YLÖJÄRVEN VESI LIIKELAI- TOS SAURION POHJAVESILAI- TOKSEN ESISUUNNITELMA

Transkriptio

1 Vastaanottaja Ylöjärven Vesi liikelaitos Asiakirjatyyppi Esisuunnitelma Päivämäärä Projektinumero YLÖJÄRVEN VESI LIIKELAI- TOS SAURION POHJAVESILAI- TOKSEN ESISUUNNITELMA

2 YLÖJÄRVEN VESI LIIKELAITOS SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA Tarkastus Päivämäärä Laatijat Maarit Lavapuro, Risto Mäki, Riitta Kettunen, Harri Mutka, Joni Arvola, Janne Mäcklin, Risto Teerikangas, Mikko Jääskeläinen, Mari Törönen Tarkastaja Jouni Vähäkyttä Hyväksyjä Riitta Kettunen Kuvaus Esisuunnitelma,Saurion uusi pohjavesilaitos Viite Ramboll Pakkahuoneenaukio 2 PL TAMPERE P F

3 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA SISÄLTÖ 1. Johdanto 1 2. Suunnittelun lähtökohdat Vesilupa Tontti ja kaavalliset lähtökohdat Pohjaveden pinnan taso Nykyinen vedenhankinta ja raakaveden laatu Nykyinen vedenhankinta ja prosessi Nykyinen raakaveden ottomäärä ja tuotettu vesimäärä Raakaveden laatu Liuottimet Pilaantunut maa-alue ja suojapumppaus Suojapumpatun veden laatu 6 3. Kapasiteetti ja laatuvaatimukset Mitoitusvesimäärä Tuoteveden laatuvaatimukset 8 4. Vedenkäsittelymenetelmien vertailu Prosessivaihtoehtojen vertailu Tekninen toteutus Ilmastuksen vaikutus veden CO2-pitoisuuteen ja ph-arvoon Tarvittavat rakenteet ja varastotila Kustannusten vertailu Yhteenveto vaihtoehtojen vertailusta Suojapumpatun veden käsittely Aktiivihiilisuodatus Ilmastus / strippaus Kalvosuodatus Tilanvaraus suojapumpatun veden käsittelylle Valitun prosessin kuvaus ja toteutustapa Pohjaveden pumppaus UV-desinfiointi Mitoitus Tekninen toteutus ja toimintakuvaus Alipaineilmastus Mitoitus Tekninen toteutus ja toimintakuvaus ph:n säätö Mitoitus Tekninen toteutus ja toimintakuvaus Klooraus Mitoitus Tekninen toteutus ja toimintakuvaus Alavesisäiliö ja verkostopumppaus Näytteenotto Alueputkistot Rakennustekniset työt Uusi laitosrakennus Piharakenteet Perustukset Maanalaiset seinät Alapohjat Ulkoseinät 24

4 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA Väliseinät Pilarit ja palkit Välipohjat Hoitotasot ja kulkusillat Alakatot Yläpohjat Hormit ja kuilut Ovet ja ikkunat Vesikatto Portaat Sähkötyöt, automaatio- ja instrumentointityöt Aluesähköistys Kytkinlaitokset ja jakokeskukset Johtotiet Johdot ja niiden varusteet Erityisjärjestelmät Telejärjestelmät Turva- ja valvontajärjestelmät Automaatiotyöt Instrumentointityöt LVI-työt Alustava kustannusarvio Investointikustannukset Käyttökustannukset Esitys hankeaikatauluksi 29 Lähteet 30 LIITTEET Liite 1. Suojapumppauskaivojen sijainti ja pilaantunut maa-alue Liite 2. Ilmastuskoeraportti PIIRUSTUKSET 001 Asemapiirros 002 Pohjapiirros luonnos 003 Leikkausluonnos 011 Periaatekaavio - Saurion uuden vedenottamon käsittelyprosessi 021 Alueputket

5 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 1 1. JOHDANTO Ylöjärven kaupungin Saurion pohjavesilaitos sijaitsee Ylöjärvenharjun I-luokan pohjavesialueella. Pohjavesialue on jakaantunut useaan pohjaveden muodostumisalueeseen. Nykyisin Saurion pohjaveden muodostumisalueen kokonaisvedenotto on vuosikeskiarvona noin m 3 /vrk lupaehtojen mukaisesti. Tästä n m 3 /vrk otetaan vedenottamolla. Saurion kaivon vedenottoa on jouduttu vähentämään alueella käynnissä olevan liuotinpitoisen veden suojapumppauksen vuoksi (n. 350 m 3 /vrk.) Saurion kokonaisvedenottoa on tarkoitus kasvattaa tulevaisuudessa tasolle m 3 /vrk. Vuonna 2014 Saurion pohjavesilaitoksella tehtiin koepumppauksia, joiden perusteella todettiin, että pohjavedenottoa voidaan lisätä turvallisesti ilman pohjavesiesiintymän määrällisen tai laadullisen tilan heikkenemistä. Saurion vedenottamon raakaveden laatu on hyvä ja se täyttää talousveden laatuvaatimukset ja - suositukset sellaisenaan. Verkoston syöpymisen minimoimiseksi veden ph:ta täytyy kuitenkin nostaa ennen verkostoon johtamista. Saurioon rakennetaan kokonaan uusi vedenottamo tarvittavine käsittelyineen ja alavesisäiliöineen vuonna SUUNNITTELUN LÄHTÖKOHDAT Saurion nykyinen vedenkäsittelylaitos on rakennettu vuonna 1975 ja saneerattu vuonna Nykyinen prosessi on saneerauksen tarpeessa. Lisäksi vedenkäsittely sijaitsee samassa rakennuksessa Saurion jätevedenpumppaamon kanssa, mikä muodostaa riskin talousveden laadulle. Saurioon on suunnitteilla kokonaan uusi vedenkäsittelylaitos, joka sijoitetaan omalle tontilleen. Nykyinen kaivo säilytetään. Saurion vedenottamon läheisyydessä maaperästä on löytynyt trikloorieteeniä (TCE) ja tetrakloorieteeniä (PCE). Näitä liuottimia on päässyt myös pohjaveteen. Liuottimien kulkeutuminen vedenottamolle on toistaiseksi pystytty estämään pohjaveden suojapumppauksella. Suunnittelussa huomioidaan tilavarauksin mahdollisuus, että liuotinpitoista vettä käsitellään vedenottamolla. Tällä hetkellä suojapumpattu vesi (n. 350 m 3 /vrk) aktiivihiilisuodatetaan siirrettävässä laitteistossa, minkä jälkeen vesi johdetaan läheiseen Keijärveen. Suojapumppauksen vuoksi vedenottoa on jouduttu vähentämään Saurion vedenottamolla, jotta pysytään vesiluvan rajoissa. Ylöjärven kaupungilla onkin kiinnostusta ottaa myös suojapumpattu vesi talousvesikäyttöön, mikäli se saadaan puhdistettua talousveden laatuvaatimusten edellyttämälle tasolle. 2.1 Vesilupa Saurion vedenottamolla on voimassa oleva vesilupa (Länsi-Suomen vesioikeuden päätös , nro S-65/627). Luvan mukaisesti Saurion alueen vedenotto saa olla vuorokausikeskiarvona enintään m 3 /vrk. 2.2 Tontti ja kaavalliset lähtökohdat Saurion pohjavedenottamon uusi sijoituspaikka on osa kiinteistöä (Lastenkoti) Mikkolantien ja Sauriontien risteyksen eteläpuolella. Kiinteistö sijaitsee Ylöjärven keskustassa hiekkaharjussa, Työväentalon (suojeltu) ja sen kuusiaidan (suojeltu) vieressä olevalla kapealla tontilla. Voimassa olevassa kaavassa alue on merkitty Y/s eli yleisten rakennusten korttelialue, joka sisältää myös suojeltavaa aluetta. Vesilaitostoimintoja varten valitulle kiinteistölle on tarkoituksenmukaista muodostaa oma tontti, joka kattaa myös vedenottokaivon. Suojaetäisyydeksi nykyiseen kaivoon ehdotetaan 30 metriä. Rakenteiden perustamistaso määräytyy pohjavedenpinnan tason mukaan. Kiinteistön tonttiliittymä siirretään Saurionkadulle. Mikkolantien ja työväenopiston välinen kevyenliikenteen yhteys

