Harmaavesipuhdistamon typen poiston tehokkuuden arviointi funktionaalisten geenien avulla: Pro gradu

Translated title of the contribution: Evaluation of nitrogen removal with functional genes in small-scale greywater treatment unit: Master's thesis

Elina Saario

Research output: ThesisMaster's thesisTheses

Abstract

Hajakuormitus kattaa yli 60% kaikesta ihmisen vesistöihin aiheuttamasta typpikuormituksesta Suomessa. Ravinnepäästöt aiheuttavat vesistöjen rehevöitymistä ja happikatoa. Osa typpipäästöistä on peräisin haja-asutusalueilta, joissa elää yli miljoona suomalaista ympäri vuoden. Jätevesien päästöjen pienentämiseksi haja-asutusalueilla säädettiin vuonna 2003 kiistelty asetus jätevesien puhdistuksen vähimmäisvaatimuksista. Yksi vaihtoehto jätevesien puhdistamiseen haja-asutusalueilla ovat pienpuhdistamot. Monissa loma-asunnoissa harmaavesipuhdistamo eli keittiöstä ja pesutiloista peräisin olevien jätevesien puhdistamiseen tarkoitettu puhdistamo olisi riittävä vaihtoehto. Monien pienpuhdistamojen toimintavarmuudessa on todettu ongelmia varsinkin typenpoistossa talviaikaan. Pienpuhdistamojen puhdistustehon parantaminen ja luotettava osoittaminen ovatkin tärkeitä tavoitteita haja-asutusalueiden jätevesien puhdistuksessa. Tässä työssä tutkittiin Konva Centerin Willa -harmaavesipuhdistamon toimintaa ja puhdistustehokkuutta kemiallisilla ja molekyylibiologisilla menetelmillä. Puhdistamoa tarkasteltiin todellisessa kohteessa yksityiskäytössä ja vertailukohteena oli lisäksi laboratoriossa toimiva samanlainen puhdistamo, jossa käytettiin synteettistä harmaavettä. Puhdistustehokkuutta arvioitiin määrittämällä ravinteiden ja orgaanisen aineksen pitoisuudet puhdistamoon tulevassa ja sieltä lähtevässä vedessä. Mikrobiaktiivisuutta tutkittiin määrittämällä ATP-pitoisuuttakantoaineena toimivassa puupurussa. Nitrifikaation ja denitrifikaation mahdollistavien entsyymien esiintymistä puhdistamossa tarkasteltiin kvantitatiivisella PCR:llä (qPCR), jossa määritettiin entsyymejä koodaavien funktionaalisten geenien lukumäärää. Aktiivisina olevien funktionaalisten geenien lukumäärä määritettiin käänteistranskriptio-qPCR:llä (RT-qPCR). Puhdistamon nitrifioivien ja denitrifioivien mikrobien fylogeniaa tutkittiin myös kloonikirjastojen avulla. Lisäksi PCR-DGGE-menetelmän avulla vertailtiin miten mikrobidiversiteetti muuttuu puhdistamossa ajan kuluessa. Kemiallisten analyysien tulosten perusteella harmaavesipuhdistamon typen poisto toimi hyvin ja täytti asetuksen vaatimukset. Myös molekyylibiologiset menetelmät osoittautuivat hyviksi menetelmiksi typen poiston tutkimiseen puhdistamossa. Puhdistamosta löytyi qPCR-menetelmällä denitrifikaation mahdollistavia geenejä. Puhdistamosta löytyi myös aktiivisia denitrifikaatiogeenejä, jotka todistavat, että denitrifikaatiota tapahtui puhdistamossa. Vertailukohteena olleessa puhdistamossa, jossa käytettiin synteettistä harmaavettä, denitrifikaatiogeenien määrät olivat huomattavasti alhaisemmat. Nitrifikaation funktionaalista amoA-geeniä ei löydetty harmaavesipuhdistamoista, mutta nitrifikaatio puhdistamossa voi tapahtua jonkin toisen bakteeriryhmän toimesta. Mikrobidiversiteetti puhdistamossa pysyi melko samanlaisena koko tutkimuksen ajan PCR-DGGE-menetelmällä saatujen juovaprofiilien perusteella. Suurin osa puhdistamon bakteereista, joiden DNA saatiin sekvensoitua,kuuluivat α-, β-, ja γ-proteobakteerien ryhmään ja sekvensoituja lajeja on löydetty aikaisemmissa tutkimuksissa jätevedenpuhdistamoista.
Original languageFinnish
QualificationMaster Degree
Awarding Institution
  • University of Helsinki
Place of PublicationHelsinki
Publisher
Publication statusPublished - 2012
MoE publication typeG2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis

    Fingerprint

Keywords

  • Typen poisto
  • harmaavesi
  • pienpuhdistamo
  • funktionaaliset geenit
  • qPCR
  • Nitrogen removal
  • greywater
  • small-scale wastewater treatment unit
  • functional genes

Cite this