1. No category

Vastaanottaja
Ylöjärven Vesi liikelaitos
Asiakirjatyyppi
Esisuunnitelma
Päivämäärä
23.6.2015
Projektinumero
1510018636
YLÖJÄRVEN VESI LIIKELAITOS
SAURION
POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
YLÖJÄRVEN VESI LIIKELAITOS
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
Kuvaus
22.6.2015
23.6.2015
Maarit Lavapuro, Risto Mäki, Riitta Kettunen, Harri
Mutka, Joni Arvola, Janne Mäcklin, Risto Teerikangas,
Mikko Jääskeläinen, Mari Törönen
Jouni Vähäkyttä
Riitta Kettunen
Esisuunnitelma,Saurion uusi pohjavesilaitos
Viite
1510018636
Tarkastus
Päivämäärä
Laatijat
Tarkastaja
Hyväksyjä
Ramboll
Pakkahuoneenaukio 2
PL 718
33101 TAMPERE
P +358 20 755 6800
F +358 20 755 6801
www.ramboll.fi
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
SISÄLTÖ
1.
2.
2.1
2.2
2.3
2.4
2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.4.3.1
2.5
2.5.1
3.
3.1
3.2
4.
4.1
4.1.1
4.1.1.1
4.1.2
4.1.3
4.1.4
5.
5.1.1
5.1.2
5.1.3
5.1.4
6.
6.1
6.2
6.2.1
6.2.2
6.3
6.3.1
6.3.2
6.4
6.4.1
6.4.2
6.5
6.5.1
6.5.2
6.6
6.7
7.
8.
8.1
8.1.1
8.1.2
8.1.3
8.1.4
8.1.5
Johdanto
Suunnittelun lähtökohdat
Vesilupa
Tontti ja kaavalliset lähtökohdat
Pohjaveden pinnan taso
Nykyinen vedenhankinta ja raakaveden laatu
Nykyinen vedenhankinta ja prosessi
Nykyinen raakaveden ottomäärä ja tuotettu vesimäärä
Raakaveden laatu
Liuottimet
Pilaantunut maa-alue ja suojapumppaus
Suojapumpatun veden laatu
Kapasiteetti ja laatuvaatimukset
Mitoitusvesimäärä
Tuoteveden laatuvaatimukset
Vedenkäsittelymenetelmien vertailu
Prosessivaihtoehtojen vertailu
Tekninen toteutus
Ilmastuksen vaikutus veden CO2-pitoisuuteen ja pH-arvoon
Tarvittavat rakenteet ja varastotila
Kustannusten vertailu
Yhteenveto vaihtoehtojen vertailusta
Suojapumpatun veden käsittely
Aktiivihiilisuodatus
Ilmastus / strippaus
Kalvosuodatus
Tilanvaraus suojapumpatun veden käsittelylle
Valitun prosessin kuvaus ja toteutustapa
Pohjaveden pumppaus
UV-desinfiointi
Mitoitus
Tekninen toteutus ja toimintakuvaus
Alipaineilmastus
Mitoitus
Tekninen toteutus ja toimintakuvaus
pH:n säätö
Mitoitus
Tekninen toteutus ja toimintakuvaus
Klooraus
Mitoitus
Tekninen toteutus ja toimintakuvaus
Alavesisäiliö ja verkostopumppaus
Näytteenotto
Alueputkistot
Rakennustekniset työt
Uusi laitosrakennus
Piharakenteet
Perustukset
Maanalaiset seinät
Alapohjat
Ulkoseinät
1
1
1
1
2
2
2
3
4
5
6
6
8
8
8
9
10
13
13
14
14
15
16
16
17
17
18
18
18
19
19
19
19
20
20
20
20
21
21
21
21
22
22
23
23
23
23
23
23
23
24
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
8.1.6
8.1.7
8.1.8
8.1.9
8.1.10
8.1.11
8.1.12
8.1.13
8.1.14
8.1.15
9.
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
10.
11.
11.1
11.2
12.
Lähteet
Väliseinät
Pilarit ja palkit
Välipohjat
Hoitotasot ja kulkusillat
Alakatot
Yläpohjat
Hormit ja kuilut
Ovet ja ikkunat
Vesikatto
Portaat
Sähkötyöt, automaatio- ja instrumentointityöt
Aluesähköistys
Kytkinlaitokset ja jakokeskukset
Johtotiet
Johdot ja niiden varusteet
Erityisjärjestelmät
Telejärjestelmät
Turva- ja valvontajärjestelmät
Automaatiotyöt
Instrumentointityöt
LVI-työt
Alustava kustannusarvio
Investointikustannukset
Käyttökustannukset
Esitys hankeaikatauluksi
LIITTEET
Liite 1. Suojapumppauskaivojen sijainti ja pilaantunut maa-alue
Liite 2. Ilmastuskoeraportti
PIIRUSTUKSET
001 Asemapiirros
002 Pohjapiirros luonnos
003 Leikkausluonnos
011 Periaatekaavio - Saurion uuden vedenottamon käsittelyprosessi
021 Alueputket
24
24
24
24
24
24
24
25
25
25
25
25
25
25
25
26
26
26
26
27
27
28
28
29
29
30
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
1.
1
JOHDANTO
Ylöjärven kaupungin Saurion pohjavesilaitos sijaitsee Ylöjärvenharjun I-luokan pohjavesialueella.
Pohjavesialue on jakaantunut useaan pohjaveden muodostumisalueeseen.
Nykyisin Saurion pohjaveden muodostumisalueen kokonaisvedenotto on vuosikeskiarvona noin 2
000 m3/vrk lupaehtojen mukaisesti. Tästä n. 1 600 m3/vrk otetaan vedenottamolla. Saurion kaivon vedenottoa on jouduttu vähentämään alueella käynnissä olevan liuotinpitoisen veden suojapumppauksen vuoksi (n. 350 m3/vrk.)
Saurion kokonaisvedenottoa on tarkoitus kasvattaa tulevaisuudessa tasolle 2 500 m3/vrk. Vuonna 2014 Saurion pohjavesilaitoksella tehtiin koepumppauksia, joiden perusteella todettiin, että
pohjavedenottoa voidaan lisätä turvallisesti ilman pohjavesiesiintymän määrällisen tai laadullisen
tilan heikkenemistä.
Saurion vedenottamon raakaveden laatu on hyvä ja se täyttää talousveden laatuvaatimukset ja suositukset sellaisenaan. Verkoston syöpymisen minimoimiseksi veden pH:ta täytyy kuitenkin
nostaa ennen verkostoon johtamista. Saurioon rakennetaan kokonaan uusi vedenottamo tarvittavine käsittelyineen ja alavesisäiliöineen vuonna 2016.
2.
SUUNNITTELUN LÄHTÖKOHDAT
Saurion nykyinen vedenkäsittelylaitos on rakennettu vuonna 1975 ja saneerattu vuonna 1998.
Nykyinen prosessi on saneerauksen tarpeessa. Lisäksi vedenkäsittely sijaitsee samassa rakennuksessa Saurion jätevedenpumppaamon kanssa, mikä muodostaa riskin talousveden laadulle.
Saurioon on suunnitteilla kokonaan uusi vedenkäsittelylaitos, joka sijoitetaan omalle tontilleen.
Nykyinen kaivo säilytetään.
Saurion vedenottamon läheisyydessä maaperästä on löytynyt trikloorieteeniä (TCE) ja tetrakloorieteeniä (PCE). Näitä liuottimia on päässyt myös pohjaveteen. Liuottimien kulkeutuminen vedenottamolle on toistaiseksi pystytty estämään pohjaveden suojapumppauksella. Suunnittelussa
huomioidaan tilavarauksin mahdollisuus, että liuotinpitoista vettä käsitellään vedenottamolla.
Tällä hetkellä suojapumpattu vesi (n. 350 m3/vrk) aktiivihiilisuodatetaan siirrettävässä laitteistossa, minkä jälkeen vesi johdetaan läheiseen Keijärveen. Suojapumppauksen vuoksi vedenottoa on
jouduttu vähentämään Saurion vedenottamolla, jotta pysytään vesiluvan rajoissa. Ylöjärven kaupungilla onkin kiinnostusta ottaa myös suojapumpattu vesi talousvesikäyttöön, mikäli se saadaan
puhdistettua talousveden laatuvaatimusten edellyttämälle tasolle.
2.1
Vesilupa
Saurion vedenottamolla on voimassa oleva vesilupa (Länsi-Suomen vesioikeuden päätös
21.2.1972, nro S-65/627). Luvan mukaisesti Saurion alueen vedenotto saa olla vuorokausikeskiarvona enintään 2 000 m3/vrk.
2.2
Tontti ja kaavalliset lähtökohdat
Saurion pohjavedenottamon uusi sijoituspaikka on osa kiinteistöä 980-428-4-9 (Lastenkoti) Mikkolantien ja Sauriontien risteyksen eteläpuolella. Kiinteistö sijaitsee Ylöjärven keskustassa hiekkaharjussa, Työväentalon (suojeltu) ja sen kuusiaidan (suojeltu) vieressä olevalla kapealla tontilla. Voimassa olevassa kaavassa alue on merkitty Y/s eli yleisten rakennusten korttelialue, joka
sisältää myös suojeltavaa aluetta.
Vesilaitostoimintoja varten valitulle kiinteistölle on tarkoituksenmukaista muodostaa oma tontti,
joka kattaa myös vedenottokaivon. Suojaetäisyydeksi nykyiseen kaivoon ehdotetaan 30 metriä.
Rakenteiden perustamistaso määräytyy pohjavedenpinnan tason mukaan. Kiinteistön tonttiliittymä siirretään Saurionkadulle. Mikkolantien ja työväenopiston välinen kevyenliikenteen yhteys
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
2
siirretään vedenottamoalueelta pois. Alue aidataan. Ehdotus uuden vedenkäsittelylaitoksen sijainniksi on jäljempänä.
2.3
Pohjaveden pinnan taso
Saurion kaivon välittömässä läheisyydessä (havaintoputki RHP 1) pohjavedenpinnan korkeus
vaihtelee välillä +114,5 - + 115,8 ollen keskimäärin tasolla +115 (korkeusjärjestelmä N60).
Maanpinnankorkeus on n. +124 eli pohjavedenpinnan yläpuolisen maakerroksen paksuus on n. 9
m.
Suunnitellun puhdistamorakennuksen kohdalla pohjaveden pinnan taso vaihtelee välillä+114,5+115,7 ollen keskimäärin +115. Maanpinnankorkeus on n. +124,9.
2.4
Nykyinen vedenhankinta ja raakaveden laatu
2.4.1
Nykyinen vedenhankinta ja prosessi
Saurion pohjavedenottamolla on käytössä yksi kuilukaivo (betonirengaskaivo) (Kuva 2-1). Kaivossa on kaksi pumppua vuorottelukäytössä. Kaivosta raakavesi pumpataan alavesisäiliöön
(V=110 m3). Alavesisäiliöön annostellaan kalkkivettä. Kalkkivettä tehdään liuottamalla kalsiumhydroksidi veteen. Myös kloori annostellaan alavesisäiliöön. Alavesisäiliöstä vesi pumpataan
verkostopumpuilla UV-desinfiointilaitteen kautta verkostoon.
Kuva 2-1. Saurion kaivon poikkileikkaus
Nykyisin suojapumpattua vettä ei käytetä talousvetenä vaan vesi johdetaan aktiivihiilikäsittelyn
kautta Keijärveen. Suojapumppausta on käsitelty luvussa 2.5.
Saurion kaivon raakavesi on laadultaan hyvää ja täyttää talousveden laatuvaatimukset- ja suositukset sellaisenaan. Verkoston korroosion minimoimiseksi veden pH:ta täytyy kuitenkin nostaa
ennen verkostoon johtamista.
Saurion nykyinen vedenkäsittelyprosessi (Kuva 2-2) sisältää:
-
alkalointi kalkilla (Ca(OH)2)
desinfiointi kloorilla (0,26 mg/l)
UV-desinfiointi
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
3
Kuva 2-2. Saurion nykyinen vedenkäsittelyprosessi.
Nykyisellä vedenottamolla tuotevesi ei pH:n osalta täytä aina VVY:n raja-arvoa (yli 7,5) korroosion minimoimiseksi. Veden hiilidioksidipitoisuus vaihtelee voimakkaasti. (Taulukko 2-1)
Nykyisin pohjavesi alkaloidaan sammutetulla kalkilla (Ca(OH)2). Kalkkijauheesta muodostetaan
kalkkivettä, joka annostellaan alavesisäiliöön. Kalkin annostus ei ole tiedossa vaan annostusta
säädetään käsikäyttöisesti pH:n mukaan. Kalkkijauheen varastointi ja annostelu on koettu ongelmalliseksi. Annostelun tarkkuus ei ole riittävä, minkä vuoksi kalkkia saostuu toisinaan alavesisäiliöön ja toisinaan tuoteveden pH jää liian alhaiseksi.
Taulukko 2-1. Tuoteveden laatu Saurion vedenottamolla
Tuoteveden laatu, Saurio
pH
Alkaliteetti
Kovuus
Hiilidioksidi
2.4.2
(mmol/l)
(mmol/l)
(mg/l)
7,2 - 7,8
1,4 - 1,8
0,8 - 1,1
1,6 - 23
.
Nykyinen raakaveden ottomäärä ja tuotettu vesimäärä
Saurion vedenottamon kaivosta vettä otetaan n. 1 550 – 1 650 m3/vrk (Taulukko 2-2). Vuosina
2011 ja 2014 Saurion alueella toteutettiin vesihuoltoon liittyviä koepumppausjaksoja pohjavesiesiintymän laadullisen ja määrällisen tilan selvittämiseksi. Tämän vuoksi vedenottomäärät ovat
normaalia isommat, vuonna 2014 jopa 2450 m3/vrk. Suojapumpatun veden määrä on ollut keskimäärin 350 m3/vrk. Alueen kokonaisvedenotto on ollut n. 2 000 m3/vrk lupaehdon mukaisesti
lukuun ottamatta vuosia 2011 ja 2014.
Kaivosta pumpatusta vedestä n. 98 % johdetaan verkostoon.
Taulukko 2-2. Vedenotto ja suojapumppaus Saurion alueella 2007 – 2014. Koepumppaukset toteutettiin
vuosina 2011 ja 2014.
Aika
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
Vedenotto
m3/vrk
1 000
990
1 380
1 600
1 830
1 640
1 640
2 130
Suojapumppaus
Yht.
(m3 /vrk)
(m3 /vrk)
390
1 390
490
1 480
390
1 770
330
1 930
340
2 170
220
1 860
330
1 970
320
2 450
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
2.4.3
4
Raakaveden laatu
Saurion raakaveden laadusta on esitetty yhteenveto alla (Taulukko 2-3). Saurion raakavesi on
pehmeää, hapanta ja alkaliteettia on kohtuullisesti. Raakavesi täyttää sellaisenaan talousvedelle
asetetut laatusuositukset ja – vaatimukset. Veden pH:ta täytyy kuitenkin nostaa ennen verkostoon johtamista vähimmäistasolle 7,5 verkoston syöpymisen minimoimiseksi (Vesilaitosyhdistys
VVY). Raakavesi täyttää muut VVY:n suositukset syövyttävyyden minimoimiseksi (alkaliteetti ja
happipitoisuus).
Veden happamuuden aiheuttaa korkea hiilidioksidipitoisuus, joka on tarkastelujaksolla 2011 2014 ollut keskimäärin 50 mg/l. Hiilidioksidipitoisuudet ovat kaksinkertaistuneet vuodesta 2007,
jolloin raakavettä tutkittiin FCG Planeko Oy:n toimesta. Vuonna 2007 otettiin kaksi näytettä, joista mitattiin hiilidioksidi pitoisuudet 25 ja 26 mg/l. Muiden tutkittujen ominaisuuksien (pH, alkaliteetti, kovuus, sähkönjohtavuus) osalta raakavedenlaatu vastasi nykyisiä pitoisuuksia. (FCG Planeko 2009)