6 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 2 siirretään vedenottamoalueelta pois. Alue aidataan. Ehdotus uuden vedenkäsittelylaitoksen sijainniksi on jäljempänä. 2.3 Pohjaveden pinnan taso Saurion kaivon välittömässä läheisyydessä (havaintoputki RHP 1) pohjavedenpinnan korkeus vaihtelee välillä +114, ,8 ollen keskimäärin tasolla +115 (korkeusjärjestelmä N60). Maanpinnankorkeus on n eli pohjavedenpinnan yläpuolisen maakerroksen paksuus on n. 9 m. Suunnitellun puhdistamorakennuksen kohdalla pohjaveden pinnan taso vaihtelee välillä+114, ,7 ollen keskimäärin Maanpinnankorkeus on n. +124, Nykyinen vedenhankinta ja raakaveden laatu Nykyinen vedenhankinta ja prosessi Saurion pohjavedenottamolla on käytössä yksi kuilukaivo (betonirengaskaivo) (Kuva 2-1). Kaivossa on kaksi pumppua vuorottelukäytössä. Kaivosta raakavesi pumpataan alavesisäiliöön (V=110 m 3 ). Alavesisäiliöön annostellaan kalkkivettä. Kalkkivettä tehdään liuottamalla kalsiumhydroksidi veteen. Myös kloori annostellaan alavesisäiliöön. Alavesisäiliöstä vesi pumpataan verkostopumpuilla UV-desinfiointilaitteen kautta verkostoon. Kuva 2-1. Saurion kaivon poikkileikkaus Nykyisin suojapumpattua vettä ei käytetä talousvetenä vaan vesi johdetaan aktiivihiilikäsittelyn kautta Keijärveen. Suojapumppausta on käsitelty luvussa 2.5. Saurion kaivon raakavesi on laadultaan hyvää ja täyttää talousveden laatuvaatimukset- ja suositukset sellaisenaan. Verkoston korroosion minimoimiseksi veden ph:ta täytyy kuitenkin nostaa ennen verkostoon johtamista. Saurion nykyinen vedenkäsittelyprosessi (Kuva 2-2) sisältää: - alkalointi kalkilla (Ca(OH) 2 ) - desinfiointi kloorilla (0,26 mg/l) - UV-desinfiointi

7 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 3 Kuva 2-2. Saurion nykyinen vedenkäsittelyprosessi. Nykyisellä vedenottamolla tuotevesi ei ph:n osalta täytä aina VVY:n raja-arvoa (yli 7,5) korroosion minimoimiseksi. Veden hiilidioksidipitoisuus vaihtelee voimakkaasti. (Taulukko 2-1) Nykyisin pohjavesi alkaloidaan sammutetulla kalkilla (Ca(OH) 2 ). Kalkkijauheesta muodostetaan kalkkivettä, joka annostellaan alavesisäiliöön. Kalkin annostus ei ole tiedossa vaan annostusta säädetään käsikäyttöisesti ph:n mukaan. Kalkkijauheen varastointi ja annostelu on koettu ongelmalliseksi. Annostelun tarkkuus ei ole riittävä, minkä vuoksi kalkkia saostuu toisinaan alavesisäiliöön ja toisinaan tuoteveden ph jää liian alhaiseksi. Taulukko 2-1. Tuoteveden laatu Saurion vedenottamolla Tuoteveden laatu, Saurio ph 7,2-7,8 Alkaliteetti (mmol/l) 1,4-1,8 Kovuus (mmol/l) 0,8-1,1 Hiilidioksidi (mg/l) 1, Nykyinen raakaveden ottomäärä ja tuotettu vesimäärä Saurion vedenottamon kaivosta vettä otetaan n m 3 /vrk (Taulukko 2-2). Vuosina 2011 ja 2014 Saurion alueella toteutettiin vesihuoltoon liittyviä koepumppausjaksoja pohjavesiesiintymän laadullisen ja määrällisen tilan selvittämiseksi. Tämän vuoksi vedenottomäärät ovat normaalia isommat, vuonna 2014 jopa 2450 m 3 /vrk. Suojapumpatun veden määrä on ollut keskimäärin 350 m 3 /vrk. Alueen kokonaisvedenotto on ollut n m 3 /vrk lupaehdon mukaisesti lukuun ottamatta vuosia 2011 ja Kaivosta pumpatusta vedestä n. 98 % johdetaan verkostoon. Taulukko 2-2. Vedenotto ja suojapumppaus Saurion alueella Koepumppaukset toteutettiin vuosina 2011 ja Aika Vedenotto Suojapumppaus Yht. m3/vrk (m 3 /vrk) (m 3 /vrk)

8 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA Raakaveden laatu Saurion raakaveden laadusta on esitetty yhteenveto alla (Taulukko 2-3). Saurion raakavesi on pehmeää, hapanta ja alkaliteettia on kohtuullisesti. Raakavesi täyttää sellaisenaan talousvedelle asetetut laatusuositukset ja vaatimukset. Veden ph:ta täytyy kuitenkin nostaa ennen verkostoon johtamista vähimmäistasolle 7,5 verkoston syöpymisen minimoimiseksi (Vesilaitosyhdistys VVY). Raakavesi täyttää muut VVY:n suositukset syövyttävyyden minimoimiseksi (alkaliteetti ja happipitoisuus). Veden happamuuden aiheuttaa korkea hiilidioksidipitoisuus, joka on tarkastelujaksolla ollut keskimäärin 50 mg/l. Hiilidioksidipitoisuudet ovat kaksinkertaistuneet vuodesta 2007, jolloin raakavettä tutkittiin FCG Planeko Oy:n toimesta. Vuonna 2007 otettiin kaksi näytettä, joista mitattiin hiilidioksidi pitoisuudet 25 ja 26 mg/l. Muiden tutkittujen ominaisuuksien (ph, alkaliteetti, kovuus, sähkönjohtavuus) osalta raakavedenlaatu vastasi nykyisiä pitoisuuksia. (FCG Planeko 2009) Raakaveden UV-läpäisevyys (254 nm) tutkittiin toukokuussa 2015 (Taulukko 2-3). Taulukko 2-3. Raakaveden laatu Saurion vedenottamolla (valvontatutkimus tulokset) sekä UV-läpäisevyys toukokuussa Saurion vedenottamo min ka* max Talousveden laatuvaatimus /-suositus ph 6,4 6,6 6,5-9,5 (1 ) Alkaliteetti (mmol/l) 0,75 0,8 0,9 > 0,6 (2 ) Sähkönjohtavuus (µs/cm) Sameus* (FNU) <0,2 0,2 0,4 1 Väriluku (suodatettu) (mg Pt/l) <5 5,0 Kokonaiskovuus (Ca+Mg) (mmol/l) 0,51 0,6 0,7 TOC* (mg/l) <1 1,1 3,0 Happi (mg/l) 5,1 8,1 9,0 > 2 (2 ) Fe (mg/l) 0,010 0,011 0,024 0,2 Mn (mg/l) <0,001 0,05 CO 2 (mg/l) COD Mn (mg/lo 2 ) <0,5 5,0 SO 4 (mg/l) Cl (mg/l) 0, Na (mg/l) 6,5 9, NO2-N (nitriittityppi) (mg/l) <0,002 NO3-N (nitraattityppi) (mg/l) <0,25 1,1 1,5 NH4-N (ammoniumtyppi) (mg/l) <0,006 UV-läpäisevyys 254 mm (ABS) 0,006 UV-läpäisevyys 254 mm (trans %) 98,6 *Keskiarvon laskentaa varten määritysrajan alittavat tulokset on korvattu määritysrajan arvolla. Keskiarvo on siis todellisuudessa taulukossa esitettyä pienempi. (1) VVY:n suositus ph > 7,5 vesijohtoveden syövyttävyyden vähentämiseksi. (2) VVY:n suositus vesijohtoveden syövyttävyyden vähentämiseksi. (3) TOC-pitoisuudelle ei ole annettu varsinaista raja-arvoa. Vesilaitoksen tulee ryhtyä toimenpiteisiin, jos TOC:n määrässä tapahtuu epätavallinen muutos. (3 ) Vuonna 2014 Saurion raakavettä tutkittiin laajasti. Tutkimuksella haluttiin perusteellisesti selvittää alueella tapahtuneesta aiemmasta toiminnasta mahdollisesti veteen päässeiden haitallisten aineiden pitoisuudet. Ainoastaan BAM (2,6-diklooribentsamidi) ja kuparipitoisuudet ylittivät määritysrajan. Molemmat täyttivät talousveden laatuvaatimukset ja kuparipitoisuus alitti myös pohjaveden ympäristölaatunormin. (Taulukko 2-4)

