Sisävesilaitosten ravinnekuormituksen vähentäminen
Johdanto
Ravinnekuormituksen pienentämisen perusasioita
Ravinnekuormituksen pienentämiseksi voidaan tehostaa kasvatusprosessia (sisäiset menetelmät) ja poistaa ravinteita (ulkoiset menetelmät).
Kasvatusprosessin tehostamismenetelmiä ovat muun muassa:
Ravinteiden poistomenetelmiä ovat muun muassa:
Fosforista yli 50 % on partikkeleihin sitoutuneena (jopa 80%) ja loppuosa veteen liuenneena. Typestä alle 20 % on partikkeleihin sitoutuneena ja loput typestä on veteen liuenneena.
Partikkelit eli kiintoaine luokitellaan laskeutuvaan ja leijuvaan. Mitä vähemmän vettä käytetään sitä helpompaa olisi kiintoaineen poisto. Allashydrauliikka huipputärkeää partikkeleiden/kiintoaineen poistolle.
Pudotuskorkeus, maaperän rakennettavuus sekä veden määrä ja kesän huippulämmöt määrittävät mitä toimia on teknisesti mahdollista toteuttaa läpivirtauslaitoksilla. Toimien on oltava taloudellisesti mahdollisia.
Mitä tässä hankkeessa tehtiin?
Hankkeessa käytiin läpi aiempia ratkaisuja ja suunniteltiin uusia kiintoaineen poiston rakenteita. Hankkeessa laskettiin kuormituksen pienentämisen kustannusvaikutuksia eri vaihtoehdoille. Tehtiin suunnitelmat kahden laitoksen
hapetusjärjestelmiksi, jotka yritykset toteuttivat. Teknisen suunnittelun, toteutuksen ja laskelmat teki Martti Naukkarinen (Clewer Aquaculture).
Luonnoksia uusista teknisistä ratkaisuista uoma-altaiden lietteenpoiston tehostamiseksi
Ilmastuksella aikaansaatu pyörre lietetaskuun. Ilmastuksen avulla saadaan tehostettua partikkeleiden kulkeutumista lietesuppiloihin:
Lietetaskun sijoittaminen poikittain uoma-altaaseen, lietevesien johtaminen rumpusiivilälle:
Lietetaskun sijoittaminen pitkittäin uoma-altaaseen, lietevesien johtaminen rumpusiivilälle:
Veden osittaiskierrätys partikkelisuodatuksen kautta, lietevedet rumpusiivilälle:
Mixed cell (soluvirtaus), jossa useita lietesuppiloita/keräimiä sijoitettu uoma-altaaseen ja tulovesi johdetaan useasta kohtaa altaaseen, jolloin saadaan pyöröaltaan hydrauliikkaa uoma-altaaseen:
Pyöröaltaan lietteenpoistoratkaisuita
Tehokas kiintoaineen poisto pyöröaltailta, mikä sisältää altaalta poistuvan veden siivilöinnin ja syntyvän lieteveden (rumpusiivilältä ja altaan pystyselkeyttimeltä) tiivistyksen (kemikaloinnin) ja lietteen keruusäiliön:
Hapetus
Veden happipitoisuuden laskiessa ensin heikkenee rehun hyväksikäyttökyky eli rehukerroin kasvaa. Vasta sen jälkeen, noin 60 % hapen kyllästeisyydessä, heikkenee kalojen ruokahalu. Hapetukseen tarvittava happi voidaan itse tuottaa paikallisesti happigeneraattorilla (PSA-järjestelmä, Pressure Swing Adsoprtion) tai hankkia nestehappena (LOX, Liquid Oxygen).
PSA järjestelmä (kuva vasemmalla) ja LOX säiliö (kuva oikealla):
Happi voidaan liuottaa veteen esimerkiksi paineellisessa säiliössä (kuva vasemmalla) tai valutustornissa (kuva oikealla):
Uoma-altaiden tulovesikanavasta pumpataan vettä hapettimien (paineelliset kartiohapettimet) kautta altaisiin:
Uoma-altaiden tulovesikanavasta pumpataan vettä hapettimien (paineettomat valutushapettimet) kautta altaisiin:
Toimien kustannusten arvioinnin oletuksia
Hapetus:
Maauoma-altaan kiintoaineen keräys:
Saneeraus pyöröaltaiksi:
Vaihtoehtojen kustannukset
Lähde ja lisää aiheesta:
Jouni Vielma Sisävesilaitosten ravinnekuormituksen vähentäminen 6.11.19.pdf
Ravinnekuormituksen pienentämiseksi voidaan tehostaa kasvatusprosessia (sisäiset menetelmät) ja poistaa ravinteita (ulkoiset menetelmät).
Kasvatusprosessin tehostamismenetelmiä ovat muun muassa:
- Rehut ja ruokinta
- Ilmastus ja hapetus
- Kalamateriaalin valintajalostus
Ravinteiden poistomenetelmiä ovat muun muassa:
- Laskeutus: lietetasku, pyörre- ja pystyselkeytin, laskeutusallas
- Siivilöinti: mm. rumpusuodatin, erilaiset kantoaineet (hiekka, turve, muovit)
- Muita menetelmiä: mm. flotaatio, saostus
Fosforista yli 50 % on partikkeleihin sitoutuneena (jopa 80%) ja loppuosa veteen liuenneena. Typestä alle 20 % on partikkeleihin sitoutuneena ja loput typestä on veteen liuenneena.
