Geoenergiakaivojen porauksen yhteydessä syntyvän kivituhkan ja veden separointi

(1)

SARA-LEENA KAMPPURI

GEOENERGIAKAIVOJEN PORAUKSEN YHTEYDESSÄ SYNTY- VÄN KIVITUHKAN JA VEDEN SEPAROINTI

Kandidaatintyö

Tarkastaja: Yliopisto-opettaja Hannele Auvinen

19. kesäkuu 2018

(2)

TIIVISTELMÄ

SARA-LEENA KAMPPURI: Geoenergiakaivojen porauksen yhteydessä synty- vän kivituhkan ja veden separointi

Tampereen teknillinen yliopisto Kandidaatintyö, 34 sivua

Kesäkuu 2018

Tekniikan ja luonnontieteiden TkK-tutkinto-ohjelma Pääaine: Bio- ja ympäristötekniikka

Tarkastaja: Yliopisto-opettaja Hannele Auvinen

Avainsanat: geoenergia, geoenergiakaivo, poraus, kivituhka, suodatus, koagulointi, vesi

Geoenergiakaivon avulla saadaan hyödynnettyä maalämpöä energianlähteenä. Geoener- giakaivojen porauksen yhteydessä syntyy kivituhkan ja veden seosta, joka on hyvin sameaa ja jossa kuiva-ainetta voi olla useita kymmeniä grammoja litrassa. Sameaa vettä ei haluta johtaa luontoon, jotta se ei aiheuta ongelmia ympäristölle. Tämän takia kivituhka ja vesi halutaan erottaa toisistaan mahdollisimman hyvin.

Työn teoriaosuudessa käsitellään mahdollisia kivituhkan ja veden erottamiseen sopivia menetelmiä, joiksi valikoituivat laskeutus, koagulaatio ja suodatus erilaisten vedenpuh- distusprosessien perusteella. Työn laboratorio-osuudessa testattiin kahta erotusmenetel- mää, koagulointia ja suodatusta. Koagulointia testattiin kolmella eri kemikaalilla ja niiden eri annostuksilla. Suodatusta testattiin kahdella erilaisella geosuodatinkankaalla. Lisäksi mallinnettiin porausvesien käsittelyä erotteluun käytettävässä kontissa.

Kokeiden perusteella porausvedet ovat laadultaan erilaisia. Tämän takia niiden laadun tarkkailu on tärkeää, jotta ne eivät luontoon johdettaessa aiheuta ympäristövahinkoja. Po- rausvesien erilaisuus myös vaikeuttaa sopivien käsittelymenetelmien valitsemista. Testa- tut menetelmät toimivat eri lailla käsitellyillä näytteillä. Menetelmistä suodatus poisti po- rausvesistä kuiva-ainetta, mutta ei mitattavissa määrin sameutta. Koagulointi puolestaan puhdisti molempien näytteiden porausvedet parhaimmissa tapauksissa silmämääräisesti kirkkaaksi, jolloin kuiva-ainetta oli poistunut 99 %. Polymeeri toimi testatuista kemikaaleista parhaiten.

Kontin mallinnusten perusteella porausvedet ohjautuvat kontin seinistä ja kulkeutuvat kontista melko nopeasti ulos, jolloin kivituhka ei ehdi laskeutua. Ratkaisuna tähän voisivat olla kontin väliseinien pidentäminen ja väliseinien välisen raon kasvattaminen, jolloin vedet eivät ohjautuisi niin nopeasti ulos ja kivituhka ehtisi laskeutua.

(3)

SISÄLLYSLUETTELO

1. JOHDANTO ... 1

2. KIVITUHKAN JA VEDEN MAHDOLLISET EROTUSMENETELMÄT ... 3

2.1 Laskeutus ... 3

2.2 Koagulaatio ... 4

2.3 Suodatus ... 6

3. CASE PORAUSKONTISSA TAPAHTUVAN LASKEUTUKSEN TEOREETTINEN TARKASTELU ... 8

4. KOEJÄRJESTELYT ... 11

4.1 Testattavat parametrit ... 11

4.2 Koagulaatio ... 11

4.3 Suodatus ... 12

5. TULOKSET ... 14

5.1 Alkaliniteetti, pH ja tiheys ... 14

5.2 Sameus ... 15

5.3 Kuiva-aine (TS) ... 19

5.4 Selkeytyneen veden määrä ... 25

6. TULOSTEN TARKASTELU ... 29

7. YHTEENVETO ... 32

LÄHTEET ... 33

(4)

KUVALUETTELO

Kuva 1 Porausjätekontti (Yrityksen materiaalit) ... 8

Kuva 2 Ympäristökontin poikkileikkaus (Yrityksen materiaalit) ... 9

Kuva 3 Virtaus ympäristökontissa virtausnopeudella 0,2 m/s © Markus Sunela ... 10

Kuva 4 Jar test -laitteisto ... 12

Kuva 5 Käsittelemättömät näytteet. Vasemmalla Tampereen näyte ja oikealla Porvoon näyte ... 15

Kuva 6 Hämmennyksen vaikutus sameuteen koaguloinnissa Tampereen näytteelle kemikaaliannostuksella ~0,87 g/l ... 16

Kuva 7 Kemikaalien ja niiden annostusten vaikutus koaguloinnissa Tampereen näytteen sameuteen ... 16

Kuva 8 Koagulointi Tampereen näytteelle ferrikloridin annostuksella 0,86 g/l ... 17

Kuva 9 Kemikaalien ja niiden annostusten vaikutus koaguloinnissa Porvoon näytteen sameuteen ... 18

Kuva 10 Koagulointi Porvoon näytteelle polymeerin annostuksella 0,36 g/l ... 19

Kuva 11 Kangasalan porauksen yhteydessä koaguloidut porausvedet. Vasemmalla maaporausvesi, keskellä pölynsidontavesi ja oikealla kuivakaivohanavesi... 19

Kuva 12 Suodatuksen vaikutukset Tampereen näytteen kuiva-ainepitoisuudelle ... 20

Kuva 13 Suodatuksen vaikutus Porvoon näytteen kuiva-ainepitoisuudelle ... 20

Kuva 14 Hämmennyksen vaikutus kuiva-ainepitoisuuteen Tampereen näytteelle kemikaaliannostuksella ~0,87 g/l ... 21

Kuva 15 Kemikaalien ja niiden annostuksen vaikutus koaguloinnissa Tampereen näytteen kuiva-ainepitoisuuteen ... 22

Kuva 16 Koagulointi Tampereen näytteelle polymeerin annostuksella 3,45 g/l ... 23

Kuva 17 Kemikaalien, niiden annostuksen ja hämmennyksen vaikutus koaguloinnissa Porvoon näytteen kuiva-ainepitoisuuteen ... 23

Kuva 18 Koagulointi Porvoon näytteelle polymeerin annostuksella 0,89 g/l ... 24

Kuva 19 Laskeutumiskoe. Vasemmalla Tampereen näyte ja oikealla Porvoon näyte ... 25

Kuva 20 Kemikaalien ja niiden annostuksen vaikutus selkeytyneen veden määrään Tampereen näytteelle... 26

Kuva 21 Koagulointi Tampereen näytteelle polymeerin annostuksella 0,23 g/l ... 27

Kuva 22 Kemikaalien ja niiden annostuksen vaikutus selkeytyneen veden määrään Porvoon näytteelle ... 27

(5)

TAULUKKOLUETTELO

Taulukko 1 Eri geosuodatinkankaiden merkitsevät aukkokoot. Muokattu lähteistä (Luokat N1-N5 2013) ja (Luokka KL2 2013). ... 6 Taulukko 2 Tampereen ja Porvoon näytteiden analysoinnin tulokset ... 14 Taulukko 3 Kangasalan näytteiden pH:t ... 14 Taulukko 4 Parhaat kemikaalit ja kemikaaliannostukset Tampereen näytteelle

sameuden poistamiseksi... 17 Taulukko 5 Parhaat kemikaalit ja kemikaaliannostukset Porvoon näytteelle

sameuden poistamiseksi... 18 Taulukko 6 Tampereen ja Porvoon näytteiden kuiva-ainepitoisuudet

alkutilanteessa ... 20 Taulukko 7 Parhaat kemikaalit ja kemikaaliannostukset Tampereen näytteelle

kuiva-aineen poistamiseksi ... 22 Taulukko 8 Parhaat kemikaalit ja kemikaaliannostukset Porvoon näytteelle kuiva-

aineen poistamiseksi ... 24 Taulukko 9 Kangasalan näytteiden kuiva-ainepitoisuudet ... 24 Taulukko 10 Parhaat kemikaalit ja niiden annostukset Tampereen näytteelle

selkeytyneen veden tuottamiseksi ... 26 Taulukko 11 Parhaat kemikaalit ja niiden annostukset Porvoon näytteelle

selkeytyneen veden tuottamiseksi ... 28

(6)

LYHENTEET JA MERKINNÄT

ISO engl. International Organization for Standardization, kansainvälinen standardisoimisjärjestö

NTU engl. Nephelometric Turbidity Unit, sameuden mittayksikkö RPM engl. Revolutions Per Minute, kierrosta minuutissa

SFS Suomen Standardoimisliitto SFS ry TS engl. Total Solids, kuiva-ainepitoisuus

A pinta-ala, jolle virtaus jakaantuu

d hiukkasen halkaisija

g putoamiskiihtyvyys

Q virtaama

v veden virtausnopeus

vs hiukkasen laskeutumisnopeus

μ veden viskositeetti

ρs hiukkasen tiheys

ρw veden tiheys

(7)

1. JOHDANTO

Geoenergia eli maalämpö on maahan, kallioon ja vesistöihin varastoitunutta energiaa. Se on peräisin auringosta ja maasta, joten se on uusiutuvaa energiaa. Geoenergia on muun- nettava lämpöpumpun avulla, jotta sitä voidaan hyödyntää lämmitysenergiana. (GTK:

Geoenergia). Maalämmön käyttö rakennusten lämmönlähteenä on lisääntynyt nopeasti viime vuosina. Vuonna 2015 pientaloista 37,5 % hyödynsi lämmönlähteenään maaläm- pöä. (Tilastokeskus - Maalämmön osuus lämmönlähteenä kasvussa). Yhteensä Suomessa oli vuonna 2017 maalämpöpumppuja noin 100 000, joista samana vuonna oli toimitettu noin 8000 kappaletta. Suomessa geoenergiaa hyödynnetään siis noin 100 000 rakennuksen lämmittämiseen. (Sulpu ry: Toimitetut ja laskutetut lämpöpumput Suomessa vuonna 2017).

