Viransuon kuivatusvesien kemikaloinnin jälkineutralointi

Abstract

Tässä opinnäytetyössä selvitettiin Viransuon turvetuotantoalueelle sopivaa neutralointilaitteistoa kemikalointivesien neutralointiin, sekä tarkasteltiin neutralointilaitteiston toimintaa pH:n nostossa. Lisäksi tarkasteltiin millaisia vaikutuksia neutraloinnilla on vedestä mitattaviin parametreihin ja niiden pitoisuuksiin. Tärkeänä tekijänä neutraloinnissa ovat kustannukset, jotka laskettiin teoreettisesti.

Happamuus on vesistöissämme ongelma, joka aiheuttaa luonnollisen elinympäristön muuttumista ja siksi veden eliöiden ja eläinten määrä voi vähentyä. Neutraloinnilla tarkoitetaan kaikkia toimenpiteitä, joilla pyritään nostamaan veden pH-arvoa ja puskurikapasiteettiä. Neutralointi voidaan toteuttaa usealla eri emäksisellä kemikaalilla, kuten lipeällä (NaOH), soodalla (Na2CO3), kalkin eri muodoilla, kuten sammutetulla kalkilla (Ca(OH)2), sammuttamattomalla kalkilla (CaO), kalkkikivellä (CaCO3), sekä dolomiitilla (MgCO3). Opinnäytetyössä käytettiin neutralointikemikaalina 20-prosenttista lipeää. Emäksinen kemikaali neutraloi veden sisältämän hiilidioksidin bikarbonaatiksi nostaen samalla veden pH:ta. Soilta tulevat humuspitoiset vedet ovat usein luontaisesti happamia koska ne sisältävät humushappoja. Lisäksi työssä tarkasteltavalla alueella happamuutta lisää Viransuon kemiallinen vedenkäsittely, jossa turvetuotannon kuivatus- ja valumavedet puhdistetaan ferrisulfaatilla koagulaatio-flokkulaatioprosessissa. Tämän takia Vapo Oy:n Kangasjärven alueen Viransuolle alettiin kehittää työssä tarkasteltavaa neutralointilaitteistoa, jonka avulla turvetuotannosta tulevan veden vesistövaikutuksia voitaisiin vähentää Kangasjärvessä.

Työssä saatujen tulosten perusteella lipeä toimii neutralointikemikaalina hyvin ja sillä on voimakkaasti neutraloiva vaikutus veteen. Neutraloinnin jälkeen havaittiin positiivisia muutoksia vedestä mitatuista parametreistä. Neutraloinnin jälkeen vesinäytetuloksissa laskivat CODMn-, kokonaisfosfori- ja rautapitoisuudet ja pH nousi ylöspäin. Väriluku tosin oli korkeampi neutraloinnin jälkeen, mikä selittynee lipeän flokkeja hajottavasta vaikutuksesta. Työssä käytetty laitteisto tosin oli säädön osalta hieman puutteellinen, mikä aiheutti pH:n epävakaan pysymisen halutussa 5,9 pH-arvossa. Neutralointikoeajon tuloksia ja neutraloinnissa testattua laitteistoa voidaan hyödyntää myös kehitettäessä neutralointia muihinkin kohteisiin, kuten muille turvetuotantoalueille tai happamille luonnonvesille. Kemikaloinnin kustannukset vaihtelevat riippuen vuodesta todella paljon, koska alueella kemikaloitavien vesien määrä vaihtelee vuosittaisen sademäärän ja valunnan mukaan. Kustannuksiin vaikuttaa myös lipeän hinta, joka vahvistetaan Vapo Oy:lle kolmeksi kuukaudeksi kerrallaan.

The purpose of this thesis was to look for a suitable neutralization unit for acidic chemically treated water in the Viransuo area and also to survey the functioning of the neutralization unit in increasing the level of pH. The thesis also studied what kind of effect neutralization has on measurable parameters in water and their contents. An important factor in neutralization are costs which were calculated theoretically.

Acidity is a problem in the Finnish aquatic environment which causes the changing of the natural habitat and that is why the amount of water organism and animals can decrease. Neutralization means all the operations which are used to increase the level of the pH and buffer capacity. Neutralization can be done with many different alkaline chemicals like lye (NaOH), soda (Na2CO3), different forms of lime like slaked lime (Ca(OH)2), unslaked lime (Ca(OH)2), limestone (CaCO3) and dolomite (MgCO3). In this case the neutralization chemical was 20 % lye. Alkaline chemical neutralizes the carbon dioxide contained in the water to bicarbonate at the same time increasing the level of the pH. Humine waters of swamps are often naturally acidic because they contain humic acids. Also in this Viransuo area the acidity increases because of the chemical water treatment in Viransuo. The drainage and rain waters are cleaned with ferrisulphate in the coagulation – flocculation process which decreases the pH of the water. Because of that the development of a neutralization unit in Vapo Oy’s Kangasjärvi region Viransuo was started. With this neutralization unit the hydrological effects of peat production water could be decreased.

On the basis of the study lye works well as a neutralizing chemical and it has a strong neutralizing effect on the water. After neutralizing there were positive changes in parameters measured from the water. After neutralization the CODMn, total phosphorus, and total nitrogen percentages dercreased in water samples and pH increased. Instead the colour number was higher after neutralizing which is explained by the destructive effect of the lye. The control of the neutralizing unit used in this study was inadequate which caused unstablility of the pH level and pH did not always stay in the pH value of the 5.9. The results of the neutralization and neutralization unit tested in this thesis can be utilized when developing neutralization to other locations like other peat production areas or for naturally acidic waters. Chemicalization costs vary depending on the year very much because the amount of chem-ically treatmented waters vary depending on the annual rainfall and runoff. The price of lye affects also on the costs because the price of lye is confirmed three months at a time.