Lentoaseman maanalainen kosteikko Laboratoriotutkimuksen päätuloksia Uudet hulevesien hallinnan Smart & Clean -ratkaisut Hankkeen loppuseminaari 6.3.2019 Nora Sillanpää, Aalto-yliopisto Työryhmä: Aalto-yliopisto: Giovanni Chaurand, Nora Sillanpää, Harri Koivusalo Finavia Oyj: Tuija Hänninen, Elina Kauppila Sitowise Oy: Perttu Hyöty 1
Kuva: G. Chaurand Tavoitteet Miten maanalainen kosteikkorakenne vaikuttaa hulevesien laatuun? Yleissuunnitelma (Sito, 2016) 2 Kuva: G. Chaurand
Kuva: G. Chaurand Tavoitteet Miten maanalainen kosteikkorakenne vaikuttaa hulevesien laatuun? Miten rakenteen toimintaan vaikuttavat Täyttömateriaali Ilmastus Lämpötila Ravinteiden saatavuus lahti.fi/puhdashulevesi 3
Koeasetelma Vakiolämpöhuone Aalto-yliopiston vesilaboratoriossa lahti.fi/puhdashulevesi 4 Kuva: G. Chaurand
Koeasetelma 5
Suodatuskerroksen kolme materiaalivaihtoehtoa: 1) Sepeli Ø = 5-16 mm Leca-sora + sepeli 2) Leca-sora + sepeli 1:1 tilavuussuhde Ø = 3-8 mm Biohiili + sepeli 3) Koivubiohiili + sepeli 1:1 tilavuussuhde Ø = 0-10 mm 6
Kastelukokeen vaiheet KOKEEN VAIHEET Vaihe 1 Vaihe 2 Kastelukokeen aikana koesylintereitä kasteltiin synteettisellä hulevedellä. Synteettisen huleveden koostumus vaiheissa 1-2: - PROPYLEENIGLYKOLI 66 mg/l - TYPPI (KOKONAIS-) 3.4 mg/l - FOSFORI (KOKONAIS-) 0.07 mg/l Vaihe 3 Vaihe 4 lahti.fi/puhdashulevesi 7
Kastelukokeen vaiheet KOKEEN VAIHEET Vaihe 1 Vaihe 2 LÄMPÖTILA 21 C 2,8 C Kastelukokeen aikana koesylintereitä kasteltiin synteettisellä hulevedellä. Synteettisen huleveden koostumus vaiheissa 1-2: - PROPYLEENIGLYKOLI 66 mg/l - TYPPI (KOKONAIS-) 3.4 mg/l - FOSFORI (KOKONAIS-) 0.07 mg/l Vaihe 3 2,0 C Vaihe 4 1,4 C lahti.fi/puhdashulevesi 8
Kastelukokeen vaiheet KOKEEN VAIHEET LÄMPÖTILA RAVINNE- PITOISUUDET Kastelukokeen aikana koesylintereitä kasteltiin synteettisellä hulevedellä. Vaihe 1 Vaihe 2 21 C 2,8 C KESKIMÄÄRÄISET PITOISUUDET Synteettisen huleveden koostumus vaiheissa 1-2: - PROPYLEENIGLYKOLI 66 mg/l - TYPPI (KOKONAIS-) 3.4 mg/l - FOSFORI (KOKONAIS-) 0.07 mg/l Vaihe 3 2,0 C MATALAT PITOISUUDET Vaihe 4 1,4 C lahti.fi/puhdashulevesi 9
Kastelukokeen vaiheet KOKEEN VAIHEET LÄMPÖTILA RAVINNE- PITOISUUDET KASTELU Vaihe 1 Vaihe 2 21 C 2,8 C KESKIMÄÄRÄISET PITOISUUDET KOESYLINTERIT KYLLÄSTETTIIN, TYHJENNYS 16 H JÄLKEEN Vaihe 3 2,0 C MATALAT PITOISUUDET Vaihe 4 1,4 C JATKUVA KASTELU lahti.fi/puhdashulevesi 10
ta Kastelukokeen vaiheet KOKEEN VAIHEET L1-4 = Leca G1-4 = sepeli B1-4 = biohiili Vaihe 1 Vaihe 2 Vaihe 3 Vaihe 4 lahti.fi/puhdashulevesi 11
ta Kastelukokeen vaiheet KOKEEN VAIHEET L1-4 = Leca G1-4 = sepeli B1-4 = biohiili Vaihe 1 Vaihe 2 Vaihe 3 Vaihe 4 lahti.fi/puhdashulevesi 12
Rakenteiden toimivuuden indikaattorit Biologinen hapenkulutus BHK 5 / propyleeniglykolin pitoisuus (PG) Liuenneen hapen pitoisuus (DO) ja ph Ravinteet: kokonaistyppi (N tot ), kokonaisfosfori (P tot ) Heterotrofisten bakteerien lkm Aistinvarainen haju Vesianalyysit: Synlab Analytics & Services Finland Oy Aalto-yliopiston vesilaboratorio Kuva: G. Chaurand
Ilmastuksen vaikutus bakteereihin lahti.fi/puhdashulevesi 14
Propyleeniglykolin puhdistuminen rakenteissa 100 BHK 5 :n kuormituksen muutos (%) koesylintereissä 80 60 Kastelukokeen vaiheet: 40 20 0 Leca-sora Sepeli Biohiili Leca-sora Sepeli Biohiili Ilmastettu Ei ilmastusta lahti.fi/puhdashulevesi 15
Propyleeniglykolin puhdistuminen rakenteissa 100 BHK 5 :n kuormituksen muutos (%) koesylintereissä 80 60 Kastelukokeen vaiheet: 40 20 0 Leca-sora Sepeli Biohiili Leca-sora Sepeli Biohiili Ilmastettu Ei ilmastusta 16
Typpipitoisuuksien pienentyminen rakenteissa 100 Typen reduktio kolumneissa (%) 80 60 Kastelukokeen vaiheet: 40 20 0 Leca-sora Sepeli Biohiili Leca-sora Sepeli Biohiili Ilmastamaton Ilmastettu lahti.fi/puhdashulevesi 17
