Mittausten rooli vesienkäsittelyprosesseissa. Kaj Jansson Kemira Oyj, Oulun Tutkimuskeskus

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Mittausten rooli vesienkäsittelyprosesseissa. Kaj Jansson 3.4.2008 Kemira Oyj, Oulun Tutkimuskeskus"

Hanna Hänninen
9 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Mittausten rooli vesienkäsittelyprosesseissa Kaj Jansson Kemira Oyj, Oulun Tutkimuskeskus 1

2 Veden laadun tavoitteet Turvallinen talousvesi Ympäristökuormituksen hallinta jätevedessä Fosfori, kiintoaine, COD, BOD rajat Vesienkäsittelyprosessin seuranta Vikatilanteissa tärkeää nopea reagointi vian paikallistaminen ja häiriön eliminointi Kun käsiteltävien vesien kuormitusvaihtelut tunnetaan paremmin pystytään ennakkoon varautumaan kuormitusmuutoksiin varmistamaan lähtevän veden laatu Mekaaninen Mekaaninen käsittely käsittely Älykkäät Älykkäät analysaattorit analysaattorit Kemiallinen Kemiallinen käsittely käsittely Veden Veden laatu laatu Säätö Säätö Biologinen Biologinen käsittely käsittely Mittaus Mittaus ja ja instrumentointi instrumentointi 2

ennakkoon varautumaan kuormitusmuutoksiin varmistamaan lähtevän veden laatu Mekaaninen Mekaaninen käsittely käsittely Älykkäät Älykkäät analysaattorit analysaattorit

3 Talousveden laatuvaatimukset Sosiaali- ja terveysministeriön antaman asetuksen ( ) mukaan (4 ): Talousvedessä ei saa olla pieneliöitä tai loisia tai mitään aineita sellaisina määrinä tai pitoisuuksina, joista voi olla vaaraa ihmisten terveydelle.... Talousveden on oltava myös muuten käyttötarkoitukseensa soveltuvaa, eikä se saa aiheuttaa haitallista syöpymistä tai haitallisten saostumien syntymistä vesijohdoissa ja vedenkäyttölaitteissa.... 3

pitoisuuksina, joista voi olla vaaraa ihmisten terveydelle.

4 Raakaveden laatu Pintavesi Suomen pintavedet ovat yleensä pehmeitä (sisältää vähän veteen liuenneita metallisuoloja) ja humuspitoisia, muualla Euroopassa myös kovia vesiä Orgaaniset humusyhdisteet ovat peräisin metsistä, soilta tai pelloilta tulevista vesistä. Orgaaninen aines nähdään analyyseissä suurena KMnO4-kulutuksena ja värinä. Pohjavesi Suomen pohjavedet sisältävät yleensä vähän liuenneita aineita Geologiset tekijät selittävät suuren osan pohjaveden laadun vaihteluista. Suuri rauta- ja mangaanipitoisuus on usein syynä pohjaveden käsittelytarpeeseen. Mitä huonolaatuisempaa raakavesi on, sitä enemmän käsittelyvaiheita vaaditaan, jotta talousvesi täyttäisi sille asetetut vaatimukset. 4

Pohjavesi Suomen pohjavedet sisältävät yleensä vähän liuenneita aineita Geologiset tekijät selittävät suuren osan pohjaveden laadun vaihteluista.

5 Jäteveden laatu Yhdyskuntajätevedet Kelluvat ja suspendoituneet aineet (puunpalaset, muovit, hiekka, ruokajäte, uloste) ja kolloidiset aineet (ruokajätteet, ulosteet, patogeeniset bakteerit, muut mikro-organismit, siltti) Liuenneet aineet ja kaasut (orgaaniset yhdisteet, ravinteet, raskasmetallit, epäorgaaniset suolat, ammoniakki, rikkivety, metaani) ja Muita aineita öljyt ja rasvat Koostumusta kuvataan yleensä biologisella hapenkulutuksella (BOD), kiintoainemäärällä, fosfori- ja typpipitoisuuksilla sekä kemiallisella hapenkulutuksella (COD) Keskimääräiset pitoisuudet: 200 mg/l BOD, 200 mg/l kiintoainetta, 7 mg/l fosforia, 30 mg/l typpeä ja 350 mg/l COD 5

ammoniakki, rikkivety, metaani) ja Muita aineita öljyt ja rasvat Koostumusta kuvataan yleensä biologisella hapenkulutuksella (BOD), kiintoainemäärällä, fosfori- ja

6 Teollisuusjätevedet Metsäteollisuuden jätevedet Sisältävät paljon orgaanisia yhdisteitä aiheuttaen korkean BOD:n ja COD:n, uuteaineita, ligniiniä ja sen pilkkoutumistuotteita, orgaanisesti sitoutuneita halogeeniyhdisteitä (AOX), metalleja ja kiintoainetta. Kaivosteollisuuden jätevedet Metallipitoisia jätevesiä Hapan jätevesi, joka sisältää suurempia metallipitoisuuksia (Fe 2+, Mn 2+, Al3 +, Cu 2+, Pb 2+, Cd 2+, Zn 2+, jne) ja oksyanioneita (CrO 2-4, AsO 3-, jne), on hyvin haitallista ympäristölle. Emäksiset jätevedet eivät välttämättä ole niin haitallisia kuin happamat, mutta voivat sisältää ikäviä rautasaostumia. 6

