Vesitekniikan peruskurssi Vesihuollon perusteet Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-15.

Esitys aiheesta: "Vesitekniikan peruskurssi Vesihuollon perusteet Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-15."— Esityksen transkriptio:

1 Vesitekniikan peruskurssi Vesihuollon perusteet Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-15

2 Vesihuollon perusteet, sisältö –Taustatietoja, vesihuolto Suomessa –Vesilaitos ja sen tehtävät –Viemärilaitos ja sen tehtävät –Veden- ja jätevedenkäsittelyn yksikköoperaatiot –Vesihuollon verkostot –Putkimateriaalit Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-152

3 Vesihuollon yhteiskunnallinen merkitys –Vesihuolto tarkoittaa yhdyskuntien ja teollisuuden vedenhankintaa ja jäteveden poisjohtamista. –Vesihuolto alkaa raakavesilähteestä ja päättyy kun jätevedenpuhdistamolla syntyvä liete on käytetty maanparannus- aineeksi tai viety kaatopaikalle. Yhdyskunnan vesihuolto jakaantuu vesilaitokseen ja viemärilaitokseen –Vesihuoltoon luetaan mukaan myös hulevesien (sade- ja sulamisvedet) keräily, käsittely ja poisjohtaminen. Nämä tehtävät kunta voi antaa myös muun kuin vesilaitoksen hoidettavaksi. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-153

4 Vesihuollon yhteiskunnallinen merkitys –Vesilaitoksen tehtävänä on huolehtia veden hankinnasta, käsittelystä ja jakelusta eri tarpeisiin (talousvesi, kastelu, uimahallit, palontorjunta jne.) –Viemärilaitoksen tehtävä on huolehtia jäteveden ja muiden haitallisten vesien poisjohtamisesta ja käsittelystä –Terveydellinen merkitys, esim. Nokian vesikriisi 2007, vatsatautiepidemiat, yleinen hygienian tasoNokian vesikriisi 2007 –Joka päivä maailmalla kuolee noin 50 000 ihmistä saastuneen veden/veden puutteen vuoksi. –Maailmassa 26 valtiolla on vesivaroja alle kriittisen määrän –Ympäristönsuojelun merkitys vesihuollolle –Suomen kotitalouksista on noin 90 % liittynyt vesijohtoverkostoihin ja noin 80 % viemäriverkostoihin –Vesihuollon vaikutukset yhdyskuntasuunnitteluun Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-154

5 Vesilaitoksen osat –Vesilaitokseen luetaan kuuluvaksi kaikki rakenteet ja laitteet, joita tarvitaan veden ottoon vesistöstä tai pohjavesi- esiintymästä, veden siirtoon vesilähteeltä yhdyskunnan alueella, veden käsittelyyn varastointiin ja jakeluun –Tarkasteltaessa asiaa veden virtaussuunnan mukaan vesilaitos alkaa siitä, missä käyttöön otettava vesi ensimmäisen kerran joutuu pois luonnon ympäristöstä. Tämä kohta on joko kaivo tai vesistössä oleva vedenottoputken siivilä –Vesilaitos päättyy kohdassa, missä vesi luovutetaan käyttäjälle; yleensä tontin rajalla. Vesimittari on kuitenkin vesilaitoksen omaisuutta. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-155

6 Vesijohtoverkon osia –Vesijohdot –Sulku-, ilma-, paineenalennus- ja tyhjennysventtiilit –Vesipostit –Palopostit ja sammutusvesiasemat –Alavesisäiliöt ja vesitornit –Pumppaamot, paineenkorotus- asemat, paineenalennusasemat –Mittarikaivot –Automaatio, kaukovalvonta © kuva Uuno Laukka - 1338. Oulu, Puolivälinkangas: vesitornin rakennustyömaa v.1968. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-156

7 Veden yleiset laatuvaatimukset –Yleisen vesilaitoksen jakaman veden tulee aina ja kaikissa käyttötilanteissa olla terveydelle vaaratonta ja miellyttävää käyttää. –Yleiset laatuvaatimukset voidaan esittää seuraavina vaatimuksina: 1. Hygieeniset laatuvaatimukset (ei mikrobeja eikä myrkyllisiä aineita) 2. Esteettiset laatuvaatimukset (veden oltava miellyttävää käyttää, ei väriä, sameutta, makua tai hajua, sopiva lämpötila) 3. Tekniset laatuvaatimukset (ei saa syövyttää, tukkia tai muulla tavoin vahingoittaa veden käyttäjän putkistoja) Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-157

8 Veden yleiset laatuvaatimukset –Sosiaali- ja terveysministeriön (STM) asetus talousveden laatu- ja valvontavaatimuksista: 442/2014 Vähintään 10 m 3 /d tai vähintään 50 henk.tarpeisiin Käyttö elintarvikealalla Käyttö julkiseen tai kaupalliseen toimintaan –STM:n asetus pienten yksiköiden talousveden laatu- ja valvontavaatimuksista: 401/2001 Laatuvaatimukset lähes samat kuin edellä Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-158

