SUOMUSSALMEN KUNTA TEKNISET PALVELUT PITÄMÄN JÄTEVEDENPUHDISTAMON SANEERAUS K&R 31.12.2011 Kiuru & Rautiainen Oy
SISÄLLYSLUETTELO 2(44) 1 YLEISTÄ... 3 2 PUHDISTAMON NYKYINEN TOIMINTA... 4 2.1 Nykyinen puhdistamo ja prosessi... 4 2.2 Puhdistamon ympäristölupa... 13 2.3 Nykyinen puhdistamolle tuleva virtaama ja ravinnekuormitus... 13 2.4 Nykyisen prosessin toiminta... 19 3 MITOITUSARVOT... 30 3.1 Kuormitusennuste... 30 3.2 Prosessimitoitus... 31 4. LIETTEENKÄSITTELYN VERTAILU... 32 5 SANEERAUSTOIMENPITEET... 36 5.1 Esikäsittely... 36 5.2 Ilmastus... 37 5.3 Jälkiselkeytys... 38 5.4 Kemikalointi... 38 5.5 Lietteen käsittely... 39 5.6 Sakokaivolietteen vastaanotto... 42 5.7 Instrumentointi... 43 5.8 Prosessin ohjausjärjestelmä... 43 5.9 LVI-järjestelmä... 43 5.10 Sähköjärjestelmä... 44 LIITTEET: Liite 1: Jätevedenpuhdistamon prosessimitoitus, nykytilanne Liite 2: Jätevedenpuhdistamon prosessimitoitus, mitoitustilanne Liite 3: Lietteen varastoinnin VE 0+ Layout-piirros Liite 4: Lietteen varastoinnin VE 1a Layout-piirros Liite 5: Lietteen varastoinnin VE 1b Layout-piirros Liite 6: Lietteen varastoinnin VE 1c Layout-piirros Liite 7: Lietteen varastoinnin VE 2 Layout-piirros Liite 8: Lietteen varastoinnin VE 0+ Kustannusarvio Liite 9: Lietteen varastoinnin VE 1a Kustannusarvio Liite 10: Lietteen varastoinnin VE 1b Kustannusarvio Liite 11: Lietteen varastoinnin VE 1c Kustannusarvio Liite 12: Lietteen varastoinnin VE 2 Kustannusarvio
3(44) 1 YLEISTÄ Suomussalmen kunnan alueella sijaitsee kolme jätevedenpuhdistamoa, Suomussalmen keskustaajaman Pitämän jätevedenpuhdistamo sekä Juntusrannan ja Hossan kylien jätevedenpuhdistamot. Tämä prosessiselostus koskee Suomussalmen Pitämän jätevedenpuhdistamoa. Viemäriverkosto kattaa koko Suomussalmen keskustaajaman alueen ja siihen on liittynyt yhteensä noin 5560 asukasta, mikä vastaa noin 61 %:a kunnan asukasmäärästä. Suomussalmen kunnan asukasmäärä vuonna 2010 oli 9106 asukasta, joista noin 200 asukasta asuu Hossan ja Juntusrannan kylillä. Suomussalmen keskustaajaman jätevedet johdetaan ja käsitellään Pitämän jätevedenpuhdistamolla, ja Hossan sekä Juntusrannan alueen jätevedet omilla puhdistamoillaan. Pitämän jätevedenpuhdistamolle toimitetaan myös Suomussalmen alueen sako- ja umpikaivolietteitä sekä Hossan ja Juntusrannan puhdistamoiden puhdistamolietteet. Hossan ja Juntusrannan puhdistamoilla ei käsitellä sako- ja umpikaivolietteitä. Pitämän jätevedenpuhdistamo on vuonna 1982 valmistunut kaksilinjainen biologiskemiallinen rinnakkaissaostuslaitos, joka on mitoitettu asukasvastineluvulle 11 000. Nykyään Suomussalmen asukasluku on kuitenkin vain noin 9000 ja sen on ennustettu laskevan edelleen. Keskimääräinen tulovirtaama puhdistamolle on noin 1500 m 3 /d. Jätevedenpuhdistamoa ei ole merkittävästi saneerattu valmistumisen jälkeen. Puhdistamoprosessin suotonauhakuivattu liete kuljetetaan nykyään 10 km päässä olevalle kompostointialueelle. Tulevaisuudessa liete on tarkoitus kuljettaa 120 km:n päähän Kajaaniin Majasaaren jätekeskukseen kompostoitavaksi. Puhdistamo purkaa puhdistetut jätevedet läheiseen Emäjokeen. Tässä prosessisuunnitelmassa on tarkasteltu Pitämän puhdistamon prosessiteknistä toimintaa ja mitoitusta. Suunnitelmassa esitetään prosessitekniset saneeraustarpeet ja tehostamistoimenpiteet, jotka liittyvät lähinnä lietteen kuivauksen ja varastoinnin kehittämiseen, sakokaivolietteen vastaanottojärjestelmän kehittämiseen, ilmastuksen tehostamiseen sekä välpejätteen käsittelyyn.
4(44) 2 PUHDISTAMON NYKYINEN TOIMINTA 2.1 Nykyinen puhdistamo ja prosessi Suomussalmen Pitämän jätevedenpuhdistamo on vuonna 1982 valmistunut kaksilinjainen biologis-kemiallinen rinnakkaissaostuslaitos, jossa fosforin saostamiseen käytetään ferrosulfaattia. Puhdistamolla käsitellään Suomussalmen ja kirkonkylän taajamien jätevedet ja tulovirtaama on keskimäärin 1500 m 3. Puhdistamo sijaitsee Kiannan valtionmaalla, Suomussalmen keskustan eteläpuolella ja puhdistetut jätevedet johdetaan läheiseen Emäjokeen. Puhdistamolla syntyvä liete kuljetetaan 10 km:n päähän Suomussalmen kunnan omistamalle kompostointialueelle. Kuva 1: Suomussalmen Pitämän jätevedenpuhdistamon aluetta
5(44) Nykyiset mitoitusarvot: Keskivirtaama, Q ka 3800 m 3 /d Maksimivirtaama, q max 560 m 3 /h Mitoitusvirtaama, q mit 280 m 3 /h Keskivirtaama, q ka 158 m 3 /h BOD 7 820 kg/d Fosfori 29 kg/d Typpi 134 kg/d Kiintoaine 1100 kg/d Asukasvastineluku 11 000 ilmastuksen viipymä ka. 15,1 h ilmastuksen viipymä, mit 3,3 h BOD kuormitus ilmastukseen 345 kg/bod 7 /d ilmastuksen tilakuorma 0,38 kg BOD 7 /m 3 d jälkiselkeytyksen pintakuorma, ka 0,22 m/h jälkiselkeytyksen viipymä 13,95 h reunakuorma 4,7 m 2 /h Nykyinen puhdistusprosessi: Tulopumppaus Jätevesi johdetaan puhdistamolle kolmella paineviemärilinjalla Taivalalasen, kirkonkylän ja Siikarannan alueilta. Paineviemärilinjojen pumppaamoissa on ylivuotoputket toimintahäiriöiden varalle. Jätevesi johdetaan puhdistamolla suoraan välppäykseen. - Tulevat paineviemärit 315-6 PEH, 250-6 PEH ja 225-6 PEH Esikäsittely Jäteveden esikäsittelynä on porrasvälppä, jolla jätevedestä erotetaan suuremmat kiinteät esineet, rätit, rievut yms. kappaleet, jotka voisivat vahingoittaa prosessilaitteita. Välpejäte tiivistetään ja kuivataan välpepuristimessa ja johdetaan putkessa välpesäiliöön. Välppeen kuivauksessa syntyvä rejektivesi johdetaan alla olevaan rejektivesialtaaseen. Myös puhdistamolle tuotavien sakokaivolietteiden välppäys hoidetaan samalla tavalla. Välppäyksen jälkeen jätevesi johdetaan hiekan- ja rasvanerotukseen, joka voidaan myös ohittaa heti välpän jälkeen. - Porrasvälppä Hydropress, säleväli 3 mm - Hydraulinen kapasiteetti m 3 /h - Välppeen puristimet 2 kpl, Hydropress - välpejätteen kontit 2 kpl x 600 l
6(44) Kuva 3: Nykyinen jätevedenpuhdistamon välpejätteen käsittely Hiekan- ja rasvanerotus Välpätty jätevesi johdetaan hiekan- ja rasvanerotukseen, jossa pumppuja kuluttava hiekka ja laitteistoja likaava sekä vaahtoamista ja pintalietteen muodostumista aiheuttava rasva saadaan poistettua. Biologis-kemiallien käsittelyosa, 2 suorakaiteen muotoista ilmastusallasta Esikäsitelty jätevesi johdetaan kaksilinjaiseen ilmastusaltaaseen. Tulovirtaama jaetaan kanavasta kuudella säätöluukulla ensimmäiseen ja toiseen altaaseen. Talvisin toinen linja on poissa käytöstä vähäisen virtaaman takia. Ensimmäisessä ilmastusaltaassa on happimittaus, jonka perusteella ohjataan ilmastuskompressoreiden tuottoa. Ilmastusaltaista jätevesi johdetaan jälkiselkeytysaltaisiin. Ilmastusosa ja jälkiselkeytysaltaat voidaan myös kokonaan ohittaa. - Tilavuus, 2 allasta 910 m 3 - Pinta-ala 284 m 2 - Syvyys 3,2 m Prosessitilanne v. 2010 mukaisella kuormalla - Tilakuorma 0,38 kg BOD 7 /m 3 x d - Lietekuorma 0,124 kg BOD 7 /kg MLSS*d - MLSS 3,1 kg/m 3 - Viipymä q ka 15,1 h
