Nitrifikaatio talousvesiverkostoissa. TkL Pirjo Rantanen Aalto yliopisto

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Nitrifikaatio talousvesiverkostoissa. TkL Pirjo Rantanen Aalto yliopisto"

Teuvo Ahola
6 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Nitrifikaatio talousvesiverkostoissa TkL Pirjo Rantanen Aalto yliopisto

2 lukuarvo laatu tiedot viite A. 2.9 x 1 4 +/- HPC, cfu/ml Uusi talo, PEX 3.9 x 1 4 putki B. 1.1 x 1 4 +/- HPC, cfu/ml Uusi talo, 1.3 x 1 4 kupariputki C. 16 HPC, pmy/l Verkostovesi, keskiarvo, 8 eri verkostoa Suomessa E. 17 AOB, MPN/l Pintavesilaitoksen verkostovesi D. <85 NOB, MPN/l Pintavesilaitoksen verkostovesi Inkinen et al. 214 Inkinen et al. 214 Lipponen et al. 22 Lipponen et al. 22 Lipponen et al. 22 Talousveden mikrobiologisen laadun arviointi

3 The influence of organic matter on nitrification reaction rates in the biofilm of the drinking water distribution system, 8/213-7/216 Pirjo Rantanen, Aalto University Instructors PhD Minna Keinänen-Toivola, PhD Merja Ahonen, Nordic water and materials institute WANDER and university teacher (emer.) Ilkka Mellin, Research group of stochastics and statistics, Aalto University Supervisor prof. Riku Vahala, Aalto University Oma väitöstutkimukseni

4 Kaikissa putkistoissa on biofilmiä Vaikuttaa veden laatuun Biokemialliset ja kemialliset reaktiot Tehtävä luentopäiväkirjaan Hae netistä kuvia hakusanoilla drinking water pipe biofilm Valitse mielestäsi edustavimpia kuvia luentopäiväkirjaan ja kerro mitä näet kuvissa Biofilmit talousvesiverkostossa

5 Erityisesti pintavesissä, NOM Laaja kirjo eri molekyylikokoja ja funktionaalisia ryhmiä Analysoidaan summaparametreina TOC, DOC, KMnO 4 -luku, AOC Heterotrofisten bakteerien ravinne Orgaaninen aine talousvedessä

6 Raakavedestä NO 3-, NH 4+, Org. N Lisätään desinfiointiin NH 2 Cl Raja-arvot: Laatuvaatimus NO 3-5 mg/l (NO 3- -N 11 mg/l) ja NO 2-,5 mg/l (NO 2- -N,15 mg/l) Laatusuositus NH 4+,5 mg/l (NH 4+ -N,5 mg/l) NH 4 + ja NO 2- autotrofisten (ja heterotrofisten) bakteerien ravinteita NO 2- ja NO 3- heterotrofisten bakteerien ravinteita Typpi talousvedessä

7 ,25,2 NO 2 - (mg/l),15,1 GAC otettu käyttöön tammikuussa 98 Jollas Hepokalliontie 27 Laajasalo Gunillantie 12 Siltamäki Kravuntie 2 Puistola Läksyrinteentien pää Puistola Ylermintie - Koudantie,5 Mellunmäki Rukatunturintie 3 Marjaniemi Marjalahdentie 17 Vuosaari Rastilantie 28, I III V VII IX XI II IV VI VIII vuodet vuosi98 Taustaa: GAC:n käyttöönotto Vanhankaupungin vesilaitoksella

8 AOC:n pitoisuus väheni => heterotrofien kasvu väheni => suosi välillisesti nitrifioivia autotrofeja Hypoteeseja: Tila Happi Muut olosuhteet Vastakkaisia havaintoja muualla kirjallisuudessa Orgaanisen aineen pitoisuuden kasvu lisää nitrifikaatiota (Zhang et al. 25) Miksi GAC:n käyttöönotto nosti nitriittipitoisuuksia?

9 Viranomaisvalvonta-aineisto

10 NO 2- µgn/l (keskiarvo 1 x 1 m2 ruudussa) Vesilaitos NO 2- kartalla (Hki & Vantaa) Viranomaisvalvonta-aineisto (1/21-7/213)

11 Yhtenäinen viiva NO 2- (mgn/l) Lounais-Vantaalla Katkoviiva Pitkäkosken lähtevän veden lämpötila Viranomaisvalvonta-aineisto (1/21-7/213) Nitriittipitoisuuksiin vaikuttaa lämpötila

12 NO 2 - µgn/l (keskiarvo 1 x 1 m2 ruudussa) NO 2 - µgn/l (keskiarvo 1 x 1 m2 ruudussa) Vesilaitos Lämpötilan vaikutus Viranomaisvalvonta-aineisto (1/21-7/213) kartalla

13 Maksimi veden ikä keskimääräisellä kulutuksella, h (mallinnusarvio, Pöyry) Vesilaitos Vaikuttaako veden ikä nitriittipitoisuuksiin?

