Raakaveden käsittely vesilaitoksilla

Porakaivojen ja muiden raakavesilähteiden vedessä esiintyy yleisesti laatuvirheitä joiden poistaminen on tarpeen ennen käyttöä kotitalouksissa tai teollisuuden prosesseissa. Tyypillisimmät suomessa esiintyvät ongelmat raakavedessä liittyvät fluoridiin, kloridiin, arseeniin, rautaan ja mangaaniin. Pintavesissä voi lisäksi esiintyä humusta ja muita orgaanisia aineksia. Vedenkäsittelylaitteiston mitoittamista ja suunnittelua varten tarvitaan vesianalyysi ja laitteiston tarvittava kapasiteetti/tuotto. Mahdollinen jo olemassa olevan laitetilan koko ja lisätiedot käytettävissä olevasta viemäröinnistä ovat myös hyödyllistä tietoa.

Fluoridi, kloridi ja arseeni

Raakavedessä oleva fluoridi, kloridi ja arseeni voivat aiheuttaa terveysongelmia ohjearvojen  ylittyessä. Edellä mainittujen epäpuhtauksien poistamiseen käytetään tyypillisesti kalvoteknologiaa, jossa vettä suodatetaan paineen avulla puoliläpäisevän kalvon läpi.  Kalvotekniikan sovelluksia jaotellaan yleensä nano- ja ultrasuodatukseen sekä käänteisosmoosin. Edellä mainitut eroavat toisistaan lähinnä käytettävien kalvojen läpäisevyyden osalta. Kalvotekniikassa käsiteltävä vesi jakautuu yleensä permeaattiin (suodatettu tuotevesi) ja konsentraattiin (prosessin jätevesi, jossa mukana haitta-aineet). Permeaatin ja konsentraatin suhde vaihtelee siten, että prosesin saanto on tyypillisesti 70-80 % välillä.

Nanosuodatus on kalvosuodatustekniikan sovellus, jota käytetään esimerkiksi juomaveden tuotannossa ja teollisuuden prosesseissa poistamaan mm. arseenia. Nanosuodatus poistaa vedestä myös kovuussuoloja, eli tekee vedestä pehmeämpää.

Vastaavasti käänteisosmoosi on kalvosuodatustekniikan sovellus, jossa vettä suodatetaan puoliläpäisevän kalvon läpi käyttäen painetta, joka ylittää prosessoitavan veden osmoottisen paineen. Tyypillisiä käänteisosmoosin käyttökohteita pohjaveden käsittelyssä ovat mm. fluoridin ja kloridin poistaminen. Käänteisosmoosilla voidaan poistaa kaikki veteen liuenneet suolat 97-99.5 %:sti, mutta yleensä esimerkiksi fluoridia ja kloridia poistetaan vain ohjearvojen vaatima määrä (tällöin kokonaisvesimäärästä vain osa johdetaan käänteisosmoosilaitteistoon).

Kalvosuodatuslaitteisto koostuu yksinkertaistettuna esisuodattimista (määritetään vedenlaadun mukaan), korkeapainepumpusta ja suodatukseen käytettävistä kalvoista.

Nanosuodatus ja käänteisosmoositaitteiston tuotto Laitteiston arvioitu koko (P x L x K) [m]
8m3/h 3.5 x 1.5 x 2
20m3/h 3.5 x 1.5 x 2
50m3/h 5.5 x 2 x 2

Yksityiskohta käänteisosmoosilaitteesta ja tyypillinen käänteisosmoosilaitteen järjestely.

Rauta ja mangaani

Rauta ja mangaani aiheuttavat veteen hajua sekä väri- ja makuvirheitä ja saostuvat helposti putkistoihin ja astioihin. Rauta ja mangaani voidaan poistaa johtamalla vesi suodatusmassan läpi. Massasuodattimilla voidaan lisäksi poistaa rajatusti humusta ja orgaanisia aineksia.

Massasuodatuksessa käytettävä laitteisto koostuu yksinkertaistettuna suodatinsäiliöistä ja venttiileistä. Laitteistossa ei yleensä tarvita erillistä pumppausta suodattimien toimiessa verkostopaineella. Suodatuksessa käytettävä massa on tyypillisesti ioninvaihto- tai katalyyttimassaa (polymeerihartsi tai mangaanidioksidi).

Käytettäessä ioninvaihtomassaa, suodattimen toiminta edellyttää määräajoin tehtävän elvytyksen, jossa massan ioninvaihtokapasiteetti ”ladataan” suolaliuoksella (samassa yhteydessä tehdään vastavirtahuuhtelu). Katalyyttimassaa käytettäessä suodattimelle tehdään vain säännöllinen vastavirtahuuhtelu. Edellä mainituista elvytys- ja huuhtelukierroista johtuen suodatinsäiliöitä tarvitaan lähes poikkeuksetta useampia jos veden tarve/kulutus on jatkuvaa (säiliöistä on kerrallaan elvytyksessä/huuhtelussa). Elvytys- ja huuhtelut toteutetaan joko suoraan automaattiventtiileillä tai erillisellä ohjauslogiikalla.

Ioninvaihtoon perustuvat suodattimet

Laitteiston tuotto Veden laatu: rauta (alle ~0,75 mg/l) ja

mangaani (alle ~0.3mg/l)

Laitteiston arvioitu koko (P x L x K)

[m]

8m3/h 1.5 x 1 x 2.3 + suolasäiliö D0.9
20m3/h 2 x 1 x 2.3 + suolasäiliö D1.2
50m3/h 3.5 x 1.5 x 2.3 + suolasäiliö D1.2

Katalyyttimassasuodattimet

Laitteiston tuotto Veden laatu: rauta ( yli ~0,75 mg/l) ja

mangaani (yli ~0.3mg/l)

Laitteiston arvioitu koko (P x L x K)

[m]

8m3/h 2 x 1 x 2.3
20m3/h 3.5 x 1.5 x 2.3
50m3/h 4.5 x 2 x 2.3

StrongFlown ioninvaihtosuodatin kolmella säiliöllä ja esimerkkikuva teräksisistä säiliöistä (kuva: LORIVAN NV).

Rikkivety

Raakevedessä oleva rikkivety aiheuttaa hajuhaittoja ja syövyttää metallisia putkistoja. Rikkivedyn poistaminen juomavedestä toteutetaan tyypillisesti ilmastuksella.

Ilmastus tapahtuu yleensä erillisessä säiliössä jonka pohjalle sijoitettavien jakeluputkiston kautta johdetaan/pumpataan veteen ilmaan. Ilma hapettaa vedessä olevan rikkivedyn sulfaatiksi.

Bakteerit

Raakavedessä olevat bakteerit voidaan desinfioida käyttämällä ultraviolettisäteilyä. UV-laitteistossa raakavesi johdetaan UV-lamppuilla varustetun kammion läpi jossa säteily inaktivoi vedessä olevat mikro-organismit. Yksinkertaisimmillaan laiteisto koostuu UV-laitteesta ja mahdollisesta ohjausjärjestelmästä.

Esimerkkikuva UV-laitteesta.