Nitrifikaatio kunnallisen jäteveden bod-määrityksessä, I. osaraportti ; Kirjallisuuskatsaus ja laboratoriokokeet

I OSARAPORTTI

Kirjallisuuskatsaus ja laboratorio- kokeet: Tapio Riiheläinen ja

Hanna Vuorio-Salonen

1981:66

NITRIFIKAATIO KUNNALLISEN TYKSE

I OSARl\.PORTTI

Kir al1isuuskatsaus ja rio- kokeet: io Riihe1äinen

Hanna Vuorio-S onen

Vc~; i 1

nkL 8

s s s

IIVI

LYHENTEET Johda ^t

Tutkimuksen ta voi tt.eet Tutkimuksen suoritus 4. Kirjallisuuskatsaus

5.

6.

.1. N trifikaation teoriaa

4 .

4.1.1. itrifikaation reaktiot 4 . . 2. Nitrif oivan bakteerikan-

nan muodostuminen

4.1.3. Nitrifikaation kinetiikka ja 1 ilan vaikutus 4.1.4. Muut olosuhteet -happi,

pB ja ravinteet

4. 1. 5. Inhibitiovaikutukset

Nitrifikaation estäminen BOD-määri- tyksessä

.2.1. Nitrifikaation estämisen periaatteet

4. 2. 2.

4 . 2 . 3 .

• 2 •

Epäspesifiset menetelmät Spesifiset menetelmät Allyylitiourea eli ATU

Laboratoriokokeiden aineisto ja menetelmät Laboratoriokokeet

6. 1. rnääritys

1 s sen vaikutus t traukseen

määri srnenetelmien

1 1 4 5 5 5

9

5 17 18 18 19 2 20 23 5 25 5

vertai 26

6. s

6.

sen ikut.us DOD-määri sessä Tavo a koe ärjeste

ATU-pit suuden l i

ATU lisä sen vaikutus nit- r i f i J'.aa tioon

äyksen vaikutus nitr1fi- tomaa n

säi

teeseen stä

7 7

29

34

6 i rros

0 4.

a säil Kokeiden Steri oidun Si rroksen

ja

iden :n vä .5 imennuksen vaikutus 6. sen aineen määri

set korrelaatiot .1. Yleistä

6. Vertai . 1.

Korrelaati 8.-21.4.1980 Yleistä

Vertail Vertailun

. 4 • Vesihallituksen KIRJALLISUUS

ITTEET

BOD-määr

tutkimus

interkal interkali

8

int i

aatio

tes

2

.

⁹

5

8

gaanisen aineen poistaminen.

teessa mitataan yleensä määrittämällä a

Suomessa distetun jäteveden biokemiallinen kulutus BOD.

on käytössä standardimenetelmä SFS 3 1 . Määri on ittäin ri inen olosuhteista ja herkkä ulkoisille häiriöille.

Viime aikoina on kiinnitetty erityistä huomiota nitrifikaa- tion eli ammoniumtypen hapettumisen aiheuttamaan hapen kulu- tukseen biologisesti puhdis en kunnallisten jätevesien BOD-määri sessä.

Helsingin kaupungin rakennusvirasto ja vesihallitus ovat tutkineet vuosina 1979-1980 kunnallisten jätevesien BOD-mää ritystä keskittyen eri sesti nitrifikaatioon ja sen estä- miseen ATU:n (allyylitiourea~ avulla. käsi i ki a li- suusselvi

siä vertai1

en, laboratoriokokeita ja aboratorioiden väl - etut.kimuksia.

Laboratoriokokeiden perusteella voidaan todeta seuraavaa:

Nitrifikaatio ja sen estäminen ATU:n avulla

Nitrifikaatiolla ei ole merkittävää vaikutusta puh- distamattomien kunnallisten jätevesien BOD-määrityk-

essä. Sen sijaan yl puolet biologisesti tettujen jätevesien kokonais-BOD:stä saatta nitrifikaatiosta.

is-

Määrityksen aikana uva nitrifikaa i voidaan est :lla. ATU on spe ifinen. Se ei me it-

t~västi vaikuta hiiliyhdisteiden ttumiseen eikä

h~iritse liuenneen Hinklerin titrausta.

1 j 1 0< e l j pu hcJ i t t l t ('t avuu

määrittämiseen käyte

Lir t y s u o

ll ( d <l i

aineen määritysmenetelmien (permanganaattiluku, CODCr' TOC ja TOD) kanssa paranevat ATU:a käytet-- täessä.

Puhdistetun jäteveden laadusta ja puhdistustehosta saadaan selkeämpi käsitys määrittämällä erikseen hiiliyhdisteiden aiheuttama hapen kulutus esim.

BODATU sekä eri hapetusasteilla esiintyvän typen pitoisuudet kuin nykyisin käytetyllä kokonais- BOD:n määrittämisellä.

Muiden tekijöiden vaikutus tuloksiin

Laboratorioiden välinen hajonta on melko suuri.

Vertailunäytekokeissa se oli puhdistamattomien jä- tevesien määrityksissä suuruusluokkaa 10-20 % ja puhdistettujen jätevesien määrityksessä vastaavasti 20-40 %.

Siirroksen eli ympin käytöllä ei ole merkitsevää vaikutusta tuloksiin. Nitrifikaation käynnistämi- nen siirroksen avulla on erittäin vaikeata eikä se onnistu, jos käytetään standardiohjeen mukaista siir- rosta.

Laimentamisella ei tässä selvityksessä todettu olevan vaikutusta tuloksiin. Laimentamisen mahdollisten vaikutusten osoittaminen edellyttää tulosten parem- paa toistettavuutta ja pienempää laboratorioiden vä- listä hajontaa.

Standardiohjeissa esitetty p8kastussäilytys ei sovi kunnallisille jätevcsille, koska se pienentää merkit- sevästi biologisesti puhdistetun jäteveden BOD-ttJ- loksia. ~r:n sijaan viiden vuorokauden säilytys 4uC;rl 1 äm pö t i 1 d s s a a j. he u t ta a a i n ^OCl s ta a n verraten v ci h ~j i ~:11 c1

muutoksiu lsCll) tuloksiin.

TOC TOD

alaindeksi i lmo t taa inkul:::ointiajan 'Juoroka us i BOD, missä ni ri ikaati est ATU-li hiil yhdisteiden aiheuttama

kokonais-BOD BOD

nitr fikaation aiheuttama BOD BOD - BODATU kulutus (hapettimena K

2

cr

kemiallinen

kemiallinen hapen kulutus

-luku kal in kulutus

KMno4 luku)

imena KMnO 4)

=

0,253 .

-kloro-6-(triklorometyyli)pyridiini orgaaninen hiili

kokonaisku utus

sellä

dissa "Veden biokemiallisen mennusmenetelmä." seuraavast

kulutuksen rnääri iokemia linen

. Lai- kulutus on liuenneen hapen määrä, joka kuluu liuenneen ja suspendoi- tuneen aineen biokemiallisesti hapettuessa mää tyissä olosuhteissa ja ti ajan kuluessa. Biokemiallista hapen kulutusta käytetään usein näytteessä olevan helposti hajoavan orgaanisen aineen määrän likimääräisenä mittana.

BOD-määrityksessä saattaa hapen kulutusta aiheuttaa orgaanis- ten hii iyhdisteiden hapettuminen hii idioksidiksi ja vedeksi, ammoni hapettuminen nitriitiks ja edelleen n traa tiksi eli nitrifikaatio, sekä muiden isten istei den nen. Näm~ eri reaktiot tapahtuvat eensä saman- aikaisesti ja epätäydellisesti, nkä ohdosta BOD-tuloks sta ei voida päätellä eri osaprosessien osuutta. Käytännbssä on kuitenkin todettu, et·tä nitrifikaation osuus lopputulokseen saattaa olla merkitsevä ja tästä johtuen on viime vuosina kiinni yhä lisääntyvää huomiota nitrifikaation esi miseen BOD-määrityksessä.

