HÄPÖNNIEMEN JÄTEVEDENPUHDISTAMO

Transkriptio

1 Vastaanottaja Vakka-Suomen Vesi Päivämäärä HÄPÖNNIEMEN JÄTEVEDENPUHDISTAMO TOIMINNAN TEHOSTAMISEN AKTIIVILIETEPROSESSILLA

2 Laatija Tarkastaja Hyväksyjä Teemu Koskinen Niko Rissanen Niko Rissanen Viite

3 SISÄLTÖ 1. Yleistä 3 2. Jätevedenpuhdistamon nykytilanne Tulokuormitus Virtaamat Ainemäärät Esikäsittelyn toiminta Hiekanrerotus Esi-ilmastus Esiselkeytys Puhdistustulos 7 3. Kuormitusennusteet Yleistä Jätevesien määrän ja kuorman kasvu Virtaamat Ainemäärät 9 4. Prosessimitoitus ja tarvittavat toimenpiteet Yleistä Aktiivilieteprosessi Biologinen suodatus Lietteenkäsittely Toteutustapaselostus Kustannusarviot Investointikustannukset Käyttökustannukset Yhteenveto 15 LIITTEET 1. Vuorokausivirtaamat v , grafiikka 2. Vuorokausivirtaamat, vuosi Orgaanisen aineksen (BOD 7atu ) kuormitus v , grafiikka 4. Fosforin kuormitus v , grafiikka 5. Typen kuormitus v , grafiikka 6. Kiintoaineen kuormitus v , grafiikka 7. Tulevan veden laatu (COD/BOD, BOD/N ja BOD/P) v , grafiikka 8. Esiselkeytetty kiintoaine v , grafiikka 9. Jäteveden laatu N-solujen jälkeen v , grafiikka 10. Suodatinsolujen pesuvesimäärän kehitys v , grafiikka 11. Laitilan Wirvoitusjuomatehdas, kuormitus v , grafiikka 12. Vihannes-Laitila Oy, kuormitus v , grafiikka 13. Sijoituspiirustus, aktiivilieteprosessi 2

4 1. YLEISTÄ Uudenkaupungin (Vakka-Suomen Vesi) Häpönniemen jätevedenpuhdistamo on biologiskemiallinen laitos, jossa typpi poistetaan biologisissa suodatinyksiköissä kahdessa eri vaiheessa. Ensimmäisessä osassa tapahtuu BOD:n poisto ja nitrifikaatio ja toisessa osassa denitrifikaatio. Jätevedenpuhdistamo on rakennettu alun perin vuonna 1977 kemialliseksi saostuslaitokseksi, jonka jälkeen lietteenkäsittelylaitteet on uusittu vuonna Puhdistusprosessia tehostettiin biologisilla suodattimilla (Kruger/Veolia, Biostyr-prosessi) vuoden 2004 alusta (nitrifikaatiosolut otettiin käyttöön helmikuussa ja denitrifikaatiosolut kesäkuussa). Vuosien aikana suodatusvaihetta laajennettiin rakentamalla kaksi denitrifikaatiosolua lisää. Käsitellyt jätevedet johdetaan mereen Vähä-Seikonmaan-saaren lounaispuolelle. Etelä-Suomen aluehallintovirasto myönsi annetulla päätöksellä nro 186/2012/1 (ESAVI/15/04.08/2010) ympäristönsuojelulain mukaisen ympäristöluvan hakemuksen ja sen täydennysten mukaiselle jätevedenpuhdistamon toiminnalle ja samalla tarkisti puhdistamon toiminnalle annetun ympäristöluvan määräykset. Lupapäätöksestä on valitettu purkuputken osalta ja se ei ole tällä hetkellä lainvoimainen. Luparatkaisussa määrättiin purkuputken pää siirrettäväksi seuraavan lupapäätöksen yhteydessä - tai viimeistään vuoden 2021 aikana - kauemmas 10 km päähän puhdistamosta. Voimassa olevan luparatkaisun 9/2007/1 (Länsi-Suomen AVI , Vaasan hallinto-oikeus päätös nro 08/0027/3) ja Etelä-Suomen AVI:n myöntämän uuden luvan 186/2012/1(ESAVI/15/04.08/2010) mukaiset puhdistusvaatimukset on esitetty taulukossa 1. Jäljempänä mainittu lupa ei ole tällä hetkellä lainvoimainen, mutta valitus ei koske puhdistusvaatimuksia. Lupaehdot lasketaan muiden kuin typen osalta neljännesvuosikeskiarvoina. Typen osalta puhdistustulos on saavutettava vuosikeskiarvona. Uudessa lupapäätöksessä puhdistusvaatimukset ovat osittain aikaisempaa väljempiä. Taulukko 1. Puhdistamon voimassa olevat ja uuden lupapäätöksen mukaiset lupaehdot. Parametri Yksikkö Nykyiset lupaehdot 9/2007/1 186/2012/1 BOD 7-ATU mg/l % COD Cr mg/l % Fosfori mg/l 0,3 0,3 % Kok. typpi mg/l % Ammoniumtyppi mg/l % Kiintoaine mg/l % Puhdistamon tulokuorma on kasvanut voimakkaasti viimeisten vuosien aikana mm. alueellisten siirtolinjahankkeiden ja teollisuuden toiminnan laajentumisen takia. Tämän ja prosessiongelmien takia laitoksen toiminta ei ole täyttänyt ympäristöluvan, eikä asetuksen Vnp 888/2006, mukaisia puhdistusvaatimuksia ajanjaksolla Vuonna 2015 laaditiin esisuunnitelma, jossa esitettiin laitoksen tehostamista kantoainetekniikalla (MBBR). Kantoaineprosessia pilotoitiin laitoksella ajanjaksolla 12/2015 3/2016. MBBR-prosessila päästiin yleisesti liukoisen BOD:n osalta (SBOD) jäännösarvoihin mg/l. Pilotoinnin tulosten 3

