Otsonointi vaikuttaa talousveden laatuun

 

Otsonointi vaikuttaa talousveden laatuun
Tarja Nissinen, FT tutkija
KTL, Ympäristöterveyden osasto, Kuopio

Otsonoinnin käyttö talousveden valmistuksessa alkoi lisääntyä Suomessa 1990-luvulla, otsonointia käyttäviä vesilaitoksia on nyt yhdeksän. Kuopion yliopistossa tarkastetussa väitöskirjatyössä selvitettiin otsonoinnin ja aktiivihiilisuodatuksen käyttöä orgaanisen aineen poistossa ja desinfioinnin sivutuotteiden muodostumisen ehkäisyssä. Paljastui että otsoni/ vetyperoksidihapetus oli tehokkain menetelmä. Toiseksi tehokkain oli otsonointi ja aktiivihiilisuodatus.

Otsoni (O3) on myrkyllistä, väritöntä, hyvin pistävän hajuista ja ärsyttävää kaasua, jota esiintyy luontaisesti yläilmakehässä, missä se suojaa maapallon elämää haitallisen ultraviolettisäteilyn vaikutuksilta. Teollisesti otsoni-kaasua valmistetaan mm. talousveden puhdistukseen. Perinteinen vedenpuhdistus ei aina riitä saavuttamaan talousveden laadulle asetettuja vaatimuksia. Raakavesi voi aiheuttaa pahaa hajua ja makua, tai orgaanisen aineen määrä voi olla vedessä suuri. Näissä tapauksissa tarvitaan tehokkaimpia puhdistusmenetelmiä, joita mm. otsonointi edustaa. Otsonin käyttö desinfiointiaineena on myöskin lisääntynyt, koska tiedetään kloorauksen muodostavan monia terveydelle vaarallisia kloorisivutuotteita vedessä olevan orgaanisen aineen kanssa.
 

Talousveden valmistus

Otsonointi otettiin käyttöön talousveden valmistuksessa ensimmäisen kerran vuonna 1906 Ranskassa Nizzan vesilaitoksella. Otsonia käytettiin silloin desinfiointiin. Otsonin pääasiallinen käyttötarkoitus Suomessa on desinfiointi, hajun ja maun parantaminen sekä orgaanisen aineen poisto. Suomen väestöstä 22 prosenttia juo otsonoitua talousvettä. Otsonia voidaan käyttää myös veden värin, sameuden, raudan, mangaanin, joidenkin torjunta-aineiden, kemikaalien ja levien poistoon. Tällä hetkellä Euroopassa on yli tuhat otsonia käyttävää vesilaitosta. Suurin osa laitoksista on Ranskassa.
 

Otsoni ja aktiivihiilisuodatus

Otsonointia voidaan käyttää ennen aktiivihiilisuodatusta tehostamaan orgaanisen aineen poistumista suodattimessa. Otsoni lisää biohajoavan orgaanisen aineen määrää vedessä pilkkomalla suurimolekyylistä humusta pienemmiksi ja paremmin mikrobien ravinnoksi kelpaaviksi yhdisteiksi. Näin aktiivihiilisuodattimen mikrobiologinen aktiivisuus lisääntyy ja veden orgaaninen aine poistuu mikrobiologisen hajotuksen avulla. Aktiivihiilen pinta on täynnä epäsäännöllisiä huokosia, minkä vuoksi sen pinta-ala on suurempi kuin esim. hiekan. Aktiivihiili tarjoaakin sopivan elinympäristön mikrobien kasvulle. Suuren pinta-alansa vuoksi aktiivihiili pystyy myös adsorboimaan hyvin vedessä olevia yhdisteitä. Aktiivihiiltä käytetään Suomessa pääasiassa veden hajun ja maun parantamiseen sekä orgaanisen aineen poistoon. Orgaanisen aineen poistaminen vedestä on tärkeää, koska suomalaiset pintavedet sisältävät runsaasti humusta. Aktiivihiilisuodatuksen käyttö on lisääntynyt Suomessa 1990-luvulla ja sen käyttö lisääntyy myös jatkossa.
 

Tulokset

Väitöskirjatutkimuksen mukaan orgaanisen aineen ja desinfioinnin sivutuotteiden pitoisuudet olivat suurimmat perinteisesti puhdistetuissa, eli kemiallisesti saostetuissa, hiekkasuodatetuissa ja klooridesinfioiduissa talousvesissä, joissa ei käytetty otsonointia eikä aktiivihiilisuodatusta. Erityisesti terveydelle vaarallisten halogenoitujen etikkahappojen pitoisuudet olivat suuret verrattuna Yhdysvalloissa voimassa olevaan raja-arvoon: 33 prosenttia tutkituista suomalaisista talousvesistä ylitti raja-arvon. EU:ssa ei ole raja-arvoa kyseisille yhdisteille. 

Orgaaninen aine poistui paremmin ja desinfioinnin sivutuotteiden ja mutageenisuuden muodostuminen klooridesinfioinnin aikana oli vähäisempää aktiivihiilisuodatetussa vedessä, jonka vesi otsonoitiin ennen suodattimeen johtamista. Syynä tähän oli otsonoinnin aikaansaama lisääntynyt mikrobiologinen toiminta hiilisuodattimessa. Otsonin pilkkoessa orgaanista ainetta pienimolekyylisempään muotoon orgaanisen aineen reaktiivisuus kloorin kanssa väheni. Tämä vähensi terveydelle vaarallisten klooriyhdisteiden muodostumista. Jos vedenpuhdistusprosessissa oli mukana joko otsonointi tai aktiivihiilisuodatus yksinään, orgaanisen aineen poistuma oli vain hieman runsaampi kuin pelkkää saostusta ja hiekkasuodatusta käyttävissä perinteisissä vesilaitoksissa.

Pilot-kokeissa otsoni/vetyperoksidi-hapetus vähensi pelkkää otsonia tehokkaammin talousveden orgaanisia aineita sekä desinfioinnin sivutuotteita ja mutageenisuutta. Tämä johtui hyvin reaktiivisten radikaalien muodostumisesta otsoni/vetyperoksidi-hapetuksessa. Otsoni/vetyperoksidi-hapetusta ei käytettä Suomen vesilaitoksilla, mutta sitä käytetään yleisesti Keski-Euroopassa muun muassa torjunta-aineiden hajotukseen.

Tutkimus kuuluu ympäristötieteiden alaan ja se koostuu viidestä alkuperäisjulkaisusta sekä yhteenvedosta. Tutkimuksen osajulkaisut on tehty Kuopion yliopistossa ja Kansanterveyslaitoksella. 

Tarja Nissinen. The Effect of Ozonation on the Chemical Quality of Drinking Water. Otsonoinnin vaikutus talousveden kemialliseen laatuun. Kansanterveyslaitoksen julkaisuja A7 / 2002. 70 sivua. ISBN 951-740-270-8, ISSN 0359-3584.
 
Lehden aineistoa lainattaessa lähde on aina mainittava.
Takaisin sisällysluetteloon