9 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 5 Taulukko 2-4. Raakaveden tarkkailutuloksia Saurion vedenottamolla vuonna Saurion vedenottamo 2014 min ka max Talousveden laatuvaatimus /-suositus Pohjaveden ympäristönlaatunormi Trihalometaanit (1 ) (µg/l) ei tod. < 100 Bentseeni (µg/l) ei tod. <0,5 < 1 0,5 Tolueeni (µg/l) ei tod. <1 12 Etyylibentseeni (µg/l) ei tod. <0,5 1 Ksyleenit (µg/l) ei tod. <1 10 MTBE (µg/l) ei tod. <0,5 7,5 TAME (µg/l) ei tod. <0,5 60 Akryyliamidi (µg/l) <0,02 0,1 Epikloorihydriini (µg/l) <0,05 10 Pestisidit (µg/l) ei tod 0,1 BAM (2,6-diklooribentsamidi) (µg/l) 0,042 0,045 0,050 0,1 (2 ) Polyaromaattiset hiilivedyt (µg/l) ei tod 0,1 Bromaatti (mg/l) <0,0050 0,01 F, fluoridi (mg/l) <0,1 1,5 Sb, Antimoni (µg/l) <0,50 5 2,5 As, Arseeni (µg/l) <1, B, boori (µg/l) < Hg,Elohopea (µg/l) <0,1 1 0,06 Cd, Kadmium (µg/l) <0,1 5 0,4 Cr, Kromi (mg/l) <0,001 0,05 0,01 Cu, Kupari (mg/l) 0,002 0,002 0, ,02 (3 ) Pb, Lyijy (mg/l) <0,0005 0,01 0,005 Ni, Nikkeli (mg/l) <0,001 0,02 0,01 Se, Seleeni (µg/l) <1,0 10 CN, Syanidi (µg/l) <5 50 koliform. 37 C, MPN (pmy/100 ml) 0 0 E.coli, MPN (pmy/100 ml) 0 0 Suolistoperäiset Enterokok. (pmy/100 ml) 0 0 (1) kloriformi, bromidikloorimetaani, dibormikloorimetaani, bromoformi (2) summapitoisuus, torjunta-aineet (3) Näyte otetaan käyttäjän vesihanasta siten, että pitoisuus vastaa viikoittaista keskiarvoa Liuottimet Saurion pohjaveden muodostumisalueella tehtyjen liuotinhavaintojen vuoksi vesilaitoksella on seurattu tehostetusti liuotinpitoisuuksia. Lähellä olevalta ns. Nikron kiinteistöltä on löydetty trikloorieteeniä (TCE) ja tetrakloorieteeniä (=perkloorietyleeni eli PCE), jotka ovat päässeet maaperään vuosikymmenien saatossa. TCE ja PCE voivat hajota maaperässä ensin 1,2-dikloorietaaniksi ja edelleen vinyylikloridiksi. Vinyylikloridi voi edelleen hajota vaarattomaksi hiilidioksidiksi tai metaaniksi riippuen maaperän olosuhteista. Saurion vedenottamolla on havaittu trikloorieteeniä (TCE) ja tetrakloorieteeniä (PCE) talousveden laatuvaatimuksen alittavia pitoisuuksia. Vuoden 2014 aikana summapitoisuus vaihteli välillä 2-5 µg/l. Vaikka vedenottamolla havaitut yksittäiset pitoisuudet eivät poikenneet aiemmin havaituista, raakaveden TCE/PCE-summapitoisuuden keskiarvo kaksinkertaistui vuonna 2014 aiempien vuosien keskiarvoon verrattuna. Syitä tähän pohditaan seuraavassa luvussa. Toistaiseksi suojapumppaus on toiminut hyvin ja estänyt tehokkaasti liuotinpitoisen veden pääsyn vedenottamon kaivolle.

10 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 6 Taulukko 2-5. Raakaveden TCE:n ja PCE:n summapitoisuus Saurion veden ottamolla /2015 ja /2015. min ka max Talousveden laatuvaatimus/- suositus Pohjaveden ympäristönlaatunormi (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) /2015 1,0 2,6 6,2 < /2015 2,0 3,7 6,2 TCE/PCE:n hajoamistuotteiden (1,2-dikloorieteeni-, vinyylikloridi- ja dikloorimetaani) pitoisuudet ovat alittaneet määritysrajan (0,1 µg/l) kaikissa näytteissä koko seuranta-ajan (2008 2/2015). Täten pitoisuudet ovat myös alittaneet talousveden laatuvaatimuksen. Taulukko 2-6. Raakaveden liuotinpitoisuudet Saurion veden ottamolla /2015. max Talousveden laatuvaatimus/- suosutus Pohjaveden ympäristönlaatunormi DCE (1,2-dikoorieteeni) (µg/l) <0,2 25 VC (vinyylikloridi) (µg/l) <0,1 < 0,5 0,15 DCM (Dikloorimetaani) (µg/l) <1 2.5 Pilaantunut maa-alue ja suojapumppaus Vuonna 2007 Saurion pohjaveden muodostumisalueelta ns. Nikron kiinteistöltä löytyi trikloorieteenillä (TCE) ja tetrakloorieteenillä (PCE) pilaantunutta maata. Alue sijaitsee vain n. 300 m Saurion vedenottokaivosta eteläkaakkoon. Liuottimia havaittiin myös pohjavedessä. Liuottimien Saurion kaivolle kulkeutumisen estämiseksi pilaantuneen alueen ja kaivon välille sijoitettiin kolme suojapumppauskaivoa (K1, K2 jak3). (Liite 1) Suojapumpattu vesi johdetaan aktiivihiilisuodatukseen siirrettävään laitteistoon ja käsitellään TCE/PCE-pitoisuuden osalta talousvedenlaatuvaatimukset täyttäväksi. Käsitelty vesi johdetaan purkuputkea pitkin Keijärveen. Suojapumppausmäärä on vaihdellut vuosina välillä m 3 /vrk ollen keskimäärin 350 m 3 /vrk. Pohjaveden suojapumppauksen arvioidaan jatkuvan vähintään vuoteen Nikron kiinteistöllä tehtiin maaperän kunnostamista massanvaihdolla 6-10/2013. Mahdollisimman paljon pilaantunutta maa-ainesta kaivettiin pois ja kaivanto täytettiin puhtaalla aineksella. Alueelle jäi kuitenkin runsaasti liuottimia. Valumavesien pääseminen pilaantuneelle alueelle pyrittiin estämään bentoniittimatolla. Suojapumppauskaivojen TCE+PCE-pitoisuudet lähtivät kuitenkin nousuun, mistä voidaan päätellä, että valumavedet pääsevät bentoniittimaton alle. Valumavesi huuhtoo liuottimet liikkeelle helposti muokatusta maasta. Lliuotinpitoisuuksien odotetaan yhä kasvavan Suojapumpatun veden laatu Suojapumpatun veden laatu vastaa valtaosin Saurion vedenottokaivon raakaveden laatua (Taulukko 2-7). Ainoastaan TCE/PCE-summapitoisuus on suojapumpatussa vedessä selkeästi korkeampi kuin raakavedessä. Purkuputken vesi on täyttänyt talousvedenlaatuvaatimuksen ennen vuotta Vuonna 2014 suojapumpatun veden TCE/PCE-summapitoisuus on kohonnut merkittävästi ja tämä näkyy myös purkuputken kohonneina pitoisuuksina.