Raakaveden UV-läpäisevyys (254 nm) tutkittiin toukokuussa 2015 (Taulukko 2-3).
Taulukko 2-3. Raakaveden laatu Saurion vedenottamolla 2011 – 2014 (valvontatutkimus tulokset) sekä
UV-läpäisevyys toukokuussa 2015.
Saurion vedenottamo
2011- 2014
pH
min
ka*
6,4
Alkaliteetti
Sähkönjohtavuus
Sameus*
Väriluku (suodatettu)
Kokonaiskovuus (Ca+Mg)
(mmol/l)
(µS/cm)
(FNU)
(mg Pt/l)
(mmol/l)
TOC*
(mg/l)
max
Talousveden
laatuvaatimus
/-suositus
6,6
6,5-9,5(1 )
> 0,6(2 )
2500
1
5,0
(3 )
0,75
160
<0,2
0,8
191
0,2
0,51
0,6
0,9
220
0,4
<5
0,7
<1
1,1
3,0
(mg/l)
5,1
8,1
9,0
> 2(2 )
(mg/l)
0,010
0,011
0,024
0,2
(mg/l)
<0,001
0,05
(mg/l)
44
50
56
(mg/lO2 )
<0,5
5,0
SO 4
(mg/l)
22
26
49
250
Cl
(mg/l)
0,57
16
70
250
Na
(mg/l)
6,5
9,8
45
200
NO2-N (nitriittityppi)
(mg/l)
<0,002
NO3-N (nitraattityppi)
(mg/l)
<0,25
1,1
1,5
NH4-N (ammoniumtyppi)
(mg/l)
<0,006
UV-läpäisevyys 254 mm
(ABS)
0,006
UV-läpäisevyys 254 mm
(trans %)
98,6
*Keskiarvon laskentaa varten määritysrajan alittavat tulokset on korvattu määritysrajan
arvolla. Keskiarvo on siis todellisuudessa taulukossa esitettyä pienempi.
(1) VVY:n suositus pH > 7,5 vesijohtoveden syövyttävyyden vähentämiseksi.
(2) VVY:n suositus vesijohtoveden syövyttävyyden vähentämiseksi.
(3) TOC-pitoisuudelle ei ole annettu varsinaista raja-arvoa. Vesilaitoksen tulee ryhtyä
toimenpiteisiin, jos TOC:n määrässä tapahtuu epätavallinen muutos.
Happi
Fe
Mn
CO2
CODM n
Vuonna 2014 Saurion raakavettä tutkittiin laajasti. Tutkimuksella haluttiin perusteellisesti selvittää alueella tapahtuneesta aiemmasta toiminnasta mahdollisesti veteen päässeiden haitallisten
aineiden pitoisuudet. Ainoastaan BAM (2,6-diklooribentsamidi) ja kuparipitoisuudet ylittivät määritysrajan. Molemmat täyttivät talousveden laatuvaatimukset ja kuparipitoisuus alitti myös pohjaveden ympäristölaatunormin. (Taulukko 2-4)
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
5
Taulukko 2-4. Raakaveden tarkkailutuloksia Saurion vedenottamolla vuonna 2014.
Saurion vedenottamo
2014
min
Trihalometaanit (1 )
Bentseeni
Tolueeni
Etyylibentseeni
Ksyleenit
MTBE
TAME
Akryyliamidi
Epikloorihydriini
Pestisidit
(µg/l)
(µg/l)
(µg/l)
(µg/l)
(µg/l)
(µg/l)
(µg/l)
(µg/l)
(µg/l)
(µg/l)
BAM (2,6-diklooribentsamidi)
Polyaromaattiset hiilivedyt
Bromaatti
F, fluoridi
Sb, Antimoni
As, Arseeni
B, boori
Hg,Elohopea
Cd, Kadmium
Cr, Kromi
(µg/l)
(µg/l)
(mg/l)
(mg/l)
(µg/l)
(µg/l)
(µg/l)
(µg/l)
(µg/l)
(mg/l)
ei
ei
ei
ei
ei
ei
ka
tod.
tod.
tod.
tod.
tod.
tod.
0,042
0,045
max
Talousveden
laatuvaatimus
/-suositus
ei tod.
<0,5
<1
<0,5
<1
<0,5
<0,5
<0,02
<0,05
ei tod
< 100
<1
0,050
ei tod
<0,0050
<0,1
<0,50
<1,0
<20
<0,1
<0,1
<0,001
0,1(2 )
0,1
0,01
1,5
5
10
1000
1
5
0,05
Pohjaveden
ympäristönlaatunormi
0,5
12
1
10
7,5
60
0,1
10
0,1
2,5
5
0,06
0,4
0,01
Cu, Kupari
(mg/l)
0,002
0,002
0,003
2
0,02(3 )
Pb, Lyijy
(mg/l)
<0,0005
0,01
0,005
Ni, Nikkeli
(mg/l)
<0,001
0,02
0,01
Se, Seleeni
(µg/l)
<1,0
10
CN, Syanidi
(µg/l)
<5
50
koliform. 37°C, MPN
(pmy/100 ml)
0
0
E.coli, MPN
(pmy/100 ml)
0
0
Suolistoperäiset Enterokok.
(pmy/100 ml)
0
0
(1) kloriformi, bromidikloorimetaani, dibormikloorimetaani, bromoformi
(2) summapitoisuus, torjunta-aineet
(3) Näyte otetaan käyttäjän vesihanasta siten, että pitoisuus vastaa viikoittaista keskiarvoa.
2.4.3.1 Liuottimet
Saurion pohjaveden muodostumisalueella tehtyjen liuotinhavaintojen vuoksi vesilaitoksella on
seurattu tehostetusti liuotinpitoisuuksia. Lähellä olevalta ns. Nikron kiinteistöltä on löydetty trikloorieteeniä (TCE) ja tetrakloorieteeniä (=perkloorietyleeni eli PCE), jotka ovat päässeet maaperään vuosikymmenien saatossa.
TCE ja PCE voivat hajota maaperässä ensin 1,2-dikloorietaaniksi ja edelleen vinyylikloridiksi. Vinyylikloridi voi edelleen hajota vaarattomaksi hiilidioksidiksi tai metaaniksi riippuen maaperän
olosuhteista.
Saurion vedenottamolla on havaittu trikloorieteeniä (TCE) ja tetrakloorieteeniä (PCE) talousveden
laatuvaatimuksen alittavia pitoisuuksia. Vuoden 2014 aikana summapitoisuus vaihteli välillä 2 5 µg/l. Vaikka vedenottamolla havaitut yksittäiset pitoisuudet eivät poikenneet aiemmin havaituista, raakaveden TCE/PCE-summapitoisuuden keskiarvo kaksinkertaistui vuonna 2014 aiempien
vuosien keskiarvoon verrattuna. Syitä tähän pohditaan seuraavassa luvussa.
Toistaiseksi suojapumppaus on toiminut hyvin ja estänyt tehokkaasti liuotinpitoisen veden pääsyn vedenottamon kaivolle.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
6
Taulukko 2-5. Raakaveden TCE:n ja PCE:n summapitoisuus Saurion veden ottamolla 2011-2/2015 ja
2014-2/2015.
2011-2/2015
2014-2/2015
min
ka
max
(µg/l)
1,0
2,0
(µg/l)
2,6
3,7
(µg/l)
6,2
6,2
Talousveden
laatuvaatimus/suositus
(µg/l)
< 10
Pohjaveden
ympäristönlaatunormi
(µg/l)
5
TCE/PCE:n hajoamistuotteiden (1,2-dikloorieteeni-, vinyylikloridi- ja dikloorimetaani) pitoisuudet
ovat alittaneet määritysrajan (0,1 µg/l) kaikissa näytteissä koko seuranta-ajan (2008 – 2/2015).
Täten pitoisuudet ovat myös alittaneet talousveden laatuvaatimuksen.
Taulukko 2-6. Raakaveden liuotinpitoisuudet Saurion veden ottamolla 2011-2/2015.
DCE (1,2-dikoorieteeni)
VC (vinyylikloridi)
DCM (Dikloorimetaani)
2.5
(µg/l)
(µg/l)
(µg/l)
max
Talousveden
laatuvaatimus/suosutus
Pohjaveden
ympäristönlaatunormi
<0,2
<0,1
<1
< 0,5
25
0,15
Pilaantunut maa-alue ja suojapumppaus
Vuonna 2007 Saurion pohjaveden muodostumisalueelta ns. Nikron kiinteistöltä löytyi trikloorieteenillä (TCE) ja tetrakloorieteenillä (PCE) pilaantunutta maata. Alue sijaitsee vain n. 300 m
Saurion vedenottokaivosta eteläkaakkoon. Liuottimia havaittiin myös pohjavedessä. Liuottimien
Saurion kaivolle kulkeutumisen estämiseksi pilaantuneen alueen ja kaivon välille sijoitettiin kolme
suojapumppauskaivoa (K1, K2 jaK3). (Liite 1)
Suojapumpattu vesi johdetaan aktiivihiilisuodatukseen siirrettävään laitteistoon ja käsitellään
TCE/PCE-pitoisuuden osalta talousvedenlaatuvaatimukset täyttäväksi. Käsitelty vesi johdetaan
purkuputkea pitkin Keijärveen.
Suojapumppausmäärä on vaihdellut vuosina 2007 – 2014 välillä 220 – 490 m3/vrk ollen keskimäärin 350 m3/vrk. Pohjaveden suojapumppauksen arvioidaan jatkuvan vähintään vuoteen
2030.
Nikron kiinteistöllä tehtiin maaperän kunnostamista massanvaihdolla 6-10/2013. Mahdollisimman paljon pilaantunutta maa-ainesta kaivettiin pois ja kaivanto täytettiin puhtaalla aineksella.
Alueelle jäi kuitenkin runsaasti liuottimia. Valumavesien pääseminen pilaantuneelle alueelle pyrittiin estämään bentoniittimatolla. Suojapumppauskaivojen TCE+PCE-pitoisuudet lähtivät kuitenkin
nousuun, mistä voidaan päätellä, että valumavedet pääsevät bentoniittimaton alle. Valumavesi
huuhtoo liuottimet liikkeelle helposti muokatusta maasta. Lliuotinpitoisuuksien odotetaan yhä
kasvavan.
2.5.1
Suojapumpatun veden laatu
Suojapumpatun veden laatu vastaa valtaosin Saurion vedenottokaivon raakaveden laatua
(Taulukko 2-7). Ainoastaan TCE/PCE-summapitoisuus on suojapumpatussa vedessä selkeästi
korkeampi kuin raakavedessä. Purkuputken vesi on täyttänyt talousvedenlaatuvaatimuksen ennen vuotta 2014. Vuonna 2014 suojapumpatun veden TCE/PCE-summapitoisuus on kohonnut
merkittävästi ja tämä näkyy myös purkuputken kohonneina pitoisuuksina.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
7
Taulukko 2-7. Suojapumpatun veden (kaivot K1, K2 ja K3) ja aktiivihiilikäsitellyn suojapumppausveden
(purkuputki) laatu.
K1
K2
K3
Purkuputki
Talousveden
laatuvaatimus/suositus
6,5
6,5
6,4
6,5
6,5-9,5
Alkaliteetti
Sähkönjohtavuus
Sameus
(mmol/l)
(µS/cm)
(NTU)
1,2
400
<0,20
0,98
250
<0,20
1,1
250
<0,20
1
300
<0,20
> 0,6(1 )
2500
1
Väriluku
Kovuus
(mgPt/l)
(mmol/l)
<5
1,3
<5
0,87
<5
0,87
<5
1
TOC
(mg/l)
3,4
2,5
2,6
2,6
(2 )
Happipitoisuus
Rauta
Mangaani
Hiilidioksidi, vapaa
(mg/l)
(µg/l)
(µg/l)
(mg/l)
9,3
<10
<1,0
64
9,6
<10
<1,0
64
7,6
<10
<1,0
77
6
<10
<1,0
74
> 2(1 )
0,2
0,05
CODMn
(mg/l)
<0,50
<0,50
<0,50
<0,50
Sulfaatti
(mg/l)
58
32
31
41
Kloridi
Natrium
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
39
18
<0,002
3,1
<0,0060
18
9,8
<0,002
1,8
<0,0060
18
9,4
<0,002
1,8
<0,0060
26
12
<0,002
2,1
<0,0060
5,0
250
250
200
pH
NO2-N
NO3-N
NH4-N
(1) VVY:n suositus vesijohtoveden syövyttävyyden vähentämiseksi.
(2) TOC-pitoisuudelle ei ole annettu varsinaista raja-arvoa. Vesilaitoksen tulee ryhtyä
toimenpiteisiin, jos TOC:n määrässä tapahtuu epätavallinen muutos.
Suojapumpatun (kaivot K1, K2 ja K3) sekä purkuputken veden TCE/PCE-summapitoisuudet lähtivät kasvuun vuonna 2014. Toistaiseksi korkeimmat pitoisuudet havaittiin 11.2.2015. Tällöin pilaantunutta maa-aluetta lähinnä olevasta kaivosta löytyi TCE/PCE-summapitoisuus 1421 µg/l.
Purkuputkesta otetuissa näytteissä liuotinpitoisuudet ovat olleet keskimäärin 22 µg/l vuoden
2014 aikana kun 2008 - 2013 keskimääräinen pitoisuus oli 5 µg/l. Aktiivihiilen vaihtoväliä on lyhennetty, jotta purkuputken liuotinpitoisuudet pysyisivät alle talousvedenlaatuvaatimuksen 10
µg/l. (Taulukko 2-8, Kuva 2-3)
Taulukko 2-8. Suojapumpatun veden TCE:n ja PCE:n summapitoisuus ennen ja jälkeen aktiivihiilikäsittelyä. Talousveden laatuvaatimus < 10µg/l ja pohjaveden ympäristönlaatunormi < 5 µg/l.
2011- 2013
K1
K2
K3
Purkuputki
min
98
5,5
3,5
1,0
ka
138
25
6,9
3,3
2014-2/2015
max
186
75
18
8,6
min
250
25
5,3
0,50
ka
563
92
16
22
max
1421
194
35
46
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
8
Kuva 2-3. TCE/PCE-summapitoisuuden kehitys suojapumppauskaivoilla K1 ja K2.
Suojapumpatun veden vinyylikloridi- ja dikloorimetaanipitoisuudet ovat alittaneet määritysrajan
(0,1 µg/l) kaikissa näytteissä koko seuranta-ajan (vuodesta 2008).
1,2-dikloorieteeniä löytyi ainoastaan suojapumppauskaivolta K1 vuosina 2014- 2/2015 (max. pitoisuus 0,4 µg/l). Muilla kaivoilla määritysrajan (0,4 µg/l) ylittäviä pitoisuuksia ei havaittu.
3.
KAPASITEETTI JA LAATUVAATIMUKSET
3.1
Mitoitusvesimäärä
Saurion pohjavedenottamon vedenottoa halutaan kasvattaa veden riittävyyden turvaamiseksi
Ylöjärvellä. Kaupunki kasvaa, jolloin myös vedentarve lisääntyy. Mikäli Ahveniston pohjavedenottamo olisi väliaikaisesti kuivuuden tms. vuoksi pois käytöstä, Saurion ja Ylöjärven muiden vedenottamojen kapasiteetti ei riittäisi koko kaupungin tarpeisiin. Saurion vedenoton kasvattaminen edellyttää uuden vesiluvan hakemista.
Uuden pohjavedenottamon perusprosessin mitoitusvirtaama on 2000 m3/vrk ja 100 m3/h (20 h).
Vesi otetaan Saurion nykyisestä vedenottokaivosta. Tämän lisäksi varaudutaan käsittelemään
erillisessä prosessissa suojapumppausvettä n. 500 m3/vrk. Vedenkäsittelyn kokonaiskapasiteetti
on siten 2 500 m3/vrk eli 125 m3/h (20 h).
3.2
Tuoteveden laatuvaatimukset
Saurion vesilaitoksella tuotetaan talousveden laatuvaatimukset ja -suositukset täyttävää vettä
(STMa 461/2000, ks. Taulukko 2-3). Lisäksi tuoteveden tulee täyttää Suomen vesilaitosyhdistys
ry:n (2009) asettamat tavoitearvot vesijohtoverkoston korroosion minimoimiseksi (ks. taulukko
alla).
Taulukko 3-1. VVY:n asettamat tavoitearvot vesijohtoverkoston korroosion minimoimiseksi.
Tavoitearvo
pH
Alkaliteetti
Kalsium
Happi
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
> 7,5
> 0,6
> 10
>2
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
4.
9
VEDENKÄSITTELYMENETELMIEN VERTAILU
Veden käsittelyssä Saurion uudella vedenkäsittelylaitoksella tulee varautua seuraaviin käsittelyvaiheisiin, jotta tuotevesi täyttää laatuvaatimukset:
hiilidioksidin poisto
pH:n säätö
desinfiointi
Vapaa (kaasumainen) hiilidioksidi voidaan poistaa kemiallisesti esim. sammutetulla kalkilla, kalkkikivellä, lipeällä tai soodalla. Samalla myös veden pH nousee. Lisäksi vapaa hiilidioksidi voidaan
poistaa ilmastamalla. Tämä nostaa jonkin verran myös veden pH:ta, mutta pH:n lisäsäätöön on
hyvä varautua. Saurion uuden vedenkäsittelylaitoksen prosessivaihtoehdot on esitetty alla olevissa kuvissa (Kuva 4-1 ja Kuva 4-2). Yksityiskohtaisempi menetelmien kuvaus ja vaihtoehtojen