9 Talousveden laatu Suomessa, laadun tutkimuksia –Koliformiset bakteerit, verkoston desinfiointi puutteellista, pintavesiä pääsee kaivoon –Lämpökestoiset kolit,escherichia coli, ulosteperäinen saastuminen –Suolistoperäiset (fekaaliset) streptokokit, ulosteperäinen saastuminen –Fluoridi, hammaskiilteen häiriöt, munuaissairaat, ei vaikuta veden hajuun, makuun tai väriin, fluoridin poisto vaikeaa –Nitraatti, liukenee helposti veteen, yleensä lannoitteet pääsevät kaivoon –Nitriitti, bakteeritoiminta verkostossa -> puhdistus, usein raudan kanssa –Alumiini, alunamaat, alumiiniset astiat, Alzheimerin tauti –Ammonium, korkeina pitoisuuksina pistävä haju/maku, putkistojen syöpyminen, likavesi tai lannoite- tai eläinperäinen saastuminen Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-159

10 Talousveden laatu Suomessa, laadun tutkimuksia –Kloridi, syövyttää putkistoja, merivesi, teiden suolaus –KMnO4-luku eli permanganaattiluku, kuvaa org.aineksen määrää –Mangaani, makuhäiriöt, värjäytymiset (musta), usein yhdessä raudan kanssa –Rauta, maaperästä kuten mangaanikin, ruoste, makuhäiriöt –Sulfaatti, lisää veden korroosio-ominaisuuksia –pH, suositus 6,5-8,8; alhainen pH: syövyttää putkia; korkea pH: maistuu tunkkaiselle, kalkkisaostumat, mahdollisesti liukenee fluoridia –Sameus, yleensä savesta tai raudasta, joskus levät tai liuennut kaasu –Väriluku, humus, savi, rauta Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1510

11 Veden käsittely ja sen tarpeellisuus –Luonnonympäristössä oleva vesi täyttää harvoin kaikkia vesijohtovedelle asetettavia laatuvaatimuksia –Vedenkäsittelytekniikan avulla saadaan huonostakin raakavedestä lähes kaikki vaatimukset täyttävää johtovettä –Käsittelyn lopputulos riippuu siitä kuinka paljon ollaan valmiita investoimaan esteettisten ja teknillisten laatuvaatimusten täyttämiseksi –Terveydellisten vaatimusten täyttäminen ei missään tilanteessa saa olla harkinnanvaraista! Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1511

12 Veden siirto ja jakelu –Veden siirto- ja jakelujärjestelmät rakennetaan materiaaleista, jotka eivät kyseessä olevissa käyttö- tilanteissa huononna veden laatua –Verkostoveden klooraus –Putkien syöpyminen –Kalkin, raudan, mangaanin saostuminen –Verkostojen mekaaninen kestävyys –Saastuneet maat, hiilivedyt, diffuusiosuojatut putket –Liitososat –Rakennuskustannukset –Kunnossapitokustannukset Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1512

13 Yleisten vesilaitosten pumppaama vesimäärä Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1513

14 Veden ominaiskulutus liittyjää kohden vuorokaudessa –Veden ominaiskulutuksella tarkoitetaan vesilaitoksen vuorokaudessa verkostoon pumppaama talousvesimäärää jaettuna verkostoon liittyneellä asutuksella. –Ominaiskulutuksen voidaan laskea muodostuvan mm. kotitalouksista, teollisuudesta, maataloudesta, julkisista palveluista, palonsammutusvedestä, mittaamattomasta vedenkäytöstä ja vuotovedestä. Vesilaitokset mittaavat yleensä vesimäärän liittymäkohtaisesti, joten tarkkoja vedenkulutuslukemia ei ole saatavissa eri jaottelulla valtakunnallisesti. Vesimäärä on laskettu verkostoon pumpatusta talousveden määrästä. –Ominaiskulutus on vuosituhannen vaihteessa vakiintunut samalle tasolle. –Oulun ominaiskulutus 192 l/as/vrk (2011) –Oulun kotitalouksien vedenkulutus 118 l/as/vrk (2011) Lähde: Vesihuoltolaitosten tilastointijärjestelmä (VELVET) Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1514

15 Siirtojärjestelmän vedenjohtokyky –Siirtojärjestelmän vedenjohtokyky eli johtoyhteys siihen liittyvine pumppaamoineen mitoitetaan niin, että laitteiden tarkoituksenmukaisella päivittäisellä käyttöajalla saadaan jakelualueelle siirretyksi vuorokaudessa suurimmankin vedenkäytön aikana tarvittava vesimäärä –Mitoitukseen ja päivittäiseen käyttöaikaan vaikuttaa yhdyskunnan koon ohella jakeluverkkoon liittyvä varastotila. –Jakelujärjestelmän toimintaperiaatteena on, että veden paine verkoston kaikissa osissa on aina riittävä nostamaan veden jokaiseen käyttöpisteeseen. Tämä edellyttää että painetaso on jatkuvasti kaikkien käyttöpisteiden yläpuolella. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1515