11 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 7 Taulukko 2-7. Suojapumpatun veden (kaivot K1, K2 ja K3) ja aktiivihiilikäsitellyn suojapumppausveden (purkuputki) laatu. K1 K2 K3 Purkuputki Talousveden laatuvaatimus/- suositus ph 6,5 6,5 6,4 6,5 6,5-9,5 Alkaliteetti (mmol/l) 1,2 0,98 1,1 1 > 0,6 (1 ) Sähkönjohtavuus (µs/cm) Sameus (NTU) <0,20 <0,20 <0,20 <0,20 1 Väriluku (mgpt/l) <5 <5 <5 <5 Kovuus (mmol/l) 1,3 0,87 0,87 1 TOC (mg/l) 3,4 2,5 2,6 2,6 Happipitoisuus (mg/l) 9,3 9,6 7,6 6 > 2 (1 ) Rauta (µg/l) <10 <10 <10 <10 0,2 Mangaani (µg/l) <1,0 <1,0 <1,0 <1,0 0,05 Hiilidioksidi, vapaa (mg/l) CODMn (mg/l) <0,50 <0,50 <0,50 <0,50 5,0 Sulfaatti (mg/l) Kloridi (mg/l) Natrium (mg/l) 18 9,8 9, NO2-N (mg/l) <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 NO3-N (mg/l) 3,1 1,8 1,8 2,1 NH4-N (mg/l) <0,0060 <0,0060 <0,0060 <0,0060 (1) VVY:n suositus vesijohtoveden syövyttävyyden vähentämiseksi. (2) TOC-pitoisuudelle ei ole annettu varsinaista raja-arvoa. Vesilaitoksen tulee ryhtyä toimenpiteisiin, jos TOC:n määrässä tapahtuu epätavallinen muutos. (2 ) Suojapumpatun (kaivot K1, K2 ja K3) sekä purkuputken veden TCE/PCE-summapitoisuudet lähtivät kasvuun vuonna Toistaiseksi korkeimmat pitoisuudet havaittiin Tällöin pilaantunutta maa-aluetta lähinnä olevasta kaivosta löytyi TCE/PCE-summapitoisuus 1421 µg/l. Purkuputkesta otetuissa näytteissä liuotinpitoisuudet ovat olleet keskimäärin 22 µg/l vuoden 2014 aikana kun keskimääräinen pitoisuus oli 5 µg/l. Aktiivihiilen vaihtoväliä on lyhennetty, jotta purkuputken liuotinpitoisuudet pysyisivät alle talousvedenlaatuvaatimuksen 10 µg/l. (Taulukko 2-8, Kuva 2-3) Taulukko 2-8. Suojapumpatun veden TCE:n ja PCE:n summapitoisuus ennen ja jälkeen aktiivihiilikäsittelyä. Talousveden laatuvaatimus < 10µg/l ja pohjaveden ympäristönlaatunormi < 5 µg/l /2015 min ka max min ka max K K2 5, K3 3,5 6,9 18 5, Purkuputki 1,0 3,3 8,6 0,

12 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 8 Kuva 2-3. TCE/PCE-summapitoisuuden kehitys suojapumppauskaivoilla K1 ja K2. Suojapumpatun veden vinyylikloridi- ja dikloorimetaanipitoisuudet ovat alittaneet määritysrajan (0,1 µg/l) kaikissa näytteissä koko seuranta-ajan (vuodesta 2008). 1,2-dikloorieteeniä löytyi ainoastaan suojapumppauskaivolta K1 vuosina /2015 (max. pitoisuus 0,4 µg/l). Muilla kaivoilla määritysrajan (0,4 µg/l) ylittäviä pitoisuuksia ei havaittu. 3. KAPASITEETTI JA LAATUVAATIMUKSET 3.1 Mitoitusvesimäärä Saurion pohjavedenottamon vedenottoa halutaan kasvattaa veden riittävyyden turvaamiseksi Ylöjärvellä. Kaupunki kasvaa, jolloin myös vedentarve lisääntyy. Mikäli Ahveniston pohjavedenottamo olisi väliaikaisesti kuivuuden tms. vuoksi pois käytöstä, Saurion ja Ylöjärven muiden vedenottamojen kapasiteetti ei riittäisi koko kaupungin tarpeisiin. Saurion vedenoton kasvattaminen edellyttää uuden vesiluvan hakemista. Uuden pohjavedenottamon perusprosessin mitoitusvirtaama on 2000 m 3 /vrk ja 100 m 3 /h (20 h). Vesi otetaan Saurion nykyisestä vedenottokaivosta. Tämän lisäksi varaudutaan käsittelemään erillisessä prosessissa suojapumppausvettä n. 500 m 3 /vrk. Vedenkäsittelyn kokonaiskapasiteetti on siten m 3 /vrk eli 125 m 3 /h (20 h). 3.2 Tuoteveden laatuvaatimukset Saurion vesilaitoksella tuotetaan talousveden laatuvaatimukset ja -suositukset täyttävää vettä (STMa 461/2000, ks. Taulukko 2-3). Lisäksi tuoteveden tulee täyttää Suomen vesilaitosyhdistys ry:n (2009) asettamat tavoitearvot vesijohtoverkoston korroosion minimoimiseksi (ks. taulukko alla). Taulukko 3-1. VVY:n asettamat tavoitearvot vesijohtoverkoston korroosion minimoimiseksi. Tavoitearvo ph > 7,5 Alkaliteetti (mg/l) > 0,6 Kalsium (mg/l) > 10 Happi (mg/l) > 2

13 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 9 4. VEDENKÄSITTELYMENETELMIEN VERTAILU Veden käsittelyssä Saurion uudella vedenkäsittelylaitoksella tulee varautua seuraaviin käsittelyvaiheisiin, jotta tuotevesi täyttää laatuvaatimukset: - hiilidioksidin poisto - ph:n säätö - desinfiointi Vapaa (kaasumainen) hiilidioksidi voidaan poistaa kemiallisesti esim. sammutetulla kalkilla, kalkkikivellä, lipeällä tai soodalla. Samalla myös veden ph nousee. Lisäksi vapaa hiilidioksidi voidaan poistaa ilmastamalla. Tämä nostaa jonkin verran myös veden ph:ta, mutta ph:n lisäsäätöön on hyvä varautua. Saurion uuden vedenkäsittelylaitoksen prosessivaihtoehdot on esitetty alla olevissa kuvissa (Kuva 4-1 ja Kuva 4-2). Yksityiskohtaisempi menetelmien kuvaus ja vaihtoehtojen vertailu on esitetty seuraavassa kappaleessa. Veden desinfiointi toteutetaan kaksivaiheisesti Ylöjärven Veden nykyisen käytännön mukaisesti. Primääridesinfiointiin käytetään UV-säteilyä ja verkostodesinfiointiin klooria (natriumhypokloriittia). Muita desinfiointivaihtoehtoja ei tässä yhteydessä vertailla. Kuva 4-1. Saurion vedenkäsittelyprosessi, kun alkaloivana kemikaalina käytetään joko sammutettua kalkkia (kalsuimhydroksidia), kalkkikiveä (kalsiumkarbonaattia), lipeää tai soodaa.

14 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 10 Kuva 4-2. Saurion vedenkäsittelyprosessi ilmastamalla. 4.1 Prosessivaihtoehtojen vertailu Saurion vedenkäsittelyn tavoitteena on poistaa vedestä hiilidioksidia ja nostaa ph:ta. Tavoitteeksi asetetaan, että ph on vähintään 7,5. Hiilidioksidia voidaan poistaa lisäämällä alkalointikemikaalia tai ilmastamalla. Alkalointikemikaalivaihtoehtoja ovat sammutettu kalkki (kalsiumhydroksidi, Ca(OH) 2 ), lipeä (NaOH), sooda (Na 2 CO 3 ) sekä kalkkikivi (kalsiumkarbonaatti, CaCO 3 ). Alla olevaan taulukkoon on laskettu kemikaalien teoreettinen kulutus eri vaihtoehdoissa, kun tavoite-ph on 7,5. Lisäksi taulukkoon on laskettu eri alkalointikemikaalien sekä ilmastuksen vaikutus tuoteveden laatuun. (Taulukko 4-1) Taulukko 4-1. Saurion raakaveden laatu ja tuoteveden laatu eri käsittelyvaihtoehdoilla sekä VVY:n asettamat tavoitearvo korroosion minimoimiseksi. Raakavesi Ca(OH) 2 NaOH Na 2 CO 3 CaCO 3 Ilmastus Tavoitearvot ph 6,50 7,50 7,50 7,50 7,50 7,5-8,2 >7.5 Hiilidioksidi (mg/l) 50,0 3,7 3,8 4,3 3,8 4-6 Alkaliteetti (mmol/l) 0,80 0,88 0,89 0,90 0,89 0,80 > Kokonaiskovuus (mmol/l) 0,60 1,13 0,60 0,60 1,65 0,60 Kalsiumkovuus (mmol/l) 0,36 0,89 0,36 0,36 1,41 0,36 Kalsiumpitoisuus (mg/l) >10 Kemikaalin kulutus (g/m 3 ) Korroosioindeksi 0,89 0,89 0,90 0,89 0,81 >1,5 Tarkasteltujen kemikaalien tarvittava annostus vaihtelee huomattavasti kemikaalien ominaisuuksista johtuen. Pienin annostus (n. 40 mg/l) on sammutetulla kalkilla (kalsiumhydroksidi) ja lipeällä (natriumhydroksidi). Soodaa (NaCO 3 ) ja kalkkikiveä kuluu yli 2,5-kertainen määrä. Kuvaajissa (Kuva 4-3) on esitetty eri kemikaalien annostelun vaikutus veden ph-arvoon.

