Maatalouden valumavesien suodattimet ravinteiden sitojamateriaalikokeiden tuloksia

Transkriptio

1 Maatalouden valumavesien suodattimet ravinteiden sitojamateriaalikokeiden tuloksia Henri Vaarala Valumavesien hallinta ja käsittely muuttuvassa ilmastossa Loppuseminaari

2 Suodattimet valumavesien puhdistuksessa Historiaa 2

3 Pyhäjärven valumaalueella toteutettuja vesiensuojelutoimia Kohteita toteutettu eri rahoituksella - Maanomistajat, ympäristötukijärjestelmä - Ympäristökeskus = ELY-keskus - Pyhäjärvi LIFE - EU -hankkeet - Pyhäjärven suojeluohjelma (ent. suojelurahasto) - Kunnat 3

4 Pyhäjärvi LIFE muut hankkeet Jokiuoman suuntaiset kalkkihiekkasuodinojat Isot suodatinkentät Ojanpohjasuodattimet Tehoaineina kalkki, Fosfilt ja/tai rautapitoinen kipsi Kirkkala, T., Ventelä, A.-M. and Tarvainen, M Long-Term Field-Scale Experiment on Using Lime Filters in an Agricultural Catchment. Journal of Environmental Quality. Vol 40. Accepted. Väitös: Kirkkala, T Long-term nutrient load management and lake restoration: case of Säkylän pyhäjärvi (SW Finland), Turun Yliopisto. Imponojan suodatin 2010, VINKU -hanke 4

5 Kiimassuonojan suodatin Erilaisia rakenteita, eri kokoisia.. Mäki-Laurilan suodatin, Ylhäältä alaspäin suodatus 0,2 m +59,50 Kiimassuon suodatin, Alhaalta ylöspäin suodatus collecting pipes (d=80 mm) geotextile 0,9 m gravel (3-6 mm) lime-sand or lime-fosfilt mixture 0,2 m percolation +58,20 dividing pipes (d=40) 5

6 P tot µg/l Kulmapelto ojanpohjasuodatin Incoming Filtrated Nämähän näyttää toimivan!!!! Uusia suodatinkohteita, uusia kokeiluja, uusia ravinteiden sitoja-aineita VALUMAVESI -hankkeessa 6

7 Valumavesien hallinta ja käsittely muuttuvassa ilmastossa hankkeen kokeiluja HAASTEET: Uudet sitoja-aineet? Kierrätettävyys!? = ravinteet kiertoon Kohteen oltava mahdollisimman vähän huoltoa vaativa = käytettävyys Pienimuotoisia rakenteita = kustannustehokkaita 7

8 Sachtofer PR rae (rautahydroksidi, poltettu kalkki, vesi) Sachtleben pigments Oy Vuosimalli 2011 Räpin koetila: sachtofer PR -säkit Fosforisiepparisäkit testi 5 kpl peräkkäin maatalousojaan vesi rakeiden läpi Vesi ohjataan vanerilla säkkiin, jossa n. ½ m³ Sachtofer PR raetta 8

9 PO4-P ug/l Kok P ug/l RÄPIN SÄKIT Säkit asennettu Control Räpi yp Räpi ap Havaintoja: - säkin verkko liian pienisilmäistä tukkeutuuu ohivirtaus + huolto RÄPIN SÄKIT Lopputulema: Control Räpi yp Räpi ap Toimivuus heikko!

10 Vuosimalli 2012: Suodatinpatoketju (4 kpl patoja, Sachtofer PR) - 2 osainen V-aukkoinen vesivaneripato - Aukkojen kohdalla teräsritilä (8 mm) - Patojen välissä Sachtofer rakeet n. ½ m³ Vesi suodattuu rakeiden läpi, joka sitoo fosforin Automaattimittari seuranta YP/AP + vesinäytteet Silmäkoko 8mm 10

11 Ei tämäkään mennyt niin kuin Strömsössä Vuosimalli 2012: Suodatinpatoketju (4 kpl patoja, Sachtofer PR) Reiät tukkeutui kesän aikana vesi kulki yli rakeiden, ei läpi harjoittelija harjasi verkkoa kesän aikana 11

12 Kok P µg/l Padot asennettu RÄPIN PADOT Vedenlaatumittari + vesinäytteet Patoketjun yläpuoli Patoketjun alapuoli

13 Vuosimalli SUODATINKASETTIKOKEILUT Salaojavesien puhdistukseen Salaojaston purkuputken päähän rakennettiin näytteenottokaivot Näytteenotoilla haettiin ravinteikas kokeilukohde SUODATINKASETTI X: Räpin koetila: Peltopintaala 5,2 ha 2012: Suodatinaineena Sachtofer PR : Nordkalkin kalsiumhydroksidi granula Tavoitteena sitoa fosforia, erityisesti liukoista fosforia 13