16 Riittävän painetason varmistaminen Kiinteistössä vaaditun painetason määräytyminen. Lähde: RIL 237-2-2010 Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1516

17 Riittävän painetason varmistaminen –Veden käytön ollessa hyvin pieni, esimerkiksi öisin, yläsäiliöllä varustetun jakelujärjestelmän painetaso on koko jakelualueella verkostoon liitetyn yläsäiliön pinnan korkeudella (lepopaine) –Verkoston lepopaine vs. verkoston painekestävyys –Päivisin, runsaan vedenkäytön aikana, painetaso johtoverkossa alenee virtausvastuksista aiheutuvien painehäviöiden takia sitä enemmän, mitä runsaampi käyttö on. –Jakeluverkon tulee silloinkin riittää varmistamaan kulutusta vastaava veden saanti tarvittavalla paineella kaikissa käyttöpisteissä ja olosuhteissa. –Sammutusvesi: min. 20 mvp (200 kPa) normaalissa kulutustilanteessa (usein verkostoa mitoittava) Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1517

18 Painevyöhykkeet –Jakelualueen korkeuserojen ollessa suuria, verkko jaetaan painevyöhykkeisiin, joilla on oma toisistaan riippumaton painetasonsa. –Myös yksittäiset korkeat rakennukset muodostavat usein erillisen painevyöhykkeen. –Tällaisella vyöhykkeellä voi olla yläsäiliö tai jos vyöhyke on pieni, paineenkorotuspumppaamo varustetaan painesäiliöllä. –Energian säästämiseksi vesi siirretään aina alemmasta painevyöhykkeestä ylempään, koska päinvastaisessa siirtosuunnassa vapautuvaa energiaa ei kuitenkaan voitaisi käyttää hyväksi. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1518

19 Viemärilaitoksen osat –Viemärilaitokseen luetaan kuuluviksi kaikki rakenteet ja laitteet, mitä tarvitaan yhdyskunnan alueella eri tarkoituksiin käytetyn veden keräämiseen, johtamiseen pois yhdyskunnan alueelta, käsittelyyn ja luonnonympäristöön palauttamiseen. –Lisäksi viemärilaitokseen kuuluvat myös ne rakenteet ja laitteet, mitä tarvitaan yhdyskunnan alueelle luonnollista tietä sateena, lumena tai haitallisena pohjavetenä kertyneen veden kokoamiseen ja poisjohtamiseen sekä näiden vesien mahdolliseen käsittelyyn (hulevedet) –Viemärilaitoksen raja veden käyttäjän suuntaan määritellään kiinteistönomistajan ja viemärilaitoksen välisessä sopimuksessa vastaavalla tavalla kuin vesijohdonkin osalta. –Toisena rakenteellisena rajana on vesistöön johtavan purkuputken uloin pää. –Viemärilaitoksen vaikutukset tuntuvat kuitenkin aina kauempanakin kuin välittömästi purkuputken suulla. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1519

20 Vesi- ja viemärilaitosten liittyjämäärien kehittyminen Lähde: RIL 124-2003 Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1520

21 Verkostopituudet 1970-2000, koko maa Vesijohdot Viemärit Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1521

22 Verkostopituudet 1970-2011, Oulun Vesi 143 800 - 70 - 80 - 90- 00- 11 978 539 675 2009 lisäys: Ylikiimingin ja Oulun kuntaliitos Vesijohdot Jätevesiviemärit Sadevesiviemärit km 800 600 400 200 Oulun asukasluku Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1522

23 Jätevesien kerääminen ja johtaminen –Yhdyskunnan alueelta poisjohdettavat vedet voidaan jakaa kolmeen pääryhmään: 1.Suhteellisen likaantunut, kotitaloudesta ja teollisuuslaitoksista kertynyt jätevesi 2.Suhteellisen puhdas, sateesta ja lumen sulamisesta muodostuva hulevesi 3.Viemäreihin johdettavat salaojavedet ja tahattomasti kertyvä vuotovesi Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1523

24 Seka- ja erillisviemäröinti –Sekaviemäröinnissä otetaan samaan viemärijohtoon em. jätevedet, hulevedet ja vuotovedet –Erillisviemäröinnissä on kaksi viemäriverkkoa: toinen varsinaisia jätevesiä, toinen hulevesiä ja salaojavesiä varten. Toteutetaan usein epätäydellisenä siten, että hulevedet kerätään suoraan avo-ojiin tai niitä varten rakennettaan erillisiä, lähimpään avo-ojaan johtavia viemäreitä –Hulevesiä pyritään viivyttämään ja puhdistamaan ennen verkostoon johtamista (viivytyskaivot, avo-ojat, laskeutusaltaat, vesiaiheet jne.) –Sekaviemäröinnistä pyritään eroon mm. sen jätevedenpuhdistamolla aiheuttamien turhien kustannuksien vuoksi –Sekaviemäröinti ”ylimitoittaa” jätevesiviemärit kuivana aikana –Se onko alueella käytössä erillis- tai sekaviemäröinti, vaikuttaa mm. viemärien padotuskorkeuksien määrittämiseen. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1524

