Biologinen raudanpoisto mahdollistaa haastavien humuspitoisten pohjavesien hyödyntämisen
Meillä Suomessa ja Pohjois-Euroopassa on hyvät pohjavesivarat. Pohjavesien hyödyntäminen talousvetenä on kannattavaa verrattuna pintavesiin alueilla, joissa pohjavesivarat ovat riittävät luontaisesti tai tekopohjavettä muodostamalla. Yleisesti ottaen pintavesien käsittely on monivaiheisempi ja tehokkaampi kuin pohjavesien käsittely. Parhaissa tapauksissa pohjavettä voidaan hyödyntää talousvetenä pelkästään pH:n noston ja hygieenisyyden varmistamisen jälkeen. Valitettavasti näin ei ole aina.
Rauta, mangaani ja humus haasteena
Etenkin Suomen rannikkoalueiden haasteena on raakaveden korkeat rauta- ja mangaanipitoisuudet sekä humus. Talousvedessä rauta ja mangaani aiheuttavat laatuongelmia kuten sameutta ja väriä sekä verkostoon saostumia, joten pitoisuuksille on annettu tavoitearvot (STM talousvesiasetus 1352/2015).
Hyödynnettäviä pohjavesiä on totuttu etsimään alueilta tai syvyyksiltä, joissa rauta, mangaani ja humus ovat alhaisia. ”Puhtaiden” hapellisten pohjavesien löytäminen ei varsinkaan rannikkoalueilla ole ollut helppoa. Yleensä onkin rakennettu matalia kaivoja, joissa rauta ja mangaanipitoisuudet ovat alhaisemmat kuin syvällä hapettomissa pohjavesikerroksissa, mutta matalien kaivojen vesi on altis pintavesivaikutuksille ja happi- ja rautapitoisuudessa voi esiintyä suurta vaihtelua hankaloittaen vedenkäsittelyä. Joissain tapauksissa käyttöönotetun hyvän kaivon vedenlaatu on heikentynyt raudan osalta vuosien pumppaamisen jälkeen ja päädytty kemialliseen pohjaveden käsittelyyn. Syvemmissä pohjavesikerroksissa vesi on hapetonta, rauta- ja mangaanipitoista, rautaa voi olla jopa 10 – 30 mg/l, mikä soveltuu erinomaisesti biologiseen käsittelyprosessiin. Syvältä pumpatun hapettoman veden etuna on myös, että rauta pysyy liukoisessa muodossa laitokselle asti, eikä aiheuta sakkoja kaivon siivilään, siirtolinjaan tai pumppuihin.
Uusi patentoitu menetelmä biologiseen raudan ja humuksen poistoon
Biologinen raudanpoisto on tehokas ja taloudellinen tapa saada hyödynnettyä aiemmin käyttämättömiä tai kemiallisesti käsiteltyjä pohjavesiä tai ottaa uudelleen käyttöön jo käytöstä poistettuja pohjavesikaivoja. Biologinen vedenkäsittely ei sinänsä ole uusi keksintö. Jo 2000-luvun alussa FCG (tuolloin Suunnittelukeskus Oy) suunnitteli muun muassa Kuopion Jänneniemen vesilaitoksen, joka toimii biologisella raudan ja mangaanin poistosuodatuksella.
Uudella patentoidulla menetelmällä (Allbiron®) pystytään käsittelemään nyt haastavampia pohjavesiä, joissa on myös humusta ja joiden rautapitoisuudet ovat hyvin korkeat. FCG on ollut mukana kehittämässä menetelmän ympärille laitosratkaisuja kustannusten vähentämiseksi ja käsittelytehokkuuden parantamiseksi. Prosessi on lisäksi suljettu ja näin ollen tehokkaampi, hygieeninen ja laitosrakenteita kosteudelta säästävä verrattuna avosuodatukseen. Ensimmäinen toteutettu laitos on ollut toiminnassa jo yli kaksi vuotta. Vesilaitos on ollut erittäin tyytyväinen laitoksen toimintaan.
Taloudelliset hyödyt merkittäviä
Olemme laatineet kustannusvertailuja eri vedenkäsittelymenetelmien välillä rauta, mangaani ja humuspitoiselle raakavedelle. Esimerkkilaitoksemme on keskikokoisen kaupungin laitos, joka tuottaa vettä 10 000 m3/vrk. Vertailimme biologista ja kemiallista vedenkäsittelyprosessia vedenlaadulle rautapitoisuus 13 mg/l, humus (CODMn) 7 mg/l ja mangaani 0,2 mg/l. Biologisista menetelmistä otimme lisäksi vertailuun perinteisen avosuodatinratkaisun ja meidän laitosratkaisun, jossa raudan ja humuksen suodatus toteutetaan painesuodattimilla.
Mihin tuloksiin pääsimme?
- Investointikustannukset ovat avosuodatinratkaisulla 30 % pienemmät ja FCG:n painesuodatinratkaisulla 50 % alhaisemmat verrattuna kemiallisen laitoksen kustannuksiin.
- Kemikaalien käyttö putoaa rajusti biologisilla menetelmillä. Vertailukohteessamme biologisen menetelmän kemikaalien vuosikustannukset ovat vähintään 100 000 euroa pienemmät.
- Sähkön kulutus vuositasolla on arvion mukaan 150 MWh alhaisempi FCG:n painesuodatinratkaisulla.
- Hukkavesimäärät vähenevät merkittävästi. Kemiallisen käsittelylaitoksen hukkavedet syntyvät pääasiassa huuhteluista ja vastaavat noin 10 prosenttia koko vedenotosta. Biologisen laitoksen hukkavesimäärät ovat avosuodattimella n. 6 % ja FCG:n toteutusratkaisulla alle 2 % koko vedenotosta. FCG:n prosessiratkaisulla tuotetun veden määrässä säästää esimerkkilaitoksen tapauksessa 1 500 000 euroa vuodessa.
Miten liikkeelle?
Uuden tai olemassa olevan laitoksen biologisen prosessin suunnittelu aloitetaan pilotkokeilla, jolla varmistetaan pohjavedelle soveltuvat raudan ja humuksen poiston optimiolosuhteet ja laitoksen mitoitusperusteet. Nämä ovat pohjavesikohtaisia, joten pilotkokeet ovat välttämättömät. Pilotkokeet FCG on tehnyt yhteistyössä Allwatec Oy:n kanssa, joka omistaa Allbiron® patentin. Pilotkokeiden perusteella tehdään laitoksen esisuunnittelu. Esisuunnittelun jälkeen voidaan edetä toteutussuunnitteluun, jonka pohjalta voidaan kilpailuttaa rakennusurakka. Laitoksen valmistuttua on käyttöönottovaihe, jolloin biologinen toiminta suodattimissa käynnistyy.
Pilotkokeiden aikana eräässä projektissa tehtiin myös epävirallinen sokkotesti, jossa vertailtiin vanhan laitoksen kemiallisesti käsiteltyä talousvettä, biologisesti käsiteltyä vettä pilotsuodattimelta ja naapurikunnan kehuttua juomavettä. Raati totesi yksimielisesti biologisesti käsitellyn veden parhaan makuiseksi! Jopa naapurikunnan edustaja joutui toteaman uskomattoman muutoksen veden maussa biologisen käsittelyn jälkeen.
Voimme vaatimattomalla härmäläisellä ylpeydellä todeta, että olemme tässä osaamisessa vähintään Suomen parhaita – ehkä teilläkin olisi aika siirtyä biologiseen raudanpoistoon?