15 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 11 Kuva 4-3. Eri kemikaalien annostuksen vaikutus veden ph-arvoon. Kaikilla käsittelytavoilla jäännös hiilidioksidi on n. 4 mg/l. Ilmastuksessa voidaan haluttu hiilidioksidi taso valita mm. ilmamäärää säätämällä. Kemikaaleilla alkaliteetti nousee hieman. Ilmastuksessa alkaliteetti ei teoriassa muutu edellyttäen, että ilmastuksen jälkeen ph on pienempi kuin kalkkihiilidioksiditasapainon edellyttämä ph. (VVY 2002) Ilmastus, lipeä ja sooda eivät vaikuta tuoteveden kovuuteen, koska veden kalsiumpitoisuus ei muutu. Kalkkipohjaisia kemikaaleja käytettäessä kalsiumin määrä vedessä kasvaa ja täten myös kalsiumkovuus ja kokonaiskovuus. Kalkkikivi nostaa veden kalkkipitoisuuden 56 mg/l:n ja kokonaiskovuuden tasolle 1,65 mmol/l. Sammutettua kalkkia käytettäessä tuoteveden kalkkipitoisuus on 36 mg/l ja kokonaiskovuus 1,13 mmol/l. Edellä lasketun kalkkikiven kulutuksen perusteella veteen liuennut kalkki alkaa saostua jo alle 60 C (ks. kuva alla). Lasketulla sammutetun kalkin annoksella veteen liuennut kalkki saostuu n. 70 C lämpötilassa (ks. kuva alla). Veden korkea kalkkipitoisuus aiheuttaa saostumia esimerkiksi asiakkaiden lämminvesivaraajiin, joissa lämpötila on tyypillisesti o C välillä. Soodaa ja lipeää käytettäessä saostumista alkaa tapahtua vasta n. 90 C lämpötilassa.

16 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 12 Kuva 4-4. Kalkin (kalsiumhydroksidi) kalkki-hiiilihappotasapaino. Musta vaakaviiva kuvaa tavoite-ph:ta ja katkoviiva kuvaa vedessä olevan kalkin liukoisuutta. Kalkki alkaa saostua silloin, kun katkoviiva alittaa vaakaviivan. Kuva 4-5. Lipeän (natriumhydroksidi) kalkki-hiiilihappotasapaino. Kuva 4-6. Soodan (natriumkarbonaatti) kalkki-hiiilihappotasapaino.

17 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 13 Kuva 4-7. Kalkkikiven (kalsiumkarbonaatti) kalkki-hiiilihappotasapaino. Kalkki alkaa saostua silloin, kun katkoviiva alittaa vaakaviivan. Kaikilla vaihtoehdoilla korroosio indeksi vaihtelee välillä 0,81 0,9, mikä alittaa Suomen vesilaitosyhdistys ry:n tavoitearvon. Korroosio indeksin mukaan alkaliteetin tulee olla sitä suurempi, mitä korkeammat sulfaatti- ja kloridipitoisuudet talousvedessä ovat (VVY 2009). Korroosio indeksin tavoitearvosta joustetaan kuitenkin useilla suurilla vedenottamoilla. Korroosioindeksiä voidaan pitää yleisenä suuntaviivana, eikä siinä esimerkiksi erotella talousveden kanssa kosketuksissa olevia eri materiaaleja Tekninen toteutus Alkalointikemikaaleista sammutettu kalkki, lipeä ja sooda syötetään putkeen ennen alavesisäiliötä. Sammutettu kalkki ja sooda toimitetaan laitokselle kiinteänä jauheena. Jauhe liuotetaan veteen ja liuos syötetään putkeen. Lipeä toimitetaan laitokselle valmiina 50 %-liuoksena, joka voidaan syöttää sellaisenaan. Etenkin lipeää ja sammutettua kalkkia käytettäessä on tärkeää estää yliannostus automaatiojärjestelmän avulla. Jos em. kemikaaleja yliannostellaan, voi veden ph nousta jopa yli 9. ph mittaus ohjaa kemikaalien annostelua kaikissa tapauksissa. Kalkkikivi toimitetaan laitokselle rouheena. Kalkkikivialkalointia varten tarvitaan suuri alkalointiallas, joka täytetään rouheella. Vesi suodatetaan kalkkirouheen läpi, jolloin kalkkia liukenee veteen. Hiilidioksidia voidaan poistaa kemikaalien lisäksi ilmastamalla. Tärkeää on, että käsittelyssä vesi muodostaa ohuen kerroksen, josta kaasukuplien on helppo siirtyä ohivirtaavaan ilmaan. Ilmastus voidaan tehdä kappaleilla täytetyssä ilmastustornissa tai alipaineistetussa säiliössä. Tornit ovat tyypillisesti useita metrejä (esim. 4-6 m) korkeita, jotta saadaan aikaiseksi riittävä ilmastusvaikutus. Alipaineilmastus mahtuu myös pieniin tiloihin ja vaadittava kolonnin korkeus on esimerkiksi Saurion tapauksessa 2 2,5 m. Saurion uusi vesilaitos sijoittuu suojeltuun ympäristöön, jolloin korkeita torneja ei haluta rakentaa. Tällöin alipaineilmastus on parempi vaihtoehto. Ilmastuksen vaikutusta veden hiilidioksidipitoisuuteen ja ph-arvoon tutkittiin laboratoriokokeella ( ). Ilmastus ei nosta veden ph:ta riittävästi, joten ennen alavesisäiliötä veteen syötetään lipeää. Lipeän syöttömäärät ovat tällöin kuitenkin selvästi pienempiä kuin yksinomaan lipeällä tehtävässä alkaloinnissa Ilmastuksen vaikutus veden CO2-pitoisuuteen ja ph-arvoon Toukokuussa 2015 Saurion raakaveden ilmastamista kokeiltiin laboratorio-olosuhteissa laitteistolla, joka muistuttaa alipaineilmastuslaitetta. Ilmastuskokeen suoritus ja tulokset on esitelty tarkemmin liitteessä 2.

18 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 14 Koe havainnollisti selkeästi niin hiilidioksidin poistumisen kuin ph:n muutoksen alipaineilmastuksessa (Kuva 4-8). Veden alkaliteetti ei muuttunut ilmastuksessa. 15 min ilmastus poisti 80 % hiilidioksidista. ph nousi tasolle 7,1. ph-arvon nosto yli 7,5:n pelkällä ilmastuksella vaatisi yli 30 min kestävän ilmastuksen. Saurion laitoksen suunnittelussa tämä tarkoittaa, että min ilmastus on riittävä. Laboratoriokokeessa ilmastus on heikompi kuin täyden mittakaavan laitteissa, joten täyden mittakaavan laitteistossa tarvittava viipymä on lyhyempi. Ilmastuksen jälkeen ph säädetään lipeällä. Lipeän tarve on kuitenkin vain % siihen verrattuna, jos ilmastusta ei käytetä ollenkaan. Kuva 4-8. Ilmastuksen vaikutus veden hiilidioksidi-pitoisuuteen ja ph-arvoon Tarvittavat rakenteet ja varastotila Kiinteät kemikaalit (sammutettu kalkki ja sooda) toimitetaan laitokselle bulkkitavarana tai suursäkeissä (1000 kg). Kemikaalia kuluu laskennallisesti 98 kg/d (sammutettu kalkki) tai 275 kg/d (sooda). Kemikaalia toimitetaan kahden viikon tarve kerrallaan, jolloin sammutetulle kalkille tarvitaan säilytystilaa noin 3 m 3 (1 500 kg) ja soodalle noin 4 m 3 (4 000 kg). Lipeä toimitetaan 50 %-liuoksena kontissa (1000 l) tai bulkkina. Konttitoimituksen etuna on, että lipeää ei pureta letkulla säiliöautosta, mikä edellyttäisi purkupaikan asianmukaista suojausta. Lipeä liuosta kuluu 210 kg/d joten kemikaalivarastoon tarvitaan tilaa kolmelle kontille. Kalkkikivialkalointi allas mitoitetaan viipymän perusteella. Viipymä alkalointialtaassa on tyypillisesti min, riippuen raakaveden laadusta (mm. hiilidioksidipitoisuudesta) sekä kalkkikivirouheen raekoosta. Saurion raakavesi vaatii pitkän viipymän (vähintään 60 min EBCT) korkean hiilidioksidipitoisuuden vuoksi. Tällöin alkalointialtaan tilavuus olisi vähintään 100 m 3. Veden siirtämiseksi alkalointialtaalta alavesisäiliöön tarvitaan välipumppaus. Kalkkikivipatjaa huuhdellaan säännöllisesti, mikä kasvattaa tarvittavan alavesisäiliön tilavuutta. Lisäksi se tulee huomioida verkostopumppujen mitoituksessa. Kalkkikiviallas täytetään perustamisvaiheessa ja rouhetta tilataan lisää tarpeen mukaan, tyypillisesti n. kahden vuoden välein. Alipaineilmastus tehdään painesäiliössä (halkaisija n. 1,6 m, korkeus 2-2,5 m). Painesäiliöstä vesi johdetaan alavesisäiliöön. Ennen alavesisäiliötä putkeen syötetään tarvittaessa lipeää. Lipeän toimitustapa ja annostelulaitteisto on sama kuin yllä lipeä-vaihtoehdossa Kustannusten vertailu Alla olevassa taulukossa on esitetty yhteenveto kemikaalien kulutuksesta ja kemikaalikustannuksista eri vaihtoehdoissa. Kemikaalikustannuksiltaan edullisin on sammutettu kalkki.