vertailu on esitetty seuraavassa kappaleessa.
Veden desinfiointi toteutetaan kaksivaiheisesti Ylöjärven Veden nykyisen käytännön mukaisesti.
Primääridesinfiointiin käytetään UV-säteilyä ja verkostodesinfiointiin klooria (natriumhypokloriittia). Muita desinfiointivaihtoehtoja ei tässä yhteydessä vertailla.
Kuva 4-1. Saurion vedenkäsittelyprosessi, kun alkaloivana kemikaalina käytetään joko sammutettua
kalkkia (kalsuimhydroksidia), kalkkikiveä (kalsiumkarbonaattia), lipeää tai soodaa.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
10
Kuva 4-2. Saurion vedenkäsittelyprosessi ilmastamalla.
4.1
Prosessivaihtoehtojen vertailu
Saurion vedenkäsittelyn tavoitteena on poistaa vedestä hiilidioksidia ja nostaa pH:ta. Tavoitteeksi
asetetaan, että pH on vähintään 7,5.
Hiilidioksidia voidaan poistaa lisäämällä alkalointikemikaalia tai ilmastamalla. Alkalointikemikaalivaihtoehtoja ovat sammutettu kalkki (kalsiumhydroksidi, Ca(OH)2), lipeä (NaOH), sooda
(Na2CO3) sekä kalkkikivi (kalsiumkarbonaatti, CaCO3). Alla olevaan taulukkoon on laskettu kemikaalien teoreettinen kulutus eri vaihtoehdoissa, kun tavoite-pH on 7,5. Lisäksi taulukkoon on laskettu eri alkalointikemikaalien sekä ilmastuksen vaikutus tuoteveden laatuun. (Taulukko 4-1)
Taulukko 4-1. Saurion raakaveden laatu ja tuoteveden laatu eri käsittelyvaihtoehdoilla sekä VVY:n asettamat tavoitearvo korroosion minimoimiseksi.
Raakavesi Ca(OH)2
pH
Hiilidioksidi
Alkaliteetti
Kokonaiskovuus
Kalsiumkovuus
Kalsiumpitoisuus
Kemikaalin kulutus
Korroosioindeksi
(mg/l)
(mmol/l)
(mmol/l)
(mmol/l)
(mg/l)
3
(g/m )
6,50
50,0
0,80
0,60
0,36
14
7,50
3,7
0,88
1,13
0,89
36
39
0,89
NaOH
Na 2CO 3
CaCO 3
Ilmastus
Tavoitearvot
7,50
3,8
0,89
0,60
0,36
14
42
0,89
7,50
4,3
0,90
0,60
0,36
14
110
0,90
7,50
3,8
0,89
1,65
1,41
56
105
0,89
7,5 - 8,2
4-6
0,80
0,60
0,36
14
>7.5
>0.5-0.8
0,81
>10
>1,5
Tarkasteltujen kemikaalien tarvittava annostus vaihtelee huomattavasti kemikaalien ominaisuuksista johtuen. Pienin annostus (n. 40 mg/l) on sammutetulla kalkilla (kalsiumhydroksidi) ja lipeällä (natriumhydroksidi). Soodaa (NaCO3) ja kalkkikiveä kuluu yli 2,5-kertainen määrä.
Kuvaajissa (Kuva 4-3) on esitetty eri kemikaalien annostelun vaikutus veden pH-arvoon.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
11
Kuva 4-3. Eri kemikaalien annostuksen vaikutus veden pH-arvoon.
Kaikilla käsittelytavoilla jäännös hiilidioksidi on n. 4 mg/l. Ilmastuksessa voidaan haluttu hiilidioksidi taso valita mm. ilmamäärää säätämällä. Kemikaaleilla alkaliteetti nousee hieman. Ilmastuksessa alkaliteetti ei teoriassa muutu edellyttäen, että ilmastuksen jälkeen pH on pienempi kuin
kalkkihiilidioksiditasapainon edellyttämä pH. (VVY 2002)
Ilmastus, lipeä ja sooda eivät vaikuta tuoteveden kovuuteen, koska veden kalsiumpitoisuus ei
muutu. Kalkkipohjaisia kemikaaleja käytettäessä kalsiumin määrä vedessä kasvaa ja täten myös
kalsiumkovuus ja kokonaiskovuus. Kalkkikivi nostaa veden kalkkipitoisuuden 56 mg/l:n ja kokonaiskovuuden tasolle 1,65 mmol/l. Sammutettua kalkkia käytettäessä tuoteveden kalkkipitoisuus
on 36 mg/l ja kokonaiskovuus 1,13 mmol/l.
Edellä lasketun kalkkikiven kulutuksen perusteella veteen liuennut kalkki alkaa saostua jo alle
60 °C (ks. kuva alla). Lasketulla sammutetun kalkin annoksella veteen liuennut kalkki saostuu n.
70°C lämpötilassa (ks. kuva alla). Veden korkea kalkkipitoisuus aiheuttaa saostumia esimerkiksi
asiakkaiden lämminvesivaraajiin, joissa lämpötila on tyypillisesti 65 – 80oC välillä. Soodaa ja lipeää käytettäessä saostumista alkaa tapahtua vasta n. 90 °C lämpötilassa.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
12
Kuva 4-4. Kalkin (kalsiumhydroksidi) kalkki-hiiilihappotasapaino. Musta vaakaviiva kuvaa tavoite-pH:ta
ja katkoviiva kuvaa vedessä olevan kalkin liukoisuutta. Kalkki alkaa saostua silloin, kun katkoviiva alittaa vaakaviivan.
Kuva 4-5. Lipeän (natriumhydroksidi) kalkki-hiiilihappotasapaino.
Kuva 4-6. Soodan (natriumkarbonaatti) kalkki-hiiilihappotasapaino.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
13
Kuva 4-7. Kalkkikiven (kalsiumkarbonaatti) kalkki-hiiilihappotasapaino. Kalkki alkaa saostua silloin, kun
katkoviiva alittaa vaakaviivan.
Kaikilla vaihtoehdoilla korroosio indeksi vaihtelee välillä 0,81 – 0,9, mikä alittaa Suomen vesilaitosyhdistys ry:n tavoitearvon. Korroosio indeksin mukaan alkaliteetin tulee olla sitä suurempi,
mitä korkeammat sulfaatti- ja kloridipitoisuudet talousvedessä ovat (VVY 2009). Korroosio indeksin tavoitearvosta joustetaan kuitenkin useilla suurilla vedenottamoilla. Korroosioindeksiä voidaan
pitää yleisenä suuntaviivana, eikä siinä esimerkiksi erotella talousveden kanssa kosketuksissa
olevia eri materiaaleja.
4.1.1
Tekninen toteutus
Alkalointikemikaaleista sammutettu kalkki, lipeä ja sooda syötetään putkeen ennen alavesisäiliötä. Sammutettu kalkki ja sooda toimitetaan laitokselle kiinteänä jauheena. Jauhe liuotetaan veteen ja liuos syötetään putkeen. Lipeä toimitetaan laitokselle valmiina 50 %-liuoksena, joka voidaan syöttää sellaisenaan.
Etenkin lipeää ja sammutettua kalkkia käytettäessä on tärkeää estää yliannostus automaatiojärjestelmän avulla. Jos em. kemikaaleja yliannostellaan, voi veden pH nousta jopa yli 9. pH mittaus
ohjaa kemikaalien annostelua kaikissa tapauksissa.
Kalkkikivi toimitetaan laitokselle rouheena. Kalkkikivialkalointia varten tarvitaan suuri alkalointiallas, joka täytetään rouheella. Vesi suodatetaan kalkkirouheen läpi, jolloin kalkkia liukenee veteen.
Hiilidioksidia voidaan poistaa kemikaalien lisäksi ilmastamalla. Tärkeää on, että käsittelyssä vesi
muodostaa ohuen kerroksen, josta kaasukuplien on helppo siirtyä ohivirtaavaan ilmaan. Ilmastus
voidaan tehdä kappaleilla täytetyssä ilmastustornissa tai alipaineistetussa säiliössä. Tornit ovat
tyypillisesti useita metrejä (esim. 4 - 6 m) korkeita, jotta saadaan aikaiseksi riittävä ilmastusvaikutus. Alipaineilmastus mahtuu myös pieniin tiloihin ja vaadittava kolonnin korkeus on esimerkiksi Saurion tapauksessa 2 – 2,5 m. Saurion uusi vesilaitos sijoittuu suojeltuun ympäristöön, jolloin
korkeita torneja ei haluta rakentaa. Tällöin alipaineilmastus on parempi vaihtoehto.
Ilmastuksen vaikutusta veden hiilidioksidipitoisuuteen ja pH-arvoon tutkittiin laboratoriokokeella
(4.1.1.1). Ilmastus ei nosta veden pH:ta riittävästi, joten ennen alavesisäiliötä veteen syötetään
lipeää. Lipeän syöttömäärät ovat tällöin kuitenkin selvästi pienempiä kuin yksinomaan lipeällä
tehtävässä alkaloinnissa.
4.1.1.1Ilmastuksen vaikutus veden CO2-pitoisuuteen ja pH-arvoon
Toukokuussa 2015 Saurion raakaveden ilmastamista kokeiltiin laboratorio-olosuhteissa laitteistolla, joka muistuttaa alipaineilmastuslaitetta. Ilmastuskokeen suoritus ja tulokset on esitelty tarkemmin liitteessä 2.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
14
Koe havainnollisti selkeästi niin hiilidioksidin poistumisen kuin pH:n muutoksen alipaineilmastuksessa (Kuva 4-8). Veden alkaliteetti ei muuttunut ilmastuksessa. 15 min ilmastus poisti 80 % hiilidioksidista. pH nousi tasolle 7,1. pH-arvon nosto yli 7,5:n pelkällä ilmastuksella vaatisi yli 30
min kestävän ilmastuksen. Saurion laitoksen suunnittelussa tämä tarkoittaa, että 10 - 15 min ilmastus on riittävä. Laboratoriokokeessa ilmastus on heikompi kuin täyden mittakaavan laitteissa,
joten täyden mittakaavan laitteistossa tarvittava viipymä on lyhyempi.
Ilmastuksen jälkeen pH säädetään lipeällä. Lipeän tarve on kuitenkin vain 20 - 30 % siihen verrattuna, jos ilmastusta ei käytetä ollenkaan.
Kuva 4-8. Ilmastuksen vaikutus veden hiilidioksidi-pitoisuuteen ja pH-arvoon.
4.1.2
Tarvittavat rakenteet ja varastotila
Kiinteät kemikaalit (sammutettu kalkki ja sooda) toimitetaan laitokselle bulkkitavarana tai suursäkeissä (1000 kg). Kemikaalia kuluu laskennallisesti 98 kg/d (sammutettu kalkki) tai 275 kg/d
(sooda). Kemikaalia toimitetaan kahden viikon tarve kerrallaan, jolloin sammutetulle kalkille tarvitaan säilytystilaa noin 3 m3 (1 500 kg) ja soodalle noin 4 m3 (4 000 kg).
Lipeä toimitetaan 50 %-liuoksena kontissa (1000 l) tai bulkkina. Konttitoimituksen etuna on, että
lipeää ei pureta letkulla säiliöautosta, mikä edellyttäisi purkupaikan asianmukaista suojausta. Lipeä liuosta kuluu 210 kg/d joten kemikaalivarastoon tarvitaan tilaa kolmelle kontille.
Kalkkikivialkalointi allas mitoitetaan viipymän perusteella. Viipymä alkalointialtaassa on tyypillisesti 15 - 60 min, riippuen raakaveden laadusta (mm. hiilidioksidipitoisuudesta) sekä kalkkikivirouheen raekoosta. Saurion raakavesi vaatii pitkän viipymän (vähintään 60 min EBCT) korkean
hiilidioksidipitoisuuden vuoksi. Tällöin alkalointialtaan tilavuus olisi vähintään 100 m 3. Veden siirtämiseksi alkalointialtaalta alavesisäiliöön tarvitaan välipumppaus. Kalkkikivipatjaa huuhdellaan
säännöllisesti, mikä kasvattaa tarvittavan alavesisäiliön tilavuutta. Lisäksi se tulee huomioida
verkostopumppujen mitoituksessa. Kalkkikiviallas täytetään perustamisvaiheessa ja rouhetta tilataan lisää tarpeen mukaan, tyypillisesti n. kahden vuoden välein.
Alipaineilmastus tehdään painesäiliössä (halkaisija n. 1,6 m, korkeus 2-2,5 m). Painesäiliöstä vesi
johdetaan alavesisäiliöön. Ennen alavesisäiliötä putkeen syötetään tarvittaessa lipeää. Lipeän
toimitustapa ja annostelulaitteisto on sama kuin yllä lipeä-vaihtoehdossa.
4.1.3
Kustannusten vertailu
Alla olevassa taulukossa on esitetty yhteenveto kemikaalien kulutuksesta ja kemikaalikustannuksista eri vaihtoehdoissa. Kemikaalikustannuksiltaan edullisin on sammutettu kalkki.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
15
Taulukko 4-2. Alkaloinnin kemikaalikustannusten vertailu (ALV 0%). Laskelmassa virtaamana on käytetty 2 500 m3/vrk (Saurion alueen kokonaisvedenotto).
Kemikaali
Kalsiumhydroksidi, jauhe
Natriumhydroksidi (lipeä), liuos 50 %
Natriumkarbonaatti (sooda), jauhe
Kalsiumkarbonaatti, rouhe
Ilmastus: Natriumhydroksidi (lipeä),
liuos 50 %
Kulutus
(g/m3 )
39
84
110
105
(kg/d)
98
210
275
263
25
63
Yksikköhinta Kustannukset
3
(EUR/kg)
(EUR/d) (EUR/vesi-m )
0,20
20
0,008
0,27
57
0,023
0,35
96
0,039
0,2
53
0,021
0,27
17
0,007
(EUR/a)
7 100
20 700
35 100
19 200
6 200
Alipaineilmastuksessa on muita vedenkäsittelyvaihtoehtoja korkeampi energiakustannus. Ilmastuksen puhaltimien energiakustannus on n. 3 EUR/d, mikä vastaa 0,0012 EUR/vesi-m3 ja
1 100 EUR/a (ALV 0 %). Ilmastuksen ja mahdollisen pH:n säädön (lipeä) yhteenlasketut vuosikustannukset ovat siten noin 7 300 EUR vuodessa (ALV 0 %). Siten ilmastusvaihtoehto on hieman sammutetun kalkin käyttöä kalliimpi, mutta selvästi muita vaihtoehtoja edullisempi.
4.1.4
Yhteenveto vaihtoehtojen vertailusta
Saurion uuden vedenkäsittelylaitoksen prosessivaihtoehtojen vertailusta on koottu yhteenveto alla olevaan taulukkoon. Vertailun perusteella jatkosuunnittelun pohjaksi suositellaan hiilidioksidin
poistamista alipaineilmastuksella sekä tarvittaessa pH:n säätöä lipeällä. Tämä on kustannuksiltaan toiseksi edullisin vaihtoehto.
Kalkkipohjaiset menetelmät suljetaan pois, koska Saurion pohjavedessä on luonnostaan niin paljon kalkkia, että kalkkilisäys aiheuttaisi kalkin saostumisen kiinteistöissä lämminvesivaraajiin ym.
kuuma vettä käyttäviin laitteisiin.
Saurion tapauksessa alipaineilmastuksesta on myös se etu, että mikäli raakavedessä havaittaisiin
joskus pieniä liuotinpitoisuuksia, niin liuottimet todennäköisesti vähenisivät ilmastuksessa. Asia
voidaan tarvittaessa varmentaa laboratoriossa tehtävillä ilmastuskokeilla.
Taulukko 4-3. Saurion uuden vedenkäsittelylaitoksen prosessivaihtoehtojen vertailu.
Menetelmä
Edut
Heikkoudet
Sammutettu kalkki


