Outi Laatikainen, Tatiana Samarina, Evgeny Bogdanov & Ella Lukkari
Hulevesien mukana vesistöihin päätyvä kuormitus muodostaa merkittävän kestävyysongelman, joka vaikuttaa elinympäristömme turvallisuuteen ja viihtyisyyteen. Liialliset ravinteet, ja niiden myötä aiheutuva vesistöjen rehevöityminen vaikuttaa merkittävästi sekä vesivarojen laatuun että esimerkiksi kalakantoihin. Molemmat näistä asioista vaikuttavat lähes joka ikisen maapallollamme talsivan ihmisen elämään tavalla tai toisella.
Kuormitus on hajakuormitusta, eli se syntyy monista eri lähteistä – ojitetuista soista, maataloudesta ja hulevesien mukana tulevista huuhtoumista ja jätevesistä. Jo tilannekuvan aikaansaaminen ja ylläpitäminen on haastavaa, sillä aihealue laaja ja moniulotteinen.
Puhdas kaupunkiympäristö on yhteinen tavoite
Kajaanin kaupunki ja Kajaanin ammattikorkeakoulu (KAMK) tekevät yhteistä ja verkostoitunutta kehitystyötä vesistöjen ravinteiden hallinnassa sekä hulevesien, jätevesien että luonnonvesien osalta. Yhteistyössä on mukana alueen teollisuus, jonka kiertotalousratkaisuja tuodaan yhteiskunnallisiin toimintoihin. Alueen maatalous osallistuu valumavesien ravinteiden hallinnan kehittämiseen. Yhteistyön tavoitteena on taata puhdas ja miellyttävä asuinympäristö kaupungin asukkaille jatkossakin.
Ravinteita voi esimerkiksi imeyttää sopivaan suodatusmateriaaliin, joka voidaan käytön jälkeen käyttää maanparannukseen. Menetelmästä käytetään nimitystä absorbtio tai adsorbtio – tai yleistetysti voidaan puhua sorbtiosta – riippuen siitä tarttuuko poistettava aines suodatusmateriaalin pintaan vai imeytyykö syvemmälle sen huokosiin. KAMKilla on vahvaa kokemusta teollisuuden sivuvirroista jalostettavien sorbtiomateriaalien kehittämisessä.
Hulevesien ravinteiden talteenotossa on toteutettu demonstraatio huleveden ravinteiden talteenottoon uusien sorbtiomateriaalien avulla. Kokeissa käytettiin kuvan 1 neliosaista suodatusarkkua.
Typpiyhdisteiden poistumista suodatusyksikön käytön aikana on seurattu viikoittain kesäkausien 2020–2021 ajan. Typpi eri muodoissaan (ammonium, nitraatti, nitriitti) on fosforin lisäksi toinen keskeinen ravinne, joka vaikuttaa vesistöjen rehevöitymiseen. Sorbtiomateriaalit on valittu kiertotalousperiaatteen mukaisesti esimerkiksi teollisia sivuvirtoja hyödyntäen, joten erityisesti alueen kaivannaisteollisuus osallistuu tiiviisti kehitysyhteistyöhön. Suodatuksessa vedestä poistettiin ammoniumtyppeä ja fosfaattia. Yksikkö oli käytössä yhteensä kymmenen viikkoa, ja sen läpi kulki noin 100 kuutiota vettä. Huomattavampia tuloksia saavutettiin fosforiyhdisteillä. Kokonaisfosforin vähennys oli keskimäärin 60 %. Ammoniumtypestä poistui suuri osa, ja kun poistuma suhteutetaan kokonaistyppikuomitukseen, testausjakson aikana Kaupunginlampeen päätyvän veden kuormitus väheni keskimäärin 25 prosenttia. Suodatustapa sopii hulevesivirtoihin, joissa veden määrä on pieni ja ravinteiden määrä verrattain suuri. Arkussa kyllästynyt materiaali on käytettävissä maanparannukseen sellaisenaan.
Kunnallinen jätevesien puhdistus muodostaa kansallisesti merkittävän osan vesistöjen typpikuormasta. Kuitenkin nykypäivän saatavilla olevat typenpoistoratkaisut ovat verrattain kalliita kaikilta kustannuksiltaan, joten vaihtoehtoisia tapoja hulevesien typenpoistoon on tarvetta kehittää edelleen.