Geoenergiakaivo on yleisimmin noin 100-400 metriä syvä (GTK: Uutinen 2.2.2016). Po- rattavan geoenergiakaivon syvyyteen vaikuttavat rakennuksen koko, lämmitystarve ja lämpimän käyttöveden tarve, rakennuksen lämmönjakojärjestelmä, lämpöpumpun mitoi- tusteho ja rakennuksen maantieteellinen sijainti. Pohjois-Suomessa kaivot tulee porata syvemmiksi kuin Etelä-Suomessa, jotta ne lämmittävät. (Rototec: Usein kysytyt kysymykset). Lisäksi kallion lämmönjohtavuus vaikuttaa saatavaan energiamäärään. Läm- mönjohtavuuteen vaikuttavat kallion mineraalikoostumus, kivilajin rikkonaisuus ja rakenne. Paras lämmönjohtavuus on kalliolla, joka on mahdollisimman tiivistä ja ehjää.

(GTK: Uutinen 2.2.2016).

Geoenergiakaivoa porattaessa syntyy kivituhkan ja veden seosta, jonka määrä riippuu po- rattavan kaivon syvyydestä. Porausvesien käsittely vaihtelee yrityksittäin ja maittain.

Geoenergiakaivojen poraaminen yleistyy Suomessa kovaa vauhtia, mutta porausvesien käsittelylle ei ole vielä mitään lainsäädäntöä kuten joissakin Pohjoismaissa. (Yrityksen materiaalit).

Veden ja kivituhkan erottamisella pyritään estämään samean ja värillisen veden päätymi- nen luontoon ja vesistöihin (Yrityksen materiaalit). Vesistöissä ja uomissa kiintoaines aiheuttaa sameutta. Sameus voi aiheuttaa muutoksia vesistön tai uoman biodiversiteetissä, koska näkyvyys vesistössä huononee (Kruk et al. 2009). Lisäksi ylimääräinen kiintoaines madaltaa laskeutuessaan vesistön tai uoman syvyyttä, mikä vaikuttaa pohjan kitkaan ja siten veden virtausnopeuteen (Leppäranta et al. 2017). Porausvesiä voidaan imeytettäessä maahan verrata hulevesien imeyttämiseen. Imeytettäessä vesiä maahan tulee ottaa huo- mioon, että pohjavesien laatu ei vaarannu vaan, että kiintoaines ja muut veden sisältämät yhdisteet pidättäytyvät maan pinnalle tai maaperään (Kuntaliitto 2012).

(8)

Työn tarkoituksena on tutkia ja vertailla kivituhkan ja veden erotusmenetelmiä, joita voidaan hyödyntää porausolosuhteissa. Laboratoriossa tutkitaan kahden menetelmän, koaguloinnin ja suodatuksen, toimivuutta vesinäytteillä. Lisäksi tarkastellaan teoreettisesti kivituhkan ja veden erottamisessa hyödynnettävän ympäristökontin toimivuutta. Tavoit- teena on löytää menetelmä, joka toimisi hyvin kivituhkan ja veden erottamisessa.

Työhön kuuluu teoreettinen kirjallisuusselvitys ja laboratorio-osuus, jossa menetelmiä testataan. Luvussa 2 käsitellään valittujen erotusmenetelmien teoreettista taustaa. Lu- vussa 3 tarkastellaan teorian ja mallinnuksen avulla porausta ja yrityksen ympäristökontin toimintaa. Luvussa 4 esitellään laboratorio-osuuden koejärjestelyt ja luvussa 5 laboratoriokokeiden tulokset. Luvussa 6 laboratoriokokeiden tuloksia analysoidaan teoriaosuuden ja tulosten pohjalta. Lopussa yhteenveto kokoaa työn tärkeimmät havainnot ja niistä teh- dyt johtopäätökset.

(9)

2. KIVITUHKAN JA VEDEN MAHDOLLISET ERO- TUSMENETELMÄT

Luvussa käsitellään menetelmiä, jotka voisivat soveltua porausvesien käsittelyyn eli kivituhkan ja veden erottamiseen.

2.1 Laskeutus

Selkeytysprosesseilla vedestä poistetaan kiintoainesta painovoiman tai keskipakovoiman avulla. Kiintoaines voi olla peräisin luonnosta, kuten porausvesien kivituhka, tai se voi olla syntynyt kemiallisissa tai biologisissa prosesseissa. Laskeutus ja flotaatio ovat sel- keytystyyppejä, joita hyödynnetään talousveden- ja jätevedenpuhdistuksessa. (Karttunen et al. 2004). Tässä työssä keskitytään selkeytysmenetelmistä ainoastaan laskeutukseen, koska flotaatiota ei voida hyödyntää järkevästi porausolosuhteissa käytännön syistä esimerkiksi infrastruktuurin ja energian tarpeen takia.

Laskeutuksessa vettä raskaammat hiukkaset laskeutuvat painovoiman vaikutuksesta.

Hiukkasten laskeutuminen voidaan jakaa vapaaseen ja estettyyn laskeutumiseen. Vapaa laskeutuminen jaetaan yksittäisen hiukkasen laskeutumiseen (tyyppi 1) ja flokkuloivaan laskeutumiseen (tyyppi 2). Estetty laskeutuminen puolestaan jaetaan vyöhykelaskeutumi- seen (tyyppi 3) ja paineenalaiseen laskeutumiseen (tyyppi 4). (Karttunen et al. 2004).

Tyypin 1 laskeutuminen kuvaa yksittäisen pallomaisen hiukkasen laskeutumista laminaa- risissa olosuhteissa. Laskeutumisnopeutta voidaan kuvata Stokesin lailla

𝑣_𝑠 = ^𝑔(𝜌^𝑠_18𝜇^−𝜌^𝑤^)𝑑²,

jossa vs on laskeutumisnopeus, g putoamiskiihtyvyys, ρs hiukkasen tiheys, ρw veden tiheys, d hiukkasen halkaisija ja μ veden viskositeetti. Stokesin laki on vain teoreettinen malli, mutta siitä voidaan päätellä, että hiukkasten laskeutumisnopeuteen vaikuttavat hiukkasen tiheys, koko ja muoto sekä veden tiheys, viskositeetti ja lämpötila. Hiukkanen laskeutuu aluksi kiihtyvällä nopeudella, mutta nopeus muuttuu tasaiseksi, kun veden ai- heuttama vastus on yhtä suuri kuin hiukkasen paino. Veden lämpötilan noustessa hiukkasten laskeutumisnopeus kasvaa. (Karttunen et al. 2004). Laskeutumisnopeus tärkein parametri laskeutumisprosessia mitoitettaessa. Toinen tärkeä parametri on huuhtoutumis- nopeus eli kriittinen nopeus, jota suuremmilla nopeuksilla hiukkanen huuhtoutuu pois al- taasta. (Davis 2011).

Tyyppi 2 kuvaa flokkuloivaa laskeutumista. Siinä hiukkaset takertuvat toisiinsa ja muodostavat erikokoisia flokkeja, jotka laskeutuvat eri nopeuksilla. Flokkeja myös takertuu

(10)

toisiinsa ja irtoaa toisistaan eli niiden koko ja muoto muuttuvat. Täten seoksessa on eri nopeuksilla laskeutuvia flokkeja eikä Stokesin laki päde. (Davis 2011). Flokkautuva laskeutuminen on kyseessä, jos flokkien konsentraatio vedessä on yli 50 mg/l (Karttunen et al. 2004).

Tyypin 3 laskeutuminen on vyöhykelaskeutumista ja tyypin 4 laskeutuminen pai- neenalaista laskeutumista. Molempia esiintyy tyypin 1 ja 2 lisäksi, jos partikkelien pitoisuus vedessä on yli 1000 mg/l. (Davis 2011). Tyypin 3 laskeutumisessa hiukkasten ja flokkien laskeutumisnopeus hidastuu, koska ne törmäilevät toisiinsa (Karttunen et al.

2004). Hiukkaset kiinnittyvät toisiinsa, ja muodostavat laskeutuvia vyöhykkeitä. Tyypin 4 laskeutuminen on seurausta hiukkasten mekaanisesta tiivistymisestä, jossa hiukkaset muodostavat niin tiiviin kerroksen, että laskeutumista ei enää juurikaan tapahdu. (Davis 2011).

Laskeutumista voidaan nopeuttaa tehostamalla prosessia. Menetelmiä kutsutaan tehoste- tuiksi laskeutusmenetelmiksi. Niissä laskeutumista voidaan parantaa lisäämällä lasketus- astian tehokasta pinta-alaa esimerkiksi erilaisilla välipohjilla tai lamelleilla, jolloin samalla pintakuormalla saadaan suurempi tehokkuus tilavuusyksikköä kohden. Laskeutu- mista voidaan edistää myös kasvattamalla veden viipymää laskeutusastiassa. (Karttunen et al. 2004).

2.2 Koagulaatio

Koagulaatio on menetelmä, jossa suspendoituneet ja kolloidiset epäpuhtaudet saadaan eroteltua vedestä. Negatiivisesti varautuneiden partikkelien pintavaraus neutraloidaan kemikaalin avulla, jolloin kolloidit liittyvät toisiinsa mikroflokeiksi. Hämmennyksen avulla mikroflokit liittyvät toisiinsa makroflokeiksi. (Karttunen et al. 2004). Flokit voidaan erottaa vedestä laskeuttamalla, flotaatiolla tai suodattamalla (Davis 2011).

