Vesitalous 3/2009 · 2011. 10. 11. · Vesitalous 3/2009 Vesihuolto 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 T [oC] Rate [mg DO (g biomass h) -1] Measured Calculated

�Vesitalous 3/2009

Flygt Leikkuripumput

Leikkuripumput soveltuvat moniin käyttökohteisiin Kunnallinen jätevesi KalankasvatusMaanviljelyElintarviketeollisuus Paperimassa- ja paperitehtaat

ITT Water & Wastewater Suomi Oy Mestarintie 8 01730 Vantaa Puh (09) 8494111

www.flygt.fi

Leikkuripumput pysäyttävättukkeumat raskaassa käytössäF-pumpun repijäpyörien avulla

Vesitalous 4/2009 ilmestyy 11.8.2009. Ilmoitusvaraukset 12.6. mennessä.

Seuraavassa numerossa teemana on Kuivasanitaatio.

VESITALOUS SISÄLTÖ 3/2009Vol. L

Julkaisijaympäristöviestintä yvt oy

Puhelin (09) 694 0622Annankatu 29 A 18

00100 Helsinki

Kustantajatalotekniikka-julkaisut oy

Harri MannilaE-mail: [email protected]

PäätoimittajaTimo Maasilta

Maa- ja vesitekniikan tuki ryAnnankatu 29 A 18

00100 HelsinkiE-mail: [email protected]

ToimitussihteeriTuomo HäyrynenPuistopiha 4 A 10

02610 EspooPuhelin (050) 585 7996

E-mail: [email protected]

Tilaukset ja osoitteenmuutoksetTaina Hihkiö

Maa- ja vesitekniikan tuki ryPuhelin (09) 694 0622

Faksi (09) 694 9772E-mail: [email protected]

IlmoituksetHarri MannilaKoivistontie 16 B02140 ESPOO

Puhelin (050) 66174E-mail: [email protected] tai

[email protected]

Kannen kuvaJukka Nissinen

PainopaikkaForssan Kirjapaino Oy

ISSN 0505-3838

Asiantuntijat ovat tarkastaneet lehden artikkelit.

ToimituskuntaMinna Hanski

dipl.ins. Hämeen ympäristökeskus

Esko Kuusistofil.tri, hydrologi

Suomen ympäristökeskus, hydrologian yksikkö

Riina Liikanentekn.tri, vesihuoltoinsinööriVesi- ja viemärilaitosyhdistys

Hannele Kärkinendipl.ins., ympäristöinsinööri

Uudenmaan ympäristökeskusKirsi Rontu

dipl.ins., kaupungininsinööriKeravan kaupunki

Saijariina Toivikkodipl.ins., vesihuoltoinsinööriVesi- ja viemärilaitosyhdistys

Riku Vahalatekn.tri., vesihuoltotekniikan professori

Teknillinen korkeakouluOlli Varis

tekn.tri, vesitalouden professoriTeknillinen korkeakoulu

Erkki Vuorilääket.kir.tri, oikeuskemian professori

Helsingin yliopisto, oikeuslääketieteen laitos

Lehti ilmestyy kuusi kertaa vuodessa.Vuosikerran hinta on 50 €.

Tämän numeron kokosiRiina Liikanen

E-mail: [email protected]

5 On aika panostaa vesihuollon saneerauksiinRAUNO PIIPPO

Vesihuolto

7 Tekopohjaveden tuotannon optimointi perustutkimuksen avullaREIJA KOLEHMAINENBakteereilla on keskeinen rooli tekopohjaveden muodostuksessa. Vaikka tekopohjavettä on tuotettu maailmalla jo satojen vuosien ajan, ei veden puhdistumismekanismeista harjuakviferissa ole riittävästi tieteellistä tietoa.

12 Pirkanmaan keskuspuhdistamon yleissuunnitelma ja YVAPEKKA PESONEN JA ANNE-MARI AUROLAPirkanmaan keskuspuhdistamohankkeen siirtojärjestelmien yleissuunnittelu ja ympäristövaikutusten arviointi alkoivat vuonna 2007. Keväällä 2009 valmistuneessa yleissuunnitelmassa esitettiin teknisesti ja taloudellisesti toimivimmat puhdistamoratkaisut siirto- ja purkulinjoineen.

18 Rakennetun omaisuuden tila - yhdyskuntatekniset järjestelmätTIMO HEINONENsuomen Rakennusinsinöörien liitto on toteuttanut Roti -hankkeen toisen arviointikierroksen. Yhdyskuntateknisissä järjestelmissä kiinnitettiin huomiota etenkin edelleen kohoavaan verkostojen korjausvelkaan, jonka vähentämiseksi ei ole ryhdytty riittäviin toimenpiteisiin.

21 Kalkkistabiloinnin kehittäminen IisalmessaANNA MIKOLA JA JYRI RAUTIAINENtäyden mittakaavan tutkimus iisalmessa osoitti, että kalkkistabiloinnilla voidaan puhdistamolietteestä tuottaa nopeasti ja kilpailukykyisin kustannuksin hyvää lannoitevalmistetta. Kalkkistabilointia ei siis kannata unohtaa, kun erilaisia lietteenkäsittelyvaihtoehtoja punnitaan.

26 Automaatio ja ohjaus suomalaisilla jätevedenpuhdistamoillaHENRI HAIMIYhdyskuntajätevedenpuhdistamoiden instrumentaation, ohjauksen ja automaation nykytilasta tehtiin kattava selvitys. Valtaosalla puhdistamoista mitataan ammoniumin, nitraatin ja fosforin pitoisuuksia jatkuvatoimisesti, mutta mittauksia käytetään harvoin prosessinohjaukseen.

30 Vesihuollon ylikunnallisen yhteistyön tulevaisuusPEKKA PIETILÄ JA TAPIO KATKOYlikunnallisten vesihuolto-organisaatioiden määrä on lisääntynyt menneen vuosikymmenen aikana ja useilla alueilla on yhteistyöhön ryhtymistä suunniteltu tai suunnitellaan parhaillaan. tärkein vesihuollon ylikunnallisen yhteistyön edellytys on yhteinen poliittinen tahto.

33 Pääkaupunkiseudun vesihuoltolaitokset yhdistyvätJUKKA PIEKKARI

haastattelu

35 Viestintä onnistui Päijänne-tunneli – projektissamaailman vedet

36 Pietarin Vodokanal panostaa lapsiinKATRIINA ETHOLÉN

ajankohtaista

41 Salon suurkunta keskittää yhdeksän puhdistamon toiminnotOLLI ORKONEVA

44 Maailman paras vesihuolto, kenelle kelpaa?ANH THU TRAN MINH

46 Alkalointilaitos nopeasti valmiiksi52 Liikehakemisto58 Abstracts59 Miksi te haluatte tehdä Espoosta jätevesikaupungin?

PETRI JUUTI JA RIIKKA RAJALA

Innovatiivisia vedenpuhdistusratkaisujaKemira on maailman johtava epäorgaanisten saostuskemikaalien toimittaja. Yhtiö tarjoaa vedenpuhdistus- jalietteenkäsittelyratkaisuja kunnallisille ja yksityisille vedenpuhdistamoille sekä teollisuuteen.Vesikemikaaliliiketoimintaa on yli 30 maassa.

Kemira OyjPorkkalankatu 3

PL 33000101 Helsinki

www.kemira.com


pääkirjoitus

Viime vuosikymmenen alun laman aikana vesilaitosten jakaman veden määrä väheni Suomen ympäristökeskuksen tilastojen mukaan noin prosentin ver-rattuna lamaa edeltäneisiin ja laman jälkeisiin vuosiin. Nykyisenkin taantu-man aikana on syytä olettaa, ettei vesihuoltopalvelujen kysyntään tule suuria muu-toksia. Laitosten käyttö- ja perusmaksutuloissa voi olla pientä vähenemistä, mutta samanaikaisesti monien palvelujen ja tarvikkeiden hinnat alentunevat kilpailun ki-ristymisen myötä.

Talonrakentamisen vähenemisen vuoksi vesihuoltoverkostojen laajentamistarve vähenee ja osa investoinneista siirtyy tulevaisuuteen. Samanaikaisesti laitosten liit-tymismaksutulot myös vähenevät, mutta vähemmän kuin investoinnit. On hyvin-kin mahdollista, että laitosten kassavirta kehittyy taantuman seurauksena aiempaa paremmin.

Valtiovallan taholta on korostettu, että investointeja tulee tehdä myös taantuman aikana ja siten edistää työllisyyttä sekä ihmisten ja yritysten toimeentulomahdol-lisuuksia. Valtion tukia on lisätty ja uusia vesihuoltoinvestointeja on käynnistetty valtion tukien avulla. Yhdysvesijohtojen ja siirtoviemärien lisäksi kehittyvien alu-eiden hankkeiden aikaistaminen on hyvinkin perusteltua. Yksittäistapauksissa on käynnistetty hankkeita, joiden taloudellisuus pitkällä tähtäyksellä voi olla hyvinkin kyseenalainen.

Huhtikuussa julkistettiin Suomen Rakennusinsinöörien Liiton (RIL) ROTI 2009 (Rakennetun omaisuuden tila) hankkeen loppuraportti. Sen mukaan vesihuollon saneerausinvestointien taso tulisi kolminkertaistaa, jotta vesihuoltopalvelut voidaan turvata myös tulevaisuudessa. Uudisrakentamistarpeen vähenemisen vuoksi nyt oli-si oikea aika panostaa nimenomaan vesihuollon saneerauksiin. Kyse on välttämättö-mistä investoinneista ja todennäköisesti saneerauseuro työllistääkin enemmän kuin uudisrakentamiseuro. Saneeraukset eivät myöskään lisää tulevaisuuden käyttökus-tannuksia kuten uusinvestoinnit.

Valtion avustukset ohjaavat ihmisten ja yritysten käyttäytymistä. Kun avustuk-sia myönnetään uudisrakentamiseen, niin kaikki kiinnostuvat uudisrakentamisesta. Valtiolta tulisikin tässä tilanteessa löytyä keinoja siihen, miten kaikki kiinnostuisi-vat saneerauksista. Kyse ei välttämättä ole valtion rahoituksen lisäämisestä, vaan sen mahdollisimman järkevästä kohdentamisesta.

Kuntien talouden heikkeneminen johtaa talousarvioiden uudelleen arviointiin. Vesihuolto on hyvin pitkälle terveydensuojelu-, ympäristö- ym. lainsäädännön ja lu-pamenettelyjen säätelemää. Lisäksi asiakkaiden ja laitosten väliset yksityisoikeudel-liset sopimukset edellyttävät laitoksilta tietyn palvelutason säilyttämistä. Laitos sen enempää kuin sen omistajakaan ei voi säästösyistä yksipuolisesti poiketa näistä.

Kuntalakiin lisättiin vuonna 2007 kunnallisia liikelaitoksia koskevat säännökset. Useat kuntien vesihuoltolaitokset toimivat tänä vuonna ensimmäistä vuottaan kunta-lain uusien säännösten mukaisina liikelaitoksina. Kuntien tekemät taloutensa terveh-dyttämistä tukevat päätökset ovat joissain tapauksissa tehty kuntalain liikelaitoksia koskevista säännöksistä piittaamatta. Seurauksena saattaa olla asiakkaille sopimusten mukaan tarjottavien palvelujen vaarantuminen joko lyhyellä tai pitkällä tähtäyksellä. Syntyvät näennäiset säästöt eivät kuitenkaan ole käytettävissä kunnan muun talou-den rahoittamiseen. Sekä kuntalain mukaiset liikelaitossäännökset että vesihuolto-lain mukainen kohtuullisen tuoton periaate johtavat siihen, että laitoksille kertyneet säästöt tulee käyttää vesihuoltopalveluihin.

On aika panostaa vesihuollon saneerauksiin

RaunO PiiPPOVesi- ja viemärilaitosyhdistysE-mail: [email protected]

Innovatiivisia vedenpuhdistusratkaisujaKemira on maailman johtava epäorgaanisten saostuskemikaalien toimittaja. Yhtiö tarjoaa vedenpuhdistus- jalietteenkäsittelyratkaisuja kunnallisille ja yksityisille vedenpuhdistamoille sekä teollisuuteen.Vesikemikaaliliiketoimintaa on yli 30 maassa.

Kemira OyjPorkkalankatu 3

PL 33000101 Helsinki

www.kemira.com

6 Vesitalous 3/2009

Vesihuolto


Yhdyskuntien talousveden tuo-tannon perustuessa yhä enem-män tekopohjaveteen tulee me-netelmän perusteista hankkia lisää tie-toa. TTY:n kemian ja biotekniikan lai-toksella vuosina 2004–2008 suoritettu tekopohjavesitutkimus (Kolehmainen) oli jatkoa tekopohjaveden tuotan-non pioneeritutkimuksen TEMU:n (Helmisaari ym. 2006) mikrobiologi-sille tutkimuksille. Tuoreessa tutkimuk-sessa perehdyttiin humuksen poistumi-sen mekanismeihin mikrobiologisesta näkökulmasta. Tavoitteena oli saada li-sää tieteellistä tietoa orgaanisen aineksen

eli humuksen poistumismekanismeista sekä mikrobiyhteisödynamiikasta teko-pohjaveden muodostuksessa.

Koska ympäristöolosuhteet vaikut-tavat mikrobien kasvuun ja aktiivisuu-teen, voidaan niiden toimintaan vai-kuttaa teknisin keinoin. Mikro-orga-nismeja onkin jo vuosisatojen ajan hyö-dynnetty erilaisissa bioteknisissä proses-seissa, kuten pilaantuneen ympäristön puhdistamisessa ja jäteveden käsittelys-sä. Esimerkiksi klooratuilla liuottimilla pilaantuneen pohjaveden bioremediaa-tio on jo vakiintunutta tekniikkaa maa-ilmalla. Selvittämällä perustutkimuksen

avulla mikrobien toimintaan ja veden puhdistumisprosesseihin tekopohjave-den muodostuksessa vaikuttavat tekijät, opitaan harjuakviferissa tapahtuvat il-miöt tuntemaan paremmin ja sitä kaut-ta voidaan löytää uusia keinoja proses-sin hallintaan.

