Sulfaatinpelkistyksen hyödyntäminen happamien kaivosvesien käsittelyssä: Opas louhoskäsittelyn hallintaan

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.