Pintavarauksen muuttaminen voi tapahtua neljän mekanismin avulla. Ensimmäisessä mekanismissa kolloidin kaksoiskerros puristuu kasaan kemikaalin vaikutuksesta. Paras pu- ristumistulos saavutetaan 3-arvoisilla ioneilla, kuten Al³⁺ ja Fe³⁺. Toisessa mekanismissa koagulointikemikaali adsorptoituu kolloidin pinnalle, jolloin kolloidin pintavaraus neut- raloituu. Kemikaaleina voivat toimia esimerkiksi hydrolysoituneet metallisuolat. Kol- mannessa mekanismissa kolloidit takertuvat saostuneisiin metallihydroksideihin. Neljän- nessä mekanismissa kolloideja adsorptoituu polymeerien pinnalle esimerkiksi van der Waalsin voimien avulla. Polymeerit muodostavat siltoja toisten polymeerihiukkasten ja muiden hiukkasten kanssa. (Davis 2011).

Talousvettä valmistettaessa koagulaatiossa hyödynnetään kemikaaleja, jotka toimivat te- hokkaasti eivätkä ole myrkyllisiä käytettävillä annoksilla. Koaguloimiskemikaalina voidaan käyttää muun muassa epäorgaanisia metallisuoloja tai polymeerejä. Yleisiä kemi-

(11)

kaaleja ovat esimerkiksi alumiinisulfaatti Al2(SO4)3, ferrikloridi FeCl3 sekä polyalumii- nikloridi PACl. (Davis 2011). Koaguloinnissa käytetään myös orgaanisia polymeerejä.

Ne ovat pitkäketjuisia ja niissä on monia erilaisia kemiallisia ryhmiä. Polymeerissä voi olla positiivinen tai negatiivinen ionivaraus tai polymeeri voi olla varaukseton. Ne stabi- loivat partikkelien pintavarauksen joko oman varauksensa avulla tai muodostamalla siltoja partikkelien välille. Polymeerejä hyödynnetään yleensä metallisuolojen kanssa, jolloin metallisuolat ovat jo stabiloineet partikkelien pintavarauksia. Polymeerit ovat yleisimmin synteettisiä, koska niiden valmistaminen on kustannustehokkaampaa. Vesihuol- lossa hyödynnetään orgaanisista polymeereistä esimerkiksi polyakryyliamideja. (Critten- den et al. 2012).

Veden pH, alkaliniteetti ja sameus vaikuttavat koagulointikemikaalin valintaan ja annos- tukseen. (Davis 2011). Lisäksi veden lämpötila vaikuttaa kemikaalin valintaan (Critten- den et al. 2012). Jos veden alkaliniteetti on matala, tulee veden pH:ta säätää koaguloinnissa. Esimerkiksi ferrikloridi ja alumiinisulfaattikuluttavat veden alkaliniteettia. Ferri- kloridin reaktiossa syntyy Cl^--ioneja ja alumiinisulfaatin reaktiossa SO42--ioneja. Cl^--ionit muodostavat vedessä vetykloridihappoa HCl ja SO42--ionit rikkihappoa H2SO4. Tällöin veden pH laskee, jos vedellä on matala alkaliniteetti, koska alkaliniteetti ei puskuroi syn- tyneitä happoja. (Davis 2011; Crittenden et al. 2012).

Veden pH vaikuttaa myös kemikaalin valintaan, koska eri kemikaalit toimivat eri pH:ssa.

Rautasuolojen tehokas toiminta-alue on pH 5-8,5, kun taas alumiinisuoloilla vastaava alue on matalampi ja kapeampi sen ollessa pH 5,5-7,7. PACl ei ole niin herkkä pH:lle, sillä sen optimaalinen toiminta-alue on 4,5-9,5. (Crittenden et al. 2012). Veden lämpötila puolestaan vaikuttaa alumiini- ja rautasuoloille koagulointiin siten, että mitä matalampi veden lämpötila on, sitä heikompia koagulaatiossa syntyneistä flokeista tulee. (Crittenden et al. 2012).

Vesi, joka on hyvin sameaa ja jolla on korkea alkaliniteetti, on helpoin koaguloida. Sopi- via kemikaaleja tällöin ovat esimerkiksi alumiinisulfaatti, ferrikloridi sekä polymeerit.

Koaguloitaessa matalan alkaliniteetin vettä, jossa on paljon sameutta, on tärkeää huomi- oida pH:n seuranta, koska veden alkaliniteetti voi laskea nopeasti koaguloinnin seurauk- sena. Tilanteeseen sopivia kemikaaleja ovat erilaiset polymeerit sekä alumiinisulfaatti ja ferrikloridi emäslisäyksellä. Alumiinisulfaatti ja ferrikloridi toimivat myös suurina an- noksina, jos veden sameus on pieni ja alkaliniteetti suuri. Polymeerit eivät puolestaan toimi tilanteessa yksinänsä, vaan tarvitsevat apukemikaaleja. Kiinnittyessään apukemi- kaaleihin flokit laskeutuvat nopeammin, koska apukemikaaleilla on suurempi tiheys. Kai- kista vaikeinta vettä käsiteltäväksi koaguloimalla on vesi, jossa on vähän sameutta ja matala alkaliniteetti. Sekä alumiinisulfaatti, ferrikloridi että polymeerit tarvitsevat apukemikaaleja, minkä lisäksi pH:ta on säädettävä. (Davis 2011).

Flokkautumista edistetään hämmennyksellä (Davis 2011). Hämmennyksen tulee tapahtua nopeasti kemikaalilisäyksen jälkeen, koska muuten alumiini- ja rautaionit hydratoituvat.

(12)

PACl on esihydrolysoitu, joten hämmennyksen ei tarvitse tapahtua yhtä nopeasti. (Crit- tenden et al. 2012).

2.3 Suodatus

Suodatuksessa vesi johdetaan suodatinmateriaalin läpi. Kiinteät hiukkaset tarttuvat joko suodattimen pinnalle tai jäävät kiinni syvemmälle suodattimeen. Suodattimet voidaan jakaa fysikaalisiin, kemiallisiin ja biologisiin niiden vaikutusperiaatteen mukaisesti. Ne voidaan myös jakaa suodatinmateriaalin tai suodatusajan mukaan. (Karttunen et al. 2004).

Kivituhkan suodattamisessa voisi hyödyntää kalvosuodatusta geosuodatinkankaan avulla. Geosuodatinkankaita käytetään maarakentamisessa maaperän lujittamisessa ja maalajien erottamisessa kuten tienpohjissa (Meltex: Suodatinkangas). Niiden avulla ra- kenteista tulee kestävämpiä. Koska niillä on hyvä vedensuodatuskyky, kankaan yläpuo- linen rakenne pysyy kuivana. Suodatinkankaat valmistetaan polypropeenikuiduista neu- lasidontamenetelmällä. (ViaCon: Suodatinkangas).

Suodatinkankaan vahvuus määrittää sen käyttöluokan. Käyttöluokkia on yhteensä kuusi.

N1-luokan kankaita käytetään pieniin rakennuskohteisiin kuten viher- ja puutarharaken- tamiseen, KL2-luokan esimerkiksi talon perustuksiin, N2-luokan esimerkiksi autoteiden- pohjien kunnostukseen, N3-luokan esimerkiksi maanteihin, N4-luokan vaativiin kohteisiin ja N5-luokan erittäin vaativiin kohteisiin. Vahvuuden lisäksi muita suodatinkankaiden tärkeitä ominaisuuksia ovat vetolujuus, murtovenymä ja vedenläpäisykyky. (Meltex:

Suodatinkangas)

Suodatuksen kannalta merkittävin suodatinkankaan ominaisuus on sen vedenläpäisevyys ja merkitsevä aukkokoko. Merkitsevä aukkokoko tarkoittaa sitä, että suodatinkangas pi- dättää aukkokokoa suuremmat partikkelit. Käyttöluokkien suodatinkankaiden merkitse- vät aukkokoot on koottu taulukkoon 1.

Taulukko 1 Eri geosuodatinkankaiden merkitsevät aukkokoot. Muokattu lähteistä (Luokat N1-N5 2013) ja (Luokka KL2 2013).

Suodatinkangas Merkitsevä aukkokoko (μm)

N1 90±27

KL2 90±30

N2 80±24

N3 80±24

N4 70±21

N5 60±18

(13)

Taulukosta 1 nähdään, että eri suodatinkangasluokilla on erikokoiset aukkokoot ja tole- ranssit. Aukkokoko pienenee kankaan käyttöluokan kasvaessa, mikä on yksi kankaan kes- tävyyttä parantavista ominaisuuksista.

Suodatuksessa geosuodatinkangas erottelee kiinteät hiukkaset ja veden toisistaan päästä- mällä veden läpi ja pidättämällä kiinteät hiukkaset joko pinnallaan tai sisällään. Hiukkas- ten pidättyminen lisää suodatuksessa syntyvää painehäviötä. Kun hiukkasia pidättyy yhä enemmän, kasvaa suodatuksen painehäviö. Suodatinkankaan tukkeutuessa painehäviö on niin suuri, ettei vesi enää suodatu geosuodatinkankaasta läpi vaan jää sen pinnalle. (Faure et al. 2006).

(14)

3. CASE PORAUSKONTISSA TAPAHTUVAN LASKEUTUKSEN TEOREETTINEN TARKAS- TELU

Tässä luvussa käsitellään porausvesien käsittelyä ja tarkastellaan ympäristökontin toimivuutta yrityscasen pohjalta. Yritys on pohjoismainen geoenergia-alan yritys, joka on pe- rustettu vuonna 2007 ja sen liikevaihto oli 37 miljoonaa euroa vuonna 2016. (Yrityksen materiaalit).