Humus poistuu kiinnittymällä ja hajoamallaTalousveden tuotannon keskeisin tavoi-te on eloperäisen orgaanisen aineksen poistaminen vedestä. Tekopohjaveden muodostuksessa vesi puhdistuu harju-akviferissa erilaisten fysikaalisten, ke-

Tekopohjaveden tuotannon optimointi perustutkimuksen avulla

Reija KOlehmainen TkT, vesihuollon asiantuntija Pöyry Environment OyE-mail: [email protected]

Bakteerit ja juomavesi eivät kuulosta hyvältä yhdistelmältä. Tampereen teknillisellä yliopistolla (TTY) joulukuussa 2008 tarkastettu väitöstutkimus (Natural Organic Matter Biodegradation and Microbial Community Dynamics in Artificial Groundwater Recharge) kuitenkin osoittaa, että bakteereilla on keskeinen rooli tekopohjaveden muodostuksessa. Vaikka tekopohjavettä on tuotettu maailmalla jo satojen vuosien ajan, ei veden puhdistumismekanismeista harjuakviferissa ole ollut riittävästi tieteellistä tietoa, joka avaisi mahdollisuuksia menetelmän nykyistä parempaan prosessin hallintaan ja optimointiin. Tekopohjavesitutkimuksen pitkän tähtäimen tavoitteena onkin muokata tieteelliseltä perustaltaan pätevä talousveden tuotantotapa mahdollisimman optimaaliseksi tuotetun veden laadun ja ympäristövaikutusten suhteen.

Vesihuolto

8 Vesitalous 3/2009

Vesihuolto Vesihuolto

miallisten ja biologisten mekanismien johdosta veden kulkeutuessa imeytys-alueelta vedenottokaivoille. Pääasialliset humuksen poistumismekanismit ovat sorptio eli kiinnittyminen maapartik-keleiden pintaan sekä biohajoaminen. Biohajoamisessa mikro-organismit hyö-dyntävät orgaanista ainesta kasvuunsa ja energian tuotantoon mineralisoiden sen lopulta hiilidioksidiksi ja vedeksi. Kaiken kaikkiaan puhdistumisprosessit ovat hyvin monimutkaisia ja dynaami-sia, sillä orgaanista ainesta kiinnittyy ja irtoaa sekä hajoaa kaiken aikaa. Lisäksi biohajoamisen yhteydessä muodostuu biomassaa, joka sekin ajan myötä ha-joaa. Biohajoamisen rooli on keskeinen tekopohjaveden muodostamisen pitkä-aikaista toimivuutta ajatellen.

Biohajoamiseen vaikuttavat monet tekijätYmpäristöolosuhteet vaikuttavat kes-keisesti mikro-organismien aktiivi-suuteen ja siten biohajoamisen tehok-kuuteen. Seuraavassa on lyhyt kuva-us joidenkin tekijöiden vaikutuksesta biohajoamiseen.

1. LämpötilaLämpötila vaikuttaa sekä kemiallisten että mikrobiologisten reaktioiden no-peuteen. Alhaisissa lämpötiloissa ravin-teiden kulkeutuminen soluun hidas-tuu, eikä biohajoaminen siten ole ko-vin tehokasta.

Väitöstutkimuksessa lämpötilan vai-kutusta biohajoamiseen tutkittiin kah-della koelaitesimulaatiolla yhteistyössä Geologian tutkimuskeskuksen kanssa. Hiekkakolonnissa, jonka läpi johdet-tiin Roineen vettä, suurin osa orgaani-

sesta aineksesta poistui jo ensimmäiseen näytteenottopisteeseen mennessä eli 0,6 metrin matkalla. Kokonaisorgaanisen hiilen eli TOC:n pitoisuutena mitattu-na poistuma oli yli 900 vuorokauden mittaisen koejakson aikana keskimää-rin 76 prosenttia. Tämän jälkeen vähe-nemä oli selvästi vähäisempää: koko ko-lonnin matkalla (18,5 m) keskimääräi-nen TOC-poistuma oli 81 prosenttia. Biohajoamisen osuus orgaanisen hii-len poistumasta 0,6 metrin matkalla oli 6 °C lämpötilassa 32 prosenttia ja 23 °C lämpötilassa 38 prosenttia (hydraulinen kuorma 0,3 m3/(m2d)).

Leijupetireaktorilla tehdyissä ko-keissa orgaanisen aineksen biohajoami-selle Roineen vedessä saatiin lämpöti-lakertoimeksi (Q10) 2,3 eli lämpötilan nousu 10 asteella nosti biohajoamisen hapenkulutusnopeutta 2,3-kertaisesti (Kuva 1).

Lämpötilaa ei tekopohjaveden muo-dostuksessa voida säätää, mutta saa-tu tieto osoittaa biohajoamisen roolin vaihtelevan eri vuodenaikoina etenkin imeytyksen alkupäässä, jossa lämpötilan vuodenaikaisvaihtelua esiintyy. Myös biomassan muodostuminen kiihtyy ve-den lämpötilan noustessa.

2. Hydraulinen kuormaHydraulisen kuorman lisääntyminen te-hostaa biosaatavuutta eli nopeutta, jolla

humusmolekyylit kulkeutuvat hiekka-partikkeleiden pinnoilla olevien mik-robien käyttöön. Tämä lisää mikrobien aktiivisuutta erityisesti vähäravinteisissa olosuhteissa. Tällainen tilanne vallitsee tekopohjavesiakviferissa.

Väitöstutkimuksessa hydrauli-sen kuorman vaikutusta biohajoami-seen tutkittiin koelaitesimulaatioilla. Hiekkakolonnissa biohajoamisen osuus orgaanisen aineksen poistumasta oli 32 prosenttia hydraulisen kuorman ollessa 0,3 m3/(m2d) ja 52 prosenttia hydrauli-sen kuorman ollessa kymmenkertainen eli 3,0 m3/(m2d) (T = 6 °C).

Tulos osoittaa, että tekopohjaveden muodostuksessa imeytysvesimäärän nosto todennäköisimmin lisää bioha-joamisen osuutta orgaanisen aineksen poistossa. Raja tulee kuitenkin jossain vaiheessa vastaan, sillä virtaaman nous-tua tietylle tasolle voi pinnoille kiinnit-tynyt biomassa alkaa huuhtoutua pois akviferista virtaavan veden mukana. Käytännössä rajan imeytettävälle vesi-määrälle asettavat imeytysalueen hyd-rogeologiset olosuhteet.

3. Ravinnekoostumus, -pitoisuus ja -saatavuus Tekopohjaveden tuotantoa ajatellen bio-hajoamiseen keskeisesti vaikuttavia teki-jöitä ovat ravinnekoostumus, -pitoisuus ja -saatavuus. Humuksen kompleksinen

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28T [oC]

Rat

e [m

gDO (g

biom

ass h

) -1

]

MeasuredCalculated

Kuva 1. Orgaanisen aineksen biohajoamisen nopeus (hapenkulutusnopeus) lämpötilan funktiona leijupetireaktorissa, jonka läpi johdettiin Roineen vettä.

Vesihuolto


Vesihuolto

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28T [oC]

Rat

e [m

gDO (g

biom

ass h

) -1

]

MeasuredCalculated

Kuva 1. Orgaanisen aineksen biohajoamisen nopeus (hapenkulutusnopeus) lämpötilan funktiona leijupetireaktorissa, jonka läpi johdettiin Roineen vettä.

rakenne vaikeuttaa bakteereiden kykyä hajottaa sitä. Väitöstutkimuksessa leiju-petireaktorilla suoritetut panoskokeet osoittivat humuksen biohajoamisen ta-pahtuvan vaiheittain. Ensin mikrobit hyödyntävät helpoiten saatavissa olevat humusfraktiot, jonka jälkeen biohajoa-minen hidastuu käytettävissä olevien humusmolekyylien ollessa vaikeammin hajotettavia.

Humuksen kompleksisuuden lisäksi biohajoamista voi rajoittaa jonkin ravin-teen vähäinen pitoisuus. Suomalaisissa järvissä fosfori toimii yleisesti rajoit-tavana ravinteena. Myös Tuusulan Jäniksenlinnan tekopohjavesilaitoksella fosfori osoittautui biohajoamista rajoit-tavaksi minimiravinteeksi.

Tekopohjaveden tuotannon opti-mointia ajatellen tulos viittaa siihen, että pieni fosfaatin lisäys imeytettävään veteen saattaisi tehostaa biohajoamis-ta. Fosfaatin lisääminen pohjaveteen ja sen vaikutus biohajoamiseen ja bio-massan muodostukseen vaatii kuiten-kin paljon lisää laboratoriomittakaa-van tutkimuksia, sillä toimenpide vaa-tisi viranomaistahojen hyväksynnän. Fosfaattimäärien tulisi joka tapaukses-sa olla riittävän pieniä, jotta biomassan kertyminen ei muodostuisi liialliseksi ja jotta fosfaattipitoisuus laskisi riittävän alhaiselle tasolle ennen veden johtamis-ta vesijohtoverkostoon.

Koska suuri osa orgaanisesta ainek-sesta poistuu jo imeytyksen alkupääs-sä ja koska biohajoaminen on voimak-kainta imeytyksen alkupäässä, mikrobi-en ravinnesaatavuus ja siten hajottamis-kyky heikkenee pitkin imeytysmatkaa. Väitöstutkimuksessa asiaa tarkasteltiin bakteereiden tuottamien niin sanottu-jen solun ulkopuolisten entsyymien ak-tiivisuuksien muutoksina. Solut lisäävät kyseisten entsyymien tuotantoa, mikäli ympäristössä ei ole helposti soluun kul-jetettavia ravinteita vaan suurikokoiset molekyylit pitää ensin pilkkoa pienem-miksi solujen ulkopuolella.

Esimerkiksi fosfaatin vapauttami-seksi suurikokoisista molekyyleistä so-lut tuottavat fosfataasi-entsyymejä. Tuusulan Jäniksenlinnan tekopohjave-silaitoksella näiden entsyymien aktiivi-suudet nousivat huomattavasti koko-naisfosforipitoisuuden vähentyessä pit-kin imeytysmatkaa (Kuva 2).

4. Mikrobiyhteisön rakenne

Mikrobien aineenvaihdunnan eli meta-bolian moninaisuudesta johtuen erilai-set ympäristöolosuhteet suosivat erilai-sia lajeja. Koska tekopohjaveden muo-dostuksessa imeytysmatkalle muodos-tuu ravinnegradientteja, tarkoittaa se mikrobien kannalta olosuhteiden vaih-tumista pitkin matkaa.

Väitöstutkimuksessa mikrobiyhtei-södynamiikkaa tarkasteltiin yhteistyössä Jyväskylän yliopiston kanssa sekä täyden mittakaavan tekopohjavesilaitoksilla että hiekkakolonnisimulaatiolla. Kumpikin tarkastelu osoitti järviveden mikrobiyh-teisön muuttuvan radikaalisti heti imey-tyksen alkuosassa. Kuvassa 3 on esitetty bakteereiden 16S RNA-geenin pituus-variaatio-analyysiin (LH-PCR) perus-tuen bakteeriyhteisön muutokset pitkin imeytysmatkaa. Jo ensimmäiseen näyt-teenottopisteeseen (P2=0,6 m) mennes-sä veden bakteeriyhteisö muuttui mer-kittävästi Roineen veden (P1) yhtei-söön verrattuna. Erityisesti aktinobak-teereiden osuus väheni huomattavasti. Tämän jälkeen muutokset olivat selvästi vähäisempiä. Järviveden bakteerit eivät siis sellaisenaan sopeudu harjuun vaan sinne muodostuu ko. olosuhteissa par-haiten viihtyvä yhteisö, joka on osittain

vedessä ja osittain hiekkapartikkeleiden pinnoilla. Veden ja biofilmien baktee-riyhteisöt eroavat myös toisistaan.

Tulevaisuuden haasteena mikro-biyhteisötutkimuksen osalta on selvit-tää, mikä rooli eri bakteereilla on veden puhdistumisen kannalta.

Orgaanisen aineksen poistumiseen vaikuttavat tekijätJärviveden kulkeutuessa harjussa tapah-tuu useita prosesseja, joiden seuraukse-na orgaaninen aines muuntuu muodos-ta toiseen (Kuva 4). Abioottinen ja bi-oottinen orgaanisen aineksen transfor-moituminen ovat rinnakkaisia proses-seja ja niitä voi olla vaikea erottaa toi-sistaan. Erikokoiset orgaanisen aineksen fraktiot, hiekkamatriisi ja mikro-orga-nismit ovat kiinteässä vuorovaikutuk-sessa toistensa kanssa virtaavan veden välityksellä. Orgaanisen aineksen pois-tumisprosesseihin, kuten biohajoami-seen ja sorptioon, ja niiden suhteellisiin osuuksiin vaikuttavat sekä paikkasidon-naiset että prosessin ohjaukseen liittyvät tekijät. Paikkasidonnaisia tekijöitä ovat muun muassa alueen geokemialliset ja hydrologiset olosuhteet sekä ilmasto. Prosessin ohjaukseen liittyviä tekijöitä

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

0

5

10

15

20

25

30

35

Päijänne Basin 10 m 120 m 330 m 480 m GW

tot-P

[µg

l -1 ]

Hyd

roly

sis ra

te x

10

-19

[mol

(h c

ell)

-1]

PME 101007 PME 171207 tot-P 101007 tot-P 171207

Kuva 2. Fosfomonoesteraasi-entsyymin aktiivisuus ja kokonais-P-pitoi-suus pitkin imeytysmatkaa sekä luonnontilaisessa pohjavedessä (GW) Jäniksenlinnan tekopohjavesilaitoksella loka- ja joulukuussa 2007.