25 Viemärin kunnossa pysyminen –Viemäröintijärjestelmän periaatteeseen katsomatta viemärin toimintaperiaate on aina sama. Vesi virtaa viemärijohdossa painovoiman vaikutuksesta, joten viemärilinjalla tulee olla riittävä pituuskaltevuus. Toimintaperiaate on siten sama kuin avo-ojien tai –kourujen muodostamassa järjestelmässä. –Viemärin tulee olla itsepuhdistuva eli virtausnopeus on virtaaman ollessa suurimmillaan riittävä huuhtomaan viemärin pohjalle hitaamman virtauksen aikana laskeutuneen kiintoaineksen. –Toisaalta virtausnopeus ei saa olla niin suuri, että viemärivesi ja sen mukana kulkeva kiintoaines mekaanisesti kuluttaisivat putkimateriaalia. –Viemärin kaltevuudelle saadaan edellisen perusteella suositeltavat vähimmäis- ja enimmäisarvot, jotka riippuvat paitsi johtokoosta, myös putken materiaalista ja siihen liittyvistä ominaisuuksista. –Hydraulisista syistä johtuen suuremmassa veden täyttämässä putkessa saavutetaan tietty virtausnopeus vähäisemmällä kaltevuudella kuin pienemmässä putkessa. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1525

26 Betoniputken suurimmat ja pienimmät sallitut kaltevuudet Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1526

27 Jätevesiviemärin huuhtoutuminen Jätevesiviemärin huuhtoutuminen, kun putken halkaisija on 150…600 mm ja k=1,0. Lähde: RIL 237-2-2010 Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1527

28 Pintavesien käsittely, miksi –Tavoitteena tuottaa käyttäjille laatuvaatimukset täyttävää talousvettä –VnP 366/1994 pintaveden laatuvaatimukset, STM 442/2014 talousveden laatuvaatimukset –Käsittelyyn vaikuttavat mm: raakavesilähde, käsittelytarve, laatuvaatimukset, teknistaloudelliset tekijät, jakeluverkosto –Orgaaninen aines eli humus; yleisnimitys luonnon eloperäisille aineille, jotka ovat syntyneet kasvien, eläinten ja pieneliöiden epätäydellisessä hajoamisessa. Huuhtoutuu valuma-alueelta, kuljettaa raakaveteen ravinteita, aiheuttaa makuhaittoja ja värjää veden ruskeaksi. Heikentää desinfiointitehoa, kuvataan KMnO 4 -luvulla mg/l tai COD Mn -luvulla mg/l O 2 –Taudinaiheuttajat; yleensä saastunut kaivo tai jätevettä päässyt vesijohtoverkostoon, vrt. tapaus NokiaNokia Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1528

29 Pintavesien käsittely, miksi –Haju; Puhdas vesi on hajutonta, Haju- ja makuvirheet yleensä peräisin orgaanisten aineiden ja/tai niiden hajoamistuotteista tai vedenkäsittely- kemikaalien muodostamista yhdisteistä tai vieraista aineista kuten öljytuotteista tai kemikaaleista. Hajun mittaaminen vaikeaa paitsi rikkivedyn –Maku; Puhdas vesi on lähes mautonta, Ihmisten makukynnykset vaihtelevat, Makua aiheuttavat aineet voidaan yleensä mitata: Rauta, Mangaani, Kalkki, Kupari, pH, Natrium, Kloridi, Sulfaatti, Bikarbonaatti, Hiilidioksidi, Happi jne. –Veden väri; puhdas vesi on väritöntä, aiheuttaa yleensä humus, savi, rauta ja/tai mangaani, kirkas/väritön vesi 5-15 mg Pt/l –Veden sameus; kuvaa veden selkeyttä tai kirkkautta, sameuden aiheuttaa veteen suspendoitunut aines kuten savi, rauta tai levät tai liuennut kaasu. Kirkkaan veden sameus on alle 1 NTU/FTU Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1529

30 FERRISULFAATIN KULUTUS tn/v FERRISULFAATIN ANNOSTELU g/m 3 OULUN VESI, SAOSTUSKEMIKAALIN KULUTUS JA ANNOSTELUMÄÄRÄ RAAKAVETEEN 2002 - 2 OULUN VESI, SAOSTUSKEMIKAALIN KULUTUS JA ANNOSTELUMÄÄRÄ RAAKAVETEEN 2002 - 2011 Lähde: Oulun Vesi Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1530