Partikkelit eli kiintoaine luokitellaan laskeutuvaan ja leijuvaan. Mitä vähemmän vettä käytetään sitä helpompaa olisi kiintoaineen poisto. Allashydrauliikka huipputärkeää partikkeleiden/kiintoaineen poistolle.
Pudotuskorkeus, maaperän rakennettavuus sekä veden määrä ja kesän huippulämmöt määrittävät mitä toimia on teknisesti mahdollista toteuttaa läpivirtauslaitoksilla. Toimien on oltava taloudellisesti mahdollisia.
Mitä tässä hankkeessa tehtiin?
Hankkeessa käytiin läpi aiempia ratkaisuja ja suunniteltiin uusia kiintoaineen poiston rakenteita. Hankkeessa laskettiin kuormituksen pienentämisen kustannusvaikutuksia eri vaihtoehdoille. Tehtiin suunnitelmat kahden laitoksen
hapetusjärjestelmiksi, jotka yritykset toteuttivat. Teknisen suunnittelun, toteutuksen ja laskelmat teki Martti Naukkarinen (Clewer Aquaculture).
Luonnoksia uusista teknisistä ratkaisuista uoma-altaiden lietteenpoiston tehostamiseksi
Ilmastuksella aikaansaatu pyörre lietetaskuun. Ilmastuksen avulla saadaan tehostettua partikkeleiden kulkeutumista lietesuppiloihin:
Lietetaskun sijoittaminen poikittain uoma-altaaseen, lietevesien johtaminen rumpusiivilälle:
Lietetaskun sijoittaminen pitkittäin uoma-altaaseen, lietevesien johtaminen rumpusiivilälle:
Veden osittaiskierrätys partikkelisuodatuksen kautta, lietevedet rumpusiivilälle:
Mixed cell (soluvirtaus), jossa useita lietesuppiloita/keräimiä sijoitettu uoma-altaaseen ja tulovesi johdetaan useasta kohtaa altaaseen, jolloin saadaan pyöröaltaan hydrauliikkaa uoma-altaaseen:
Pyöröaltaan lietteenpoistoratkaisuita
Tehokas kiintoaineen poisto pyöröaltailta, mikä sisältää altaalta poistuvan veden siivilöinnin ja syntyvän lieteveden (rumpusiivilältä ja altaan pystyselkeyttimeltä) tiivistyksen (kemikaloinnin) ja lietteen keruusäiliön:
Hapetus
Veden happipitoisuuden laskiessa ensin heikkenee rehun hyväksikäyttökyky eli rehukerroin kasvaa. Vasta sen jälkeen, noin 60 % hapen kyllästeisyydessä, heikkenee kalojen ruokahalu. Hapetukseen tarvittava happi voidaan itse tuottaa paikallisesti happigeneraattorilla (PSA-järjestelmä, Pressure Swing Adsoprtion) tai hankkia nestehappena (LOX, Liquid Oxygen).
PSA järjestelmä (kuva vasemmalla) ja LOX säiliö (kuva oikealla):
Happi voidaan liuottaa veteen esimerkiksi paineellisessa säiliössä (kuva vasemmalla) tai valutustornissa (kuva oikealla):
Uoma-altaiden tulovesikanavasta pumpataan vettä hapettimien (paineelliset kartiohapettimet) kautta altaisiin:
Uoma-altaiden tulovesikanavasta pumpataan vettä hapettimien (paineettomat valutushapettimet) kautta altaisiin:
Toimien kustannusten arvioinnin oletuksia
- Vuosituotanto 200 tn
- Virtaama 2 – 2,5 m3/s
- Uoma-altaita 12 kpl, kokonaistilavuus 12000 m3
- Lämpötila kesällä ei nouse yli 22 asteen
Hapetus:
- Lisätään heinäkuussa 1,5, elokuussa 2,5 ja syyskuussa 2,0 mg/litra
- Investoinnit: nestehappiasema, kartiot, pumput, putkitukset, anturit, virtausmittarit, varavoima, sähköt yms. asennuksineen
Maauoma-altaan kiintoaineen keräys:
- 12 kpl 50-70 m pitkiä uomia
- Pohjan pinnan tasaus, iso betoninen lietteenkeräysalue, päälle ilmastus
- Pohjapoiston kautta noin 1/3 virtaamasta rumpusiivilään
- Rumpusiivilän lietevesi turvepedille, muu vesi pintapoistona
- Poistoputket, virtausmittarit, ilmastin, puhallin
Saneeraus pyöröaltaiksi:
- 20 allasta
- Rumpusiivilä käsittelee pohjavirtaaman 200 l/s per siivilä, huuhteluvesi laskeutusaltaan ja turvesuodattimen kautta
- Osittainen veden takaisinkierrätys kantoainesuodattimen (fixed bed) kautta, suodattimen säännöllinen huuhtelu laskeutusaltaan kautta turvesuodattimelle
- Hapetus
Vaihtoehtojen kustannukset
| Hapetus | Uomasaneeraus | Pyöröallassaneeraus | |
| Investointi, € | 160 000 | 240 000 | 1 790 000 |
| Pääomakulut, 6 v 5 %, €/v | 32 000 | 83 000 | 353 000 |
| Muuttuvat kulut, €/v | 26 000 | 32 000 | 58 000 |
| Yhteensä, €/v | 58 000 | 115 000 | 411 000 |
| €/kg jos tuotanto ei kasva | 0,29 | 0,56 | 2,06 |
Lähde ja lisää aiheesta:
Jouni Vielma Sisävesilaitosten ravinnekuormituksen vähentäminen 6.11.19.pdf