5 perusteella näyttää kuitenkin siltä, että tarvittavat reaktoritilavuudet ovat esisuunnitteluvaiheessa prosessitoimittajan esittämää jonkin verran suurempia tai vaihtoehtoisesti reaktorin täyttöastetta on lisättävä. Tämän esisuunnitelman tarkoituksena on tarkastella vaihtoehtoinen puhdistamon tehostamisratkaisu, joka perustuu perinteisempään aktiivilieteprosessiin. Mitoitusajankohdaksi valitaan edelleen v Mitoituskuormituslukuja päivitetään huomioimalla v aikana tapahtunut kuormitusmuutos, joka näyttää pääosin johtuvan teollisuudesta. Tästä syystä erityisesti liukoisen orgaanisen aineksen tulokuormitusosuus on kasvanut. Lisäksi edelleen lähtökohdaksi otetaan, että puhdistamon verkoston vaikutusalueelle rakennetaan tulevaisuudessa yksi uusi teollisuuskuormittaja (tai nykyiset laajentavat toimintaansa). Tästä syntyy kg/d lisää elintarviketeollisuusperäistä BOD-kuormaa, joka on oletuksen mukaan pääosin liukoista. 2. JÄTEVEDENPUHDISTAMON NYKYTILANNE 2.1 Tulokuormitus Virtaamat Taulukossa 2 on esitetty puhdistamon virtaamakehitys ajanjaksolla Vuosi 2015 oli tulovirtaamien osalta ajanjakson suurin. Biologisen osan ohitukset (v ) on otettu velvoitetarkkailuaineistosta. Vuorokausi- ja tuntivirtaamien maksimit on saatu laskemalla raportoinnista saatavat tulevat virtaamat ja koko laitoksen ohitus yhteen. Prosessiraportoinnista laskettuna ohitukset ovat tätä selvästi suurempia, jos lasketaan esikäsitelty biologisesti käsitelty virtaama, jossa on kummassakin sisäiset kierrot mukana. Taulukko 2. Häpönniemen puhdistamon virtaamat v Vuosi Parametri Yks Mitoitusarvot* Vkr.virt Q KA m 3 /d Vkr.virt. Q MAX. m 3 /d Q MAX, biol. m 3 /d Q MAX /Q KA 2 3,3 2,7 2,9 2,8 2,6 3,1 2,2 Ohitus, koko laitos m 3 /a koko laitos max m 3 /d biol. m 3 /a biol. max m 3 /d Tuntivirt., q KA m 3 /h , q MAX,TUL m 3 /h * Prosessimitoitus , Suunnittelukeskus Oy Taulukossa esitetyt maksimituntivirtaamat on saatu yhdistämällä käsittlyyn menevä tuntimaksimi ja samaan aikaan mahdollinen koko laitoksen ohitus. Ko. maksimituntivirtaamaa on käytetty tässä raportissa vuoden 2015 yksikköprosessien viipymän laskennassa, joka ei ohitusten takia todellisuutta vastaava Ainemäärät Taulukossa 3 on esitetty tulokuormitus vuosikeskiarvoina ajanjaksolla Vuosi 2015 on virtaamien tapaan tarkastelujakson suurin. 4

6 Taulukko 3. Tulevat ainemäärät Häpönniemen puhdistamolle Parametri (kg/d) Vuosi BOD Kok. typpi Kok. fosfori Puhdistamon mitoituskuormat (Prosessimitoitus , Suunnittelukeskus Oy) ovat kgbod/d, 380 kgn/d ja 60 kgp/d. Nykyiset ainemääräkuormat ylittävät jo mitoitusarvot neljännesvuosikeskiarvoina ja vuosikeskiarvonakin orgaanisen aineksen ja typen kohdalla. Maksimi BOD-kuorma neljännesvuosikeskiarvona oli kgbod/d (IV/2015 ) ja typpeä 430 kgn/d (I/2015). Fosforia tuli vastaavasti 61 kgp/d (II/2015). 2.2 Esikäsittelyn toiminta Hiekanrerotus Hiekanerotuksen toimintatiedot nykytilanteessa ja referenssivuotena 2009 on esitetty taulukossa 4. V puhdistamon tulokuormitus oli tasolla, joka mahdollisti biologisen suodatusvaiheen riittävän tehokkaan toiminnan. Taulukko 4. Hiekanerotuksen toiminta, nykytilanne KA v ja referenssivuosi Parametri Yksikkö Vuosi KA 2009 KA 2015 Linjamäärä kpl 2 Tilavuus, yht. m Viipymä, q KA, q MAX min min 11 7,7 Hiekanerotuksen kapasiteetti on riittävä v tilanteessa Esi-ilmastus Altaat on varustettu pohjailmastimilla (lautasilmastin). Ilmastusilma otetaan samoilta kompressoreilta hiekanerotukseen ja biologisille suodatinsoluille. Esi-ilmastukseen kierrätetään lietettä esiselkeytyksen raakalietepumpuilta, jolloin altaisiin pyritään muodostamaan aktiivilietekanta. Kierrätettävä määrä on noin 40 m 3 /h, jolloin palautussuhde jää alhaiseksi. Lisäksi kierrätysvirtaamaa ei johdeta aivan altaiden alkupäähän, jolloin liete sekoittuu tulevaan jäteveteen vasta myöhemmässä vaiheessa. Esi-ilmastuksen tilatiedot nykytilanteessa on esitetty taulukossa 5. Taulukko 5. Esi-ilmastuksen tilatiedot, nykytilanne v. KA 2015 vs. referenssivuosi Parametri Yksikkö Arvo KA 2009 KA 2015 Lukumäärä kpl 2 Tilavuus, yht. m Vesikorkeus m 4,0 Viipymä, q KA, q MAX min min Esiselkeytys 5