ei reaktiivisia ominaisuuksia, joista
selvästi heikompi vesiliukoisuus kuin
voi aiheutua terveyshaittaa
soodalla, voi saostua putkistoihin ja

edullinen 200 €/t
kanaaleihin

kotimainen tuote, toimituskatkot

epätodennäköisiä
suurempi varastotilantarve kuin muilla

vaatii suuremmat annostelulaitteet ja
enemmän valvontaa / huoltoa
Lipeä

pölyäminen

kastuessaan holvaantuu siiloon

hyvä liukoisuus

vaatii varoaltaan varastosäiliölle

nestemäinen, ei pölyä

syövyttävä

yksinkertainen annostelutekniikka,
tarkempi annostelu

ja
reaktiivinen,
mikäli
vuotaa ympäristöön

kotimainen tuote, toimituskatkot
kalliimpi kuin sammutettu kalkki 270
€/t
epätodennäköisiä
Sooda

hyvä liukoisuus

kallis 350 €/t

yliannostuksissa turvallisin kemi-

jauheena
kaali

yksinkertainen annostelutekniikka

vähäinen kunnossapidon tarve
käsiteltäessä
pölyäminen
voi aiheuttaa terveyshaittoja

reaktiivisuuden vuoksi säilytys kuivassa ja hyvin suljettuna

ulkomainen tuote, jolloin toimituskatko voi olla mahdollinen, vaikka
varmuusvarasto olisikin
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
Kalkkikivisuodatus

ei reaktiivisia ominaisuuksia, joista
16

voi aiheutua terveyshaittaa
soveltuu huonosti paljon hiilidioksidia
sisältäville vesille

edullinen 200 €/t

vaatii pitkän viipymän reagoidakseen

ei pölyä

edellyttää suuren suodatinaltaan ja

ei yliannostuksen vaaraa (pH ei
suodattimen
nouse yli 8,5)
sekä huuhteluvesialtaan rakentamis-
kotimainen tuote, toimituskatkot
ta

huuhtelujärjestelmän
epätodennäköisiä
Ilmastus ja lipeä tarvittaessa
(ks.

lipeää
koskevat tiedot yllä)

käyttökustannukset vain hieman

puhaltimien
sammutettua kalkkia suuremmat
huolehdittava
ilmastussäiliöt suhteellisen pieniä
moimiseksi
ja sijoitettavissa alle 3 m olevaan

huonetilaan

yksinkertaista tekniikkaa

kemikaalien käyttö minimoitu
ääneneristyksestä
meluhaittojen
on
mini-
energian kulutus on kemiallista käsittelyä suurempi