19 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 15 Taulukko 4-2. Alkaloinnin kemikaalikustannusten vertailu (ALV 0%). Laskelmassa virtaamana on käytetty m 3 /vrk (Saurion alueen kokonaisvedenotto). Kemikaali Kulutus Yksikköhinta Kustannukset (g/m 3 ) (kg/d) (EUR/kg) (EUR/d) (EUR/vesi-m 3 ) (EUR/a) Kalsiumhydroksidi, jauhe , , Natriumhydroksidi (lipeä), liuos 50 % , , Natriumkarbonaatti (sooda), jauhe , , Kalsiumkarbonaatti, rouhe ,2 53 0, Ilmastus: Natriumhydroksidi (lipeä), liuos 50 % , , Alipaineilmastuksessa on muita vedenkäsittelyvaihtoehtoja korkeampi energiakustannus. Ilmastuksen puhaltimien energiakustannus on n. 3 EUR/d, mikä vastaa 0,0012 EUR/vesi-m 3 ja EUR/a (ALV 0 %). Ilmastuksen ja mahdollisen ph:n säädön (lipeä) yhteenlasketut vuosikustannukset ovat siten noin EUR vuodessa (ALV 0 %). Siten ilmastusvaihtoehto on hieman sammutetun kalkin käyttöä kalliimpi, mutta selvästi muita vaihtoehtoja edullisempi Yhteenveto vaihtoehtojen vertailusta Saurion uuden vedenkäsittelylaitoksen prosessivaihtoehtojen vertailusta on koottu yhteenveto alla olevaan taulukkoon. Vertailun perusteella jatkosuunnittelun pohjaksi suositellaan hiilidioksidin poistamista alipaineilmastuksella sekä tarvittaessa ph:n säätöä lipeällä. Tämä on kustannuksiltaan toiseksi edullisin vaihtoehto. Kalkkipohjaiset menetelmät suljetaan pois, koska Saurion pohjavedessä on luonnostaan niin paljon kalkkia, että kalkkilisäys aiheuttaisi kalkin saostumisen kiinteistöissä lämminvesivaraajiin ym. kuuma vettä käyttäviin laitteisiin. Saurion tapauksessa alipaineilmastuksesta on myös se etu, että mikäli raakavedessä havaittaisiin joskus pieniä liuotinpitoisuuksia, niin liuottimet todennäköisesti vähenisivät ilmastuksessa. Asia voidaan tarvittaessa varmentaa laboratoriossa tehtävillä ilmastuskokeilla. Taulukko 4-3. Saurion uuden vedenkäsittelylaitoksen prosessivaihtoehtojen vertailu. Menetelmä Edut Heikkoudet Sammutettu kalkki ei reaktiivisia ominaisuuksia, joista voi aiheutua terveyshaittaa selvästi heikompi vesiliukoisuus kuin soodalla, voi saostua putkistoihin ja edullinen 200 /t kanaaleihin kotimainen tuote, toimituskatkot epätodennäköisiä suurempi varastotilantarve kuin muilla vaatii suuremmat annostelulaitteet ja enemmän valvontaa / huoltoa pölyäminen kastuessaan holvaantuu siiloon Lipeä hyvä liukoisuus vaatii varoaltaan varastosäiliölle nestemäinen, ei pölyä syövyttävä ja reaktiivinen, mikäli yksinkertainen annostelutekniikka, vuotaa ympäristöön tarkempi annostelu kalliimpi kuin sammutettu kalkki 270 kotimainen tuote, toimituskatkot /t epätodennäköisiä Sooda hyvä liukoisuus kallis 350 /t yliannostuksissa turvallisin kemikaali jauheena käsiteltäessä pölyäminen voi aiheuttaa terveyshaittoja yksinkertainen annostelutekniikka reaktiivisuuden vuoksi säilytys kuivassa vähäinen kunnossapidon tarve ja hyvin suljettuna ulkomainen tuote, jolloin toimituskatko voi olla mahdollinen, vaikka varmuusvarasto olisikin

20 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 16 Kalkkikivisuodatus ei reaktiivisia ominaisuuksia, joista voi aiheutua terveyshaittaa edullinen 200 /t ei pölyä ei yliannostuksen vaaraa (ph ei nouse yli 8,5) kotimainen tuote, toimituskatkot epätodennäköisiä Ilmastus ja lipeä tarvittaessa käyttökustannukset vain hieman (ks. lipeää sammutettua kalkkia suuremmat koskevat tiedot yllä) ilmastussäiliöt suhteellisen pieniä ja sijoitettavissa alle 3 m olevaan huonetilaan yksinkertaista tekniikkaa kemikaalien käyttö minimoitu soveltuu huonosti paljon hiilidioksidia sisältäville vesille vaatii pitkän viipymän reagoidakseen edellyttää suuren suodatinaltaan ja suodattimen huuhtelujärjestelmän sekä huuhteluvesialtaan rakentamista puhaltimien ääneneristyksestä on huolehdittava meluhaittojen minimoimiseksi energian kulutus on kemiallista käsittelyä suurempi rauta ja mangaani voivat saostua laitteistoon (Saurion vedessä näitä on vain vähän) 5. SUOJAPUMPATUN VEDEN KÄSITTELY Nikron kiinteistöllä on kunnostettu TCE:llä ja PCE:llä pilaantunutta maaperää massanvaihdolla 06-10/2013. Lisäksi pilaantuneen alueen ja Saurion vedenottokaivon välille on sijoitettu kolme suojapumppauskaivoa (K1, K2 jak3), joista suojapumpattu vesi johdetaan aktiivihiilisuodatukseen. Käsittelyn jälkeen vesi johdetaan purkuputkea pitkin Keijärveen. Suojapumpatun veden TCE ja PCE pitoisuudet ovat nousseet huomattavasti vuodesta 2013 lähtien. Suojapumpatun veden käsittelyä tullaan tehostamaan tavalla tai toisella. Tähän liittyen on erillinen suunnitteluhanke käynnissä. Valittavasta ratkaisusta riippuen suojapumpattu ja paikalla käsitelty vesi johdetaan omaa linjaa pitkin suoraan uudelle vesilaitokselle jatkokäsittelyyn tai se imeytetään ensin maaperään, jolloin se tulee laitokselle Saurion vedenottokaivon kautta. Valittavasta käsittelytavasta ja sen mitoituksesta (puhdistustehosta) riippuen suojapumpatun ja paikalla käsitellyn veden liuotinpitoisuudet (PCE+TCE) voivat parhaimmillaan olla alle talousveden laatuvaatimusten (10 µg/l) ja pahimmillaan joitakin satoja µg/l. Siten parhaimmillaan vesilaitoksella ei tarvita lisäkäsittelyä suojapumpatulle vedelle. Pahimmillaan voidaan tarvita useampivaiheinen käsittely, jotta päästään alle 10 µg/l tason. Tämän johdosta seuraavassa on tarkasteltu vesilaitoksella tapahtuvaa käsittelyä vasta yleisellä tasolla. Suojapumpattu vesimäärä tulee enimmillään olemaan 500 m 3 /vrk, jota käytetään tässä yhteydessä tarkastelun lähtökohtana. Liuottimet (PCE+TCE) voidaan poistaa pohjavedestä useammalla tavalla: ilmastamalla (strippaamalla), aktiivihiilisuodatuksella tai kalvosuodatuksella Aktiivihiilisuodatus Aktiivihiili pystyy pidättämään (adsorboimaan) tiettyjä aineita kuten TCE:tä ja PCE:tä pinnalleen. Kun aktiivihiilen pinta on kyllästynyt vedestä poistetuilla aineilla, joudutaan aktiivihiili joko uusimaan tai regeneroimaan. Aktiivihiili laitetaan yleensä rakeisessa muodossa suodatinsäiliöön tai altaaseen, jonka läpi käsiteltävä vesi virtaa. Saurion suojapumpatun veden käsittelyyn käytetään tällä hetkellä aktiivihiilisuodatusta, ennen kuin vesi johdetaan järveen. Käytössä on 4 kpl rinnakkaisia suodattimia, jossa kussakin on rakeista aktiivihiiltä 500 kg (yht kg). Suodatinmassan tilavuus on 1 m 3 per suodatin (painesäiliön koko 1,5 m 3 ). Aktiivihiili on kookospähkinäpohjaista, ja sen raekoko on mm. Viipymä suodattimessa (EBCT) on ollut noin 16,5 min, kun vettä on käsitelty keskimäärin 350 m 3 /d. PCE:n vähenemä käsittelyssä on ollut noin 90 %.