7(44) - Lieteikä 8,5 d - Hapentarve, AOR 538 kgo 2 /d - Happipitoisuus, ka 4,3 mg O 2 /l - Ilmamäärä 750 m 3 /h - Ilmastimina ovat pohjailmastimet, YL-kumikalvoilmastimia noin 300 kpl/allas - Kiertomäntäkompressorit, 3 kpl, joiden säätö 1. linjan mukaan 2122 m 3 /h/kpl., 1,0 bar, 32,9 kw/kpl. Kuva 4: Nykyiset ilmastusaltaat Kuva 5: Nykyiset kompressorit Jälkiselkeytys, 2 kpl pitkiä betonialtaita Ilmastuksesta jätevesi johdetaan jälkiselkeytykseen. Jälkiselkeytysaltaina on kaksi kappaletta pitkiä pystyselkeytysaltaita. Jälkiselkeytysaltaista poistetaan palautuslietettä ilmastusaltaan alkupäähän. Jälkiselkeytysaltaaseen on mahdollista lisätä ferrosulfaattia. - Tilavuus, 2 allasta 2 x 420 m 3 = 840 m 3 - Pinta-ala 2 x 130 m 2 = 260 m 2 - Syvyys 3 m - tyyppi Pystyselkeytys Prosessitilanne v. 2010 mukaisella kuormalla - Tilakuorma 0,41 kg BOD 7 /m 3 d - Pintakuorma, q mit 1,08 m/h q max 2,05 m/h
8(44) Kuva 6: Nykyinen jälkiselkeytysallas 1 Kuva 7: Nykyinen jälkiselkeytysallas 2 Desinfiointi ja mittaus Jälkiselkeytyksestä jätevedet kootaan kokoojasäiliöön, johon on mahdollista myös syöttää natriumhypokloriittia jäteveden desinfioimiseksi. Nykyään desinfiointi ei ole käytössä. Desinfiointisäiliöstä puhdistettu jätevesi johdetaan mittakaivoon ja siitä purkuputken kautta Emäjokeen. Lietteen käsittely Aktiivilietealtaasta poistettava ylijäämäliete johdetaan lietteen sekoitusaltaan kautta sakeuttamoon, jossa lietteen kiintoainepitoisuutta nostetaan. Lietteen sekoitusaltaaseen on mahdollista johtaa myös kalkkia lietteen stabilointia varten, mutta nykyään se ei ole käytössä. Sakeuttamoon johdetaan myös puhdistamolle tuotavat sakokaivolietteet sekä Juntusrannan ja Hossan jätevedenpuhdistamoiden ylijäämälietteet. Sakeutettuun lietteeseen syötetään polymeeriä, ja se johdetaan kuivattavaksi suotonauhapuristimelle. Suotonauhapuristimella kuivattu liete kuljetetaan kompostoitavaksi 10 km:n päähän Suomussalmen kunnan omistamalle kompostointialueelle. Nykyään kuivatun lietteen kiintoainepitoisuus saadaan nostettua noin 12 %:in. Suotonauhapuristimesta syntyy puhdistamon pahimmat hajuhaitat. Sakokaivolietteen vastaanotto Sakokaivolietteitä vastaanotetaan Pitämän puhdistamolle noin 3500 m 3 vuosittain, pääasiassa keväisin ja syksyisin. Sakokaivolietteen vastaanotossa ei ole virtausmittausta, vaan tuojat arvioivat tuomansa lietemäärän. Vastaanottomaksut peritään kuljetusyritykseltä, joka laskuttaa itse asiakkaitaan. Sakokaivolietteen vastaanottoaltaan välppä on harva, joten kiviä ja hiekkaa pääsee prosessiin. Sakokaivolietteiden vastaanotosta syntyy myös hajuhaittoja.
Sakeuttamo: 9(44) Palautusliete: - Sekoitusallas 7 m 3 - Sakeutusallas 150 m 3 - Pinta-ala 49 m 2 Prosessitilanne v. 2010 mukaisella kuormalla - Ylijäämälietettä 155 m 3 /d - Ylijäämälietteen sakeus 0,23 % TS - Pintakuorma 0,41 m/h - kiintoainekuorma 9,9 kgts/m 2 d - Viipymä 21 h - Sakeutettua lietettä 12,1 m 3 /d 486 kg TS/d - Sakeutetun lietteen sakeus 4,0 % TS - Lietteen pumppaus uppopumpulla 1 kpl - Sakeutetun lietteen poisto v.2010 56575 m 3 /a Palautusliete pumpataan selkeytysaltaista ilmastusalaan ensimmäiseen ja toiseen osastoon. - Palautuslietepumput, mammutpumppu 3x2 kpl Ylijäämäliete: Ylijäämäliete poistetaan palautuslietekanavasta ja mittaus tapahtuu magneettiputkella. Poistoliete johdetaan lietteen stabilointialtaan kautta sakeuttamoon ilmastusaltaiden alkuosasta. Sakeutettu liete pumpataan kuivattavaksi suotonauhapuristimelle ja sakeuttamon rejektivesi pumpataan takaisin prosessiin. - ylijäämälietepumput mammut-pumppu, 2 kpl - sakeutetun lietteen pumppu, kierukkapumppu, Seepex 10-6L-BN
10(44) Kemikalointi Saostuskemikaali: Puhdistamoprosessiin syötetään fosforin saostamiseksi ferrosulfaattia, jota varastoidaan betonisesta kemikaalisäiliössä. Käytössä on ns. päiväsäiliöjärjestelmä, eli varastoaltaasta pumpataan saostuskemikaalia 300 l:n muovisäiliöön, josta kemikaali syötetään annostelupumpulla hiekanerotusaltaaseen. Kemikaali syötetään ilmastukseen menevään veteen heti rasvan- ja hiekanerotuksen jälkeen. Polymeeri: - Kemikaalialtaan tilavuus 40 m 3 - siirtopumppu (malli Ratko) - päiväsäiliö, tilavuus 300 l - kemikaalipumppuja 1 kpl, 0 100 l/h - kemikaalinkulutus 90 tn/a - altaan täyttö 6 krt/a - annostusmäärä 150 200 g/m 3 - syöttömäärä, q kesk (71 m 3 /h) 10,7 14,2 kg/h - syöttömäärä, q mit (120 m 3 /h) 18 24 kg/h - ferrosulfaattipitoisuus 0,30 kg/l - ferroliuoksen syöttömäärä - liuoksen syöttömäärä, q kesk (71 m 3 /h) 36 47 l/h - liuoksen syöttömäärä, q mit (120 m 3 /h) 60 80 l/h Laitoksella syötetään kuivattavaan lietteeseen polymeeriä parantamaan kuivaustehokkuutta. Polymeeriliuos valmistetaan käsin. - Syöttösäiliön tilavuus 1 m 3 - kemikaalipumppu 1 kpl, 165 l/h - ominaissyöttömäärä 1...2 g/m 3 - liuosväkevyys 0,1 % - kemikaalikulutus 1,6 kg/d noin 590 kg/a Puhdistamorakennus ja muut tilat - valvomo/laboratorio - sähkökeskus - pukuhuone, suihku ja WC - NaOCl-varasto - kattilahuone - kompressorihuone - työhuone - varasto - huoltotila - kuivatun lietteen kuormaustila
11(44) Kuva 10: Nykyinen sähkökeskus Kuva 11: Nykyinen ruokatila Kuva 13: Nykyinen valvomo
Ilmastusaltaiden rakenteet: 12(44) Ilmastusaltaat on rakennettu kahtena pitkänä rinnakkaisena betonialtaana, joiden välissä on jäteveden tulokanava. Ilmastusaltaiden yhteistilavuus on noin 910 m 3. Ilmastus tapahtuu kumikalvoilmastimilla, joiden ilmastusteho riittää myös estämään aktiivilietteen laskeutumisen. Altaiden sivuilla on betoniset hoitotasot ja tulokanavan päällä oleva hoitotaso on teräsritilää. Ilmastusaltaiden, hoitotasojen ja seinien rakenteet ovat hyväkuntoisia puhdistamon ikään nähden. Kuva 14: Ilmastusallastilan rakenteita Jälkiselkeytysaltaiden rakenteet: Jälkiselkeytysaltaat sijaitsevat ilmastusaltaiden vieressä puhdistamo rakennuksen eteläseinustalla. Kahden rinnakkaisen altaan yhteistilavuus on noin 840 m 3. Altaiden kourustot ja betoniset hoitotasot ovat siistit ja hyväkuntoiset.
