Orgaanisten yhdisteiden hajoaminen puhdistetun jäteveden hygienisointiin käytetyssä UV-käsittelyssä

Abstract

Ympäristöön päätyvät orgaaniset yhdisteet ovat maailmanlaajuinen ongelma. Tällaisiin yhdisteisiin kuuluvat muun muassa lääkeaineet, kuluttajakemikaalit sekä muoviteollisuuden raaka-aineet. Nämä yhdisteet päätyvät vesistöihin pääasiallisesti jätevedenpuhdistamoiden epätäydellisten puhdistus prosessien seurauksena ja voivat aiheuttaa vesieliöille haittavaikutuksia jo pieninäkin pitoisuuksina. Lisäksi vesilaitokset käyttävät pintavesiä raakavesilähteinään, joten mahdolliset riskit koskevat myös ihmisiä. Näistä syistä on alettu kiinnittää yhä enemmän huomiota erilaisten haitta-aineiden esiintymiseen vesiympäristössä ja niiden puhdistusmenetelmiin. Yhtenä potentiaalisena menetelmänä pidetään UV-käsittelyä, joka on tehokas desinfiointimenetelmä ja käytössä paitsi juomavedenvalmistuksessa, myös jätevedenpuhdistamoilla, joissa sen avulla saadaan tehokkaasti poistettua koliformiset bakteerit. Kyseisen menetelmän on aiemmissa tutkimuksissa havaittu hajottavan myös orgaanisia yhdisteitä.

Tämän pro gradu -työn tavoitteena oli tutkia valittujen orgaanisten yhdisteiden esiintymistä Lahden Ali-Juhakkalan jätevedenpuhdistamon puhdistetussa jätevedessä, niiden vuodenaikaisvaihtelua, sekä kyseisellä puhdistamolla käytössä olevan UV-käsittelylaitoksen tehokkuutta näiden yhdisteiden hajottamisessa. Tutkittavia yhdisteitä olivat lääkeaineista diklofenaakki, ibuprofeeni, naprokseeni ja karbamatsepiini, sekä muoviteollisuuden raaka-aine bisfenoli A ja synteettinen hajuste HHCB. Lisäksi suoritettiin laboratoriokokeita sekä puhdistetulla jätevedellä, että ultrapuhtaalla vedellä kotitalouskäyttöön tarkoitetulla UV-laitteistolla. Työ suoritettiin yhteistyössä MOTREM-projektin kanssa.

Näytteitä kerättiin viitenä ajankohtana syksyn 2016 ja kesän 2017 välisenä aikana. Näytteet esikäsiteltiin kiinteäfaasiuuttomenetelmällä ja analysoitiin GC-MS:lla, jolle kehitettiin tässä työssä tutkittaville yhdisteille soveltuva analyysimenetelmä. Lisäksi pyrittiin löytämään diklofenaakin mahdollisia hajoamistuotteita ja nämä näytteet analysoitiin GC-TOF-MS:lla. Puhdistamolta mitatuissa näytteissä yhdisteiden pitoisuudet vaihtelivat välillä 27–1820 ng/l, korkein pitoisuus oli diklofenaakilla, ja korkeimmat pitoisuudet mitattiin helmikuussa. UV-käsittely laski diklofenaakin ja karbamatsepiinin pitoisuuksia kaikkina ajanhetkinä hieman, muiden yhdisteiden kohdalla vastaavaa ei havaittu. Laboratoriokokeista saatujen tulosten perusteella voitiin todeta, että diklofenaakki ja naprokseeni olivat herkkiä UV-säteilytykselle, puhtaassa vedessä diklofenaakista saatiin hajotettua jopa 97 %. UV-lamppukokeilla saatiin myös tietoa diklofenaakin hajoamisesta.

Tästä työstä saatujen tulosten perusteella voidaan todeta, että puhdistettu jätevesi sisältää orgaanisia yhdisteitä pieninä pitoisuuksina ja UV-käsittely voisi olla potentiaalinen hajotusmenetelmä joillekin orgaanisille yhdisteille, kuten lääkeaineille. Veden uudelleenkäyttömahdollisuuksia on tulevaisuudessa pohdittava entistä tarkemmin ja tällaisten puhdistusmenetelmien kehittäminen on tärkeää.