Haitalliset aineet

Kuormituksen vähentämistoimenpiteet

Haitallisten aineiden kuormituksen vähentämistoimenpiteet tärkeysjärjestyksessä:

1. Sääntelytoimenpiteet

2. Taloudelliset toimenpiteet

3. Tekniset toimenpiteet

Kuormituksen syntypaikkatorjunta

Tuotesuunnittelu/uudelleensuunnittelu – tietoisuus haitallisista aineista, haitallisten aineiden korvaaminen haitattomimmilla vaihtoehdoilla, ekologisten tuotteiden käyttö, ympäristömerkinnät
Jätehuolto – lajittelu, kierrätys
Vedenkäsittely – teollisuusprosessien jäteveden esikäsittely, hulevesien esikäsittely

End-of-pipe-menetelmät – tekniset toimenpiteet päästöjen/kuormituksen ehkäisemiseksi

Yhdyskuntajätevesien käsittely
Edistykset jätevedenkäsittelyssä – otsonointi, adsorptio (esim. aktiivihiili), kalvosuodatus
Jätevesilietteen käsittely – kontrolloitu polttaminen, saastuneen lietteen käyttöä maankäytössä vältettävä, turvallinen loppusijoitus kaatopaikalle jne.

4. Markkinointi ja kuluttajien tietoisuuden lisääminen

Vedenkäsittelytekniikat haitallisten aineiden vähentämiseen

Haitallisiin aineisiin kuuluu erilaisia kemiallisia yhdisteitä, kuten raskasmetalleja, lääkeaineita ja perfluorattuja yhdisteitä (PFAA-yhdisteet, mukaan lukien PFOS). Koska aineilla on erilaisia kemiallisia ominaisuuksia, on mahdotonta soveltaa juuri kullekin kemialliselle aineella kehiteltyjä poistamistapoja vedenkäsittelyssä. Onkin tärkeää kehittää ja käyttää menetelmiä, joiden avulla voidaan samassa käsittelyvaiheessa poistaa mahdollisimman monta ainetta. Tällaisia menetelmiä ovat kalvosuodatus, hapettaminen otsonoinnilla ja adsorptio aktiivihiilellä. Menetelmiä käytetään yleensä viimeisessä käsittelyvaiheessa jätevedenpuhdistamoilla. Menetelmät eivät ole luontopohjaisia ratkaisuja (NBS).

Haitallisten aineiden poistaminen jätevedenpuhdistamolla

Mekaaninen käsittely
1. Välppäys
2. Hiekanerotus
3. Esiselkeytys

Biologinen käsittely
4. Biologinen käsittely
5. Jälkiselkeytys

Jälkikäsittely
(Haitallisten aineiden poisto)
6. Otsonointi + hiekkasuodatus tai aktiivihiili tai kalvosuodatus

A. Koagulointi / pH:n säätö
B. Hapettimen tai aktiivihiilen(jauhemainen) lisäys
C. pH:n säätö, klooraus, UV-valo

Kemiallinen saostus

Kemiallinen saostus

Kemiallisessa saostuksessa saostuskemikaalin sisältämät metalli-ionit reagoivat jäteveden kanssa muodostaen liukenemattomia partikkeleita ja kookkaampia flokkeja, jotka voidaan poistaa selkeytyksellä tai suodatuksella. Saostuminen tapahtuu yleensä säätämällä ensin pH:ta ja lisäämällä sen jälkeen rauta- tai alumiinisuolaa, jolloin kemialliset flokit syntyvät. Laskeutuneista flokkeista muodostuu lietettä, joka edellyttää vielä jatkokäsittelyä.

Esimerkiksi metalleja ja raskasmetalleja, orgaanisia aineita ja fosforia voidaan poistaa kemiallisella saostuksella.

Otsonointi

Otsonointi

Otsonointivaiheessa reaktiivista otsonikaasua syötetään jäteveteen, jolloin orgaaniset aineet hapettuvat. Otsoni on epävakaa kaasu, ja sitä tuotetaan paikan päällä käsittelylaitoksessa. Veden viipymä otsonointitankissa vaihtelee 10 minuutista 30 minuuttiin. Otsonointivaiheen jälkeen suoritetaan hiekanerotus tai vastaava toimenpide, jotta helposti hajoavat orgaaniset aineet ja muut mahdolliset sivutuotteet voidaan käsitellä.