13(44) Kuva 15: Jälkiselkeytysaltaiden rakenteita 2.2 Puhdistamon ympäristölupa Puhdistamolla on tällä hetkellä Pohjois-Suomen ympäristölupaviraston myöntämä toistaiseksi voimassa oleva, ympäristölupa, joka on myönnetty 2.4.2007. Lupapäätöksessä on annettu seuraavat käsitellyn jäteveden pitoisuusarvot joihin puhdistamon on vähintään päästävä, mahdolliset ohijuoksutukset, ylivuodot ja poikkeustilanteet mukaan lukien puolivuosikeskiarvoina laskettuna: Pitoisuus enintään BOD 7 ATU 15 mg/o 2 /l 90 % Fosfori (P) 0,8 mg/l 90 % COD Cr 125 mg O 2 /l 75 % Kiintoaine 35 mg/l 90 % 2.3 Nykyinen puhdistamolle tuleva virtaama ja ravinnekuormitus Käsittelyteho vähintään Taulukkoon 1 on koottu Pitämän jätevedenpuhdistamon virtaamien ja tulevien sekä lähtevien ravinnekuormitusten ja reduktioiden vuosikeskiarvot vuosilta 2007 2010. Puhdistamon keskimääräinen vuosivirtaama on ollut noin 1660 m 3 /d ja puhdistusprosessin ohituksia on jouduttu tekemään ainoastaan vuonna 2008 noin 6500 m 3 :n verran. Puhdistamon ravinteidenpoiston käsittelyteho on ollut hyvällä tasolla, lukuun ottamatta vuoden 2007 toista puolivuotisjaksoa, jolloin puhdistamon ympäristöluvan mukaiset lupaehdot ylittyivät BOD:n ja fosforin osalta.
14(44) Taulukossa 2 on esitetty puhdistamon viime vuosien sähkönkulutuksen, saostuskemikaalin kulutuksen, vastaanotettujen sakokaivolietteiden ja kuivatun lietteen määriä. Taulukko 1: Pitämän puhdistamolle tulevat ja lähtevät ravinnekuormitukset kg/d ja mg/l sekä puhdistusreduktiot vuosina 2007 2010. 2007 2008 2009 2010 Virtaama, m 3 /d 1756 1957 1478 1447 Ohitukset, m 3 /a 0 6500 0 0 BOD 7 - Tuleva, kg/d (mg/l) 273 (170) 236 (153) 311 (232) 371 (277) - Lähtevä, kg/d (mg/l) 21 (14,0) 9,1 (5,7) 9,7 (6,7) 7,9 (5,8) - Reduktio (kokon.), % 91 96 97 98 Fosfori, P - Tuleva, kg/d (mg/l) 13,4 (8,2) 12,1 (7,8) 11,0 (7,7) 12,0 (9,0) - Lähtevä, kg/d (mg/l) 1,36 (0,92) 0,44 (0,27) 0,46 (0,30) 0,43 (0,32) - Reduktio, % 89 97 96 96 Typpi, kok N - Tuleva, kg/d (mg/l) 79 (49) 56 (44) 65 (47) 71 (54) - Lähtevä, kg/d (mg/l) 65 (41) 43 (33) 48 (35) 52 (39) - Reduktio, % 15 22 24 26 Ammoniumtyppi, NH4-N - Tuleva, kg/d (mg/l) 79 (49) 68 (44) 65 (47) 71 (54) - Lähtevä, kg/d (mg/l) 65 (41) 45 (27) 39 (27) 46 (34) - Reduktio, % 17 39 38 35 Kiintoaine, SS - Tuleva, kg/d (mg/l) 305 (178) 260 (163) 311 (220) 354 (260) - Lähtevä, kg/d (mg/l) 17,6 (10,2) 8,2 (5,5) 7,3 (5,1) 7,8 (5,8) - Reduktio, % 94 96 98 98 Ravinteiden suhde on ollut keskimäärin tuona tarkastelujaksona (BOD:N:P) 100:23:3,9. Paremman typenpoiston kannalta optimaalinen ravinteiden suhde olisi (BOD:N:P) 100:3,5:0,5. Nykyään BOD-pitoisuus on liian pieni suhteessa fosforin ja typen pitoisuuksiin.
15(44) Taulukko 2. Pitämän jätevedenpuhdistamon vuosikeskiarvoja. Vuosi Saostuskemikaali Ferrosulfaatti kg/a Sähkönkulutus kwh/a Sakokaivolietteet m 3 /a Kuivattua lietettä kompostoitavaksi m 3 /a 2007 90 367 490 682 3428 1 581 2008 92 029 522 540 3657 1 503 2009 89 637 464 022 3522 1 521 2010 90 574 458 364 3468 1 512 Pitämän jätevedenpuhdistamon öljynkulutus on ollut viime vuosina keskimäärin 46 000 l/a, mikä on nykyisen kevytpolttoöljyn hinnan perusteella noin 46 000 /a. Polymeeriä lietteen kunnostukseen kuluu vuosittain noin 640 kg ja välppäjätettä syntyy noin 50 m 3 vuosittain. Tuleva jätevesivirtaama Kuvissa 14 16 on kuvattu jätevedenpuhdistamolle tulevien virtaamien vaihteluita kuukausi-, viikko- ja vuorokausitasolla. Vuosina 2007 2010 puhdistamolle tullut keskimääräinen jätevesivirtaama on ollut noin 1660 m 3 /d. Suurimmat virtaamat ovat olleet noin viisinkertaisia keskimääräiseen virtaaman verrattuna. Pienimmät virtaamat ovat olleet helmi-maaliskuussa alle 1000 m 3 /d. Keskimääräisen puhdistamolle tulevan virtaaman perusteella viemäröintialueen noin 5620 asukkaan ominaisjätevedentuotto olisi noin 295 l/as/d. Luvussa on mukana myös vuoto- ja hulevedet. Voidaan olettaa, että vedenkulutus on keskimäärin tasolla 150 l/as/d, joten hulevesien osuus virtaamasta on keskimäärin noin 50 %. 9000 8000 7000 6000 Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistamolle tuleva keskimääräinen, minimi- ja maksimivirtaama sekä laskutettu vesimäärä vuosina 2007-2010 kesk m3/d Ohitus min m3/d maks m3/d Mitoitusvirtaama Lin. (kesk m3/d) m 3 /d 5000 4000 3000 2000 1000 0 tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu 2007 2008 2009 2010 Kuva 14: Pitämän jätevedenpuhdistamolle tuleva minimi-, maksimi- ja keskimääräinen vuorokausivirtaama kuukausikeskiarvoina vuosina 2007-2010.