14 Suodatinkasetin toimintaperiaate SUODATINKASETTIKOKEILUT

15 2012: Suodatinaineena Sachtofer PR Ei kierrätettävä materiaali! Poistunut kaupallisesta tuotannosta Pitoisuuden muutos: Kok P: AP - 9 % PO4-P: AP 25 % 15

16 15.8. K K K K PO4-P µg/l K K K K Kok P µg/l Yläpuoli Alapuoli Räpin kasetti (Hiekka+Nordkalk) 2013 tuloksia Suodatinaineena: kalsiumhydroksidi (Nordkalk)+hiekka 50/50 K= kokoomanäyte Räpin kasetti (Hiekka+Nordkalk) Yläpuoli Alapuoli Pitoisuuden muutos: Kok P: AP - 56% PO4-P: AP 94 % K= kokoomanäyte 16

17 15.8. K K K K ph 14 Yläpuoli Alapuoli Räpin kasetti (Hiekka+Nordkalk) 2013 tuloksia kalsiumhydroksidi+hiekka ph nousee K= kokoomanäyte 17

18 PO4-P µg/l Kok P µg/l ph 2014 Tuloksia Kuiva kesä, vähän näytteitä! Yläpuoli Alapuoli Yläpuoli Alapuoli Saattaisihan tällainen kasettisuodatin toimiakkin KYSYMYKSIÄ HERÄÄ: Yläpuoli Alapuoli - Kuinka suuri laatikon koko vs valumaaluehehtaari? - Kuinka pitkään sitojarae toimii? - Vesinäytteiden vähyys, virtaamat? - ph:n nousu alapuolinen vesistö? - Lisää kasettisuodatinkohteita 18 seurantaan!

19 Vuosimalli 2014: Ojanpohjasuodattimet Kyläniitynoja, Kiukainen - Suodatinmateriaalina kalsiumhydroksidi (20%)+hiekka 2-8 mm (80%), cm kerros. Päällä kivi mm jakokerroksena - Suodattimen pituus 40 m - Pohjalla 4 salaojaputkea - Vesivaneripato - Vesi pakotetaan padottamalla suodattumaan ylhäältä alaspäin 19

20 Suodatinmateriaali Jakokerros 20

21

22 Kyläniitynoja Rakennettu Ensimmäinen näyte saatiin vasta kaikki vesi suodattimen läpi ja virtausta yli/ohi suodattimen Suodattimen alapuolella vesi sameaa (kiintoainesta), joka ilmeisesti peräisin kaivusta ja suodattimesta 22

23 Perkolan ojanpohjasuodatin, metsätalouden kohde Rakennettu lokakuun puoliväli Ennen 23 suodatinta eroosiosuojaus ja pohjapatoketju kiintoainesta pois ennen suodatinta

24 Perkolan ojanpohjasuodatin, metsätalouden kohde Näytemäärät vielä vähäisiä. Kaivun vaikutukset näkyivät maastossa näytteenottojen yhteydessä. Kuva: , pieni ohivirtaama ( ohivirtaama suurempi) 24

25 Ojanpohjasuodattimet pohdintaa: Suhteellisen edullinen (n /kohde) Padotusvaatimus pieni. +++! Suodattimen vedenkäsittelykapasiteetti pieni Soveltuvat ehkä parhaiten pienien valuma-alueiden ojiin, joissa ravinnepitoisuudet korkeat Lisää salaojaputkia ojan pohjalle kapasiteetti kasvaa? ph nousee alapuolinen vesistö?! Kiviniitynoja

26 Suodatinkokeilut VALUMA - hankkeessa Uusia sitojamateriaaleja löytyi vähän.. Erilaisia suodatinratkaisuja kokeiltiin Kasettisuodatin näyttäsi toimivan Nordkalkin granula toimii, mutta kuinka pitkään? Erityisesti liukoiseen fosforiin Pitkäaikainen seurantajakso puuttuu Hiekka/granula suhde? Kalsiumhydroksidi granula on kierrätettävä materiaali!! = ravinteet kiertoon?! Ojanpohjasuodattimien jatkokehitys, kapasiteetin parantaminen? Uusia sitojamateriaaleja haetaan maailmanlaajuisesti!! 26

27 KIITOS MIELENKIINNOSTA! Henri Vaarala Suunnittelija Pyhäjärvi-instituutti 27