Passiivisten bioreaktoreiden kehittäminen erityyppisten vähähiilisten jätevesien käsittelyyn kylmissä ilmasto-olosuhteissa

Puuhakebioreaktoreita on käytetty puhdistusratkaisuna veden nitraattipitoisuuden vähentämiseksi. Niiden ympärivuotinen käsittelyteho ja mahdolliset ratkaisut poistotehokkuuden parantamiseksi kylmissä ilmasto-olosuhteissa vaativat kuitenkin lisätutkimuksia. Tässä opinnäytetyössä tutkittiin typenpoistoa vesiviljelyn ja kaivosten puhdistusta vaativista vesistä sisä- ja ulkokäsittelyjärjestelmänä useissa koeolosuhteissa. Tässä työssä tunnistettiin suunnitteluparametreja (esim. optimaalinen HRT ja nitraatinpoistonopeus) ja parannusratkaisuja puuhakebioreaktoreille kylmissä ilmasto-olosuhteissa, kuten lisähiililähde, hydraulinen suunnittelu ja kelluvan vesikasvattamon käyttö hybridijärjestelmänä. Tulosten perusteella puulastubioreaktoreilla voidaan onnistuneesti poistaa nitraattia sekä sisäisen kierron kalankasvattamojen (RAS) että kaivosten kuormittamasta vedestä kylmissä ilmasto-olosuhteissa. Kahden vuoden tulokset täysimittaisella puuhakebioreaktorilla osoittivat, että laboratoriomittakaavassa valitut suunnitteluparametrit riittivät täyteen denitrifikaatioon täysimittaisessa mittakaavassa. Denitrifikaatio noudatti ensimmäisen järjestyksen reaktiota RAS- järjestelmänjäteveden osalta, ja optimaalinen HRT-aika vaihteli 1,5 ja 2 päivän välillä, jotta saavutettiin 25,8 g NO-3-N m-3d-1 ja 74 prosentin poistotehokkuus. 50 cm:n kerros kuivaa puuhaketta yhdistettynä lumipeitteeseen (20‐30 cm) riitti estämään järjestelmän jäätymisen, eikä veden lämpötila laskenut kokeen aikana alle 7,3 °C:n kylmien talviolosuhteiden aikana (ilman alin lämpötila = -24,7 ℃). Hybridiyksikön suunnittelua parannettiin lisäämällä kaksi sisälevyä veden virtauksen suuntaisesti ja kelluvaa koukkusammalta lisäämällä parannettiin hydraulista tehokkuutta huonosta (λ=0,06) tyydyttävään (λ= 0,51), mikä johti suurempiin poistomääriin.