Typpipitoisuuksien pienentyminen rakenteissa 100 Typen reduktio kolumneissa (%) 80 60 Kastelukokeen vaiheet: 40 20 0 Leca-sora Sepeli Biohiili Leca-sora Sepeli Biohiili Ilmastamaton Ilmastettu lahti.fi/puhdashulevesi 18
Fosforin pidättyminen rakenteissa 100 80 60 40 20 0-20 -40-60 -80-100 -120-140 Fosforin reduktio kolumneissa (%) Leca-sora Sepeli Biohiili Leca-sora Sepeli Biohiili Ilmastamaton -345 // Ilmastettu lahti.fi/puhdashulevesi 19 Kastelukokeen vaiheet:
Fosforin pidättyminen rakenteissa 100 80 60 40 20 0-20 -40-60 -80-100 -120-140 Fosforin reduktio kolumneissa (%) Leca-sora Sepeli Biohiili Leca-sora Sepeli Biohiili Ilmastamaton -345 // Ilmastettu lahti.fi/puhdashulevesi 20 Kastelukokeen vaiheet:
Painuma [cm] Muita täyttömateriaaliin liittyviä havaintoja 14.7.2018 29.7.2018 13.8.2018 28.8.2018 12.9.2018 0-2 -4-6 -8-10 -12-14 Leca Gravel Biochar lahti.fi/puhdashulevesi 21
Painuma [cm] Muita täyttömateriaaliin liittyviä havaintoja 14.7.2018 29.7.2018 13.8.2018 28.8.2018 12.9.2018 0-2 -4-6 -8-10 -12-14 Leca Gravel Biochar 100 80 60 40 20 0 Hajujen esiintyminen, % ajasta Sepeli Leca Biohiili Sepeli Leca Biohiili Ilmastettu Ilmastamaton Ei hajuja Lievä haju Vahva haju lahti.fi/puhdashulevesi 22
Johtopäätelmät Kaikilla tutkituilla materiaaleilla oli mahdollista saavuttaa hyviä puhdistustuloksia (reduktiot > 90 %) lahti.fi/puhdashulevesi 23
Johtopäätelmät Kaikilla tutkituilla materiaaleilla oli mahdollista saavuttaa hyviä puhdistustuloksia (reduktiot > 90 %) Ilmastus tärkeää puhdistuskyvyn ylläpitämisessä lahti.fi/puhdashulevesi 24
Johtopäätelmät Kaikilla tutkituilla materiaaleilla oli mahdollista saavuttaa hyviä puhdistustuloksia (reduktiot > 90 %) Ilmastus tärkeää puhdistuskyvyn ylläpitämisessä Suositus Helsinki-Vantaan lentosemalle: Sepelirakenne edullisin ratkaisu, ajoittainen ilmastus, ei tarvetta keinotekoisiin ravinnelisäyksiin tutkimusolosuhteissa lahti.fi/puhdashulevesi 25
Johtopäätelmät Kaikilla tutkituilla materiaaleilla oli mahdollista saavuttaa hyviä puhdistustuloksia (reduktiot > 90 %) Ilmastus tärkeää puhdistuskyvyn ylläpitämisessä Suositus Helsinki-Vantaan lentosemalle: Sepelirakenne edullisin ratkaisu, ajoittainen ilmastus, ei tarvetta keinotekoisiin ravinnelisäyksiin tutkimusolosuhteissa Suodatusmateriaalien yksikköhintoja (Holt et al. 2018) Hinta /m 3 Sepeli 20 Leca-sora 40-75 Biohiili 200 Holt, E., Koivusalo, H., Korkealaakso, J., Sillanpää, N., Wendling, L. 2018. Filtration Systems for Stormwater Quantity and Quality Management: Guideline for Finnish Implementation. VTT Technology, no. 338, VTT Technical Research Centre of Finland Ltd. lahti.fi/puhdashulevesi 26
Johtopäätelmät Kaikilla tutkituilla materiaaleilla oli mahdollista saavuttaa hyviä puhdistustuloksia (reduktiot > 90 %) Ilmastus tärkeää puhdistuskyvyn ylläpitämisessä Suositus Helsinki-Vantaan lentosemalle: Sepelirakenne edullisin ratkaisu, ajoittainen ilmastus, ei tarvetta keinotekoisiin ravinnelisäyksiin tutkimusolosuhteissa Lentoaseman maanalainen kosteikko on erityiskohde, mutta tulokset sovellettavissa muihinkin hulevesien puhdistusrakenteisiin lahti.fi/puhdashulevesi 27
Kiitos! Nora Sillanpää, nora.sillanpaa@aalto.fi Työryhmä: Aalto-yliopisto: Giovanni Chaurand, Nora Sillanpää, Harri Koivusalo Finavia Oyj: Tuija Hänninen, Elina Kauppila Sitowise Oy: Perttu Hyöty Kiitämme suodatusmateriaaleista: TUTKIMUSTULOKSIA TARKEMMIN: Chaurand, G. 2019. Performance of subsurface flow wetlands for the treatment of airport runoff. MSc thesis, Aalto-yliopisto. Chaurand, G., Sillanpää, N., Hänninen, T., Kauppila, E. Hyöty. P., Koivusalo, H. 2019. Lentoseman hulevesiä käsitellään pian maanalaisessa kosteikossa. Vesitalous 2/2019. lahti.fi/puhdashulevesi 28