Geoenergiakaivoa porattaessa maaperästä voi kulkeutua kaivoa pitkin paineellisista poh- javettä maan pinnalle. Lisäksi kaivoon voidaan syöttää vettä kaivon huuhtelemiseksi tai pölyn sitomiseksi. Porauksessa maa- ja kallioperää jauhautuu kivituhkaksi, joka muodos- taa veden kanssa suspendoituneen seoksen. Kivituhka on epäorgaanista ainesta. Vettä voi syntyä jopa 100 m³ tunnissa. (Yrityksen materiaalit).

Kivituhkan ja veden erottamiseen vaikuttavat luvun 2.1 perusteella kiviaineksen partik- kelikoko, veden virtausnopeus kontissa, veden viipymä kontissa ja veden lämpötila. Ki- viaines koostuu mineraaleista, jotka ovat kemiallisia yhdisteitä. Kivituhkan laskeutumisessa arvioidaan esiintyvän kaikkia luvussa 2.1 esiteltyjä laskeutumistyyppejä.

Porauksessa syntyvät vedet ohjataan ensimmäisenä porausjätekonttiin (kuva 1), jossa seosta laskeutetaan. Kontissa kiviaineksesta poistuu noin 90 %. Jos vesi puhdistuu hyvin, pumpataan vesi yleensä poraustontille imeytettäväksi. Porausjätekontissa ei ole välisei- niä, ja se toimii useimmiten hyvin erottelussa. (Yrityksen materiaalit).

Kuva 1 Porausjätekontti (Yrityksen materiaalit)

Kontti on mitoiltaan 2m x 3,6m x 1,8m. (Yrityksen materiaalit). Kontin tilavuus on täten suunnilleen 14,4 m³. Jos veden virtaama on huippuvirtaama 100 m³/h, on veden viipymä noin 8 minuuttia ja 38 sekuntia. Veden viipymä kontissa on siis melko lyhyt eikä kaikista pienin kiviaines ehdi laskeutua, koska niiden laskeutumisnopeus on liian pieni. Lisäksi

(15)

veden lämpötila on vain muutamia asteita (Yrityksen materiaalit), mikä luvun 2.1 mukaan hidastaa kivituhkan laskeutumista verrattuna siihen, että veden lämpötila olisi suurempi.

Jos kivituhka-vesiseos ei erotu tarpeeksi porausjätekontissa, voidaan se johtaa ympäris- tökonttiin (kuva 2). Ympäristökontissa on väliseinä, joka edesauttaa kivituhkan erottu- mista vedestä. Ympäristökontti toimii hyvin useimmiten kivituhkan ja veden erottamisessa Suomessa ja Ruotsissa. (Yrityksen materiaalit.)

Kuva 2 Ympäristökontin poikkileikkaus (Yrityksen materiaalit)

Joskus kivituhka kuitenkin on niin hienojakoista ja ominaisuuksiltaan sellaista, että partikkelit sitoutuvat vesimolekyyleihin niin tiukasti, ettei laskeutumista tapahdu. Tällöin vedet johdetaan porausjätekontista konttiin, jonka alussa vesi kulkee kiinteän polymeeri- kuution ohi, jolloin polymeeriä liukenee veteen. Polymeerejä on useampia, joista toimi- vaksi on todettu Polygold Plus block 3, joka sisältää alumiinikloridia, emästä ja anionista polyakryyliamidia. Luvun 2.2 mukaan alumiinisuola neutraloi kolloidien pintavarauksia, ja polyakryyliamidi vielä tehostaa pintavarausten neutraloitumista. Emäksellä korvataan koaguloinnissa poistuvaa alkaliniteettia. Erityisesti norjalainen kiviaines on sellaista, että se ei yleensä laskeudu ilman kemikaalikäsittelyä. Suomessa erityisesti Tampereen alueen kiviaines ei myöskään aina laskeudu vain laskeuttamalla. (Yrityksen materiaalit).

Suomessa kemikaalikäsittelyä ei vielä hyödynnetä eikä myöskään porausvesille ole laissa asetettu vaatimuksia. Käsitelty vesi pyritään imeyttämään maahan kaivon tontille. Vedet voidaan pumpata myös kunnan hulevesijärjestelmään. Pumpattavan veden laadulle ei ole Suomessa varsinaisia määräyksiä, mutta Helsingissä ohjeellinen veden kivituhkapitoisuus on 300 mg/l. Ruotsissa ja Norjassa veden laadulle on määräyksiä ja esimerkiksi Ruotsissa veden kivituhkapitoisuus saa olla enintään 500 mg/l hulevesijärjestelmään pumpattaessa. (Yrityksen materiaalit).

Kontissa tapahtuvan laskeutumisen tehostamiseksi voitaisiin hyödyntää luvussa 2.1 esi- tettyjä vaihtoehtoja eli laskeutuspinta-alan lisääminen tai viipymän kasvattaminen. Las- keutumispinta-alan lisääminen onnistuisi kontteihin välipohjia tai lamelleja lisäämällä, mutta ongelmaksi saattaisi tulla liiallinen veden virtausnopeus tai kontin tyhjentäminen.

(16)

Viipymän kasvattaminen ei kuitenkaan käytännössä onnistu porausolosuhteissa, koska kontit ovat standardikokoisia ja niitä olisi myös hankalaa tuoda porauspaikalle useita.

Kuvan 2 ympäristökontissa tapahtuvaa laskeutumista tarkasteltiin Comsol Multiphysics 5.3a -ohjelmiston avulla. Kontti on jaettu kahteen lohkoon, joita erottaa kaksi väliseinää.

Vesi saapuu konttiin ylhäältä ensimmäiseen lohkoon, josta se siirtyy väliseinien välistä toiseen lohkoon, josta se lopulta poistuu kontista.

Mallinnus tehtiin 2D-mallinnuksena, jossa oletettiin veden tulevan konttiin ylhäältä metrin leveydeltä. Kontin oletettiin olevan täynnä vettä. Kuvassa 3 on esitetty mallinnus virtausnopeudella 0,2 m/s, joka vastaa konttiin tulevan veden virtaamaa 108 m³/h eli virtaus on hieman suurempi kuin huippuvirtaama porauksessa on.

Kuva 3 Virtaus ympäristökontissa virtausnopeudella 0,2 m/s © Markus Sunela Mallinnuksesta huomataan, että kontin ensimmäiseen lohkoon syntyy selkeä pyörre, joka ohjautuu seinistä muotoonsa. Pyörre ohjautuu väliseinien väliseen rakoon, joka kiihdyttää veden virtaamisnopeutta. Veden virtausnopeus seinien välissä on 3,5-kertainen verrattuna veden virtausnopeuteen konttiin saapuessa. Tämä puolestaan ohjaa veden toisen lohkon seiniä pitkin pyörteenä suoraan suuaukolle, josta vesi poistuu. Toiseen lohkoon syntyy lisäksi seinien ohjaama vesipyörre.

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 (m/s)

(17)

4. KOEJÄRJESTELYT

Tässä luvussa esitetään laboratoriokokeiden menetelmät ja parametrien mittaustavat.

Kemikaalilla käsittelemättömiä porausvesinäytteitä oli kaksi. Tampereen näyte on otettu 6.3.2018 Ukkospuunkadulla Tampereella porauksen yhteydessä syntyneestä vedestä.

Myös Porvoon näyte on otettu 6.3.2018 ja se on peräisin Porvooseen rakennettavalta Haa- rapääskyntieltä, joka sijaitsee Peipontien ja Tolkkistentien risteyksessä. Molemmat näyt- teet on otettu porausjätekontin jälkeen eli ne ovat laskeutettua vettä.

Yritys testasi kemikaalin toimintaa poraustilanteessa Kangasalla Märventiellä viikolla 18 vuonna 2018. Porauksista otettiin kolme vesinäytettä. Ensimmäinen näyte oli maaporaus- vettä, toinen pölynsidontavettä 60 metrin syvyydestä ja kolmas 200 metrin syvyydeltä kuivakaivohanavettä. Näytteiden vesien käsittelyssä oli siis käytetty yrityksen polymeeriä partikkelien koaguloimiseksi. Maaporausvesi tarkoittaa kaivosta tullutta vettä. Kuivakai- vohanavesi syntyy tilanteessa, jossa kaivosta ei tule vettä. Tällöin hanasta päästetään vettä sitomaan kivituhkaa. Pölynsidontavesi on maaporausveden ja kuivakaivohanaveden seosta.

4.1 Testattavat parametrit

Tampereen ja Porvoon näytteistä oli tarkoitus testata ennen koagulaatio- ja suodatustes- tejä näytteiden pH, alkaliniteetti, sameus ja kuiva-ainepitoisuus eli TS-pitoisuus. Sameus ja TS-pitoisuus tutkittiin lisäksi testien jälkeen. Kangasalan näytteistä määritettiin sameus, TS-pitoisuus ja pH. Koagulaatiotestien jälkeen laskeutumista mitattiin tutkimalla, mikä oli selkeytyneen veden tilavuus. Molemmille käsittelemättömille näytteille tehtiin myös laskeutumistesti, jossa laskeutettiin Tampereen porausvesiä kaksi vuorokautta ja Porvoon porausvesiä 20 minuuttia.

Alkaliniteetin määritys tehtiin Suomen Standardoimisliiton SFS ry:n (SFS) ja Kansain- välisen Standardoimisjärjestön (ISO) standardin SFS-EN ISO 9963-1 mukaan. pH mitattiin pH-mittarin pH 330i:n ohjeiden mukaisesti. Sameus määritettiin sameusmittarin TN- 100 ohjeen mukaisesti, joka ilmoitti mittaustuloksen yksikössä Nephelometric Termina- tion Unit (NTU). TS-pitoisuus määritettiin standardin SFS 3008 mukaan.