Ravinteet talteen adsorbentteihin
KAMKissa on kehitetty adsorbtion lisäksi kolmivaiheinen menetelmä ravinteiden talteenottoon ja parempien lannoitetuotteiden aikaansaamiseksi. Tässä ratkaisussa puhdistettava vesi menee adsorbtiokäsittelyn ja väkevöinnin jälkeen kalvosuodatukseen, jonka lopputuotteena syntyy lannoitekelpoista ammoniumtyppeä. Tällä lähestymistavalla saadaan kustannustehokas ratkaisu, sillä adsorbtio yksistään on hieman tehoton ja toisaalta kalvokäsittely on kallista. Kehitystyö on tehty tiiviissä yhteistyössä sekä teollisuuden että kunnallisen vesihuoltotoiminnan kanssa.
Luonnonvesien kuormitusta lisää hyvin merkittävästi soiden ojitus edellisten vuosikymmenten aikana. Kajaanin kaupungin virkistyskalastusalueena toimiva Iso Ruuhijärvi on vahvasti kuormittunut myös sitä ympäröivän alueen ojituksen vuoksi. Tällainen kuormitus ei parane vain järveä kunnostamalla, vaan edellyttää toimia myös laskuojien osalta. Käytännössä tämä tarkoittaa valuma-alueen purojen ja ojien tuoman kuormituksen tunnistamista ja ongelmakohtien kunnostamista ylävirralla, jotta järven kunnostustoimet olisivat tuloksekkaita. Kunnollisen tilannekuvan saaminen vaatii monenlaista työtä monesta eri vinkkelistä, laboratoriotyöskentelystä alueen asukkaiden osallistamiseen.
Kuten sanottu – ympäristöturvallisuus ja hulevesien hallinta ei ole asia, jota voidaan edistää ja ylläpitää ainoastaan laboratorioissa ja tutkimusympäristössä. KAMK on hankekumppaneiden kanssa kehittänyt mobiilisovellusta vuorovaikutteisen ympäristöhavainnoinnin toteuttamiseksi. Tarkoitus on kokeilla uudenlaista toimintatapaa ja osallistaa alueen asukkaita suuntaa antavan taustatiedon keräämiseen vesistöjen laatuun ja huomionarvoisiin muutoksiin liittyen. Sovelluksen karttaan voi merkitä vesistön, arvioida sen tilaa haju-, näkö-, ja tuntoaistin avulla, ladata kuvia havainnoistaan ja halutessaan osallistua suuntaa antaviin mittauksiin. Aiemmin vastaavaa menetelmää on kokeiltu teollisuuden ja sidosryhmien välisen vuoropuhelun tukena.
Tässä katsauksessa mainittuja kehitystoimia toteutetaan seuraavissa hankkeissa:
- PeatStop – Better Runoff Water Management in Karelia and Kainuu (KareliaCBC 2019–2022)
- NUTREM (Maa- ja vesitekniikan tuki 2020–2021)
- KIRKU – Kajaanin Iso-Ruuhijärven kunnostaminen (ELY-keskus ja YM 2022–2023)
- Solutions 4 Farming (Era-Net 2022–2024)
Kirjoittajat
Outi Laatikainen, Insinööri Ylempi AMK, Erityisasiantuntija, outi.laatikainen(at)kamk.fi
Tatiana Samarina, PhD (Chemistry), Project Researcher, tatiana.samarina(at)kamk.fi
Evgeny Bogdanov, FM, Projektiasiantuntija, evgeny.bogdanov(at)kamk.fi
Ella Lukkari, media-assistentti, ella.lukkari(at)kamk.fi
Abstract
Let’s take care of nutrient loads!
The nutrient load in water bodies is a major sustainability problem that affects the safety and comfort of our living environment. Excessive nutrients, and the resulting eutrophication of water bodies, have a significant impact on both – the quality of water resources and fish stocks. Both things, in turn, affect the lives of almost every person on our planet in one way or another.
The nutrient load in the water is a diffuse load, meaning it comes from many different sources – drained bogs, agriculture and runoff and wastewater. Even creating and maintaining the right idea of the situation is challenging, as the topic is simply so broad.
The City of Kajaani and Kajaani University of Applied Sciences carry out networked development work in the management of water nutrients in rainwater, wastewater, and natural waters. The co-operation also involves the region’s agriculture in exploring the possibilities of nutrient management in runoff waters. The aim of the operation is to guarantee a clean and pleasant living environment for the city’s residents in the future as well.
