Rautaa, mangaania, humusta ja ammoniumtyppeä sisältävästä pohjavedestä hyvää talousvettä?

Hankkeen nimi

Yhteyshenkilön nimi

Toteuttajaorganisaatio

Lappavesi Oy

Hankkeen muut toteuttajat

Hankkeen koko budjetti (sis alv)

0,00 €

Hankkeen aikataulu

2006

Hankkeen aihepiiri

Talousveden hankinta ja käsittely

Tavoitteet

Toteutus

Suomessa ensisijainen talousveden lähde on pohjavesi, ja sen käyttöä pyritään edelleen lisäämään. Tietyillä alueilla Suomessa joudutaan harkitsemaan heikompilaatuistenkin pohjavesien käyttöön ottoa. Pohjanmaan pohjavedet sijaitsevat usein synkliinisissä akvifereissa, jolloin vettä kerääntyy ympäristöstä akviferiin päin. Esiintymät voivat olla humuskerroksen tai tiiviin savikerroksen alla, ja pohjavesi sisältää monesti korkeitakin pitoisuuksia humusta, rautaa ja mangaania, usein myös ammoniumia ja hiilidioksidia. Tässä työssä pyrittiin kokoamaan tällaisia ongelmapohjavesiä käsitteleville laitoksille vuosien saatossa kertynyttä kokemusperäistä tietoa, joita ei usein ole juurikaan raportoitu, mutta jotka olisivat arvokasta tietoa muille samojen haasteiden kanssa painiville laitoksille. Tutkimuksen alkuvaiheessa tehtiin kartoitusta viidellä laitoksella Etelä- ja Pohjois-Pohjanmaalla, joilta koottiin prosessitiedot, käyttökokemuksia, laitoksella aiemmin tehtyjä tutkimuksia tämän hetkisiä ongelmia. Samalla vertailtiin eri laitosten prosesseja ja raakavesiä. Koeajoja ajankohtaisten ongelmien ratkaisemiseksi tehtiin Koskenkorvan Koskuuslähteellä, Lapuan Kukkukankaalla ja Kauhavan Nahkalassa. Tietoa kerättiin lisäksi Kempeleen Tuohinon ja Limingan Foudilan laitoksilta.