7 Esiselkeytys on kaksilinjainen ja siinä on yhtyvä vesipinta esi-ilmastuksen kanssa. Kummassakin linjassa on 2 kpl lietesyvennyksiä. Raakalietepumput (2+2 kpl) ovat taajuusmuuttajaohjattuja. Biologisen käsittelyn ohitus tapahtuu esiselkeytyksen kokoomakanavasta säätöluukun kautta, joka on varustettu virtaamamittauksella. Ohituksen purku tapahtuu käsitellyn veden näytteenoton perään. Esiselkeytyksen keskimääräinen toiminta nykytilanteessa ja referenssitilanteessa on esitetty taulukossa 6. Esiselkeytyksen reduktioissa on mukana esi-ilmastuksen vaikutus. Esi-ilmastukseen kierrätetään lietettä raakalietepumpuilla kello-ohjauksella. Ohjaus toimii siten, että ensin raakalietepumput pumppaavat lietesyvennyksistä sakeimman raakalietteen lietteenkäsittelyyn, jonka jälkeen tietyn ajan kuluttua toimilaiteventtiilijärjestelyillä liete ohjataan esi-ilmastukseen. Nykytilanteessa ilmastetaan lähinnä esi-ilmastuslinjojen ensimmäistä 50 %, loppuosan ollessa minimiilmasekoituksella (ilmahämmennys). Taulukko 6. Esiselkeytyksen toiminta nykytilanteessa ja reverenssivuotena. Parametri Yksikkö Vuosi KA 2009 KA 2015 Lukumäärä kpl 2 Pinta-ala yht. m 2 2 x 324 = 648 Pintakuorma, q KA, q MAX m/h 0,35 0,49 m/h 1,3 1,5 Vesisyvyys m 4,0 Tilavuus, yht. m Viipymä, q KA, q MAX h 11 8,1 h 3,2 2,2 BOD-red. % COD-red. % SS-red. % N-red. % P-red. % Biologisen osan keskimääräinen tulokuorma nykytilanteessa on esitetty taulukossa 7. Taulukko 7. Biologisen käsittelyvaiheen tulokuorma ja nykyiset mitoitusarvot. Parametri Yksikkö Kuormitus Mitoitus* KA v KA v BOD 7atu kg/d mg/l COD Cr kg/d mg/l Kiintoaine kg/d mg/l N-kok. kg/d mg/l NH 4 -N kg/d mg/l P-kok. kg/d --- 5,3 13 mg/l --- 1,0 1,7 * Alkuperäinen prosessimitoitus v

8 2.3 Puhdistustulos Taulukossa 8 on esitetty keskimääräinen puhdistustaso (käsitelty jätevesi) vuosina Vuonna 2011 puhdistustulos oli vielä käsitellyn veden osalta vuoden 2009 tasoa, mutta ohitukset (KA 329 m 3 /d) mukaan lukien jo hieman heikompi. Vuosi 2015 eroaa selvästi muista vuosista siten, että orgaanisen aineksen, kiintoaineen, fosforin ja ammoniumtypen jäännöspitoisuudet ovat aikaisemaa suurempia. Taulukko 8. Nykyinen puhdistustaso v , vuosikeskiarvo, käsitelty vesi. Parametri Yksikkö BOD COD Cr Kiintoaine P-kok. N-kok. NH 4 -N mg/l , % mg/l % mg/l 5,6 4,6 6,2 6,8 8,7 8,3 14 % mg/l 0,18 0,17 0,18 0,22 0,33 0,30 0,49 % mg/l % mg/l 6 8,7 6, % KUORMITUSENNUSTEET 3.1 Yleistä Tässä suunnitelmassa mitoitusvuodeksi on valittu v Uudenkaupungin vesihuollon kehittämissuunnitelma on tehty v aikana (Airix ympäristö Oy, ). Kehittämissuunnitelman ennusteet ulottuvat vuoteen 2030 saakka. Koska asukasmäärän muutosennusteet ovat pieniä ja osittain negatiivisia ja liittymisasteen ennustetaan nousevan verkostossa lähelle 100 % vuoteen 2030 mennessä, käytetään tässä suunnitelmassa kehittämissuunnitelmassa esitettyjä kuormituslukuja. Teollisuuskuormitus on kasvanut viime vuosina voimakkaasti. Teollisuuskuormaa saattaa muuttaa mm. seuraavat tekijät: - Vakka-Suomen Panimon muutto uusiin tiloihin ja tuotantokapasiteetin kasvu - Soijaöljytehtaan käynnistyminen uudelleen - Vihannes Laitilan tuotannon kasvu - Laitilan Wirvoitusjuomatehtaan laajennus (kaavavaihe menossa). Vihannes-Laitila Oy:n toiminta on ympärivuotista, mutta painottuu sesongin osalta syksyyn. Merkittävimmät teollisuuskuormittajat tällä hetkellä ovat Laitilan Wirvoitusjuomatehdas ja Vihannes-Laitila Oy. Näiden osalta tulokuormitusgrafiikat on esitetty liitteissä 11 ja 12. Näiden kuormittajien osalta käytetään mitoitusarvona nykytilanteen mukaista 90 % kuormituspistettä, jolloin saadaan maksimivuosineljänneksen suuruusliuokassa oleva kuormitustaso mitotusksen lähtökohdaksi. Pienempien teollisuuskuormittajien osalta käytetään nykyisiä keskimääräisiä kuormitusarvoja. Vakka-Suomen Panimon osalta tarkastellaan erikseen tilanne, jossa sen kuormitus kasvaa tulevaisuudessa samalle tasolle Laitilan Wirvoitusjuomatehtaan kanssa (tai Laitilan Wirvoitusjuoma- 7

