Sulfaatinpelkistyksen hyödyntäminen happamien kaivosvesien käsittelyssä: Opas louhoskäsittelyn hallintaan

Elina Vestola, Ulla-Maija Mroueh

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Sulfaatinpelkistys on anaerobisissa vesiympäristöissä luonnollisesti esiintyvä bakteerien katalysoima prosessi, jonka tuloksena vesien sulfaatti pelkistyy ja metallit saostuvat niukkaliukoisina yhdisteinä. Sulfaatinpelkistystä voidaan hyödyntää kaivosvesien käsittelyssä erilaisina sovelluksina. Louhoskäsittelyssä kaivoksen toiminnan aikana syntynyttä ja käytön jälkeen vedellä täyttynyttä avolouhosta tai kaivoskuilua hyödynnetään bioreaktorina. Käytännön toteutuksessa louhokseen lisätään tyypillisesti bakteerilähdettä sekä tarvittaessa sopivia hiilen- ja ravinteiden lähteitä, jotka stimuloivat sulfaatinpelkistäjien toimintaa ja johtavat lisääntyneen bakteeritoiminnan kautta kaivosveden sulfaatti- ja metallipitoisuuksien alenemiseen. Näin voidaan vaikuttaa louhoksista purkautuvan veden laatuun jo ennen kuin se kulkeutuu muualle ympäristöön. Käsittelyssä avolouhoksen tai kaivoskuilun pohjalle tai seinämiin muodostuu sopivissa olosuhteissa aktiivinen sulfaatinpelkistäjäkanta, joka saa kasvuunsa tarvitsemansa orgaanisen hiilen ja ravinteet bakteerikannan mukana lisätystä substraatista. Optimitapauksessa louhoksen pohjalle ja pohjalla oleville tarttumispinnoille muodostuu mikrobikanta, joka pystyy elättämään itse itsensä. Mikrobitoiminnan käynnistyminen vie kuitenkin aikaa, sillä mikrobit vaativat toimiakseen riittävästi orgaanista ainesta ja ravinteita, sekä tietynlaiset kasvuolosuhteet. Kaivosveden laadusta, käsittelyssä käytetystä bakteerilähteestä ja substraatista sekä muista kaivoksen ominaisuuksista riippuen louhoskäsittelyn käynnistyminen kestää tyypillisesti noin 2-3 vuotta. Käsittelyssä tarvittavan substraatin määrä riippuu käsiteltävän kaivosveden tilavuudesta, veden sulfaatti- ja metallipitoisuuksista sekä substraatin ominaisuuksista, kuten orgaanisen aineksen ja ravinteiden pitoisuuksista. Louhoskäsittely on menetelmänä halpa ja helppo. Parhaassa tapauksessa käsittely vaatii ainoastaan sulfaatinpelkistäjäbakteereita sisältävän substraatin lisäyksen louhokseen. Käytännössä tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi pumppaamalla substraatti suoraan louhokseen umpisäiliöautoa hyödyntäen. Käsittely ei vaadi juuri lainkaan ylläpitoa, ja seurantaakin voidaan rajoittaa prosessin käynnistymisen jälkeen 1-2 kertaan vuodessa. Louhoskäsittely tarjoaakin toimiessaan tehokkaan vesienkäsittelyvaihtoehdon kaivoksen jälkihoitovaiheeseen, jolloin aktiivisten ja ylläpitoa vaativien vesienkäsittelymenetelmien käyttö ei ole mahdollista. Louhoksessa voidaan käsitellä keskitetysti myös muualta kaivosalueelta, kuten rikastushiekka-altaista ja muilta jätealueilta, johdettuja vesiä.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages76
ISBN (Electronic)978-951-38-6984-7
ISBN (Print)978-951-38-6983-0
Publication statusPublished - 2008
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

SeriesVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
Number2422
ISSN1235-0605

Fingerprint

Lakes
Sulfates
Drainage
Bacteria
Acids
Therapeutics

Keywords

  • sulphates
  • reduction
  • pit waters
  • waste water processing
  • mines
  • open cut mining
  • microbial processes
  • bioreactors
  • environmental impacts
  • ditching
  • temperature
  • pH