Riittävällä määrällä otsonia oikeissa olosuhteissa voidaan hapettaa monia orgaanisia yhdisteitä, kuten lääkeaineita ja biosideja. Hapetus voi kuitenkin olla vain osittaista tai muutoin puutteellista, ja toisinaan hapettumistuotteet voivat olla jopa haitallisempia kuin alkuperäiset yhdisteet.

Adsorptio aktiivihiilellä

Aktiivihiili

Adsorptio aktiivihiilen (AC) avulla on yleisesti käytetty menetelmä, jolla voidaan poistaa monia eri orgaanisia aineita erilaisista nesteistä. Aktiivihiilen huokoinen ja hyvin adsoptiokykyinen adsorptiopinta-ala vaihtelee 500–1500 m2/g:n välillä. Aktiivihiiltä tuotetaan monenlaisista raaka-aineista, kuten hiilestä, puusta tai kookospähkinän kuorista. Veden- ja jätevedenpuhdistuksessa käytetään kahta eri aktiivihiilen muotoa: jauhemaista aktiivihiiltä (PAC) ja rakeista aktiivihiiltä (GAC). Rakeisella aktiivihiilellä on suurempi raekoko (0,2 mm–0,5 mm) verrattuna jauhemaiseen, jonka partikkelikoko on yleensä 0,015–0,025 millimetriä.

Rakeista aktiivihiiltä käytetään suodatinkerroksena massasuodattimissa. Rakeinen aktiivihiili pitää regeneroida, orgaanisen aineksen pidätyttyä aktiivihiilen pinnalle tuhansien suodatuskertojen aikana.

Jauhemaisella aktiivihiilellä tehtävä käsittelyprosessi koostuu jäteveden ja aktiivihiilen sekoitus- ja reaktioaltaasta, sekä selkeytysvaiheesta (esim. laskeutusallas) ja hiekkasuodattimesta tai kalvosuodattimesta. Käytetty aktiivihiili lähetetään lietteenkäsittelyyn tai erilliseen aktiivihiilikäsittelyyn myöhempää polttoa varten. Jauhemaista aktiivihiiltä ei enää regeneroida käytön jälkeen.

Esimerkiksi lääkeaineita, PFAA-yhdisteitä (mukaan lukien PFOS) ja biosideja voidaan poistaa aktiivihiilen avulla.

Kalvosuodatus

Kalvosuodatuksessa hiukkaset tai liuenneet aineet erotetaan puoliläpäisevän kalvon ja vedenpaineen avulla. Haitallisten aineiden poistamiseen jätevedestä voidaan käyttää nanosuodatusta (NF) ja käänteisosmoosia (RO). Kalvosuodatuksella käsitelty vesi poistuu prosessista permeaattina, ja useat orgaaniset aineet ja suolat konsentroidaan retentaatiksi suodatusyksikössä. NF ja RO tuottavat suuria määriä retentaattia, käytännön toimintatasolla jopa 5 prosenttia. Retentaatti vaatii yleensä jatkokäsittelyä.

Kalvot puhdistetaan säännöllisesti käyttämällä joko emäksistä tai hapanta vesiliuosta tai molempia. Pumppujen energiankulutuksen on arvioitu olevan kaksi tai kolme kertaa korkeampi kuin otsonoinnissa.

Kalvosuodatuksella voidaan poistaa esimerkiksi lääkeaineita ja PFAA-yhdisteitä (mukaan lukien PFOS-yhdisteet).

Selvitettäessä parasta mahdollista tekniikkaa haitallisten aineiden poistamiseksi, käytä tätä taulukkoa: Haitallisten aineiden poisto

Haitallisten aineiden kartoitus, passiivinen näytteenotto

Tyypillisiä ongelmia analysoitaessa luonnon vesistöissä olevien haitallisten aineiden määriä ovat isot vesitilavuudet ja pienet vaihtelevat pitoisuudet kyseistä ainetta. Passiivinen näytteenotto on menetelmä, jolla voidaan saada edustavia rikastettuja näytteitä, joiden pitoisuus ylittää analyysimenetelmän havaitsemisrajan. Mahdollisten hotspotien kartoitusta tarvitaan haitallisten aineiden pistemäisten lähteiden osoittamiseksi.

