Älykkäät patoluukut sekaviemäriverkoston ylivuotoreittien hallinnassa

Abstract

Helsingin kantakaupungin alueella sijaitsee Suomen laajin sekaviemäriverkosto, jossa tapahtuu ylivuotoja useita kertoja vuodessa rankkasateiden seurauksena. Ylivuotojen mukana ympäristöön pääsee esimerkiksi ravinteita, orgaanista ainesta sekä mikrobeja, jotka heikentävät ympäröivän vesistön tilaa. Ylivuotokaivot sijaitsevat vesistön rannassa ja niiden korkeusasema on melko lähellä merenpintaa, jolloin merenpinnan noustessa väliaikaisesti sääolosuhteiden takia, ylivuotokynnykset jäävät veden alle ja merivettä pääsee vuotamaan sisään sekaviemäriverkostoon. Verkostoon päässyt merivesi aiheuttaa ylimääräisiä pumppauskustannuksia ja haittaa jätevedenpuhdistamon toimintaa.

Insinöörityön tavoitteena oli selvittää Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymälle älykkäiden patoluukkujen vaikutukset ja kustannusnäkökohdat Helsingin sekaviemäriverkoston ylivuotokaivoihin asennettaessa. Tulokseksi oli tarkoitus saada konkreettinen kustannuslaskelma, josta selviää älykkäiden patoluukkujen tuomat säästöt ja investointikustannukset. Työssä selvitettiin myös älykkäiden patoluukkujen käyttöä maailmalla.

Työn perustaksi tehtiin ensimmäisenä kirjallisuusselvitys älykkäistä luukuista sekaviemäriverkostossa. Työtä jatkettiin selvittämällä Helsingin sekaviemäriverkoston vesistöön päätyvien ylivuotojen määrä ja laatu. Ylivuotovesille määritettiin hinta Tanskassa käytössä olevan jätevesiveron pohjalta. Seuraavana vaiheena määritettiin keino arvioida sekaviemäriin sisään vuotavan meriveden määriä. Arviot päätettiin tehdä Torricellin lain pohjalta. Sisään vuotavan meriveden kustannusvaikutusten tarkastelu pohjautui HSY:n jätevesipuolelta saatuihin tietoihin jäteveden pumppauskustannuksista verkostossa sekä käsittelykustannuksista jätevedenpuhdistamolla.

Työn tuloksena saatiin kustannuslaskelma älykkäiden patoluukkujen asentamisen kannattavuudesta sekä kirjallisuustutkimus älykkäiden luukkujen käytöstä maailmalla. Tuloksena saatiin myös arviot älykkäiden patoluukkujen asentamisen imagollisista ja ympäristöllisistä vaikutuksista. Työn tuloksena tehtiin myös hahmotelma investointisuunnitelmasta sekä annettiin ehdotuksia sekaviemäriverkoston kehittämiseen. Työn tuloksia voidaan käyttää perusteltaessa älykkäiden patoluukkujen tarvetta osana Helsingin sekaviemäriverkostoa. Lisäksi työn tulosten pohjalta voidaan jatkaa sekaviemäriverkoston kehittämistä.

The largest combined sewer network in Finland is located in the Helsinki city center, where overflows occur several times a year as a result of heavy rains. In the case of overflows, nutrients, organic matter and microbes, for example, flow into the surrounding waters and can weaken the state of them. The overflow structures are located at the waterfront and their altitude is quite close to the sea surface, so when the sea surface temporarily rises due to weather conditions, the overflow thresholds remain underwater and the seawater can leak into the combined sewer network. Seawater entering the network causes additional pumping costs and impedes the operation of the wastewater treatment plant.

The aim of this thesis was to find out about the impact and cost aspects of smart gates in combined sewer overflow structures in the Helsinki combined sewer network. The purpose was to get a tangible cost calculation, which explains the savings and investment costs of smart gates. Also the use of smart gates around the world was studied.

First, a literature review was conducted on smart gates in combined sewage networks. The work was continued by finding out the amount and quality of the overflows reaching the watercourse from the Helsinki combined sewer network. For overflows, the price was determined on the basis of the Danish waste water tax. The next step was to determine the way to estimate the amount of seawater that is leaking into the combined sewer. Estimates were made on the basis of Torricell's law. The review of cost implications of the leaking seawater was based on data from the waste water experts of HSY on the pumping costs of wastewater in the network and on the treatment costs at the wastewater treatment plant.

As a result of the study, a cost calculation of the profitability of the installation of smart gates and literary research on the use of smart gates around the world were obtained. The results of the study also included estimates of the image and environmental impacts of the installation of the smart gates. The study also resulted in an outline of the investment plan and suggested proposals for the development of a combined sewer network. The results of the work can be used when justifying the need for smart gates as part of the Helsinki combined sewer network. In addition, based on the results of the study, the development of a combined sewer network can be continued.