Väitös, vesi- ja ympäristötekniikka, MSc Lobna Amin

Väitöskirjan nimi: Vivianite in wastewater treatment plants: Quantification and modelling of the iron – phosphorus interplay toward recovery

Väittelijä: Lobna Amin
Vastaväittäjät: Professori Damien Batstone, Queenslandin yliopisto, Australia ja Scientific Project Manager Thomas Prot, Wetsus, European Centre of Excellence for Sustainable Water Technology, Alankomaat
Kustos: Professori (Associate Professor) Anna Mikola, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, rakennetun ympäristön laitos 

Fosforin poistosta kohti fosforin talteenottoa jätevedenkäsittelyssä

Fosfori on elintärkeä ravinne ruoantuotannolle, mutta maailman fosforivarat ovat rajalliset. Jätevedenpuhdistamot käsittelevät suuria määriä fosforia, mutta niiden päätavoitteena on perinteisesti ollut fosforin poistaminen eikä sen talteenotto uudelleenkäyttöä varten. Tässä väitöstutkimuksessa tarkastellaan vivianiittia, rauta-fosfaattimineraalia, joka voi muodostua spontaanisti jätevesilietteessä ja jolla on potentiaalia fosforin talteenotossa.

Tutkimuksessa keskityttiin ymmärtämään, miten rauta ja fosfori reagoivat jätevedenpuhdistamoissa ja kuinka tämä vaikuttaa vivianiitin muodostumiseen. Työssä yhdistettiin kenttänäytteenottoa täyden mittakaavan jätevedenpuhdistamoilla, laboratoriokokeita, edistyneitä analyysimenetelmiä sekä mallinnusta. Tutkimuskohteina olivat kaksi suurta eurooppalaista jätevedenpuhdistamoa — Viikinmäki Suomessa ja Seine Aval Ranskassa. Aiemmissa tutkimushankkeissa vivianiitti on osoittautunut lupaavaksi tavaksi ottaa fosforia talteen, mutta edelleen on epävarmuutta siitä, missä ja miten sitä muodostuu sekä kuinka luotettavasti sitä voidaan määrittää. Tässä väitöskirjassa näitä kysymyksiä tarkasteltiin tutkimalla raudan muuntumista ja mineraalien muodostumista todellisissa jätevedenkäsittelyjärjestelmissä.

Tulokset osoittivat, että vivianiitin muodostuminen alkaa lietelinjassa aiemmin kuin on oletettu, jo ennen anaerobista mädätystä. Tutkimus osoitti myös rauta-fosfori- sekä rauta-rikki-suhteen, lietteen viipymäajan ja redox-olosuhteiden merkityksen vivianiitin muodostumisen säätelyssä. Työssä kehitettiin lisäksi monimenetelmäinen analyysitapa, joka paransi vivianiitin tunnistamista ja määritystä monimutkaisissa lietenäytteissä. Lisäksi koko puhdistamon kattava malli kalibroitiin kuvaamaan raudan dynamiikkaa ja vivianiitin saostumista. Tulokset voivat tukea jätevesilaitoksia, tutkijoita ja teknologiakehittäjiä, jotka työskentelevät kestävän fosforinhallinnan ja kiertotalousratkaisujen parissa.

Avainsanat: Vivianiitti, Fosfori, Mallinnus, Talteenotto, Liete, Rauta

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aalto-yliopiston riiputussivu.

Yhteystiedot: lobna.amin@aalto.fi; https://www.linkedin.com/in/lobna-amin-04597b115/