Tässä yhteydessä hotspotit tarkoittavat vesistöalueella olevia paikkoja, joista haitallisia aineita voi päätyä patovesiin, puroihin, jokiin ja järviin.

Potentiaalisten hotspottien valinnan ja kartoituksen menetelmät

Pilottialueella sijaitsevien yritysten selvittämiseen käytettiin yritysrekisteriä.

Potentiaalisten hotspottien listaan lisättiin yritykset, joiden toiminta-alue antoi viitteitä mahdollisista haitallisten aineiden päästöistä: rakentaminen, kemianteollisuus, metsänhakkuu, elektroniikka, jätteiden käsittely, maatalous, logistiikka, metalliteollisuus, lasiteollisuus, elintarviketeollisuus, tekstiiliteollisuus, sairaanhoito ja hyvinvointi, koneteollisuus.

Taloustiedoista tarkistettiin, onko yritys aktiivinen ja mikä on sen toimintaosoite.

Yritykseen liitettiin myös tieto ympäristöluvista ja jätevesien poistoputkien sijainneista.

Yrityksen koko ja mahdolliset ulkona sijaitsevat varastotilat tarkistettiin ilmakuvista.

Esimerkki: WaterChain-pilottialueen kartoittaminen Virossa

Passiivinen näytteenotto

Passiivinen näytteenotto on uusi menetelmä, jota käytetään epäpuhtauksien pitoisuuksien määrittämiseen vedessä. Menetelmä sopii etenkin haitallisten aineiden pitoisuuksien määrittämiseen, sillä ne voivat esiintyä vedessä hyvin pieninä ja nopeasti vaihtelevina pitoisuuksina, jolloin perinteisellä näytteenotolla ei voida tehdä pitkälle meneviä johtopäätöksiä. Passiivisen näytteenoton etu verrattuna perinteiseen näytteenottoon on, että sillä voidaan arvioida halutun aineen pitoisuuden aikapainotettu keskiarvo vaihtelevassa vesiekosysteemissä. Näin saadaan edustava käsitys vedenlaadusta ja voidaan tehdä arvioita vedessä olevien epäpuhtauksien määrän kehityssuunnista.

Passiivinen näytteenotto yhdistää näytteenoton ja tarkastelunkohteina olevien yhdisteiden rikastuksen. Se pystyy keräämään veteen liuenneita yhdisteitä eikä siinä ole mekaanisia osia.

Passiivisella näytteenotolla saadut pitoisuustiedot ovat tietyn aikavälin pitoisuuksien keskiarvoja. Aineen kerääntyminen näytteenottimeen jatkuu niin kauan kunnes se saavuttaa termodynaamisen tasapainotilan tai kunnes näytteenotto keskeytetään.

Passiivisia näytteenottimia on kahta eri tyyppiä: osittavia (partition passive samplers, p-PSD) ja pidättäviä (adsorption passive samplers, a-PSD). WaterChain-hankkeen toteuttamassa tarkastelussa (pilottialue, jossa oli kolme näytteenottopaikkaa ja kolme näytteenottoa 2-4 viikon aikana) yhdistelmäpassiivinäytteenotinta (Chemcatcher) käytettiin vedessä olevien haitallisten aineiden pitoisuuden aikapainotetun keskiarvon määrittämiseksi. Materiaali, jota käytettiin p-PSD-menetelmän aikana, oli silikonikumi.

Jakaantumiseen perustuvat passiiviset näytteenkerääjät (p-PSD) – hydrofobiset aineet, jotka niukasti liukoisia veteen, kertyvät voimakkaasti p-PSD -kerääjiin. Menetelmän reaktiivinen materiaali mahdollistaa liuenneiden orgaanisten saastuttajayhdisteiden kvantitatiivisen määrittämisen.

Adsorptioon perustuvat passiiviset näytteenottimet (a-PSD) – kertyminen reaktiiviseen materiaaliin tapahtuu adsorptioprosessilla eikä liukenemisella. Voimakkaasti hydrofiilisten aineiden adsorbointi on mahdollista.