FI119730B - Menetelmä typen ja muiden ei-toivottujen komponenttien poistamiseksi jätevesistä ja menetelmässä käytettävä laite - Google Patents

Description

Menetelmä typen ja muiden ei-toivottujen komponenttien poistamiseksi jätevesistä ja menetelmässä käytettävä laite

Keksinnön ala

Keksintö koskee menetelmää typen ja muiden ympäristön kannalta 5 ei-toivottujen komponenttien, kuten fosforin ja kiintoaineiden, poistamiseksi jätevesistä, erityisesti ns. harmaasta vedestä. Keksintö koskee lisäksi menetelmässä käytettävää laitetta.

Keksinnön tausta Tänä päivänä keskustellaan paljon ympäristönsuojelusta, jonka 10 olennaisena osana on jätevesien puhdistus. Viime aikoina on ryhdytty yhä enemmän kiinnittämään huomiota haja-asutusalueiden kiinteistöjen, esim. loma-asuntojen, jätevesien käsittelyyn. Tällaisten jätevesien puhdistaminen on erityisen tärkeää sen vuoksi, että kyseiset kiinteistöt, joista jätevedet ovat peräisin, ovat usein vesihuoltolaitosten yleisten viemäriverkostojen ulkopuolella. 15 Tällöin tarvitaan jätevesien puhdistamiseen kunkin kiinteistön omaa yksilöllistä ratkaisua.

Haja-asutuksen kiinteistöjen jätevedellä tarkoitetaan asumisjätevettä, joka muodostuu pääosin peseytymiseen, ruoanlaittoon, astian- ja pyykinpesuun käytetystä vedestä eli ns. harmaasta vedestä sekä vesikäymälän 20 huuhteluvedestä. Tällaisten jätevesien puutteellinen käsittelyjä niiden johtaminen väärään paikkaan voivat vaarantaa pohjaveden laatua ja saastuttaa talousvesi ka ivoja. Huonosti käsitelty jätevesi kuormittaa myös vesistöjä. Eräs merkittävä, jätevesien puhdistukseen liittyvä ongelma on ollut typen poistaminen yksinkertaisella ja taloudellisesti edullisella tavalla. Typen poistossa on lähinnä 25 käytetty biologisia menetelmiä, jotka edellyttävät monimutkaista laitteistoa ja joiden toteuttaminen yksittäisillä kiinteistöillä on hankalaa.

Näin ollen on ollut tarve kehittää menetelmä, jonka avulla typpi ja muut ei-toivotut komponentit, kuten fosfori, saataisiin poistettua helposti ja pienin kustannuksin.

30 Esillä olevan keksinnön tavoitteena oli siten saada aikaan menetel mä ja menetelmän toteuttamiseksi käytettävä laite, jotka ratkaisevat em. ongelmat. Nyt on yllättäen havaittu, että kyseiseen tavoitteeseen päästään esillä olevan keksinnön mukaisesti suodattamalla typpipitoinen jätevesi käyttämällä suodatusaineena hienojakoista puuainesta.

2

Keksinnön yhteenveto

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää typen ja fosforin sekä muiden ei-toivottujen komponenttien poistamiseksi harmaasta vedestä siten, että harmaan veden typpipitoisuus alenee 70 - 90 % ja fosforipitoisuus alenee 60 -5 80 %. Menetelmälle on tunnusomaista, että harmaa vesi suodatetaan käyttä mällä suodatusaineena mäntypuun ja kuusipuun hienojakoista seosta.

Keksintö koskee myös mainitun menetelmän toteuttamiseksi käytettävää suodatuslaitetta, jolle on tunnusomaista, että se käsittää rungon, jonka sisään on siirrettävästi asennettu pussi, jonka pohjaosa on perforoitu ja joka 10 sisältää mäntypuun ja kuusipuun hienojakoista seosta käsittävää suoda-tusainetta, jolloin runko on varustettu avattavissa olevalla kannella ja rungon yläosassa on jäteveden tuloaukko harmaan veden johtamiseksi rungon sisään, johon tuloaukkoon on kytketty putkella varustettu harmaan veden jakaja veden jakamiseksi tasaisesti suodatusaineen päälle, ja jolloin rungon alaosaan on 15 sovitettu pohjakappale, joka on tarkoitettu toimimaan suodatusainetta sisältävän pussin alustana ja jossa on poistoaukko (-aukkoja) suodatuksessa muodostuneen suodoksen poistamiseksi.