Tulokset

Tutkimuksessa mukana olleiden vesilaitosten raakavesissä oli suuria eroja. Etelä-Pohjanmaan laitosten Kukkukankaan, Koskuuslähteen ja Nahkalan raakavedet sisälsivät runsaasti rautaa, mangaania ja ammoniumia, mutta niiden orgaanisen aineksen pitoisuudet olivat huomattavasti pienempiä kuin Pohjois-Pohjanmaan laitosten Foudilan ja Tuohinon. Kun etelä-pohjalaisten laitosten TOC-arvot olivat vain 1,7-3,5 mg/l, ne olivat pohjoispohjalaisissa laitoksissa noin 8 mg/l. Näin korkeat orgaanisen aineksen pitoisuudet saattavat vaikeuttaa raudan poistamista, vaikkakin Foudilan ja Tuohinon raakavesien rauta- ja mangaanipitoisuudet olivat matalia. Foudilan ja Tuohinon laitoksilla orgaanista ainesta jäi lähtevään veteen enemmän kuin Etelä-Pohjanmaan laitoksilla. Kukkukankaan, Foudilan ja Koskuuslähteen vedenkäsittelyprosessit ovat samantyyppisiä: ilmastus–koagulaatio–flokkaus–selkeytys-pikasuodatus. Myös Nahkalan käytöstä poistetulla laitoksella on samankaltainen prosessi. Foudilan laitoksella vesi ilmastuu kuivasuodatuksessa, ja samalla rauta hapettuu biologisesti, joten prosessi ei ole kokonaan kemiallinen. Koskuus-lähteen selkeytys on laskeutuksen sijaan flotaatiota. Kukkukankaan ja Foudilan selkeytykset on mitoitettu melko isolle pintakuormalle. Tuohinon käsittelyprosessi eroaa huomattavasti edellä mainituista. Siellä puolet vedestä johdetaan kontaktisuodatus-hidassuodatukseen ja toinen puoli nanosuodatukseen. Kukkukankaalla, Koskuuslähteellä ja Nahkalassa tutkittiin vesilaitosten raakavesien kemiallista ja biologista käsiteltävyyttä. Kemialliset hapetuskokeet tehtiin kaliumpermanganaatilla. Koskuuslähteen raakavesi oli helposti hapetettavissa kaliumpermanganaatilla, mutta syntynyt sakka oli heikosti laskeutuvaa: puolen tunnin laskeutuksessa veden sameus aleni vain 39 %. Kukkukankaan vesi oli hapetettavissa keskinkertaisesti, ja syntynyt sakka oli erityisen hienojakoista: 94 % raudasta jäi vasta 0,1 µm:n suodattimelle. Tämä on ainakin osittain selitettävissä raakaveden matalalla kovuuden ja TOC-arvon suhteella. Hienojakoisuudesta huolimatta sakka oli hyvin laskeutuvaa: puolen tunnin laskeutuksessa sameus aleni 75 %. Nahkalan vesi kyllä hapettui, mutta syntynyt sakka oli erityisen heikosti laskeutuvaa: sameus pieneni puolen tunnin laskeutuksessa vain 13 %. Heikko laskeutuvuus johtuu ainakin osittain raakaveden korkeista silikaatti-, sulfaatti- ja kloridipitoisuuksista. Biologista käsiteltävyyttä tutkittiin 40 litran vesisaaviin rakennetussa hidassuodattimessa. Suodattimessa oli 30 cm kerros Kukkukankaan hiekkaa ja suodattimen pintakuorma oli 0,15 m/h. Kaikkien laitosten raakavedet olivat biologisesti käsiteltävissä. Rautaa jäi suodatettuun veteen 0,04-0,21 mg/l ja mangaania 0,073-0,186 mg/l. Koskuuslähteen laitoksella tutkittiin erityisesti biologista mangaaninpoistoa. Laitoksen pikasuodattimiin ei ollut saatu syntymään biologista toimintaa. Laitoksen omalla hiekalla täytetyillä pikasuodatuskolonneilla ravinteiden, nitraatin ja fosforin, lisäämisestä ja pH:n nostosta arvoon 9 huolimatta suodattimien biologinen mangaaninpoisto ei kahden kuukauden koeajon aikana käynnistynyt. Rinnakkaissuodattimessa, jossa oli Kukkukankaan mangaanioksidilla pinnoitettu hiekka, mangaanin poisto lähti käyntiin lähes välittömästi. Tutkimuksen perusteella mangaani erottui ilmeisesti lähes yksinomaan adsorptiolla hiekan mangaanioksidipinnalle. Tutkimuksessa Koskuuslähteelle ”valmistettiin” mangaanioksidilla pinnoitettua hiekkaa kaliumpermanganaatin ja suolahapon avulla. Tämän hiekan lisääminen toimimattomiin kolonneihin tehosti mangaaninpoistoa merkittävästi: jo 24 % lisäys kolonnin suodatinkorkeuteen nähden alensi lähtevän veden mangaanipitoisuuden arvoon 0,01 mg/l. Mangaanioksidilla päällystetty hiekka on yksinkertainen tapa parantaa laitoksen mangaaninpoistotehoa. Lisäksi säästetään kemikaalikuluissa ja suodattimeen muodostuva sakka on tiiviimpää. Kukkukankaan laitoksella pyrittiin tehostamaan ilmastusta täyden mittakaavan koeajoissa. Aikaisemmin käytössä oli ilmastuskaappi, jossa ilmaa vaihtoi imevä kanavapuhallin. Koeajoissa kaapin ilmanottokanavaan lisättiin toinen kanavapuhallin. Prosessia ajettiin ilman ilmastusta, pelkällä imupuhaltimella sekä molemmat kanavapuhaltimet päällä. Toisen kanava-puhaltimen lisäyksellä ilmastuksen ilmavirtaus kasvoi 70 %, mutta se ei juuri parantanut prosessin toimintaa. Kukkukankaan ilmastuskaapin tehoa voisi mahdollisesti parantaa täytekappaleiden pesu tai vaihtaminen, koska heikko ilmastusteho voi osin johtua ilman epätasaisesta virtauksesta kaapissa. Tehokkaampi ilmastus parantaisi hiilidioksidin tuulettumista ja alentaisi lipeän kulutusta: 80-90 % hiilidioksidin tuulettumisella lipeän syöttö voitaisiin puolittaa nykyisestä. Nahkalan käytöstä poistetulla vesilaitoksella tehtiin koeajoja, joissa tutkittiin raakaveden korkean ammoniumpitoisuuden alentamista. Laitokselle rakennettiin koelaitos kaksivaiheisesta flokkauksesta, pystyselkeytyksestä, ilmastrippaustornist

Tietoa hankkeesta muualla internetissä

Loppuraportti (julkinen)

Yhteenvetokalvot ja tiedote (julkiset)

Rautaa, mangaania, humusta ja ammoniumtyppeä sisältävästä pohjavedestä hyvää talousvettä?

Hakijan toimittamat tiedot