21 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 17 Jos uuden vesilaitoksen liuottimia sisältävän veden suunnittelun lähtökohtana käytetään edellä mainittua viipymää, niin 500 m 3 /d vesimäärän käsittelyyn tarvitaan aktiivihiiltä 5,6 m 3 (2800 kg). Tämä voidaan toteuttaa esim. neljänä rinnakkaisena suodattimena, joiden tilavuus on 2,1 m 3 (hiiltä 1,4 m 3 per suodatin). Suodattimen halkaisija on alustavasti esim. 1, 4 m ja suodatinpatjan paksuus 1,4 m. Mikäli PCE:n alkupitoisuus on korkea (yli 50 µg/l), täytyy rinnakkaisten suodattimien perään lisätä kaksi aktiivihiilisuodatinta sarjaan, jotta käsittelyssä päästään yli 90 %:n vähenemään ja saavutetaan talousveden laatuvaatimukset. Suojapumppausveden käsittelykokemusten ( ) perusteella aktiivihiili pystyy sitomaan itseensä PCE:tä noin 0,5 m-%. Jos aktiivihiiltä on 2800 kg, tämä tarkoittaa 15 kg PCE:tä. Jos PCE:n alkupitoisuus on esim. 500 µg/l, täytyy hiilet vaihtaa 56 vrk välein. Sen sijaan jos alkupitoisuus on 50 g/l, hiilen vaihtoväli on 560 vrk Ilmastus / strippaus Helposti haihtuvia yhdisteitä kuten TCE ja PCE voidaan poistaa ilmastamalla tai ilmastrippauksen avulla. Menetelmä perustuu siihen, että haihtuva yhdiste saadaan siirtymään ohivirtaavaan ilmaan. Tämä voidaan toteuttaa esim. johtamalla ilmaa (hienoja ilmakuplia) veden läpi (ilmastus). Toinen tapa on muuttaa vesi ohueksi filmiksi tai pisaroiksi, jolloin haihtuvat yhdisteet voivat siirtyä ohivirtaavaan ilmaan (strippaus). Ilmastuksen ja strippauksen mitoitukseen vaikuttaa mm. haihtuvan yhdisteen ominaisuudet (mm. Henryn lain vakio) ja lämpötila. Lisäksi siihen vaikuttavat veden määrä, yhdisteen alkupitoisuus ja tavoiteltu loppupitoisuus vedessä. Alla on esitetty karkea arvio käsittelyyn tarvittava laitteiston koosta Saurion tapauksessa, kun mitoituksen lähtökohta pitoisuuden osalta on toistaiseksi avoin. Strippaus voidaan tehdä esimerkiksi täytekappaleilla täytetyssä strippaustornissa, jossa vesi virtaa ylhäältä alas ja ilmaa puhalletaan vastavirtaan alhaalta ylös. Muista kohteista saatujen kokemusten perusteella tarvittava strippaustornin korkeus on Saurion tapauksessa noin 5 6 m korkea, mikäli tavoitellaan noin 95 % TCE ja PCE vähenemää. Mikäli alkupitoisuus on matalampi ja esim. 80 %:n vähenemä riittää, tarvittava tornin korkeus voi olla 3 4 m. Tarvittava ilmamäärä on ilma:vesi suhteena ilmaistuna luokkaa 15:1 20:1. Eli jos vettä käsitellään 500 m 3 /vrk (21 m 3 /h), niin tarvittava ilmamäärä on m 3 /h. Tornin halkaisija on alustavasti 1 2 m. Altaassa toteutettu ilmastus ei vaadi niin korkeaa tilaa kuin strippaustorni. Tällöin tarvitaan kuitenkin betonirakenteinen tai teräsrakenteinen allas ja enemmän pinta-alaa. Lisäksi järjestelmään kuuluu hienokuplailmastimet ja ilman tuottamiseen tarvittava kompressori. Tyypillisesti altaan syvyys on vähintään 3 m. Viipymä altaissa on tyypillisesti min, mikä Saurion tapauksessa tarkoittaisi noin 10 m 3 :n allasta (3,3 m 2, jos syvyys on 3 m). Ilmamäärä on tyypillisesti 0,8 1,2 m 3 /vesi-m 3 eli Saurion tapauksessa noin 25 m 3 /h. Vaikka käytetyt ilmamäärät ovat pienempi kuin strippauksessa, tarvitaan sen tuottamiseen suhteessa enemmän energiaa, kun ilma joudutaan puskemaan vesipatsaan läpi Kalvosuodatus Kalvosuodatus perustuu aineiden erottamiseen puoliläpäisevän kalvon avulla. Puoliläpäisevällä kalvolla tarkoitetaan huokoista filmiä, joka toimii valikoivana esteenä aineiden kulkeutumiselle. Aineiden kulkeutuminen kalvon läpi saadaan aikaan ulkoisen paineen (pumppauksen) avulla. Vesi läpäisee kalvon, kun taas tiettyä kokoluokkaa suuremmat aineet jäävät (väkevöityvät) kalvon tulopuolelle. Tyypillisesti tuoteveden saanto on noin 70 %. Loppuosa vedestä joudutaan johtamaan viemäriin tai muuhun jatkokäsittelyyn ns. rejektivetenä sen sisältämistä epäpuhtauksista riippuen. Kalvosuodatusmenetelmät jaotellaan mikrosuodatukseen, ultrasuodatukseen, nanosuodatukseen ja käänteisosmoosiin kalvon huokoskoon mukaan. Huokoskooltaan suurimmassa mikrosuodatuksessa kalvon reikäkoko on 0,1 10 mikrometriä ja pienimmässä käänteisosmoosissa 0,1 1 nanometriä. Käyttöpaine riippuu mm. kalvon huokoskoosta ja näin esim. käänteisosmoosin (10 30 bar) käyttöpaine on selvästi suurempi kuin mikrosuodatuksen (0,2 2 bar). Kalvolaitteistojen toimittajat tekevät yleensä laitteistojen mitoituksen annettujen lähtötietojen (mm. vedenlaatu, virtaama, lämpötila) pohjalta. Liuottimet kuten PCE ja TCE ovat molekyylikool-