9 tehda kaksinkertaistaa tuotannon). Muuten teollisuuskuormituksen oletetaan tässä pysyvän nykyisellä tasolla. Panimo- ja virvoitusjuomateollisuuden kuormituskasvu vaikuttaa oleellisesti laitoksen mitoitustarkasteluihin, koska niistä pääosin syntyvä liukoinen orgaaninen aines menee suureksi osaksi esiselkeytyksen läpi, jolloin biologisen osan kuormitus kasvaa suhteessa tulokuormitusta enemmän. Maksimivuorokausivirtaamien osalta on ennusteissa otettava huomioon, että ympäristöluvassa Vakka-Suomen vesi on velvoitettu saneeraamaan jätevesiverkostoa siten, että hulevesien määrä tulevaisuudessa vähenee. Tässä voidaan olettaa, että maksimivuorokausivirtaamat tulee rajoittaa tulevaisuudessa nykytasoon tai niiden voidaan arvioida jopa hieman pienenevän. 3.2 Jätevesien määrän ja kuorman kasvu Virtaamat Taulukossa 9 on esitetty Uudenkaupungin toiminta-alueen osalta Vesihuollon kehittämissuunnitelman mukaiset liittyjämäärän kasvuennusteet vuoteen 2030 saakka. Taulukko 9. Liittyjämäärän kasvuennusteet (VHKS 2010, Airix Ympäristö), Uudenkaupungin toiminta-alue. Parametri Tarkasteluvuosi v v v Asukasmäärä Liittyjämäärä Liittymisaste, % Uudenkaupungin osalta jätevesimäärän odotetaan pysyvän nykyisellä tasolla, koska liittyjämäärä pysyy suurin piitein samana ja verkostosaneeraus tulee vähentämään vuotovesiä. Samasta syystä vuorokausimaksimin ennustetaan pysyvän nykyisenä Qmax m 3 /d. Jätevesimäärät kasvavat yhdyskuntakuorman johdosta seuraavasti, kun huomioidaan jo liittyneiden Lokalahden ja Kustavin alueiden lisäksi Vehmaan ja Taivassalon alueet vuosien 2020 ja 2030 ennusteissa. Virtaamissa on mukana nykytason mukainen teollisuusvesikuorma. Taulukko 10. Jätevesimääräennusteet (VHKS 2010, Airix Ympäristö). Toiminta-alue Tarkasteluvuosi v v v Uusikaupunki Pyhäranta Laitila Lokalahti Kustavi Taivassalo (295) Vehmaa (210) Yhteensä Teollisuuden laajenemisen (panimo- ja virvoitusjuomateollisuus) vaikutukseksi arvioidaan 200 m 3 /d, jolloin uusi mitoitusvuorokausivirtaama on m 3 /d. Keskivirtaamaksi q KA tulee 350 m 3 /h ja maksimivirtaamaksi arvioidaan q MAX m 3 /h. Nykytilanteessa biologisen suodatuksen läpi saadaan menemään tuntitasolla max. n. 500 m 3 /h. Alkuperäinen mitoitus v on ollut 750 m 3 /h. Tämä on mahdollista ajaa suodattimien läpi jatkossa, jos kiintoainepitoisuus esikäsittelyn jälkeen saadaan riittävän alhaiseksi (tasolle 50 mgss/l). 8