16(44) Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistamolle tulevat viikon maksimivirtaamat vuosina 2009-2010 2009 Qmax 2010 Qmax Lin. (2010 Qmax) 5000 4500 4000 3500 3000 m 3 /d 2500 2000 1500 1000 500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253 Tammikuu Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu Kuva 15: Pitämän jätevedenpuhdistamolle tuleva maksimivuorokausivirtaama viikoittain vuosina 2009-2010. Viikko 4500 4000 3500 Suomusalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Puhdistamolle tulevat jätevesivirtaamat vuorokausitasolla vuosina 2009 ja 2010 Taivalalanen m3/d Kirkonkylä m3/d Siikaranta m3/d Yhteensä m3/d m 3 /d 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu 2009 2010 Kuva 16: Pitämän jätevedenpuhdistamolle tulevat vuorokausivirtaamat paineviemärilinjoittain vuosina 2009-2010. tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu Tuleva ravinnekuormitus
17(44) Kuvissa 17 20 on kuvattu jätevedenpuhdistamolle tulevia ravinnekuormituksia toiminnantarkkailun näytteenottopäivinä vuosina 2007-2011. Ravinnekuormitukset ovat pysyneet melko tasaisina vuosien aikana. BOD- ja kiintoainepitoisuudet ovat lievässä kasvussa ja fosfori- ja typpipitoisuudet ja pienessä laskussa, mikä on vain parempi prosessin kannalta. Ravinnekuormitusten perusteella (BOD 70 g/as ja P 2,5 g/as) viemäröintialueella asuisi 4250 4850 henkilöä. 900 Suomussalmen kunta, Pitämänjätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistamolle tuleva BOD-kuormitus vuosina 2007-2011 Tuleva kg/d Nykyinen mitoitusarvo 820kg/d Tuleva BOD, mg/l Lin. (Tuleva kg/d) 450 800 400 700 350 600 300 kg/d 500 400 250 200 300 150 200 100 100 50 0 0 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. BOD mg/l 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 17: Pitämän jätevedenpuhdistamolle tuleva näytepäivien BOD 7 kuormitus vuosina 2007 2011.
18(44) Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistamolle tuleva fosforikuormitus vuosina 2007-2011 Tuleva kg/d Tuleva P, mg /l 18,0 Lin. (Tuleva kg/d) 14,0 16,0 12,0 14,0 12,0 10,0 kg/d 10,0 8,0 8,0 6,0 P, mg/l 6,0 4,0 4,0 2,0 2,0 0,0 0,0 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 18: Pitämän jätevedenpuhdistamolle tuleva näytepäivien fosforikuormitus vuosina 2007-2011. 120 Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Puhdistamolle tuleva typpikuormitus vuosina 2007-2011 Tuleva kg/d Tuleva N, mg/l Lin. (Tuleva kg/d) 80 100 70 60 80 50 kg/d 60 40 40 20 30 20 10 0 0 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. N, mg/l 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 19: Pitämän jätevedenpuhdistamolle tuleva näytepäivien typpikuormitus vuosina 2007-2011.
19(44) 500 Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistamolle tuleva kiintoainekuormitus vuosina 2007-2011 SS Tuleva kg/d SS tuleva, mg/l Lin. (SS Tuleva kg /d) 350 450 400 350 300 250 kg/d 300 250 200 200 150 SS, mg/l 150 100 50 100 50 0 0 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 20: Pitämän jätevedenpuhdistamolle tuleva näytepäivien kiintoainekuormitus vuosina 2007-2011. 2.4 Nykyisen prosessin toiminta Suomussalmen kunnan Pitämän puhdistamolla käsitellään noin 5620 asukkaan jätevedet. Lisäksi puhdistamolle johdetaan myös sairaalan, seitsemän koulun ja kahden huoltoaseman jätevedet. Huoltoasemilla on omat öljynerotuskaivot. Laitokselle tuleva jätevesimäärä on ollut kaksinkertainen liittyjämäärään vedenkulutukseen verrattuna, mikä johtuu runsaista hulevesistä, jotka ovat haitaksi prosessin optimaaliselle toiminnalle. Lisäksi pääsääntöisesti hulevedet ovat myös kylmempiä kuin muu jätevesi, jolloin tulevan jäteveden lämpötila laskee ja heikentää osittain puhdistustulosta. Hulevesimäärät ovat keväisin huippuvirtaama-aikoina suuria, mutta puhdistusprosessin ohituksia on jouduttu tekemään viimeksi vain keväällä 2008. Jälkiselkeytysaltaista lähtevä jätevesi johdetaan 280 metrin pituisella 450-4 PEH purkuputkella viereiseen Emäjokeen. Lähtevä ravinnekuormitus ja puhdistusteho Kuvissa 21 25 on esitetty puhdistamolta lähtevän jäteveden ravinnepitoisuuksia toiminnantarkkailun näytteenottopäivinä, sekä puhdistusreduktioiden vuosikeskiarvot vuosina 2007 2011. Prosessi on toiminut tasaisesti vuosina 2007 2011. Ainoastaan vuonna 2007 on ollut häiriöitä puhdistusprosessissa, jolloin ympäristöluvan mukaiset raja-arvot ylittyivät toisella puolivuotiskaudella. Lähtevän veden fosforipitoisuudet ovat olleet pääsääntöisesti alhaisia, joten saostus on toiminut hyvin.
20(44) Suomusalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Puhdistamolta lähtevän jäteveden BOD 7 -pitoisuus vuosina 2007-2011 45,0 Lähtevä mg/l Nyk. lupaehto <15 mg/l Lin. (Lähtevä mg/l) 40,0 35,0 30,0 25,0 mg/l 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 21: Pitämän jätevedenpuhdistamolta näytepäivinä lähtevän jäteveden BOD 7 - pitoisuus vuorokausikeskiarvoina vuosina 2007 2011 sekä nykyinen BOD:n raja-arvo. 3,5 Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Puhdistamolta lähtevän jäteveden fosforipitoisuudet vuosina 2007-2011 P-raja-arvo mg/l <0,8 Lähtevä mg/l 3,0 2,5 2,0 mg/l 1,5 1,0 0,5 0,0 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 22: Pitämän jätevedenpuhdistamolta näytepäivinä lähtevän jäteveden fosforipitoisuus vuorokausikeskiarvoina vuosina 2007 2011 sekä nykyinen fosforin rajaarvo.
21(44) 70 Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Puhdistamolta lähtevän jäteveden typpi -ja ammoniumtyppipitoisuus vuosina 2007-2011 Lähtevä N mg/l Lähtevä NH4 mg/l 60 50 40 mg/l 30 20 10 0 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 23: Pitämän jätevedenpuhdistamolta näytepäivinä lähtevän jäteveden typpi- ja ammoniumtyppipitoisuus vuorokausikeskiarvoina vuosina 2007 2011. 20,0 18,0 Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistamolta lähtevän jäteveden kiintoainepitoisuus vuosina 2007-2011 SS Lähtevä mg/l 16,0 14,0 12,0 mg/l 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 24: Pitämän jätevedenpuhdistamolta näytepäivinä lähtevän jäteveden kiintoainearvo vuorokausikeskiarvoina vuosina 2007 2011.
