Otsooni ja AOP ratkaisut suurille COD- ja BOD-pitoisuuksille

Kemiallinen hapenkulutus(COD) on jäteveden ja veden laadun mittari, jota voidaan käyttää hapetettavien yhdisteiden määrän epäsuorana mittauksena. COD arvioi kaikki kemiallisesti hapettavat aineet, ja se voi suoraan liittyä jäteveden todelliseen hapentasaan, jos sitä vapautuu ympäristöön. Siksi se on tehokas väline, jonka avulla voidaan saada kuva ympäristövaikutuksista, joita jätevesien mahdolliset päästöt ympäristöön voivat saada.

BOD, lyhenne sanoista ”Biological Oxygen Demand”, mittaa myös veden hapentatarvetta, mutta tarve perustuu hapenkulutuksen määrään, koska mikro-organismit ovat vastuussa hapettumisprosessista (kemiallisen hapettimen sijasta, kuten COD-toimenpiteessä).

Useimmissa tapauksissa COD-pitoisuudet ovat suurempia kuin BOD-pitoisuudet jätevesiprosesseissa, sillä kaikki orgaaninen materiaali ei ole biohajoavaa. Tyypillisesti kemiallisten prosessien jätevesien COD on 200 – 40 000 mg/l ja kotitalouksien jätevesien 100–450 mg/l. Alla olevassa kuvassa on lyhyt yhteenveto erityyppisistä yhdisteistä ja siitä, miten ne käsitellään otsonilla.

Jotkin teollisuusalat, kuten panimot, meijerit, rauta- ja terästeollisuus, paperi- ja selluloosateollisuus sekä kaivostoiminta tuottavat prosessivesiä, joiden COD-tasot ovat yli >1 000 ppm. Jätevesien orgaaninen COD voidaan luokitella biohajoamattomaksi ja biohajoavaksi COD:ksi, kuten alla olevasta taulukosta näkyy.

Biohajoamaton COD

Biohajoamaton COD on tulosta liukoisista substraateista, joita löytyy jätevesistä ja jotka pääsevät jätevedenpuhdistamoista pieninä pitoisuuksina mikrosaasteina. Joitakin esimerkkejä ovat mm. lääkeaineet (esimerkiksi: diklofenaakki, parasetamoli ja propofoli), pysyvät orgaaniset epäpuhtaudet (torjunta-aineet, teollisuuskemikaalit ja hormonit) ja muut molekyylit mukaan lukien fluoratut ja bromatut yhdisteet. Alla olevassa taulukossa näkyy joitakin tyypillisiä yhdisteitä ja niiden ominaisuuksia hapenkulutuksen ja otsoninkulutuksen osalta.

Alhainen BOD:COD-suhde merkitsee yhdisteitä, jotka eivät ole helposti biohajoavia.

Biohajoava COD

Biohajoava COD jaetaan edelleen helposti biohajoaviin (liukoiset yhdisteet, kuten haihtuvat ravintoaineet, sokeri, valitut alkoholit ja proteiinit) sekä hitaasti biohajoaviin yhdisteisiin. Hitaasti biohajoavat yhdisteet koostuvat hiukkasmaisista, kolloidisista ja monimutkaisista orgaanisista molekyyleista.

Tyypilliset COD- ja BOD5-pitoisuudet ovat alla olevassa taulukossa.

Otsoni

Otsoni on tehokas hapettaja ja veteen helposti liukeneva. Se on jäämistä vapaa käsittelytekniikka, jolla on potentiaali eliminoida monimutkaiset orgaaniset epäpuhtaudet. Lisätietoa löytyy tästä. Seuraavissa osioissa on muutamia otsonipohjaisten käsittelyjen mahdollisuuksista orgaanisen hiilen käsittelyssä jätevesistä.

Otsoni ja AOP

AOP on kehittynyt hapetusprosessi, jossa kohteena olevien epäpuhtauksien tuhoamisessa hyödynnetään erittäin reaktiivisia lajeja. Muodostetuilla radikaaleilla on korkeampi hapetuspotentiaali kuin otsonilla ja reaktionopeus, joka on n. miljoona kertaa nopeampi, mikä johtaa lyhyempään kosketusaikaan ja jalanjälkeen. AOP-prosesseja voidaan käyttää myös käsittelyjärjestelmän epäpuhtauksien täydelliseen tai osittaiseen hapettamiseen. Muutamia esimerkkejä reaktiomekanismeista hydroksyyliradikaalien tuottamisessa otsonilla näytetään alla.

Muihin AOP-menetelmiin kuuluvat titaanioksidin ja UV-tekniikan yhdistelmä hydroksyyliradikaalien tuotannossa.

Esimerkki on Ozonetechin pilottilaitoksesta: COD:n ja BOD:n poistaminen jätevesistä otsonilla löytyy alta:

Otsoni-AOP on hyödyllinen tilanteissa, joissa otsonilla yksinään ei saavuteta jätevesien yhdisteiden hapettamista. Näissä tapauksissa AOP:tä voidaan käyttää menestyksellisesti reaktiokinetiikan tehostamiseen, jolloin kaikkein monimutkaisempienkin ainesten poistaminen on mahdollista. Tämä voidaan nähdä selvästi alla olevassa kaaviossa.