10 3.2.2 Ainemäärät Taivassalon ja Vehmaan alueiden liittymisen myötä liittyjämäärä kasvaa ennusteiden mukaan vuoteen 2020 mennessä arviolta asukkaalla ja vuoteen 2030 mennessä asukkaalla. Alueiden keskimääräinen ominaisvesimäärä on tällöin 250 l/as d. Ainemääräkuormat lasketaan samoilta alueilta seuraavilla ominaiskuormituksilla: o BOD 60 g/as. d o N 13 g/as. d o P 2,5 g/as. d o SS 70 g/as. d. Tämä tarkoittaa lisäkuormaa 130 kgbod/d, 28 kgn/d, 5,4 kgp/d ja 150 kgss/d vuoteen 2020 mennessä ja 140 kgbod/d, 30 kgn/d, 5,8 kgp/d ja 160 kgss/d vuoteen mennessä. Vihannes-Laitila Oy:n ja Laitilan Wirvoitusjuomatehtaan kuormitusvaihtelu otetaan huomioon siten, että keskimääräiseen kirjattuun tulokuormitukseen lisätään näiden kuormittajien osalta vuosien keskiarvon (huom. aikaisemmassa esisuunnitelmassa käytettiin mediaania) ja 90 % -pisteen erotus (ks. liitteet 11 ja 12). Tällöin nykyiseen keskimääräiseen tulokuormaan, jossa on jo mukana teollisuuskuormitus keskiarvona, lisätään Vihannes-Laitilan osalta 380 kgbod/d, 100 kgss/d, 2 kgp/d ja 7 kgn/d. Vastaavasti Laitilan virvoitusjuomatehtaan kuormitusvaihtelun huomioiminen lisää mitoituskuormitustasoa 570 kgbod/d, 290 kgss/d, 2 kgp/d ja 7 kgn/d. Vuosien 2015 tiedoilla päivitetty kuormitusennuste vuodelle 2035 on esitetty taulukossa 11. Tässä ei ole huomioitu mahdollisia teollisuuden kapasiteettimuutoksia. Taulukko 11. Kuormitusennusteet, koko verkostoalue v. 2035, ilman teollisuuden kapasiteettilisäystä. Suluissa on esitetty v tehdyn esisuunnitelman kuormitusennusteet vaihtoehdolle VE1 (=ei teollisuuden kapasiteettilisäystä). Parametri Yksikkö Nykytilanne, ka 2015 Kuormitusarvo Lisäkuorma, kunta Lisäkuorma, teoll. MAX v Keskivirtaama Q d m 3 /d (7 500) (8 300) BOD 7 COD Cr Kiintoaine Kok. P Kok. N kg/d (2 400) (840) (3 380) mg/l 390 (320) 470 (410) kg/d mg/l kg/d (2 800) (300) (3 260) mg/l 390 (3 70) 410 (390) kg/d 58 (61) 5,8 4 (5,5) 68 (72) mg/l 7,8 (8,1) 8,0 (8,7) kg/d 400 (370) (18) 444 (420) mg/l 54 (49) 52 (51) BOD:N:P 100:14:2,0 100:21:4,1 100:1,0:0,4 100:11:1,7 Uuden teollisuuskuormituksen (panimo- ja virvoitusjuomateollisuus) vaikutukseksi arvioidaan seuraavat kuormat: - BOD kg/d 500/1 000 (KA/MAX) - SS kg/d 50/400 (KA/MAX) - P kg/d 2/6 (KA/MAX) - N kg/d 5/12 (KA/MAX). Vuoden 2035 tilanteessa uudet mitoitusarvot (KA/MAX) ovat seuraavat, kun kuntakuorma oletetaan vakioksi ja teollisuuskuormitukseen oletetaan KA/MAX vaihtelu yllä olevan mukaisesti. Kes- 9

11 kimääräinen orgaaninen tulokuorma (BOD) on saatu laskemalla yhteen nykyinen (2 900) + uusi kuntakuorma (140) + uusi teollisuus ka (500). Taulukko 12. Mitoitusarvot v Parametri Yksikkö Kuormitusarvo KA MAX Vuorokausivirtaama Q d, KA m 3 /d BOD 7 kg/d mg/l Kiintoaine kg/d mg/l Kok. P kg/d mg/l 7,8 8,7 Kok. N kg/d mg/l BOD:N:P 100:12:1,9 100:9:1,5 4. PROSESSIMITOITUS JA TARVITTAVAT TOIMENPITEET 4.1 Yleistä Vuonna 2015 maksimi BOD-kuorma neljännesvuosikeskiarvona oli kg/d. Tämä on vain 240 kg/d vähemmän kuin taulukossa 12 esitetty vuoden keskimääräinen kuorma uudessa mitoitustilanteessa. Tämän takia aktiivilieteprossessin mitoitus tehdään tässä taulukon 12 maksimikuormien mukaan, jossa on huomioitu teollisuuden suuri kuormitusvaihtelu. Toinen oleellinen mitoitustekijä on oletettu liukoisen BOD:n osuuden voimakas kasvu johtuen ennusteiden sisältämästä teollisuuskuorman kasvusta, jossa BOD on pääosin liukoisessa muodossa. Kun oletetaan, että teollisuusvesissä BOD-reduktio esiselkeytyksessä on vain 30 %, muuttuu kokonaisuudessaan esiselkeytyksen reduktio tasosta % tasolle %. Maksimikuormitustilanteessa orgaanisen aineksen kuorma esiselkeytyksen jälkeen kasvaa merkittävästi tasolle kgbod/d, kun BOD reduktioksi oletetaan on 50 %. Typenpoiston kannalta BOD:n kasvu on siinä mielessä eduksi, että lietteeseen sitoutuu nykytilannetta suurempi osuus typestä. Taulukko 13. Esiselkeytyksen mitoitustiedot, KA- ja MAX-kuormitukset ainemäärien mukaan teollisuuden tuotantotilanteesta riippuen. Parametri Yksikkö Kuormitustilanne Lukumäärä kpl 2 Pinta-ala yht. m 2 2 x 324 = 648 Pintakuorma, q KA, q MAX KA m/h 0,55 m/h 1,5 Vesisyvyys m 4,0 Tilavuus, yht. m Viipymä, q KA, q MAX h 7,3 h 2,6 MAX BOD-red. % COD-red. % SS-red. % N-red. % P-red. %

12 Taulukossa 13 esitetyn esiselkeytyksen reduktioiden jälkeen aktiivilieteosan kuormitus on tauulukon 14 mukainen. Taulukko 14. Aktiivilieteprosessin tulokuorma ja mitoitusarvot. Parametri Yksikkö Kuormitus KA MAX BOD 7atu kg/d mg/l Kiintoaine kg/d mg/l N-kok. kg/d mg/l NH 4 -N kg/d mg/l P-kok. kg/d mg/l 1,9 2,2 4.2 Aktiivilieteprosessi Aktiivilieteprosessin mitoitus on esitetty taulukoissa 15 ja 16. Biologisen osan maksimivirtaama rajataan max 900 m 3 /h. Aktiivilieteosa mitoitetaan osan vuotta nitrifioivana ja siten, että kesäaikanavoidaan lisäksi ajaa kokonaistypenpoistoa. Nitrifioivan prosessin etuna on se, että kesäaikana on mahdollista ajaa korkeita kokonaistypenpoistoasteita metanolin avulla (>80 %), kun nitrifikaatioaste on kokonaisuudessaan 100 % nitrifikaatiosolut huomioiden. Taulukko 15. Ilmastuksen mitoitustiedot, qmax biol. = 900 m 3 /h. Parametri/ Yksikkö Mitoitusarvo 2030 Linjamäärä kpl 3 Tilavuus V KOK. m Tilavuus per allas m Vesisyvyys m 5 Kok. viipymä, q KA, q MIT, q MAX,biol. KA h 7,6 h 5,4 h 3,0 MAX Org. tilakuorma L V kgbod/m 3 d 0,52 0,93 Lieteikä, max d 12 8 Lietepitoisuus kgmlss/m 3 5,0 5,2 Org. lietekuorma kgbod/kg MLSS d 0,10 0,18 Typpilietekuorma gn/kg MLSS d AOR kgo 2 /d SOTR kgo 2 /h Ilmamäärä n-m 3 /h Taulukko 16. Jälkiselkeytyksen mitoitustiedot,, qmax biol. = 900 m 3 /h. Parametri Yksikkö Mitoitusarvo 2030 KA MAX Altaita kpl 3 Pinta-ala yht. m (3x270) 11