Kaivosteollisuuden jätevedet Metallipitoisia jätevesiä Hapan jätevesi, joka sisältää suurempia metallipitoisuuksia (Fe 2+, Mn 2+, Al3 +, Cu 2+, Pb 2+, Cd

7 Talousveden valmistus pintavedestä A B C D B A B E Mekaaninen puhdistus ph:n säätö Flotaatio eli saostuman Pikasekoitus, Hiekkasuodatus Aktiivihiilisuodatus ph:n säätö, desinfiointi A CO2, hiilidioksidi saostus erotus B Kalkki C Rauta/alumiinikemikaalii (humuksen ja sameuden poisto) D Ilma-vesiseos E Na-hypokloriitti 7

ph:n säätö, desinfiointi A CO2, hiilidioksidi saostus erotus B Kalkki C

8 Jäteveden puhdistus Välppäys Ilmastus, Esiselkeytys Ilmastus Jälkiselkeytys hiekanerotus A I B C D E F I Lietteen loppukäsittely ja sijoitus/hävitys Lietteenkäsittely H G I Tiivistys A Suorasaostus Al/Fe-kemikaalilla B Esisaostus C Rinnakkaissaostus Fe-kemikaalilla F Desinfiointi hapettavilla kemikaaleilla (perhappo tms) G Lietteenkäsittely, esim. Kemicond-menetelmällä H Lietteen vedenpoisto polymeerillä D Jälkisaostus Al/Fe-kemikaalilla + polymeeriflokkaus E Hiililähde typenpoistoon I Hajunpoisto 8

Rinnakkaissaostus Fe-kemikaalilla F Desinfiointi hapettavilla kemikaaleilla (perhappo tms) G Lietteenkäsittely, esim.

9 Vesien reaaliaikaisia laatumittauksia Mittaukset räätälöitävä aina kuhunkin vesienkäsittelyprosessiin sopivaksi Tyypillisesti käytettyjä online-mittauksia, sensoreita tai analysaattoreita ph, redox, johtokyky, lämpötila sameus, kiintoaine, sakeus P, N, COD, TOC, BOD Varaustila, Cl/Br, Mn, 9

online-mittauksia, sensoreita tai analysaattoreita ph, redox, johtokyky,

10 Soft sensorit Älykkäät analysaattorit Mikä? Mikä tahansa matemaattinen malli Mitataan sitä mitä voidaan ja lasketaan, mitä tarvitaan kuvaamaan veden laatua reaaliaikaisesti Miksi? Ei ole olemassa toimivaa kohtuuhintaista anturia, analysaattorit kalliita n k 5.0 Missä? Käytössä jo useita vuosia: mm. veden alkaliniteetti, anionisuus,mikrobien toiminta, KMnO 4 Alkalinity Laboratory analysis Soft sensor estimate

reaaliaikaisesti Miksi? Ei ole olemassa toimivaa kohtuuhintaista anturia, analysaattorit kalliita n 10-100 k 5.

11 Kemira FennoDose referenssi - COD:n poistoon Paperi- ja selluteollisuuden jätevedenpuhdistamo COD:n poisto tertiääriflotaatiossa Suuret muutokset kemikaaliannoksissa, jotta COD-päästöt saadaan pidettyä halutulla tasolla FennoDose reagoi nopeasti prosessissa tapahtuviin muutoksiin Säätö mahdollistaa kustannustehokkaan kemikaloinnin Oleellista toimiva onlinemittaus! 11 Controlled Variable Controlled Variable days Fennodose-control Controlled Variable Set Point Organic Load Fennodose-control : : : : :00 d Controlled Variable Set Point Chemical Dose Organic Load, lab. analysis mg/l Chemical Dose COD, mg/l

11 Controlled Variable Controlled Variable 100 80 60 40 20 0 0 1.11.05 0 6.11.05 5 11.11.05 10 16.11.05 15 21.11.05 20 days 120 100 80 60 40 20 0 Fennodose-control Controlled Variable Set Point Organic Load Fennodose-control 1.

12 Mittausten haasteet Tärkeintä mittausten luotettavuus 24h/7d Toimiva kalibrointi ja anturi puhtaana pysyminen Anturit usein räätälöitävä kohteeseen Veden laatu vaihtelee eri laitoksilla, Mm veden ominaiskäyttö, vuotovesien määrä, mahdollisten teollisuusjätevesien johtaminen yhdyskuntien viemäriin Tällä hetkellä suurimpia ongelmia Mittauksia häiritsevät tekijät mm. mikrokuplat, värin muutokset, partikkeleiden koko ja muoto, sähkönjohtavuus Näytteen esikäsittely ja antureiden ja näytelinjojen puhtaana pysyminen Tulevaisuuden haasteet Verkostomittausten rooli tulee kasvamaan Laatumittaukset mm. kemikaalijäämät, mikrobit,,bakteerit, raskasmetallit Automaattisten kemikaaliannosteluiden sekä mittausten hyväksyntä Parempi tulos / kustannus säästö 12

mikrokuplat, värin muutokset, partikkeleiden koko ja muoto, sähkönjohtavuus Näytteen esikäsittely ja antureiden ja näytelinjojen puhtaana pysyminen Tulevaisuuden haasteet

13 Kiitos! 13

Samankaltaiset tiedostot

Vesianalyysit saneerauksessa

Vesianalyysit saneerauksessa Prosessi-insinööri Nina Leino Lounais-Suomen vesi- ja ympäristötutkimus Oy Lainsäädäntö talousveden laatu Talousvesiasetusten soveltaminen vedenlaadun valvontaan Talousveden