Vesistöjen sisäinen kuormitus hyötykäyttöön - Alusveden puhdistus kunnostusmenetelmänä
Helsingin yliopisto, Ekosysteemit ja Ympäristö -tutkimusohjelma
Leena Nurminen
Partnerit: Lahden kaupunki, Päijät-Hämeen Vesijärvisäätiö
YLEISTÄ REHEVIEN VESISTÖJEN KUNNOSTUKSESTA
Rehevässä järvessä suurimmat ravinnevarannot ovat varastoituneena pohjan sedimentissä.
➢ Useimmat kunnostusmenetelmät tähtäävät fosforin pidättämiseen sedimentissä (esim.
hapetus, kemikaalikäsittely yms) Ongelma?
➢ Kun fosfori pidätetään sedimenttiin, se ei poistu kyseisestä vesiekosysteemistä
➢ Veden laatu ei pysyvästi parane, ekosysteemi ei toivu Globaali luonnonvara?
➢ Fosfori on rajallinen luonnonvara,
fosforin kierrätysastetta pitää lisätä
Usein rehevissä lämpötilakerrostuvissa järvissä, fosforia kertyy hapettomaan alusveteen, erityisesti
pohjanläheisiin vesikerroksiin. Fosforia vapautuu sedimentistä koko ajan lisää, aiheuttaen fosforin vuotoa sedimentistä veteen eli ns. sisäistä ravinnekuormitusta.
P P
P P P P Sisäinen fosforikuormitus
Kasviplanktonkukinnat
Sisäisen
fosforikuormituksen vähentäminen ?
SISÄINEN KUORMITUS JÄRVESSÄ
Kunnostettavan järven karuuntumiskehitys
https://www.jarviwiki.fi/wiki/Sis%C3%A4inen_kuormitus
ALUSVETTÄ POISTAMALLA POISTETAAN FOSFORIA
Suljetussa alusveden poistossa vesi palaa (suodattimen ja esim. kosteikon kautta) samaan järveen:
✓ Ei vaadi erillistä lupaa
✓ Fosforirikasta vettä ei johdeta ”toisten”
harmiksi
✓ Mahdollistaa fosforin talteenoton
P P
P P
P P P Sedimentti
ALusvesi P
Luusua P P
P P
P P
P P P Sedimentit
ALusvesi P
Perinteisessä alusveden poistamisessa johdetaan vettä vesistöstä toiseen:
✓ Vaatii yleensä erillisen luvan, voi vaikuttaa vedenkorkeuteen, pumppaus virtaaman mukaan
✓ Fosforirikas vesi johdetaan vesistöstä toiseen
✓ Fosforia ei saada talteen
➢ VOIKO ALUSVETTÄ POISTAMALLA POISTAA JÄRVESTÄ FOSFORIA TEHOKKAASTI?
➢ ONKO REHEVÄN JÄRVEN FOSFORIVARANTO SEDIMENTISSÄ RIITTÄVÄ?
➢ KUINKA PALJON HAPETTOMISSA OLOISSA FOSFORIA SIIRTYY SEDIMENTISTÄ ALUSVETEEN?
➢ VOIKO ALUSVETTÄ RAVINNESUODATTIMEN KAUTTA KIERRÄTTÄMÄLLÄ SAADA FOSFORIA TALTEEN?
➢ MINKÄLAINEN RAVINNESUODATIN?
ESIM. HIEKKASUODATIN JA JÄRVEN OMAA RAUTAVARANTOA HYÖDYNTÄEN.
MITÄ TUTKITTU?
Source of map: National Land Survey of Finland
• KYMIJÄRVI HANKE
PUMPPULINJA JÄRVESTÄ
SUODATTIMELLE
SUODATIN KOSTEIKKO
TAKAISIN JÄRVEEN KYMIJÄRVI
0 5 10 15 20 25 30 35
0 2000 4000 6000
Sedimentdepth(cm)
Fosforin kertyminen alusveteen
Vesipatsas Sedimentin huokosvesi
0 50 100 150 200 250 300 350
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-8.8
µg/l
Water depth (m)
TP SRP
JÄRVEN JA SEDIMENTIN FOSFORIVARANNOT
Jäteveden p-pitoisuus n. 5 mg/l ~ suuruusluokka sama kuin sedimentin huokosvedessä.
Pohjanläheisen alusveden P-pitoisuus esim. 0,3 mg/l.
FOSFORIN PIDÄTTYMINEN HIEKKASUODATTIMELLE
P pidättyminen
• TP: 85%
• SRP: 97%
Ennen suodatinta Suodattimen jälkeen
Kymijärvi (Myllypohja), Lahti:
Pumppausvirtaama: 10 l/s Suodattimen pinta-ala: 200 m
2Kerrostuneisuusaika: 3 kk Alusveden TP-pitoisuus: 320 µg/l Alusveden DFe-pitoisuus: 10 000 µg/l
TÄRKEITÄ LUKUJA
25 %
lasku TP:ssa
:40→30 µg/l
• Poistotarve
151mg/m
2P
→
n.