13 pintakuorma, q KA, q MIT, q MAX, biol. Lietepintakuorma, q KA, q MIT, q MAX, biol. m/h 0,44 m/h 0,62 m/h 1,1 kgmlss/m 2 h 4,4 4,5 kgmlss/m 2 h 5,3 5,5 kgmlss/m 2 h 7,8 8,0 4.3 Biologinen suodatus Aktiivilieteosan jälkeinen BOD-arvo on mgo 2 /l ja vaihtelee hieman mm. virtaamatilanteen mukaan. Suurten virtaamien aikana BOD-arvoa nostaa hieman lisääntyvä kiintoaine, joka kuitenkin pidättyy nitrifikaatiosoluihin. BOD-kuorma nitrifikaatiosuodattimille on noin kg/d ja tilakuorma 0,16 0,60 kg/m 3 d. Esisuunnitelmassa todettiin, että tilakuorman on oltava tasolla ka 0,5 kgbod/m 3 d ja maksimissaan 1,0 kgbod/m 3 d, joka on alkuperäinen mitoitusarvo vuodelta Kokonaistyppireduktio esiselkeytys ja aktiviilieteosa mukaan lukien on vähintään tasoa % uudessa mitoitustilanteessa ja biologisen suodatuksen (N-solut) typpikuorma tasoa 250 kg/d (vastaa alkuperäistä mitoitustasoa 0,5 kgn/m 3 d), josta osa on kesäaikana jo valmiiksi nitraattimuodossa. Kun aktiivilieteosaa ajetaan lisäksi kesäaikana kokonaistypenpoistolla, jää biologisen suodatuksen typpikuormitus vielä selvästi alhaisemmaksi. Denitrifikaatiosuodattimien mitoitusarvo on 1,0 kgno 3 -Nred/m 3 d (denitrifkaationopeus). Jos nitrifikaatiosta johdetaan parhaassa tapauksessa 250 kg/d nitraattia (100 % hapetusaste yhdessä aktiivilieteosan kanssa), saavutetaan mitoitusdenitrifikaationopeudella 1,0 kgno 3 -Nred/m 3 d 80 % kokonaistypenpoistoaste laitoksella. Nitrifikaatio- ja denitrifikaatiosolujen tilatiedot päivitetyssä mitoitustilanteessa on esitetty taulukoissa 17 ja 18. Nitrifikaatiosolujen kuormitus on tarkasteltu siten, että aktiivilieteosa nitrifioi keskimäärin 50 %. Taulukko 17. Nitrifikaatiosolujen tilatiedot. Parametri Yksikkö Kuormitus 2035 Tilavuus yht. m Tilavuus/solu m 3 6x84 Suodatinmateriaalin korkeus m 3,0 Pinta-ala yht. m Pintakuorma, ka, max m/h 2,1 m/h 5,4 Typpikuorma kgnh 4 -N/d 125 Tilakuorma, N kg/m 3 d 0,25 Tilakuorma, BOD kg/m 3 d 0,16 0,60 SS-pintakuorma, q KA, q MAX gss/m 2 h 20 gss/m 2 h 130 Nitrifikaationopeus kgnh 4 -N/m 3 d 0,25 Nitrifikaatioaste (biol. käs.)* % aktiiviliete % 50 - N-solut % 50 Nitraattia, yht.* kg/d 250 Viipymä, q KA h 1,4, q MAX h 0,6 * aktiiviliete + biol. suod. 12