4.2 Koagulaatio

Koagulaatiotestejä päätettiin tehdä ensin Tampereen näytteen vedestä, koska sitä oli run- saasti ylimäärin, jolloin kemikaalimäärien haarukointi oli mahdollista. Tampereen näyt- teelle suoritettiin yhteensä 15 koetta, joissa vaihdeltiin kemikaalia, kemikaaliannostusta ja hämmennysaikaa. Lopuksi tehtiin Porvoon näytteelle 5 koetta testimenetelmillä, jotka

(18)

oli todettu sopivimmiksi Tampereen näytteelle tehdyissä kokeissa. Koagulaatiotestit suoritettiin jar test -kokeina kuvan 4 mukaisella laitteistolla.

Kuva 4 Jar test -laitteisto

Testit suoritettiin mittaamalla 600 ml näytevettä litran dekantterilasiin, johon lisättiin kemikaali kiinteässä muodossa. Tämän jälkeen kokeesta riippuen käynnistettiin jar test - laitteisto, jossa ensin sekoitettiin nopealla sekoituksella tietyn aikaa, hämmennettiin ja annettiin näytteen laskeutua. Sekoitusajat olivat 10-20 sekuntia nopeudella 400 kierrosta minuutissa (RPM). Hämmennysaika oli 10 minuuttia ja nopeus 40 RPM. Sopivat testaus- menetelmät löytyivät testien edetessä. Huomattiin, että porausolosuhteissa sekoittuminen ei ole kuitenkaan yhtä kontrolloitua kuin laboratoriossa. Huomattiin myös, että hämmen- nystä ei voida järkevästi hyödyntää porausolosuhteissa, koska sille ei ole tarvittavaa lait- teistoa vesien käsittelykonteissa. Tällöin hämmennysvaihe jätettiin pois ja tehtiin uusia testejä ilman hämmennysvaihetta. Lisäksi sopivia kemikaaliannostuksia haarukoitiin testien edetessä. Kokeissa käytettiin kemikaaleina ferrikloridia ja alumiinisulfaattia, joita luvun 2.2 mukaan käytetään myös talousveden puhdistuksessa. Testejä tehtiin myös yrityksen Polygold Plus block 3 -polymeerillä.

Kaikkien näytteiden annettiin laskeutua kymmenen minuuttia, jonka jälkeen mitattiin selkeytyneen veden tilavuus. Selkeytyneestä vedestä otettiin noin puolesta välistä vesiker- rosta 10 ml:n näyte, josta mitattiin sameus. Samasta vesinäytteestä suoritettiin tämän jäl- keen TS-pitoisuuden mittaukset. Kangasalta porauksen yhteydessä koaguloimalla käsi- tellyistä vesinäytteistä mitattiin pH, sameus ja TS-pitoisuus.

4.3 Suodatus

Suodatustestit toteutettiin Büchner-suppilosta, tiivisterenkaasta, imupullosta ja suodatin- kankaasta koostuvalla testilaitteistolla. Suodatinkankaista leikattiin suppiloon sopivanko- koiset suodattimet, jotka kasteltiin vedellä ja aseteltiin imun ja painelemisen avulla pai- kalleen. Suodatinkankaita testattiin kahta eri vahvuutta, KL2 ja N3. Suodatustesteissä ei käytetty imua suodattamisessa, koska haluttiin tietää, miten vesi suodattuisi kankaiden läpi luonnollisesti.

(19)

Suodatustestejä tehtiin ensin Porvoon näytteelle ja sitten Tampereen näytteelle. Vettä suodatettiin jokaisessa kokeessa 100 ml. Molemmille näytteille suoritettiin 3 rinnakkais- suodatusta molemmilla suodatinkankailla. Suodatetuista vesinäytteistä otettiin 10 ml näytteet, joista määritettiin TS-pitoisuus. Suodatetuista näytteistä oli tarkoitus mitata sameus, mutta kaikkien koetilanteiden jälkeen vedet olivat niin sameita, ettei sameutta pys- tytty määrittämään.

(20)

5. TULOKSET

Tässä luvussa esitetään laboratoriokokeissa saadut tulokset.

5.1 Alkaliniteetti, pH ja tiheys

Sekä Tampereen että Porvoon näytteiden alkaliniteetin määrityksessä oli ongelmia. pH ei tasaantunut standardin mukaiseen pH-arvoon, minkä takia määritykset lopetettiin kesken.

Tampereen näytteen alkaliniteetiksi arvioitiin sen hetkisen suolahappokulutuksen perusteella vähintään 18,6 mmol/l ja Porvoon näytteelle 11,6 mmol/l. Analysoitujen vesien tulokset on esitetty taulukossa 2.

Taulukko 2 Tampereen ja Porvoon näytteiden analysoinnin tulokset

Tampere Porvoo

Alkaliniteetti vähintään (mmol/l)

18,6 11,6

pH 10,4 8,9

Tiheys (g/cm³), n = 3 1,04 ± 0,01 1,00 ± 0,01

Molempien näytteiden alkaliniteetti oli hyvä (Oravainen 1999). Tampereen näytteen pH:ksi saatiin 10,4 ja Porvoon näytteen pH:ksi 8,9 eli molemmat näytteet olivat emäksi- siä.

Tampereen näytteen tiheydeksi saatiin 1,04 ± 0,01 g/cm³ ja Porvoon näytteen 1,00 ± 0,01 g/cm³. Veden tiheys on samalla tarkkuudella 1,00 g/cm³ 4°C:ssa (Seppänen et al. 2014), joten molempien näytteiden tiheydet olivat lähellä veden tiheyttä.

Kangasalan porauspaikalla kemikaalilla käsiteltyjen vesinäytteiden pH:t on esitetty taulukossa 3.

Taulukko 3 Kangasalan näytteiden pH:t

Maaporausvesi Pölynsidontavesi (60 m) Kuivakaivohanavesi (200 m)

pH 7,7 7,8 9,3

Taulukosta 3 nähdään, että kahden näytteen pH:t olivat hieman emäksisiä ja yhden näyt- teen pH oli jo selvästi emäksinen.

(21)

5.2 Sameus

Sameutta ei voitu määrittää Tampereen ja Porvoon näytteistä alkutilanteessa, koska kiviainesta oli niin paljon, ettei valo kulkenut mittaustilanteessa näytteiden läpi. Samasta syystä sameutta ei voitu määrittää suodatetuista näytteistä. Alkutilanne molemmille näyt- teille on esitetty kuvassa 5.

Kuva 5 Käsittelemättömät näytteet. Vasemmalla Tampereen näyte ja oikealla Porvoon näyte

Koagulointi puolestaan poisti sameutta joissain tapauksissa riippuen näytteestä, kemikaa- lista ja kemikaalin annostuksesta. Hämmennyksen vaikutus sameuteen on esitetty kuvassa 6.

(22)

Kuva 6 Hämmennyksen vaikutus sameuteen koaguloinnissa Tampereen näytteelle ke- mikaaliannostuksella ~0,87 g/l

Kuvasta 6 huomataan, että sameutta poistui näytteistä paremmin ilman hämmentämistä, joten suurin osa kokeista tehtiin ilman hämmentämistä.

Eri kemikaalien vaikutus sameuteen on nähtävissä Tampereen näytteelle kuvassa 7.

Kolme parasta puhdistustulosta tuottaneet kemikaalit, niiden annostukset ja veden sameus on esitetty taulukossa 4.

Kuva 7 Kemikaalien ja niiden annostusten vaikutus koaguloinnissa Tampereen näyt- teen sameuteen

0 100 200 300 400 500 600 700 800

FeCl₃ Al₂(SO₄)₃ Polymeeri

Sameus (NTU)

Hämmennys Ei hämmennystä

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

0 1 2 3 4

Sameus (NTU)

Kemikaalin annostus (g/l)

FeCl₃, ei hämmennystä Al₂(SO₄)₃, ei hämmennystä Polymeeri, ei hämmennystä

(23)

Taulukko 4 Parhaat kemikaalit ja kemikaaliannostukset Tampereen näytteelle sa- meuden poistamiseksi

Kemikaali Annostus (g/l) Sameus (NTU)

1. Ferrikloridi 0,86 28,9

2. Polymeeri 3,45 29,3

3. Alumiinisulfaatti 0,84 34,3

Kuvasta 7 ja taulukosta 4 huomataan, että sameuden kannalta Tampereen näytteelle kaikki kemikaalit toimivat hieman eri annostuksilla hyvin. Tuloksena syntyneet vedet olivat kirkkaita verrattuna alkuperäiseen näytteeseen (kuva 5), mutta vedet määritellään silti sameiksi (Oravainen 1999). Koaguloinnin tulokset ferrikloridin annostuksella 0,86 g/l on nähtävissä kuvassa 8.

Kuva 8 Koagulointi Tampereen näytteelle ferrikloridin annostuksella 0,86 g/l Kuvassa 9 on esitetty eri kemikaalien vaikutukset sameuteen ja taulukossa 5 on esitetty kolme parasta puhdistustulosta tuottaneet kemikaalit, niiden annostukset ja veden sameus Porvoon näytteelle.

(24)

Kuva 9 Kemikaalien ja niiden annostusten vaikutus koaguloinnissa Porvoon näytteen sameuteen

Taulukko 5 Parhaat kemikaalit ja kemikaaliannostukset Porvoon näytteelle sameuden poistamiseksi

Kemikaali Annostus (g/l) Sameus (NTU)

1. Polymeeri 0,36 26

2. Polymeeri 0,89 34,1

3. Alumiinisulfaatti 0,83 217

Kuvasta 9 ja taulukosta 5 huomataan, että Porvoon näytteelle sameuden kannalta paras kemikaali oli polymeeri, jolla veden kirkkaus oli selkeästi pienempi kuin alumiinisulfaatilla. Kuvasta 10 on nähtävissä, kuinka kirkasta Porvoon näytteen vedestä tuli polymee- rillä ja kemikaaliannostuksella 0,36 mg/l.

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

0 0,5 1 1,5 2

Sameus (NTU)

(25)

Kuva 10 Koagulointi Porvoon näytteelle polymeerin annostuksella 0,36 g/l Kangasalan porauspaikan polymeerillä koaguloidusta näytteistä määritettiin myös sameus. Porausvesien sameus on nähtävissä kuvassa 11.

