Pohjavesilaitoksen prosessin optimointi

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Tampereen Vesi Liikelaitokselle. Työn tavoitteena oli optimoida pohjavesilaitoksen prosessia ilmastuksen ja suodatuksen osalta. Tavoitteena oli myös ottaa aiemmin käytössä ollut lipeäjärjestelmä käyttöön. Tampereen Vesi Liikelaitoksen tavoite oli, että laitokselta lähtevän veden pH-arvo olisi 8,0 korroosion estämiseksi. Työn tarkoituksena oli optimoida ilmastus energian ja laadun suhteen sekä seurata mahdollisia muutoksia prosessidatan ja laboratorioanalyysien avulla. Tarkoitus oli myös varmistaa, että hiilidioksidin ja liuottimien poisto on edelleen optimaalinen muutosten jälkeen. Suodatuksen optimoinnissa oli tarkoitus analysoida, kuinka vuonna 2018 käyttöönotettu esisuodatus on vaikuttanut veden laatuun. Tarkoitus oli myös tarkastella suodatuksen ja suodattimien huuhteluiden toimivuutta paisuntamittausten ja laboratorioanalyysien avulla.

Ilmastuksen tehostamisella ei ollut merkittäviä vaikutuksia lähtevän veden pH-arvoon. Hiilidioksidipitoisuus, redox-potentiaali ja alkaliteetti pysyivät lähes samana. Ilmastusteho palautettiin samalle tasolle, kuin ennen muutoksia. Automatisoitu lipeänsyöttöjärjestelmä otettiin käyttöön, jonka jälkeen tehdyillä laboratorioanalyyseillä pH-arvo varmistui olevan tavoitteessa 8,0. Lipeän käyttöönotto laski hieman suodattimille menevän veden redox-potentiaalia ja lähtevän veden hiilidioksidipitoisuutta.

Alkuvuodesta 2018 käyttöönotettu esisuodatus oli parantanut veden laatua. Sameuspiikit, jotka havaittiin suodattimien huuhteluiden yhteydessä, olivat laskeneet selvästi. Paisuntamittausten ja esisuodosten analyysien perusteella havaittiin, ettei suodattimien paisunta, eikä myöskään vastavirtahuuhtelunopeus, ole huuhteluiden aikana riittävä. Suodattimien paisunta oli vesihuutelun aikana n. 10 %, kun sen olisi pitänyt olla vähintään 15 %. Esisuodoksissa havaittiin myös korkeita sameus- ja rautapitoisuuksia. Sameudet olivat enim-millään 0,64 FTU ja rautapitoisuudet 0,28 mg/l. Epäpuhtaudet eivät siis poistuneet huuhteluveden mukana. Toisaalta, huuhteluiden väliä voidaan tulosten perusteella pidentää. Vaikka virtaamaa kasvatettiin 60 %, ei suodattimelta päässyt kiintoainetta läpi suodatuksen loppuvaiheilla, eikä likaisuutta kuvaava puhdasvesiventtiilin asento muuttunut.

Ilmastuksen tehostamisella ei ollut merkittäviä vaikutuksia veden laatuun. Ilmastuksen tehokkuutta voitaisiin mahdollisesti pienentää energian säästämiseksi. Suodattimiin huuhtelun jälkeen jääneet epäpuhtaudet saataisiin poistettua paremmin esisuodoksen tilavuutta kasvattamalla. Suodattimien huuhtelua voitaisiin parantaa myös tehokkaamman pumpun tai kevyemmän suodatinmateriaalin avulla, jolloin suodatinpatjan paisunta kasvaisi ja epäpuhtaudet poistuisivat huuhteluveden mukana. Testausten perusteella, suodattimien huuhteluväliä voidaan kuitenkin pidentää ilman, että veden laatu heikkenee.

This study was made for Tampere Water Enterprise. The aim of the thesis was to optimise the process of aeration, alkalisation and filtration at the groundwater intake plant. The purpose of aeration optimisation, was to change the efficiency of the aeration towers. The changes in water were verified by laboratory tests. The filtration optimisation was to analyse how the pre-filtration, introduced in 2018, has affected water quality. The purpose was also to examine the functionality of the filtration and filter backwash using expansion tests and laboratory analyses.

Improved aeration did not have significant effects on the quality of the water. The efficiency of the aeration was restored to the same level as before the changes. Target pH was achieved by lye alkalisation. The pre-filtration had improved the quality of water. The turbidity detected in water after filter backwash had fallen substantially. Based on the laboratory measurements and expansion tests, it was found that the expansions of the filters and the backwash flow rates during the washes were not sufficient. During the backwash, the expansion was about 10 % when it should have been at least 15 %. High turbidity and iron concentrations were also found in pre-filtrates. It was obvious that the filters did not purify properly during washes. On the other hand, the interval between the washes can be extended. Although the flow mass was increased by 60 %, no solids from the filter were passed through and the filtered water valve position did not change.

Impurities remaining after wash of the filters could be removed better, if the pre-filtration time and the volume of the pre-filtrate are increased. In the long term, filter expansion and filter wash could be enhanced by a more efficient pump or a different kind of filtration material, whereby the expansion to increase and the impurities would be removed with the flushing water.