Kuvioiden lyhyt kuvaus

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista, kannella ja pohjakappaleella 20 varustettua suodatuslaitteen runkoa sekä vaihtoehtoista pohjakappaletta.

Kuvio 2 esittää liittämisputkella varustettua veden jakajaa.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Esillä olevassa keksinnössä termillä ’’jätevesi” tarkoitetaan kiinteistöiltä, erityisesti haja-asutusalueiden kiinteistöiltä, esim. loma-asuntojen kiin-25 teistöiltä, tulevia jätevesiä. Tällaisia jätevesiä ovat mm. edellä mainitut asumisjätevedet eli ns. harmaat vedet ja vesikäymälöiden huuhteluvedet. Kyseisiin jätevesiin voivat kuulua myös maa-ja karjataloudesta peräisin olevat jätevedet.

Termillä ’’hienojakoinen puuaines” tarkoitetaan mänty- tai kuusipuusta, peräisin olevaa hienonnettua, puumateriaalin työstön yhteydessä syn-30 tyvää ainesta, kuten puulastuja, sahanpurua, hioketta ja sahajauhoa ja niiden seoksia. Edullisia puuaineksia ovat sahajauho ja puulastujen seos, erityisesti kutterilastu ja sahajauho. Suodatusaine voi myös olla puristettujen pellettien muodossa.

Suodatusaine voi hienojakoisen puuaineksen lisäksi käsittää kalkkia 35 tai kalkkiyhdistelmiä, joko sekoitettuna puuainekseen tai erillisenä kerroksena.

3

Kalkin käytön etu on mm. siinä, että sen lisäksi, että se edistää esim. fosforin sitoutumista, se myös estää mikro-organismien kasvua, mikä on erityisen tärkeää jatkuvatoimisessa prosessissa.

Esimerkkejä muista ei-toivutuista komponenteista, jotka typen lisäk-5 si voidaan poistaa jätevedestä keksinnön mukaisella menetelmällä, ovat fosfori, orgaaninen aines, tärkkelys ja veden sisältämät kiintoaineet.

Keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan edullisesti siten, että suodatuslaitteen muodostamaan säiliöön sisällytetään hienojakoista puuainesta olevaa suodatusainetta, joka on edullisesti pakattu ylhäältä avautuvaan 10 pussiin, esim. tekstiilipussiin, kuten kangaspussin, tai muovipussiin, jonka alaosassa on pieniä reikiä, joiden läpi vesi pääsee valumaan. Pussin käyttö mahdollistaa sen, että suodatusaine on helposti poistettavissa käytön jälkeen. Puhdistettava jätevesi johdetaan suodatuslaitteessa ja mahdollisesti pussissa olevan suodatusaineen läpi ja puhdistettu vesi poistetaan laitteen pohjakappa-15 leessa olevan aukon (olevien aukkojen) kautta. Käytetty suodatusaine voidaan kuivauksen jälkeen joko hävittää esim. polttamalla tai kompostoimalla tai suo-datusaineeseen sidotut komponentit voidaan vapauttaa, minkä jälkeen niitä mahdollisesti voidaan käyttää uudelleen erilaisissa teollisissa prosesseissa.

Keksinnön mukaisella menetelmällä jäteveden sisältämän typen ja 20 fosforin määriä voidaan oleellisesti alentaa. Esimerkiksi typen vähenemä on noin 70 - 90 % ja fosforin vähenemä on noin 60 - 80 % riippuen ajoajasta ja lä-pivirtausmäärästä. Kiintoaineet voidaan poistaa lähes kokonaan (yli 98 %). Sama koskee tärkkelystä (yli 95 %), joka voi olla peräisin esim. perunan kuo-rintavesistä. BOD- ja COD-arvojen vähenemä on noin 70 - 90 %.

25 Seuraavassa viitataan kuvioihin 1 ja 2, jotka kuvaavat edullisia esi merkkejä keksinnön mukaisesta laitteesta. Alan ammattimiehelle on selvää, että toteutuksessa voidaan soveltaa muitakin muunnelmia poikkeamatta keksinnön perusajatuksesta.