Nitrifikaation aiheuttama hapen kulutus on riippuvainen:

substraattien (arnmoniurn- ja nitriittityppi) määrästä läsnäolevien nitrifioivien mikro smien määrästä ja

tä arr®oniumia ja nitriittiä

- kullakin hetkellä vallitsevista fysikaalis-kemiallisista olosuhteista (l ila, , liuenneen hapen, ravinteiden sekä katalysoivien ja inhiboiv aineiden pitoisuudet).

Edellä esi stä syist~ johtuen nitrifikaati edi

pommin Hl n pd < n u u r 11

SC' l i puhd l

j s t

sä va t _{kro rcJa i srne} mahd

2

sen n tr ikaation osuus kulutuksesta on vähä di tetus evedessä nit

voi i puolet Ammoniakin aiheuttamaa

raatiksi, sen veden laatua he

ätevesien vastaanottovesistöä tal sekä sen toks suutta kaloille

perusteltuina jätevesien

nä ammoni

stuksessa. Tämä rnerk isessa stuksessa prosessia Jos nitr fikaatio ei laitokse voi jatkua stetun jäteveden

BOD:n määri sta.

Eräs jäteveden puhdistuksen keskeinen

1

i ses

i on ha

sis b 0 -

i, s uu

van sen aineen poistaminen, ja toiminnan tehokkuutta tässä suhteessa mitataan yleensä määri 1 ä i tamat

toman ja sesti puhdistetun j a

tion vaikutus BOD-määrityksessä voi a virheen arvio taessa biologisen i On kuitenkin kehi menete ä, jo

ssä tapahtuva i i iourean eli ATU:n li käis BOD-määr

näistä on al

n eseen.

Täl öin BOD-tu os kuvaa yksinomaan bi a en sten hiiliyhdisteiden

a sen eri asteiden toisuudet er een kemia isesti.

Erottarnal täten biologisen is sten h i l i ste aarnisen kaatio toisistaan voidaan saada loogis toiminnasta.

da

ses n va vonnass ilu

i kuva

nitri stamon

Nitrifikaati e tämi tä BOD-määri sessä voidaan ainoastaan seli tävänä mut.ta sekä suunni u ja mitoitus että kuormitus-

kailu perustuvat kokonais-BOD:hen. Nykyi en haitat on t edostettu ntutta toi taiseksi ei ole katsottu tunnetta- van riittävän hyvin vaihtoehtoisten mittausmenetelmien oimi- vuutta eikä tu osten vertailtavuutta BOD-tuloksiin, jot a BOD-määri voitaisiin tää nitrifikaati estolla tai korvata jo lakin nopealla täsmällisel ä ja yksiselittei- selJ fysikaa1 s kemiallisella analyysiJlJ.

2. TUTKIHUKSEN TAVOITTEET

Tutkimuksen tavoitteena on selvittää edellisessä koh- dassa hahmoteltuja ongelmia kiinnittäen erityistä huomiota siihen, että useimmat ulkomaiset tutkimukset on tehty viiden vuorokauden inkubointiajalla, minkä johdosta tu okset eivät ole sellaisenaan siirrettävissä Suomen oloihi

vuorokauden inkubointiaikaan. Tutkimuksen teet ovat:

ja seitsemän ilöidyt tavoit-

- Selvittää ki allisuustyönä nitrifikaation teoriaa, nitri- ikaation estämiskein a BOD-määrit sess~ sekä eri sesti kokemuks a ATU:n stä nitrifikaation estoon.

Selvittää laboratoriokokein nitrifikaation esiintymistä BOD-määri essä, ATU: vaikutusta n1trifikaation es

seen ekä :n 1vuvaikutuk ia tiri sess~.

Edelleen aboratoriokokei selv ttä~ muiden tekijöiden k u e ti i y l y k rt , 1 a i m C' n u 1<: d i l. r r ( 1 u k s c n v d il\ u

tu~.;;ta j_t yksc k er pcnku 1 utu: rity t n

ja TOC-määrl k väl i kor t ta.

4

estää i laboratorioi i sia avulla aata

tiota kahde sa edellisessä kohda siin onge in ja toisaalta t vuudes

te stä.

- Kerätä

tilanteis a

käsitellä stamoide isäti saamiseksi itrifikaati

stamoilla, siihen vaikuttav olosuhteista sekä ATU~n vaikutukses BOD-tuloksi

ta i

da tutkimus ja esittää ehdotu jatkoto

etutki

läh-

sestä jäte ä ja stä

teistä.

edis sen kannalta havaittiin tarkoituksenmukaiseks aatia kaksi osaraporttia ja . Tässä osarapor- tissa käsitel ään nitrifikaatiota ja estämistä BOD-mää- ri sessä kirjallisuuden ja laboratoriokoke rustee a sekä muita BOD-määritykseen l i ä si ijöitä laboratoriokokeiden ja vertai tutkimusten perusteel To sessa osaraportissa on tarkoitus äs tell nitrifikaa- tion esiin stä jäteveden puhdistuksessa sekä erilaisten määri en merki puhdis iden mito tuksen, suunnittelun, ja valvonnan kanna a k al isuuden a

ke a~neiston perus la. on osaraport

tien ja siinä esitetään s ide-ehdotuksia.

3. TUTKIMUKSEN SUORITUS

Tutkimusta varten muodostettiin FL irst ja TkL Markku Mäkelä vesihallituksesta ekä

läinen Hels n in rakennu

suorittamaan palkattiin 18.6.1979 FK a Vuorio

la Riihe- imusta

ipäivä- toimiseks Hels in kaupungin rakennus raston vesi abora-

torioon, RiiheJ~inen ohj ! .

Laboratoriotutkimukset tehtiin Helsingin kaupungin rakennus viraston vesilaboratoriossa mui ta os n paitsi TOC- ja TOD- määri t, jotka tehtiin vesihallituksen tutkimuslaborato- riossa. Kaikki näytteet olivat Hels n j ista- maiden vettä. Vertail utkimukset j esti Helsi

kaupungin rakennusviraston vesilaboratorio a ihin s 1 is- tui noin lähinnä seudul a toimivaa vesi- laboratoriota, joilla kaikilla on kokemusta BOD-määr stä.

Vuorio hoiti tutkimuksen käytännön järjestelyt, keräsi ja käsitteli aineitoa sekä valmisteli raportteja. Hän siir

kuitenkin toisen ty6nantajan palvelukseen 17.3.1980, jolloin työn loppuun saattaminen oli suunniteltava uudelleen.

Riiheläinen on vastannut laboratoriotutkimusten täydentämi- sestä ja ensimmäisen osaraportin kirjoittamisesta.

4. KIRJALLISUUSKATSAUS

4.1 N i t r i f i k a a t i o n t e o r i a a 4.1.1. Nitrifikaation reaktiot

Nitrifikaatioilmiöitä on tutkittu jo vuosikymmenien ajan mikrobiol sessa ja biokemiallisessa perustutkimuksessa.

Sovellettua tutkimusta on tehty nimenomaan kemian ja mikrobiol an tutkimuksessa tavoitteena estää ammonium- typen hapettuminen he huuhtoutuvaksi nitraattitypeksi.