22(44) 100 % Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistamon ravinne- ja kiintoainereduktiot vuosikeskiarvona vuosina 2007-2011 BOD-reduktio % P-reduktio % N-reduktio % SS-reduktio % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % vuosi 2007 vuosi 2008 vuosi 2009 vuosi 2010 vuosi 2011 Kuva 25: Pitämän jätevedenpuhdistamolta näytepäivinä lähtevän jäteveden BOD, fosfori, typpi ja kiintoainereduktiot vuosina 2007 2011. Prosessin toiminta Kuvissa 26-36 on kuvattu puhdistamon toimintaa eri parametrien avulla vuorokausitasolla, joko jatkuvatoimisten mittaustulosten avulla tai toiminnantarkkailun näytteenottopäivien mittaustuloksien avulla. Tulevan ja lähtevän jäteveden lämpötilakuvaajien perusteella prosessin bakteeritoiminnan kannalta optimaalisin aika ajoittuu heinä-lokakuun välille. Tuolloin lähtevän jäteveden ph ja alkaliteetti laskevat typpeä poistavien bakteerien toiminnan tehostuessa. Parhaimmillaan ammoniumtyppireduktiossa päästään noin 70 %:in tasolle. Muuna aikana jätevesi on liian kylmää bakteerien kannalta ja ammoniumtyppireduktio jää noin 20 %. tasolle. Puhdistettava jätevesi lämpenee keskimäärin 2,0 astetta puhdistusprosessin aikana.
23(44) 30,0 25,0 Suomusalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Puhdistamon tulevan ja lähtevän jäteveden sekä ulkoilman lämpötilat vuorokausitasolla vuosina 2009 ja 2010 Ulkolämpötila C Tuleva vesi C Lähtevä vesi C 20,0 15,0 10,0 C 5,0 0,0-5,0 tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä 2009 2010 elo syys loka marras joulu -10,0-15,0-20,0-25,0-30,0 Kuva 26: Pitämän jätevedenpuhdistamon tulevan ja lähtevän jäteveden sekä ulkoilman lämpötilat vuorokausitasolla vuosina 2009-2010. 16,0 Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistamon tulevan jalähtevän veden lämpötila vuosina 2004-2008 Lämpötila tuleva( C) Lämpötila lähtevä( C) 14,0 12,0 Lämpötila ( C) 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 31: Pitämän jätevedenpuhdistamon lähtevän jäteveden lämpötilat vuosina 2007 2011. Ilmastusaltaissa jäteveden happipitoisuus on vaihdellut melkoisesti vuosien aikana, ollen korkeimmillaan lopputalvella yli 9 mg/l ja alimmillaan loppukesällä alle 1 mg/l. Alle 1 mg/l happipitoisuus ei riitä nitrifioivan bakteeritoiminnan ylläpitämiseen, vaan
24(44) anoksisissa olosuhteissa bakteerit alkavat hyödyntää nitraattia ja nitriittiä hapenlähteenään. Tällöin typpeä poistuu kaasuna ilmaan ja puhdistamo toimii denitrifikaatiolaitoksena. Tämä ei kuitenkaan ole tarkoitus Pitämän puhdistamolla, sillä ilman toimivaa ilmastusta jätevedessä olevaa haitallista ammoniumtyppeä ei saada hapetettua nitraateiksi ja nitriiteiksi, vaan se kulkeutuu sellaisenaan purkuvesistöön. Kun ph on yli 8 ammoniumtyppi alkaa muuttumaan myrkylliseksi ammoniakiksi, joka voi vaikuttaa vesiekosysteemin tilaan puhdistamon edustalla. Liian alhaisen happipitoisuuden vuoksi myös jäteveden redox-potentiaali voi laskea liian alas ja myös lietteeseen jo saostunut fosfori voi alkaa muuttumaan takaisin liukoiseen muotoon ja poistua veden mukana purkuvesistöön. Happipitoisuuden ollessa alhainen myös lietteen laskeutuvuus voi heikentyä, jolloin ravinteita voi karata kiintoaineen mukana, mikä näkyy selkeytettävän veden sameutena ja huonoina puhdistustuloksina. Riittävä happipitoisuus bakteeritoiminnan ja nitrifioinnin kannalta on 3 mg/l. 9,0 Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistamon ilmastusaltaiden happipitoisuus vuosina 2007-2011 Happipit. 1 mg/l Happipit. 2 mg/l 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 36: Pitämän jätevedenpuhdistamon ilmastusaltaan happipitoisuus vuosina 2007-2011.
25(44) 11,0 10,0 9,0 8,0 Suomusalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Puhdistamon ilmastusaltaiden happipitoisuus ja tulevan jäteveden lämpötila vuorokausitasolla vuosina 2009 ja 2010 Happipit. 1 mg/l Happipit. 2 mg/l Tuleva vesi C 16,0 14,0 12,0 mg/l 7,0 6,0 5,0 4,0 10,0 8,0 6,0 3,0 2,0 1,0 4,0 2,0 0,0 0,0 tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu 2009 2010 Kuva 27: Pitämän jätevedenpuhdistamon ilmastusaltaiden happipitoisuudet ja tulevan jäteveden lämpötila vuorokausitasolla vuosina 2009-2010. tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistamolle tulevan ja lähtevän veden ph vuosina 2007-2011 8,0 7,8 ph Tuleva ph Lähtevä 7,6 7,4 7,2 ph -arvo 7,0 6,8 6,6 6,4 6,2 6,0 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 29: Pitämän jätevedenpuhdistamon tulevan ja lähtevän jäteveden ph arvot vuosina 2007 2011.
26(44) 8,0 Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Jäteveden alkaliteetti ja ammoniumtyppireduktio vuosina 2007-2011 Alkaliteetti Tuleva mmol/l Alkaliteetti Lähtevä mmol/l Ammoniumtyppireduktio 80 % 7,0 60 % 6,0 40 % 5,0 4,0 3,0 2,0 20 % 0 % -20 % 1,0-40 % 0,0-60 % 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. mmol/l 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. Ammoniumtyppireduktio % 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 30: Pitämän jätevedenpuhdistamon tulevan ja lähtevän jäteveden alkaliteettiarvot sekä ammoniumtyppireduktiot vuosina 2007 2011. Näkösyvyys cm 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Puhdistamolta lähtevän jätevedenveden näkösyvyys selkeytysaltaissa vuosina 2007-2011 Allas 1 Allas 2 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 32: Pitämän jätevedenpuhdistamon jälkiselkeytysaltaiden näkösyvyydet vuosina 2007 2011.
27(44) 0,45 Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistamon ilmastusaltaan pintakuorma vuosina 2007-2011 Pintakuorma m/h 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. m/h 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 33: Pitämän jätevedenpuhdistamon ilmastusaltaan pintakuorma vuosina 2007 2011. 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistamon ilmastusaltaiden tilakuorma ja lietekuorma sekä viipymä vuosina 2007-2011 Tilakuorma kgbod/m³ Lietekuorma kgbod/kgss/d Viipymä, h 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. Viipymä, h 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 34: Pitämän jätevedenpuhdistamon ilmastusaltaan tilakuorma ja lietekuorma sekä viipymä vuosina 2007 2011.
28(44) 6,0 Suomussalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Jätevedenpuhdistamon ilmastusaltaiden lietteen kiintoainepitoisuus vuosina 2007-2011 Lietepitoisuus 1 g/l Lietepitoisuus 2 g/l 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 27.2. 12.4. 13.6. 23.8. 31.10. 12.12. 28.2. 15.4. 10.6. 19.8. 1.10. 10.12. 19.2. 29.4. 1.7. 13.8. 14.10. 3.12. 25.2. 20.4. 2.6. 4.8. 19.10. 30.11. 1.3. 7.4. 2007 2008 2009 2010 2011 Kuva 35: Pitämän jätevedenpuhdistamon ilmastusaltaan lietteen kiintoainepitoisuus vuosina 2007 2011. Energiankulutus Puhdistamon sähkönkulutus ei näytä juurikaan korreloivan tulovirtaaman vaihteluiden mukaan, vaan sähkönkulutus kasvaa kesäajan noin 1000 kwh/d kulutuksesta talviajan noin 1500 kwh/d kulutukseen. Lisääntynyt sähkönkulutus johtuu lähinnä talviajan lämmityksestä. Talviajan sähkönkulutusta voitaisiin pienentää arviolta 20 % kiinnittämällä huomiota energiankulutukseen ja laskemalla prosessitilojen sisäilman lämpötilaa parilla asteella sekä säätämällä kompressoreiden ylläpitämä ilmastusaltaiden happipitoisuus tasolle 3 mg/l. Puhdistamon vuosittainen sähkölasku on arviolta noin 46 000 /a, josta voitaisiin saada säästettyä arviolta noin 15 %, eli noin 7 000 vuosittain. Puhdistamon öljynkulutus on keskimäärin 46 000 litraa vuodessa, mikä on erittäin suuri määrä tämän kokoluokan ja leveysasteen puhdistamolle. Öljynkulutusta voitaisiinkin todennäköisesti saada pienemmäksi säätämällä prosessitilojen lämpötiloja pari astetta alhaisemmaksi ja tarvittaessa lisäämällä puhdistamorakennuksen yläpohjan eristekerrosta. Öljynkulutuksesta voitaisiin myös saada säästettyä noin 15 %, eli noin 7000 vuosittain. Energiakustannuksista voitaisiin siis saada säästettyä vuositasolla yli 10 000.