Cite this

Vestola, E., & Mroueh, U-M. (2008). Sulfaatinpelkistyksen hyödyntäminen happamien kaivosvesien käsittelyssä: Opas louhoskäsittelyn hallintaan. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 2422
Vestola, Elina ; Mroueh, Ulla-Maija. / Sulfaatinpelkistyksen hyödyntäminen happamien kaivosvesien käsittelyssä : Opas louhoskäsittelyn hallintaan. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2008. 76 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 2422).
@book{0bfe3f9f84954b618d04864bd55404f2,
title = "Sulfaatinpelkistyksen hy{\"o}dynt{\"a}minen happamien kaivosvesien k{\"a}sittelyss{\"a}: Opas louhosk{\"a}sittelyn hallintaan",
abstract = "Sulfaatinpelkistys on anaerobisissa vesiymp{\"a}rist{\"o}iss{\"a} luonnollisesti esiintyv{\"a} bakteerien katalysoima prosessi, jonka tuloksena vesien sulfaatti pelkistyy ja metallit saostuvat niukkaliukoisina yhdistein{\"a}. Sulfaatinpelkistyst{\"a} voidaan hy{\"o}dynt{\"a}{\"a} kaivosvesien k{\"a}sittelyss{\"a} erilaisina sovelluksina. Louhosk{\"a}sittelyss{\"a} kaivoksen toiminnan aikana syntynytt{\"a} ja k{\"a}yt{\"o}n j{\"a}lkeen vedell{\"a} t{\"a}yttynytt{\"a} avolouhosta tai kaivoskuilua hy{\"o}dynnet{\"a}{\"a}n bioreaktorina. K{\"a}yt{\"a}nn{\"o}n toteutuksessa louhokseen lis{\"a}t{\"a}{\"a}n tyypillisesti bakteeril{\"a}hdett{\"a} sek{\"a} tarvittaessa sopivia hiilen- ja ravinteiden l{\"a}hteit{\"a}, jotka stimuloivat sulfaatinpelkist{\"a}jien toimintaa ja johtavat lis{\"a}{\"a}ntyneen bakteeritoiminnan kautta kaivosveden sulfaatti- ja metallipitoisuuksien alenemiseen. N{\"a}in voidaan vaikuttaa louhoksista purkautuvan veden laatuun jo ennen kuin se kulkeutuu muualle ymp{\"a}rist{\"o}{\"o}n. K{\"a}sittelyss{\"a} avolouhoksen tai kaivoskuilun pohjalle tai sein{\"a}miin muodostuu sopivissa olosuhteissa aktiivinen sulfaatinpelkist{\"a}j{\"a}kanta, joka saa kasvuunsa tarvitsemansa orgaanisen hiilen ja ravinteet bakteerikannan mukana lis{\"a}tyst{\"a} substraatista. Optimitapauksessa louhoksen pohjalle ja pohjalla oleville tarttumispinnoille muodostuu mikrobikanta, joka pystyy el{\"a}tt{\"a}m{\"a}{\"a}n itse itsens{\"a}. Mikrobitoiminnan k{\"a}ynnistyminen vie kuitenkin aikaa, sill{\"a} mikrobit vaativat toimiakseen riitt{\"a}v{\"a}sti orgaanista ainesta ja ravinteita, sek{\"a} tietynlaiset kasvuolosuhteet. Kaivosveden laadusta, k{\"a}sittelyss{\"a} k{\"a}ytetyst{\"a} bakteeril{\"a}hteest{\"a} ja substraatista sek{\"a} muista kaivoksen ominaisuuksista riippuen louhosk{\"a}sittelyn k{\"a}ynnistyminen kest{\"a}{\"a} tyypillisesti noin 2-3 vuotta. K{\"a}sittelyss{\"a} tarvittavan substraatin m{\"a}{\"a}r{\"a} riippuu k{\"a}sitelt{\"a}v{\"a}n kaivosveden tilavuudesta, veden sulfaatti- ja metallipitoisuuksista sek{\"a} substraatin ominaisuuksista, kuten orgaanisen aineksen ja ravinteiden pitoisuuksista. Louhosk{\"a}sittely on menetelm{\"a}n{\"a} halpa ja helppo. Parhaassa tapauksessa k{\"a}sittely vaatii ainoastaan sulfaatinpelkist{\"a}j{\"a}bakteereita sis{\"a}lt{\"a}v{\"a}n substraatin lis{\"a}yksen louhokseen. K{\"a}yt{\"a}nn{\"o}ss{\"a} t{\"a}m{\"a} voidaan toteuttaa esimerkiksi pumppaamalla substraatti suoraan louhokseen umpis{\"a}ili{\"o}autoa hy{\"o}dynt{\"a}en. K{\"a}sittely ei vaadi juuri lainkaan yll{\"a}pitoa, ja seurantaakin voidaan rajoittaa prosessin k{\"a}ynnistymisen j{\"a}lkeen 1-2 kertaan vuodessa. Louhosk{\"a}sittely tarjoaakin toimiessaan tehokkaan vesienk{\"a}sittelyvaihtoehdon kaivoksen j{\"a}lkihoitovaiheeseen, jolloin aktiivisten ja yll{\"a}pitoa vaativien vesienk{\"a}sittelymenetelmien k{\"a}ytt{\"o} ei ole mahdollista. Louhoksessa voidaan k{\"a}sitell{\"a} keskitetysti my{\"o}s muualta kaivosalueelta, kuten rikastushiekka-altaista ja muilta j{\"a}tealueilta, johdettuja vesi{\"a}.",
keywords = "sulphates, reduction, pit waters, waste water processing, mines, open cut mining, microbial processes, bioreactors, environmental impacts, ditching, temperature, pH",
author = "Elina Vestola and Ulla-Maija Mroueh",
note = "Project code: 17212",
year = "2008",
language = "Finnish",
isbn = "978-951-38-6983-0",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "2422",
address = "Finland",