31 Talousveden tulee olla terveydelle vaaratonta, miellyttävää käyttää ja teknisesti hyväksyttävää. Luonnonvesi täyttää harvoin nämä kaikki vaatimukset. Pintavetemme ovat humuspitoisia, pehmeitä ja syövyttäviä. Pohjavesissä puolestaan voi olla liikaa rautaa ja mangaania ja myös ne ovat usein syövyttäviä. Tavanomaisimmat meillä tarvittavat käsittely-yksiköt ovat - esikäsittely; välppäys (oksat yms), siivilöinti (levät, pienet kalat) tai esiselkeytys (hiekka) - kemikaalien syöttö (alumiinisuolat, rautasuolat) - pikasekoitus (saostuskemikaalin sekoittamiseksi puhdistettavaan veteen) - flokkaus (rauhallinen hämmennys-> pyritään muodostamaan isompia partikkeleita) - selkeytys (muodostuneiden kiinteiden hiukkasten poistaminen laskeuttamalla tai flotaatiolla) - suodatus (poistetaan kiinteät epäpuhtaudet) - jälkikemikalointi - mahdollinen ilmastus - desinfiointi (patogeenisten organismien hävittäminen, säilyvyys verkostossa) Käsittelyn tavoitteena on erityisesti värin ja orgaanisten aineiden poisto, raudan ja mangaanin poisto, hajun ja maun parantaminen, kovuuden muuttaminen, desinfiointi ja pH:n säätö joko kaikki yhdessä tai vain joiltakin osin. VEDENKÄSITTELYN YKSIKKÖOPERAATIOT Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1531

32 Esimerkki talousveden valmistuksesta – Siivilöinti : raakavedestä erotetaan suurimmat roskat, kalat ja kasvinosat. – Happamuuden säätö : esimerkiksi kalkilla säädetään veden pH-arvo sopivaksi saostusta varten. – Saostus : alumiini- tai rautasuoloilla saostetaan vedestä eloperäinen aines, humus. – Flotaatioselkeytys : erotetaan saostuma joko isoissa laskeutusaltaissa tai näitä pienemmissä flotaatioyksiköissä. Flotaatiossa lika-aine nostetaan pienten ilmakuplien kanssa veden pintaan ja kaavitaan pois. – Suodatus : viimeisetkin kiintoainehiukkaset poistetaan vedestä hiekkasuodattimilla tai monikerrossuodattimissa. – Desinfiointi : varmistetaan, ettei vesi sisällä taudinaiheuttajia lisäämällä siihen klooria, kloramiinia, klooridioksidia tai otsonia. Koska otsoni ei ole pysyvä yhdiste, joudutaan sen lisäksi usein lisäämään pieni määrä klooria. Desinfiointi ultraviolettivalolla on myös yleistymässä. Esimerkiksi Helsingin Pitkäkosken vesilaitoksella menetelmä on käytössä. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1532

33 Oulun Vesi, talousveden puhdistusprosessi Lähde: Oulun Vesi Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1533

34 Pohjavesien käsittelytavat –Suomen pohjavedet yleensä happamia, pehmeitä ja sisältävät liikaa rautaa ja mangaania –Pohjaveden laatu on yleensä parempi kuin pintaveden, pohjaveden laadunvaihtelut vähäisiä eri vuodenaikoina –Vedenkäsittelytarve riippuu raakavesilähteestä –Ei mitään käsittelyä –Ilmastus ja suodatus –Alkalointi (happaman veden pH nosto) –Desinfiointi (taudin aiheuttajien tuhoaminen) Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1534

35 Raudan ja mangaanin poisto – Raudan esiintyminen ja merkitys –Rauta ja mangaani ovat yleisimpiä kaivovesien käyttöä haittaavia aineita Suomessa. Ne esiintyvät usein yhdessä, rautaa kuitenkin huomattavasti enemmän. –Rauta voi olla joko maaperässä pelkistyneenä tai hapettuneena. Veteen liuennut rauta on yleensä pelkistynyttä, hapettunut muoto on saostunut. Rauta voi olla epäorgaanisena yhdisteenä, yleensä karbonaattina tai hydroksidina tai niiden yhdistelminä tai mineraaleissa esimerkiksi sulfideina. Rauta voi myös muodostaa komplekseja humuksen kanssa. Rauta maistuu ja tekee ruskeita tahroja vesilaitteisiin. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1535