Jäteveden puhdistustekniikkaan ja BOD-määrityksiin l i i nitrifikaatiota on alettu tutkia perusteellisemmin vasta 50-luvulla.

iossa l on es

iset prosessit Painter,

WtTI::l\1=1~\10

No;

^NO-l

~~~lM!~TIO Ol'SS.lMl~TIO

s

KUVA l. Tavallisimrnat epäorgaanista set muutokset (Painter, Autotrofinen itrifikaatio tai

on nimi oka on annettu autotrof s

ske s t bi

koskeva biolo-

)

.

is i t ifikaati organi aiheut tarnalle arnrnoniurnin hapetturnisel e itr tik ja lleen

Autotrofiset organismi sinornaan näistä typpiyhdisteiden

s iden hiiliyhdisteiden jäteveden starnoilla tavattavas luultavas autotrofisten organ 19 7).

iseksi nitrifikaatioksi kut heterotrof se organisrnit rnuodos traattia

reakt

isista a ivät välttämtit ~

i i l L

k

sa s sta tkä sesta. ta osa

ta on (Pai

reakt o ta, jois- it

j_

tai tä.

l.kä

<1

nitraatiksi seuraavien

( 1) 4 + 1,5 02

2) + ,5

3

i i :

Nitrifikaatiossa en osareaktioiden tunteminen perus- tuu suurelta osin 50 ja 60-luvulla tutkimuksiin mm. Hofman & Lees (195 ) , l & Alexander (19 8), Rees &

Nason (1966), & Borne (1966).

A1eem (197 ) , EPA (197 ) , Sharma ja Ahlert ( 77) sekä Painter 1970 ja 1977) ovat laatineet ki a11isuusse vitykset nitri fikaation ja sen estämisen teoriasta. Pääasiassa niitä on

tämän teoriaosan lähteinä.

Ammoniumin hapettuessa nitriitiksi typpiatomin va enssin- muutos -3:sta +3:een. Jos oletetaan, että ku sakin

istys-reaktiossa tapahtuu kahden elektron sii nen, on typellä ainakin kaksi välivaihetta sastei la l ja +1.

Nämä saattavat olla isia yhdisteitä ta orgaani iin mol eihin sitoutuneita vapa ta radikaal a, mutta iitä sen kuin ent isten reak ioiden kulkua e is- taiseksi tunneta täsmällisesti. Alcem 970 on esi

kuvan mukaisen kaavion -la ien aiheuttaman ammoniumin sen mahda lisista välivaiheista.

8

KUVA 2. Ammoniumtypen stie

Ainoa varmuudella osoitettu välituote ei

olosuhteiss riippumatta siitä, onko äsnä vai e . Tämä osoittaa sen,

osa listuttava ainakin ensimmäise seen hydrok

Rees & Nas 196 6) . Jo Hofman &

että ammoniumin nitriiti

ourea a i siinilla.

ammonium ei , mutta sen sijaan iamiini hapettuu nitriitiks taan estää nitriitin muodostumisen, Samalla todettiin muodostuvan

todistettu -bakteeri

lla iami nin muodo mukaises i.

+

>

Jos ammonium- ja nitriitti

1 ises i, kuluisi teoriassa 3, i UII!i

l l g

traat s , 1

Aleem, 1 7 ).

i

yy iamii anaerobeiss i

laar en sareaktioon eli

solle

19 3) ivat,

idaan stää es tioureaa

se en

iini puoles- ikka ammon um vähenee.

i

reaktiot ekula

sivat ta hap-

tä stä s o tuu so umassaan,

kulutus Wezernakin Gannon (1967) mukaan luvut ovat 3,22 a 1,11 e i sä , 3 Sutton

(1978) ovat kokee 1 sesti et seuraavi ihin nitrifikaatiossa: (4) i tuminen i i t s ,

(5) nitriitin ammoniumin

nitraat si ja 6 summareaktio ssa ni raatiksi.

( 4) 55 + 5 + 76 2 H + 09

(5) 400 5 + + 195 + 2 0 ---~ 0

+ 400

N03

⁺

(6) + 1,86 02 + 0,10 ----) 0,021 . + 0194 ⁰ + 0,98

NO;

^{+ 1,98}

Yhtälön (6 mukaan 1 g ammoniumtyppeä kuluttaa 4,25 g mole- kulaarista ssaan nitrifikaatiossa nitraatti- typeksi.

4.1.2. Nitrifioivan bakteerikannan muodostuminen

Nitrifioivan bakteerikannan muodostumiseen vaikuttavien tekijöiden tunteminen on tärkeätä pyrittäessä istoon biologisessa jäteveden puhdistuksessa, mutta s tässä osaraportissa on esittää kasvuvaatimukset rteit täin he esim. laimennus arvioimista BOD- määri ssä ja tulosten tulkintaa.

Nitrifioivan kannan vahvuus riippuu aikatekijäst ja ska kasvunopeus on hidas verrattuna use in heterotrofisiin

ismeihin, on aikatekijällä ratkai eva merki nitrifioivan bakteerikanna muodostumisell ä-tevede sä.

10

Puhdistamon rakenteesta a itrifikaat oaste voi ol sissä ätevesissä. Aktiivi korkeakuormitteisesti ja

stua 1 isinkaan nitr kaatiota ei esi myöskään

taas esim. pitkäilmastuslaitokses mennä loppuun jo laitoksel

sis lä enää orgaanisia tällöin ei nitrifikaat ota. Näiden ääri

oissa nitr fikaatio on alkamassa ella atkuu BOD-määr

a

a

Kuvassa on es kaavamai sti biolog e i

lante ssa.

istetun jät

.l>oD -TULOS

N\Tt:LIFIKJl... AT IOTÅ e l VI T.,t..,-::f>,S...,+tDO

f>oH'Dt.S.TA...,OLLA

J.SoD ... ^ThLO S.

J3oD -TULOS.

1 ...bo.D - ~

,· ToLcrS "' ...

1 ,

1 1

1 '

1 1

.

^,

.

... , ^,

---

1 tvi'T R.IF\ &:::...p., "'-\10 oN P-tUC .. A.I-JUI "?UHD\S-

1 T,.a... HOLLA

lÅ.

~~

..

7AT-Kuu 3X;)D-k

"A...-

1 RJTYt:S.E ~Ä

j l)DD~

l

-<

.!)o_D -TULOS

1 .c::::._boD c_ -t N

1+-11 LE::. t-J

1 ""-

"Tt-i> 1-' € ~ 'f'E I..J t...U L UTlJ.S.

I<ohdas n

muodos

p,j n R 1 FH:::: At'\TID ON EDENNYT LC>PPUUN

p u HDIS TJ!..I-10 L.L ....

es

0

ioiva mikrobikanta, fikaatio

a

:n lisäksi sekä evan ammoni

saattaa BOD-määri s tu

Monod

ses huolimatta el ohtuen.

kaat kineti }:ka 9 totes empiirisest sen steen reakt äl

s itrifikaation kineett Nitrifikaat ssa on siis kaks

reakti , mutta koska huomattavas hi kui kaation edis

tarkaste la

8

sä

t

p

sen. Näin voidaan itrifioivan biomassan ka

avulla (mm. Downing t 9 7 7) •

kasvu voidaan sitt

(' ::in bi sa ( ika

väl

tehokk1..1udesta

ssak tapauksiss stusasteen i ikaat tehostumi

a.

a

4 Adams

lö ä

la saada

( 8)

missä , t bi sa ·hetke

bi 1

Toisaalta Monod'n malli mukaan voidaan es t t öllä ( 9 •

(9) +

s

missä kas maksimiarvo

subst.raa , tässä a toisuu

K kylläs svakio (half-vel i

saturation coeffici t) eli substraatin pitoisuus, kun kasvunopeus on

sta.

ksi mika

Mm. Poduska & Andrews (1975 toteavat, että maksimikasvunopeus on dynaamisen mallin herkin ri. Siihen vaikuttavat mm. 1 i , pH, toisuus j inhibiittori . EPA:n julkaisussa ''Process Design Manual for (19

on käsitel 1 asti in ka ta. Sen

mukaan maksimikasvunopeus akti viliet eessä ri 1 i- lasta seura i :