�0 Vesitalous 3/2009


Kuva 3. Bakteeriyhteisömuutokset pitkin imeytysmatkaa 18,5 metriä pitkässä hiekkakolonnissa. Merkkien selitykset: P1=Roineen vesi, P2-P17=näytteenottopisteet pitkin kolonnia.

puolestaan ovat imeytettävälle vedelle mahdollisesti suoritettava esikäsittely, imeytysveden määrä, imeytysmenetel-mä, imeytysmatkan pituus ja viipymä-aika (Reijonen 2003).

Osalla edellä mainituista tekijöistä on vaikutusta veden laatuun sinällään, osal-la puhdistumisprosesseihin (kuten bio-hajoamisen osuuteen) ja osalla menetel-män ympäristövaikutuksiin. Esimerkiksi imeytysmenetelmän valinnalla voidaan vaikuttaa sekä tekopohjavesilaitoksen ympäristövaikutuksiin että orgaanisen aineksen poistumiseen. Myös tällä sa-ralla voitaisiin perustutkimuksen avulla löytää keinoja tuotannon optimointiin. Esimerkiksi allasimeytyksen osalta tut-kimisen arvoista olisi eri pohjamateri-

aalien kyky poistaa orgaanista ainesta. Tehokas orgaanisen aineksen poistumi-nen jo altaan pohjassa vähentäisi syväl-le akviferiin kulkeutuvan orgaanisen ai-neksen määrää. Altaan pohja tosin vaa-tisi säännöllistä puhdistusta väistämättö-män tukkeutumisen vuoksi.

Perustutkimuksen avulla työkaluja tuotannon optimointiinKuten edellinen tarkastelu osoittaa, pe-rustutkimuksen avulla voidaan löytää työkaluja tekopohjavesiprosessin op-timointiin. Vaikka väitöstutkimuksen perusteella biohajoamisen osuus orgaa-nisen aineksen poistossa voi olla mer-kittävä eli 30…50 prosenttia, voitaisiin

sen osuutta edelleen lisätä suunnitte-lulla ja teknisin keinoin. Tarkastelussa täytyy muistaa se, että orgaaninen ai-nes ei poistu tekopohjavesiharjussa 100-prosenttisesti vaan noin 70…90-prosenttisesti. Lisäksi on huomioitava, että hiekkapartikkeleihin kiinnittynyt humus irtoaa jossain määrin ja hajo-aa pitkän ajan kuluessa. Näistä proses-seista ei kuitenkaan vielä ole tieteellis-tä tietoa.

On selvää, että tekopohjavesi-prosessi on aina jossain määrin paik-kasidonnainen. Tämä tarkoittaa si-tä, että yhdellä tekopohjavesilai-toksella saatuja tuloksia ei sellaise-naan voida rinnastaa muihin laitok-siin. Koelaitesimulaatioiden tuloksia

Vesihuolto

��Vesitalous 3/2009

Vesihuolto

ei myöskään voida suoraan soveltaa täyden mittakaavan tekopohjavesi-laitoksiin. Laitoskohtaisia tutkimuk-sia siis tarvitaan. Lisäksi veden puh-distumisprosessien monimutkaisuus ja harjun heterogeenisuus sekä mit-tavuus lisäävät tutkimuksen haasteita ja edellyttävät eri alojen asiantuntijoi-den välistä yhteistyötä, tutkimusme-netelmien kehittämistä sekä innova-tiivisuutta tutkimuskokonaisuuksien suunnitteluun.

Kuva 4. Humuksen muuntuminen ja siihen vaikuttavat tekijät tekopohjavesiakviferissa. NOM = natural organic matter (eloperäinen orgaaninen aines), HMW = high molecular weight (suurikokoinen), LMW = low molecular weight (pienikokoinen).

Paikkasidonnaiset tekijät:

Geokemialliset olosuhteet

Hydrologiset olosuhteet

Ilmastolliset olosuhteet

Hajoaminen Polymerisaatio

Prosessin ohjaukseen liittyvät

tekijät:

Esikäsittely

Imeytysmenetelmä

Imeytysvesimäärä

Imeytysmatkan pituus

Viipymäaika

HMWNOM

LMWNOM

Hiekka- matriisi

Mikro-bit

Irtoaminen Kiinnittyminen

Hajoamistuotteet Biohajoaminen

Desorptio Adsorptio

Tekopohjavesi

Raakavesi (laatu)

KirjallisuusHelmisaari, H.-s., illmer, K., Derome, J., Hatva,

t., Kitunen, V., lindroos, a.-J., Miettinen, i., Pääkkönen, J. & Reijonen R. 2006. artificial recharge in Finland through basin and sprinkling infiltration: soil processes, retention time and water quality. Unesco IHP-VI, Series on Groundwater 13: 280-285.

Kolehmainen, R. 2008. Natural organic matter bio-degradation and microbial community dynamics in artificial groundwater recharge. tampereen tek-nillinen yliopisto, julkaisu 781, väitöskirja, issN 1459-2045.

Reijonen, R. 2003. tekopohjavesilaitoksen mitoituspe-rusteet. Julkaisussa: Helmisaari, H.-s., illmer, K., Hatva, t., lindroos, a.-J., Miettinen, i., Pääkkönen, J. & Reijonen, R. (toim.). tekopohjaveden muo-dostaminen: imeytystekniikka, maaperäprosessit ja veden laatu. teMu-tutkimushankkeen loppu-raportti. Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 902:186.

Vesitalous_3_2009_180x60.indd 1 5.5.2009 11:04:30



Pirkanmaan keskuspuhdistamon yleissuunnitelma ja YVaPirkanmaan keskuspuhdistamohanke eteni aikaisempien taustaselvitysten pohjalta vuonna 200� alka-neeseen puhdistamon ja siirtojärjestelmien yleissuunnitteluun sekä hankkeen ympäristövaikutusten arviointiin. Vuoden 200� keväällä valmistuneessa yleissuunnitelmassa esitettiin teknisesti ja taloudelli-sesti toimivimmat puhdistamoratkaisut siirto- ja purkulinjoineen. Hankkeeseen osallistuneilta �4 kun-nalta on pyydetty syksyyn 200� mennessä kannanotot hankkeen toteutusvaiheeseen osallistumisesta. Hankkeen toteutuessa puhdistamolla käsiteltäisiin noin 4�0 000 asukkaan jätevedet.

PeKKa PesOnenTkL, toimitusjohtajaTampereen VesiE-mail: [email protected]

Kirjoittaja on toiminut aiemmin muun muassa Oulun Veden johtajana, Seinäjoen vesihuoltopäällikkönä ja Kyrönjokilaakson Vesi Oy:n toimitusjohtajana.

anne-maRi auROlaTkL, prosessiasiantuntijaPöyry Environment Oy,E-mail: [email protected]

Kirjoittaja on toiminut Pirkanmaan keskuspuhdistamohankkeessa projektipäällikkönä, vastasi laitoksen prosessisuunnittelusta sekä kolmen osatehtävän yhteensovittamisesta suunnitteluvaiheiden edetessä.

Kuva 1. Pirkanmaan keskuspuhdistamon sijoittuminen lentokentän pohjoispuolelle Pirkkalaan.

Vesihuolto

�3Vesitalous 3/2009

Vesihuolto

Kuva 1. Pirkanmaan keskuspuhdistamon sijoittuminen lentokentän pohjoispuolelle Pirkkalaan.

Vuonna 1997 valmistui alusta-va selvitys mahdollisen keskus-puhdistamon sijaintipaikasta. Maakuntakaavan valmistelun yhteydes-sä (2003–2005) varautumistarve kes-kuspuhdistamoon tunnistettiin, mut-ta puhdistamolle ei osoitettu paikkaa. Pirkanmaan alueellinen vesihuollon ke-hittämissuunnitelma laadittiin kaksivai-heisena selvityksenä vuonna 2003. Siinä tarkasteltiin useita kehittämisvaihtoeh-toja. Vaihtoehdoissa, jotka perustuivat keskuspuhdistamoon, esitettiin kaikki-aan neljä eri sijoituspaikkavaihtoehtoa.

Vuonna 2006 valmistui Pirkanmaan keskuspuhdistamon sijainti- ja pur-

kupaikkavaihtoehtojen vertailu. Vertailussa oli mukana neljä mahdol-lista puhdistamon sijaintipaikkaa ja neljä purkupaikka-aluetta. Vertailun tuloksena soveltuvimmat sijaintipai-kat olivat Koukkujärvi Nokialla ja Lentokenttä pohjoinen Pirkkalassa. Melon sijaintipaikka todettiin tekni-sesti edellä mainittuja huonommaksi ja Saukonvuoren sijaintipaikan kalliore-surssit riittämättömiksi.

Pirkanmaan keskuspuhdistamon yleissuunnitelma laadittiin vuosina 2007 – 2008 Pirkanmaan 14 kunnan alueel-la syntyvien jätevesien käsittelemiseksi. Yleissuunnitelma koostui laitossuunnit-

telun osatehtävästä sekä jätevesien joh-tamiseksi ja purkamiseksi tarvittavien siirto- ja purkutunneleiden suunnitte-lun osatehtävästä. Sijoituspaikkavaih-toehtoina tarkasteltiin Nokialla sijaitse-vaa Koukkujärven aluetta sekä Pirkkalan lentokentän pohjoispuolista aluetta.

Samanaikaisesti aloitettiin Pirkanmaan keskuspuhdistamohankkeen ympäristö-vaikutusten arviointi (YVA), jossa yhte-ysviranomaisena toimi Pirkanmaan ym-päristökeskus. Ympäristövaikutusten ar-viointimenettelyssä tutkittiin kallioon si-joitettavan keskusjätevedenpuhdistamon rakentamisen ja käytön aikaisia vaikutuk-sia sekä vaihtoehtona 0+ nykyisten puh-



distamoiden kehittämistä vastaamaan tulevaisuuden tarpeita. Lisäksi YVA:ssa tarkasteltiin vaihtoehtoisten purkupaik-kojen vesistövaikutuksia.

Yleissuunnittelun loppuvaihees-sa käynnistettiin erillinen Pirkanmaan keskuspuhdistamon liiketoiminnan ja talouden selvitys, jossa on vertailtu puhdistamon liiketoimintamallivaih-toehtoja, esitetty hinnoittelun pohjak-si jäteveden käsittelykustannukset se-kä kirjattu laadittavissa sopimuksis-sa huomioon otettavia seikkoja ja eri sopimusmalleja.

Pirkanmaan keskuspuhdistamon yleissuunnitelmassa suunnittelutyö-tä ohjasi hankkeen ohjausryhmä, joka koostui Tampereen Veden, Pirkkalan kunnan, Nokian ja Valkeakosken kau-pungin sekä Pirkanmaan Jätehuolto Oy:n edustajista. Laajemmassa hank-keen johtoryhmässä oli mukana kaikkien 14 kunnan edustus. Yleissuunnitelman ja YVA:n laativat Pöyry Environment

Oy ja Pöyry Infra Oy.

Laitossuunnittelun vaiheetYleissuunnitelman aluksi hankkeeseen osallistuvien kuntien jätevesimäärä- ja kuormitusennusteet laadittiin kuntien antamien lähtötietojen ja asukasmäärä- sekä liittyjämääräennusteiden perusteel-la. Kuormitus- ja virtaamaennusteiden pohjalta laadittiin puhdistamon mitoi-tuskuormitus vuoteen 2040.

Pirkanmaan keskuspuhdistamon ve-siprosessivaihtoehtoina vertailtiin seu-raavia vaihtoehtoja:− typenpoisto aktiivilieteprosessilla− typenpoisto suodattimiin perustu-

villa prosesseilla − typenpoisto aktiivilietteen ja bio-

suodattimen yhdistelmällä− kalvobioreaktori

Kaikilla edellä mainituilla prosessi-vaihtoehdoilla voidaan saavuttaa vaa-dittu puhdistustulos. Jätevesien käsit-telyprosessiksi päätettiin valita aktiivi-

lieteprosessi, jonka jälkikäsittelynä on hiekkasuodatus ja puhdistetun jäteve-den UV-desinfiointi. Kustannustalou-dellisimman aktiivilieteprosessin jälki-käsittely-yksikön valinta hiekkasuoda-tuksen ja biologisen suodatuksen välillä voidaan tehdä vielä myöhemminkin en-nen toteutussuunnittelun aloittamista. Myöhäisemmällä valinnalla ei ole suur-ta vaikutusta yleissuunnitelmaan eikä merkittävää kustannusvaikutusta.

Pirkanmaan keskuspuhdistamon lie-teprosessivaihtoehtoina vertailtiin seu-raavia vaihtoehtoja:− lietteen mesofiilinen mädätys, me-

kaaninen kuivaus ja kompostointi ostopalveluna

− lietteen mesofiilinen mädätys, me-kaaninen kuivaus, terminen kuivaus

− lietteen termofiilinen mädätys, me-kaaninen kuivaus ja kompostointi ostopalveluna

− lietteen mekaaninen kuivaus, termi-nen kuivaus ja poltto

Kuva 2. Pirkanmaan keskuspuhdistamon pituusleikkaus.