36 Raudan poistomenetelmiä – Ioninvaihdolla voidaan poistaa pelkistynyt rauta Fe(II). Rauta ei tässä tapauksessa saa hapettua, koska se silloin saostuu ioninvaihtomassaan ja tukkii sen. Ionimuotoisen raudan poistoon käytetään kationista massaa. Jos rauta on sitoutunut humukseen, käytetään anionista massaa. – Hapetus ja suodatus. Rauta hapetetaan ensin ilmastamalla (Fe(II) -> Fe(III), jolloin se saostuu rautahydroksidiksi ja saostunut rauta suodatetaan. Hapettumisreaktio riippuu voimakkaasti veden happamuudesta - mitä korkeampi pH-arvo, sen nopeampi reaktio. Vesilaitostekniikassa tämä merkitsee sitä, että esimerkiksi kalkin avulla veden pH-arvo nostetaan arvoon 8-9 ennen ilmastusta. – Ilmastaminen tapahtuu joko kuplittamalla ilmaa veteen tai suihkuttamalla vettä suuttimilla säiliöön, valuttamalla vettä erilaisten täytekappaleiden ylitse tai näiden yhdistelmillä. –Hapettamiseen voidaan myös käyttää kemikaaleja, kuten klooria, kaliumpermanganaattia tai vetyperoksidia, jolloin hapettuminen tapahtuu nopeammin ja matalammassakin pH:ssa. –Rauta voidaan myös hapettaa biologisesti. Rautabakteerit hapettavat raudan hapellisissa oloissa varsin nopeasti ja samalla rauta saostuu karbonaattina ja hydroksidina. Saostuminen tehdään biologisessa hiekkasuodattimessa tai maaperässä (VYR-menetelmä). Hidassuodatin on myös biologinen suodatin, jossa saostuminen tapahtuu suodattimen pintakerroksessa. –Raudan poiston onnistuminen riippuu kullekin vedelle tyypillisistä ominaisuuksista. Puhdistusprosessi perustuu laboratorio- ja pienoismalli- eli pilotkokeiden tuloksiin.. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1536

37 Mangaanin poisto –Mangaani on yleensä vaikeampi poistaa kuin rauta, vaikka samoja menetelmiä käytetäänkin. Reaktiot vain ovat hitaampia ja pH-arvon on oltava korkeampi. –Usein mangaanin poiston yhteydessä poistuu myös rauta –Käytetyimpiä mangaaninpoistomenetelmiä ovat kemiallinen hapetus (KMnO4, kloori, otsoni) sekä hidassuodatus (biologinen menetelmä). Usein toimivin ratkaisu on em. menetelmien yhdistelmä. –Mangaani voidaan poistaa katalyyttisillä suodattimilla, mutta pH- arvon täytyy olla yli 7,5, mieluimmin 8-8,5. –Saostuneen raudan ja mangaanin suodattamiseksi voidaan massasuodattimen lisäksi käyttää mikrosuodatusta joko keraamisilla tai muovisilla kalvoilla. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1537

38 Yleistä Käsittelymenetelmät Esikäsittely Selkeytys Kemiallinen käsittely Biologinen käsittely Käsittelymenetelmien yhdistelmiä Lietteen käsittely Jätevesien käsittely TASKILAN JÄTEVEDENPUHDISTAMO Lähde: Oulun Vesi Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1538

39 Jäteveden käsittelyn tarkoitus: –Jäteveden käsittelyn tarve lähtee vesistöön joutuvien epäpuhtauksien määrän ja niiden haitallisten vaikutusten vähentämisestä purkuvesistössä –Asumajätevesien puhdistamisen velvoitteet asetetaan ympäristö-viranomaisten ja kunnallisten viranomaisten antamissa lupapäätöksissä –Jätevesien puhdistuksessa pyritään poistamaan ensisijaisesti seuraavat aineet:  Ravinteet (P,N)  Biologista kuormitusta aiheuttava orgaaninen aines (BOD)  Kiintoaines  Rasvat ja öljyt  Toksisia aineita (raskasmetallit, kasvinsuojeluaineet)  Patogeeniset organismit  Radioaktiiviset aineet  Pesu- ja puhdistusaineet Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1539

40 Jäteveden käsittelyn yksikköoperaatiot ja prosessit Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1540

41 Jäteveden käsittelyvaiheita –Jätevesien käsittelymenetelmät voidaan jakaa kolmeen ryhmään Esikäsittely (välppäys, hiekan- ja rasvanerotus, esi-ilmastus, esiselkeytys) Pääpuhdistusmenetelmät (biologinen ja /tai kemiallinen prosessi) Täydentävät käsittelymenetelmät (suodatus, typen poisto, tehostettu P- poisto, tehostettu BOD-poisto, desinfiointi) –Välppäys: suuret roskat erotetaan vedestä eräänlaisella siivilällä. –Rasvan ja hiekan erotus: Pinnalla kelluva rasva kuoritaan ja raskas hiekka erotetaan altaassa, jossa on lyhyt viipymä. –Etuselkeytys: vettä raskaammat hiukkaset erotetaan suurissa altaissa. Laskeutunut aines poistetaan ns. raakalietteenä. –Ilmastus: Isoissa, ilmastetuissa altaissa elävä pieneliöstö, ns. aktiiviliete, hajottaa orgaaniset aineet hiilidioksidiksi ja vedeksi samalla itse lisääntyen. –Jälkiselkeytys: aktiiviliete erotetaan laskeuttamalla vedestä ja palautetaan ilmastusaltaaseen. Kirkas vesi johdetaan vesistöön. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1541