rauta ja mangaani voivat saostua
laitteistoon (Saurion vedessä näitä
on vain vähän)
5.
SUOJAPUMPATUN VEDEN KÄSITTELY
Nikron kiinteistöllä on kunnostettu TCE:llä ja PCE:llä pilaantunutta maaperää massanvaihdolla
06-10/2013. Lisäksi pilaantuneen alueen ja Saurion vedenottokaivon välille on sijoitettu kolme
suojapumppauskaivoa (K1, K2 jaK3), joista suojapumpattu vesi johdetaan aktiivihiilisuodatukseen. Käsittelyn jälkeen vesi johdetaan purkuputkea pitkin Keijärveen.
Suojapumpatun veden TCE ja PCE pitoisuudet ovat nousseet huomattavasti vuodesta 2013 lähtien. Suojapumpatun veden käsittelyä tullaan tehostamaan tavalla tai toisella. Tähän liittyen on
erillinen suunnitteluhanke käynnissä. Valittavasta ratkaisusta riippuen suojapumpattu ja paikalla
käsitelty vesi johdetaan omaa linjaa pitkin suoraan uudelle vesilaitokselle jatkokäsittelyyn tai se
imeytetään ensin maaperään, jolloin se tulee laitokselle Saurion vedenottokaivon kautta.
Valittavasta käsittelytavasta ja sen mitoituksesta (puhdistustehosta) riippuen suojapumpatun ja
paikalla käsitellyn veden liuotinpitoisuudet (PCE+TCE) voivat parhaimmillaan olla alle talousveden laatuvaatimusten (10 µg/l) ja pahimmillaan joitakin satoja µg/l. Siten parhaimmillaan vesilaitoksella ei tarvita lisäkäsittelyä suojapumpatulle vedelle. Pahimmillaan voidaan tarvita useampivaiheinen käsittely, jotta päästään alle 10 µg/l tason. Tämän johdosta seuraavassa on tarkasteltu
vesilaitoksella tapahtuvaa käsittelyä vasta yleisellä tasolla.
Suojapumpattu vesimäärä tulee enimmillään olemaan 500 m3/vrk, jota käytetään tässä yhteydessä tarkastelun lähtökohtana.
Liuottimet (PCE+TCE) voidaan poistaa pohjavedestä useammalla tavalla: ilmastamalla (strippaamalla), aktiivihiilisuodatuksella tai kalvosuodatuksella.
5.1.1
Aktiivihiilisuodatus
Aktiivihiili pystyy pidättämään (adsorboimaan) tiettyjä aineita kuten TCE:tä ja PCE:tä pinnalleen.
Kun aktiivihiilen pinta on kyllästynyt vedestä poistetuilla aineilla, joudutaan aktiivihiili joko uusimaan tai regeneroimaan. Aktiivihiili laitetaan yleensä rakeisessa muodossa suodatinsäiliöön tai –
altaaseen, jonka läpi käsiteltävä vesi virtaa.
Saurion suojapumpatun veden käsittelyyn käytetään tällä hetkellä aktiivihiilisuodatusta, ennen
kuin vesi johdetaan järveen. Käytössä on 4 kpl rinnakkaisia suodattimia, jossa kussakin on rakeista aktiivihiiltä 500 kg (yht. 2000 kg). Suodatinmassan tilavuus on 1 m 3 per suodatin (painesäiliön koko 1,5 m3). Aktiivihiili on kookospähkinäpohjaista, ja sen raekoko on 12 – 30 mm.
Viipymä suodattimessa (EBCT) on ollut noin 16,5 min, kun vettä on käsitelty keskimäärin 350
m3/d. PCE:n vähenemä käsittelyssä on ollut noin 90 %.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
17
Jos uuden vesilaitoksen liuottimia sisältävän veden suunnittelun lähtökohtana käytetään edellä
mainittua viipymää, niin 500 m3/d vesimäärän käsittelyyn tarvitaan aktiivihiiltä 5,6 m3 (2800 kg).
Tämä voidaan toteuttaa esim. neljänä rinnakkaisena suodattimena, joiden tilavuus on 2,1 m3
(hiiltä 1,4 m3 per suodatin). Suodattimen halkaisija on alustavasti esim. 1, 4 m ja suodatinpatjan
paksuus 1,4 m. Mikäli PCE:n alkupitoisuus on korkea (yli 50 µg/l), täytyy rinnakkaisten suodattimien perään lisätä kaksi aktiivihiilisuodatinta sarjaan, jotta käsittelyssä päästään yli 90 %:n vähenemään ja saavutetaan talousveden laatuvaatimukset.
Suojapumppausveden käsittelykokemusten (2014 - 2015) perusteella aktiivihiili pystyy sitomaan
itseensä PCE:tä noin 0,5 m-%. Jos aktiivihiiltä on 2800 kg, tämä tarkoittaa 15 kg PCE:tä. Jos
PCE:n alkupitoisuus on esim. 500 µg/l, täytyy hiilet vaihtaa 56 vrk välein. Sen sijaan jos alkupitoisuus on 50 g/l, hiilen vaihtoväli on 560 vrk.
5.1.2
Ilmastus / strippaus
Helposti haihtuvia yhdisteitä kuten TCE ja PCE voidaan poistaa ilmastamalla tai ilmastrippauksen
avulla. Menetelmä perustuu siihen, että haihtuva yhdiste saadaan siirtymään ohivirtaavaan ilmaan. Tämä voidaan toteuttaa esim. johtamalla ilmaa (hienoja ilmakuplia) veden läpi (ilmastus).
Toinen tapa on muuttaa vesi ohueksi filmiksi tai pisaroiksi, jolloin haihtuvat yhdisteet voivat siirtyä ohivirtaavaan ilmaan (strippaus).
Ilmastuksen ja strippauksen mitoitukseen vaikuttaa mm. haihtuvan yhdisteen ominaisuudet
(mm. Henryn lain vakio) ja lämpötila. Lisäksi siihen vaikuttavat veden määrä, yhdisteen alkupitoisuus ja tavoiteltu loppupitoisuus vedessä. Alla on esitetty karkea arvio käsittelyyn tarvittava
laitteiston koosta Saurion tapauksessa, kun mitoituksen lähtökohta pitoisuuden osalta on toistaiseksi avoin.
Strippaus voidaan tehdä esimerkiksi täytekappaleilla täytetyssä strippaustornissa, jossa vesi virtaa ylhäältä alas ja ilmaa puhalletaan vastavirtaan alhaalta ylös. Muista kohteista saatujen kokemusten perusteella tarvittava strippaustornin korkeus on Saurion tapauksessa noin 5 – 6 m korkea, mikäli tavoitellaan noin 95 % TCE ja PCE vähenemää. Mikäli alkupitoisuus on matalampi ja
esim. 80 %:n vähenemä riittää, tarvittava tornin korkeus voi olla 3 – 4 m. Tarvittava ilmamäärä
on ilma:vesi –suhteena ilmaistuna luokkaa 15:1 – 20:1. Eli jos vettä käsitellään 500 m3/vrk (21
m3/h), niin tarvittava ilmamäärä on 320 - 420 m3/h. Tornin halkaisija on alustavasti 1 – 2 m.
Altaassa toteutettu ilmastus ei vaadi niin korkeaa tilaa kuin strippaustorni. Tällöin tarvitaan kuitenkin betonirakenteinen tai teräsrakenteinen allas ja enemmän pinta-alaa. Lisäksi järjestelmään
kuuluu hienokuplailmastimet ja ilman tuottamiseen tarvittava kompressori. Tyypillisesti altaan
syvyys on vähintään 3 m. Viipymä altaissa on tyypillisesti 10 – 30 min, mikä Saurion tapauksessa
tarkoittaisi noin 10 m3:n allasta (3,3 m2, jos syvyys on 3 m). Ilmamäärä on tyypillisesti 0,8 – 1,2
m3/vesi-m3 eli Saurion tapauksessa noin 25 m3/h. Vaikka käytetyt ilmamäärät ovat pienempi
kuin strippauksessa, tarvitaan sen tuottamiseen suhteessa enemmän energiaa, kun ilma joudutaan ”puskemaan” vesipatsaan läpi.
5.1.3
Kalvosuodatus
Kalvosuodatus perustuu aineiden erottamiseen puoliläpäisevän kalvon avulla. Puoliläpäisevällä
kalvolla tarkoitetaan huokoista filmiä, joka toimii valikoivana esteenä aineiden kulkeutumiselle.
Aineiden kulkeutuminen kalvon läpi saadaan aikaan ulkoisen paineen (pumppauksen) avulla. Vesi
läpäisee kalvon, kun taas tiettyä kokoluokkaa suuremmat aineet jäävät (väkevöityvät) kalvon tulopuolelle. Tyypillisesti tuoteveden saanto on noin 70 %. Loppuosa vedestä joudutaan johtamaan
viemäriin tai muuhun jatkokäsittelyyn ns. rejektivetenä sen sisältämistä epäpuhtauksista riippuen.
Kalvosuodatusmenetelmät jaotellaan mikrosuodatukseen, ultrasuodatukseen, nanosuodatukseen
ja käänteisosmoosiin kalvon huokoskoon mukaan. Huokoskooltaan suurimmassa mikrosuodatuksessa kalvon reikäkoko on 0,1 – 10 mikrometriä ja pienimmässä käänteisosmoosissa
0,1 – 1 nanometriä. Käyttöpaine riippuu mm. kalvon huokoskoosta ja näin esim. käänteisosmoosin (10 – 30 bar) käyttöpaine on selvästi suurempi kuin mikrosuodatuksen (0,2 – 2 bar).
Kalvolaitteistojen toimittajat tekevät yleensä laitteistojen mitoituksen annettujen lähtötietojen
(mm. vedenlaatu, virtaama, lämpötila) pohjalta. Liuottimet kuten PCE ja TCE ovat molekyylikool-
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
18
taan pieniä yhdisteitä, joten niiden erottamiseen vedestä tarvitaan käänteisosmoosilaitteisto. Siten käyttöpaineet ovat melko korkeita, mikä nostaa laitteiston energiankulutusta.
Saurion suojapumpumpatun veden käsittelyyn ei ensisijaisesti suositella kalvosuodatusta, koska
tavoitteena on saada mahdollisimman paljon vedestä hyötykäyttöön. Jos suojapumpatun veden
määrä on 500 m3/d, niin tuotevedeksi saadaan tästä arviolta noin 350 m 3/d. Liuotinpitoinen rejektivesi (150 m3/d) joudutaan johtamaan yhdyskuntajätevedenpuhdistamolle tai muuhun jatkokäsittelyyn. Rejektiveden liuottimien ja muiden epäpuhtauksien pitoisuudet ovat yli kolminkertaisia raakaveteen nähden. Rejektivesi on kuitenkin hyvin laimeaa tavanomaiseen viemäriveteen
verrattuna.
5.1.4
Tilanvaraus suojapumpatun veden käsittelylle
Valittavasta käsittelymenetelmästä riippuen suojapumpatun veden käsittelyyn tarvitaan tilaa joistakin kymmenistä neliömetreistä noin sataan neliömetriin. Tämä edellyttää pohjavesilaitoksen
laajennusta. Laajennussuunta on esitetty tilavarauksena jäljempänä kuvatuissa suunnitelmissa.
6.
VALITUN PROSESSIN KUVAUS JA TOTEUTUSTAPA
Saurion uuden vesilaitoksen prosessi koostuu kokonaisuudessaan seuraavista käsittelyvaiheista:
-
pohjaveden pumppaus
UV-desinfiointi (primääridesinfiointi)
ilmastus alipaineessa
lipeän syöttö (tarvittaessa)
klooraus eli hypokloriitin syöttö (sekundääridesinfiointi / verkostodesinfiointi)
alavesisäiliö ja verkostopumppaus
Käsittelyprosessi on esitetty kaaviomuodossa piirustuksessa 011. Käsittelyprosessi on kuvattu
tarkemmin seuraavissa kappaleissa.
Suojapumpatun (liottimia sisältävän) veden jatkokäsittelytarve vesilaitoksella riippuu pumppauksen yhteydessä tehtävästä esikäsittelystä, joka selviää erillisen suunnitelman valmistuttua. Uuden vesilaitoksen esisuunnitelmassa liuotinpitoisen veden käsittely otetaan huomioon vain tilavarauksena. Tällöin laitosta on mahdollista laajentaa myöhemmässä vaiheessa, kun Saurion vedenottomäärän kasvattamiseen ja liuotinpitoisen veden hyödyntämiseen on saatu vesilupa. Ensimmäisessä vaiheessa laitoksen koneistotilaan on varattu tila yhdelle ylimääräiselle ilmastussäiliölle, mikäli ilmastusta joudutaan tehostamaan liuottimien poistoa varten.
6.1
Pohjaveden pumppaus
Pohjaveden pumppaus Saurion vedenottokaivosta uudelle käsittelylaitokselle toteutetaan kahdella vuorottelukäytössä olevalla samanlaisella pumpulla. Toisen pumpun rikkoutuessa toinen toimii
varapumppuna. Pumput sijoitetaan vedenottokaivon koneistotilaan nykyisten kaivopumppujen
paikalle. Pumppujen ominaisuudet ovat seuraavat:
-
Kuiva-asenteinen pumppu pohjaventtiilillä ja ilmausjärjestelmällä varustettuna
Taajuusmuuttajaohjaus
Virtaamamitoitus 125 m3/h, mikä vastaa 2500 m3 vesimäärää 20 tunnin aikana
Nostokorkeus 35 mvp, mistä noin 15 mvp koostuu staattisesta nostokorkeudesta ja putkistohäviöistä ja noin 20 mvp alipaineilmastuksen toimintaan tarvittavasta ylipaineesta
alipaineilmastinsäiliön liitoskohdassa
Teho 15 kW
Raakavedestä mitataan virtaama ja paine uudella laitoksella UV-desinfioinnin jälkeen. Virtaamamittausta käytetään kaivopumppujen ohjaukseen ja painemittauksen perusteella seurataan, että
alipaineilmastuksen tulopaine pysyy oikealla toiminta-alueella. Raakavedestä voidaan mitata
myös pH-arvo ja lämpötila seurantatiedoiksi.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
6.2
19
UV-desinfiointi
UV on helppokäyttöinen ja turvallinen keino veden hygieenisen laadunvarmistamiseksi, miksi se
on suosittu desinfiointimenetelmä pohjavesilaitoksilla. Oikein mitoitettuna UV-säteily inaktivoi
mikrobit tehokkaasti, eikä käsittelyssä muodostu haitallisia sivutuotteita. Desinfiointilaitteet ovat
kompakteja ja helppoja käyttää. Toisaalta UV-desinfiointi ei takaa kloorin tavoin hygieenisen laadun säilymistä verkostossa.
Pienillä laitoksilla UV-laite asennetaan useimmiten laitokselta lähtevän veden putkeen, koska
niissä prosessiin ei aina kuulu vesisäiliöitä tai altaita. Jos alkalointikemikaalin sekoittumista ei
voida varmistaa, annostellaan alkalointikemikaali vasta UV-laitteen jälkeen. Tällöin kalkin saostuminen UV-laitteen lasiin on vähäisempää. Samoin on todettu, ettei lipeää saa koskaan annostella ennen UV-laitetta, muuten suojaputken pinnalle palaa nopeasti tumma vaikeasti poistettava
sakka. Jos jälkikloorausta käytetään rauta- ja mangaanipitoisilla vesillä, kloori annostellaan UVkäsittelyn jälkeen. (VVY 2014)
Saurion uudella vesilaitoksella UV-desinfiointi kannattaa sijoittaa ennen ilmastusta. Tällöin raakaveden mukana tulevat mikrobit inaktivoituvat, mikä vähentää mikrobien mahdollista kasvua ilmastussäiliössä ja alavesialtaassa. Verkostodesinfiointi tehdään natriumhypokloriitilla, joka syötetään veteen ennen alavesisäiliötä.
6.2.1
Mitoitus
Saurion nykyisellä vesilaitoksella on UV-laite. Laite on mitoitettu veden UV-läpäisevyydelle (SAKluku) 1,0 - 1,2, mikä vastaa 97,3 – 97,7 %. Minimiannos (pienimmän intensiteetin ja keskimääräisen viipymän tulo) on vähintään 400 J/m2.
Nykyinen UV-laite (Wedeco AG, BX100-EW) siirretään uudelle vedenottamolle. Laitteen tekniset
tiedot ovat seuraavat:
-
Virtaama max 148 m3/h
UV annos min 400 J/m2
UV Transmission T 1 cm min 96 %
Paine max 16 bar
Veden lämpötila 5 - 60 °C
Tilavuus 92 dm3