Kuviossa 1 on esitetty suodatuslaitteen runko 1, joka edullisesti on 30 sylinterimäinen, mutta se voi myös olla monitahokas, esim. kuutio. Runko 1 on varustettu avattavalla, esim. saranoidulla kannella 3. Rungon alaosaan on sovitettu pohjakappale 2, jossa on poistoaukko 4, esim. poistoputki. Vaihtoehtoisena pohjakappaleena voidaan käyttää kuviossa 1 esitettyä pohjakappaletta 2’, jossa on useita aukkoja 5. Kyseistä vaihtoehtoista 2’ pohjakappaletta käy-35 tetään erityisesti silloin, kun laite on upotettu maaperään. Rungon 1 yläosassa, kannen alapuolella, on lisäksi jäteveden tuloaukko (ei esitetty kuviossa).

4

Kuviossa 2 on esitetty esimerkki keksinnön mukaisessa suodatus-laitteessa käytettävästä jäteveden jakajasta 7 (ylhäältä viistoon katsottuna). Kyseinen jakaja 7 on sopivasti rei’itetty pyöreä, levymäinen, alaspäin kalteva osa, edullisesti alaspäin avautuva katkaistu kartio, johon on kytketty putki 6 lii-5 tettäväksi jäteveden tuloaukkoon. Jäteveden jakaja 7 yhdessä putken 6 kanssa ovat irrotettavissa jäteveden tuloaukosta ja poistettavissa suodatuslaitteen rungosta, mikä helpottaa suodatusaineen vaihtoa. Keksinnön mukainen suo-datuslaite voidaan haluttaessa varustaa sähkövastuksella, esim. lämmityskaa-pelilla, joka erityisesti talviolosuhteissa helpottaa laitteen käyttöä.

10 Keksinnön mukaista suodatuslaitetta käytettäessä puhdistamatonta jätevettä, erityisesti harmaata vettä, johdetaan tuloaukon, putken 6 ja jakajan 7 kautta runkoon 1, joka sisältää mäntypuun ja kuusipuun hienojakoista seosta olevaa suodatusainetta pakattuna alaosaltaan perforoituun pussiin, esim. kangas- tai muovipussiin, jota tukee pohjakappale 2 tai 2’. Jätevesi valuu suoda-15 tusaineen ja perforoidun pussin läpi ja poistuu puhdistettuna pohjakappaleen aukon 4, esim. putken, tai aukkojen 5 kautta. Keksinnön mukainen suodatus-laite voidaan asentaa joko maanpinnalle, esim. kalliolle, jolloin laitteessa on edullisesti pohjakappale 2, tai maanpinnan alle, jolloin laitteessa on edullisesti pohjakappale 2’, jossa tapauksessa useampi aukko 5 edistää veden imeyty-20 mistä maaperään.

Keksinnön mukainen menetelmä ja laite antavat huomattavia etuja verrattuna tunnettuihin järjestelmiin, esim. biologisiin järjestelmiin, joilla on pyritty poistamaan typpi jätevesistä, erityisesti harmaasta vedestä. Nyt kuvattu menetelmä ja sen toteuttamiseksi käytettävä laite eivät vaadi suuria investoin-25 tikustannuksia. Menetelmässä ei tarvita sähköä, erityiskemikaaleja eikä erityistä imeytyskenttää. Käytettävä suodatusmateriaali, so. mäntypuun ja kuusipuun hienojakoinen seos, on helposti saatavissa. Puhdistusprosessissa ei synny hajua, joten keksinnön mukainen, kooltaan pieni suodatuslaite voidaan asentaa myös sisätiloihin. Suodatuslaitteen asentaminen ei vaadi monimutkaisia toi-30 menpiteitä riippumatta siitä, mihin se asennetaan. Käytetty suodatusaine on helposti vaihdettavissa uuteen, erityisesti silloin, kun suodatusainetta käytetään pussiin pakattuna. Suodatusaine voidaan käytön jälkeen helposti hävittää.

Seuraava esimerkki valaisee keksintöä.

