisessa laboratoriossa tehdyt metallianalyysit. Saostuskokeiden tuloksia arvioitiin analyyseistä saatujen tuloksien perusteella. Tuloksien mukaan kiertosakka vaikutti parhaiten koboltin, mangaanin ja sinkin metallipitoisuuksien laskuun, kun taas magnesiumin ja nikkelin osalta vaikutus oli päinvastainen. Kalsiumhydroksidi vaikutti positiivisesti sakan laskeutumisessa ja liuoksen suodattumisessa.

Chemical precipitation is one of the most common methods for the recovery of metals from wastewater. Precipitation is a process that aims to form a solid phase, or precipitate, which is sparingly soluble and requires supersaturated conditions, between at least two liquids or a liquid and a gas. The process of precipitation is widely used in industry, for example in product preparation and wastewater treatment. Industrial wastewater must be treated before discharged into the sewage network or released back into the environment, as wastewater must contain as few additional substances as possible, such as metals or organic substances, to minimise harmful environmental effects. The aim of the treatment is to minimize the exposure of hazardous substances to humans and the environment.

The theoretical part of the work investigated chemical precipitation of wastewater, which was also studied in the experimental part using two variables. The variables were slaked lime and recycled sludge, the amounts of which changed the metal concentrations of the wastewater. Slaked lime was intended to form a gypsum that removed sulphates from the wastewater while at the same time facilitating the deposition of the precipitate. The recycled sludge was intended to facilitate the formation of precipitation on the surface of particles in the solution. The experimental part included the laboratory scale precipitation experiments and metal analyses conducted in the external laboratory. The results of the precipitation experiments were evaluated based on the results of the analyses. According to the results, the fall in cobalt, manganese and zinc metal concentrations were the most affected by the recycled sludge, while the effect on magnesium and nickel was the opposite. Slaked lime had a positive effect on the deposition of the precipitate and the filtration of the solution.