42 Esikäsittely –Välppäys: tarkoituksena on poistaa jätevedestä kaikki kookkaammat, viemäriin joutuneet roskat, jotka saattaisivat tarttua puhdistuksessa käytettäviin laitteisiin (pumput, ilmastimet, kaapimet jne.) –Hiekanerotus: tarkoittaa yksinkertaisimmillaan allasta, jossa veden virtausnopeus mahdollistaa hiekan laskeutumisen, mutta muu kiintoaines kulkeutuu veden mukana. Hiekanerotuksessa voidaan käyttää myös ilmastusta. –Rasvanerotus voidaan suorittaa hiekanerotuksen yhteydessä. Rasvanerotuksessa rasva saadaan ilmastuksella nousemaan pintaan, josta se kerätään pois. –Esi-ilmastuksella vähennetään jäteveden hajua ja parannetaan esiselkeytyksen toimintaa. Rasvan erotus ilmastamalla Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1542

43 Kemiallinen saostus –Tavallisesti kemialliseen saostukseen kuuluu kolme vaihetta: – Pikasekoitus, jossa kemikaali muutaman kymmenen sekunnin aikana tehokkaasti sekoitetaan jäteveteen. Sinä aikana muodostuvat ensimmäiset saostumisytimet. – Hämmennys tai flokkaus, jonka aikana saostumahiutaleet kasvavat ja tulevat helposti laskeutuviksi. Tämä tapahtuu jätevesilaitoksilla yleensä yhdessä altaassa, jossa on hitaasti pyörivä sekoitin. Viipymä on 20 - 30 minuuttia. – Selkeytys, jonka aikana saostuma laskeutuu altaan pohjalle tai nostetaan flotaation avulla altaan pinnalle ja poistetaan lietteenkäsittelyyn. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1543

44 Oulun Vesi, jäteveden puhdistusprosessi Lähde: Oulun Vesi Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1544

45 Oulun Vesi, jäteveden laatu –Perämereen laskettavan jäteveden laatua seurataan päivittäin. Ympäristöviranomaisille jäteveden laadusta raportoidaan kolmen kuukauden välein eli neljännesvuosittain. Seuraavassa on esitetty jätevedenpuhdistamolta Perämereen johdetun jäteveden laatu kuukausittain niiden tekijöiden osalta, joille on olemassa lupaehdot. Ohijuoksutukset on otettu huomioon lukuarvoja laskettaessa. Arvot on laskettu kolmen kuukauden keskiarvona. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1545

46 Oulun Vesi, jäteveden käsittely 2011 Jätevettä puhdistettu14 561 920 m 3 /vuosi Keskivirtaama 39 786 m 3 /vrk Mitoitusvirtaama 60 000 m 3 /vrk Jäteveden laatuBOD 7ATU Kok. fosforiKok. typpiKiintoaine Tuleva jätevesi254 mg O 2 /l9.4 mg P/l59 mg N/l305 mg SS/l Vesistöön yhteensä 7.0 mg O 2 /l0.26 mg P/l32 mg N/l 6.3 mg SS/l Puhdistusteho 97 %97 %48 % 98 % Lupaehdot puhdistettu jätevesi< 15 mg O 2 /l < 0.5 mg P/l < 20 mg N/l puhdistusteho > 90 % > 90 % > 70 % Jätevettä puhdistettu14 561 920 m 3 /vuosi Keskivirtaama 39 786 m 3 /vrk Mitoitusvirtaama 60 000 m 3 /vrk Jäteveden laatuBOD 7ATU Kok. fosforiKok. typpiKiintoaine Tuleva jätevesi254 mg O 2 /l9.4 mg P/l59 mg N/l305 mg SS/l Vesistöön yhteensä 7.0 mg O 2 /l0.26 mg P/l32 mg N/l 6.3 mg SS/l Puhdistusteho 97 %97 %48 % 98 % Lupaehdot puhdistettu jätevesi< 15 mg O 2 /l < 0.5 mg P/l < 20 mg N/l puhdistusteho > 90 % > 90 % > 70 % Lähde: Oulun Vesi Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1546

