Maaperän syväpohjaveden käsittely talousvedeksi
Rantamäki, Sara (2017)
Rantamäki, Sara
2017
Ympäristö- ja energiatekniikka
Teknis-luonnontieteellinen tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2017-04-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201703211192
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201703211192
Tiivistelmä
Suomessa suurin osa vesihuoltolaitoksista käyttää pohjavettä vedentuotannossaan, koska se on muutettavissa talousvedeksi yksinkertaisilla ja taloudellisilla menetelmillä. Työssä tutkitaan Kurikan Kuusistonloukon ja Paloluoman alueen maaperän syväpohjaveden hyödyntämismahdollisuuksia talousvedentuotantoon Kurikan ja Vaasan tarpeisiin.
Kurikan maaperän syväpohjavesi ei poikkea laadullisilta ominaisuuksiltaan normaalista pohjavedestä, mutta se on normaaleja pohjavesikerroksia syvemmällä (> 50 m) ja siten suojassa pilaantumiselta. Löydetty syväpohjavesiesiintymä on muodostunut kalliopainanteeseen, johon on muodostunut kompleksinen Suomessa harvinainen kerrosjärjestys. Alueen maankamara sisältää kolme eri sorasta ja hiekasta muodostunutta vettä hyvin johtavaa kerrosta, joiden välissä on moreenikerroksia. Tällöin maaperään on muodostunut päällekkäisiä akviferejä.
Syväpohjavesiesiintymän raakavesi on korroosiota aiheuttavaa alhaisen pH:n, alkaliniteetin ja kovuuden takia. Vesi sisältää myös talousvesiasetuksen (1352/2015) laatusuositukset ylittävät pitoisuudet rautaa (yli 200 µg/l) ja mangaania (yli 50 µg/l). Raakaveden rautapitoisuus vaihtelee välillä 890–1200 µg/l ja mangaanipitoisuus välillä 130–160 µg/l. Työssä tutkittiin miten edellä mainittuja tekijöitä voidaan vähentää, jotta syväpohjavesi olisi talousvedeksi kelpaavaa. Korroosiota aiheuttavia tekijöitä voidaan poistaa alkaloinnilla, joka voidaan toteuttaa erilaisten kemikaalien ja massojen avulla. Rauta ja mangaani poistetaan hapettamalla, joka voi olla kemiallista tai biologista.
Raakaveden muuttamista talousvedeksi tutkittiin käsittelykokeiden avulla. Käsittelykokeisiin valittiin alkalointi kalkkikivisuodatuksella, biosuodatus hidassuodatusmenetel-mällä ja adsorptio mangaanioksidimassaa sisältävällä pikasuodatuksella. Käsittelykokeet kestivät 9 viikkoa. Käsittelykokeissa tutkittiin eri viipymien tai suodatusnopeuksien vai-kutusta suodattimien toimintaan. Kalkkikivisuodatuksella saatiin nostettua veden pH yli 7,5, alkaliniteetti yli 1,2 mmol/l ja kalsiumpitoisuus yli 15 mg/l. Raudan poistossa saavutettiin 91 % vähenemä ja talousvesiasetuksen laatusuositus, alle 200 µg/l. Mangaanin poistossa saavutettiin 65 % vähenemä, mutta ei talousvesiasetuksen laatusuositusta, alle 50 µg/l. Hidas- ja pikasuodatuksessa rauta- ja mangaanipitoisuudet laskivat alle talousveden laatusuosituksien. Käsittelykokeiden perusteella kalkkikivisuodatus voidaan mitoittaa viipymälle 30 min, hidassuodatus suodatusnopeudelle 0,4 m/h ja pikasuodatus suodatusnopeudelle 12 m/h. Jatkotutkimuksissa pitäisi määrittää pikasuodattimen optimaalinen huuhteluväli ja suodattimien käyttöikä täysmittaisen vedenkäsittelylaitoksen kustannuslaskelmia varten.
Kurikan maaperän syväpohjavesi ei poikkea laadullisilta ominaisuuksiltaan normaalista pohjavedestä, mutta se on normaaleja pohjavesikerroksia syvemmällä (> 50 m) ja siten suojassa pilaantumiselta. Löydetty syväpohjavesiesiintymä on muodostunut kalliopainanteeseen, johon on muodostunut kompleksinen Suomessa harvinainen kerrosjärjestys. Alueen maankamara sisältää kolme eri sorasta ja hiekasta muodostunutta vettä hyvin johtavaa kerrosta, joiden välissä on moreenikerroksia. Tällöin maaperään on muodostunut päällekkäisiä akviferejä.
Syväpohjavesiesiintymän raakavesi on korroosiota aiheuttavaa alhaisen pH:n, alkaliniteetin ja kovuuden takia. Vesi sisältää myös talousvesiasetuksen (1352/2015) laatusuositukset ylittävät pitoisuudet rautaa (yli 200 µg/l) ja mangaania (yli 50 µg/l). Raakaveden rautapitoisuus vaihtelee välillä 890–1200 µg/l ja mangaanipitoisuus välillä 130–160 µg/l. Työssä tutkittiin miten edellä mainittuja tekijöitä voidaan vähentää, jotta syväpohjavesi olisi talousvedeksi kelpaavaa. Korroosiota aiheuttavia tekijöitä voidaan poistaa alkaloinnilla, joka voidaan toteuttaa erilaisten kemikaalien ja massojen avulla. Rauta ja mangaani poistetaan hapettamalla, joka voi olla kemiallista tai biologista.
Raakaveden muuttamista talousvedeksi tutkittiin käsittelykokeiden avulla. Käsittelykokeisiin valittiin alkalointi kalkkikivisuodatuksella, biosuodatus hidassuodatusmenetel-mällä ja adsorptio mangaanioksidimassaa sisältävällä pikasuodatuksella. Käsittelykokeet kestivät 9 viikkoa. Käsittelykokeissa tutkittiin eri viipymien tai suodatusnopeuksien vai-kutusta suodattimien toimintaan. Kalkkikivisuodatuksella saatiin nostettua veden pH yli 7,5, alkaliniteetti yli 1,2 mmol/l ja kalsiumpitoisuus yli 15 mg/l. Raudan poistossa saavutettiin 91 % vähenemä ja talousvesiasetuksen laatusuositus, alle 200 µg/l. Mangaanin poistossa saavutettiin 65 % vähenemä, mutta ei talousvesiasetuksen laatusuositusta, alle 50 µg/l. Hidas- ja pikasuodatuksessa rauta- ja mangaanipitoisuudet laskivat alle talousveden laatusuosituksien. Käsittelykokeiden perusteella kalkkikivisuodatus voidaan mitoittaa viipymälle 30 min, hidassuodatus suodatusnopeudelle 0,4 m/h ja pikasuodatus suodatusnopeudelle 12 m/h. Jatkotutkimuksissa pitäisi määrittää pikasuodattimen optimaalinen huuhteluväli ja suodattimien käyttöikä täysmittaisen vedenkäsittelylaitoksen kustannuslaskelmia varten.