INSITU ja ON SITE perän kunnostusmenetelmien vertailua Marika Moilanen YMP syksy 2014 LAMK INSITU menetelmät Menetelmä Kuvaus perä Kesto /Vesi Anaerobinen dehalogenoint i Bioaugmentaa tio Biologinen ilmahuuhtelu Vedessä olevien kloorattujen hiilivetyjen poistaminen bakteerien avulla Injektioputkella pohjaveteen syötetään puhdistavaa bakteeria ja mikrobitoimintaa kiihdyttävää ravinneliuosta Orgaanisia yhdisteitä hajotetaan hyödyntämällä mikrobeja. Mikrobit voivat olla peräisin puhdistettavasta kohteesta tai ne voivat olla villiä mikrobikantaa muualta luonnosta. Mikrobeja voidaan myös geneettisesti muokata hajottan tiettyä yhdistettä. han porataan putkia, jotka syöttävät il perään. Hapen lisääntyminen tehostaa luontaista biohajoamista myös hankaliin kohteisiin Huokoinen perä, jotta mikrobit pääsevät kulken haittaaineiden luo Huokoinen aines, jossa ilma pääsee kulken. Puhdistettavat aineet Vuosia Vesi Tetra ja trikloorieteenin poistamiseen (kloorattuja hiilivetyjä) Pitkä Orgaanisia yhdisteitä Kuukaus ista vuosiin Hapellisissa oloissa hajoavat aineet (PAHyhdisteet, klooratut liuottimet) Kustannukse t Melko alhaiset Rajoitukset vain tiettyjen aineiden puhdistukeen Mikrobien toimintaa on vaikea ennustaa luonnossa eivätkä ne välttämättä toimi kohteessa niin kuin niiden pitäisi. savisille maille Muuta Voidaan käyttää yhdessä esim. reaktiivisen seinämän ja pump treat menetelmän kanssa myös laajalti pilaantuneisiin kohteisiin Voidaan yhdistää biostimulaatioon
Biostimulaatio Biotuuletus Haittaaineiden biologista hajoamista tehostetaan lisäämällä perään tarpeen mukaan happea, ravinteita, kosteutta, bakteereja ja lämpöä Happea lisätään han yläpuoliseen kerrokseen tarkoituksena lisätä hiilivetyjen hapellista biohajoamista Menetelmä on siis hyvin lähellä biostimulaatiota, mutta perään lisätään vain happea perään, jossa vesi ja aineet pääsevät kulken Ei siis tiiviille lle perään, jossa happi pääsee kulken Kuukaus ista vuosiin Kuukaus ista vuosiin Vesi/ Vesi/ Orgaaniset, biohajoavat yhdisteet erityisesti dieselin puhdistus Orgaaniset, biohajoavat yhdisteet parhaiten klooratut hiilivedyt ja öljyhiilivedyt Käyttökustannukset alhaiset 1500 5 000 /kk perän ja alhainen lämpötila Suomessa hidastaa usein hajotustoiminta a Veden kierrätys saattaa laajentaa pilaantuneen alueen kokoa perän ja alhainen lämpötila Suomessa hidastaa usein hajotustoiminta a hyvin Suomen olosuhteisiin Tarkka kunnostusprosess ien seuranta mahdollistaa prosessien säätötoimenpitee t hyvin Suomen olosuhteisiin Tarkka kunnostusprosess ien seuranta mahdollistaa prosessien säätötoimenpitee t
Elektrokineettiset menetelmät Eristäminen Sähkön avulla voidaan poistaa metalleja tai polaarisia orgaanisia haittaaineita sta, lietteestä tai sedimentistä han asennetaan anodi ja katodi, joiden välillä kulkee sähkövirta. Sähköisesti varautuneet aineet kulkevat varauksesta riippuen jompaakumpaa päätä kohti. Aineet voidaan poistaa anodin ja katodin ympäriltä veden mukana pumppaamalla tai saostamalla. Tarkoituksena eristää pilaantunut alue ympäristöstä ja sen vaikutuksilta mm. pystyrakenteilla, tiivistämällä, pintaeristyksillä, salaojittamalla jne. Käytetään kohteissa, joissa alueen puhdistaminen ei ole mahdollista tai kannattavaa Savit tai muut huonosti läpäisevät ainekset Nopea tapa päästä eroon pilaantu neen alueen ongelmi sta Orgaanisten aineiden kulkeutuminen on mahdollista, vain mikäli ne ovat liuenneet huokosveteen Pääasiassa epäorgaaniset yhdisteet, mutta jossain tapauksissa myös orgaanisia yhdisteitä Kustannukset riippuvat paljon sähkön hinnasta ja siitä paljonko sähköä tarvitaan tietyssä kohteessa sähkönkulutu s on 100 150kWh/m3 riippuen n tiiviydestä Alhaiset¹ 50 130 /t. ei saa olla liian kuivaa, tehokkuus on parhaimmillaan jos n kosteuspitoisuu s on 15% Menetelmä ei ole tehokas jos alueilla on voimakkaasti n sähköjohtokyky yn vaikuttavia tekijöitä esim. malmiesiintymiä menetelmän yhteydessä saattaa muodostua eitoivottuja tuotteita Menetelmä ei poista haitta aineita, joten ne saattavat vielä vuotaa ympäristöön haihtuville yhdisteille ja vain rajoitetusti orgaanisille yhdisteille tehostan esimerkiksi biostimulaatio käsittelyä jos perä on huonosti vettä läpäisevää ⁴ Pohjaveden pinnan alapuolelle ulottuva pilaantuma on erittäin hankala eristää
