Aktiivsöe filtri dimensioneerimine raskmetallide eemaldamiseks Kohtla-Järve reoveepuhastusjaama näitel

Käesolev lõputöö käsitles põhjalikult aktiivsöe kasutusvõimalusi reoveepuhastusprotsessis ja uuriti tsingi ja vase adsorbeeruvuse võimekust aktiivsöega kokkupuutel. Uurimustulemusi rakendati Kohtla-Järve reoveepuhastusjaama näitel tsingi ja vase kontsentratsioonide eemaldamiseks. Töö käigus tehti ülevaade tsingi ja vase bioloogilisest tähtsusest ning toksilisest mõjust elusorganismidele. Näiteks bioakumulatsiooni kaudu võivad ohtlikud ühendid sattuda ka inimeste toidulauale. Tööst selgub, et mõlemad raskmetallid on inimestele nii kasulikud kui ka kahjulikud. Tsink ja vask on elusorganismidele vajalikud mikroelemendid, olles mitmete ensüümide koostisosadeks. Tsingi mürgistus algab alates 40 mg-st ja vasel 10 mg-st. Töö täitis oma eesmärgi, autor koostas eksperimendid, mille käigus arvutati vajalik aktiivsöe filtrite arv, lisaks valiti kõige efektiivsem meetod Kohtla-Järve reoveepuhastusjaamas tsingi ja vase kontsentratsioonide vähendamiseks. Katsetest selgus, et Cu on aktiivsöega paremini eemaldatav kui Zn. Tsingi eemaldamisel saadi paremad tulemused PAC-iga ning vase puhul GAC-iga. Mõlema aktiivsöe liigi puhul arvutati ka aastased söe kogused. PAC-i kogus oli väiksem ja sellest tulenevalt kujuneb PAC ka odavamaks variandiks. Vajalik aktiivsöe filtrite arv Kohtla-Järve reoveepuhastusjaamas on kaks, ühe filtri mahuks on 260 m3. Nii PAC-i kui ka GAC-i puhul on võimalik viia tsingi ja vase kontsentratsioonid Kohtla-Järve reoveepuhastusjaamas nulli. PAC-i ja GAC-i võrdluses kujunes efektiivsemaks meetodiks siiski Kohtla-Järve reoveepuhastusjaamas pulbrilise aktiivsöe kasutuselevõtt. Eelkõige üldkulu ja investeeringu maksumuse tõttu. Lisaks on PAC-i kasutusel mitmeid eeliseid, näiteks suure vooluhulga korral parem reageerimisvõime ja pikem kokkupuute aeg. Lõputöös saadud tulemusi ja järeldusi on võimalik rakendada Kohtla-Järve reoveepuhastusjaamal edasisteks uuringuteks, lisaks on võimalik kasutada tulemusi järgmistes teadustöödes ja uurimustes, mis käsitlevad aktiivsütt ning raskmetalle. Töö käigus selgus, et PAC-i efektiivse kasutamise tagamiseks on vajalik läbi viia mõned täiendavad uuringud Kohtla-Järve reoveepuhastusjaamas kohapeal. Edasisi uuringuid oleks vaja teha ka PAC-i ja GAC-i puhul, suurendades raskmetallide kogust ja uurida seejärel aktiivsöe reageerimist ning mõju.

Water pollution caused by heavy metals is nowadays an important environmental problem. Continuous development of industry and increased consumption have increased the demand for heavy metals. Due to wrong handling, the concentrations of these metals in wastewaters have also increased. Heavy metals are persistent in the aquatic environment and therefore pose a danger to living organisms. Removing heavy metals from effluent is problematic for companies who are involved with wastewater treatment. The removal processes that are being used at the moment, do not enable these metals to be removed as efficiently as would be necessary. This thesis concentrated on the reaction of zinc and copper with activated carbon. Activated carbon was examined as a possible solution to the problem. The thesis aims to research activated carbon and to then determine the dimensions of an activated carbon filter for removing zinc and copper, using Kohtla-Järve wastewater treatment plant as an example. Additionally, the goal is to find an effective method for solving the problem in hand. In order to achieve the objective, the author of the thesis conducts experiments. In addition, the zinc and copper concentrations in the Kohtla-Järve wastewater treatment plant's wastewater in the past six years are analysed. The experiments reveal that Cu is better absorber than Zn. Powder activated carbon is more effective in removing zinc, whereas granular activated carbon is more effective in removing Cu. Annual quantities of carbon were calculated for both types of activated carbon. The amount of PAC needed was lower and therefore PAC turned out to be the cheaper option. The required number of activated carbon filters in Kohtla-Järve wastewater treatment plant is two, each filter would have a volume of 260 m3, a diameter of 8 m, and a height of 5m. Both in the case of PAC and GAC, it is possible to bring the concentrations of zinc and copper in Kohtla-Järve wastewater treatment plant to zero. When comparing PAC and GAC, the more effective method for Kohtla-Järve wastewater treatment plant would be the adoption of PAC usage, mainly due to the overall cost and the amount of investment. However, using PAC has many additional benefits which for example include better reaction capacity in the event of larger flow volume and a longer exposure time. In order to ensure effective use of PAC, additional studies should be carried out on site, at the Kohtla-Järve wastewater treatment plant. Further research is also necessary to examine the response and effects of PAC and GAC to increased levels of heavy metals.