Toukokuussa 2015 (tutkimustodistus 26.5.2015) tehdyn raakaveden UV-läpäisevyysmittauksen
perusteella Saurion raakaveden UV-läpäisevyys on 98,6 %. Nykyinen UV-laite soveltuu veden käsittelyyn mitoitusvirtaamalla siten, että ilmoitettu pienin UV-annos toteutuu.
6.2.2
Tekninen toteutus ja toimintakuvaus
Nykyisen UV-laitteen soveltuvuus kohteeseen varmistetaan vielä jatkosuunnittelussa. UV-säteilijä
varustetaan ohjauskeskuksella ja säätimillä siten, että UV-säteilytehoa säädetään jatkuvasti virtaaman mukaan. Säteilytehon heikentymisestä ja vastaavista vikatilanteista UV-desinfioinnissa
saadaan hälytykset ohjauskeskukselta automaatiojärjestelmään.
UV-laitteen toiminnan ohjaamiseen käytetään raakaveden virtaamamittausta. Raakavesipumppauksen käynnistäminen suoritetaan siten, että UV-laitteelle annetaan riittävä lämpenemisaika täyden säteilytehon saavuttamiseksi ennen kuin raakavesipumppu käynnistetään ja veden virtaus
UV-laitteen läpi alkaa.
Saurion uudella vesilaitoksella UV-laite sijoitetaan heti prosessin alkuun raakavesipumppujen jälkeen ennen ilmastusta ja pH:n säätöä. Tällä minimoidaan mikrobikasvuston muodostuminen ilmastus- ja alavesisäiliöön sekä estetään UV-lamppujen likaantuminen lipeä johdosta. Vesi pumpataan UV-laitteiston läpi kaivopumpuilla.
6.3
Alipaineilmastus
Alipaineilmastuksessa veden hapetus ja happamien kaasujen poisto tapahtuu kolonnissa (strippaus). Tuleva pohjavesi johdetaan paineputkella täytekappaleilla täytettyyn ilmastuskolonnin
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
20
(NWA). Ennen tätä vaihetta vesi ei ole ollut kosketuksissa ilman kanssa. Ilma imetään paineellisena tulevan pohjaveden sekaan, joka sumutetaan ja edelleen pisaroidaan niin sanotussa alipaineistetussa strippauskolonnissa. Kolonniin syötetty vesi valuu alaspäin painovoimaisesti.
Kolonnista imetään ilmaa ja ilman mukana poistuu veteen liuenneita kaasuja (hiilidioksidi). Hapankaasujen poistumisen seurauksena veden pH-arvo nousee 0,5 – 2 yksikköä. Jäännöshiilidioksidin määrä voidaan säätää halutulle tasolle. (Ferroplan)
6.3.1
Mitoitus
Laitetoimittaja (esim. Ferroplan) vastaa laitteiston mitoituksesta. Laitteisto mitoitetaan virtaamalle 2500 m3/d (125 m3/h) ja vapaan hiilidioksidin lähtöpitoisuudelle 55 mg/l.
Saurion raakaveden ilmastamista kokeiltiin laboratorio-olosuhteissa laitteistolla, joka muistuttaa
suunniteltua alipaineilmastuslaitetta (luku 4.1.1.1). Tämän pohjalta alustavaksi mitoitukseksi arvioidaan noin 10 minuutin ilmastusaika, jolla pH-arvo nousee lähelle arvoa 7,0. Lopullinen pHarvon säätö suoritetaan lipeällä, mutta lipeää kuluu vain noin 30 % luvussa 4 esitetystä määrästä, joka on laskettu huomioimatta ilmastuksen vaikutusta.
6.3.2
Tekninen toteutus ja toimintakuvaus
Vesi pumpataan laitteistoon vedenottokaivossa olevilla kaivopumpuilla.
Laitetoimittajalle (Ferroplan) tehdyn alustavan kyselyn mukaan kaasujen strippaus tehdään kahdessa rinnakkaisessa NWA-ilmastusyksikössä, joiden periaate on kuvattu edellä. Kummankin ilmastusyksikön (säiliön) korkeus on 2,5 m ja halkaisija 1,6 m. Säiliöt varustetaan pisaranerotuskammiolla ja täytekappaleilla.
Laitteistoon kuuluu keskipainepuhallin, jossa paine-ero on maksimissaan 2700 Pa ja ilmavirtaus
maksimissaan 40 m3/min. Alipaineilmastukseen otettava ilma kanavoidaan laitteistoon ulkoilmasta. Tällöin alipaineilmastuksessa käytettävä ilmavirtaus voidaan suodattaa siten, että ulkoilman
epäpuhtaudet eivät pääse kosketuksiin raakaveden kanssa. Ilmansuodatinten painehäviö huomioidaan puhaltimien mitoituksessa. Talvella alipaineilmastuksessa käytettävä ilma ei kanavoinnista
johtuen jäähdytä koko laitosrakennusta. Vesi-ilma –suhteen perusteella tarkasteltuna ilman määrä ei ole kylmimmilläänkään niin suuri, että se aiheuttaisi jäätymisongelmia, kunhan ilman virtaus pysäytetään aina samanaikaisesti veden virtauksen pysähtyessä.
Alipaineilmastussäiliöistä poistettava ilma johdetaan poistokanavalla puhaltimelta rakennuksen
katolle tai ulkoseinälle. Poistoilma voidaan päästää ulkoilmaan sellaisinaan, mikäli ilmastimissa ei
käsitellä liuotinpitoista pohjavettä. Jos puhtaan raakaveden ilmastukseen suunnitelluille alipaineilmastimille johdetaan esimerkiksi esikäsiteltyä, pieniä liuotinpitoisuuksia sisältävää vettä,
tulee poistoilman käsittelytarve tarkistaa. Mahdollisesti tarvittavan poistoilman käsittelylaitteiston
sijoittamista varten voidaan hyödyntää tilavarausta, joka on tehty liuotinpitoisten vesien käsittelyä varten.
Ilmastuksesta vesi johdetaan putkella alavesisäiliöön. Jatkosuunnittelussa putken rakennetta tarkennetaan, jotta voidaan huomioida alipaineilmastuksen jälkeen syötettävien kemikaalien sekoittuminen ja veden tasainen leviäminen alavesisäiliöön purettaessa.
6.4
pH:n säätö
6.4.1
Mitoitus
Verkostoon johdettavan veden pH:ta nostetaan tarvittaessa lipeällä (NaOH). Lipeän annostelutarve riippuu hiilidioksidin poiston tehokkuudesta alipaineilmastuksessa. Lipeää varaudutaan
syöttämään 30 % luvussa 4 lasketusta maksimäärästä eli 13 g/m3 (maksimi 42 g/m3) eli 50
%:sta lipeäliuosta käytettäessä 25 g/m3 (maksimi 84 g/m3). Mitoitusvirtaamatilanteessa lipeäliuosta annostellaan noin 2,1 l/h (maksimi 6,9 l/h), kun liuoksen tiheys on 1,53 kg/l. Vuorokausitasolla tämä vastaa noin 41,2 l/d (maksimi 137 l/d).
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
6.4.2
21
Tekninen toteutus ja toimintakuvaus
Kemikaalit (lipeä ja kloori) syötetään alavesisäiliöön menevään putkeen. Riittävä sekoitus varmistetaan asentamalla putkeen staattinen sekoitin.
Annostelupumppuja hankitaan kaksi kappaletta, joista toinen on normaalisti varalla. Pumput ovat
magneettitoimisia kalvoannostelupumppuja, joiden kapasiteetti on 8,0 l/h. Automaatiojärjestelmään toteutetaan maksimiannostelun asetusarvo, jolla annostelu voidaan rajoittaa pHmittauksesta riippumatta asetetulle tasolle.
Lipeän annostelua varten laitokselle hankitaan muovisäiliö, jonka tilavuus on 2000 litraa. Säiliölle
hankitaan oma varoallas. Säiliö voidaan varustaa pinnankorkeuteen tai punnitukseen perustuvalla
määrämittauksella.
Lipeän kulutus mitoitusvirtaamalla on noin 300 litraa viikossa ja noin 1 200 litraa kuukaudessa.
Siten suurin tarkoituksenmukainen kertatäyttöerä on noin 1000 l. Pienempiäkin kertatäyttöeriä
voidaan käyttää, mutta tällöin kemikaalitäydennys on tehtävä useammin. Kuljetussäiliö tulee siirtää sisälle vesilaitosrakennukseen ennen lipeän pumppausta kuljetussäiliöstä laitoksen varastosäiliöön, jotta laitosrakennuksen ulkopuolelle ei tarvitse tehdä kemikaalien purkupaikan edellyttämiä rakenteita (kemikaalivuotojen johtaminen purkupaikalta varoaltaaseen, henkilösuojausvälineet).
Veden pH mitataan kaksiosaisen alavesisäiliön ensimmäisen osan jälkeen ja toisen kerran verkostoon pumpattavasta vedestä. Lipeän annostelua säädetään ensimmäisen (alavesisäiliön) pHmittauksen perusteella. Saman mittauksen perusteella annetaan myös hälytykset veden liian
korkeasta ja matalasta pH-arvosta sekä tarvittaessa pysäytetään laitoksen toiminta. Mikäli laitos
pysähtyy alavesisäiliön veden pH-arvon kohoamisesta johtuen, ei vettä ole vielä ehditty johtaa
lainkaan verkostoon. Verkostoon pumpattavan veden pH-arvon mittauksella seurataan verkostoveden pH-arvoa ja varmistetaan alavesisäiliön pH-mittauksen tulos. Myös verkostoveden pHmittauksen perusteella voidaan pysäyttää laitoksen toiminta hälytysrajojen ylittyessä.
6.5
Klooraus
Syötettäessä veteen natriumhypokloriittiliuosta muodostuu vapaata klooria, joka tuhoaa mikrobisoluja hapettamalla. Kloori on tehokas desinfiointikemikaali, joka säilyttää tehonsa kohtuullisesti myös verkostossa.
Vapaan kloorin desinfiointiteho riippuu kuitenkin vahvasti veden pH-arvosta. Veden pH:n ollessa
7,0 noin 75 % vapaasta kloorista on mikrobeja tehokkaasti tuhoavassa alikloorihapokemuodossa
ja noin 25 % heikompitehoisessa hypokloriitti-ionimuodossa. pH:n ollessa 8,0 osuudet kääntyvät
päinvastoin, jolloin ainoastaan 25 % vapaasta kloorista on tehokkaassa muodossa.
6.5.1
Mitoitus
Nykyisin Ylöjärvellä syötetään klooria (natriumhypokloriittia) verkostoveteen noin 0,3 mg/l, mitä
käytetään suunnittelun lähtökohtana myös Saurion uudella vesilaitoksella. Kloori rajoittaa biofilmien muodostumista jo alavesisäiliöissä ja edelleen vesijohtoverkostossa aina kuluttajalle asti.
Lisäksi se varmentaa veden hygieenistä laatua verkostossa.
Klooria annostellaan keskimäärin 0,3 g/m3 (maksimi 0,6 g/m3) eli 15 %:sta natriumhypokloriittiliuosta (NaOCl) käytettäessä keskimäärin 2,0 g/m3 (maksimi 4,0 g/m3). Mitoitusvirtaamatilanteessa hypokloriittiliuosta annostellaan keskimäärin 0,21 l/h (maksimi 0,42 l/h), kun liuoksen tiheys on 1,2 kg/l. Vuorokausitasolla tämä vastaa 4,2 l/d (maksimi 8,3 l/d).
6.5.2
Tekninen toteutus ja toimintakuvaus
Natriumhypokloriittiliuos hankitaan valmiina 15%:na liuoksena. Kemikaalit (lipeä ja kloori) syötetään annostelupumpulla alavesisäiliöön menevään putkeen. Riittävä sekoitus varmistetaan asentamalla putkeen staattinen sekoitin.
Annostelupumppuja hankitaan kaksi kappaletta, joista toinen on normaalisti varalla. Pumput ovat
magneettitoimisia kalvoannostelupumppuja, joiden kapasiteetti on noin 1,0 l/h. Automaatiojär-
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
22
jestelmään toteutetaan maksimiannostelun asetusarvo, jolla annostelu voidaan rajoittaa klooripitoisuusmittauksesta riippumatta asetetulle tasolle.
Kloorin annostelua varten laitokselle hankitaan muovisäiliö, jonka tilavuus on noin 150 litraa. Säiliölle hankitaan oma varoallas. Säiliö voidaan varustaa punnitukseen perustuvalla määrämittauksella.
Natriumhypokloriittiliuoksen kulutus mitoitusvirtaamalla on noin 30 litraa viikossa ja noin 120 litraa kuukaudessa. Suurin tarkoituksenmukainen kertatäyttöerä on noin 30 – 60 litraa. Täyttö voidaan suorittaa suoraan kemikaalikanistereista. Varastointiajan ei tulisi ylittää noin kuukautta, jotta natriumhypokloriitti ei ehdi hajota säilytyksen aikana. Kuljetussäiliö tai -säiliöt tulee siirtää sisälle vesilaitosrakennukseen ennen klooriliuoksen tyhjennystä laitoksen varastosäiliöön.
Vapaan kloorin pitoisuus mitataan kaksiosaisen alavesisäiliön ensimmäisen osan jälkeen ja verkostoon pumpattavasta vedestä. Kloorin annostelua säädetään ensimmäisen (alavesisäiliön) vapaan kloorin pitoisuusmittauksen perusteella. Saman mittauksen perusteella annetaan myös hälytykset veden liian korkeasta ja matalasta klooripitoisuudesta sekä tarvittaessa pysäytetään laitoksen toiminta. Verkostoon pumpattavan veden vapaan kloorin pitoisuusmittauksen perusteella
seurataan kloorin annostelun toimintaa ja huolehditaan erityisesti siitä, että mikäli alavesisäiliössä tapahtuvan viipymän aikana vedestä kuluu klooria, tämä hävikki korvataan kloorin annostelua
vastaavasti kasvattamalla siten, että verkostoon johdettavassa vedessä on haluttu klooripitoisuus. Myös verkostoveden vapaan kloorin pitoisuusmittauksen perusteella voidaan pysäyttää laitoksen toiminta hälytysrajojen ylittyessä.
6.6
Alavesisäiliö ja verkostopumppaus
Nykyisen Saurion vedenottamon yhteydessä oleva alavesisäiliö on kooltaan 110 m3 maksimivirtaaman ollessa 2000 m3/vrk. Uuden laitoksen mitoitusvirtaama on 2 500 m3/vrk, jolloin suhteessa samankokoisen alavesisäiliön tilavuus on 140 m3. Tämän kokoinen alavesisäiliö mahdollistaa
reilun tunnin mittaisen huoltokatkon vedenottamon toiminnassa ilman, että katkolla on vaikutuksia verkostoon. Nykyisiä ylävesisäiliöitä käytetään kulutusvaihteluiden tasaukseen, joten vettä ei
ole tarvetta varastoida Saurion alavesisäiliössä.
Verkostopumppaus toteutetaan kahdella vuorottelukäytössä olevalla samanlaisella pumpulla. Toisen pumpun rikkoutuessa toinen toimii varapumppuna. Pumput sijoitetaan uuden laitosrakennuksen koneistotilaan. Pumppujen ominaisuudet ovat seuraavat:
Kuiva-asenteinen pumppu pohjaventtiilillä ja ilmausjärjestelmällä varustettuna
Taajuusmuuttajaohjaus
Virtaamamitoitus 125 m3/h, mikä vastaa 2500 m3 vesimäärää 20 tunnin aikana
Nostokorkeus 80 mvp, jolla saadaan vesi nostettua ylävesisäiliöön
Teho 45 kW
Verkostovedestä mitataan virtaama ja paine sekä pH-arvo ja vapaan kloorin pitöisuus. Pumppuja
ohjataan verkostopaineen mittauksen perusteella siten, että verkostopaineen asetusarvo voi
vaihdella vuorokauden aikana. Virtaamamittausta käytetään verkostoon pumpatun vesimäärän
rekisteröintiin. Lisäksi virtaamalle voidaan asettaa maksimirajoitus siten, että asetettua virtaamaarvoa ei ylitetä. Verkostovedestä voidaan mitata myös lämpötila seurantatiedoksi.
6.7
Näytteenotto
Laitokselle on suunniteltu seuraavat näytteenottopisteet:



Pohjaveden pumppaamo
Alavesisäiliö
Tuotevesi / verkostoon lähtevä vesi
Pohjavesipumppaamon ja verkostoon lähtevän veden näytteet saadaan suoraan paineputkesta,
joka on varustettu näytteenottohanalla. Alavesisäiliöstä näyte otetaan näytevesipumpulla. Raakavedestä voidaan ottaa kertanäytteitä, muista näytteenottopisteistä näytevesi johdetaan jatkuvasti vedenlaatumittareille. Näytevedet palautetaan prosessiin. Näytteenottojärjestelyt tarkennetaan jatkosuunnittelussa.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
7.
23
ALUEPUTKISTOT
Raakavesi johdetaan Saurion kaivosta vedenottamolle muoviputkea pitkin (halkaisija 200). Käsitelty vesi johdetaan verkoston liitoskohtaan Mikkolantielle muoviputkella (halkaisija 200). Vedenottamolla muodostuvat jätevedet (harmaita vesiä) johdetaan Saurion tiellä kulkevaan viemärilinjaan. (Piirustus 021)
8.
RAKENNUSTEKNISET TYÖT
8.1
Uusi laitosrakennus
Suunnittelut toimenpiteet sisältävät uuden pohjavesilaitoksen rakentamisen ja aitaamisen. Arkkitehtoninen ilme materiaaleineen muotoillaan siten, että rakennus sopeutuu ympäröivään vanhaan asutusalueeseen mahdollisimman hyvin. Rakennuksen sijoittelussa ja logistiikassa pyritään
muokkaamaan alueen maastoa mahdollisimman vähän sekä ottamaan tontilla sijaitseva vanha
kuusiaita mahdollisimman hyvin huomioon. Piha-alueille sijoitetaan istutuksia maisemoimaan metalliset aitarakenteet, jolloin ne sulautuvat paremmin kohteen harjumaisemaan.
Vedenottamon alustavassa pohjapiirroksessa on esitetty altaiden ja laitteiden sijainti tilavaraustasolla (Piirustus 002). Pohjapiirroksessa on varattu tila myös yhdelle lisäsuodattimelle (esim. aktiivihiilisuodatin). Jos raakaveden liuotinpitoisuudet edellyttävät käsittelyä, tarvitaan veden käsittelyyn enemmän laitekapasiteettia ja laajennuksen toteuttamista. Piirustuksessa 001 on esitetty
alueen asemapiirros sekä piirustuksessa 003 pituusleikkaus rakennuksen sijoittumisesta rinteeseen. Myös laitoksen laajennussuunta on merkitty asemapiirrokseen.
8.1.1
Piharakenteet
Maanpinnan kallistus tehdään poispäin johtavaksi 3 metrin matkalta rakennuksen ulkoseinälinjasta mitattuna. Piharakenteissa huomioidaan mahdollinen sadevesien imeyttäminen maastoon. Rakennukset varustetaan sadevesi- ja salaojajärjestelmillä, joilla vesi johdetaan pois rakennuksen
ympäriltä. Kattovesien poisjohtaminen suunnitellaan yhdessä sadevesijärjestelmän suunnittelun
kanssa. Mikäli rakennuksen osia joudutaan sijoittamaan pohjaveden pinnan alapuolelle, on rakenteet eristettävä paineellisen veden vaikutusta varten.
8.1.2
Perustukset
Perustukset tehdään maanvaraisesti teräsbetonirakenteina paikallavaluna. Suunniteltu käyttöikä
on 50 vuotta. Rakenteiden sisäpuoliset täytöt toteutetaan käyttämällä 500 mm paksua kerrosta
pestyä sepeliä. Perustukset salaojitetaan ja lämpöeristetään kosteutta ja rakenteiden sekä muiden kuormitusten kestävällä solumuovieristeellä. Eristämisen toteutuksessa on huomioitava tarvittavien lämmöneristeen siirtymäkiilojen tarve rakennusten, kulkuväylien, putkistojen sekä piharakenteiden liittymäkohdissa, mahdollisten routavaurioiden välttämiseksi.
Perustuskaivannot voidaan tehdä pääsääntöisesti luiskattuina.
8.1.3
Maanalaiset seinät
Altaiden ja rakennusten maanalaiset seinä- ja lattiarakenteet tehdään paikalla valettavina teräsbetonirakenteina, rakennesuunnitelmien mukaisesti. Suunniteltu käyttöikä on 50 vuotta. Altaiden
tiiviyskoe suoritetaan altaan rakenteen valmistuttua. Allas täytetään vedellä ja seurataan esiintyykö siinä vuotoja. Esiintyvät vuotokohdat korjataan injektoimalla.
8.1.4
Alapohjat
Alapohja tehdään maanvaraisena paikalla valettavana teräsbetonirakenteena, rakennesuunnitelmien mukaisesti. Mikäli rakennusta laajennetaan siten, että toimisto- ja työskentelytilat sijoittuvat suoraan maanvaraisen laatan päälle, tulee alapohjan alle sijoittaa radon-putkisto. Radonputkisto toteutetaan erillisen suunnitelman mukaisesti ja se varustetaan radonimureilla. Imurei-
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
24
den puhallussuunta tarkistetaan ennen niiden käyttöönottoa, asennuksen jälkeen. Alapohjarakenteet tiivistetään rakenteiden liitoskohdissa sekä kaikkien läpivientien osalta erillisellä radonkermillä.
8.1.5
Ulkoseinät
Ulkoseinät muodostuvat pelti-villa-pelti sandwich-elementeistä ja teräspilareista, jotka toimivat
kantavana osana, rakennesuunnitelmien mukaisesti. Ulkoseinän julkisivuverhous tehdään vaakasuuntaisella puupaneloinnilla ja -rimoituksella arkkitehtisuunnitelmien mukaisesti.
8.1.6
Väliseinät
Kantavat väliseinät tehdään teräsbetonisina rakennesuunnitelmien mukaisesti, joko paikalla valettuna tai elementtirakenteisina. Kevyet väliseinät tehdään paikalla muurattuna käyttäen 130
mm Kahitiiltä.
Allasrakenteiden seinät tehdään teräsbetonista, rakennesuunnitelmien mukaisesti. Suunniteltu
käyttöikä on 50 vuotta.
8.1.7
Pilarit ja palkit
Pilarit ja palkit tehdään teräspilareina rakennesuunnitelmien mukaisesti. Mahdolliset allasrakenteisiin tulevat pilarit ja palkit tehdään teräsbetonista joko paikalla valettuna tai elementtirakenteisina rakennesuunnitelmien mukaan. Suunniteltu käyttöikä on 50 vuotta.
8.1.8
Välipohjat
Välipohjat tehdään paikalla valettuina teräsbetonirakenteina rakennesuunnitelmien mukaisesti.
Välipohjien suunnittelussa otetaan huomioon tarvittavat haalaus-, huolto- ja iv-aukot.
8.1.9
Hoitotasot ja kulkusillat
Hoitotasot ja kulkusillat sekä näiden portaat tehdään teräsrakenteisina, rakennesuunnitelmien
mukaisesti. Tasojen ja siltojen kiinnityskohdat huomioidaan ympäröivissä rakenteissa.
8.1.10 Alakatot
Alakattojen kiinnitykset tehdään kosteuden ja kuormitukset kestävillä kiinnikkeillä. Alakattoihin
sijoitetaan avattavia huoltoluukkuja. Huoltoluukkujen sijoittelu määritetään niin, että mahdollisimman monta huoltotoimenpidettä voidaan suorittaa luukun kautta. Luukkujen kiinnitys alakattolevyyn varmistetaan, alakattolevyn taakse asennettavalla kosteuden kestävällä, metallisella
kehikolla.
8.1.11 Yläpohjat
Yläpohja tehdään teräsristikkorakenteisena pulpettikattona rakennesuunnitelmien mukaisesti.
Kattoon tehdään räystäät.
8.1.12 Hormit ja kuilut
Hormit ja kuilut tehdään teräsbetonirakenteina, rakennesuunnitelmien mukaisesti. Hormit varustetaan avattavalla tarkistusluukulla. Luukut tiivistetään hormin rakenteeseen kaasutiiviisti ja tarvittaessa huomioidaan aukon tarvitsema lämmöneristys.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
25
8.1.13 Ovet ja ikkunat
Ulko-ovet ovat teräsrakenteisia ulos aukeavia, lämmöneristettyjä ovia. Väliovet ovat tilan paloluokan vaatimusten mukaisia huullettuja metalliovia. Ikkunat ovat kiinteitä alumiini-ikkunoita.
8.1.14 Vesikatto
Vesikatteen materiaalina on bitumihuopa. Vesikaton alusrakenne muodostuu teräspoimulevyn
päälle tulevasta vesivanerista, höyrynsulusta ja lämmöneristeestä. Vesikatto varustetaan metallisilla tikkailla. Lumiesteet asennetaan kaikkien ulko-ovien yläpuolelle. Vesikaton läpivientien tiivistyksissä käytetään materiaalitoimittajan valmisosia
8.1.15 Portaat
Sisäportaat tehdään teräsrakenteisina.
9.
SÄHKÖTYÖT, AUTOMAATIO- JA INSTRUMENTOINTITYÖT
9.1
Aluesähköistys
Uusi sähköliittymä vedenottamolle, nykyisen vedenottamon sähköasennukset jäävät käyttöön.
Sähköliittymän tarkka koko tarkistetaan toteutussuunnittelussa. Esisuunnitelman mukaisilla tiedoilla laitoksen tuleva huipputeho on noin 85 kW ja pääsulakkeet 125 A. Varaus 160A sähköliittymään myöhemmin tehtävää laitoksen laajennusta varten.
Aluevalaistus pihalle. Portille valaistusta riittävästi videovalvontaa varten.
9.2
Kytkinlaitokset ja jakokeskukset
Pääkeskus varustetaan varavoimaliitännällä, liitännät toteutetaan automaattisella syötönvaihdolla. Laitokselle hankitaan oma varavoimakone katokseen rakennuksen yhteyteen. Tarvittava varavoimateho on yleissuunnitelman tietojen perusteella arvioituna n. 100 kW(125 kVA PRP).
Pääkeskukseen asennetaan verkkoanalysaattori. Laitos suunnitellaan siten, että loistehosta ei aiheudu maksuja.
Sähkökeskuksen kojelähdöissä käytetään ohjaus-, valaistus-, ja pistorasialähdöissä johdonsuojaautomaatteja, suorilla moottorilähdöillä moottorinsuojakatkaisijoita, taajuusmuuttajalähdöissä
kytkinvarokkeita.
9.3
Johtotiet
Johtoteinä käytetään alumiinisia kaapelihyllyjä ja tikkaita. Rakennusten väliset ulkokaapeloinnit
toteutetaan maakaapelointina suojaputkissa.
Tele- ja tietojärjestelmien kaapelointeja varten asennetaan erilliset kaapelihyllyt. Nousukuilut ja
nousujohtojen hyllyt sijoitetaan siten, että sähkö- ja magneettikenttien aiheuttamat häiriöt minimoidaan.
9.4
Johdot ja niiden varusteet
Kaapeloinnit tehdään TN-S järjestelmän mukaiseksi.
Rakennukseen asennetaan maadoituselektrodi ja päämaadoituskisko.
Taajuusmuuttaja-asennukset tehdään EMC-häiriösuojattuna.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
9.5
26
Erityisjärjestelmät
Laitokselle asennetaan valaisinkohtaisilla akuilla oleva turva- ja merkkivalaistusjärjestelmä.
Sisävalaistus LED-valaisimilla, ohjaus liiketunnistimilla.
9.6
Telejärjestelmät
Nykyisen vedenottamon automaatioyhteys on radiolinkki, nykyinen yhteys jää ennalleen. Uudelle
vedenottamolle oma antenni ja radiolinkki Ahvenistolle automaatiota varten, lisäksi uuteen rakennukseen hankitaan kuitu- tai adsl-liittymä valvomo-pc:tä ja videoyhteyksien siirtoa varten.
Kiinteistöön rakennetaan yleiskaapelointijärjestelmä CAT6A S/FTP. Telejärjestelmille ja valvomopc:lle varataan oma UPS-laite.
9.7
Turva- ja valvontajärjestelmät
Kiinteistöön asennetaan palovaroitinjärjestelmä. Järjestelmän hälytykset liitetään automaatioon.
Kiinteistöön asennetaan videovalvontajärjestelmä. Kameroilla valvotaan ulkoalueita sekä tarvittavia prosessin osia. Videovalvontajärjestelmän tallennin valvomo-PC:n yhteyteen, josta kuva on
oltava mahdollista siirtää Ahveniston valvomoon, ja muualle, verkkopohjaisena.
Kiinteistöön asennetaan rikosilmoitusjärjestelmä, ulko-ovet varustetaan magneettikoskettimilla ja
tilat liiketunnistimilla. Hälytykset liitetään automaatioon.
Rakennusautomaatio toteutetaan selostuksen LVI-työt kohdan mukaisesti, rakennusautomaation
pisteet liitetään prosessiautomaatioon. Alakeskukseen tuodaan LVI-toimilaitteilta/ ryhmäkeskuksilta ohjaus-, käyntitila- ja hälytystiedot, hälytykset johdetaan keskusvalvomoon.
9.8
Automaatiotyöt
Uuden laitoksen kaikki prosessit automatisoidaan. Tätä varten hankitaan uusi automaatiojärjestelmä ja se toteutetaan suljettuna järjestelmänä turvallisuussyistä. Laitoksen nykyinen ohjausjärjestelmä ja kaukovalvonnan automaatiojärjestelmä jäävät nykyisiin tiloihin.
Laitosta ohjataan paikallisesti kohteen valvomosta tai Ahveniston valvomosta sekä tarvittaessa
sitä tulee voida ohjata manuaalisesti. Automaation yhdistämiseksi Ahveniston valvomoon hankitaan kohteeseen uusi antenni ja radiolinkki.
Laitoksen automaatio toteutetaan hajautetun automaatiojärjestelmä avulla. Järjestelmä hajautetaan siten, että valvomo- ja raportointilaitteet sijoitetaan valvomotilaan. Loput automaatiojärjestelmästä hajautetaan alakeskukseen, prosessilaitteiden läheisyyteen. Alakeskuksessa sijaitsevat
I/O-yksiköt sekä tarvittavat kenttäväyläyksiköt. Kaikki prosessilaitteet kytketään perinteisellä
I/O:lla. Alakeskukseen tulee kaikki tarvittavien tietoliikenneyhteyksien laitteet. Laiteliitynnät automaatioon toteutetaan alla esitetyn mukaisesti (Taulukko 7-2).
Taulukko 7-2. Automaation laiteliitynnät.
Laitetyyppi
Mittaukset (AI)
Ohjaukset (AO)
Kytkimet (DI)
Ohjaukset (DO)
Suorakäytöt
Taajuusmuuttajat
Moottoriventtiilit
Magneettiset venttiilit
Liityntä
4-20 mA
4-20 mA
Potentiaalivapaa kosketintieto
Potentiaalivapaa kosketintieto 24 vdc / 230 Vac
Perinteinen
Perinteinen / 4-20 mA
Perinteinen
Perinteinen
Tiedonsiirto apulaitetilassa olevan alakeskuksen ja valvomon väillä toteutetaan Ethernettekniikalla.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
27
Prosessiosien automatisoinnissa ei sallita pakettiratkaisuja kuin erityistapauksissa. Pakettiratkaisuja voivat olla mm. kemikaalin valmistuslaitteistot. Mikäli pakettiratkaisuun päädytään, liitetään
sen tärkeimmät tiedot kenttäväylällä tai perinteisellä IO:lla automaatioon.
Mahdolliset paikalliskäytöt toteutetaan siten, että niistä voidaan ohjata laitteita automaatiosta
riippumattomasti. Kemikaalin syöttölaitteiden paikalliskäyttö tulee toteuttaa siten, että yliannostuksen mahdollisuutta ei ole.
Automaatiokeskuksen, I/O-yksiköiden ja valvomolaitteiden sähkönsyöttö on 230VAC. Automaatiojärjestelmän, valvomon laitteiden ja instrumentoinnin sähkönsyöttö varmistetaan UPSlaitteilla. UPS-sähkönsyötön kesto on vähintään 30min.
Taajuusmuuttajat sijoitetaan kentälle ohjattavien laitteiden läheisyyteen.
Prosessin, rakennuksen ja alueen valvontakamerat liitetään automaatioon.
Prosessiautomaatioon liitetään myös seuraavat tiedot: LVI-ohjaukset, -tilatiedot ja hälytykset
murtohälytykset, palohälytykset, sähkökatkohälytykset, UPS:ien hälytykset ja sähköenergiamittaustiedot.
9.9
Instrumentointityöt
Kaikki instrumentit ja niiden välittämät mittaustiedot viedään automaatiojärjestelmään. Kaikki
mittaustulokset raportoidaan automaatiojärjestelmän raportointiohjelman kautta.
Instrumentoinnissa käytettävät sähkönsyöttöjännitteet ovat:


24 VDC (2-johdinmittaukset)
230 VAC (mittausvahvistimet)
Kaikki mittalaitteet varustetaan paikallisnäytöllä, joka sijaitsee joko lähettimessä tai erikseen.
Poikkeuksena tähän ovat painemittaukset, joiden paikallisnäytön korvaa erillinen painemittari.
Rajakytkimissä on tilan indikoiva merkkivalo.
Perinteisten I/O-liityntöjen kaapelointi toteutetaan häiriösuojatuilla kaapeleilla esim. JAMAK ja
NOMAK. Pneumatiikkakaapelointi toteutetaan yhdistelmäkaapeleilla. Perinteisessä I/O-liitäntäiset
laitteet kaapeloidaan alakeskuksille, joihin asennetaan I/O-yksiköt. Kaapelit asennetaan kaapelihyllyille ja valvomossa kaapelijohtokanaviin. Yksittäiset instrumentointikaapelit asennetaan suojaputkiin. Kenttäkotelot varustetaan pursoilmalla.
Kaikki laitteet, kaapelit, keskukset ja kotelot merkitään tunnuksin. Laitetunnukset (positiointi) toteutetaan tilaajan erillisen ohjeistuksen mukaisesti.
10. LVI-TYÖT
Uudisrakennuksen LVI-suunnittelu toteutetaan voimassa olevien RakMR määräyksiä ja ohjeita
noudattaen.
Vedenottamo liitetään kunnalliseen jäte- ja sadevesiviemäriverkkoon, käyttövesi otetaan laitoksen tuottamasta vedestä.
Kiinteistössä oleva toimistotila varustetaan tuloilmanpuhaltimella, sisään puhallettava ilma tulee
olla suodatettua. Tuloilma kanavoidaan myös sähkötilaan. Toimiston lämmönlähteenä toimii sähköpatteri. Tilan poistoilma toteutetaan huippuimurilla, huippuimuriin liitetään myös teknisen tilan
yleispoisto. Huippuimurin yhteydessä äänenvaimennin.
Sähkötila suunnitellaan ylipaineiseksi ja varustetaan ilmalämpöpumpulla, joka toimii tilan jäähdyttimenä.
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
28
Kiinteistössä tulee olla käsienpesuallas. Lämminkäyttövesi tuotetaan pienellä sähköisellä 50 L
seinään kiinnitettävällä lämminvesivaraajalla. Pesuallas viemäröidään hätäsuihkun yhteydessä
olevaan lattiakaivon viemäriin. Lattiakaivo DN110 RST kannella ja sakkapesällä. Kiinteistön viemäri tuuletetaan vesikatolle. Viemäröinti pyritään toteuttamaan siten, ettei se kulje kiinteistön
alapuolisessa allastilassa vaan laatassa allas- ja teknisentilan välissä.
Teknisentilan ilmastuslaitteet vaativat korvaavaa ilmaa 40 m3/min ja korvausilma tilaan tuodaan
seinässä olevan säleikön kautta, raitisilmasäleikön yhteydessä suodatin ja moottoroitu pelti. Pelti
ohjataan kiinni niinä aikoina kun ilmastusprosessi ei ole käynnissä. Pellin ohjaus taloautomatiikasta. Yleispoistoa varten varataan erillinen oma ulkoilmasäleikkö jossa suodattimella varustettu
päätelaite. Ilmastussäiliöiden kostea poistoilma johdetaan kanavalla suoraan katolle.
Teknisentilan ilman lämpötilan tulee olla vähintään +10 C, talvikautena lämpö tuotetaan sähköisellä KsK kiertoilmalämmittimellä.
Rakennuksen alapuolella oleviin altaisiin tuodaan korvausilma ulkoa, molempiin altaisiin omalla
kanavalla. Korvausilma kanavisto tulee varustaa suodattimella ja pieneläinverkolla.
Kiinteistön piha-alueelle sijoitetaan hiekan- (HEK) ja polttonesteenerotuskaivot (PEK), joiden
kautta kiinteistön viemäröinti toteutetaan. PEK tuuletetaan kiinteistön katolle. Piha-alueen vedenpoisto tehdään pinnantasaussuunnitelmien mukaisesti joka määrittää sadevesikaivojen lukumäärän. Salaojat johdetaan perusvesikaivoon, joka liitetään sadevesiviemäröintiin.
Kattovedet johdetaan rännikaivojen kautta piha-alueen sadevesikaivoihin ja -vesiviemäriin, josta
ne joko imeytetään maastoon tai johdetaan kaupungin viemäriin.
Jätevesiviemäri varustetaan tarkastuskaivoilla.
11. ALUSTAVA KUSTANNUSARVIO
11.1 Investointikustannukset
Alla olevassa taulukossa (Taulukko 11-1) on esitetty Saurion uuden vedenottamon ja käsittelylaitoksen alustava kustannusarvio investointien osalta.
Laaditut kustannusarviot perustuvat yksikkökustannusten perusteella laskettuihin hintoihin. Päälaitteista on pyydetty budjettitarjoukset ja laitteiden asennushinnaksi on arvioitu 50 % hankintahinnasta.
Taulukko 11-1. Arvio Saurion pohjavesilaitoksen investointikustannuksista (alv 0%)
Alueputkistot
Laitosrakennus:
Rakennustekniset työt
Koneisto- ja putkistotyöt (1
Sähkö-, instrumentointi- ja automaatiotyöt
LVI-työt
Yhteensä
Suunnittelu ja rakennuttaminen 15 %
Kustannusvaraus 20 %
KAIKKI YHTEENSÄ
Investointikustannus EUR/m3 (2
EUR
27 000
360
250
130
30
797
119
159
1 075
000
000
000
000
000
550
400
950
0,04
1) Arvioon sisältyvät pohjavesikaivon uudet pumput
2) Investointikustannus on laskettu 30 vuoden laskenta-ajalle
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
29
11.2 Käyttökustannukset
Kemikaali- ja energiakustannukset muodostavat merkittävimmän osan pohjavesilaitoksen käyttökustannuksista. Alla olevaan taulukkoon on kerätty Saurion pohjavesilaitoksen käyttökustannustiedot energian ja kemikaalien kulutuksen osalta.
Kemikaalikustannukset perustuvat kemikaalitoimittajilta saatuihin hintatietoihin sekä laskettuihin
arvioihin kemikaalien kulutuksesta Saurion pohjavesilaitoksella. Prosessin energiakustannukset
on laskettu koneiden ja laitteiden arvioidun energian kulutuksen perusteella mitoitusvirtaamatilanteessa. Sähköenergian hintana on käytetty 0,1 EUR/kWh.
Taulukko 11-2. Saurion uuden vedenottamon käyttökustannukset kemikaalien ja energian osalta (ALV
0 %). Laskelmassa virtaamana on käytetty 2 500 m3/vrk (Saurion alueen kokonaisvedenotto).
(EUR/d)
Kemikaalikustannus
Lipeä
Kloori
Energiakustannus
Yhteensä
17
2,7
130
150
(EUR/a)
6
1
47
54
3
(EUR/vesi-m )
200
000
500
700
0,007
0,001
0,052
0,06
12. ESITYS HANKEAIKATAULUKSI
Alustavasti on keskusteltu, että Saurion pohjavesilaitoksen rakennustyöt halutaan aloittaa vielä
vuoden 2015 aikana. Saurion uuden vesilaitoksen varsinaista rakentamista edeltävät vaiheet on
esitetty alla.
Hankkeen suunnittelun ja rakentamisen aikataulutuksen osalta on huomioitava
toteutussuunnittelun kilpailutus noin 1,5 kk
toteutussuunnittelu noin 3 kk
urakoitsijoiden kilpailutus noin 1,5 kk
rakentaminen 6 – 10 kk
Saurion uuden vesilaitoksen vaatimat luvat ja luvan hakemiseen varattava aika hakemuksen vireille saamisesta:
vesilupa 1-1,5 vuotta (Vedenoton lisääminen vaatii uuden vesiluvan. Nykyisellä luvalla
Saurion alueella saa ottaa kokonaisuudessaan 2 000 m3/vrk.)
kaavoitus 3 - 5 kk (ehdotettuun kohtaan rakentamiseen tarvitaan poikkeuslupa)
rakennuslupa 3 – 4 kk
Luvat ovat valituskelpoisia. Näissä aika-arvioissa ei ole huomioitu mahdollista käsittelyaikaa hallinto-oikeudessa tai korkeimmassa hallinto-oikeudessa.
Tampereella 23. päivänä kesäkuuta 2015
RAMBOLL FINLAND OY
Riitta Kettunen
Tekn.Tri
Ryhmäpäällikkö
Risto Mäki
DI
Projektipäällikkö
SAURION POHJAVESILAITOKSEN ESISUUNNITELMA
30
LÄHTEET
FCG Planeko Oy. 2009. Ylöjärven kaupunki - Alkalointitarkastelu Ahveniston, Saurion ja Vilpeen
vedenottamot. Raportti 0724-D1017.
Vesi- ja viemärilaitosyhdistys. 2002. Kalkkikivialkalointi – opas vedensyövyttävyyden vähentämiseksi. Copy-Set Helsinki.
Vesilaitosyhdistys. 2009. Soveltamisopas talousvesiasetukseen 461/2000. Copy-Set Helsinki.
Vesilaitosyhdistys 2014. Talousveden desinfionti ultraviolettivalolla. Vesilaitosyhdistyksen julkaisusarja nro 58. Helsinki 2014