Esimerkki 35 Suodatuskokeissa käytettiin harmaata vettä, joka kerättiin asuntoyh tiön harmaan veden viemäriputkesta. Vesi kerättiin noin 10 litran erissä joka 5 toinen tunti klo 7.00 ja 19.00 välisenä aikana 3 vuorokauden ajan. Kaiken kaikkiaan kerättiin 200 litraa harmaata vettä. Mainittu vesimäärä laimennettiin 1 500 litralla hanavettä niin, että määrä vastaisi 6 henkilön talouden keskimääräistä päästöä. Puhdistamattomasta vedestä otettiin näytteet, minkä jälkeen loppu-5 osa vedestä johdettiin keksinnön mukaisen suodatuslaitteen läpi, joka sisälsi hakkeen ja sahanpurun seosta.

Seuraavassa taulukossa 1 on esitetty harmaan veden suodatusko-keissa saadut keskimääräiset tulokset.

Taulukko 1

Tutkittu___Lähtötilanne Tulos__Vähenemä_ _____%__mg pH___6J53__7\36___

Fosfori__mg/l__29,40__9,84__67 %__19,56 mg Tärkkelys g/l__7\24__O01__99 % 7,23 g BOD7 mg/l__1990__278__86% 1712 mg COD__mg/l__871__104__88 % 767 mg

Kalium__g/l__5,86__0,02__99 %__5,84 g

Typpi__mg/l__133,0__31,8__76 % 101,2 mg 10

Tulokset osoittavat, että keksinnön mukaisella menetelmällä ja suo-datuslaitteella voidaan huomattavasti vähentää typen määrää ja myös muiden ei-toivottujen komponenttien, kuten fosforin, tärkkelyksen ja orgaanisten ainesten määriä harmaassa vedessä.

Claims (14)

1. Menetelmä typen ja fosforin sekä muiden ei-toivottujen komponenttien poistamiseksi harmaasta vedestä siten, että harmaan veden typpipi- 5 toisuus alenee 70 - 90 % ja fosforipitoisuus alenee 60 - 80 %, t u n n e 11 u siitä, että harmaa vesi suodatetaan käyttämällä suodatusaineena mäntypuun ja kuusipuun hienojakoista seosta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienojakoinen seos on valittu ryhmästä hake, puulastut, sahajauho, sa- 10 hanpuru, hioke ja niiden seokset.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienojakoinen seos on hakkeen ja sahanpurun seos.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodatusaine käsittää myös kalkkia tai kalkkiyhdistel- 15 miä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalkki on sekoitettu mäntypuun ja kuusipuun seokseen.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalkki on läsnä erillisenä kerroksena.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodatusaine on sisällytetty pussiin, jonka pohjaosa on perforoitu.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pussi on tekstiilipussi.

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut muut ei-toivotut komponentit on valittu ryhmästä tärkkelys, orgaaninen aines ja kiintoaineet.

10. Suodatuslaite jonkin patenttivaatimuksen 1 - 9 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää rungon (1), jonka si- 30 sään on siirrettävästi asennettu pussi, jonka pohjaosa on perforoitu ja joka sisältää mäntypuun ja kuusipuun hienojakoista seosta käsittävää suodatusainet-ta, jolloin runko on varustettu avattavissa olevalla kannella (3) ja rungon yläosassa on jäteveden tuloaukko harmaan veden johtamiseksi rungon (1) sisään, johon tuloaukkoon on kytketty putkella (6) varustettu harmaan veden ja- 35 kaja (7) veden jakamiseksi tasaisesti suodatusaineen päälle, ja jolloin rungon (1) alaosaan on sovitettu pohjakappale (2, 2’), joka on tarkoitettu toimimaan suodatusainetta sisältävän pussin alustana ja jossa on poistoaukko (-aukkoja) (4, 5) suodatuksessa muodostuneen suodoksen poistamiseksi.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen suodatuslaite, tunnettu siitä, että se on varustettu sähkövastuksella.

12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen suodatuslaite, tun nettu siitä, että pohjakappaleessa on aukko (4), joka on putkimainen.

13. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen suodatuslaite, tunnettu siitä, että pohjakappaleessa on useita aukkoja (5).

14. Jonkin patenttivaatimuksen 10-13 mukainen suodatuslaite, 10 tunnettu siitä, että se on valmistettu teräksestä.