Vesihuolto


Vesihuolto

− lietteen mekaaninen kuivaus ja kompostointi ostopalveluna

− lietteen ja biojätteen mesofiilinen mädätys, mekaaninen kuivaus ja kompostointi ostopalveluna

− lietteen ja biojätteen termofiilinen mädätys, mekaaninen kuivaus ja kompostointi ostopalvelunaLietteenkäsittelyprosessiksi valit-

tiin puhdistamolietteen terminen kui-vaus ja poltto puhdistamon yhteydes-sä. Polttoprosessissa syntyvän rejektin eli tuhkan määrä on vähäisin ja loppu-tuote on hygieenistä ja turvallista kuljet-taa. Tuhkan hyödyntämismahdollisuuk-sien voidaan odottaa kehittyvän myös Suomessa niin kuin ne ovat kehittyneet muualla Euroopassa muun muassa tei-den pohjarakenteissa. Lietteenkäsittelyyn voidaan vastaanottaa myös ulkopuo-lisia puhdistamolietteitä ennen kuin Pirkanmaan keskuspuhdistamon liet-teentuotanto kasvaa mitoitusmäärään. Polttolaitoksessa voidaan käsitellä puh-

distamolla syntyvät hajuja aiheuttava il-ma ilman erillistä hajujen käsittelyä.

Yleissuunnitelman toisessa vaiheessa aktiivilieteprosessin mitoitus tarkistet-tiin dynaamisen prosessimallinnuksen avulla. Mallinnuksen perusteella tar-vittava aktiivilieteallastilavuus pieneni noin 10 000 m3.

Yleissuunnittelun ensimmäises-sä vaiheessa sekä Koukkujärven että Lentokenttä pohjoisen sijoituspaikko-jen kallioresursseja selvitettiin alusta-vasti muun muassa porakonekairauk-sin. Yleissuunnittelun toisessa vaiheessa tehtiin tarkentavia kallioperätutkimuk-sia (porakonekairaukset ja seismiset luo-taukset) sekä kalliopuhdistamon yleis-suunnitelmatasoiset suunnitelmat.

Puhdistamon sijoittamisessa kallio-massaan (Kuva 2) otettiin huomioon muun muassa seuraavat seikat:− riittävä kalliokaton paksuus − kallion heikkousvyöhykkeiden

välttäminen

− puhdistusprosessin vaikutus proses-sihallien korkeusasemaan

− jäteveden nostokorkeuden mi-nimoiminen siirtotunnelista kalliopuhdistamoon

− prosessin loppupään ja purku-linjan alun riittävä korkeus-ero turbiinin tuottavan käytön mahdollistamiseksi.

− purkulinjan alkupään taso tuli pitää purkuvesistön painetason yläpuolel-la, jolloin paineellinen purku vesis-töön on mahdollinen.

− ajotunneleiden ja kuilujen sijoittaminen

− varautuminen laitoksen laajenemi-seen tulevaisuudessa

Siirtotunneleiden ja purkulinjojen suunnitteluvaiheetYleissuunnittelun ensimmäisessä osas-sa olivat mukana Koukkujärven puh-distamopaikkaan liittyvät kaksi siirto-



linjaa ja kolme purkulinjavaihtoehtoa. Lentokenttä pohjoisen osalta tarkastel-tiin yhtä siirtolinjavaihtoehtoa sekä nel-jää purkulinjaa.

Yleissuunnitelman ensimmäisen vai-heen kustannustarkastelun sekä siirto- ja purkulinjojen toiminnallisten tarkas-telujen perusteella yleissuunnitelman toisen vaiheen suunnitteluun valittiin Lentokenttä pohjoisen siirtolinja ja pur-kulinjaksi Pyhäjärveen laskeva tunne-liyhteys. Näiden kombinaatio muodos-tui yhdessä laitospaikan kanssa kustan-nustehokkaimmaksi ratkaisuksi.

Suunnitelmassa jätevedet johde-taan Tampereelta Pirkkalan kaut-ta Lentokenttä pohjoinen–laitosalu-eelle kalliotunnelissa. Jätevedet joh-detaan Tampereella siirtotunne-liin Viinikanlahdelle rakennettavan kuilun kautta. Pirkkalan, Raholan, Valkeakosken, Akaan ja Lempäälän suunnasta tulevat jätevedet johdetaan putkilinjoissa siirtotunneliin kuilujen kautta. Raholasta tuleva putkilinja alit-taa Pyhäjärven. Nokian suunnan jäteve-det siirretään puhdistamolle putkilinjal-la Pyhäjärven alitse.

Siirtotunnelin (13,5 km) reitille suunniteltujen kolmen ajotunnelin si-jainnin valinnassa on pyritty minimoi-maan ympäristölle aiheutuvat rasitteet. Ajotunnelit on suunnitelmassa varustet-tu sulkurakenteilla, joiden avulla tunne-liosuuksia voidaan käytön aikana tarvit-taessa sulkea huolto- ja kunnossapito-toimenpiteiden ajaksi.

Puhdistettu vesi johdetaan purkutun-nelin (4,7 km) loppupäässä nostokui-lun kautta paineelliseen putkeen ja si-tä kautta vesistöön. Yleissuunnitelmassa on esitetty myös varapurkuyhteys, jo-ka on normaalin purkulinjan kaltainen, Pyhäjärven rannalle johtava paineelli-nen kalliotunneli, josta puhdistettu vesi poikkeustilanteessa johdetaan kuilun ja putkilinjan kautta vesistöön.

Nokian, Valkeakosken, Akaan ja Lempäälän suunnan johtolinjojen lin-jaukset on pyritty valitsemaan siten, et-tä ne noudattelisivat jo maastossa ole-via teitä, katuja tai ajouria, joita voi-daan rakentaessa käyttää työmaayh-teyksinä. Vesistön alituksissa johdot upotetaan painotettuna pohjaan ilman erillistä kaivua. Vain rannoilla ja pur-kupäässä suoritetaan vedenalaista kai-

vua tai ruoppausta. Siirtolinjojen toi-mintaa tullaan valvomaan ja ohjaamaan keskuspuhdistamon ja pumppaamoi-den kanssa yhteisellä tiedonsiirto- ja kaukovalvontajärjestelmällä.

YVAPuhdistamon ympäristövaikutusten päätelmänä todettiin, että kaikki tar-kastellut vaihtoehdot ovat toteuttamis-kelpoisia. YVA-menettelyn aikana kan-salaisten myönteisimpänä kokema vaih-toehto 0+ ei poista nykyisten puhdista-moiden haju-, liikenne-, tulvariski- eikä maisemahaittoja. Keskuspuhdistamon sijoittuessa kallion sisään pysyvät pro-sessiolosuhteet avopuhdistamoiden olosuhteisiin verrattuna tasaisempi-na. Keskuspuhdistamossa voidaan va-rautua tehokkaasti poikkeustilanteiden hallintaan erilaisin varajärjestelmin. Vaihtoehtoisten purkupaikkojen väliset erot olivat vähäiset.

Pirkanmaan ympäristökeskus an-toi 26.3.2009 lausuntonsa keskus-puhdistamon YVA- selostuksesta. Ympäristökeskus katsoi, että arviointi-selostus on tehty YVA- lain ja –asetuk-sen mukaisesti, ja hyväksyi arviointise-lostuksen pitäen sitä olennaisilta osil-taan riittävänä, edellyttämillään täyden-nyksillä lisättynä. Täydennysarviointia tarvitaan rakentamisen aikaisista vaiku-tuksista taajama-alueella, ympäristöris-keistä vedenotolle ja poikkeustilanteis-sa sekä vaikutuksista Natura-alueiden luontoon Koukkujärven vaihtoehdos-sa. Olemassa olevien puhdistamojen saneeraamisen vaihtoehto tulisi myös saattaa vertailukelpoiseksi muiden to-teutusvaihtoehtojen kanssa.

Sijaintipaikan alustava valinta jatkosuunnitteluunPirkanmaan keskuspuhdistamon suun-nittelua jatkettiin yleissuunnitelman toi-seen vaiheeseen Lentokenttä Pohjoisen sijoituspaikassa (Kuva 1). Sijoituspaikan valinta jatkosuunnittelua varten tehtiin suunnittelun siinä vaiheessa olemassa olevien tietojen (mm. siirto- ja purku-tunneleiden kustannusten) ja alustavi-en ympäristövaikutusten perusteella. Yleissuunnitelman ensimmäisessä vai-heessa tehdyn sijoituspaikkavertailun perusteella Nokian Koukkujärvelle si-joittuvan puhdistamon vertailukustan-

nukset olivat noin 20 miljoonaa euroa suuremmat kuin Pirkkalaan sijoitetta-van puhdistamon vertailukustannuk-set. Kustannusero aiheutui pääasiassa Nokian Koukkujärvelle johdettavien jätevesien siirto- ja purkukustannuk-sista. Puhdistamon toiminnasta tai sen aiheuttamasta rakentamisen ja käytön aikaisesta liikenteestä ei aiheudu puh-distamon sijoituspaikan ympäristössä meluhaittaa, koska alue on lentokentän melualuetta. Alueella ei ole virallista ny-kyistä virkistyskäyttöarvoa eikä varaus-ta virkistyskäyttöalueeksi. Puhdistamon sijoittuminen alueelle ei aiheuta maise-mallista ristiriitaa eikä hajauta yhdys-kuntarakennetta. Alueelle on toteu-tettavissa tarvittavat liikenneyhteydet Lentokentäntieltä.

Puhdistamohankkeen elinkaarikustannukset Vertailukustannusten laskemiseksi Pirkanmaan keskuspuhdistamon, sin-ne tunneleissa ja rakennettavissa siir-toviemäreissä johdettavien jätevesien johtamisjärjestelmien sekä purkujär-jestelmien investointi- ja käyttökustan-nuksia vertailtiin 30 vuoden elinkaari-kustannusten perusteella YVA:n nolla+ -vaihtoehdon elinkaarikustannuksiin. Kustannusvertailu perustui nykyarvo-menetelmään, jossa eri vuosien inves-tointikustannukset ja käyttökustannuk-set diskontattiin nykyarvoiksi 30 vuo-den tarkasteluajanjaksolla.

Vertailukustannukset perustui-vat Pirkanmaan keskuspuhdistamon yleissuunnitelman toisen vaiheen kus-tannusarvioihin, joissa puhdista-mo sijoittuisi Pirkkalaan lentokentän pohjoispuolelle.

Pirkanmaan kalliopuhdistamon ja YVA:n nolla+ -vaihtoehdon välinen kustannusvertailu on esitetty taulu-kossa 1. Pirkanmaan keskuspuhdista-mon elinkaarikustannukset ovat noin 163 miljoonaa euroa YVA:n nolla + -vaihtoehdon elinkaarikustannuksia suuremmat, kuitenkin niin, että nol-la+ -vaihtoehdon käyttökustannukset olivat korkeammat. Suurin elinkaa-rikustannusero aiheutui Pirkanmaan keskuspuhdistamoon johdettavien jätevesien siirtotunneleista ja tarvit-tavista uusista viemärilinjoista sekä purkutunnelista.

Vesihuolto


Vesihuolto

Esitetyissä investointikustannusar-vioissa on otettu huomioon seuraavat investoinnit:− laitoksen maanrakennus-, rakennus-

ja kalliorakennuskustannukset− laitoksen koneisto-, LVI- ja

SIA- kustannukset korvausinvestointeineen

− siirto- ja purkutunneleiden kalliorakennuskustannukset

− siirtoviemäreiden rakennuskustan-nukset sekä koneistokustannukset korvausinvestointeineenEsitetyissä käyttökustannusarvi-

oissa on otettu huomioon seuraavat kustannukset:− energiakustannukset− kemikaalikustannukset− palkkakustannukset− ostopalvelut, vesistö- ja puhdista-

motarkkailu sekä polttolaitoksen tuhkan loppusijoituskustannukset

− korjaus- ja kunnossapitokustannuksetTaulukon 1 vertailukustannuksissa ei

ole mukana muun muassa Tampereen Raholan ja Viinikanlahden puhdista-moiden tonttien arvoa, mikäli ne va-pautuisivat puhdistamokäytöstä.

Hankkeen toteutusaikataulu ja jatkotoimenpiteetYleissuunnitelmavaiheessa Pirkanmaan keskuspuhdistamon tavoiteltavaksi käyt-töönottovuodeksi on esitetty vuosi 2020. Ennen noin viiden vuoden ajalle ajoittu-vaa rakentamisvaihetta edeltävät hanke-vaiheet on esitetty taulukossa 2. Toteutus voi tosin viivästyä olennaisesti, mikä-li Tampereen nykyisillä puhdistamoilla joudutaan toteuttamaan kokonaistypen poisto vireillä olevasta keskuspuhdista-mohankkeesta huolimatta. Asia on par-haillaan KHO:n käsiteltävänä.

Taulukko 1. Pirkanmaan keskuspuhdistamon (sijoituspaikkana lentokentän pohjoispuoli Pirkkala) ja YVA:n nolla+ -vaihtoehdon vertailukustannukset.

Taulukko 2. Pirkanmaan keskuspuhdistamon hankevaiheet.