}

Vestola, E & Mroueh, U-M 2008, Sulfaatinpelkistyksen hyödyntäminen happamien kaivosvesien käsittelyssä: Opas louhoskäsittelyn hallintaan. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 2422, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Sulfaatinpelkistyksen hyödyntäminen happamien kaivosvesien käsittelyssä : Opas louhoskäsittelyn hallintaan. / Vestola, Elina; Mroueh, Ulla-Maija.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2008. 76 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 2422).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Sulfaatinpelkistyksen hyödyntäminen happamien kaivosvesien käsittelyssä

T2 - Opas louhoskäsittelyn hallintaan

AU - Vestola, Elina

AU - Mroueh, Ulla-Maija

N1 - Project code: 17212

PY - 2008

Y1 - 2008

N2 - Sulfaatinpelkistys on anaerobisissa vesiympäristöissä luonnollisesti esiintyvä bakteerien katalysoima prosessi, jonka tuloksena vesien sulfaatti pelkistyy ja metallit saostuvat niukkaliukoisina yhdisteinä. Sulfaatinpelkistystä voidaan hyödyntää kaivosvesien käsittelyssä erilaisina sovelluksina. Louhoskäsittelyssä kaivoksen toiminnan aikana syntynyttä ja käytön jälkeen vedellä täyttynyttä avolouhosta tai kaivoskuilua hyödynnetään bioreaktorina. Käytännön toteutuksessa louhokseen lisätään tyypillisesti bakteerilähdettä sekä tarvittaessa sopivia hiilen- ja ravinteiden lähteitä, jotka stimuloivat sulfaatinpelkistäjien toimintaa ja johtavat lisääntyneen bakteeritoiminnan kautta kaivosveden sulfaatti- ja metallipitoisuuksien alenemiseen. Näin voidaan vaikuttaa louhoksista purkautuvan veden laatuun jo ennen kuin se kulkeutuu muualle ympäristöön. Käsittelyssä avolouhoksen tai kaivoskuilun pohjalle tai seinämiin muodostuu sopivissa olosuhteissa aktiivinen sulfaatinpelkistäjäkanta, joka saa kasvuunsa tarvitsemansa orgaanisen hiilen ja ravinteet bakteerikannan mukana lisätystä substraatista. Optimitapauksessa louhoksen pohjalle ja pohjalla oleville tarttumispinnoille muodostuu mikrobikanta, joka pystyy elättämään itse itsensä. Mikrobitoiminnan käynnistyminen vie kuitenkin aikaa, sillä mikrobit vaativat toimiakseen riittävästi orgaanista ainesta ja ravinteita, sekä tietynlaiset kasvuolosuhteet. Kaivosveden laadusta, käsittelyssä käytetystä bakteerilähteestä ja substraatista sekä muista kaivoksen ominaisuuksista riippuen louhoskäsittelyn käynnistyminen kestää tyypillisesti noin 2-3 vuotta. Käsittelyssä tarvittavan substraatin määrä riippuu käsiteltävän kaivosveden tilavuudesta, veden sulfaatti- ja metallipitoisuuksista sekä substraatin ominaisuuksista, kuten orgaanisen aineksen ja ravinteiden pitoisuuksista. Louhoskäsittely on menetelmänä halpa ja helppo. Parhaassa tapauksessa käsittely vaatii ainoastaan sulfaatinpelkistäjäbakteereita sisältävän substraatin lisäyksen louhokseen. Käytännössä tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi pumppaamalla substraatti suoraan louhokseen umpisäiliöautoa hyödyntäen. Käsittely ei vaadi juuri lainkaan ylläpitoa, ja seurantaakin voidaan rajoittaa prosessin käynnistymisen jälkeen 1-2 kertaan vuodessa. Louhoskäsittely tarjoaakin toimiessaan tehokkaan vesienkäsittelyvaihtoehdon kaivoksen jälkihoitovaiheeseen, jolloin aktiivisten ja ylläpitoa vaativien vesienkäsittelymenetelmien käyttö ei ole mahdollista. Louhoksessa voidaan käsitellä keskitetysti myös muualta kaivosalueelta, kuten rikastushiekka-altaista ja muilta jätealueilta, johdettuja vesiä.