(10) 0, 8 ^{1 1} 6(T- missä T 1 la oc

Knowles et a (1965) oivat, että u in ma rnikasvunopeu kas l l l n

ila 1 t ^{( '}

0,0 0, H Ni k ^{( '} k pC!l ¹ \!\

sL ld ( \1 \V(' 1 ^{( .} d

i 7

\00

~ so

~

~ ~

II) A.

()

2 0'

~

_i

e

~

lo

Ni

s ittää sta,

&

l

in kyllä ulkaisussa O ,051T-l,l58

a

kasvun ammon

' 8 O,ll6(T- 5

l 9 7 4 ) , ( EP A ,

i

5) es viidestä eri tutkimukses tr fikaat

"'''Nt-.tt~~r

k:.A~V~"'f't:)

""

,

""

..,.

II'

4 .

ri

,

.,

48

,

,

,

/

.,

.

.

vaikutus n k vust

/'-VA~AI>.

i r

7

graaf es i sa

ta

KASV~TO

\

₁

\

i 7

...

Nitrifikaati riippuvuu asta vaikut veden puhdistuksessa esii n trifikaatioon, kos tila puhdistusprosessissa voi vaihde Ja melk paljon.

sijaan sillä ei ole vä töntä vaikutusta BOD-määri tu okseen, koska inkubointi vakio ilassa 0

Puhdistetun äteveden BOD-määri en eräänä tavoi teena simuloida kyseisen jätevesivirran resipientissä aiheuttamaa hapen kulutusta, mutta BOD-tuloksesta ei ilmi is- ta en lämpötil en vaikutusta itrifikaationopeu- teen ja sen aiheuttamaan hapen kulutukseen vastaanottovesis- tössä .

. 1.4. Muut olosuhteet - happi, pH ja ravinteet

Happi on luonnollisesti välttämätön nitrifikaatiolle, mutta käytännössä sen ei eensä e oittava tekijä.

Down et al. (1964) raportoivat, että toisuuden ollessa i 0,5 mg/1 on nitrifikaation reaktionopeus siit riippumaton. Tutkijoiden Stenstrom ja Poduska (198 ) mukaan nitrifikaatiota esiintyy vielä happipitoisuudella 0,3

ja io riippuu solujen keskimääräisestä retentioajasta. Biologisessa stuksessa isuus on yleensä näitä raja a korkeampi eikä se saa laskea alle 2 BOD-määrityksessä.

Sharma & Ahlert (1977) esittävät yhteenvedon tutkimuksista, joissa on selvi :n vaikutusta nitrifikaatioon. Sen mukaan optimialue nitri ikaati lle on evästi emäksin

interin (1 7 ) mukaan säädössä kiinnitettävä huo- miota kahteen seikkaan. Paikalliset vetyionikonsentraatiot

istössä saattavat poiketa s steemin :sta j os systeemiä ei ole puskuroitu, laskee nitrifikaation oh dosta.

et al. ( 1 7 vedon vii

Y ika<:Jt.i.

lä ^1. U t ^J.z IIIU j i ppuvu

E:~ ] t

l

r is

1.1 Ii

Lt>

i t l

16

Å NITR05Ct-101'JA..S - ""PUH'])AS.VIL..le.LHA 1:> N nROSOHot-JA~ - '"PL>HDA.SVII,_lE:.J..t--~Ä C,.. "'KTIIVILIEIE 20 oc_ ^:'!;;.SA

D ~KTIIYII...Ui':.TE

te" llc::.\lt..)~ .. HTT;'o...)'-f\ t:.A5VUf>TO 22°C...:SSA_

KUVA 5. :n vaikutus nitrifikaati

Anthonisen e al. (1976) on esit sesta nitrifikaatioon. Hänen

että set tas not, ammoni riippuvat sys in : s free arnrnonia, vapaa ammoniakki,

d, vapaa t

smeja huomattavasti tehokkaammin ku it. Hän lettaa, että :n oll

ku se puolelle.

s

inhiboida lkaa inhi.

en u

, mutta

Vastaavasti, kun solun tu

le 1

.

Anthonisen osoitta ia

ulueella 0,

i l iu 0

la

1975).

i

l

i

Nitrifioivat bakteerit tarvitsevat lisäksi hiiltä, hii dioks ina tai muita ravinteita ja hivenaine

tarvitsevat fosfaattia,

tiensa

ekä sekä esiumia, rautaa ja

kuparia. Lisäksi l:' inter,

1977). Sinkin (Aleem, 1 59 a n

Deluiche, 1965) on havaittu stimulo n in kasvua.

Nitrifioivien bakteerien fosfaatin tarve on erittäin mielen- kiintoinen jäteveden puhdistuksen kannalta. Eri tutkijoiden mukaan vaihtelee optimaalinen fosfaattifosforin pitoisuus

5 mg/l:sta 310 :aan (Painter, 1977). Puhdistamattoman kunnallisen jäteveden kokonaisfosfor toisuus on yleensä suuruusluokkaa 5-10 mg/1 ja poistettaessa fosforia kemialli- sesti istetun jäteveden liukoisen fosforin toi- suus on eensä alle 0, Tämä saattaa oll la tokseJla ja vastaanottovesistössä itrifikaatiota inhiboi ä.

BOD-määr ravinteita,

seen tämä i vaikuta, sil ä eeseen 1 sätään s fosfaattia, laimennusveden

4.1.5. Inhibi iovaikutukset

n monet aineet voivat o la taksi i n trifikaatioll . Tällaisia ovat Stenseli et~ a . (1 76)

lit, kloraa it, syanidit, alkaloidit,

raskaat meta1 anit, uretaa- nit, guanidiin t, me

1it, kreso1 t, hal

iamiinit, nitrourea, t ourea, feno- ja eräät ra

tavat inhi i tiin.

Tomlins istä ja 12 tutk so in, 2-kloro-6- kuparln, e

dut li s

nitrifi iv a bakteere a,

1 . (19 6 tutki i i He luetteloivat

i t t uude

urntypcn t i .

l~ :< k' l

muodos raati

at aat edel ä odet-

i s n. 5 ^1.

1

l ^r} !1< • t ; ; IJ! 1 '1

i)py i inln (TCT\1P), s iinin, ja ~romin vaikutuksi .

18

ja 977) luetteloiva 2 stettä, toisuudel

taa ammon

inhiboiva Näistä anili diamiini ja monoetanoliami teollisuuskemikaa a. Nitrobents

i inhiboivat samas nitriitti

(1973) ovat tutkineet täviä teki öitä ja ovat jakaneet

sen . ammoniakin

iami in muodos- estävät inhibiittori vaikutusmekanisminsa perus la

Metalliin (Cu) sitoutuvia inhibiittore ovat a itio

urea iditiokarbamaatti a kaliumsyani

)

.

iiniin sitoutuvista bi ttoreista jat mainitsevat hiilimonoksidin (CO). Useat kata aasi

min toimintaan vaikuttavat inhibiittor estävät i toiminnan. Näitä ovat mm. tiosemikarbatsid , e ksantaatt

a

, 4

ats di. Oksidatiiviseen fos uun vaikuttavista inhi trofenoli, m-klorokarbonyyli a tetraklorsalisyylianilidi. Useat a toimivat inhibii toreina. Tehokka alkohol t kuten metanoli, etanoli,

aatioon a elektro ttoreista mainitaan

ts i init juis t ja butanolit.

Muita ammoniakin hapetuksen estäviä öitä ova vapaita radikaal a itova typpioksiduu i ekä reaktion aikana 42 1 in valosäteil~ joka aiheuttaa llisen a aut- tamattoman n hapetuksen inakt vaat on.

2 • N t i f i k a a t o n s ä i n

m ä ä r i t y k e s s ä

.1. flkaation estämisen periaat et

Nitrifikaation estäruiskeinot voidaan i isiin

n s ikuttaviin ja spes i ii

menetelm

omaan nitrifikaat pettuminen, joka kul verrattuna nitriitin nis ilma ensinunäis

4.2.2. sifiset menetelm~t

i

isest ihe ei edes u sta, nitriitti .

ha-

