Jäätymisen avulla voidaan puhdistaa vettä miltei ilman lisäenergiaa

Kun jätevesi jäätyy luonnollisesti talvella, siitä muodostuva jää on puhtaampaa kuin itse jäännösjätevesi. Jäätymisprosessissa syntyvän jään puhtauteen vaikuttaa jäätymisnopeus: mitä hitaammin vesi jäätyy, sitä puhtaampaa siitä tulee. Tutkimus on osa Suomen Akatemian arktista tutkimusohjelmaa, jossa kehitetään arktisen alueen uniikille ja herkälle luonnolle sopivia kestävän kehityksen mukaisia työskentelymenetelmiä.

Kemiantekniikan professori Marjatta Louhi-Kultasen johtaman tutkimushankkeen tavoitteena on ollut kehittää energiataloudellista jäteveden käsittelyä. Tämä voidaan saavuttaa hyödyntämällä vuodenaikojen vaihtelua ja veden jäätymistä.

Itse jätevesien jäätyminen ei vaadi lisäenergiaa talvella. Jääkerros poistetaan muusta jätevedestä mekaanisesti, jolloin jäljelle jäävä jätevesi väkevöityy. Energiaa tarvitaan vain jäätyneen jäteveden murtamiseen ja pois kuljettamiseen. Sekä laboratorio-oloissa että talviolosuhteissa kerättyjen jäänäytteiden epäpuhtaustasot alittivat ympäristölupien määrittämät enimmäisarvot. Kaivosvesialtaista otettujen jäänäytteiden epäpuhtaustasot olivat jopa 65–90 % alhaisempia kuin itse kaivosveden. Tulosten perusteella luonnollinen jäätyminen toimii erityisen hyvin, kun halutaan puhdistaa suuria määriä laimeita vesiliuoksia.

"Vaikka kaivosjää oli selkeästi puhtaampaa kuin kaivosvesi, sen mitatut mekaaniset lujuusarvot olivat selkeästi pienemmät kuin puhtaan järviveden. Kaivosjään mekaaninen keruu ei siten vaadi kalliita erikoislaitteita", kertoo TkT Mikko Suominen Aalto-yliopiston meritekniikan ja arktisen tekniikan tutkimusryhmästä.

Tutkimuksessa on käytetty myös talvisimulaattoria, jonka jäädytyskoelaitteiston avulla jäätymisprosessia voidaan kontrolloida halutulla tavalla vesiliuoksia, jäähdytysilman lämpötilaa ja virtausnopeutta säätämällä. Jään lujuuden ja muiden mekaanisten ominaisuuksien tunteminen on tärkeää, jotta voidaan optimoida jäänkeruun prosessi. Tutkimuksesta saatuja tuloksia hyödynnetäänkin jäänsärkemis- ja keruusysteemien kehityksessä.

Hanke koostuu Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja Aalto-yliopiston tutkimusryhmistä, jotka ovat keskittyneet jäädytystutkimukseen, matemaattiseen mallinnukseen sekä mekaanisten prosessien kehitykseen, kuten jään rikkomiseen, analysointiin, keruuseen sekä kuljetukseen.

Tutkimuksessa testattiin puhdistusmenetelmää sekä kaatopaikkavesiin että kunnallisiin jätevesiin. Kokeita tehtiin myös kaivosvesialtaissa Sotkamossa, kahdella turvesuolla ja Saimaan jäällä.

Lisätietoja:

Marjatta Louhi-Kultanen, Aalto-yliopisto
marjatta.louhi-kultanen@aalto.fi, puh. 050 324 5780

Mikko Suominen, Aalto-yliopisto
mikko.suominen@aalto.fi, puh. 050 433 1338

Suomen Akatemia järjestää Helsingissä 6.─7.6.2018 kansainvälisen vesialan konferenssin Emerging pollutants in Freshwater Ecosystems, joka on osa eurooppalaisen Water JPI -yhteistyöverkoston toimintaa. Konferenssiin osallistuu yli 200 alan tutkijaa, päätöksentekijää ja yhteistyökumppania. Konferenssin teema on ajankohtainen: haitta-aineet makean veden ekosysteemeissä. Kahden päivän aikana kuullaan alustuksia ja puheenvuoroja muun muassa siitä, millaiset haitta-aineet uhkaavat juomavesiämme ja miten esimerkiksi kemikaalit ja hyönteismyrkyt joutuvat veden kiertoon. Myös haitta-aineiden vaikutukset ekosysteemin toimintaan ja ihmisten terveyteen sekä uudet haitta-aineiden seuranta- ja torjuntamenetelmät ovat mukana ohjelmassa. http://www.aka.fi/waterjpi2018 – www.aka.fi/arktiko