Kuvaus PiPu/Pirkkala Nolla+*LaitoksetUudisinvestoinnit € 219 300 000 141 000 000Diskontatut korvausinvestoinnit €

38 800 000 39 600 000

Diskontatut käyttökustannukset €

115 600 000 155 500 000

Diskontattu jäännösarvo € -5 400 000 0Elinkaarikustannukset € 368 000 000 336 000 000

Uudisinvestoinnit € 112 000 000 140 000*Diskontatut korvausinvestoinnit €

790 000 20 000*


6 300 000 450 000*

Diskontattu jäännösarvo € -10 000 000 0Vertailukustannukset € 109 100 000 610 000

Uudisinvestoinnit € 24 500 000 -Diskontatut korvausinvestoinnit €

0 -


110 000 -

Diskontattu jäännösarvo € -2 200 000 -Vertailukustannukset € 22 400 000 0

Kuvaus PiPu/Pirkkala Nolla+*Yhteenlasketut uudisinvestoinnit €

355 800 000 141 140 000

Yhteenlasketut diskontatut korvausinvestoinnit €

39 590 000 39 620 000

Yhteenlasketut diskontatut käyttökustannukset €

122 010 000 155 952 192

Yhteenlasketut diskontattu jäännösarvo €

-17 600 000

Yhteenlasketut vertailukustannukset €

500 000 000 337 000 000

Jätevesien johtaminen puhdistamoille

Jätevesien purku ja varapurku

*) Pirkkalan pumppaamoiden kustannukset

AIKATAULU 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020kalliotutkimuksetYleissuunnitelmaYVASelvitysten täydennysLupaprosessiLaitoksen suunnitteluLaitoksen rakentaminenViemäritunnelien rakentaminenLaitos käynnissä Ku

ntie

n pä

ätök

set



Taloudellisessa tilanteessa ta-pahtuvat muutokset vaikut-tavat vesihuoltoon hitaasti ja vaimeasti. Taloustilanteen heiketessä osassa maata tapahtuva tonttikysynnän aleneminen vähentää verkostojen uu-disrakennustarvetta ja osaltaan, aina-kin periaatteessa, mahdollistaa sanee-raustoiminnan lisäämistä. Tähän on to-tuttu aiempienkin laskusuhdanteiden aikana. Talouden puristaessa omistajia (kunnat), voidaan varautua myös poh-dintoihin kuntien ydintoiminnoista ja niistä toiminnoista, joita voidaan hoitaa muulla tavalla kuin suoranaisesti kun-nan toimesta. Samanlaisia keskusteluita aiheuttanee kuntamäärän väheneminen ja kuntien kasvava rahoitustarve.

Ilmastonmuutokseen varautumi-nen ja muutoksen hillintään tähtää-vät toimet ovat lähivuosina tärkeitä. Vesihuollon osalta muun muassa ve-dentuotannon ja jätevedenkäsitte-lyn energiatehokkuuden merkitys li-sääntyy ja mitoitus- ja materiaalikysy-myksiä tarkastellaan uudelta pohjalta.

Sadevesien luonnonmukaista hallintaa tulee lisätä ja raakavesilähteiden suoja-usta kehittää. Omaa energiantuotantoa lisätään etenkin jos niin sanotut syöttö-tariffit toteutuvat. Jätevesilietteestä (ja jätteistä) tulee ajan oloon hyödykkei-tä ja kilpailu jäteraaka-aineista kiristyy. Ilmastonmuutokseen liittyvä tutkimus-toiminta laajenee.

Suurten ikäluokkien eläköityminen edellyttää osaamisen hallittua siirtä-mistä uusille tekijöille. Tällä saattaa ol-la myös vaikutusta varsinaisen toimin-nan organisoitumiseen, mikäli nykyi-sellä toimintamallilla ei pystytä hank-kimaan parasta mahdollista työvoimaa tulevaisuuden tarpeisiin. Suuremmat yksikkökoot ja verkostoitunut toimin-tatapa kaikkien alan toimijoiden kes-ken tulee lisääntymään.

Kun yhteiskunnallinen kehitys ta-louskehityksen heilunnoista huolimatta kuitenkin jatkuu, vesihuoltopalveluille-kin tullaan asettamaan lisävaatimuksia sekä toiminnallisesti että laadullisesti. Jatkossa edellytetään esimerkiksi jake-

Suomen Rakennusinsinöörien Liitto (RIL) on toteuttanut Rakennetun omaisuuden tila ROTI -hankkeen toisen arviointikierroksen. Arviointi suoritettiin rakennusten, liikenneverkostojen, yhdyskuntateknisten järjestelmien, energiatehokkuuden sekä koulutuksen ja kehityksen osa- alueilla kaikkiaan 60 kansallisesti johtavan asiantuntijan toimesta. Yhdyskuntateknisten järjestelmien yhteydessä arvioitiin myös vesihuollon tilaa ja tulevaisuutta. Huomioita kiinnitettiin etenkin edelleen kohoavaan verkostojen korjausvelkaan, jonka vähentämiseksi ei ole ryhdytty riittäviin toimenpiteisiin.

Rakennetun omaisuuden tila - yhdyskuntatekniset järjestelmät

TimO heinOnentoimitusjohtajaHämeenlinnan Seudun Vesi OyROTI Yhdyskuntatekniset järjestelmät paneelin puheenjohtajaE-mail: [email protected]

Vesihuolto

Vesihuolto


Vesihuolto

lukatkosten parempaa hallintaa. Loma- ja vapaa-ajan asuntojen laatutason nou-seminen lisää niin ikään keskitettyjen vesihuoltopalveluiden kysyntää, kun taas sisäinen muuttoliike saattaa jopa vähentää kysyntää syrjäseuduilla.

Valmisteilla olevalla lainsäädännöllä tulee olemaan oma vaikutuksensa. Tällä hetkellä meneillään olevia lainsäädän-töhankkeita ovat muun muassa vesi-huoltolain ja vesilain uudistukset sekä juomavesidirektiivin uusiminen.

Vesihuoltojärjestelmien nykytilaValtaosa suomalaisista on keski-tettyjen vesihuoltopalveluiden pii-rissä. Asukkaista noin 90 prosent-tia on liittynyt vesijohtoverkostoon ja 80 prosenttia viemäriverkostoon. Vesijohtoverkoston liittymisasteissa

on pieniä valtakunnallisia eroja, jotka johtuvat muun muassa yksityiskaivois-ta saatavissa olevan veden määrästä ja laadusta. Viemäriverkostoon liittynei-den määrä on viime vuosina noussut etenkin haja-asutuksen jätevesihuoltoa koskevan lainsäädännön (niin sanottu haja-jätevesiasetus) kehittyessä.

Vesihuoltolain mukaan luokiteltuna Suomessa on yhteensä noin 1500 vesi-huoltolaitosta. Kunnalliset vesihuolto-laitokset, jotka vastaavat yli 90 prosen-tista toiminnan volyymista, toimivat kunnallisina liikelaitoksina tai osana kunnan organisaatiota ilman kunnal-lista liikelaitosasemaa.

Maamme noin tuhannesta yksityis-oikeudellisesta vesihuoltolaitoksesta lukumäärältään valtaosa on pienehkö-jä vesiosuuskuntia, joista osa huolehtii myös viemäröinnistä. Lisäksi on joita-

kin alueellisia osakeyhtiöitä, jotka ovat syntyhistorialtaan joko käyttäjäperus-teisia tai muodostettu kunnallisista ve-sihuoltolaitoksista. Vesihuoltomaksujen alhaisesta tasosta huolimatta varsinkin suurten vesihuoltolaitosten vaikutus omistajakaupunkien rahoitustilantee-seen on poikkeuksetta merkittävä.

Tietoja vesihuoltojärjestelmien ny-kytilasta on vaikeaa hankkia, kos-ka alan tilastointi on laiminlyöty. Vesijohtoverkostoa on noin 92 000 ki-lometriä. Viime vuosien vesijohto-verkostojen uudisrakentaminen on ollut noin 1 600 km/vuosi (noin 1,7 prosenttia kokonaispituudesta). Jätevesiviemäri- ja hulevesiverkostoa on 46 000 km uudisrakentamistason ollessa vuosittain noin 950 km (noin 2,1 prosenttia kokonaispituudesta). Tärkeä osa vesihuoltojärjestelmää ovat

Vesihuolto

20 Vesitalous 3/2009


kiinteistöjen omistuksessa ja kunnos-sapidossa olevat tonttijohdot, joita on yhteensä noin 25 000…30 000 km. Jätevedenpuhdistamoita on 470.

Laskuttamaton vesimäärä on laitok-sesta riippuen yleensä tasolla 10…20 prosenttia verkostoon pumpatus-ta ja koostuu yleisen käsityksen mu-kaan suurimmalta osin vuodoista. Jätevedenpuhdistamoilla käsitellään 130 prosenttia siitä vesimäärästä, jo-ka saadaan laskutettua asiakkailta ve-denkulutuksen perusteella. Tämä joh-tuu suurelta osin jäljellä olevista seka-viemäreistä sekä luonnonvesien pää-systä viemäreihin kiinteistöjen alueilta ja muun muassa yleisten alueiden kui-vatuksen kautta (kadut, torit, puistot). Edellä kuvatun vesihuoltoinfran arvok-si arvioidaan noin 3,5 miljardia euroa. Vastaava vuotuinen investointitaso on noin 250…300 miljoonaa euroa ja ver-kostojen saneeraus- ja korjausrakenta-mistaso 115 miljoonaa euroa

Suomalaiset vedenkäsittelylaitok-set ovat pääosin hyvässä kunnossa. Ongelmana pidetään lähinnä pieni-en käsittelylaitosten suurta lukumää-rää, jolloin riskit veden laadulle tulevat pienistä käyttö- ja kunnossapitoresurs-seista. Koska maassamme on yleisesti ottaen hyvä raakaveden laatu, erityi-sen innovatiivista vedenkäsittelytekno-logiaa ei ole laajassa käytössä, vaikka sitäkin maastamme toki löytyy. Veden laadun viranomaisvalvonta ja raaka-vedenoton luvanvaraisuus tarkkailu-järjestelmineen turvaavat jo sinällään tietyn toiminnan laatutason. Nokian tapahtumista huolimatta juomavesi-huollon arvioidaan olevan hyvällä ta-solla ja edelleen kehittymässä johtuen muun muassa tiukentuvista laatuvaa-timuksista. Eräänä osoittajana luotta-muksesta on se, että pulloveden käyttö Suomessa on erittäin alhaista kansain-välisesti vertailtaessa.

Jätevedenkäsittely on maassamme korkealla tasolla. Puhdistusprosesseissa on perinteisesti sovellettu kotimaisia omaperäisiä innovaatioita, jotka juon-tavat juurensa muun muassa täkäläisen järviluonnon erityispiirteistä. Näitä eri-tyispiirteitä on pyritty ympäristöviran-omaisten taholta tuomaan esiin yleis-eurooppalaisia jäteveden käsittelyvaa-timuksia sovellettaessa maassamme

esimerkiksi typenpoiston osalta. Tämä viranomaisten toiminta sai paneelilta erityistä kiitosta. Toisaalta tiettyä epä-johdonmukaisuutta on koettu muun muassa jätevesilietteiden käsittelyn ja loppusijoituksen viranomaisohjaukses-sa, jonka koetaan vaikeuttavan tämän jätevedenkäsittelyn tärkeän osatoimin-nan kehittämistä. Jätevedenkäsittely keskittyy edelleen.

Vanhenevien vesihuoltoverkostojen uusimistasoa ei ole kyetty nostamaan merkittävästi, ja korjausvelka kasvaa huolestuttavasti. Vesijohdoista yli 30 prosenttia on yli 30 vuotta vanhaa, viemäreistä 37 prosenttia, joten nii-den laajamittainen saneeraus on vält-tämätöntä. Vesijohtojen saneeraustaso on nykyisin noin 0,4…0,6 prosenttia ja viemärien 0,6…0,8 prosenttia ver-kostopituudesta laskettuna.

Vesihuoltolinjojen saneeraus liit-tyy syvälle asennettujen vesihuolto-verkostojen osalta muita johtoverkko-ja enemmän katurakenteen saneerauk-seen, mikä on osaltaan vaikeuttanut saneeraustoimintaa aikataulullisten ja taloudellisten yhteensovittamisongel-mien johdosta. Usein saneerausmene-telmäksi joudutaan valitsemaan kau-punkikeskuksissakin kallis uudelleen rakentaminen erillisen sadevesiviemä-rin puuttuessa. Joillakin vesihuolto-laitoksilla on vaikeaa toteuttaa pitkä-jänteistä investointipolitiikkaa sanee-rausinvestointien edelleen kilpaillessa kuntaomistajan muiden päivänpolt-tavien investointitarpeiden kanssa. Merkittäväkään saneeraustason lisää-minen ei nostaisi oleellisesti vesihuol-tomaksuja investointien pitkästä vai-kutusajasta johtuen!

Mitä pitäisi tehdä?Vedenlaadun tiukkenevat normit sekä muutaman suuren vesilaitoksen pyr-kimys siirtyä käyttämään suojatumpaa vedenhankintaa (tekopohjavesi) aihe-uttaa vedenkäsittelylaitosten keskitty-mistä (3 hanketta yhteensä 250 mil-joonaa euroa). Ensi vuosikymmenellä arvioidaan olevan käynnissä viisi rahal-lisesti merkittävää jätevedenpuhdista-mohanketta (yhteensä 570 miljoonaa euroa). Myös joitakin merkittäviä siir-tojohtohankkeita arvioidaan käynnis-tyvän. Kiristyvät lupaehdot aiheuttavat

samanaikaisesti usealla laitoksella pro-sessi-investointeja saneerausinvestoin-tien lisäksi.

Kiinteistökohtaisen jätevedenkäsit-telyn tehostaminen asetuksen edellyt-tämälle tasolle siellä, missä viemäriver-kostoon ei pystytä liittymään, edellyt-tää noin 650…700 miljoonan euron investointeja (43…75 miljoonaa euroa vuodessa).

ROTI panelistit näkivät tärkeimpä-nä painotuksena, vesihuoltoverkostojen saneeraustason korottamisen nykyisestä noin 120 miljoonasta eurosta/vuosi ta-solle 320…350 miljoonaa euroa vuo-dessa vuosina 2010-2020. Näin kor-jausvelka saataisiin suurelta osin hoi-detuksi ja ikääntyvää verkostoa uusit-taisiin suunnitelmallisesti. Vuotuinen saneeraustaso olisi noin 2,5 prosenttia nykyverkkojen pituudesta. Lisäksi jat-kossakin investoidaan muun muassa sisäisen muuttoliikkeen ja asumisväl-jyyden edellyttämiin uusiin verkostoi-hin. Kiinteistöjen talojohdoista arviol-ta 15 prosenttia on saneeraustarpees-sa (15 000…20 000 kiinteistön joh-dot). Talojohtojen uusiminen tapahtuu luontevimmin putkiremonttien katu-johtosaneerausten yhteydessä.