Sawyer & Bradney (1946) osoittivat, ett~ nitrifikaatio voi- daan estää tehokkaasti pastöroimalla en 1 tila kohotetaan 80°C: 1 ilaan ja j et~än välit_ tö-

sti 0 :een. Tämän älkeen n siirrostetaan ja jatke- taan kuten BOD-määri s~ normaalisti. Hurwitz et al. (1947) suosittivat nitrifikaation estämiseksi n

rikkihapolla.

alueelle 2-3.

Näytteen pH pudotetaan 5

teen käsittel uutin ajaksi

Täm~n jälkeen n neutraloidaan, siirros e- taan ja jatketaan normaalisti määrit tä. Kolmas keino nitrifi- kaation estämiseksi n tä käsitte em~llä on kloorau

(Sawyer & Bradney, 1946).

Epäspesifiset keinot nitrifikaation estämiseksi ovat kieltä- mättä tehokkaita, mutta ni hin l i i jou}~ko hai a.

Ensinnäkin ne ovat yleensä suuritäisiä ja hitaita. Toiseksi näytteen käsittely saattaa muuttaa s kemial sta koostumusta ja lutusominaisuuk ia, aiheuttaen ä irnäärä sen virhelähteen. Kolmanneksi steril i een siirrostaminen tehokkaasti ja toistettavasti er äin vaikeata eikä itä voida sisäl

dosta on

ää rutiinianalytiikkaan. Näiden joh- spesif sten in

kehittämään spes fisiä, pelkäs ään menetelmiä.

s

tri ikaati t

20

4.2.3. ifiset menetelmät

Kuten kohdassa 4.1.5. todettiin on ^s herkkä use e inhib ittoreille. Useimmat eivät tenkaan sove u tä- väksi nitr fikaation estoon BOD-määr

TCMP:stä Abbott

a on tu me

ATU:sta ja eräistä kaupa 9 8) tutki metyleenisinen estoon. Se häiritsee kuitenkin li määri Toisena haittana on se

tioureasta, teista.

fikaation j nitriitin eenisini

vaikuttaa orgaanisten hiili den ha oamiseen.

Tiourea on tutkijoiden ja Borne (1966) mukaan teho- kas inhibiittori, mutta biokemiallise ti oava a sen joh- dosta ikutteinen. Lisäksi tiourea häiritsee hapen määri stä Winklerin titrauksella, koska s vapauttaa j ia.

96 ) totesi nitrifikaati issaan

2-kloro 6-(triklorometyyli) pyridiin kaaksi ja i nitrifikaation es tutkimuksessa nitrifikaation estämise

TCMP) erittäin tehok- äk i. Vertailevassa

BOD-määrityksessä Young 1973 suosittaa sitä i imenomaan sil oin, kun edel pitkäaikaista tehoa, esim isissä mittauksissa. TCMP:n haittana on sen iukkaliuko suus.

4. 2. 4. Al itiourea eli ATU

Allyylitiourea eli ATU on eisimrr·in ssä oleva kemikaali nitrifikaati ritykses Sen käyttö esitetään sa esim. SFS 3019 standardissa ja mu taavissa tandardeissa.

ja ainoa rutiini- estämiseks BOD-mää- sa BOD-määritys eis-

oismaiden vas-

ATU on kelaatinmuodostaja, joka vaikuttaa tr usin ammoni hydrok i niksi estäen näin

trifikaation heti ensimmäisen vaiheen alussa. Lees'n (1952) mukaan ATU sitoutuu entsyymikompleks sisältämään kupariin.

ATU ei häiri se eninä isuuksi Winklerin titrausta merki sevästi,

( 1

nitrifikaatio voidaan estää stet en jätevesien -määri sä isäämällä ,5 mg ATU: litraan laimennettua

ATU ei vaikuta merkitsevästi sten hiil s-

teiden seen.

Reimann (1973) raportoi Sapromat-laitteella ä nitrifi- kaatiotutkimuksia, joissa tutkittiin mm. n trifikaation es- tämistä me 11ä ja A'TU:a täen. Niiden mukaan

steiden hajoamista vasta ATU häiritsi orgaanisten hiili

toisuuden ittäessä 50 vastaavan toisuuden ollessa metyleenisine11e 1-3 rng/1.

Stamer et al. (1979) kokeilivat een sineä, ATU:a, TCMP:tä ja erästä Bachin kaupallista valmistetta nitrifikaa- tion estoon BOD-määrityksessä. Alustavien kokeiden mukaan ATU ja TCMP olivat tehokkaita nitrifikaation inhib ittoreita, mutta eivät vaikuttaneet sten hiil isteiden hapet- tumiseen. ATU valittiin nitrifikaation estäjäksi jatkokokei- siin perustuen sen käytön eisyyteen. Yhteenvedossa tode- taan, että nitrifikaation estoa tulisi määritettäessä puhdis en nitrifioivien jätevesien BOD.

Jotkut tutkijat suhtautuvat kuitenkin kriittisesti ATU:n käyt- töön. (1973) mukaan ATU:n rajoittuu re

metrisiin mittauksiin, koska se häiritsee liuenneen titrausta. Lisäksi

vän tehokkuutensa

kokeissa todettii ATU:n menettä- tkäaikaisessa inkuboinnissa. Esim.

0,5 ATU esti nitrifikaation vain 0 vuorokauden ajan.

Toistaiseksi e tiedetä johtuuko tehokkuuden iämin

:n bioJ i ta hil ^j SC'S 1 ⁽ 1 V <'n b<.J k <'t ¹ t 1

supeu umi t d • ~.T~ l k i II lJ : k l ( ·!

t~i.essä 1 _L i c L

tukseen ja oin i i ä, ^(; supcu t.u

22

neita bakteereita sii s as o uuteen

sta

een ja aiheutta inkubointi a Tanskas a tehtiin tutkimus ossa

fikaation estämiseen BOD-määri

mukaan on

ton la se vaikuttaa myös hii seen n n että BOD-tulokset äävät

t kuitenki aineis

er ri steiden

iks

a

ion Nämä tulos-

5. LABORATORIOKOKEIDEN AINEISTO JA

estelyt ja valtaosa ana iika i s in kaupungin rakennusviraston ves abora a TOD-

m~~ri tehtiin ves llituksen

Interkalibrointeihin osal istu , laboratorioita, joilla kokemusta

sa.

seudulta, stä.

teet ivat Hels in jäteveden istamo lta. Vesihal tuksen vertai imukseen osallistu lähes 1 si- alan laboratoriota.

tehtiin joko la rometrises i. Laimennusmenetelmää

m~äritettiin joko itrimetris sti lektrodi la EIL 8012. i

ta ett

Unit. S inä aitetaan tunnettu määrä laimentamatonta

to ox tä astiaan, joka suljetaan ilmatiiviisti. Sen lkeen astiaan

venttii in kautta ilmaa a saadaan sinne

ine. inkuboidaan

ottaa inkuboinnin aikana tarvitsemansa neisesta ilmafaasista, ja sol sessä dioksid sidotaan stia a olevaan kal

ssä 20 y

rka leen

i i i l i - idiin.

stian i e si s laskee inkuboinnin aikana BOD:n funktiona. Tät~ paineen alenemista voidaan seurata stian kannessa olevalla manornet illä, josta saadaan ukerna BOD- tuloksena oko suoraan tai tunnetul a kerta la kerrottuna.

Respirornetrisellä menetelmäll on vesilaboratoriossa saatu sä merkittävästi a tuloksia kuin lairnennusmene- telmällä. Tämä johtunee siitä, että biokemiallinen

k.ulutus s

et sekoittaminen tehos lutus a. He risellä lä i pyr täk~iän korvaamaan