Kuva 11 Kangasalan porauksen yhteydessä koaguloidut porausvedet. Vasemmalla maaporausvesi, keskellä pölynsidontavesi ja oikealla kuivakaivohanavesi.

Kuvasta 11 nähdään, että veden olivat hyvin sameita. Maaporausveden sameudeksi saatiin 872,5 ± 14,5 NTU (n=2), mutta pölysidontavedelle 60 metrin syvyydestä ja kuivakai- vohanavedelle 200 metrin syvyydestä ei voitu määrittää sameutta, koska valo ei mittaustilanteessa kulkenut vesistä läpi.

5.3 Kuiva-aine (TS)

Tampereen ja Porvoon näytteiden kuiva-ainepitoisuudet alkutilanteessa on esitetty taulukossa 6.

(26)

Taulukko 6 Tampereen ja Porvoon näytteiden kuiva-ainepitoisuudet alkutilanteessa

Tampere Porvoo

Kuiva-ainepitoisuus (g/l), n = 3

92,9 ± 0,8 38,0 ± 1,3

Näytteiden kuiva-ainepitoisuudet alkutilanteessa erosivat toisistaan paljon, sillä Tampe- reen näytteen kuiva-ainepitoisuus oli 2,45-kertainen verrattuna Porvoon kuiva-ainepitoisuuteen. Näytteiden kuiva-aineen määrän suuruus on nähtävissä myös kuvassa 5.

Suodatuksella saatiin poistettua jonkin verran kuiva-ainesta molemmista näytteistä, mutta vaikutus ei ollut näkyvästi erotettavissa (kuva 12 ja kuva 13).

Kuva 12 Suodatuksen vaikutukset Tampereen näytteen kuiva-ainepitoisuudelle

Kuva 13 Suodatuksen vaikutus Porvoon näytteen kuiva-ainepitoisuudelle

Ei suodatusta KL2 N3

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tampere

Kuiva-aine (g/l) Ei suodatusta KL2 N3

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Porvoo

Kuiva-aine (g/l)

(27)

Tampereen näytteestä poistui kuiva-ainetta suodatinkankaalla KL2 22,9 % ja suodatinkankaalla N3 46,7 % kuiva-aineesta. Porvoon näytteestä puolestaan poistui suodatinkankaalla KL2 15,4 % ja suodatinkankaalla N3 17,8 % kuiva-aineesta. Suodatinkankaista siis N3 poisti enemmän kuiva-ainetta molemmista näytteistä, mutta Porvoon näytteestä sitä poistui prosentuaalisesti vähemmän kuin Tampereen näytteestä.

Hämmennyksen vaikutus kuiva-ainepitoisuusteen koaguloinnissa on esitetty kuvassa 14.

Kuva 14 Hämmennyksen vaikutus kuiva-ainepitoisuuteen Tampereen näytteelle ke- mikaaliannostuksella ~0,87 g/l

Kuvasta 14 nähdään, että ilman hämmennystä toimi paremmin ferrikloridille ja alumiini- sulfaatille. Polymeerille kuitenkin kuiva-ainepitoisuus oli ilman hämmennystä noin 4,5- kertainen verrattuna hämmennykseen. Toisaalta hämmennystä ei voida hyödyntää järke- västi porausvesien käsittelyssä.

Kuvassa 15 on esitetty eri kemikaalien ja niiden annostusten vaikutus Tampereen näyt- teen kuiva-ainepitoisuuteen. Parhaan puhdistustuloksen tuottaneet kemikaalit, niiden annostukset ja veden kuiva-ainepitoisuus on esitetty taulukossa 7.

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

FeCl₃ Al₂(SO₄)₃ Polymeeri

Kuiva-aine (mg/l)

Hämmennys Ei hämmennystä

(28)

Kuva 15 Kemikaalien ja niiden annostuksen vaikutus koaguloinnissa Tampereen näytteen kuiva-ainepitoisuuteen

Taulukko 7 Parhaat kemikaalit ja kemikaaliannostukset Tampereen näytteelle kuiva- aineen poistamiseksi

Kemikaali Annostus (g/l) Kuiva-ainepitoisuus (mg/l)

Kaikissa paitsi yhdessä kokeessa kuiva-ainepoistuma oli 92,4—99,6 % alkuperäiseen näytteen kuiva-ainepitoisuuteen verrattuna. Parhaat kemikaaliannostukset vaihtelivat.

Polymeerillä saatiin paras kuiva-ainepoistuma (taulukko 7). Kuiva-ainepoistuma on näh- tävissä kuvassa 16 polymeerin annostuksella 3,45 g/l, josta nähdään myös, että vesi oli kirkasta.

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

0 1 2 3 4

Kuiva-aine (mg/l)

(29)

Kuva 16 Koagulointi Tampereen näytteelle polymeerin annostuksella 3,45 g/l Kuvassa 17 on esitetty eri kemikaalien ja niiden annostusten vaikutus Porvoon näytteen kuiva-ainepitoisuuteen. Parhaan puhdistustuloksen tuottaneet kemikaalit, niiden annostukset ja veden sameus on esitetty taulukossa 8.

Kuva 17 Kemikaalien, niiden annostuksen ja hämmennyksen vaikutus koaguloin- nissa Porvoon näytteen kuiva-ainepitoisuuteen

0 500 1000 1500 2000 2500

0 0,5 1 1,5 2

Kuiva-aine (mg/l)

(30)

Taulukko 8 Parhaat kemikaalit ja kemikaaliannostukset Porvoon näytteelle kuiva-ai- neen poistamiseksi

Kemikaali Annostus (g/l) Kuiva-ainepitoisuus (mg/l)

Kaikissa kokeissa kuiva-ainepoistuma oli 93,9—99,0 % alkuperäiseen näytteen kuiva- ainepitoisuuteen verrattuna. Polymeerillä saatiin kahdella eri annostuksella parhaimmat kuiva-ainepoistumat ja lisäksi alumiinisulfaatilla saatiin hyvä kuiva-ainepoistuma (taulukko 8). Kuvassa 18 on nähtävissä, että vesi oli kirkasta polymeerin annostuksella 0,89 g/l.

Kuva 18 Koagulointi Porvoon näytteelle polymeerin annostuksella 0,89 g/l Kangasalan näytteet oli käsitelty porauspaikalla koaguloimalla polymeerillä. Näytteiden kuiva-ainepitoisuudet on esitetty taulukossa 9.

Taulukko 9 Kangasalan näytteiden kuiva-ainepitoisuudet Maaporausvesi Pölynsidontavesi

(60 m)

Kuivakaivohana- vesi (200 m) Kuiva-ainepitoi-

suus (mg/l), n = 2

1115 ± 5 8725 ± 65 4210 ± 20

Porausolosuhteissa toteutetun koaguloinnin Kangasalan näytteiden kuiva-ainepitoisuudet olivat suuremmat kuin laboratoriossa saadut parhaat Tampereen ja Porvoon näytteiden

(31)

kuiva-ainepitoisuudet. Taulukoista 7 ja 8 nähdään, että Tampereen ja Porvoon näytteiden kuiva-ainepitoisuudet olivat polymeerillä koaguloitaessa parhaassa tilanteessa 390 mg/l eli maaporausveden kuiva-ainepitoisuuteen nähden noin kolmasosa.

5.4 Selkeytyneen veden määrä

Kuvassa 19 on nähtävissä laskeutumiskokeiden tulokset. Tampereen näytettä laskeutettiin kaksi vuorokautta ja Porvoon näytettä 20 minuuttia.

Kuva 19 Laskeutumiskoe. Vasemmalla Tampereen näyte ja oikealla Porvoon näyte Kuvassa 19 nähdään, että Porvoon näyte laskeutui 20 minuutin aikana ja Tampereen näyte kahden päivän aikana jonkin verran. Kaikki kivituhka ei kuitenkaan ollut laskeutunut, koska osa siitä on muodostanut veden kanssa suspendoituneen seoksen.

Koaguloinnissa tarkasteltiin selkeytyneen veden tilavuuden osuutta koko näytteestä. Mitä enemmän selkeytynyttä vettä oli, sitä suurempi osuus sitä oli prosentuaalisesti. Kuvassa 20 on esitetty kemikaalien ja kemikaaliannostusten vaikutukset selkeytyneen veden mää- rään Tampereen näytteelle. Taulukossa 10 on esitetty parhaat eniten selkeytynyttä vettä tuottaneet kemikaalit, niiden annostukset ja selkeytyneen veden osuus.

(32)

Kuva 20 Kemikaalien ja niiden annostuksen vaikutus selkeytyneen veden määrään Tampereen näytteelle

Taulukko 10 Parhaat kemikaalit ja niiden annostukset Tampereen näytteelle selkeyty- neen veden tuottamiseksi

Kemikaali Kemikaaliannostus (g/l) Selkeytynyttä vettä (%)

Kuvasta 20 huomataan, että eniten selkeytynyttä vettä syntyi polymeerillä eri annostuksilla. Selkeytyneen veden määrä pieneni suuremmilla polymeerin kemikaaliannostuksilla.

Taulukosta 10 huomataan, että kolmella parhaalla annostuksella selkeytynyttä vettä saatiin yli 70 %. Eniten selkeytynyttä vettä tuotti polymeeri annostuksella 0,23 g/l (kuva 21).

Vesi oli kuitenkin paljon sameampaa kuin aiemmin esitellyt Tampereen vesinäytteen ke- mikaalikäsittelyt ferrikloridin annostuksella 0,86 g/l (kuva 8) ja polymeerin annostuksella 3,45 g/l (kuva 16).

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 1 2 3 4

Selkeytyneen veden osuus (%)

(33)

Kuva 21 Koagulointi Tampereen näytteelle polymeerin annostuksella 0,23 g/l Kemikaalien ja kemikaaliannostusten vaikutukset selkeytyneen veden määrään Porvoon näytteelle on esitetty kuvassa 22. Eniten selkeytynyttä vettä tuottaneet kemikaalit, niiden annostukset ja selkeytyneen veden osuus on esitetty taulukossa 11.

