Fosfaatin talteenotto ja kierrätys MBBR-prosessissa

Abstract

Tässä diplomityössä tutkitaan fosfaatin talteenottoa sekä kierrätystä kaivoksen MBBR-prosessin rautafosfaattipitoisesta biolietteestä. MBBR-prosessi on biologinen jätevedenkäsittelyprosessi, jossa hyödynnetään bakteereja. Tutkimuksessa käytetty liete on peräisin Agnico Eaglen Kittilän kultakaivokselta. Työssä esitetään myös Kittilän kaivoksen lietteelle vaihtoehtoisia jatkojalostusmenetelmiä sekä mahdollisia loppusijoituspaikkoja.

Fosfori on uusiutumaton luonnonvara, jota uhkaa nopea ehtyminen. Samanaikaisesti suuria määriä fosforia ajautuu vesistöihin aiheuttaen vesien saastumista, kuten rehevöitymistä. Esimerkiksi näiden syiden takia fosforia tulisi kierrättää. Fosfaattia voidaan poistaa jätevesistä kemiallisilla (esim. koagulaatio) sekä biologisilla menetelmillä ja sitä pystytään ottamaan talteen nestefaasista, lietefaasista sekä lietteen tuhkasta.

MBBR-prosessin rautafosfaattipitoiselle biolietteelle tehtiin alkukarakterisointi, jossa selvisi, että lietteessä oli enimmäkseen orgaanista ainesta ja, että lietteen rautapitoisuus oli 15,5 % ja fosforipitoisuus 1,5 %. Alkukarakterisoinnin jälkeen rautafosfaattipitoiselle biolietteelle testattiin natriumhydroksidikäsittelyä sekä biologista sulfidikäsittelyä kasvatamalla sulfaatinpelkistäjäbakteereita biolietteen seassa. Kokeiden tarkoituksena oli saada rauta saostumaan hydroksidina ja sulfidina, jolloin fosfaatti saadaan vapautumaan raudasta. NaOH-käsittelyä testattiin kolmella eri NaOH-pitoisuudella ja vastaavasti biologista sulfidikäsittelyä kokeiltiin kolmella eri rikki/rautasuhteella. Sulfaatin lisääminen lietteen sekaan sai aikaan sulfaatin pelkistymisen rikkivedyksi, mikä viittasi siihen, että lietteessä oli valmiiksi sulfaatinpelkistäjiä. Kokeissa ei saatu otettua kaikkea fosfaattia talteen MBBR-lietteestä, mikä näkyy tuloksissa heikkona fosfaatin saantona. NaOH-käsittelyllä sekä biologisella sulfidikäsittelyllä saatiin samantapaisia saantoja. Paras kokonaisfosfaatin saanto saatiin 0,25 M NaOH-kokeessa, joka oli 33 %. Vastaavasti biologisessa sulfidikäsittelyssä paras saanto oli 37 %, mikä saatiin rikki/rautasuhteella 2,6. Kokeiden aikana myös muita ravinteita liukeni lietteestä, minkä seurauksena talteensaatu fosfaattiliuos voi vaatia vielä jatkokäsittelyä. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että NaOH-käsittelyllä sekä biologisella sulfidikäsittelyllä saadaan otettua fosfaattia talteen rautafosfaattipitoisesta biolietteestä, mutta optimointia ja jatkotutkimusta tarvitaan paremman saannon saavuttamiseksi.