Fytoremediaat io Huokoskaasukäsittely perän tai puhdistamista kasvien avulla. Kasvit voivat kerätä haittaaineita juurillaan ja muuttaa ne vaaratton muotoon tai varastoida ne itseensä, jolloin haittaaineet poistetaan esimerkiksi polttamalla. Huokostilassa olevien haihtuvien aineiden poistaminen alipaineen avulla perään asennetaan imuputkia ja korvausilmapuhaltimia, joiden avulla saadaan huokoskaasua kerättyä npinnalle käsiteltäväksi Riippuu kasvilajin kasvuvaatimuksista vain pintaosiltaan pilaantuneide n alueiden kunnostuksee n Huokoinen perä, jossa aineet pääsevät kulken Puhdistettava alue tulee olla yläpuolella Vuosia tai kymmen iä vuosia Puolesta vuodest a vuoteen Pinta Orgaanisista aineista mm. bentseeni, tolueeni, etyylibentseeni, xyleeni, klooratut liuottimet, PAH yhdisteet, liialliset ravinteet (N, P) Epäorgaanisista aineista raskasmetallit Kloorattuja ja klooraamattomia orgaanisia yhdisteitä (VOC) Myös joitakin puolihaihtuvia orgaanisia yhdisteitä (SVOC), jolloin käsittelyä voidaan tehostaa esim. lämmittämällä puhallusil Perinteistä puhdistusta edullisempi ³ Alhaiset¹ 15 160 /t. Suomessa viileä ilmasto ja lyhyt kasvukausi rajoittavat tehoa voimakkaasti tai kovin syvältä saastuneille alueille eikä pitkään saastuneena olleille alueille pohjavedellä kyllästyneen n puhdistukseen Myös n kosteus, hienoaineksen ja orgaanisen aineksen pitoisuus sekä kerrostuneisuus rajoittavat käyttöä Suomessa käytettyjä kasveja ovat mm. haapa, Rauduskoivu ja mänty sekä valkolupiini, kuituhamppu ja valkoapila Vakiintunut menetelmä vanhojen huoltoasema alueiden kunnostuksessa alueille, jossa n kaivaminen ei ole mahdollista, kuten asutusalueet
Kemiallinen hapetus Luontainen biohajoamine n Menetelmällä puhdistetaan pääasiassa kapillaarikerroksessa esiintyviä haittaaineita. Hapetin ainetta syötetään han yleensä alueelle sijoitettujen kaivojen kautta. Pilaantuneen n annetaan puhdistua vaaditulle tasolle itsekseen. Puhdistumisen edistymistä tarkkaillaan perä ja pohjavesinäytteillä. Aluksi on arvioitava tarkkaan riittääkö haittaaineiden poistumiseen pelkät luontaiset prosessit. Suhteelli sen nopea tapa Vuosia kymmen iä vuosia Vesi/ Vesi/ Orgaanisia haittaaineita Orgaanisia haittaaineita Kustannukset vain seurantatutki muksista Reaktiot tapahtuvat pääasiassa vedessä, joten aineiden tulee ensin liueta veteen ennen kuin hapetusreaktio voi tapahtua Hapettimen kulku haittaaineiden luo ja haittaaineiden reaktiokyky tuottavat myös haasteita Suurin rajoite Suomen oloissa on kylmä sää, joka hidastaa hajoamista Suurimolekyylis et yhdisteet sitoutuvat partikkeleih in ja hajoavat huonosti, joten luontainen hajoaminen ei tehoa niihin Kemiallista hapetusta on käytetty jo pitkään veden puhdistukseen Voidaan käyttää myös exsituna Vaatii jatkuvaa tarkkailua
n huuhtelu Pohjaveden ilmastus Reaktiiviset seinämät perään johdetaan vettä, joka voi sisältää myös liuotinta. Haittaaineet kulkeutuvat veden mukana pohjaveteen, joka pumpataan n pinnalle puhdistettavaksi. Pohjaveteen johdetaan il, jolloin haittaaineet siirtyvät yläpuolella olevaan kerrokseen. n pinnalla on pumppuja, joilla haihtuvat haittaaineet saadaan kerättyä käsiteltäväksi. perään asennetaan reaktiivista materiaalia sisältävä seinämä, jonka läpi pilaantunut pohjavesi virtaa Menetelmät voivat olla kemiallisia tai biologisia ² Vettä läpäisevä, tasaisesti kerrostunut hiekka Huokoinen perä, jossa aineet pääsevät kulken. Ei sovellu tiiviiseen perään. Tärkeintä virtauksen ohjattavuus Vuosia ja vesi