Flokkien ja rihmojen optinen kuvantaminen aktiivilieteprosessissa

Väitöskirjatyössä kehitettiin uusi, putkivirtaukseen perustuva kuvantamismenetelmä, jolla on mahdollista analysoida jätevedenpuhdistusprosessin kriittisintä osa-aluetta, flokin muodostusta, johon tällä hetkellä ei ole markkinoilla mittausmenetelmää. Väitöskirjassa tehdyn kehitystyön ja tutkimuksen tuloksena saatiin menetelmä, joka soveltuu hyvin flokkien rakenteen, kuten koon ja muodon, analysointiin, ja tulokset korreloivat prosessin todellisten puhdistustulosten kanssa.

Tutkimus aloitettiin tutkimalla flokin muodostusta teollisella jätevedenpuhdistamolla laboratoriokäyttöön soveltuvalla laitteella. Tutkimusta jatkettiin kehittämällä samalla menetelmällä toimiva online-laitteisto, jota testattiin onnistuneesti kunnallisella jätevedenpuhdistamolla. Tulosten perusteella menetelmä soveltuu käytettäväksi reaaliajassa puhdistamolla, ja se antaa jäteveden puhdistusprosessista tärkeää informaatiota, jota voitaisiin hyödyntää esimerkiksi prosessin optimoinnissa.

Kiristyvä lainsäädäntö avaa uusia markkinoita

Jätevesien puhdistaminen on tärkeä osa vesiensuojelua, sillä jätevedellä on useita ympäristölle haitallisia ominaisuuksia. EU:n ja kotimainen jätevesilainsäädäntö ovatkin säännöllisesti kiristyneet, mikä velvoittaa puhdistamoita tehostamaan ja valvomaan prosesseja. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia myös mittalaitteiden markkinoille.

Flokin muodostus on kriittinen vaihe biologisessa jätevedenpuhdistuksessa, jota käytetään erityisesti kunnallisille jätevesille, mutta usein myös teollisille jätevesille. Biologisessa jätevedenpuhdistuksessa erilaiset mikrobit käyttävät jäteveden orgaanisen aineksen muodostaen ns. flokkeja, jotka voidaan erottaa jätevedestä laskeuttamalla ne altaan pohjalle. Biologisena prosessina se on kuitenkin herkkä häiriöille ja siten prosessi on haastava hallita. Suurten, tiiviiden ja kestävien flokkien muodostus onkin prosessin onnistumisen kannalta tärkeää. Erilaiset häiriöt flokin muodostuksessa johtuvat yleensä mikrobien tasapainotilan muutoksesta, minkä seurauksena voi muodostua esimerkiksi liian pieniä flokkeja, jotka eivät laskeudu hyvin. Tällöin kiintoainetta pääsee mahdollisesti jopa vesistöihin asti aiheuttaen siellä mm. rehevöitymistä.

Väitöskirjatyön tavoitteena oli kehittää uusi, reaaliaikainen menetelmä jätevesilaitoksen flokkien rakenteen analysoimiseksi. Tulosten perusteella menetelmän avulla voitaisiin paremmin arvioida prosessin tilaa ja mikrobien toimintaan niiden muodostamien flokkien koon ja muodon perusteella. Tämä avaa täysin uuden mahdollisuuden ohjata ja tehostaa biologista jäteveden puhdistusprosessia, sekä mahdollisuuden ennakoida mahdollisia häiriötilanteita mikrobien toiminnassa. Uuden analytiikan avulla on mahdollista saavuttaa sekä kustannussäästöjä että parempaa puhdistustulosta.