29(44) 4500 Suomusalmen kunta, Pitämän jätevedenpuhdistamo Puhdistamon sähkönkulutus tulovirtaaman funktiona vuosina 2009 ja 2010 Sähkönkulutus kwh/d Tulovirtaama m3/d 4000 3500 3000 kwh/d, m 3 /d 2500 2000 1500 1000 500 0 tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu 2009 2010 Kuva 28: Pitämän jätevedenpuhdistamon sähkönkulutus ja tulovirtaama vuorokausitasolla vuosina 2009-2010. tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu
30(44) 3 MITOITUSARVOT 3.1 Kuormitusennuste Taulukossa 3 on esitetty ennuste Suomussalmen Pitämän jätevedenpuhdistamolle tulevasta jätevesimäärästä sekä ravinnekuormituksista. Ennusteet perustuvat aikaisempaan tulokuormitukseen vuosilta 2007 2011 sekä Suomussalmen kunnan väestöennusteeseen. Suomussalmen asukasmäärän on ennustettu laskevan noin 18 % vuoteen 2030 mennessä. Keskustaajaman alueella asukasmäärän arvioidaan vähenevän selvästi hitaammin eli noin 6,5 % vuoteen 2030 mennessä. Pitämän puhdistamolle tulevien viemärivesien määrien ei sen vuoksi odoteta kovin paljon muuttuvan seuraavan 20 vuoden aikana. Vuotovesien määrä on nykyisin varsin suuri ja niitä tulisi saneerauksia tekemällä vähentää, mutta kuormitusennusteessa tätä virtaaman vähennystä ei vielä huomioida. Taulukko 3. Ennuste Pitämän jätevedenpuhdistamon virtaamista ja ravinnekuormista vuoteen 2030. Pitämän puhdistamo Yks. 2010 2020 2030 Koko kunnan asukasmäärä hlö. 9156 8073 7505 Liittyjämäärä Pitämän puhdistamoon hlö. 5620 5525 5250 Jäteveden ominaistuotto l/d/as 152 160 170 Asumajätevedet m 3 /d 850 880 890 Vuoto- ja hulevedet m 3 /d 650 720 810 Keskimääräinen jätevesivirtaama m 3 /d 1500 1600 1700 Suurin jätevesivirtaama m 3 /d 3325 4000 4000 BOD 7, keskim. kg/d 380 390 400 Kokonaisfosfori, keskim. kg/d 12,0 13,8 14,0 Kokonaistyppi, keskim. kg/d 73 77 80 Kiintoaine, keskim. kg/d 363 442 450 Asukasvastineluku AVL. 5429 5571 5714 Puhdistamon mitoitusvirtaama lasketaan kaavalla q mit = k mit x [(Q A /T A ) + (Q V /24)], jossa k mit = vuorokausivaihtelusta riippuva mitoitusvirtaamakerroin Q A = asumajätevedet Q V = vuoto- ja hulevedet T A = 14 h Jätevesivirtaaman vuorokausivaihtelukertoimeksi saadaan arvo 2. Tämän perusteella mitoitusvirtaamakertoimena k mit käytetään arvoa 1,2. Mitoitusvirtaamaksi saadaan tällöin q mit = 1,2 x [(890/14) + (810/24)] = 116,8 m 3 /h Pitämän jätevedenpuhdistamon mitoitusvirtaamaksi tulisi siis noin 120 m 3 /h.
31(44) Taulukko 4. Ennuste Pitämän puhdistamolle tuotavien sako- ja umpikaivolietteiden määrästä sekä kuormituksesta. Lietemäärä Keskimäärin (150 d/a) Max pitoisuus (mg/l) Kiintoaine,TS sakeuttamoon 15000 BOD 7 Fosfori Kok-N Yks. 2010 2020 2030 m 3 /a m 3 /d m 3 /d 3 468 23 70 4 000 27 75 4 500 30 80 t/a 52 60 68 kg/d 345 405 450 kg/d 1050 1125 1200 sakeuttamoon 3000 kg/d 70 81 90 rejektivedessä 600 kg/d 14 16 18 sakeuttamoon 100 kg/d 2,3 2,7 3,0 rejektivedessä 50 kg/d 1,2 1,4 1,5 sakeuttamoon 500 kg/d 12 14 15 rejektivedessä 200 kg/d 4,6 5,4 6,0 3.2 Prosessimitoitus Taulukkoon 5 on laskettu kappaleessa 3 käsiteltyjen kuormitusennusteiden perusteella Pitämän puhdistamon mitoitusarvot. Taulukko 5. Pitämän jätevedenpuhdistamon tarkistettu mitoituskuormitus. Liittyjämäärä Asukasvastineluku 6 000 as. Virtaama Q d, kesk. 1 700 m 3 /d Q d, max. 4 000 m 3 /d 2 570 as.yks. (BOD max) q mit. 120 m 3 /h 33 l/s q max. 280 m 3 /h 78 l/s keskimääräinen taso Maksimi BOD 7-ATU 450 kg/d 265 mg/l 675 kg/d 397 mg/l Kokonaisfosfori 16 kg/d 9,4 mg/l 24 kg/d 14 mg/l Kokonaistyppi 90 kg/d 53 mg/l 135 kg/d 79 mg/l Kiintoaine 650 kg/d 382 mg/l 975 kg/d 574 mg/l
32(44) 4. LIETTEENKÄSITTELYN VERTAILU Suomussalmen jätevedenpuhdistamolla syntyy vuosittain noin 56 600 m 3 ylijäämälietettä, jonka kiintoainepitoisuus on keskimäärin noin 0,23 %. Sakeuttamossa lietteen kiintoainepitoisuus saadaan nostettua noin 4,0 %:iin, jolloin lietemäärä saadaan pienennettyä noin 4420 m 3 :oon. Sakeutettu liete johdetaan kuivattavaksi suotonauhapuristimelle, jossa lietteen kiintoainepitoisuus saadaan nostettua keskimäärin noin 11,5 %:iin. Kuivattua lietettä syntyy siis vuosittain noin 1510 m 3, eli noin 29 m 3 viikossa. Nykyisin kuivattu liete siirretään 33 m 3 :n lietteen varastosiilosta 9 m 3 :n vaihtolavalle ja kuljetetaan 10 km päähän kompostointialueelle käsiteltäväksi. Lietteenkuljetuksia tehdään nykyään 3 4 kertaa viikossa, yhteensä 170 kuormaa vuodessa. Tulevaisuudessa kompostointi Suomussalmella aiotaan lopettaa ja lietteet kuljetetaan kompostoitavaksi 120 km päähän Kajaanin Majasaaren jätekeskukseen. Seuraavassa taulukossa on vertailtu muutamia lietteenkuivauksen ja kuljetuksen vaihtoehtoja, joiden avulla valitaan paras ratkaisu Suomussalmen jätevedenpuhdistamon lietteenkäsittelyyn. Taulukko 6. Vuosittain syntyvät lietemäärät eri kiintoainepitoisuuksilla sekä vuosittain (ja viikoittain) kuljetettavien kuormien määrät eri kokoluokissa. Kuormakoko Kiintoainepitoisuus Lietemäärä 9 m 3 13 m 3 20 m 3 40 m 3 60 m 3 m 3 /a Suotonauhakuivain 11,6% 1 512 168 (3,2) 117 (2,3) 76 (1,5) 61 (1,2) 51 (1,0) Ruuvikuivain 18,0% 972 108 (2,1) 75 (1,4) 49 (0,9) 39 (0,8) 33 (0,6) Linkokuivain 20,0% 874 98 (1,9) 68 (1,3) 44 (0,8) 35 (0,7) 29 (0,5) Ruuvikuivaimella päästään keskimäärin 18 %:n ja linkokuivaimella vähintään 20 %:n kiintoainepitoisuuksiin. Lingolla haluttu kuiva-ainepitoisuus on yleensä varmemmin saavutettavissa. Molemmat kuivaimet ovat koteloituja ja täysin automatisoituja, joten niiden avulla voidaan parantaa puhdistamon sisäilman laatua sekä vähentää lietteen kuivauksen vaatimaa työvoiman tarvetta. Koska kuiva-ainepitoisuus vaikuttaa merkittävästi kuljetettavan ja jatkokäsiteltävän lietteen määrään ja massaan, on suositeltavaa valita kuivaintyypiksi linkokuivain. Erikokoisten lietekuormien kuljetuskustannukset 120 km päähän on arvioitu seuraavanlaisiksi: - Kuormakoko 9 m 3 1,9 /km = 228 /kerta 25,3 /m 3 - Kuormakoko 13 m 3 2,0 /km = 240 /kerta 18,5 /m 3 - Kuormakoko 20 m 3 2,2 /km = 264 /kerta 13,2 /m 3 - Kuormakoko 40 m 3 2,5 /km = 300 /kerta 7,5 /m 3 - Kuormakoko 60 m 3 3,0 /km = 360 /kerta 6,0 /m 3 Kuljetuskustannuksien arvioinnissa on hyödynnetty viime vuosien keskimääräisiä lietteen kuljetuskustannuksia. Kustannuksissa on huomioitu matka molempiin suuntiin. Alueellinen vaihtelu voi kuitenkin olla suurta, riippuen paikallisten kuljetusyrittäjien määrästä ja heidän välisestä kilpailusta.
