Successive alkalinity producing system for the treatment of acid sulphate soil runoff: preliminary results of a field trial

Abstract

Artikkelissa on käsitelty happamien sulfaattimaiden kuivatusvesien käsittelyyn suunnitellun koelaitoksen toimintaa kahden ensimmäisen käyttövuoden ajalta. Koelaitos on perustettu Ilmajoelle Rintalan pengerrysalueelle. Kokeiltava SAPS-menetelmä (successive alkalinity producing system) on kehitetty USA:ssa alun perin happamien kaivosvesien käsittelyyn, ja se yhdistää biologisen ja kemiallisen käsittelyn. Hankkeen takana on useampivuotinen tutkimustyö, jonka aikana menetelmää on testattu laboratoriomittakaavassa. Menetelmässä käsiteltävä vesi johdetaan ensin kompostimassan ja sen jälkeen kalkkikivikerroksen läpi. Puhdistuksen ensimmäisessä vaiheessa kompostimassa poistaa vedestä liuenneen hapen, suodattaa kiintoainesta ja pidättää sulfaatinpelkistyksen seurauksena saostuvat metallisulfidit. Käsittelyn toisessa vaiheessa kalkkikivikerros nostaa veden pH:ta ja alkaliniteettia. Kalkkikivikerroksen jälkeen vesi johdetaan ilmastuksen kautta toisiin maa-altaisiin, joihin metallihydroksidisakka laskeutuu. Koelaitoksella on vertailtavana kolme käsittelyä: kaksi erilaista ns. SAPS-reaktoria, jotka perustuvat komposti- kalkkikivikäsittelyyn ja vertailun vuoksi pelkkä kalkkikivikäsittely. Tähän mennessä saatujen analyysitulosten perusteella kaikki tutkitut käsittelyt parantavat veden laatua, mutta SAPS-käsittelyn tehokkuus jättää vielä toivomisen varaa. Nykyisellään kalkkikiviallas on tehokkain käsittelyvaihtoehto eikä kompostialtaiden hyötyä ole vielä voitu osoittaa. Tähän mennessä saatujen kokemusten perusteella laitoksen rakenteeseen on tehty joitakin muutoksia, joiden tulokset nähdään käsittelykokeen jatkuessa vuonna 2004. Jos SAPS-käsittely osoittautuu toimivaksi, saattaa se tulevaisuudessa tarjota edullisen ja ympäristölle turvallisen vaihtoehdon kuivatusvesien paikalliseen käsittelyyn.

A successive alkalinity producing system (SAPS) has been investigated as a potential passive treatment option for acid, metal containing runoff from acid sulphate soil. A pilot-scale system was installed at an agricultural land site in Rintala embankment area in mid-western Finland. The experimental layout consists of three parallel treatment units: two different SAPS cells and one limestone-filled cell for comparison of performance. The SAPS cells are composed of a bottom layer of limestone and a top layer of compost supplemented with sand. One of the SAPS cells contains sulphate-rich, waste gypsum mixed with the compost layer in order to enhance the metal reduction by sulphate reducing-bacteria. Over a 3 year period on average between 6 12 l min-1 of water from a nearby drain receiving acid drainage was directed to the system. The quality of the influent water was highly variable: pH 4.1 7.1, aluminium 0.061 29 mg l-1, iron 0.046 22 mg l-1, manganese 1.9 23 mg l-1. Flow through the cells increased the pH and decreased the acidity and concentrations of Al and Fe. Manganese concentrations did not change significantly (P < 0.05, paired t-test) in any of the treatment cells. The current results do not demonstrate the advantages of a SAPS system when compared to a limestone bed and the present implementation is not considered to be an effective treatment method for acid drainage water. Therefore, to increase the alkalinity production of SAPS cells, the system will be modified to increase the contact time of water with limestone.