l rut t s ~i 1 l :3 t ~ i ^l_. j k ^{1 : ;} t 1 1 ' ¹ l

. kun uluJn uLk ~ a an funkti a.

24

tehtiin standardin in standardin 3 määritettiin fotometr

la sul aat

sen jälkeen itriitiks kadmiumkolonn tetään ovärireaktio la (

tettiin fotometr ses perustuva la menetelmä lä.

in standardin määri tetti

---~- automaatt s

Nitraatt er) .

onni la triitiksi, joka määri määritettiinvesihallituksen tutk

Beckman 315 illa.

inen hiili lisäämällä n sen 1

käsitel uuniin, jonka 1

sen aineen palaessa hiili onka määrä tataan infrapuna-ana

määri cs

in ves lituksen tutk TOD-analysaattor lla.

in, jonka la on 950 uunissa sesti ja mitataan z rkoniumoksidikennolla.

s

Nitr

)

.

s st

isel ana- ii s tetään

i määr -

Ne slerin reaktioon

29 isest a aattoril lkistetään kadmium-

atsovär reaktiol a.

laboratoriossa lmässä po stetaan

oor

7 esi-

9

hiilidioksidiks avul

laborator ssa llaan l

kuluttarua imäärä

6.1.1. ATU is Ki al1isuudessa

itrausta

en titraukseen

i ti a, että häiritsee , 19 ) . Tätä itettä tutkittiin kol- men sarjan avull , joista kaksi ensimmäistä valmistet

in sesti

stä.

stetusta jät isättii 0, mg ATU:a ja titratt in iiden

stä ja kolmas lai- .5, 1.0, . 5 ja

mästi. Tulokset on es

toisuus väl i·ttö ssa 1 a-c.

TAULUKKO 1. ^{i -}

määri

vaikutus titrimetriseen ( toisuudet 1).

a nä e bio isest puhdistettua b biologisesti istettua j

c BOD-määri sessä ävää lairnennus- vettä

0 o.s 1.Q 1.5 _2·0

b ATU-"PlTOI8~~ 0 o.s 1.0 1.5

":7.4 "7.2 '7.'1

-;., :t.Ci ;r.s

7.2 '7.~ ?.5

~~ ';t.3

c

c.s

1.0 1.5

~.'? 8.7

i a

suuks

6

tuu. Kun rhetekijät

itettä, j tse merkittäväst

määri lmi

sä mitataan eensä

s

että

itrausta.

toisuus Winklerin titrauksell . eessa esi-

in vaihtoehtoisena elektrodimi - tausta Vesilaboratoriossa verratti mittausmene

ä kahden ikon an mittaamall en

suus ensin el i a j älkeen tra Tulokset testattiin tilastollisesti traustu oksia merk

in a la a elektrodilla s a va taavasti ä.

tarkaste tiin ttaisella t-testil seuraavat tulokset:

keskiarvo x onta s testisuure

vapausa . a.

0,995 0,079 - ,566 39

. Testissä saatiin

Koska -arvo on vastaavaa taulukkoarvoa 5 risk taso

0 2 2)

sin

1 ei suhde erilais la okse eivät

po i staan.

a rkit sti e

s

Elektrodimittaus on ja kät in us, sen

tannukset ovat l r

ohdosta ves t t

spesifi

ia

6. 2. A T U - 1 i s ä y k s n V i k u s 0 D - rn ä ä i t y k s e s ä

6.2.1. Tavoitteet ja e

Aikaisemmin on todettu, että

ATU-li lä on oskus, Laboratori

en en-

tävä vaikutus. , mis-

tä veden laatutekij istä ATU: vaikutus ri sekä missä määrin ATU: annostus vaikuttaa BOD-tulokseen. Määri lä kokonais sekä ammonium- n t r i i t t i ja n traatti

isuudet ennen a jälkeen BOD-inkuboinnin voitiin askea,

kuinka ammon selittää BOD- ja

väl sen eron.

Suuri osa nä stä kokeista teht i respirometrisesti, koska silloin vaiti seurata BOD:n edis stä ja valita s

hetki suorittamiseksi. rometrikokeiden

tulokset varmistettiin laimennusmenetelmää

6. 2. toisuuden valinta

Koesarjan aluksi tehtiin rometri la koe, jossa testattiin ATU-li määrän vaikutusta BOD-tulokseen Biologisesti puhdistettuihin jäteves teisiin 1 sättiin ATU:a 0.5, 1.0,

2.0 ja 3.0 Vertai isiin ei lis ATU:a.

Näytteitä inkuboitiin 13 vuorokautta a luettiin BOD-arvo ttäin. steet määritettiin stä kokeen alussa sekä ja 13 vuorokauden kuluttua niistä istä, joihin ol li ATU:a 0.5 ja 3.0 sekä vertail

teestä. Tu okset on esi graafisesti kuvissa 6 a 7.

28

!0

o---o ATIJ- 0 ,.,.,~ IL

-·~- 0.5 ^_,_

o---t::l

.a..~--d. -"-

---

KUVA 6.. Re ta

tehty koe ATU (22.8.

Kuvasta 6 havaitaan, että vertai melko tasaisesti 10 vuorokauden

hidastui. s ATU-lis illä l, 2

tasainen/ mutta huomattavasti hi

- . ^-

^{..,:, _.,_}

vaikutukses-

BOD-arvo kasvo nkä jälkeen kasvu

kasvu o i kuin verta

lä. ATU-li 01 5 mg/1 oli mielenkiintoinen. Viisi ens mäistä vuorokautta hapen kulutuskäyrä

muillakin ATU-lisäyksillä. Vuorokausi

i samanlainen kuin

6- kulutus

ol näitä onkin verran suurempi. Tämän jälkeen kul tus l i erittäin voimakkaasti a aavutti vertai teen tason 1 vuorokauden kuluttua.

on es vastaavat steiden suudet

Kuvassa

a siitä lmi/ että erot hapen kulutuksessa ohtuivat nimenomaan nitrifikaatiosta. Vertailun teen ammon

hävisi 7 vuorokauden kuluessa ja i raatt isään i vastaavas Tässä kokeessa vertai 7 vuorokaude n triitt. traatt tu okset va

d &i:l ATU - us.0:.."<1'$;TÄ

b.

,..,,..u

-us;:...~s o.s """"\ IL

C... ATU - SP-'-i''S ;::3.0 ...,.., b

... ._. NH'1•N lr--.6. ~-t-1

KUVA 7 Ammonium- ja nitraatti set kokeessa 22.8. 4.9.

toisuuksien muutok-

korkeita ,5

Laimennusmenetelmän suosituksen mukainen ATU- is s r i i t t i ehkäisemään ammoniumin hapettumisen ⁷ vuoro- kauden ajan, mutta 13 vuorokaudessa i

lisesti. Kun i oli 3 ammoni ha

sta koko akson aikana.

Tämän kokeen perusteella laimennusmenetelmässä standardi een mukainen

sä inkubo ti a 6. . 3

ri lä

ATU-1 ei rometrisessä menetelmäs- luotettavas i estämään nitrif kaati

in aikana. Siksi li tä

isissä litraa koht . sen vaikutus itri ikaatioon

stami

edes s

re vuorokautta kes koe. Viiteen rinnakkais

t

ivittä määritetti

lokset on Vertai kautena rokautena Sen jälkeen

an

i si

30

ja s st"eiden pi toi kuvassa 8.

hapen kulutus ol hidasta, oli 3.

kulutus oli huomattavas kulutus taas hida oli 55.

, BODBATU i vain

i e. s

änä ens senä seuraavana , BOD

6 ni että kokeen

kulutus oli koko

vähenemistä ja nitraatt l i stä ver- ta sä osoittavat ovat ähes toistensa peili

kuvia. muutos niiss 4-6 nä. Nit-

rifikaation ensimmäisen vaiheen tuotteen ja samalla toisen vaiheen lähtdaineen, nitriitin, kasvoi vertailu-

sä viidenteen inkubointivuorokauteen as i, minkä jäl- keen sen suus laski hyvin lähes nollaan.