33(44) Taulukko 7. Vuosittaiset kuljetuskustannukset 120 km päähän eri kiintoainepitoisuuksilla ja eri kuormakokoluokilla. Kuljetuskustannukset Lietteenkuivain 9 m 3 13 m 3 20 m 3 40 m 3 60 m 3 Suotonauhakuivain 36 300 26 700 18 200 15 400 13 500 Ruuvikuivain 23 300 17 100 11 800 9 800 8 700 Linkokuivain 21 200 15 500 10 600 8 800 7 700 Taulukosta nähdään, että kuljetuskustannukset nykyisellä suotonauhakuivaimella ja 9 m 3 :n vaihtolavalla olisivat noin 36 000 vuosittain ja linkokuivaimella sekä 60 m 3 :n kuormakoolla kustannukset olisivat noin 8 000 vuodessa. Vuosittainen säästö olisi siis noin 28 000. Lisäksi pelkkien kuljetuskustannuksien lisäksi kuivauksesta ja kuormauksesta aiheutuu kustannuksia, joita ei tässä vertailussa ole otettu huomioon. Pienemmillä kuormilla ja alhaisemmalla kiintoainepitoisuudella työmäärä kasvaa huomattavasti. Myös liikennemääriä puhdistamontiellä voidaan vähentää lietteen kuljetuksien osalta nykyisestä 3 4 kerrasta viikossa jopa noin yhteen kertaan kahdessa viikossa. Kuivattua lietettä pystytään kuljettamaan kuorma-autojen lavoilla, irrallaan varastoitavissa konteissa tai vaihtolavoilla. Kuivatun lietteen siirtäminen kiinteästi kuormaautojen päällä oleviin lavoihin edellyttäisi riittävän korkealle asennettavan lietesiilon rakentamista, jolloin liete voidaan pudottaa siilosta painovoimaisesti siilon alle ajettavalle lavalle. Lietepumppujen ja kuljettimien kapasiteetit ovat noin 4-5 m 3 /h, joten lietekuorman siirtämiseen kuljetuskaluston kyytiin koneellisesti menisi aikaa useita tunteja. Eristetyn lietesiilon rakentamisesta aiheutuvat kustannukset ovat kuitenkin varsin suuret (300 000 400 000 ). Siilo jouduttaisiin sijoittamaan melko kauas lietteen kuivaimesta, jolloin lietteen siirtämiseen tarvitaan useita peräkkäisiä kuljettimia. Rakennettavan lietesiilon avulla ja sitä kautta suuremmalla kuljetuskalustolla vuotuisissa kuljetuskustannuksissa voitaisiin säästää suurimpaan mahdolliseen vaihtolavavaihtoehtoon verrattuna enintään 2000, joten menetelmä maksaisi itsensä takaisin reilussa 50 vuodessa Toinen vaihtoehto olisi käyttää nykyisen kaltaista vaihtolavamenetelmää hieman suuremmassa kokoluokassa, jolloin voitaisiin käyttää vain yhtä vaihtolavaa, eikä puhdistamoa tarvitsisi laajentaa. Vaihtolavoja löytyy jopa 35 m 3 :n kokoluokkaan asti. Alueella käytettävissä oleva vetokalusto huomioiden realistinen yhden lavan koko on kuitnekin noin 16..20 m 3. Vaihtolavojen hyötyleveys on noin 2,4 m ja pituus noin 5,5 6 m, korkeuden vaihdellessa jopa 2,5 metriin asti. Puhdistamon lietelavavaraston oviaukon leveys on noin 2,9 m ja korkeus noin 3,2 m, joten vaihtolavan koko rajoittuu lähinnä kuljetuskaluston kantavuuden tai vaihtolavajärjestelmän (koukkuvarsi/ketjujärjestelmä/vinssi) kapasiteetin perusteella. Tarvittaessa lietelavavaraston oviaukkoa voitaisiin korottaa noin puoli metriä. Suurimpien vaihtolava-autojen kantavuus on kuitenkin maksimissaan noin 20 tn. Lisäksi vaihtolavan massa on noin 3 tn, joten kuljetettava lietekuorma tulisi olemaan vain noin 17 tn. Kuivatun lietteen tiheys on 850 1000 kg/m 3, joten vaihtolavan tilavuus olisi enintään 20 m 3. Yleisimmin käytettävien vaihtolava-autojen kantavuus on kuitenkin vain noin 13 tn, jolloin kuljetettava lietekuorma olisi vain noin 13 m 3, olettaen että lietteen tiheys on 850 kg/m 3 ja vaihtolavan massa noin 2 tn. Vaihtolavojen kuljettaminen onnistuu myös ns. moduuliyhdistelmillä, jolloin vaihtolavoja, voidaan ottaa kyytiin kolmekin kappaletta, yksi nuppiin ja kaksi kärryyn. Moduu-
34(44) liyhdistelmän kokonaiskantavuus on jopa 60 tn, joten kolmella vaihtolavalla voitaisiin kuljettaa yhteensä noin 50 m 3 kuivattua lietettä ominaispainosta riippuen. Vaihtolavan peräpäähän tehdään putkiyhde lietepumpulle, jolloin kuivattu liete pumpataan suoraan kuivainkoneelta suoraan vaihtolavan sisään. Automatiikan avulla pumppaus katkeaa automaattisesti kun lavan yläraja saavutetaan. Tällä tavalla kuormaus onnistuu vaivattomasti ja suljetusti, jolloin hajuhaittojen määrä vähenee. Vaihtolavan hinta olisi noin 6000 ja se hankittaisiin kunnan omistukseen. Kuivattua lietettä muodostuu noin 2,4 m 3 päivässä, jolloin yksi lava täyttyy viikossa. Jos nykyinen lietesiilo jätettäisiin vielä varalle, voisi lietettä kuivata ja varastoida lietesiiloon maksimissaan noin kahden viikon ajan. Lietteen varastointivaihtoehdoille tehdään kustannusvertailu, jossa tarkastellaan seuraavia vaihtoehtoja: VE 0+ Yksi vaihtolava, 16 m 3 VE 1a Kolme vaihtolavaa, 3 x 16 m 3 = 48 m 3 VE 1b Kolme vaihtolavaa, 3 x 16 m 3 = 48 m 3 VE 1c Kaksi vaihtolavaa, 2 x 16 m 3 = 32 m 3 VE 2 Lietesiilo 60 m 3 Vaihtoehtojen alustavat layoutpiirrokset ja kustannusarvioerittelyt on esitetty raportin liitteinä. Taulukkoon 8 on koottu yhteenveto vaihtoehtojen kustannusvertailusta. Taulukko 8. Vuosittaiset kuljetuskustannukset 120 km päähän eri kiintoainepitoisuuksilla ja eri kuormakokoluokilla. INVESTOINTI- VE 0 + VE 1a VE 1b VE 1c VE 2 KUSTANNUKSET 1 siirtolava 3 lavaa 3 lavaa 2 lavaa lietesiilo Rakennustyöt 1 000 94 700 109 350 56 750 200 900 Koneistotyöt 164 500 210 250 210 250 188 500 244 000 SAI-työt 42 000 70 000 70 000 62 000 67 000 LVI-työt 5 000 20 000 20 000 17 000 20 000 Yleiskustannukset 53 125 98 738 102 400 81 063 132 975 YHTEENSÄ 265 625 493 688 512 000 405 313 664 875 Vuotuinen annuiteetti /a 28 432 45 200 49 431 40 622 61 245 KÄYTTÖ- VE 0 + VE 1a VE 1b VE 1c VE 2 KUSTANNUKSET Energia /a 3 500 7 000 7 000 5 000 7 000 Lietteen /a 52 500 52 500 52 500 52 500 52 500 jatkokäsittely Lietteen kuljetus /a 14 000 6 125 6 125 8 750 5 688 Kunnossapito /a 5 293 7 980 8 053 6 971 9 280 YHTEENSÄ /a 75 293 73 605 73 678 73 221 74 467 VERTAILU- KUSTANNUKSET /a 103 725 121 805 123 109 113 844 135 712 /t 118,5 139,2 140,7 130,1 155,1