14 Taulukko 18. Denitrifikaatiosolujen tilatiedot. Parametri Yksikkö Kuormitus 2035 Tilavuus yht. m Tilavuus/solu m 3 6x26,4 Suodatinmateriaalin korkeus m 2,0 Pinta-ala yht. m 2 80 Pintakuorma, ka, max m/h 4,0 m/h 11 Tilakuorma, NO 3 -N kg/m 3 d 1,6 Denitrifikaationopeus kgno 3 -N/m 3 d 1,0 Denitrifik. aste (D-solut) % 65 Viipymä, q KA, q MAX h 0,5 h 0,2 Kokonaistypenpoistoteho % Lietteenkäsittely Raakasekalietettä muodostuu uudessa mitoitustilanteessa yhteensä: - raaakaliete kg/d ylijäämäliete, aktiiviliete kg/d (MAX 2 700) - biologinen suodatus kg/d (MAX) - YHT kg/d (MAX). Sakeuttamon pinta-ala on 64 m 2 ja raakasekalietteen kuorma max. 0,19 m/h (min 2 %TS) ja 92 kgts/m 2 d. Sakeuttamon kiintoainekuormitus on kapasiteetin ylärajalla ja yhden sakeuttamon käyttö laitoksen kokoluokassa on muutenkin kyseenalaista. Sakeuttamon kannelle on varauduttava hankkimaan koneellinen esisakeutin aktiivilieteosan biolietettä varten tai vaihtoehtoisesti varaudutaan toisen sakeuttamon rakentamiseen (mahdollisesti aktiivilieteosan biolietteelle erillinen uusi yksikkö). 5. TOTEUTUSTAPASELOSTUS Uusi aktiivilieteprosessi rakennetaan esiselkeytyksen ja biologisen suodatuksen väliin. Vesi johdetaan putkella (DN600) esiselkeytyksen komoomakanavasta uusille prosessialtaille, jotka tehdään nykyisten prosessirakennusten itäpuolelle. Uudet altaat rakennetaan suorakaiteen muotoisina ja kattamattomina. Hydraulisesti nykyisen esiselkeytyksen pinnan (+4,90) ja biologisille suodattimille pumppaavan välipumppaamon pinnan (+2,60) välissä on 2,3 m hydraulista korkeutta, mikä riittää hyvin painovoimaiseen vesien johtamiseen aktiivilietelaitoksen läpi. Ilmastusaltaita ja selkeytysaltaita on kolme kappaletta. Ilmastuksen eteen rakennetaan jakokaivo, josta vesi johdetaan eri linjoille tasaisesti. Vastaava rakenne tehdään mahdollisesti myös ilmastus- ja selkeytysaltaiden väliin, jotta liete saadaan jaettua tasaisesti eri selkeytysaltaisiin. Aktiivilieteprosessista käsitelty vesi palautetaan välipumppaamoon DN600 putkella. Esiselkeytyksen komoomakanavaan asennetaan ylivuotoluukku, jolla voidaan leikata/ohittaa aktiivilieteprosessi. Ilmastusaltaiden a 900 m 3 vesisyvyys on viisi metriä. Selkeytysaltaat a 270 m 2 ovat mitat 38 x 7,0 m (pituus x leveys) ja keskisyvyys 4 m. Alustavat altaiden perustamistasot ovat: - ilmastusaltaat o pohja - 1,00 13

15 o vesipinta +4,00 o reuna +4,50 - selkeytysaltaat o pohja -1,00 o vesipinta +3,50 o reuna +4,00. Altaiden pohjataso perustetaan samalle tasolle nykyisen suodatusrakennuksen kellarikerroksen kanssa, jonka korkoasema on -0,80. Maanpinta aktiivilieteprosessille varatulla alueelle on nykyisin tasolla n. +3,0 +7,0. Altaita varten joudutaan siirtämään maata ja louhimaan kalliota. Ilmastusaltaiden yhteyteen rakennetaan kompressoriasema, johon asennetaan 2+1 kompressoria tuotoltaan a n-m 3 /h x 70 kpa. Kompressori- ja sähkötilan koko on 70 m 2 ja se tehdään ilmastusaltaan päälle. Uuden aktiivilieteosan sijoitus ja allasratkaisut on esitetty liitteessä 13. Ilmastusaltaat rakennetaan peräkkäin ja varustetaan allaskohtaisilla ohitusluukuilla ja putkistoilla siten, että 1/3 allastilavuudesta voidaan ottaa kerrallaan huoltoon. Aktiivilieteosassa varaudutaan orgaanisen aineksen poiston ja nitrifikaation lisäksi kokonaistypenpoistoon. Ensimmäinen allas jaetaan väliseinillä kolmeen yhtä suureen anoksiosaan (a 300 m 3 ) ja jokainen lohko varustetaan ilmastimien lisäksi pystysekoittimella. Viimeisen altaan lopusta rakennetaan nitraattikierrätyslinja ensimmäisen altaan alkuun. Silloin, kun ajetaan kokonaistypenpoistoa (lähinnä kesäaika, jolloin proisessi nitrifioi tehokkaasti pienellä aerobisella allastilavuudella), kierrätetään aktiivilietettä 200 % suhteessa tulovirtaamaan. Ensimmäisen altaan anoksilohkot ovat tällöin kokonaan tai osittain ilmastamattomia ja lietettä sekoitetaan mekaanisesti. Tällöin prosessiin muodostuva denitrifioiva lietekanta pelkistää nitraattia typpikaasuksi hyödyntäen esiselkeytetyn veden liukoista orgaanista ainesta. Aktiiviliteprosessin ylijäämäliete pumpataan sakeutukseen ja edelleen kuivaukseen. 6. KUSTANNUSARVIOT 6.1 Investointikustannukset Taulukossa 19 on esitetty aktiivilieteprosessin rakentamisen kustannusarviot. Tässä on mukana uusi sakeuttamo (A 50 m 2 ) koneistoineen. Taulukko 19. Kantoaineprosessi teollisuuspäässä, kustannusarvio, alv 0%. Tehtävä Kustannus, alv 0% Kaivuu, maansiirto, louhinta ja aluetyöt Rakennustekniset työt Koneistot SIA LVI-työt Yleiskustannukset ja varaukset (15 %) Yhteensä Käyttökustannukset Tässä tarkastellaan ainoastaan aktiivilieteosan aiheuttamia lisäkustannuksia. Tulokuormituksen kasvaessa myös muiden yksikköprosessien käyttökustannukset kasvavat. Toisaalta esimerkiksi nitrifikaatiosoluissa ilmastusenergian kulutus vastaavasti tulee pienenemään merkittävästi, jolloin 14