AB - Sulfaatinpelkistys on anaerobisissa vesiympäristöissä luonnollisesti esiintyvä bakteerien katalysoima prosessi, jonka tuloksena vesien sulfaatti pelkistyy ja metallit saostuvat niukkaliukoisina yhdisteinä. Sulfaatinpelkistystä voidaan hyödyntää kaivosvesien käsittelyssä erilaisina sovelluksina. Louhoskäsittelyssä kaivoksen toiminnan aikana syntynyttä ja käytön jälkeen vedellä täyttynyttä avolouhosta tai kaivoskuilua hyödynnetään bioreaktorina. Käytännön toteutuksessa louhokseen lisätään tyypillisesti bakteerilähdettä sekä tarvittaessa sopivia hiilen- ja ravinteiden lähteitä, jotka stimuloivat sulfaatinpelkistäjien toimintaa ja johtavat lisääntyneen bakteeritoiminnan kautta kaivosveden sulfaatti- ja metallipitoisuuksien alenemiseen. Näin voidaan vaikuttaa louhoksista purkautuvan veden laatuun jo ennen kuin se kulkeutuu muualle ympäristöön. Käsittelyssä avolouhoksen tai kaivoskuilun pohjalle tai seinämiin muodostuu sopivissa olosuhteissa aktiivinen sulfaatinpelkistäjäkanta, joka saa kasvuunsa tarvitsemansa orgaanisen hiilen ja ravinteet bakteerikannan mukana lisätystä substraatista. Optimitapauksessa louhoksen pohjalle ja pohjalla oleville tarttumispinnoille muodostuu mikrobikanta, joka pystyy elättämään itse itsensä. Mikrobitoiminnan käynnistyminen vie kuitenkin aikaa, sillä mikrobit vaativat toimiakseen riittävästi orgaanista ainesta ja ravinteita, sekä tietynlaiset kasvuolosuhteet. Kaivosveden laadusta, käsittelyssä käytetystä bakteerilähteestä ja substraatista sekä muista kaivoksen ominaisuuksista riippuen louhoskäsittelyn käynnistyminen kestää tyypillisesti noin 2-3 vuotta. Käsittelyssä tarvittavan substraatin määrä riippuu käsiteltävän kaivosveden tilavuudesta, veden sulfaatti- ja metallipitoisuuksista sekä substraatin ominaisuuksista, kuten orgaanisen aineksen ja ravinteiden pitoisuuksista. Louhoskäsittely on menetelmänä halpa ja helppo. Parhaassa tapauksessa käsittely vaatii ainoastaan sulfaatinpelkistäjäbakteereita sisältävän substraatin lisäyksen louhokseen. Käytännössä tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi pumppaamalla substraatti suoraan louhokseen umpisäiliöautoa hyödyntäen. Käsittely ei vaadi juuri lainkaan ylläpitoa, ja seurantaakin voidaan rajoittaa prosessin käynnistymisen jälkeen 1-2 kertaan vuodessa. Louhoskäsittely tarjoaakin toimiessaan tehokkaan vesienkäsittelyvaihtoehdon kaivoksen jälkihoitovaiheeseen, jolloin aktiivisten ja ylläpitoa vaativien vesienkäsittelymenetelmien käyttö ei ole mahdollista. Louhoksessa voidaan käsitellä keskitetysti myös muualta kaivosalueelta, kuten rikastushiekka-altaista ja muilta jätealueilta, johdettuja vesiä.

KW - sulphates

KW - reduction

KW - pit waters

KW - waste water processing

KW - mines

KW - open cut mining

KW - microbial processes

KW - bioreactors

KW - environmental impacts

KW - ditching

KW - temperature

KW - pH

M3 - Report

SN - 978-951-38-6983-0

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Sulfaatinpelkistyksen hyödyntäminen happamien kaivosvesien käsittelyssä

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Vestola E, Mroueh U-M. Sulfaatinpelkistyksen hyödyntäminen happamien kaivosvesien käsittelyssä: Opas louhoskäsittelyn hallintaan. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 2008. 76 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 2422).