47 Lähde: Oulun Vesi Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1547

48 Oulun Vesi, jätevesilietteen käsittely –Jätevedenpuhdistuksessa syntyvä liete kuivataan lingoilla noin 23 painoprosentin kuiva-ainepitoisuuteen. Lietettä syntyi vuonna 2011 noin 25 860 tonnia. –Liete jatkokäsitellään Kemicond-menetelmällä. Kemicond-menetelmässä liete käsitellään ensin rikkihapolla ja sen jälkeen vetyperoksidilla. Käsittelyssä lietteen hajuhaitat vähenevät ja liete hygienisoituu. Samalla lietteen rakenne muuttuuu. –Kemicond-käsiteltyä lietettä kuljetettiin vuonna 2011 Oulun lähialueen pelloille 13 685 tonnia maanparannusaineeksi. Haukiputaan Vasikkasuolle lietettä vietiin kompostoitavaksi 12 175 tonnia. –Kemicond-käsittelystä vastaa Kemira Oyj ja kompostoinnista vastaa ViherRengas Järvenpää Oy. Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1548

49 Haja-asutuksen jätevesien käsittely –Haja-asutuksen talousjätevesien käsittelystä säädetään ympäristönsuojelulaissa YSL 196/2011 –Valtioneuvoston asetus 209/2011 talousjätevesien käsittelystä viemäriverkostojen ulkopuolisilla alueilla. Määrittelee vähimmäisvaatimukset jätevesien puhdistamisesta, jv-järjestelmien suunnittelusta, rakentamisesta, käytöstä ja huollosta –Vesihuoltolaissa 119/2001 säädetään viemäröinnin ja muun vesihuollon järjestämisestä –Maankäyttö- ja rakennuslaki 132/1999 ohjaa osaltaan suunnittelua ja rakentamista –Mikäli kiinteistö ei voi liittyä jätevesiverkostoon, on sen vastattava jätevesien käsittelystä omatoimisesti. Valittavana on useita erilaisia ratkaisuja. –Lisätietoja: http://www.ymparisto.fi/hajajatevesihttp://www.ymparisto.fi/hajajatevesi Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1549

50 Haja-asutuksen jätevesien käsittely –Perinteinen saostuskaivo yksinomaisena käsittelynä ei ole puhdistusteholtaan riittävä. Saostuskaivoja tarvitaan kuitenkin useiden muiden menetelmien yhteydessä esikäsittelyyn. –Saostuskaivosta lähtevän jäteveden jatkokäsittelynä on usein yksinkertainen maaperäkäsittely, imeytyskuoppa tai vastaava. Ei yleensä täytä em. lainsäätäjän asettamia vaatimuksia. –Ns. harmaat vedet voidaan usein imeyttää maahan ja ns. mustat vedet käsitellään tehokkaammilla menetelmillä –Normaalivarusteiselle ympärivuotisesti asutulle talolle tarvitaan kunnollinen, oikein suunniteltu ja rakennettu maapuhdistamo. Sellaisena pidetään esimerkiksi imeytysojastoa ja imeytyskenttää sekä maasuodatinta. maapuhdistamo –Muita vaihtoehtoja ovat tehdasvalmisteinen pienpuhdistamo tai umpisäiliö. Viimeksi mainittu on lähinnä erikoistapausten ratkaisu korkeiden tyhjennyskustannusten takia. pienpuhdistamo umpisäiliö – Kompostoivat käymälät ovat erittäin suositeltavia ympäristönsuojelun kannalta, mutta niidenkin yhteydessä on myös pesuvedet käsiteltävä kunnolla. Kompostoivat käymälät Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1550

51 Haja-asutuksen jätevesien käsittely Lähde: RIL 237-1-2010 Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1551

52 Vesi- ja viemäriputkilta vaadittavia ominaisuuksia –Käyttöikä olosuhteista ja kuormituksesta riippuen 30-100 v., keskim. 50 v. –Putkia kuormittavat sisäinen ja ulkopuolinen korroosio, sis.ja ulkop.paine, paineiskut, alipaine, asennuksen aikaiset ja käytönaikaiset siirtymät –Asentaminen ja käyttö tulee olla helppoa ja edullista, putkien ja liitosten tulee olla tiiviitä koko käyttöiän –Vedenjohtokyky tulee säilyä koko käyttöiän, veden laatu ei saa muuttua putkistossa Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1552

53 Putkimateriaalit –Muoviputket: PE (polyeteeni)-putket 1960 luvun alusta PVC (polyvinyylikloridi)-putket 1970 luvulta alkaen PP (polypropeeni)-putket LM (lujitemuovi)-putket Keveitä, hyvä korroosionkestävyys, hyvä vedenjohtokyky (sileä pinta) Kestävät huonosti ulkopuolista kuormaa, pienten paineluokkien putkilla huono alipaineen kesto, pehmenevät lämpötilan noustessa –SG-valurautaputket –Betoniputket Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1553

54 Kaivot ja tarkastusputket Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1554

55 Vesi- ja viemärijohtojen varusteet ja laitteet –Sulkuventtiilit (luistiventtiilit, läppäventtiilit) –Ilmanpoistoventtiilit –Paineenalennus- ja yksisuuntaventtiilit –Vesi- ja painemittarit –Tyhjennys- ja huuhteluhaarat –Palopostit Asheesh, Kaipainen & Leiviskä 2014-1555