16 nettomuutos ilmastusenergian kohdalla on esitettyä pienempi. Lisäksi saavutetaan kesäaikana kokonaistypenpoistoajotavassa säästöä, kun metanolia ja alkalointikemikaalia ei tarvita suodatusvaiheessa yhtä paljon ja ilmastusenegian kulutus on pienempi. Vaihtoehtoisessa MBBRprosessissa ilmastusenergian kulutus on aktiivilieteprosessia jonkin verran suurempi. Aktiivilieteprosessin käyttökustannukset ovat, josta merkittävin on ilmastusenergian osuus. Käyttökustannuslisä on yhteensä: - energia /a 9 100* (10 snt/kwh) - kemikaalit /a (kalkki**, fosforihappo) - kunnossapito /a * ei huomioi mahd. kokonaistypenpoistoa kesäaikana ** kun ei ajeta kokonaistypenpoistoa (kokonaistypenpoistolla kustannukset pienemmät) 7. YHTEENVETO Häpönniemen puhdistamon tulokuormitus on kasvanut viimeisen kahden vuoden aikana selvästi. Tämä johtuu pääosin teollisuuskuormituksen lisääntymisestä. Tästä syystä myös tulevan veden laatu on muuuttunut siten, että se sisältää liukoista orgaanista ainesta aikaisempaa enemmän. Kun tapahtunut kuormitusmuutos otetaan huomioon ja lisäksi varataan tulevaisuuteen uudelle teollisuuskuormittajalle kapasiteettia, orgaanisen aineen mitoituskuorma on kg/d. Tässä esisuunnitelmassa tarkasteltiin aikaisemmin tehdyn suunnitelman (MBBR kantoaineprosessi) vaihtoehdoksi aktiivilieteprosessi leikkaamaan kasvanutta tulokuormaa ennen olemassa olevaa biologista suodatusprosessia. Aktiivilieteprosessissa mikrobikanta ei kasva biofilminä kantoaineen pinnalla vaan prosessiin kehitetään vapaasti vedessä oleva lietekanta, jota kierrätetään prosessissa. Lietteen laskeutuminen estetään ilmastuksella ja mekaanisella sekoituksella. Mitoituksessa tarkasteltiin aktiivilieteprosessia siten, että BOD-kuorman leikkauksen lisäksi se nitrifioi osan vuodesta (n. kesä-joulukuu) ja kesäaikana voidaan ajaa kokonaistypenpoistoa (nitrifikaatio + denitrifikaatio). Aktiivilieteprosessiratkaisun investointikustannukseksi arvioidaan 6,2 M (alv 0%) sisältäen vesiprosessin tehostuksen lisäksi uuden sakeuttamon rakentamisen. MBBR-prosessin pilot-koeajoissa selvisi, että esisuunittelussa prosessitoimittajan esittämät kantoainereaktorin tilavuudet olivat jonkin verran liian pieniä ko. prosessiolosuhteisiin. Kun otetaan lisäksi huomioon edelleen kasvanut tulokuorma (max kgbod/d kgbod/d), aikaisemmin tehdyn esisuunnitelman kustannusarviot eivät enää pidä paikkaansa, vaan myös MBBRprosessiratkaisun todellinen kustannustaso tulisi nousemaan esitetystä 4,3 M :sta noin 5,1 M :oon. Tässä esisuunnitelmassa esitettyä kustannustasoa nostaa lisäksi uuden sakeuttamon rakentaminen, jonka kustannukseksi arvioidaan , alv 0%. Sakeuttamo mukaan lukien MBBR-vaihtoehdon uusi kustannustaso olisi 5,4 M. MBBR-prosessin käyttökustannukset ovat aktiivilietevaihtoehtoa suuremmat ja pitkän ajan tarkastelussa aktiivilieteprosessi voi tämän takia olla jopa edullisempi ratkaisu. RAMBOLL FINLAND OY 15

17 LIITE 1

18 Qd [m3/d] Qd [m3/d] HÄPÖNNIEMEN JÄTEVEDENPUHDISTAMO LIITE Biol. Käs vesi TULEVa YHT ohitus EK Ohitus, tuleva TULEVA YHT

19 LIITE 3

20 LIITE 4

21 LIITE 5

22 LIITE 6

23 LIITE 7

24 Laboratorio La Su Ma Ti Ke To Pe La Ti To Pe La Su Ma Ti Ke To Pe La Su Ma Ti Ke To Pe Su Ma Ti Qd, m3/d mgss/l HÄPÖNNIEMEN JÄTEVEDENPUHDISTAMO LIITE Jätevesi esikäsitelty m³/d Jätevesi nitrifikaatioon kiintoaine, lab. mg/l Jätevesi nitrifikaatioon kiintoaine, online mg/l Lin. (Jätevesi nitrifikaatioon kiintoaine, lab. mg/l) Esiselk. SS, LAb. vs. On-line (mgss/l) On-line

25 LIITE 9

26 LIITE 10

27 LIITE 11

28 LIITE 12

29 M Ramboll Niemenkatu LAHTI puh Piiru stuk sen sisält ö Asemapiirustus Suu nn.a la Työn ro PRO Piirustusnro Liite 13 piir. M Leppänen suunn. Niko Rissanen Nimim. Tiedosto Muutos pvm Päiväys Mitt akaa va pituus 38 m esiselkeytys M M V=900 m3 V=900 m3 50x40 m selk. 1 selk. 2 selk. 3 A=270 m2 A=270 m2 A=270 m2 V=900 m3 leveys 60 m (sis. laajennusvaraukset) biostyr Tulevaisuuden varaus Tunn. Lukum. Muutos Rak enn usko htee n nimi ja osoi te Häpönnimen jätevedenpuhdistamo Toiminnan tehostamisen esisuunnitelma h yv.