Kalkkikivisuodatuksen testaamiseksi alkalointimenetelmänä käytännössä päätettiin suorittaa alkalointikokeet aidoilla pohjavesillä kentällä. Näin tehtiin, jottei veteen tarvit
sisi lisätä hiilidioksidia ja veden koostumus olisi muuten
kin todellisia oloja vastaava.
Tutkimuskohteita olivat mukana Tuusulan Seudun Vesilaitos kuntainliiton (TSV kl) pohjavedenottamot Vähänummi, Lahela ja Eira. Iisalmesta tutkimuskohteena oli Iisalmen vesi- ja viemärilaitoksen pohjavedenottamo Peltosalmi. Näillä kokeet tehtiin pienoismittakaavakokeina eli ns. Pilot-kokeina.
Vähänummen vedenottamon hidassuodatus- ja kalkkikivisuoda- tusosien rakentamisen jälkeen voitiin tehdä koesarja myös laitosmittakaavassa.
Kenttäkokeita tehtiin Iisalmen vesi- ja viemärilaitoksen Peltosalmen pohjavedenottamolla kesä-heinäkuussa 1991.
Tuusulan Seudun Vesilaitos kuntainliiton pohjavedenotta
moilla kenttäkokeet tehtiin syksyllä 1991 (Taulukko 9.).
Taulukko 9. Kenttäkokeiden aikataulu.
KESÄKUU HEINÄKUU ELOKUU SYYSKUU LOKAKUU MARRASKUU
Fira
Lahela /----i /--- f
Peltosalmi
Vähänummi,koe /--- 1
Vähänummi,1:1
5.2 RAAKAVEDET
Raakavedet oli valittu edustamaan laadultaan erilaisia pohjavesiä alkaloinnin kannalta. Tärkein kriteeri oli hiilidioksidin määrä (Taulukko 10.). Esimerkiksi Eiran pohjavedenottamon vesi on hyvin pehmeää ja alkaliteetti on alhainen. Lahelan pohjavedenottamon vesi puolestaan on kovaa ja alkaliteetti on suuri.
Taulukossa on Lahelan kohdalla kahden eri raakaveden analyysitulokset samalta päivältä, sillä Lahelan tutkimuk
sissa käytettiin molempien raakavesikaivojen vettä. Myös Vähänummessa käytettiin kahden raakavesikaivon vettä, mutta laitoksen muutostöiden jälkeen hidassuodatuksen läpikäynee
nä. Sen sijaan taulukon (Taulukko 10. ) analyysitulosten vedet ovat suoraan kaivosta otetut eivätkä näin vertai
lukelpoisia .
Taulukko 10. Kenttäkokeiden raakavesien analyysituloksia.
Määritys/Paikka: FIRA FIRA LAHELA LAHELA PELTO-SALMI
Tunnus 133 133 141 142 151 152
Kaivo FI3 FI3 LAl LA2 P1 P2 VSl VÅ2
Päivämäärä pp.kk. 30.01. 15.05. 15.05. 15.05., 13.02. 02.07, 15.05 . 15.05,
Lämpötila °c 7.0 7.0 6.0 6.0 5.7 5.3
PH 6.1 6.1 6.3 6.1 6.5 6.3 6.4 6.2
Happi mg 02/l 6.2 6.1 8.1 8.5 2.0** 4.7 6.3 3.9
Hapen kyllästys^ % 51 50 65 68 - - 50 31
Sähkönjohtavuus mS/m 9.2 8.0 20.5 21.7 9.62 8.7 20.5 19.2
Vapaa hiilihappo mg C02/1 16.5 16.2 35.9 52.2 37.1** 20.8 22.5 24.7
Alkaliteetti mmol/1 0.34 0.28 1.05 1.01 0.70 0.53 0.83 0.48
Kokonaiskovuus °dH 1.5 1.3 4.3 4.3 2.1 2.1 3.9 3.5
Bikarbonaattikovuus °dH 1.0 0.8 2.9 2.8 - - 2.3 1.3
Väriluku mg Pt/1 <5 <5 <5 <5 - 5 <5 <5
C0D * Mn (KMn°4) mg/l 4 <4 <4 <4 0.96*** 0.48*** <4
<4
Nitraatti mg/l 1.20 1.10 5.00 4.80 <1.0 0.82 2.40 2.40
Nitriitti mg/l <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.01 - <0.001 <0.001
Ammonium mg/l 0.004 0.003 0.003 0.003 0.01 - 0.004 0.003
Kloridi mg/l 5.0 4.0 15.0 20.0 - 6.41 12.0 13.0
S04 mg/l 14 12 13 13 18.6 25 30
Rauta (Fe) mg/l <0.010 0.060 <0.010 <0.010 0.02 0.06 0.050 0.270 Mangaani (Mn) mg/l <0.001 0.001 <0.001 <0.001 0.02 0.02 0.007 0.027
*) Näyte otettu 12.4.1991
**) C0D.Mn=KMn04/3.95
5.3 KOEJÄRJESTELYT 5.3.1 Yleistä
Pilot-kokeina toteutetut kokeet oli tarkoitus suorittaa n.