Puolihaihtuvat orgaaniset yhdisteet (SVOC), polttoaineet, pestisidit Helposti haihtuvat orgaaniset yhdisteet, esimerkiksi polttoaineet Melko alhaiset, muutamasta tuhannesta eurosta ylöspäin Vuosia Vesi Klooratut liuottimet Asennuskust annukset arviolta 80 000 400 000 ² Suomessa vähän menetelmään soveltuvaa perää Liuottimet saattavat aiheuttaa ongelmia perässä tai pohjavedessä Ei tärkeillä pohjavesialueilla! haihtumattomill e tai biohajoamatto mille aineille Asutuksen lähellä haihtuvat aineet voivat kulkeutua rakennusten kellareihin Edellyttää yksityiskohtaista ston ja tutkimusta Ei tiedettävästi käytetty Suomessa Ilmastus nostaa myös veden ph:ta ja alkaliteettia Käytetty Suomessa 80 luvulta lähtien Ei tarvitse jatkuvaa prosessinohjausta Alueen norli käyttö asennuksen jälkeen mahdollista Huokoset saattavat tukkeutua
Sienirihmastolla puhdistamine n Stabilointi Tietyillä sienilajeilla on kyky hajottaa tiettyjä biohajoavia haittaaineita. Haittaaineen aiheutta riskiä vähennetään muuttamalla se vähemmän kulkeutuvaan muotoon Kiinteytys tarkoittaa menetelmää, jossa haitta aineet pyritään kapseloin paikalleen sekoittamalla ympäröivään ainekseen sideainetta, joka on yleisimmin sementtiä tai bitumia perä riippuu sienien kasvupaikkavaatimuksista parhaiten karkearakeisell e ja kuivalle ainekselle Märkä tulee kuivattaa ennen käsittelyä Myös soveltumatto mat ainekset voidaan seuloa ennen käsittelyä Vuosia Öljyjä, kreosootteja, dioksiineja Nopea keino vähentä ä pilaantu neen alueen ongelmi a Epäorgaanisia haittaaineita, kuten lyijyä, arseenia. kuparia, kromia, nikkeliä ja asbestia Myös joitakin haihtumattomia orgaanisia aineita Kohtuullisen hintainen Alhaiset 20 25 /t Sienet eivät kykene poistan raskasmetalleja helposti haihtuville yhdisteille runsaasti savea tai humusta sisältävälle lle Sienillä on luontainen kyky selviytyä hankalissa oloissa, joten menetelmä on tehokkaampi kuin bakteerien avulla hajottaminen.
ONSITE menetelmät Menetelmä Kuvaus perä Kesto / Vesi Geosäkki Pump & treat Menetelmää käytetään lietemäisen aineksen kuivattamiseen. Vesistön pohjassa sijaitseva puhdistettava sedimentti pumpataan rannalla oleviin säkkeihin. Vesi suodattuu säkeistä ulos ja sisälle jää aines, joka voidaan kuljettaa puhdistettavaksi. Pilaantunut pohjavesi pumpataan n pinnalle tuotuun käsittelylaitokseen puhdistettavaksi. Tämän jälkeen vesi palautetaan perään, johdetaan pintavesiin tai tarpeen mukaan jätevedenpuhdistuslaitok selle Lietemäinen aines kuten pohjasedimentti Kuukausia Vesis tön pohja Vesi Puhdistettavat aineet Haittaaineet, jotka kulkevat mukana Erityisesti vettä painavammat aineet, jotka eivät liukene veteen ovat hankalia Kustannukse t Rajoitukset Vielä vähän kokemusta haittaaineille jotka kiinnittyvät partikkeleih in eivätkä kulkeudu mukana myöskään pienille virtauksille Muuta Säkkejä voidaan käyttää vain kerran, sillä liete saadaan kerättyä säkeistä leikkaamalla ne auki
Terminen käsittely on situ aines kaivetaan ylös ja se voidaan käsitellä kohteeseen tuodulla polttolaitoksella. ta poltetaan erittäin korkeassa lämpötilassa, jolloin haittaaineet muuttuvat kaasumaiseen muotoon ja ne saadaan erotettua aineksesta. suurimmalle osalle tyypeistä Savi saattaa paakkuuntua Nopea Sopii myös hankalille haittaaineille Dioksiinit, PCB, PAHyhdisteet, furaanit Laitoksen tuntihinta n. 300,/h Raskasmetallien polttoon tarvitaan EU:n ongelmajätteide n polttodirektiivin mukainen polttolaitostekni ikka Menetelmällä poistuu jopa yli 99,99 % haittaaineista LÄHTEET ¹http://www.lahdenyliopistokampus.fi/easydata/customers/lahdenyliopistokeskus/files/lahden_tiedepaiva/lahden_tiedepaiva_2013/esitykset_2013/lepikko.pdf ² http://www.syke.fi/hankkeet/reset ³ http://www.ramboll.fi/~/media/files/rfi/documents/ekosysteemipalvelutminiseminaari/rambollyhteenvetoekosysteemipalveluseminaari04122012.pdf ⁴ http://www.nordicenvicon.fi/link1_insitu.html