Jätevedestä ravinteet takaisin kiertoon

Jätevedenpuhdistuksesta voi syntyä ravinnepäästöjä

waste-water-nutrients-back-into-circulationJätevedessä on suuria määriä ravinteita, joista merkittävimmät ravinteet ovat fosfori ja typpi. Nämä ovat kasvien ja mikrobien kasvun kannalta minimiravinteita. Tämä tarkoittaa sitä, että esimerkiksi kasvien kasvua rajoittaa ensimmäisenä kyseisten ravinteiden puute. Kun näitä ravinteita on tarjolla, kasvavat kasvit paremmin. Jos jätevedestä ei saada puhdistettua näitä ravinteita, aiheutuu jätevedenpuhdistuksesta ravinnepäästöjä, joilla on vesistöjä rehevöittävä vaikutus. Siksi olisi tärkeää saada hyödynnettyä jätevedessä olevat ravinteet, jotteivat ne päätyisi rehevöittämään ympäristöä. Kierrätettäviä ravinteita jätevedestä voidaan oikein prosessoituina käyttää hyödyksi muun muassa maanviljelyssä. Nykyään on olemassa jo useita eri keinoja kierrättää näitä ravinteita, tässä artikkelissa keskitytään yhteen keinoon nimeltään biokaasuprosessi. Tätä prosessia ennen jätevesi on kulkenut jätevedenpuhdistamon läpi ja siellä syntynyt liete on kuljetettu biokaasulaitokselle.

Biokaasuprosessissa keskeinen vaihe on mädätysprosessi

Biokaasulaitoksella vastaanotettu liete ohjataan vastaanottoaltaaseen, jossa tapahtuu biologisen lietteen komponenttien raakaerotus. Täällä erotetaan hajukaasut hajukaasujärjestelmässä, jossa lietettä käsitellään bio-kemiallisella pesurilla ja aktiivihiilisuodattimella. Sen jälkeen liete ohjataan kolmivaiheiseen lämmönvaihtojärjestelmään. Ensimmäisessä vaiheessa jäte lämmitetään ja hygienisoidaan, jolloin haitalliset batkteerit saadaan eliminotua. Seuraavaksi jäte lämmitetään 70-asteiseksi vedellä ja tämän jälkeen viillennetään 35-38-asteiseksi. Seuraavaksi jäähdytetty jäte voidaan siirtää itse mädätesäiliöön. 5-10% materiaalivolyymista menee biokaasutuotantoon ja loput käsittelyprosessin läpi.

Mädätysprosessi jaetaan seuraaviin vaiheisiin: hydrolyysiin, happamoittamiseen, asetogeneesiin ja metanogeneesiin. Isommat yhdisteet muutetaan prosessissa vaihe vaiheelta ravinteiksi, joita voidaan käyttää maanviljelyssä myöhemmin. Hydrolyysissä moniketjuiset hyylyhydraatit muutetaan lyhyempi ketjuisiksi hiilihydraateiksi, proteiinit aminohapoiksi ja rasvat monityytyttyneiksi rasvahapoiksi ja glyseroliksi. Happamoittamisessa näistä syntyy muun muassa hiilidioksidia, asetaattia, etanolia, butyraattia, valeraattia ja propionaattia. Asetogeneesissä etanoli, butyraatti, valeraatti ja propionaatti muutetaan asetaatiksi, vetykaasuksi ja hiilidioksidiksi. Lopuksi viimeisessä vaiheessa näistä yhdisteistä ja vetykaasusta saadaan metanolia, hiilidioksidia ja vettä.

Prosessin jälkeen käytetään mekaanista vedenpoistoa, jolloin jäljelle jää metaania ja hiilidioksidia. Mekaanista vedenpoistoa käytetään tuottamaan lannoitteita, kuten kuitujaetta ja rejektiveden jaetta. Lopputuloksena syntyy kuivatettua mädätejäännöstä ja rejektiivivettä. Kuivatetussa mädätejäännöksessä on 1:1-suhde fosforia ja typpeä ja sen kuiva-ainepitoisuus on välillä 25-30%. Rejektivettä muodostuu huomattavasti enemmän lopputuotteena kuin mädätejäännöstä.