Kuva 22 Kemikaalien ja niiden annostuksen vaikutus selkeytyneen veden määrään Porvoon näytteelle

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 0,5 1 1,5 2

Selkeytyneen veden osuus (%)

(34)

Taulukko 11 Parhaat kemikaalit ja niiden annostukset Porvoon näytteelle selkeytyneen veden tuottamiseksi

Kemikaali Kemikaaliannostus (g/l) Selkeytynyttä vettä (%)

2. Ferrikloridi 0,85 75

Kuvasta 22 ja taulukosta 11 nähdään, että eniten selkeytynyttä vettä tuotti polymeeri.

Kuitenkin kaikilla parhailla kemikaalin ja kemikaaliannostusten yhdistelmillä selkeyty- nyttä vettä saatiin yli 75 %. Selkeytyneen veden määrä polymeerin annostuksella 0,36 g/l on nähtävissä kuvassa 10. Kuvasta nähdään, että selkeytynyt vesi oli kirkasta ja että sitä oli paljon.

(35)

6. TULOSTEN TARKASTELU

Tässä luvussa tarkastellaan mallinnuksessa ja laboratoriokokeissa saatuja tuloksia ja ver- taillaan niitä.

Ympäristökontin mallinnuksessa huomattiin, että väliseinien asettelu kiihdyttää veden virtausnopeutta. Virtaaman kaava on 𝑄 = 𝑣 ∗ 𝐴, jossa Q on virtaama, v veden nopeus ja A pinta-ala, jolle virtaama jakaantuu. Virtaaman jakaantumispinta-ala pienenee suuresti väliseinien välisessä raossa, minkä takia veden virtausnopeus kasvaa raossa. Veden kas- vava virtausnopeus saa kontin pohjalle jo laskeutuneen kivituhka nousemaan mukaan pyörteeseen, mikä heikentää erityisesti pienempien partikkelien erottuvuutta. Lisäksi toisen lohkon vesipyörre ohjaa veden suoraan ulostuloaukolle, jolloin veden viipymä toisessa lohkossa on myös lyhyt. Myöskin ensimmäisessä lohkossa viipymä jää lyhyeksi, koska vesi ohjautuu seinistä suoraan väliseinän rakoon. Mallinnusten perusteella vaikut- taisi, siltä että kontin seinät ohjaavat vettä siten, että vesi kulkeutuu melko nopeasti ulos kontista. Ratkaisuna voisi olla väliseinien välisen etäisyyden kasvattaminen, joka pienen- täisi veden virtausnopeutta seinien välissä, ja väliseinien pidentäminen, jonka avulla ve- denpinta nousisi korkeammalle kontin täyttymisvaiheessa.

Laboratoriokokeissa käsittelemättömien Tampereen ja Porvoon näytteiden alkaliniteetin määrityksessä oli ongelmia. Ongelmien syy saattoi olla vedessä ollut kiintoaines, joka sisälsi karbonaatteja. SFS-EN ISO 9963-1 mukaan ne saattavat aiheuttaa vääristymää mittauksissa, mikä oli todennäköinen syy ongelmiin määrityksessä eikä sen vuoksi alka- liniteettimittausten tuloksia voi pitää luotettavina. Kiintoaines on myös voinut vaikuttaa näytteiden pH:n mittaukseen.

Sekä Tampereen että Porvoon näytteiden sameus oli aluksi niin suuri, ettei niitä voitu mitata sameusmittarilla, koska kiviainesta oli vedessä paljon enemmän ja paljon pienem- pinä partikkeleina kuin odotettiin. Kiviaineksen suuri määrä aiheutti ongelmia näytteiden käsittelyssä, koska pieni osa kiviaineksesta sedimentoitui hyvin nopeasti astioiden pohjalle ilman sekoittamista. Tampereen näyte sisälsi kuiva-ainetta 2,45-kertaisesti verrattuna Porvoon näytteeseen. Ylipäätänsä alkaliniteetin, pH:n, sameuden ja kuiva-aineen määrän perusteella näytteet erosivat toisistaan paljon.

Menetelmistä suodatuksen toimivuus oli silmämääräisesti heikompaa kuin odotettiin.

Testitilanteessa suodatus ei näyttänyt vaikuttavan mitenkään näytteisiin, koska sameutta ei voitu mitata suodatusten jälkeenkään. Kuiva-ainepitoisuuden perusteella kiviainesta kuitenkin poistui, parhaiten pienemmän aukkokoon (80±24 μm) suodatinkankaalla N3 Tampereen näytteestä 46,7 % ja Porvoon näytteestä 17,8 %. Tästä voidaan päätellä, että suurin osa partikkeleista oli pienempiä kuin suodatinkankaan aukkokoko (80±24 μm).

Suodatus ei kuitenkaan käytännössä vaikuttanut niin paljoa kuiva-aineen poistumiseen

(36)

suodatinkankaalla N3, että sen toteutusta kannattaisi harkita. Kuitenkin jos käytössä on vielä pienempiä partikkeleita suodattavia kankaita, menetelmä voisi olla toimiva.

Koaguloinnissa eri kemikaalit ja niiden annostukset toimivat eri tavalla eri näytteille riippuen siitä tarkasteltiinko sameutta, kuiva-ainepitoisuutta vai selkeytyneen veden määrää.

Porvoon näytteelle sopivin kemikaali tarkastelemalla taulukoita 5, 8 ja 11 oli polymeeri ja sen annostus 0,36 g/l, koska kemikaalin ja sen annostuksen yhdistelmä löytyi jokaisesta taulukosta kolmen parhaan tuloksen joukosta. Tällöin veden kuiva-ainepitoisuus oli 430 mg/l (taulukko 8), sameus 26 NTU (taulukko 5) ja selkeytyneen veden osuus 80 % (taulukko 11).

Tampereen näytteelle samanlainen tarkastelu oli huomattavasti vaikeampaa, sillä eri kemikaalit ja niiden annostukset tuottivat eri parametrejä tarkasteltaessa hyvin erilaisia tuloksia. Tärkeimpänä parametrina voidaan pitää kuiva-aineen määrää näytteessä, koska sille on asetettu esimerkiksi Ruotsissa rajoituksia. Pienin kuiva-ainepitoisuus (390 mg/l) syntyi koaguloimalla polymeerillä annostuksella 3,45 g/l (taulukko 7 ja kuva 16). Veden sameus oli tällöin 29,3 NTU (taulukko 4) ja selkeytyneen veden määrä oli 45 % (taulukko 10). On kuitenkin huomattava, että polymeerin annostuksen kasvaessa selkeytyneen veden osuus näytteessä väheni verrattuna pienempiin kemikaaliannostuksiin. Syynä voi olla, että kuiva-ainetta poistui enemmän, jolloin se tiivistyi suurempaan tilavuuteen ja tällöin selkeytyneen veden osuus oli pienempi.

Porvoon näytteen parhaimman tuloksen tuottanut kemikaali ja kemikaaliannostuksen yh- distelmä ei sopinut Tampereen näytteelle, koska tällöin Tampereen näytteen kuiva-ainepitoisuus oli 2150 mg/l, sameus oli 603 NTU ja selkeytynyttä vettä syntyi 70 %. Aino- astaan selkeytyneen veden määrä oli suurempi kuin Tampereen näytteelle parhaiten so- pivimmalla kemikaalin ja kemikaaliannostuksen yhdistelmällä.

Aluksi koagulaatiotesteissä hyödynnettiin hämmennystä parantamaan flokkien muodos- tumista. Hämmennystä ei voida kuitenkaan porausolosuhteissa hyödyntää sen energian- tarpeen takia eikä sitä myöskään voida toteuttaa hallitusti kontissa, koska vettä virtaa jat- kuvasti konttiin.

Verrattaessa Kangasalan poraustilanteessa polymeerillä koaguloitujen näytteiden ja Tam- pereen ja Porvoon laboratoriossa koaguloitujen näytteiden sameuksia ja kuiva-ainepitoi- suuksia voidaan todeta, että vesien sameus ja kuiva-ainepitoisuudet olivat suuremmat poraustilanteen vesienkäsittelyn jälkeen. Vaikkei Kangasalan käsittelemättömien näyteve- sien kuiva-ainepitoisuutta ole tiedossa, voidaan olettaa, että polymeerillä koaguloiminen olisi vähentänyt näytteiden kuiva-ainepitoisuudet suunnilleen samoihin, mihin Tampe- reen ja Porvoon näytteillä päästiin laboratoriossa. Taulukoiden 7, 8 ja 9 perusteella voidaan päätellä, että porausolosuhteissa koaguloinnilla saatiin jonkin verran heikompia tuloksia kuiva-ainepitoisuuden osalta. Poraustilanteessa koaguloitu vesi oli huomattavasti

(37)

sameampaa kuin laboratoriossa koaguloidut vedet, koska poraustilanteen vesistä vain yh- destä saattoi määrittää sameuden ja sekin arvo oli 873 NTU, mikä oli suuri verrattuna laboratoriokokeissa saatuihin parhaisiin arvoihin (taulukot 4 ja 5). Poraustilanteessa hyö- dynnetty kontti oli liian pieni suhteessa vesimäärään eikä polymeeriä liuennut optimaa- lista määrää veteen (Yrityksen materiaalit), mikä osaltaan voi selittää huonompia puhdis- tumistuloksia.

Tampereen ja Porvoon (taulukko 2) sekä Kangasalan (taulukko 3) näytevesien pH:t olivat emäksisiä. pH oli noin 9 tai suurempi kolmessa näytteessä viidestä. Vesistöjen eliöille sopiva veden pH-alue on 6,0-8,0 (Oravainen 1999). Veden pH:n nousu lisää fosforin va- pautumista vesistön pohjan sedimenteistä (Reynolds 1984, Salonen et al. 1992 mukaan).