6vuotta
37,5 % lasku TP:ssa:
40→25 µg/l
• Poistotarve 360 mg/m
2P
→ n. 13 vuotta
Päällysveden TP:n muutos vs poistettu fosforimäärä
Nürnberg GK, 2019 KYMIJÄRVI:
MVh Matalat vähähumuksiset järvet kok. P μg/l:
E/Hy15 Hy/T 25 T/V 45 V/Hu 80
P?
m2? m3?
Fe?
SOVELTUVA JÄRVI?
✓ ALUSVEDEN TILAVUUS, JÄRVEN MORFOLOGIA
✓ JÄRVIALLAS OMA KOKONAISUUTENSA, RIITTÄVÄ TILAVUUS/PINTA-ALA
✓ ALUSVEDEN FE-PITOISUUS
✓ PUMPATTAVAN VEDEN KÄSITTELYKAPASITEETTI
✓ ULKOINEN KUORMITUS
✓ LÄMPÖTILAKERROSTUNEISUUS/HAPETTOMUUSAIKA
✓ ALUSVEDEN P-PITOISUUS
✓ SISÄISEN KUORMITUKSEN SUURUUS
✓ ALUSVETEEN SEDIMENTOITUVA P
FOSFORIN KIERRÄTTÄMINEN?
Erilaisia vaihtoehtoja fosforipitoisen ravinnesakan keräämiseen ja kierrättämiseen:
➢ Ravinnesakan kohdennettu kerääminen?
➢ Yhteistyö paikallisten toimijoiden kanssa?
➢ Haluttu lopputuote?
Fosforin saostus?
Fe? Ca? Al?
Alusveden ominaisuudet vaikuttaa siihen esim.
kuinka paljon P kiinni Fe?
Konsentrointi?
Esim. polymeerit,
lamellisuodatin, kiekkosuodatin, flotaatio tms. hiekkasuodatin lopuksi (hienojakoisimmalle aineelle)
Kohdejärven ominaisuudet, sijainti, rahoitus, yhteistyö ja yleinen tahtotila.
Haitta-aineet?
Lainsäädäntö?
Kustannustehokkuus (kohdekohtainen)
RAVINNESAKAN
KERÄÄMINEN ?
Ravinnesakkapitoinen hiekka:✓ Maantäyttö/parannusaine?
✓ Yhdyskuntalietteen keskitetty jatkokäsittely
✓ Kuivaus ja varastointi
✓ Jatko-jalostus esim.
fosforihappo
✓ Käyttökelpoisuus lannoitteena?
P kierrätys ?
Laitostason ratkaisu?
Pieni paikallinen?
Liikuteltava yksikkö?
MENETELMÄN ERI MITTAKAAVAT
Bornsjön
Water Treatment Plant
Stockholm Vatten och Avfall
Tarvittavia kohdekohtaisia ratkaisuvaihtoehtoja on löydettävissä olemassa olevasta vesihuollon tekniikasta ja paikallisten toimijoiden yhteistyöstä kiertotalouden saralla.
Vesistöjen
kunnostus Limnologia Vesitekniikka Yhteistyö
➢ Varteenotettava rehevöityneiden vesistöjen kunnostusmenetelmä
➢ Fosforia poistuu järviekosysteemin tuotannosta, vedenlaatu paranee, karuuntumiskehityksen kesto laskettavissa mm.
fosforipitoisuuden ja alusveden tilavuuden perusteella
➢ Yksinkertainen systeemi perustuen esim. hiekkamassan suodatustehoon ja järven omaan rautavarantoon
➢ Mahdollistaa fosforin talteenoton kierrättämistä varten
➢ Edellyttää kohdekohtaisia ratkaisuja esim. ravinnesakan keräämisessä ja kierrätyksessä
➢ Keppi ja porkkana – voisiko olla yksi ravinnekompensaation muoto?
MENETELMÄN HYÖDYNNETTÄVYYS?
Rahoitus ja yhteistyö:
Ympäristöministeriö, Lahden kaupunki, Päijät-Hämeen Vesijärvisäätiö, Hämeen ELY-keskus, Maa- ja
Vesitekniikan tuki ry.
KIITOS!
Työryhmä:
Leena Nurminen, Juha Niemistö, Soila Silvonen, Tom Jilbert, Jukka Horppila (Helsingin yliopisto) Ismo Malin, Matti Kotakorpi (Lahden kaupunki)
