Doktoritöö näitab, kuidas ohtlikult saastatud reovett saaks puhastada senisest palju odavamalt

Foto: Simon Ramone / Pixabay

Reovee puhastamisel on võimalik senisest palju odavamalt lagundada erinevaid ohtlikke saasteaineid ohutuks süsihappegaasiks ja veeks, selgub Tallinna Tehnikaülikoolis kaitstud doktoritööst.

Linnade kiire kasvu ja globaalse soojenemisega elab praeguste ennustuste järgi pea iga teine inimene 2025. aastal veepuuduses. Vaid 1% kogu maailma veest on kõlblik inimtarbimiseks. Selleks, et puhta vee hulka mitte veel rohkem vähendada, on vajalik kasutatud reovee puhastamine. See on tavaliselt üsna kallis protsess.

Ohtlikud ained rikuvad vett ja keskkonda

Reovee puhastamisel kõrvaldatakse reoained veest mehaaniliste, bioloogiliste või füüsikalis-keemiliste võtetega. Kuid kõiksuguste tugevatoimeliste ravimite, aga ka raskelt biolagundatavate hügieenitoodete ja plastiühendite tootmine ning kasutamine põhjustab nende kogunemise veekogudes, halvendades oluliselt vee kvaliteeti. Traditsioonilised reoveepuhastuse viisid siin paraku vajalikul määral ei aita. Seega on eriti saastunud vete puhastamiseks vaja leida alternatiivseid kulutõhusaid töötlemismeetodeid.

Tallinna Tehnikaülikooli doktor Priit Tikker uuris oma doktoritöös «Impulss koroona elektrilahenduse optimeerimine vesikeskkonna töötlemiseks: hüdrodünaamika ja kineetika lähtuvalt elektrilahenduse parameetritest ning energia efektiivsusest», millised võiksid olla selle lahendused ja uudsed meetodid. «Maailmas on kasvav probleem puhta vee vajaduse järgi. Kuigi on olemas potentsiaalsed veetöötlusmeetodid, siis need on üldiselt väga kallid nii kapitali kui ka operatsioonikulude pärast. Seetõttu tuleb neile leida potentsiaalseimaid alternatiive,» selgitab Tikker.

Traditsiooniline reoveepuhastus ei aita

Ta rõhutab, et traditsiooniliste veepuhastusmeetodite puhul on oluline saasteaine biolagundatavus. „Tihti on taolised ühendid madala biolagundatavusega, mistõttu traditsioonilistes veepuhastusmeetoditega toimub kas ainult osaline või ei toimu üldse lagundamist,” avaldab Tikker kurva tõe.

Mis oleks parem lahendus?

«Üheks taoliseks lahenduseks on impulss-koroonaelektrilahendus (KIEL), kus erinevalt enamikust teistest täiustatud oksüdatsiooniprotsessidest ei ole vaja lisada teisi kemikaale, vaid lagundajate tootmiseks piisab ainult elektrienergiast,» selgitab doktoritöö autor. Kuigi varasemalt on teised teaduslaborid uurinud KIEL-i erinevates konfiguratsioonides, siis sellist moodust, kus töödeldavat lahust pritsitakse väikeste tilkadega otse nn plasmatsooni, on väga vähe uuritud. «See on aga näidanud kõrgemat energiaefektiivsust võrreldes teiste puhastusmeetoditega. Kuna doktoritöös kasutatud KIEL on suhteliselt uus ja vähe uuritud, siis oli minimaalselt või isegi puudusid vajalikud andmed seadme üles skaleerimiseks ning rakendamiseks reaalses elus,» lisab Tikker.

Milliseid katseid tehti?

Niisiis katseid tehti perioodilises PCD-seadmes, mis koosnes plasmareaktorist, 40-liitrisest veemahutist, vee tsirkulatsioonisüsteemist ning impulssgeneraatorist.

• Gaas-vedelik kontaktpinna mõju oksüdatsiooni efektiivsusele PCD protsessis uuriti, kasutades mudelsaasteainetena oksalaati (OXA) ja fenooli nii happelises kui ka aluselises keskkonnas.
• Pindaktiivsete radikaalipüüdurite mõju PCD protsessile uuriti bisfenool A (BPA) ja bisfenool S (BPS) oksüdatsiooni katsetes. Katseid tehti ilma pindaktiivse aineta, lisades BPA ja BPS algselt aluselistesse vesilahustesse naatriumdodetsüülsulfaati (SDS) kui pindaaktiivset HO•-püüdurit.
• Väliste oksüdeerijate mõju OXA lagundamisele uuriti, kasutades väliste oksüdeerijate erinevate OXA/oksüdeerija dooside suhtega happelises keskkonnas.

Doktoritöö tähtsus: ohtlikud ained saab lagundada süsihappegaasiks ja veeks lihtsamalt

Doktoritöö tulemuseks ja väärtuseks on saadud teadmised, mis on vajalikud erineva reaktsioonikineetikaga saasteainete PCD oksüdatsiooni optimeerimiseks ning PCD seadme skaleerimiseks ja reaalsete rakenduste juurutamiseks. Priit Tikker selgitab, et täiustatud oksüdatsiooniprotsessid on sellised meetodid, kus töötlemise kohapeal toodetakse kemikaalidest või füüsikalise protsessi (nt elektri) toimel tugevatoimelisi lagundajaid (hüdroksüülradikaale).

«Erinevalt traditsioonilisest meetoditest on need lagundajad võimelised lagundama ka raskesti biolagundatavaid ühendeid. Kuid hüdroksüülradikaalide miinuseks on nende lühike eluiga (vähem kui 1 millisekund), mistõttu peab neid tootma töötlemisel kohapeal. Sellegipoolest on täiustatud oksüdatsiooniprotsessid perspektiivikamad töötlemismeetodid, mida õigesti tehes on võimalik lagundada potentsiaalselt ohtlikud saasteained ohututeks süsihappegaasiks ning veeks.»

Loe Priit Tikkeri doktoritööd „Impulss koroona elektrilahenduse optimeerimine vesikeskkonna töötlemiseks: hüdrodünaamika ja kineetika lähtuvalt elektrilahenduse parameetritest ning energia efektiivsusest” Tallinna Tehnikaülikooli digikogust.