14 NO - NO - NO - 2 as N (mg/l) 2 as N (mg/l) 2 as N (mg/l) NO - 2 as N (mg/l) km, WTP,1, km,1, km,1, km,1, km Myyrmäki-Seutula verkostohaara 11,5 km NO 2- :n huiput eri kohdassa kuin muilla etäisyyksillä miksi? 17 km NO 2- on kulunut loppuun miksi? HUOM. pitoisuus vesilaitokselta lähtiessä! NO - NO - 2 as N (mg/l) 2 as N (mg/l),1 1, km 15,1 1, Nitriittipitoisuudet ja etäisyys laitokselta Viranomaisvalvonta-aineisto (1/21-7/213)

15 Median nitrogen fractions in the DWDN branch leading to Seutula with 5% and 95 % limits N (mg l-1),7,6,5,4,3,2,1, NO2- as N NH4+ as N NO3- as N Summed N fractions Total N at WTP Shortest distance via DWDN from the Pitkäkoski WTP (km) Nitriitin huippu 4-6 km kohdalla Ammonium laskee etäisyyden kasvaessa Nitraatti nousee etäisyyden kasvaessa Typen kokonaismäärä pysyy lähes samana Typet Myyrmäki-Seutula verkostohaarassa Viranomaisvalvonta-aineisto (1/21-7/213)

16 N (mg l -1 ) N (mg l -1 ) Median nitrogen fractions in the DWDN branch leading to Seutula with 5% and 95 % limits,16,14,12,1 NO2- as N,8,6 NH4+ as N,4,2, Median nitrogen 5 fractions 1 in the DWDN 15 branch leading 2 to Shortest distance Seutula with via DWDN 5% and from 95 % the limits Pitkäkoski WTP,16 (km),14,12,1 NO2- as N,8,6 NH4+ as N,4,2, Age of water (h) NH 4+ ja NO 2 - verkostoetäisyyden ja veden iän suhteen Pitkäkoskelta Seutulaan vievä verkostohaara

17 Typen kokonaismäärä talousvedessä Erityisesti NH 4+ :n ja sellaisen typen, joka hajoaa NH 4+ :ksi Pääkaupunkiseudun verkostossa tärkein rajoittava tekijä on lisätyn NH 2 Cl:n määrä (raakavedessä NH 4+ :a hyvin vähän) Tavoitepitoisuus.35.4 mg/l kokonais-cl 2 USA:ssa tavallinen NH 2 Cl:n tavoitepitoisuus 1-3 mg/l kokonais-cl 2 => nitrifikaatioepisodeja Nitrifikaatiota rajoittaa

18 Nitrifikaation tutkimus käytännössä

19 Tavoite: vähentää orgaanista ainetta talousvedessä tutkimustarkoituksiin Ratkaisu: sekoitetaan hanasta otettua talousvettä ja ultrapuhdasta käänteisosmoosilla suodatettua vettä 5/5 Jatkotavoite: Seoksen alkaliteetti ja kovuus täytyisi saada samaksi kuin hanasta otetussa vedessä. Miten se tehdään, kun talousveden alkaliteetti on 75,5 mg/l CaCO 3 ja kovuus on 56,7 mg/l CaCO 3? (luvut ovat Pitkäkoskelta lähtevän veden keskiarvoja) Tutkijan arkea

20 1. Luntamo M ja Ahonen M, 27. Talousveden ja verkostomateriaalien välinen vuorovaikutus. Vesitalous 3, 27, ss Lipponen, M T T; Suutari, M and Martikainen, P J., 22. Occurrence of nitrifying bacteria and nitrification in Finnish drinking water distribution systems. Water Research, 36(17) pp Inkinen J, Kaunisto T, Pursiainen A, Miettinen I T, Kusnetsov J, Riihinen K, Keinänen-Toivola M M, 214. Drinking water quality and formation of biofilms in an office building during its first year of operation, a full scale study. Water Research, 49, pp Hard-core:) Zhang Y, Love N, Edwards M, 29. Nitrification in Drinking Water Systems. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 39, pp Kirjallisuutta

Samankaltaiset tiedostot

Käyttövesijärjestelmien tutkimus Sisäympäristö-ohjelmassa: laatu, turvallisuus sekä veden- ja energiansäästö

VESI-INSTITUUTIN JULKAISUJA 5 Käyttövesijärjestelmien tutkimus Sisäympäristö-ohjelmassa: laatu, turvallisuus sekä veden- ja energiansäästö Aino Pelto-Huikko (toim.) Vesi-Instituutti WANDER Vesi-Instituutin