teissä oihin oli lis ATU:a eivä steiden toisuudet muuttuneet.

a

s

kiintoisell tavalla

muuttui inkuboinn Nitrifikaat on edis aiheutti laskun 7,4:stä 6 6:een. Lasku sa vi tä vuorokaudesta lkaen. Sen

ahon ol ¹ s :a, kauden luessa t

st

elen sä ttavis-

t - hiilidioksi tasapainon muuttumisesta, kun i i ioksidi ab- sorboidaan ka idiin.

Kun oletetaan että ATU-lis es r essä mutta ei vaikuta hi voidaan

kaava

.i id aiheuttama a.

nitrifikaation BOD-mää-

steiden se en

ku us

saa s i i

eesta

4 22( +

ssä on nitrii in a SS

on nitriitt in

on nitraatti in a uss

on n traatti in a

1ukos sit 1a 1öid 1 ⁾

TAULUKKO 2 isteiden a

15.-23. öi

( 4

\N :bc:Dw

VUCROKAODE..T (f5)

4

5

6

? .li7

g

51

Tämän mukaan itri ikaatioon isi ua emmän pea kuin i set osoittava . is syy

re isen BOD-määri sen pi ssä

k k yt- t '(' i ; ^,1 ll d hd

) 1 ' llll 1 ll 111 i 1 1 <.1 tll\ j :, l .

sen

tua vettä kahde tu s

ol itri tettua ta tee tetti

i

Tulokset TAULUKKO 3

V Mii.ii.a1r'1'e.

3,) ...,;;.;,.,rttiY:!>

s

s a ssa

is- s

i

tri i

N

'2.?.9 2.?.0 o.o

5 ^2.8

5 4 14-.b

34

ATU-

NÄYTE _USAYS ~OD?

~t::>l~T~oi..J...II!!.

'rUL.e:VA

(LÄ"'-1"5At...O)

"2>l 0 1..oc; ^{1 ~e.S.T 1}

l'I.>H't>I'!.Tllt.'T'T'O l~'n!-\As:S.\

L'-Ä."'l~"'-1..0)

+

+

MÄ. ;i..c:~, IT\f.:!:. p:.o.K&!'E.M AL..IJ.!IS~

Mia..Åi. ~11VS k..O+I:.fii.er-4 I..O'PU.SSA

l.\1 42.

5

t·U·~~ · N O"l ?'&J

2.3.1 2?.'?

23.2. 2?.1 0. 1Cf 0.1-5 _0.0 o.o ^:31.0 31 . .6

Nämä kokeet tukevat käsitystä, että ATU lla ei ole merkittä- vää va nitrifioimattoman BOD-tulokseen. Sen s aan se estää ammoniumtypen hapettum en trif o vassa

sä ja enentää siten BOD-tulo .5. ATU:n säilyvyydestä

K allisuudessa on esitetty väi itä että ATU ei aina py estämään nitr fikaatiota. Mybs tämän tutkimuksen a ussa

( .2.1.) todettiin, että respirometrisi sä määri sissä ATU:n annostuksen pitää olla suurempi

mukaisessa laimennusmenetelmässä.

in standard een

Myöhemmin iin, että pitkään säil ssä ATU-liuo menettää tehonsR. Se ei pys t a i e tämään nitrif - kaatiota, vaan saattaa jopa aiheuttaa rvon suurenemista.

Tästä voidaan päätellä, että ATU on bio ogis sti ha oavaa a siten happea kuluttavaa ainett , inkä

( 977) t Kun i i r· r yt t i

. Wilderer et al.

1m t cl o AT U - 1

ikottain, bio määri s voi

fikaation tehokkaa

s i ist

ita

Puhdistamat distetuissa eissä saattaa

ätevesi ta a es

issa ni

ha ota inkuboinnin a ja aiheuttaa BOD-tu ost sta. Tähän

.-21.4 ^{s e ään 6 .}

6.3

s

ⁱ r r o s - j a s ä i 1 y t y s k o k e e t 6.3.1. Kokeide tavo tteet

s

irroskoke a pyrittiin selvittämään, voidaanko si rroksen la el ää tehokkaasti biokemia linen kulutus, kun on steriloitu tai mikrobikanta hei es

en johdosta, sekä idaanko siirroksel a merkiksi säi

vaikuttaa kulutusprosessin, nimenomaan nitrifikaation, ja kkuuteen a täten BOD-tulokseen. ¹ kokeissa verrattiin erilaisia e den säil ä

sekä elvitettiin siirroksen ja ATU:n merki säi iden BOD-määrityksessä.

6.3.2. Ster loidun siirrostaminen

Kokeita tehtiin sekä rometrillä että laimennusmenete - en

mällä. irroksena tiin lietettä tai jätevettä. Eräis- sä kokeissa iete adaptoitiin lisäämällä siihen glukoosia j

·tai ammoniumia (NH 4)

2 :nä ja ilmastamalla sitä laborator o olosuhtei s . ete tiin sellaisenaan tai si la tetti

Jätevettä

iin siirroksena aan erottunutta

ssä osuus oli 10 e·tila

vuudesta. Tutkittavat n eet steriloitiin autoklavoimalla tai suodatet.ti ennen si rrostusta. Vertail i

tettiin steriloimatonta Nitrifikaat estoon

, jota ei siirrostettu.

ttiin ATU:a a mahdo inen ikaat s i etti n analysoimalla annnon um-, r j

at it y t ·t enn nku

n i lo

tri

a

36

se, että en siirrosten mukana kuluttavia hiili ja ammoni johdosta ei o e tarkoituksenmukaista

ityiskohta sesti, vaan koesarjan deta seuraavaa:

isi isättiin steitä. Tämä

la koetuloks a voidaan to-

- Steriloidusta näytteestä siir~oksen lla määr BOD- tulos oli sä pienempi kuin verta tulos.

väheneminen

rometrisissä kokeissa annistutti käynnistämään nitrifikaatio. Se oli kuin isessä tuoreessa

si rroksen avulla eensä vähäisempi sä, mutta ssä kokeessa saatiin adaptoidulla liettee lä ikaan

itrifikaatio kuin vertailunäytteessä

i

- Laimennusmenetelmää käytettäessä nitr ikaatiota e onnistuttu istämään steriloidussa näytteess

siirros oli huomattavasti suurempi suositus.

vaikka

standard een

6.3.3. Siirroksen vaikutus tuoreisiin j pakastettuihin isiin

BOD-standardi eessa suositellaan sii sen muil e teille, mutta ei pidetä sitä isena tuoreelle kunnalliselle jätevedelle. Standardimenetelmässä suositel laan myös, että runsaasti mikro a isältävä näyte on tava mahdollisimman an, stään vuorokauden kuluttua sta. Jos tämä ei

voidaan s pakastaa heti näytteenoton kul etetaan ja säilytetään jäädytet kohdalla staminen saattaa alentaa

mahdoll sta, n e älkeen, jol oin näyte

Joidenkin äytteiden a.

i

teestä että kauden sä matta.

i lkeen.

sa

Yksi äri i eri

teht istamoi nises·ta vedes standard een mukaan valmistettua Nit ikaation tot

Tulokset

seks esi

ehtiin tavanmukai taulukoissa 4 Kokeiden tulokset ol vat samansuuntaiset. Merk

ATU-annostus ei i o i että

nitrifikaatiota. Tulosten perusteel a siirrokse la ttävää vaikutusta a äteveden

tta si tä onko tuore stet j kaati

ATU:n a

estämään vai e . Sen sijaan muut stus, enentävät tuloksia merk ATU:n vaikutus on osoitettu aikaisewmi ¹ mutta

aiheutti illeen suuren, n. 6 s sen. Pakastus

taa vaikuttaa

enentää nitr ikaatiota selväst ¹ s

Tämän varmistamiseksi fioimattomalla

sten hiili isteiden täis vastaava koe tehdä lä.

rrosta.

teet, s enenemi-

saat- en.

i -

8

TAULUKKO

menetelmä) .

'?~"fli.'\"''"U fO

+

z.~

