Maatalouden valumavesien ferrisulfaattikäsittely : case Active Wetlands, Nautela pilot

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli arvioida rakeisen ferrisulfaatin ja sen annostelemiseksi kehitetyn menetelmän käyttökelpoisuutta maataloudesta aiheutuvan ravinnekuormituksen vähentämisessä. Tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena oli selvittää menetelmällä saavutettava liukoisen fosforin saostustehokkuus. Tämän lisäksi pyrittiin arvioimaan ferrisulfaattiannostelijan käytöstä aiheutuvia ympäristövaikutuksia sekä selvittämään menetelmän käyttöpotentiaalia ja mahdollisia käyttörajoituksia.

Opinnäyte liittyi Interreg IVA rahoitteiseen Active Wetlands -projektiin, jonka tarkoituksena oli selvittää vesiensuojelukosteikkojen ravinteiden pidätyskyvyn tehostamisen mahdollisuuksia. Turun ammattikorkeakoulu vastasi tässä hankkeessa yhden pilottikohteen rakentamisesta ja ylläpitämisestä. Liedon Nautelaan sijoittuneen pilottikohteen avulla kerättiin tietoa ferrisulfaattiannostelijalla saavutettavasta kuormituksen vähenemästä, kemikaalin kulutuksesta, menetelmän kustannustehokkuudesta sekä ympäristöön kohdistuvista vaikutuksista.

Ferrisulfaattikäsittelyllä saatiin saostettua ojaveden sisältämästä liukoisesta fosforista noin 50 – 85 prosenttia. Ferrisulfaatin annostelussa oli jonkin verran toimintahäiriöihin pienten virtaamien aikana, mutta suurten virtaamien aikana menetelmä toimi hyvin. Menetelmän käytöstä aiheutuva ojaveden pH-arvon lasku jäi yleensä alle 0,5 yksikköön, mutta vikatilanteissa pH saattoi laskea jopa 4 yksikköä. Menetelmän käytöstä ei aiheutunut havaittavia vaikutuksia alueen pohjaeläimiin tai kasvillisuuteen.

Ferrisulfaattiannostelija vaikuttaisi soveltuvan ensisijaisesti pienikokoisiin ojiin, joissa on korkeat liukoisen fosforin pitoisuudet. Ferrisulfaattiannostelijan käyttöä ei tule nähdä muita maatalouden vesiensuojelutoimia korvaavana menetelmänä vaan erityisen kuormittavien ojavesien käsittelyyn soveltuvana kustannustehokkaana lisätoimenpiteenä.

The aim of this study was to evaluate the feasibility of ferric sulphate treatment of agricultural runoff waters. The primary goal was to estimate dissolved phosphorus precipitation efficiency obtained by the use of the granular ferric sulphate doser. The secondary goal was to assess the environmental effects resulting from the use of the method. In addition, potential limitations of the use and the need for the method were assessed.

This thesis was linked to Interreg IVA funded Active measures on Wetlands for decreasing nutrient load in the Baltic Sea (Active Wetlands) -project. In this project, Turku University of Applied Sciences was responsible for constructing and maintaining one pilot site. The site was located in Lieto municipality, SW Finland. This thesis is based on the research results obtained from the pilot site during the years 2011 and 2012.

The estimated phosphorus removal by ferric sulphate dosing was 50 – 85 %, respectively. During the low flow, hygroscopic ferric sulphate occasionally blocked the doser. However, during the high flow, the doser functioned well. Ferric sulphate dosing results in decrease of pH-value in the ditch water. This pH drop was normally less than 0,5 in pH scale. Yet, as a result of single malfunction, a dramatic pH drop of over 4 units was recorded. Despite this, no detectable changes in flora or zoobenthos were observed at the site.

The ferric sulphate doser seems to be most suitable for the treatment of small ditches with high concentrations of dissolved phosphorus. Despite the method being effective, and fairly cost-effective, it should not replace other water protective measures used in agricultural areas. Yet, the method should be taken into the consideration in the treatment of nutrient loading hotspots.