Fosforin vapautuminen lisää vesistön rehevöitymistä, koska fosfori on usein minimira- vinne vesistössä. Rehevöityminen aiheuttaa muutoksia järven biodiversiteettiin. (Walls et al. 2004). Emäksisen porausveden pääseminen vesistöön voi täten aiheuttaa ympäristö- haittoja.

Näytteiden erilaisuuden perusteella voi päätellä yleisesti porausvesien laadusta sen, että porausvedet ovat erilaisia. Vesien laatua voi olla vaikea ennustaa ennen porausta, koska maaperän ja kallioperän laatu vaihtelevat (Bedrock of Finland). Täten voi olla haastavaa etukäteen sanoa, mikä on sopivin vesienkäsittelymenetelmä. Laskeutettaessa käsittele- mättömiä näytteitä kivituhkaa ei laskeutunut kovin paljoa, joten porausvesien käsittele- minen muuten kuin laskeuttamalla on tarpeen poraustilanteessa. Kemikaalikäsittely tuotti laboratoriokokeissa paremmat puhdistustulokset kuin suodattaminen. Parhaiten kemikaaleista toimi yrityksen hyödyntämä polymeeri, joka sisälsi alumiinikloridia, anionista polyakryyliamidia ja emästä. Polymeerin sopiva annostus vaihtelee Tampereen ja Porvoon näytteiden perusteella, koska Porvoon näytteelle sopivalla annostuksella Tampereen näytteen puhdistumistulos oli heikompi.

(38)

7. YHTEENVETO

Geoenergiakaivojen porauksen yhteydessä syntyvän kivituhkan erottaminen vedestä on tärkeää, jotta kiviaines ei päädy luontoon. Talousveden käsittelyssä hyödynnettävistä me- netelmistä laskeutus, koagulaatio ja suodatus vaikuttivat teoriaosuuden pohjalta sopivilta menetelmiltä kivituhkan ja veden erottamiseen. Laskeutumista mallinnettiin ja koagulaa- tiota ja suodatusta testattiin laboratoriossa.

Porausvesien käsitteleminen ympäristökontissa ei ole mallinnuksen perusteella niin hy- vää kuin se voisi olla, koska vesi vaikuttaa ohjautuvan melko nopeasti kontista ulos. Las- keutumista kontissa voitaisiin mahdollisesti parantaa pidentämällä väliseiniä ja kasvattamalla väliseinien etäisyyttä, jolloin veden virtausnopeus pienentyisi väliseinien välissä ja veden pinta nousisi kontissa korkeammalle ennen poistumista kontista.

Geoenergiakaivojen porauksista syntyvät vedet ovat laboratoriossa testattujen näytteiden perusteella erilaisia eikä niiden laatua voi ennustaa kovin tarkasti ennen porausta. Tämä aiheuttaa haasteita porausvesien käsittelylle, koska sopivan käsittelymenetelmän valitse- minen etukäteen voi olla vaikeaa. Laboratorio-osuudessa kahdesta testatusta menetel- mästä, koagulaatiosta ja suodatuksesta, koagulaatio oli selkeästi toimivampi.

Suodatus geosuodatinkankaalla poisti molemmista tutkituista näytteistä kiintoainesta, mutta poistuma ei vaikuttanut ulkoisesti veden sameuteen. Suodatus suodatinkankaalla tai vastaavalla voisi toimia, jos suodattimen aukkokoko olisi pienempi kuin kivituhka- hiukkasten koko. Koagulaatiossa testattiin talousvedenkäsittelyssä käytettyjä ferrikloridia ja alumiinisulfaattia sekä yrityksen porauksessa hyödyntämää polymeeriä, joka on alu- miinikloridin, emäksen ja polyakryyliamidin sekoitus. Parhaiten kemikaaleista toimi polymeeri, ja sen annostus riippui käsiteltävästä näytteestä. Porauksen yhteydessä polymee- rillä tehty kemikaalikäsittely poisti kivituhkaa porausvedestä, mutta puhdistustulos ei ollut yhtä hyvä kuin laboratoriossa.

Tulevaisuudessa erilaisten porausvesien laatua kannattaa tutkia, jotta sopiva käsittelyme- netelmä voidaan valita luotettavasti etukäteen. Käsittelymenetelmistä erityisesti koagu- laatiota kannattaa tutkia enemmän, jotta erilaisille porausvesille sopivat kemikaalit ja kemikaaliannostukset saadaan optimoitua sopiviksi. On tärkeää, että luontoon imeytettävän veden pH:ta tarkkaillaan ja tarvittaessa säädetään, jotta se ei aiheuta ympäristöhaittoja vesistöissä. Kannattaa myös tutkia, miten uudenlaisia käsittelymenetelmiä voisi kehittää esimerkiksi vedenpuhdistusmenetelmien pohjalta.

(39)

LÄHTEET

Bedrock of Finland, Geologian tutkimuskeskus GTK, verkkoaineisto. Saatavilla (viitattu 3.6.2018): http://gtkdata.gtk.fi/Kalliopera/index.html.

Crittenden, J.C., Trussell, R.R. & Hand, D.W. (2012). MWH's Water Treatment, 3rd ed.

Wiley, Hoboken, NJ, USA, 1901 p.

Davis, M.L. (2011). Water and wastewater engineering: design principles and practice, International ed ed. McGraw-Hill, New York, NY, USA, 853 p.

Faure, Y.H., Baudoin, A., Pierson, P. & Plé, O. (2006). A contribution for predicting geotextile clogging during filtration of suspended solids, Geotextiles and Geomem- branes, Vol. 24(1), pp. 11-20.

GTK: Geoenergia, Geologian tutkimuskeskus GTK, verkkoaineisto. Saatavilla (viitattu 5.2.2018): http://www.gtk.fi/energia/geoenergia.html.

GTK: Uutinen 2.2.2016, Geologian tutkimuskeskus GTK, verkkoaineisto. Saatavilla (viitattu 29.3.2018): http://www.gtk.fi/ajankohtaista/media/uutisarkisto/in-

dex.html?year=2016&number=680&newsType=PressReleases.

Karttunen, E., Tuhkanen, T. & Kiuru, H. (2004). Vesihuolto. 2, Suomen rakennusinsi- nöörien liitto, Helsinki, 684 s.

Kruk, C., Rodríguez‐ Gallego, L., Meerhoff, M., Quintans, F., Lacerot, G., Mazzeo, N., Scasso, F., Paggi, J.C., Peeters, Edwin T H M & Scheffer, M. (2009). Determinants of biodiversity in subtropical shallow lakes (Atlantic coast, Uruguay), Freshwater Biology, Vol. 54(12), pp. 2628-2641.

Kuntaliitto (2012). Hulevesiopas, Suomen Kuntaliitto, Helsinki, 298 s.

Leppäranta, M., Virta, J. & Huttula, T. (2017). Hydrologian perusteet, 1. painos. Uni- grafia, Helsinki, 234 s.

Luokat N1-N5 (2013). Suoritustasoilmoitus: luokat N1-N5, Geo&tex 2000 S.p.A., San Nazario, Italia, 10 s.

Luokka KL2 (2013). Suoritustasoilmoitus: luokka KL2, Geo&tex 2000 S.p.A., San Na- zario, Italia, 1 s.

Meltex: Suodatinkangas, Meltex Oy Plastics, verkkoaineisto. Saatavilla (viitattu 21.5.2018): http://www.meltex.fi/tuotteet/infra-maa-ja-vesirakentaminen/suodatinkankaat-geotekstiilit/suodatinkangas.html.

Oravainen, R. (1999). Vesistötulosten tulkinta – opasvihkonen, Kokemäenjoen vesistön vesiensuojeluyhdistys ry, Tampere, 32 s.

(40)

Rototec: Usein kysytyt kysymykset, Rototec Oy, verkkoaineisto. Saatavilla (viitattu 5.2.2018): http://rototec.fi/palvelut/koteihin/usein-kysytyt-kysymykset/.

Salonen, S., Frisk, T., Kärmeniemi, T., Niemi, J., Pitkänen, H., Silvo, K. & Vuoristo, H.

(1992). Fosfori ja typpi vesien rehevöittäjänä - vaikutusten arviointi, Vesi- ja ympäristö- hallinnon julkaisija - sarja A. Vesi- ja ympäristöhallitus, Helsinki, 139 s.

Seppänen, R., Mannila, L., Kervinen, M., Parkkila, I., Konttinen, P., Karkela, L. & Yli- Kokko, T. (2014). MAOL Taulukot, 1.-3. painos. Otava, Helsinki, Suomi, 175 s.

SFS 3008 (1990). Veden, lietteen ja sedimentin kuiva-aineen ja hehkutusjäännöksen määritys, Suomen standardoimisliitto, Helsinki, 3 s.

SFS-EN ISO 9963-1 (1996). Veden laatu. Alkaliniteetin määritys. Osa 1: Kokonais- ja yhdistelmäalkaliniteetin määritys = Water quality. Determination of alkalinity. Part 1:

Determination of total and composite alkalinity (ISO 9963-1:1994), Suomen standardoimisliitto, Helsinki, 16 s.

Sulpu ry: Toimitetut ja laskutetut lämpöpumput Suomessa vuonna 2017, Suomen läm- pöpumppuyhdistys ry, verkkoaineisto. Saatavilla (viitattu 5.2.2018):

https://www.sulpu.fi/documents/184029/208772/Ti- lasto%202017%20%282016%29.pdf.

Tilastokeskus - Maalämmön osuus lämmönlähteenä kasvussa, Tilastokeskus, verkkoaineisto. Saatavilla (viitattu 5.2.2018):

http://www.stat.fi/til/ras/2016/09/ras_2016_09_2016-11-25_kat_001_fi.html.

ViaCon: Suodatinkangas, Oy ViaCon Ab, verkkoaineisto. Saatavilla (viitattu 22.5.2018): https://www.viacon.fi/tuote/suodatinkangas/.

Walls, M., Rönkä, M. & Fibre (2004). Veden varassa: Suomen vesiluonnon monimuo- toisuus, Edita, Helsinki, 294 s.