200 1 muovitynnyreissä. Peltosalmessa kalkkikivimassan tilavuus oli 200 1, Eirassa, Lahelassa ja Vähänummessa kalkkikivimassan tilavuus oli 300 1. Eirassa, Lahelassa ja Vähänummessa tarvittiin lisäksi yksi n. 50 1 muoviastia välisäiliöksi. Pilot-kokeiden koejärjestelyiden kuvat ovat liitteessä 1.
Vähänummen laitosmittakaavaisen laitoksen piirustukset ovat liitteessä 2.
5.3.2 Kokeiden valmistelut
Kalkkikivitynnyri varustettiin kolmella läpiviennillä: yksi tynnyrin alaosaan ja kaksi tynnyrin yläosaan (liite 1).
Vesi johdettiin tynnyriin alhaalta ja poistui ylhäältä.
Tämä tehtiin mahdollisten pinnalle muodostuvien kasvustojen ehkäisemiseksi. Ennen tynnyriä varattiin kaksi eri mahdol
lisuutta: vesi ilmastettiin tai ei ilmastettu eli tarvit
tiin ilmastusyksikkö, esimerkiksi porrasilmastus.
Veden jakautumisen parantamiseksi sisääntulon yhteydessä liitettiin tynnyrin alaosan läpivientiin salaojaputkea kiertämään tynnyrin pohjalle (ks. liite 1). Samanlainen salaojaputki laitettiin myös ulosviennin yhteyteen kalkki- kivipinnan alle. Ulosviennin alapuoliseen läpivientiin liitettiin sisäpuolelle rei'itettyä letkua ja ulkopuolelle vesihana ja ohut taipuisa letku näytteenottoa varten.
Salaojaputket ja sisäpuolinen letku tulpattiin oikovirtaus- ten ehkäisemiseksi.
Kalkkikivi pestiin ennen tynnyriin laittoa: 10 1 muoviämpä- ri täytettiin kalkkikivellä, kalkkikivi huuhdeltiin puh
taalla vedellä jonka jälkeen se siirrettiin tynnyriin.
Kun tynnyri oli täytetty kalkkikivellä ja putket olivat paikoillaan, mitattiin tynnyrin vesitilavuus (jota tarvit
tiin viipymäaikoihin) tulppaamalla alaläpivienti ja mittaa
malla vesimäärä joka tynnyriin mahtui kunnes yläläpi- viennistä alkoi tulla vettä. Vesimäärän mittaus tapahtui lisäämällä vettä astialla, jossa oli tilavuusasteikko.
5.3.3 Kokeiden aloitus
Kokeita tehtiin eri viipymäaj oilla: ensin lyhimmällä viipymällä (esim. 2.5 min), sitten seuraavaksi lyhimmällä jne eli aloitettiin suurimmalla virtaamalla. Kutakin viipymäaikaa ajettiin 1 vrk, jonka aikana otettiin kaksi kertaa näytteitä määrityksiin. Määritykset on esitetty luvussa 5.4.
Välisäiliön jälkeisellä venttiilillä säädettiin virtaama halutuksi.Virtaaman annettiin muutaman minuutin tasaantua ja mitattiin tynnyristä ulostuleva virtaama mitta-astialla.
Virtaama tarkistettiin ennen näytteenottoa.