22 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA 18 taan pieniä yhdisteitä, joten niiden erottamiseen vedestä tarvitaan käänteisosmoosilaitteisto. Siten käyttöpaineet ovat melko korkeita, mikä nostaa laitteiston energiankulutusta. Saurion suojapumpumpatun veden käsittelyyn ei ensisijaisesti suositella kalvosuodatusta, koska tavoitteena on saada mahdollisimman paljon vedestä hyötykäyttöön. Jos suojapumpatun veden määrä on 500 m 3 /d, niin tuotevedeksi saadaan tästä arviolta noin 350 m 3 /d. Liuotinpitoinen rejektivesi (150 m 3 /d) joudutaan johtamaan yhdyskuntajätevedenpuhdistamolle tai muuhun jatkokäsittelyyn. Rejektiveden liuottimien ja muiden epäpuhtauksien pitoisuudet ovat yli kolminkertaisia raakaveteen nähden. Rejektivesi on kuitenkin hyvin laimeaa tavanomaiseen viemäriveteen verrattuna Tilanvaraus suojapumpatun veden käsittelylle Valittavasta käsittelymenetelmästä riippuen suojapumpatun veden käsittelyyn tarvitaan tilaa joistakin kymmenistä neliömetreistä noin sataan neliömetriin. Tämä edellyttää pohjavesilaitoksen laajennusta. Laajennussuunta on esitetty tilavarauksena jäljempänä kuvatuissa suunnitelmissa. 6. VALITUN PROSESSIN KUVAUS JA TOTEUTUSTAPA Saurion uuden vesilaitoksen prosessi koostuu kokonaisuudessaan seuraavista käsittelyvaiheista: - pohjaveden pumppaus - UV-desinfiointi (primääridesinfiointi) - ilmastus alipaineessa - lipeän syöttö (tarvittaessa) - klooraus eli hypokloriitin syöttö (sekundääridesinfiointi / verkostodesinfiointi) - alavesisäiliö ja verkostopumppaus Käsittelyprosessi on esitetty kaaviomuodossa piirustuksessa 011. Käsittelyprosessi on kuvattu tarkemmin seuraavissa kappaleissa. Suojapumpatun (liottimia sisältävän) veden jatkokäsittelytarve vesilaitoksella riippuu pumppauksen yhteydessä tehtävästä esikäsittelystä, joka selviää erillisen suunnitelman valmistuttua. Uuden vesilaitoksen esisuunnitelmassa liuotinpitoisen veden käsittely otetaan huomioon vain tilavarauksena. Tällöin laitosta on mahdollista laajentaa myöhemmässä vaiheessa, kun Saurion vedenottomäärän kasvattamiseen ja liuotinpitoisen veden hyödyntämiseen on saatu vesilupa. Ensimmäisessä vaiheessa laitoksen koneistotilaan on varattu tila yhdelle ylimääräiselle ilmastussäiliölle, mikäli ilmastusta joudutaan tehostamaan liuottimien poistoa varten. 6.1 Pohjaveden pumppaus Pohjaveden pumppaus Saurion vedenottokaivosta uudelle käsittelylaitokselle toteutetaan kahdella vuorottelukäytössä olevalla samanlaisella pumpulla. Toisen pumpun rikkoutuessa toinen toimii varapumppuna. Pumput sijoitetaan vedenottokaivon koneistotilaan nykyisten kaivopumppujen paikalle. Pumppujen ominaisuudet ovat seuraavat: - Kuiva-asenteinen pumppu pohjaventtiilillä ja ilmausjärjestelmällä varustettuna - Taajuusmuuttajaohjaus - Virtaamamitoitus 125 m 3 /h, mikä vastaa 2500 m 3 vesimäärää 20 tunnin aikana - Nostokorkeus 35 mvp, mistä noin 15 mvp koostuu staattisesta nostokorkeudesta ja putkistohäviöistä ja noin 20 mvp alipaineilmastuksen toimintaan tarvittavasta ylipaineesta alipaineilmastinsäiliön liitoskohdassa - Teho 15 kw Raakavedestä mitataan virtaama ja paine uudella laitoksella UV-desinfioinnin jälkeen. Virtaamamittausta käytetään kaivopumppujen ohjaukseen ja painemittauksen perusteella seurataan, että alipaineilmastuksen tulopaine pysyy oikealla toiminta-alueella. Raakavedestä voidaan mitata myös ph-arvo ja lämpötila seurantatiedoiksi.

23 SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA UV-desinfiointi UV on helppokäyttöinen ja turvallinen keino veden hygieenisen laadunvarmistamiseksi, miksi se on suosittu desinfiointimenetelmä pohjavesilaitoksilla. Oikein mitoitettuna UV-säteily inaktivoi mikrobit tehokkaasti, eikä käsittelyssä muodostu haitallisia sivutuotteita. Desinfiointilaitteet ovat kompakteja ja helppoja käyttää. Toisaalta UV-desinfiointi ei takaa kloorin tavoin hygieenisen laadun säilymistä verkostossa. Pienillä laitoksilla UV-laite asennetaan useimmiten laitokselta lähtevän veden putkeen, koska niissä prosessiin ei aina kuulu vesisäiliöitä tai altaita. Jos alkalointikemikaalin sekoittumista ei voida varmistaa, annostellaan alkalointikemikaali vasta UV-laitteen jälkeen. Tällöin kalkin saostuminen UV-laitteen lasiin on vähäisempää. Samoin on todettu, ettei lipeää saa koskaan annostella ennen UV-laitetta, muuten suojaputken pinnalle palaa nopeasti tumma vaikeasti poistettava sakka. Jos jälkikloorausta käytetään rauta- ja mangaanipitoisilla vesillä, kloori annostellaan UVkäsittelyn jälkeen. (VVY 2014) Saurion uudella vesilaitoksella UV-desinfiointi kannattaa sijoittaa ennen ilmastusta. Tällöin raakaveden mukana tulevat mikrobit inaktivoituvat, mikä vähentää mikrobien mahdollista kasvua ilmastussäiliössä ja alavesialtaassa. Verkostodesinfiointi tehdään natriumhypokloriitilla, joka syötetään veteen ennen alavesisäiliötä Mitoitus Saurion nykyisellä vesilaitoksella on UV-laite. Laite on mitoitettu veden UV-läpäisevyydelle (SAKluku) 1,0-1,2, mikä vastaa 97,3 97,7 %. Minimiannos (pienimmän intensiteetin ja keskimääräisen viipymän tulo) on vähintään 400 J/m 2. Nykyinen UV-laite (Wedeco AG, BX100-EW) siirretään uudelle vedenottamolle. Laitteen tekniset tiedot ovat seuraavat: - Virtaama max 148 m 3 /h - UV annos min 400 J/m 2 - UV Transmission T 1 cm min 96 % - Paine max 16 bar - Veden lämpötila 5-60 C - Tilavuus 92 dm 3 Toukokuussa 2015 (tutkimustodistus ) tehdyn raakaveden UV-läpäisevyysmittauksen perusteella Saurion raakaveden UV-läpäisevyys on 98,6 %. Nykyinen UV-laite soveltuu veden käsittelyyn mitoitusvirtaamalla siten, että ilmoitettu pienin UV-annos toteutuu Tekninen toteutus ja toimintakuvaus Nykyisen UV-laitteen soveltuvuus kohteeseen varmistetaan vielä jatkosuunnittelussa. UV-säteilijä varustetaan ohjauskeskuksella ja säätimillä siten, että UV-säteilytehoa säädetään jatkuvasti virtaaman mukaan. Säteilytehon heikentymisestä ja vastaavista vikatilanteista UV-desinfioinnissa saadaan hälytykset ohjauskeskukselta automaatiojärjestelmään. UV-laitteen toiminnan ohjaamiseen käytetään raakaveden virtaamamittausta. Raakavesipumppauksen käynnistäminen suoritetaan siten, että UV-laitteelle annetaan riittävä lämpenemisaika täyden säteilytehon saavuttamiseksi ennen kuin raakavesipumppu käynnistetään ja veden virtaus UV-laitteen läpi alkaa. Saurion uudella vesilaitoksella UV-laite sijoitetaan heti prosessin alkuun raakavesipumppujen jälkeen ennen ilmastusta ja ph:n säätöä. Tällä minimoidaan mikrobikasvuston muodostuminen ilmastus- ja alavesisäiliöön sekä estetään UV-lamppujen likaantuminen lipeä johdosta. Vesi pumpataan UV-laitteiston läpi kaivopumpuilla. 6.3 Alipaineilmastus Alipaineilmastuksessa veden hapetus ja happamien kaasujen poisto tapahtuu kolonnissa (strippaus). Tuleva pohjavesi johdetaan paineputkella täytekappaleilla täytettyyn ilmastuskolonnin