Vesihuoltoverkostojen saneerauksen lisäämisen turvaamiseksi tulisi käynnis-tää laaja-alainen ohjelma, jossa on kak-si osaa: laitostoiminnan institutionaa-linen kehittäminen - jolla edistettäisiin saneeraukseen kykenevän laitosraken-teen muodostumista - sekä menetelmä-kehittäminen. Vesihuoltoverkostojen toimintahäiriöiden yhteiskunnallisten vaikutusten arvioimiseksi tulisi niin ikään käynnistää kehittämishanke.

Lisäksi panelistit pitivät tärkeänä laatia kriteerit hyväksyttävän vesihuol-tolaitostoiminnan tasosta, kehittää jä-tevesilietteen loppusijoittamiseen liit-tyviä menettelyjä ja yhdenmukaistaa ympäristölupakäytäntöjä.

Arvioitaessa vesihuoltojärjestelmi-en kokonaistilaa päädyttiin kouluarvo-sanaan 7½. Taso ei poikennut muus-ta rakennetusta omaisuudesta eikä ol-lut myöskään muuttunut runsas kaksi vuotta sitten suoritetun ensimmäisen ROTI -arviointikierroksen arvosta.

Tietoja ROTI hankkeesta mukaan lukien työhön osallistuneet asiantunti-jat löytyy sivuilta www.roti.fi

Vesihuolto

2�Vesitalous 3/2009

Vesihuolto

Täyden mittakaavan tutkimus Iisalmessa osoitti, että kalkkis-tabiloinnilla voidaan puhdista-molietteestä tuottaa nopeasti ja erittäin kilpailukykyisin kus-tannuksin hyvää lannoiteval-mistetta. Kalkkistabilointia ei siis kannata unohtaa, kun erilai-sia lietteenkäsittelyvaihtoehto-ja punnitaan.

Iisalmen Vuohiniemen puhdista-mo on yksi harvoista puhdista-moista Suomessa, joissa kalkkista-bilointi on yhä käytössä lietteenkäsit-telymenetelmänä. Iisalmessa käytetty menetelmä, jossa sammutettua kalkkia on sekoitettu lietteeseen ennen linko-kuivausta, ei kuitenkaan täytä sellaise-naan uuden lannoitevalmisteasetuksen (MMM, 15.3.2007) vaatimusta pH:n 12 saavuttamisesta vähintään kahden tunnin ajan. Iisalmen vesilaitos halusi kehittää kalkkistabilointimenetelmään-sä siten, että se täyttää lannoitteena käy-tettävälle lietteelle asetetut vaatimuk-

anna miKOlaDI, prosessiasiantuntijaE-mail: [email protected]

jYRi RauTiainenDI, toimitusjohtajaE-mail: [email protected]

Kirjoittajat toimivat vesihuollon asiantuntijatoimisto Kiuru & Rautiainen Oy:ssä vastaten vesihuollon yleis- ja prosessisuunnitteluun liittyvistä asiantuntijatehtävistä.

Kalkkistabiloinnin kehittäminen iisalmessa

set nyt ja myös tulevaisuudessa, vaikka vaatimukset huomattavasti kiristyisivät. Iisalmessa on pitkät, hyvät kokemuk-set yhteistyöstä alueen maanviljelijöiden kanssa ja kantavana ajatuksena se, että järkevin ja hyödyllisin paikka lietteelle on pellossa.

Keväällä 2007 käynnistettiin tut-kimusprojekti, johon osallistuivat Iisalmen vesilaitos, Nordkalk Oyj, Vesi- ja viemärilaitosyhdistys, Savonia- ammattikorkeakoulun luonnonva-rayksikkö sekä Kiuru & Rautiainen Oy. Projektissa kokeiltiin kalkkistabi-lointia täyden mittakaavan laitteistol-la eri kalkkityypeillä ja -annostuksil-la. Tavoitteena oli löytää Suomen olo-suhteisiin ja erityisesti Iisalmen alueen tarpeisiin paras kalkkistabiloinnin to-teutustapa. Kalkkistabiloinnin jälkeen liete varastoitiin vuoden ajaksi ja liet-teen ominaisuuksien muuttumista sekä mahdollisia ympäristöhaittoja seurat-tiin. Tutkimuksesta saatiin myös arvo-kasta tietoa siitä, kuinka puhdistamo-lietteen mikrobiologista laatua voidaan parhaiten tutkia. Tässä artikkelissa esi-tellään projektin toteutus ja tulokset. Aiheesta on aikaisemmin tässä lehdes-sä ilmestynyt artikkeli, jossa esitellään kalkkistabiloinnin teoreettista taustaa tarkemmin ja käyttökokemuksia maa-ilmalta (Mikola et al. 2007).

Kuva 1. Kalkkistabilointikokeissa käytetty sekoituslait-teisto toiminnassa Iisalmen Peltomäen lietekentällä.



Tutkimuksen toteutusTutkimusprojekti toteutetti in Iisalmessa kesän ja syksyn 2007 ai-kana. Varastoitua lietettä seurat-tiin vielä lokakuuhun 2008 saakka. Kalkkistabilointikokeet toteutettiin Englannista vuokratulla Crawford Equipment Ltd:n sekoituslaitteistol-la, jonka kapasiteetti oli 20 liete-t/h. Laitteisto on esitetty kuvassa 1 ja sen toimintaperiaate on kuvattu tarkem-min edellisessä artikkelissa (Mikola et al. 2007).

Tutkimuksen suunnitteluvaiheessa oli tarkoitus tehdä kokeita poltetulla ja sammutetulla kalkilla. Sammutetun kalkin kokeista kuitenkin luovuttiin, koska sen hygienisointiteho olisi jo-ka tapauksessa ollut heikompi kuin poltetun kalkin. Kokeissa päädyttiin vertaamaan rakeisen kalkin (Louhen QL 0-3 L) ja jauhemaisen kalkin (Nordkalk QL90LV) käyttöä erilai-silla kalkkiannostuksilla. Kokeissa tehtiin kaksi erää rakeisella kalkil-la ja kaksi erää jauhemaisella kalkil-la. Lietteistä analysoitiin muun mu-assa pH, kuiva-ainepitoisuus, E.coli, Salmonella, Clostridium per fringens, enterokokit, Ascaris sekä Norovirusten esiintyminen.

Lietteen varastointi tehtiin tiiviin muovipeitteen alle kasoihin. Neljän kalkkistabiloidun liete-erän lisäksi va-rastoitiin lietettä ilman kalkkilisäys-tä. Joka viikko analysoitiin pH, kui-va-ainepitoisuus ja lämpötila. Noin kuukauden välein analysoitiin lisäksi mikrobiologinen laatu ja muodostu-neet kaasut. Kaasuista mitattiin me-taani, hiilidioksidi, ammoniakki sekä rikkivety.

Projektissa analyysit tehtiin pää-asiassa standardimenetelmil lä. Norovirukset analysoitiin Helsingin yliopiston Elintarvike- ja ympäris-töhygienian laitoksen laboratorios-sa. Norovirusanalyysissä käytettiin PCR (Polymerase chain reaction) –menetelmää. Lietenäytteeseen lisät-tiin vettä ja sekoittamalla virukset saatiin vesifaasiin, josta RNA erotet-tiin analyysiä varten. Käytetty mene-telmä on kuvattu tarkemmin lähteis-sä Vuorinen et al. (2003) ja Loisy et al. (2005).

Tulokset

Kalkkistabilointiprosessissa ja varastoinnissa saavutetut olosuhteetKäytetty kalkkiannostus vaikutti suo-raan siihen, millaiset olosuhteet proses-sissa ja varastoinnissa saavutettiin. Yli 55 °C lämpötila, jota on harkittu lisät-täväksi lainsäädäntöön prosessivaati-muksiin, saavutettiin vain rakeisen kal-kin annostuksella 0,5 kg CaO / kg lie-te ka. Liete kuitenkin jäähtyi niin no-peasti, ettei 55 °C lämpötila säilynyt 2 tunnin ajan (kesto, joka on ollut esil-lä vaatimusten uudistamisen yhteydes-sä). Samalla kalkkiannostuksella rakeis-ta kalkkia käyttämällä päästiin korke-ampaan lämpötilaan (54…59 °C) kuin jauhemaista kalkkia (38 °C) käyttämäl-lä, samoin kuiva-ainepitoisuus nousi enemmän. Varastoinnin aikana ei liete-kasoissa havaittu lämmön nousua, joka olisi voinut olla merkkinä biologisesta hajoamisesta.

Kuvasta 2 nähdään, että korkeilla kalkkiannostuksilla pH 12 saavutet-tiin. Alhaisella kalkkiannostuksella pH-arvossa oli suurta vaihtelua heti kalk-kistabiloinnin jälkeen. Suurimmassa osassa näytteistä pH-arvo oli kuiten-kin alle 12. Rakeisella kalkilla pH-ar-vo säilyi yli 12:ssa koko vuoden varas-toinnin ajan. Jauhemaisella kalkilla sa-malla annostuksella saavutettiin aluksi sama pH-arvo kuin rakeisella kalkilla, mutta pH alkoi laskea nopeammin va-rastoinnin aikana. Voidaan olettaa, että kaikki rakeinen kalkki ei reagoinut heti, vaan isommat rakeet tulivat käytetyik-si vasta vähitellen varastoinnin aikana. Kalkkistabiloitu liete varastoitiin muo-villa peitettyihin aumoihin, joissa liet-teen kontakti ilman kanssa oli vähäistä. Tämä edesauttoi pH-arvon säilymistä korkeana varastoinnin ajan.

Lietteen mikrobiologinen laatu ja sen säilyminenTaulukosta 1 nähdään, että rakeisella kalkilla käsitelty liete oli mikrobiolo-giselta laadultaan hyvää tutkimukses-sa käytettyjen mikrobien perusteella. Alhainen annostus jauhemaista kalk-kia ei tuhonnut kaikkia viruksia eikä Enterococcus- bakteereja. Yllättäen myös korkea annostus jauhemaista kalkkia

osoittautui riittämättömäksi mikrobio-logisen laadun kannalta. Huonompi hygienisointi johtui oletettavasti sii-tä, että jauhemaisen kalkin sekoittues-sa huonommin jäi lietteeseen isompia möykkyjä, joiden sisään kalkki ei lain-kaan päässyt. Ascaris –loisen munia ei löytynyt kuivatusta lietteestä, joten sitä ei voitu seurata. Clostridium perfringens oli alle määritysrajan puolessa kuivatun lietteen näytteistä, mutta se otettiin kui-tenkin mukaan tutkimukseen.

Taulukko 2 osoittaa, että varastoin-nin aikana ei E.colia eikä Salmonellaa esiintynyt missään vaiheessa kalkkista-biloiduissa lietteissä. Mielenkiintoista on, että E.colit poistuivat käsittelemät-tömästäkin lietteestä viiden kuukau-den varastoinnin aikana. Salmonella poistui vielä nopeammin – jo alle kah-den kuukauden varastoinnin jälkeen. Kirjallisuudessa on esitetty samansuun-taisia tuloksia (Jepsen et al, 1997), mut-ta ainoastaan varastoinnissa kesäaika-na. Iisalmessa varastointi aloitettiin lo-kakuussa ja lietteen lämpötila oli vain 5…10˚C. Tämän tuloksen perusteella siis näyttäisi, että myös talviaikainen varastointi voi vähentää lietteen pato-geenejä. Uudelleenkasvuun viittaavia havaintoja tehtiin kesällä koe-erässä 3, kun Clostridium perfringensiä löydettiin kesäkuussa, heinäkuussa ja syyskuus-sa. Syyskuussa sitä löytyi pieni mää-rä myös koe-erästä 4. Noroviruksia ja Enterococcusta löytyi kontrollilietteestä runsaasti, mutta mistään kalkkistabi-loidusta lietteestä niitä ei löytynyt.

Hajukaasut ja valumavedetKalkkistabilointiprosessissa vapautui runsaasti ammoniakkia ja vesihöyryä, kun kalkkiannostus oli 0,5 kg CaO/kg liete ka. tai enemmän. Kuvassa 3 näkyy, kuinka käsitelty liete höyrysi hihnakul-jettimella ja kasassa. Ammoniakin ha-ju oli hyvin häiritsevä laitteiston lä-hellä. Ammoniakkia vapautui lietteis-tä varastoinnin alussa 1…2 kuukau-den ajan. Bujoczek et al. (2001) esit-tivät, että myös lieteauman sisään jää-vällä ammoniakilla olisi hygienisoiva vaikutus bakteereihin. Ammoniakilla on siis voinut olla osansa lietteen hygienisoitumisessa.

Hiilidioksidin ja metaanin muo-dostuminen varastoinnin aikana oli

Vesihuolto

23Vesitalous 3/2009

Vesihuolto

Taulukko 1. Lietteen mikrobiologinen laatu kalkkistabiloiduissa lietteissä ja kontrollilietteessä (kuivattu liete ilman kalkkia).

Koe erä E. coli

pmy/g

Salmonella

/25g

Enterococcus

pmy/g

Clostridiumperfringenspmy/g

Norovirus G2

PCR/ml

1 Rakeinen 0,5 kgCaO/kg ka

< 10 Ei havaittu



hyvin vähäistä kaikissa lietekasois-sa. Rikkivetyä ei muodostunut mis-sään kasoista koko tutkimuksen aika-na. Kalkkistabiloitujen lietteiden osal-ta on varsin ymmärrettävää, ettei biolo-ginen hajoaminen käynnistynyt, koska pH-arvo oli vielä varastoinnin lopussa-kin korkea.