Me.RT-rt»..lfi!'!MI 1'"\)01<.~

+

~n.Asie:TTO ^~

+

¹

K.,.I..ÄS.V..R.I TOOR.E ^z.~

-t- ~

?A.Iii::AS.'TG.Tro

+

30

VUOS.A.A\.Q..l TUOR.e:

+

'P"t:."f:. TE. '1'T\)

+

TAULUKKO 4 b Siirroksen vaikutus hin näytteisi (koe

'C 11.-1 ~.12..1d_>7~

s. 11 AAo.:.S.t!l~

ATt.>-

ÄUGI..)Mafa.Ä NAYIE BoD?

tPui'tOIST-'Ho) us.Ävs

TUOlte. (%.0

+ _{%. 't}

l> .... ~~"Q;1ll.> 'l. "2..

+ ~.1

~lä.li<1"TC>NIE.H 1 TUOe::lE. 17.0

;-

-p.A. "-1!..5 T ~ 1""rU

+

1-~A?Af:.At..O TUOR.e.

+

'PA.~1\E 1"TU

+

TUORE: 1 'f. '1

vooSAA..RI -t- _~. t

2..'2.. 4

'22..

2.

22.

3.1

i

1':1.5

2.~

1."!>

4.

2.1. 5 .Ii

~.

ja 9

WO.,s

stet·tui

TAULUKKO 4 c. vaikutus s in.

set verrattuna käs

?. -1.5.11

TO\ME.NP\De

er TO\MENl>tTeTÅ 100

SHIQ.R.oS. 10?

ATO-L\S~I.r''-

"PA(I::AS.TUS.

li1

f'Atr::A.ST'US -t-.ATO-I...ISÄ.YS 23

6.3.4. iden säi en

100

:3b '1'-i

~4

2g

Koska tus pienensi isesti puhdistetun äteveden BOD-tuloksia, selvitetti kahden koes an avul a, ikä 0 i-

si s een ika seen säi tämiseen. Mo-

en kokeiden j este olivat s iset. Puhdis- tarnattomasta ja biologisesti puhdistetusta jätevedestä otet- tiin osanä , joista määritettiin Määri tehtiin

starnattomasta sesti

ilman si

stetusta neenlämrnössä,

otett in

stä ilman :a (T),

tä sekä ATU:n kanssa ei ä äil in ssa tai pakastettuina. Säil

ivinä ja määritettiin Ensimmäi- sessä koe assa määritettiin steet ennen inkuboin- tia ja sen jälkeen isessa ne määritettiin ainoastaan ennen inkubointia, jotta voitaisiin todeta säil sen aika

tuneet mu tokset. SäiJ kokeiden t lokset sit fises kuva

ISO

~ 0 11>0

€'1

~

r-i ^5o

KUVA

ssa jäteves s steiden

l

BOD-arvosta.

ta ks

5

- $.Ä ,...,-TV'- ,....KA~MÄ

- - - - 11:0.,_,,....,.

- - - " tt..-&&•·u .. :.. .... ~

•···eT~~ItloooO-~

a

stetuissa jätevesis sä toi 0

i

BOD-tulokset issä ja s

ia

BOD-tulokseen .19

todettiin huoneen

j t.r i i

s s

e trifikaa ssa

lukuunottama t.

Kolmas säi

väs ivat ainoa taavis a tuloksista.

kokeiden

stetuille kunna kausien säi

vähäisiä muutoksia

e.

taa okseen.

6. 4 .. B 0 D

5:n j a B 0 D

7 :n v ä l k o r r e l a a t i o

den

s

si aan ain

i n e n

Kuten tunnettua BOD:n inkubointiaika on Suomen, Ruotsi a s

an seitsemän vuorokauden ännöstä poiketen eensä vii- si vuorokautta. Yhtenä tekijänä tämän an valintaan lienee ollut käs , että itrifikaatio i vaikuttaisi tuloksi n merkittävästi vielä tämän an s . Tämä käsitys on ai- nakin osittain virheellinen, sill nitrifikaation osuus BOD- tuloksesta johtuu lähinnä analysoitavan een laadusta.

Tosin nitrifikaationopeus kiihtyy usein viidennen inkubointi- vuorokauden jälkeen. oismainen äntö siihen, että v is iväisen ikon puitteissa on töiden j este-

kanna! t.a sinkertaisinta seits vuorokauden inkubointi ikaa.

Usein on tarvetta verrata - ja -tuloksia keskenään a täl muuntokertoi a jotka suuruu uokkaa

ja vastaavasti l, ta kuitenkin tiedetään, biokemia l sen nopeus va lee laajasti n stä riippuen.

dosta i tässä utkimuksessa l i :n välistä korrelaatiota.

saal kulutuksen Tämän joh-

Ensiksi tarkast ltiin ta tarko tuksia varten respi r llä eh

la, mis;:;

määri

r i t s i . N~i 1 u

Lu ok a t i r j

n i

7

1

5 o.

0,

TAULUKKO 5 b. BOD

7-tulos

7 jeiden mukaisiss

o.ss

^{o.os? 6.}

0. ^0. q..

0. 0.10

t

t icien on t i-

mukaan pitää eens a Laimentamisen tarkoituk-

sena lisätä inkubo ^a ta

riittäväs i, että biokemi imaal sest . isaa

suuden muuttua inkuboinn n aikana si voidaan mitata luotettavast .

een mukaan täisi laimennuskerroin valita siten, että toisuus on inkuboinnin sa -6 Se on

ähtöarvosta, jonka täisi o la 8-9 kulutuksen on o i 1 ja toisaalta inkuboi nin jälkeen lossa on oltava jäljellä vähintään

2 , jotta tulos olis hyväksyttävä.

Laimennettaessa tä sen hivenai oisuudet muuttuvat.

Tällä tavoin voidaan vähentää haital isten aineiden inhibitio- vaikutuksia. BOD-määrityksessä ravinteita kuluttavat eliöt tarvitsevat kuitenkin hivenravinteita ja tämän johdosta lai mennusveteen lisätään yleensä ravinnesuoloja. Standardioh-

jeessa

sisältää kali

lisäämään laimennusveteen ravinneseos, joka hek

magnes tia tau

faattia (KH ) , rauta (III) kloridi ia (FeC1

3 · 6 H

20), kalsiumkloridia (cacl 2),

· 7 0) ja ammoniumsulfaat- Lis en ravinteiden pitoisuudet on esi

TAULUKKO 6. Laimennusveden rav toisuudet

KA.LIUM f2...2 mlj

K / l

KA.L.SIUM 10 ·1 ,..,~

ll

~trrA. 0.05 mlj

ll

AMMON\UHTVi>'PI 0. ~ 2.. _m~

N /l

fO.S.'FA.A.TTffOSFOR 1 ~.7 n')~

IL

1<-L-0 'RI Dl

.o lt

SUI-FAA TTIQ.iKKI

1

a

4

ikutus ioivan laitok

, mutta ammon

ta johtuen tämän va 1-2 mg 0

toisuus aostuskemikaalina

stumus i

laboratori sa tarkkailtiin i 19 laimennuksen vaikutus BOD-tuloks

laimennusta.

stä Tuloksi ta arvo a

a mekaani

linen keskiha

stetut stetut ATU-1

si

an keskiarvot sekä

iset t

kesk is s

SS

va kanta, vo stä

lokseen voi ol a

a en, ve taksi

tamatonta

ssä jätevesi sesti

sekä kunkin laimen- s

levat ätevedet s B ja 0 -

s sti sentuaa imennusten kesk

skiarvosta.

Nämä

6

g

'·

set vi ttaavat s ihen, ett laimennussuhdetta, siis entä n

0.'2...

on tulos eensä kuin eri laimennu äessä keskisuurta laimennussuhdetta BOD-arvo hieman keskiarvoa , mutta vasti Pientä laimennussuhdet

sen veden BOD-tulos keski testattaes a näiden en merki että eri laimennuksilla saadut lisesti merkitsevästi toisistaan.

kautena se, että laimennussuhteet po kuin toisistaan a että

oli o ssakin issä vähemmän

Laimennuksen vaikutusta ja merk pyritti 5.2. 980 es sä vertai

toitu kohdassa

6.6 .. 0 r <] a a ⁿ i s e n a n e e n m

m e n e t e 1 m i e n V ä s e t k 0 r r e 1 a a t i 0 t

6.6.1. Yl stä

Standard määrit

tusta usei

orgaan ineen määrän 1

keh s (J y

1 J t

5.

ku