35(44) Kustannusvertailun perusteella voidaan todeta, että kokonaiskustannuksiltaan edullisin vaihtoehto olisi yhden 16 m 3 :n vaihtolavan järjestelmä, jolloin lietteen käsittelyn vertailukustannukset olisivat 118,5 /t. Kallein vaihtoehto olisi siilovarastointi vertailukustannuksiltaan 155 /t. Kahden vaihtolavan järjestelmällä vertailuhinnaksi tulee 130 /t ja kolmen lavan järjestelmällä noin 140 /t. Vuotuisissa kustannuksissa ero halvimman ja kalleimman vaihtoehdon välillä on noin 32 000 /a. Suurin merkitys vertailukustannuksissa on investointikustannuksilla. Ero halvimman ja kalleimman vaihtoehdon välillä on investoinnissa 400 000 euroa. Kahden vaihtolavan järjestelmä vaatisi 140 000 euron lisäinvestoinnin yhden lavan järjestelmään verrattuna ja kolmen lavan järjestelmässä lisäinvestointi olisi 247 000 euroa. Koska kuljetuskustannukset ovat kahden lavan järjestelmässä vain 2500 3000 /a kalliimmat, ei kolmas lava olisi enää taloudellisesti kannattava. Itse asiassa kolmannen lavapaikan vuotuiset lämmitys- ja kunnossapitokustannukset syövät kuljetuskustannuksissa saatavan hyödyn. Kolmas lavapaikka voisi olla perusteltu sen vuoksi, että lietteen kuivausta ei tarvitsisi keskeyttää lietteen kuljetuksen ajaksi. Lietteen sakeuttamon ja kuivauskoneen kapasiteetti on kuitenkin niin suuri, että lietettä ei ole tarpeen kuivata joka päivä, jolloin lietelavojen tyhjennys kahden viikon välein ei aiheuta haittaa kuivaukselle. Vertailun perusteella voidaan suositella toteutettavaksi kahden 16 m 3 :n vaihtolavaan perustuvaa varastointi- ja kuljetusjärjestelmää.
36(44) 5 SANEERAUSTOIMENPITEET 5.1 Esikäsittely Tulevan jäteveden mittaus nykyiset venturikanavat korvataan paineputkien pystyosuudelle asennettavilla magneettisilla putkimittauksilla, 3 kpl Välppäys Nykyinen porrasvälppä säilytetään Hankitaan uusi välpepesuri o välppäjätettä 500 l/d, 30 l/h, 1 l/min o pestyn välppeen kuiva-ainepitoisuus vähintään 50 %TS o laitteiston materiaali haponkestävä teräs, AISI 316 o teknisen veden syöttöputki pesurille o pesurin jätevesiputki välppien eteen o ylivuotoputki pesurilta kanavaan 1 kpl, DN 100 o välppeen siirtoputki astialle, 1 kpl, DN 200, hst (nykyinen) o sähkö- ja paikallisohjauskeskus Hiekanerotus Hiekkalava uusitaan Hydraulisesti avattavalla ja saranoidulla peräluukuilla varustettu vaihtolava, 1 kpl Hyötytilavuus 7 m 3 Leveys Pituus Korkeus 2,2 m 3,0 m 1,5 m Materiaali epoksimaalattua terästä. Peräluukku hydraulisilla käyttö- ja lukituslaitteilla varustettu. Kumitiivisteet. Lavan tulee olla vesitiivis ja 50 mm:n polyuretaanikerroksella lämpöeristetty. Lavan kanteen tulee 600 x 600 mm täyttöaukko, joka varustetaan lukittavalla ja saranoidulla sulkuluukulla. Lavan yläosaan kiinteä levitysruuvi, jolle sähköliitäntä pistokkeella. Ruuvin käyttö käsikäyttökytkimillä ja automaation ohjaamana.
5.2 Ilmastus 37(44) Ilmastusaltaiden nykyiset pohjailmastimet altaan pohjalla olevine jakoputkineen ja alasmenoputkineen uusitaan. Kummankin linjan runkoputkeen asennetaan uudet moottorisäätöventtiilit. Ilmastimien tulee olla tyypiltään kumikalvoisia hienokuplailmastimia, jotka asennetaan kiinteästi altaan pohjalle. Ilmastimien tulee olla rakenteeltaan sellaisia, että veden pääsy putkistoon on estetty, silloin kun ilmastimet on pois käytöstä. Ilmastimet ryhmitellään kummankin linjan altaassa vähintään kolmeen vyöhykkeeseen, joihin johdettavan ilman määrää on pystyttävä säätämään käsikäyttöisellä venttiilillä. Koneistourakkaan kuuluu ilmastusputkiston uusiminen tarvittavilta osin ilmastinvalmistajan suunnitelmien mukaisesti, joiden hankkiminen kuuluu koneistourakkaan. Ilmastimien mitoitusarvot ovat seuraavat: Ilmastusaltaiden mitat (l x b) Ilmastusaltaan vesisyvyys Hapentarve AOR, max 6,1 x 23,3 m (2 kpl) 3,2 m 702 kg O 2 /d (voi olla vain yhdessä linjassakin) 975 kgo 2 /d (nitrifikaatio, 2 linjaa) 1. vyöhykkeet 2 x 280 kgo 2 /d 2. vyöhykkeet 2 x 235 kgo 2 /d 3. vyöhykkeet 2 x 190 kgo 2 /d Hapetuskapasiteetti (SOTR) 1. vyöhykkeet 2 x 23 kgo 2 /h 2. vyöhykkeet 2 x 18 kgo 2 /h 3. vyöhykkeet 2 x 14 kgo 2 /h Hapensiirtoteho (SOTE %) 1. vyöhykkeet 20 % 2. vyöhykkeet 18 % 3. vyöhykkeet 18 % Ilmastimet (uusitaan) pohjailmastimet, (esimerkkilaskelmassa Nopol PIK 300) 1. vyöhykkeet 2 x 70 kpl 2. vyöhykkeet 2 x 60 kpl 3. vyöhykkeet 2 x 50 kpl Ilmastintiheys 1. vyöhykkeet 8,8 % 2. vyöhykkeet 7,6 % 3. vyöhykkeet 6,1 % Ilmamäärä q a 1. vyöhykkeet 2 x 416 n-m 3 /h 2. vyöhykkeet 2 x 357 n-m 3 /h 3. vyöhykkeet 2 x 285 n-m 3 /h Kokonaisilmamäärä, max 2160 n-m 3 /h