Valumavedet olivat erittäin väkeviä. Tutkimuksessa ei valumavesien määrää mitattu. Voidaan kuitenkin olettaa, et-tei valumavesiä synny paljon, jos liete varastoidaan katettuun tilaan. Kalkki-stabilointiprosessissa osa vedestä sitou-tuu kemiallisesti muodostaen kalsium-hydroksidia ja osa haihtuu korkean läm-pötilan vuoksi. Valumavesiä varastoin-nissa voi siis muodostua haihtuneesta vedestä joka tiivistyy uudelleen sekä kal-siumhydroksidina sitoutuneesta vedestä, joka reagoi ilman hiilidioksidin kanssa.

Laitoksen toteuttaminen IisalmessaIisalmen uudella kalkkistabilointilai-toksella tultaisiin käyttämään rakeista kalkkia annostuksella noin 0,3…0,4 kg CaO/kg liete ka. Määrä on noin kol-me kertaa aikaisemmin käytetty kalk-

kiannostus. Jotta varmistetaan hyvä se-koittuminen, käytetään samaan tek-niikkaan perustuvaa sekoitusyksikköä kuin kokeita varten vuokrattu. Laitos on suunniteltu sijoitettavaksi sisätiloi-hin Vuohiniemen puhdistamon yh-teyteen nykyistä lietteen kuivaustilaa laajentamalla.

Lietteen varastointi on suunnitel-tu toteutettavaksi nykyiselle lieteken-tälle, jossa viemäröinti on jo olemas-sa. Kalkkistabiloitu liete varastoidaan katettuun tilaan, johon tehdään mata-lat seinärakenteet lietekasojen tukemi-seksi ja kuormauksen helpottamisek-si. Tutkimuksen aikana liete ei talvel-la jäätynyt. Tutkimustalvi oli kuitenkin poikkeuksellisen leuto, joten jäätymis-tä saattaa tapahtua kylmempinä talvi-na, koska mikrobiologinen toiminta ei kalkkistabiloidussa lietteessä käynnis-ty. Suunnittelussa huomioidaan varas-ton riittävä tiiviys ja hajukaasujen puh-distusmahdollisuus sekä minimoidaan lietteen kontakti ilman kanssa korkean pH:n säilyttämiseksi.

Uuden laitoksen ja varastotilan in-vestointikustannusten arvioidaan tässä olevan noin 1,3 miljoonaa euroa, jos-

ta stabilointilaitteiston osuus on noin 650 000 euroa, stabilointirakennuk-sen osuus noin 150 000 euroa ja liet-teen varastohallin osuus noin 500 000 euroa. Kustannuksiin vaikuttaa huo-mattavasti se, millä tavalla varastointi toteutetaan. Kalkkistabiloinnin käyt-tökustannukset tulevat olemaan noin 22 euroa/liete-m3 ja pääomakustannuk-set hallivarastoinnin kanssa noin 20 eu-roa/liete-m3. Kokonaiskustannuksiksi muodostuu tällöin 42 euroa/liete-m3. Kustannustaso on huomattavasti edul-lisempi verrattuna moniin muihin liet-teenkäsittelymenetelmiin, joissa tyypil-linen taso on 60...80 euroa/liete-m3.

JohtopäätöksetKalkkistabiloinnilla voidaan tuottaa nopeasti hygieeniset laatuvaatimukset täyttävää puhdistamolietteestä tuotettua lannoitevalmistetta. Varastoinnin aika-na on mahdollista säilyttää lietteen hyvä mikrobiologinen laatu ainakin vuoden ajan, kun kalkkiannostus on niin suu-ri, että pH 12 säilyy varastoinnin aika-na. Rakeinen kalkki osoittautui kaikil-ta osin paremmaksi kuin jauhemainen kalkki – se nosti lämpötilan ja kuiva-

Kuva 2. Kalkin lisäyksen vaikutus pH-arvoon.

Vesihuolto

Vesihuolto


Vesihuolto

ainepitoisuuden korkeammalle proses-sin aikana kuin jauhemainen kalkki, samoin pH-arvo säilyi kauemmin va-rastoinnin aikana. Rakeisella kalkilla saavutettiin myös parempi hygieeninen laatu sekä heti kalkkistabiloinnin jäl-keen että varastoinnin aikana. Rakeisen kalkin paremmat tulokset johtuivat il-meisesti sen paremmasta sekoittumises-ta ja siitä, että suuremmat kalkkirakeet reagoivat hitaammin. Pölyäminen kalk-kia syötettäessä oli selvästi suurempi on-gelma jauhemaisella kalkilla kuin rakei-sella kalkilla. Lisäksi jauhemaisen kalkin syöttö oli vaikeaa, koska kalkki holvaan-tui syöttöputkeen.

Iisalmessa tehdyt kokeet osoittivat, että hyvä sekoitus on ensiarvoisen tär-keää, jotta patogeenit saadaan poistet-tua. Lämpötilan nousu prosessin aika-na antaa hyvin osviittaa sekoituksen ja myös hygienisoitumisen tehokkuudes-ta. Tutkimuksessa nähtiin, että tutkit-tujen virusten ja bakteerien tuhoutu-miselle ei prosessivaatimukseksi esitet-

ty 55 °C lämpötila ollut välttämätön. Prosessin tehokkuuden valvonnassa lämpötila voisi kuitenkin olla järkevä mittari esimerkiksi niin, että proses-sissa pitäisi saavuttaa 50 °C lämpötila. Lämpötila-anturin tieto olisi yksinker-tainen ja toimiva laadunvarmennuskei-no. Kokeissa nähtiin myös, että proses-sin toimiessa oikein ammoniakkia muo-dostuu varsin paljon. Sen käsittelyyn täytyy siis varautua.

Enterokokkeja ja Norovirusta voi-daan pitää parempina indikaattorei-na kuin nykyisiä. E.coli ja Salmonella hävisivät turhan helposti kevyellä-kin kalkkikäsittelyllä, samoin varas-toinnissa ne poistuivat muutamassa kuukaudessa ilman mitään käsittelyä. Norovirusanalyysin ongelmana on tois-taiseksi sen kohtalaisen korkea hinta, mutta se toivottavasti laskee, jos mene-telmä yleistyy. Ascaris–loista ei löytynyt Iisalmen jätevesilietteestä ollenkaan, sa-moin Clostridium perfringens löytyi vain puolesta kuivatun lietteen näytteistä.

Näiden käyttö indikaattoribakteerina vaikuttaisi siis ongelmalliselta.

KirjallisuusBujoczek, G., Reiners, R.s., oleszkiewicz, J.a., 2001, abiotic

factors affecting inactivation of pathogens in sludge, Wat. Sci. Tech. 44 (10) 79-84

Jepsen, s.-e., Krause, M., Grüttner, H., 1997, Reduction of Fecal streptococcus and salmonella by selected treat-ment methods for sludge and organic waste, Wat. Sci. Tech. 36 (11) 203-210

loisy, F., atmar, R.l., Guillon, P., le Cann, P., Pommepuy, M., le Guyader, F.s. 2005. Real-time Rt-PCR for norovirus screening in shellfish. Journal of Virological Methods, 123, 1-7.

Mikola, a., Rautiainen, J., Puhakka e.-l., 2007, Kalkkistabiloinnin toinen näytös? Vesitalous 3/2007 22-26

Vuorinen, a. (ed.), Pitkälä, a., siitonen, a., Hänninen, M.-l., von Bonsdorff, C.H., ali-Vehmas, t., laakso, t., Johansson, t., eklund, M., Rimhanen-Finne, R., Maunula, l., 2003 sewage sludge and sludge pro-ducts for agricultural use – a study of hygienic quality (liVaKe 2001-2002), Maa- ja metsätalousministeri-ön julkaisuja 2/2003, 64 s. isBN 952-453-113-5.

Kuva 3. Ammoniakkia ja vesihöyryä muodostui prosessissa runsaasti kaikkein suurimmilla kalkkiannostuksilla.

Vesihuolto



Yhdyskuntajätevedenpuhdistamot ovat automaation ja prosessinoh-jauksen kannalta haasteellisia, sil-lä tulevan jäteveden laatu ja virtaama vaihtelevat runsaasti ja epäsäännöllises-ti. Runsaasti kiintoainetta sisältävät ym-päristöt hankaloittavat luotettavia jatku-vatoimisia mittauksia. Biofilmin kasvu näytteenottojärjestelmiin ja antureihin heikentää niin ikään luotettavuutta ja ai-heuttaa lisääntynyttä puhdistustarvetta. Ammoniumtypen poistoon suunniteltu-jen prosessien muuttaminen uudistettu-jen lupaehtojen myötä monimutkaisem-miksi kokonaistyppeä poistaviksi proses-seiksi on osaltaan lisännyt instrumentaa-tion, ohjauksen ja automaation tarvet-ta. Automaatiotekniikan jatkuva kehi-tys on myös kannustanut puhdistamoja päivittämään automaatio-ohjelmistoja ja mittalaitteita sekä omaksumaan uu-sia, kustannustehokkaita ohjausratkaisu-ja. Puhdistamoautomaation tilaa on tut-kittu kansainvälisesti (Ingildsen, 2002), mutta Suomessa ei aihepiiristä ole aiem-min tehty perusteellista selvitystä.

Suurten (> 100 000 PE) ja keskiko-koisten (30 000…100 000 PE) suoma-laisten yhdyskuntajätevedenpuhdista-moiden nykytilaa tutkittiin Teknillisen korkeakoulun Vesihuoltotekniikan osas-tolla kattavalla kyselylomakkeella sekä laitosvierailuin (Haimi et al., 2009). Myös kaksi pienempää puhdistamoa oli mukana tutkimuksessa. Kyselylomake

jakautui kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa käsiteltiin laitosten mitoitusta, kokoonpanoa ja operointia, jälkimmäi-sen osan keskittyessä instrumentaatioon, ohjaukseen ja automaatioon. Kaiken kaikkiaan lomakkeessa oli 31 kysymys-tä, joista osa oli jaettu alakysymyksiin. Kyselylomakkeen laadinnassa käytettiin apuna aiemmin Suomessa tehtyä puh-distamokartoitusta (Kangas, 2004), ai-hepiirin kansainvälistä tutkimustietoa (Olsson et al., 2005) sekä keskusteluja asiantuntijoiden kanssa. Puhdistamoista 24 vastasi kyselyyn ja vastausprosent-ti oli 70. Laitosvierailuja tehtiin yh-deksälle puhdistamolle, joiden katsot-tiin muodostavan edustavan kokonai-suuden suomalaisista eri kokoluokkien yhdyskuntajätevedenpuhdistamoista.

Puhdistamoiden toteutus ja jäteveden laatuKaikilla selvityksessä mukana olleilla laitoksilla oli käytössä aktiivilieteproses-si, mutta puhdistamoiden kokoonpanot ja käyttöratkaisut vaihtelivat. Tutkitut jätevedenpuhdistamot ovat olleet käy-tössä 7…54 vuotta, ja uusinta laitosta lukuun ottamatta kaikilla oli tehty sa-neerauksia tämän vuosikymmenen ai-kana. Käytetyimmät prosessit olivat esi-denitrifikaatioprosessi sekä samanaikai-nen nitrifikaatio ja denitrifikaatio, joita molempia on kuudella puhdistamolla. Kyselylomakkeen vastaukset koskivat

automaatio ja ohjaus suomalaisilla jätevedenpuhdistamoilla

henRi haimitekn.lis., tutkijaTKK VesihuoltotekniikkaE-mail: [email protected]

Yhdyskuntajätevedenpuhdistamoiden instrumentaation, ohjauksen ja automaation nykytilasta tehtiin kattava selvitys. Valtaosalla puhdistamoista mitataan ammoniumin, nitraatin ja fosforin pitoisuuksia jatkuvatoimisesti, mutta mittauksia käytetään harvoin prosessinohjaukseen. Kehittyneitä säätimiä on käytössä neljänneksellä puhdistamoista, ja prosessimallinnuksen suosio on kasvamassa.

Vesihuolto


Vesihuolto

joko vuotta 2006 tai 2007; tällöin puh-distusvaatimukset toteutuivat 20 laitok-sella, kun taas kolmen puhdistamon lu-paehdot eivät täyttyneet.

Jätevedenpuhdistamot on suunni-teltu eri ravinnekomponenttien pois-tamiseen. Kyselyn aikaan (marraskuus-sa 2008) 14 puhdistamolla oli käytössä

Kuva 1. Jatkuvatoimiset mittaukset ja niiden käyttö ohjauksessa jätevedenpuhdistamoilla.

Mediaani Minimi MaksimiMitoitusvirtaama, m³/d 21 500 2 500 260 000Maksimimitoitusvirtaama, m³/h 1 550 630 25 000Nykyinen virtaama / mitoitusvirtaama, % 68 35 105Lieteikä talvella, kok. N- tai NH4-N-poisto, d 14,5 6 30Lieteikä kesällä, kok. N- tai NH4-N-poisto, d 9,5 5 20Lieteikä talvella, vain org. aineen poisto, d 5 3 20Lieteikä kesällä, vain org. aineen poisto, d 3,5 2 10Jäteveden keskilämpötila, °C 12,3 8,7 16Jäteveden minimilämpötila, °C 7,0 3,3 10,1Teollisuusjäteveden osuus kuormasta, % 16 0 60Tulevan veden COD / Kok. N 11,0 8,9 18,4Energiankulutus, kWh/m³ 0,5 0,2 1,0Liuenneen hapen asetusarvo, mg/l 2,5 2,0 3,1

Taulukko 1. Puhdistamoiden toimintaan ja jäteveden laatuun liittyviä tunnuslukuja.