5.3.4 Näytteenottoa j at
Näytteet määrityksiin otettiin, kun kutakin viipymäaikaa oli ajettu 6 tuntia ja 24 tuntia. Kun koe oli aloitettu aamulla klo 08.00, otettiin ensimmäiset näytteet klo 14.00 samana päivänä ja toiset näytteet seuraavana päivänä klo 08.00 (Taulukko 11.). Tämän jälkeen vaihdettiin virtaama seuraavalle viipymäajalle. Ennen klo 14 näytteenottoa virtaama tarkistettiin ja merkittiin ylös. Näytteet otet
tiin jos virtaama oli ± 25 % halutusta virtaamasta. Jos virtaama ei ollut haluttu, säädettiin virtaama halutuksi ja otettiin 1. näyte vasta aamulla klo 08 ja 2. klo 14 seuraa
vana päivänä jne.
Taulukko 11. Määritykset kenttäkokeissa eri viipymäajoil
la.
Mangaani mg/l X
Rauta mg/l X X X
Sähkönj ohtavuus mS/m x x x
C0D'Mn (KMn04> mg/l x
Väriluku mg Pt/1 x
Kalsium mg/l xv(* * (**
X '
Magnesium mg/l xv(* X ( * *
R = raakavesi K = käsitelty vesi
*) = määritys raakavedestä ennen ensimmäistä koepäivää
**) = määritys käsitellystä vedestä viimeisenä koepäivänä
jossa
5.4 MÄÄRITYKSET
Taulukko 11. esittää kaikissa koesarjoissa tehtyjä määri
tyksiä . Näiden lisäksi Peltosalmessa tutkittiin nitraatti ja kloridi sekä raaka- että käsitellystä vedestä kerran koesarjan aikana. Peltosalmen jälkeisissä koesarjoissa mitattiin lisäksi jokaisella näytteenottokerralla sähkön
johtavuus, liuenneiden aineiden kokonaismäärä ja lämpöti
la kenttälaboratorion johtokykymittarilla.
5.5 MÄÄRITYSMENETELMÄT
Peltosalmen koesarjan analyysit Iisalmen vesi- ja viemäri
laitos tutkitutti Iisalmen seudun kansanterveystyön kun
tainliiton valvontaosaston elintarvikelaboratoriossa.
Muiden koesarjojen analyysit tehtiin Drel 2000 kenttälabo- ratorio -laitteistolla lukuunottamatta mangaanin, kemialli
sen hapenkulutuksen, kalsiumin ja magnesiumin analyysejä, jotka tehtiin Helsingin vesi- ja ympäristöpiirin laborato
riossa .
Laboratorioissa määritysmenetelmät ovat olleet suomalaisten standardien mukaisia. Kenttälaboratoriolla tehdyt määrityk
set eivät ole suomalaisten standardien mukaisia vaan laitteiston valmistajan omia, laitteistolle kenttäolosuh
teisiin, kehittämiä menetelmiä. Kenttälaboratorion käyttöön päädyttiin kustannussyistä sekä kenttälaboratorion antamien tulosten yhtenevyydestä laboratorion tulosten kanssa (Tuominen 1992).
5.6 KOKEISSA KÄYTETTY KALKKIKIVI
Kokeissa käytettiin Paraisten kalkkikiveä (Taulukko 12.).
Peltosalmen koesarjassa käytettiin raekokoa 3 - 8 mm (Jern- fors 1991). Eiran ja Lahelan koesarjoissa käytettiin raeko
koa 4-8 mm. Vähänummen Pilot-kokeissa käytettiin raekoko
ja 2 - 4, 4 - 8 ja 8 - 16 mm. Vähänummen laitosmitta- kaavalaitoksessa käytettiin raekokoa 4 - 8 mm. Hienojakoi
sempia raekokoja ei valittu tähän tutkimukseen, sillä karkeamman materiaalin käsiteltävyys on parempi, virtaus
vastus pienempi eikä vastavirtahuuhtelua ollut käytettävis
sä .
Taulukko 12. Paraisten kalkkikiven analyysitulokset (Partek Oy 1991).
Kemiallinen analyysi
CaC03 95 - 96 %
MgO 1 - 2 %
Fe203 0.2 - 0.4 %
Si02 1 - 3 %
A1203
o
CO - 0.6 % Tekniset tiedotSuolahappoon
liukenematon 4 - 5 % Ominaispaino 2.7 g/cm3 Valkoisuus 80 - 85 % Kovuus (MOHS) 3
PH 9.5
6 KENTTÄKOKEIDEN TULOKSET