Kemikaali Käytössä puhdistamoilla, lkm

Keskimääräinen annostus, g/m³

Käyttötarkoitus

Ferrosulfaatti 14 128 SaostusFerrisulfaatti 9 215 SaostusKalkki 12 61 AlkalointiSooda 3 85 AlkalointiMetanoli 4 35 Hiililähde

Taulukko 2. Jätevedenpuhdistamoilla käytettyjä kemikaaleja, niiden keskimääräinen annostus ja käyttötarkoitus.

kokonaistyppeä poistava käsittelypro-sessi kun ainoastaan ammoniumtyp-peä poistava prosessi oli viidellä tutki-mukseen osallistuneella puhdistamol-la. Kahdella puhdistamoista käytettiin biologista fosforinpoistoa. Yhdellä puh-distamolla ei ollut lainkaan typenpois-tovaatimusta. Kymmentä puhdistamoa operoitiin tavoitelieteiän mukaan, kun taas yhdentoista puhdistamon käyttö perustui tavoitelietekonsentraatioon. Puhdistamoiden toimintaan ja jäteve-den laatuun liittyviä tunnuslukuja on koottu taulukkoon 1.

Puhdistamoiden käyttökustannuk-sista kemikaalien ja energian kulutuk-sen osuus on merkittävä. Yleisimmin tutkituilla laitoksilla käytetyt kemikaalit ja niiden keskimääräiset annostukset on esitetty taulukossa 2. Saostuskemikaaleja käytetään lähinnä fosforin saostamiseen ja tutkituilla puhdistamoilla yleensä ai-nakin osa niistä syötettiin virtaamapai-notteisesti. Muutamalla puhdistamol-la käytettiin saostukseen myös alumii-nipohjaisia saostuskemikaaleja tai po-lymeerejä. Alkalointikemikaaleilla pi-detään pH-arvo aktiivilietteen mikro-beille ja muulle biomassalle suotuisana. Ulkopuolista hiililähdettä puolestaan syötetään denitrifikaation tehostami-seksi. Puhdistamoiden kokonaisener-giankulutus virtaamaa kohden oli kes-kimääräisen 0,5 kWh/m³. Seitsemän puhdistamoa pystyi tarkentamaan il-mastuksen osuuden energiankulutuk-sesta; keskimäärin se oli 43 prosent-tia kokonaisenergiankulutuksesta. Kuudella laitoksella tuotettiin energiaa lietteen mädätyksestä syntyvästä bio-kaasusta. Keskimäärin tuotettu energia kattoi näillä puhdistamoilla 35 prosent-tia kokonaisenergiankulutuksesta.

Jatkuvatoimiset mittauksetKaiken kaikkiaan selvitykseen osallis-tuneilla puhdistamoilla mitattiin jatku-vatoimisesti yhteensä 18 jäteveden laa-tuun tai muuhun puhdistamon toimin-taan liittyvää muuttujaa. Online-mitta-uksia käytetään prosessin valvontaan se-kä osittain myös ohjaukseen. Laitoksen automaatiojärjestelmään tallentuu jat-kuvatoimisten mittausten data, jota voi myöhemmin hyödyntää muun muassa raportoinnissa. Puhdistusprosessien oh-jauksessa toimilaitteiden kuten pump-



pujen ja venttiilien toimintaa säädel-lään automaattisesti online-mittausten perusteella. Lukumäärät puhdistamois-ta, joilla tiettyjä ominaisuuksia mitataan jatkuvatoimisesti sekä joilla mittauksia käytetään myös ohjaukseen, on esitetty kuvassa 1.

Liuenneen hapen, kiintoaineen, lämpötilan, pH-arvon ja pinnankor-keuden online-mittalaitteet ovat va-kiintunutta tekniikkaa puhdistamoil-la; puhdistamojen hoitajat pitivät näitä mittalaitteita myös varsin luotettavina lukuun ottamatta pH- ja kiintoaine-antureita, jotka eivät toimineet kun-nolla viidenneksen vastaajista mieles-tä. Neljällätoista tutkimukseen osal-listuneista puhdistamolla oli käytös-sä jäteveden ammoniumin, nitraatin ja fosfaatin konsentraatioiden mitta-ukseen jatkuvatoimisia analysaattorei-ta, mutta kyseisten mittausten käyttö laitoksen ohjauksessa oli harvinaista. Jatkuvatoimisia ravinneanalysaattoreita oli pääasiassa käytössä laitoksilla, joilla on kokonaistypenpoistoon tarkoitettu aktiivilieteprosessi sisältäen sekä anok-sisia että aerobisia vyöhykkeitä.

Optiset happianturit ovat yleisty-neet puhdistamoilla ja laitosten hoita-jat pitivät niitä luotettavina ja helppo-hoitoisina aiemmin käytössä olleisiin anturityyppeihin verrattuna. Uusinta teknologiaa edustavat ammonium- ja nitraattianturit asennetaan suoraan ak-tiivilietealtaaseen sen sijaan, että al-taasta pumpattaisiin ja suodatettaisiin näyte erilliselle analysaattorille; kysei-senlaisia antureita on toistaiseksi käy-tössä harvalla suomalaisella puhdista-molla. Jatkuvatoimisten kokonaisfosfo-ri- ja fosfaattianalysaattoreiden nykyai-kaisimmissa malleissa on automaatti-nen kalibrointi.

Prosessien ohjaus ja mallinnusYleisin aktiivilietealtaiden ilmastuksen ohjausmenetelmä on liuenneen hapen profiilin ohjaus, joka oli käytössä 18 vastanneista puhdistamoista. Liuenneen hapen profiilin ohjaus perustuu aktiivi-lietealtaan ilmastetun osan jakamiseen useisiin lohkoihin, joiden kunkin il-mastusta ohjataan erikseen lohkokoh-taisten happimittausten ja asetusarvo-jen perusteella. Yhdellä puhdistamoista käytettiin myös jatkuvatoimista ammo-

niummittausta ilmastuksen ohjaukses-sa. Liuenneen hapen pitoisuuden ase-tusarvon mediaani ilmastetuissa loh-koissa puhdistamoilla, joilla selvityksen aikana vierailtiin, oli 2,5 mg/l.

Tulevan jäteveden ja ylijäämälietteen pumppausta lukuun ottamatta valtaosa ohjauksista puhdistamoilla oli jatkuvia (Kuva 2). Laitosten operaattorit pitivät useimpien ohjausten vaihtelualueita so-pivina. Pääosa jätevedenpuhdistamoi-den ohjauksista on toteutettu perintei-sin takaisinkytkentään perustuvin sää-töpiirein ja PID- säätimin. Kehittyneitä säätimiä kuten adaptiivisia säätimiä, su-meita säätimiä ja malleihin perustuvia säätimiä oli käytössä kuudella tutki-mukseen osallistuneella puhdistamolla. Kehittyneitä säätimiä käytetään muun muassa ilmastuksen ilmanvirran ohja-uksessa, palautuslietevirtaaman ohja-uksessa, lietteen linkouksessa sekä me-tanolin ja saostuskemikaalin syötössä. Kahdella suurista puhdistamoista oli käytössä automaatiota, jonka avulla sää-detään ilmastettujen ja ilmastamattomi-en lohkojen lukumäärää.

Prosessimallinnusta ja -simuloin-tia oli käytetty viidellä puhdistamoista, joista kolmella on käytössään oma mal-linnusohjelma. Laitosten hoitajat vas-tasivat mallinnuksen käyttökohteiksi prosessien käyttövaihtoehtojen tarkaste-

lun, prosessien suunnittelun ja laitoksen käyttöönoton tukemisen. Mallinnuksen hyödyntäminen dynaamisessa asetusar-vojen säätämisessä mainittiin yhdeksi tulevaisuuden käyttömahdollisuudek-si. Prosessien mallien riittävän tarkkaa kalibrointia pidetään haastavana, mikä osaltaan rajoittaa mallinnuksen ja simu-loinnin käyttöä puhdistamoilla. Neljä tutkimukseen osallistunutta puhdista-moa, joilla mallinnusta ei toistaiseksi ole käytetty, on harkinnut sen käyttöä. Sen sijaan 14 puhdistamoista ei ole harkin-nut mallinnuksen käyttöä.

Etävalvonta ja henkilökunnan näkemyksetValtaosalla tutkimukseen osallistuneista laitoksista on henkilöstöä paikalla viite-nä päivänä viikossa päivisin; muulloin päivystysvuorossa olevat työntekijät saa-vat häiriöiden sattuessa vikailmoituksen yleensä tekstiviestinä. Nykyaikaisilla puhdistamoilla päivystäjillä on käytös-sään kannettavat tietokoneet, joilla he pystyvät valvomaan ja ohjaamaan pro-sesseja tarpeen vaatiessa samalla tavoin kuin puhdistamon valvomosta.

Kolmentoista puhdistamohoitajan mielestä laitosten nykyisestä instru-mentaatiosta ja ohjausjärjestelmäs-tä olisi luultavasti mahdollista hyötyä enemmän. Kysyttäessä parasta tapaa pa-

Kuva 2. Jatkuvatoimisia fosforianalysaattoreita sekä automaattisia näytteen esikäsittely- ja suodatusyksiköitä.

Vesihuolto


Vesihuolto

rantaa laitoksen suorituskykyä liittyen instrumentaatioon, ohjaukseen ja au-tomaatioon seuraavat vastaukset nou-sivat esiin:- tulevan jäteveden virtaaman

ja kuorman ennustaminen reaaliaikaisesti

- online-mittausten parempi hyödyn-täminen laitoksen ohjauksessa

- parempi ilmastuksen ohjaus- luotettavammat online-mittaukset

Laitosten toiminnan parantamisen tärkeimmiksi pullonkauloiksi mainit-tiin yleisimmin viemäriverkoston vuo-tovesien, rankkasateiden sekä huleve-sien aiheuttamat virtaamapiikit. Vain kuudella puhdistamolla ei jouduttu tekemään lainkaan ohituksia vuote-na, jota vastaukset koskivat. Myös mit-talaitteiden huoltotyöt ja mittausten epäluotettavuus nousivat esiin useissa vastauksissa.

Vaikka useimmilla vierailluista lai-toksista puhdistamon operointi perus-tuu pääasiassa käytännön kokemuk-seen, poikkeuksiakin löytyy; joillain laitoksilla tehdään aktiivista kehitys-työtä seuraten kansainvälistä tutkimus-ta ja ulkomaisten laitosten uudistuksia. Suhtautuminen puhdistamoautomaati-oon laitosvierailuilla oli kiinnostunutta ja positiivista. Kaikki kyselyyn vastan-neet olivat sitä mieltä, että instrumen-taatio, ohjaus ja automaatio tulevat ole-maan puhdistamoilla entistä tärkeäm-piä lähitulevaisuudessa.

KirjallisuusHaimi, H., Mulas M., sahlstedt K., Vahala R. 2009.

advanced operation and control methods of municipal wastewater treatment processes in Finland. Water and Wastewater engineering Publications, Helsinki university of technology.

ingildsen P. 2002. Realising full-scale control in wastewater treatment systems using in situ nutrient sensors. Ph.D. thesis, university of lund, 351 s.

Kangas a. 2004. Jätevedenpuhdistamojen toiminta ja toteutukset. Vesi- ja viemärilaitosyhdistyksen monistesarja Nro 15, 161 s.

olsson G., Nielsen, M., Yuan, Z., lynggaard-Jensen, a., steyer, J.P. 2005. instrumentation, control and automation in wastewater systems, scientific and technical report No. 15, iWa Publishing, 246 s.

Kuva 4. Palautuslietteen pumppaus, sisäiset kierrätykset ja ilmastus ovat tärkeitä ohjauksia typenpoistossa.

Kehittyneet säätimet

Adaptiivinen säädin mukautuu prosessissa tapahtuviin muutoksiin. Säätimen viritys muuttuu paremmaksi ilman ulkopuolista väliintuloa re-aaliaikaisen optimoinnin tai koneoppimisen avulla.

Sumean säätimen toimintavaiheet ovat sumeutus, sumea päättely ja sel-keytys. Säädin hyödyntää tietokantaa, joka sisältää sumean sääntökannan ja laskennassa tarvittavat numeeriset tiedot. Sääntökanta esittää säädön idean päättelysääntöjen kokoelmana, jossa yksi sääntö koostuu aina ehto-osasta ja seurausosasta.

Malleihin perustuvilla säätimillä tarkoitetaan ohjausratkaisuja, joissa pro-sessimalli on sulautettu säätöalgoritmeihin. Malleihin perustuvissa säätimis-sä on kolme toisistaan erillistä toimintoa: ennustava prosessimalli, mallipa-rametrien mukauttaminen mittausarvoihin sekä säädin, joka laskee säätö-toiminnot optimiasetusarvoihin pääsemiseksi.

Kuva 3. Jatkuvat ja on/off ohjaukset jätevedenpuhdistamoilla.



Vesihuoltopalveluihin kohdis-tuvat vaatimukset ja odotuk-set ovat kiristyneet niin viran-omaisten kuin palvelujen käyttäjien ta-holla. Ikääntyvä infrastruktuuri vaatisi li-säresursseja saneeraukseen. Kokeneiden työntekijöiden eläkkeelle siirtyminen on myös keskeinen haaste. Yhtenä rat-kaisuna näihin haasteisiin nähdään yli-kunnallisen vesihuollon kehittäminen eri muodoissaan. Kuntarakenteen muu-tokset asettavat myös uusia vaatimuksia ylikunnalliselle yhteistyölle. Tämä ar-tikkeli perustuu käynnissä olevaan ve-sihu

Documents

Vesitalous 3/2009 · 2011. 10. 11. · Vesitalous 3/2009 Vesihuolto 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 T [oC] Rate [mg DO (g biomass h) -1] Measured Calculated