Ferix-3 saostuskokeet Nuutajärven valuma-alueella 2012 ja 2013

Tässä raportissa kuvataan Nuutajärven alueella tehtyä koesarjaa, jossa kevätvalunnasta sidottiin veteen liuennutta fosforia kemikaalilisäyksen avulla. Ojavesien kemikaalikäsittelyn tarkoitus oli sitoa tämä leville välittömästi käyttökelpoinen liuennut fosfori sellaiseen muotoon, että fosforin käyttökelpoisuus levien näkökulmasta on vähäinen. Kemikaalin annostelu tehtiin käyttäen MTT:ssä kehitettyä annostelijaa, joka toimii ilman sähköä ja voidaan siten sijoittaa lähes minne tahansa. Keksinnön rakennusohjeet löytyvät tämän raportin liitteestä 3. Fosforinsitojana käytettiin rauta(III)sulfaattia (ferrisulfaatti), joka on yleisesti jätevedenpuhdistamoilla ja vesilaitoksilla käytettävä saostuskemikaali. Rautasulfaatti hajoaa vedessä rauta- ja sulfaatti-ioneiksi, ja rauta reagoi edelleen veden kanssa muodostaen pääasiassa rautahydroksideja. Rautahydroksideilla on voimakas taipumus pidättää liuennutta fosforia. Ferrisulfaattia annosteltiin keväällä 2012 kymmeneen ja seuraavana keväänä 11 Nuutajärveen laskevaan ojaan. Ojat, joihin kemikaalilisäykset tehtiin, valittiin aiemman kartoituksen perusteella. Ojien valuma-alueet vaihtelivat muutamasta aarista yli 100 hehtaarin aloihin ja siten niiden kautta kulki hyvin vaihtelevia määriä valumavettä, minkä lisäksi veden fosforipitoisuudet vaihtelivat laajalla skaalalla. Kokeiden teko ainoastaan kevätvalunnan aikana perusteltiin sillä, että kevätvalunta muodostaa useimmissa kohteissa suuren osan koko vuoden valunnasta. Ympärivuotinen annostelu olisi myös käynyt työlääksi järven suojeluyhdistykselle, joka hoiti annostelulaitteistojen täytön. Ensimmäisenä keväänä mitattu liuenneen fosforin poistoteho oli 44 % ja toisena keväänä se nousi 77 %:iin. Poistettuina fosforikiloina näiden tehojen arvioitiin vastaavan noin 9 ja 20 kg:n fosforimääriä. Käytettyä kemikaalikiloa kohden sidottu fosforin määrä oli 2-3 grammaa. Kemikaalikustannukseksi muutettuna rautaan sidottu fosforikilo tuli kaikkien kohteiden keskiarvona maksamaan noin 110-180 euroa. Yksittäisissä kohteissa fosforikilon sitomisen kustannus vaihteli alle 20 eurosta 460 euroon. Alhaisimmat kustannukset olivat kohteissa, joiden valuma-alue oli pieni ja liuenneen fosforin pitoisuus ojavedessä suuri. Ferrisulfaatin annostelu vaatii säännöllistä silmälläpitoa. Kemikaali paakkuuntui ajoittain, mikä johti annostelun keskeytymiseen. Toisaalta ojaan lumen ja jään vuoksi padottunut vesi aiheutti kemikaalin yliannostuksia, minkä seurauksena veden happamuus (pH) laski hyvin alhaiselle tasolle. Tutkimuksen johtopäätöksenä toteamme, että ferrisulfaattikäsittely on parhaimmillaan hyvin tehokas menetelmä liuenneen fosforin muuttamiseen leville huonosti käyttökelpoiseen muotoon. Kustannukset ja riskit haitallisista vaikutuksista vesistöihin (mm. hapan kuorma) voidaan pitää alhaisena, jos käsittelyyn otetaan vain sellaiset kohteet joissa liuenneen fosforin pitoisuus on korkea ja joissa käsittely voidaan toteuttaa lähellä kuormituksen alkulähdettä. Suurissa ojissa, joissa liuenneen fosforin pitoisuus on alhainen ja vesimäärä suuri, ferrisulfaatin annostelu on kuitenkin hyvin kallista.In this report we describe a field test series in which phosphate (viz. dissolved phosphorus), that is the phosphorus form directly utilized by freshwater algae, was converted into a sparsely algal-available form by ferric sulphate application in ditch water during spring floods of 2012 and 2013. Administration of the chemical was arranged by using a dispenser developed by the first author at MTT Agrifood Research Finland. The invention runs without electricity and can thus be flexibly placed on a desired site. The chemical used, granular ferric sulphate, is widely used in wastewater treatment plants and waterworks as a stripping chemical. It is highly water-soluble and decomposes into Fe3+ and SO4 2- ions. In water, the iron will form hydroxides that have a high affinity towards phosphate. In 2012 the treatment was carried out at ten ditches and in 2013 at eleven ditches of variable sizes and catchments areas (0.2 to more than 100 ha) by lake Nuutajärvi, SW Finland. Dissolved P concentrations in ditch water at these sites varied between 0.02 and 1.4 mg/l. Because the spring flood during and right after snowmelt makes a major proportion of the annual flow and phosphate load, the treatment applied during some weeks in spring could make a difference in the algae-fuelling load to the lake Nuutajärvi. During the first spring the chemical application converted 44% of the dissolved P into iron-associated form, and the percentage rose to 77% during the following spring. These figures were assessed to correspond to about 9 and 20 kg of P masses. For a kilogram of chemical applied, about 2-3 grams of P was converted into a less algal-available form. Calculation to chemical costs yielded an average of EUR 110-180 for a converted kilogram of P, but the cost was highly variable, from less than EUR 20 to about 460, between the different sites. The lowest cost was associated with sites that had the highest dissolved P concentrations and small catchment areas. Application of ferric sulphate requires regular oversight. The chemical may clump in the dispenser in damp weather if there is no flow into a ditch. The following flow event does not necessarily dissolve these clumps, interrupting dosing as a result. Conversely, snow and ice may obstruct flow over the vnotch weir of the dispenser installation which may lead to high overdose as ferric sulphate continuously dissolves in dammed water. The result will be acidified water; the lowest pH reading in such an event was less than 3 during our tests. As a conclusion of this study, we found that treatment of ditch water with ferric sulphate is at best highly efficient and cost-effective mean of converting dissolved P into a sparsely algal-available form. The costs and risks (e.g., acidic load) can be minimized by only constructing the dispensers in ditches that have high dissolved phosphorus concentrations and small catchment areas, i.e., in small critical source areas. For larger streams with dilute phosphate concentrations the ferric sulphate method is a cost-prohibitive solution

Viherkesannoilta liukenee fosforia vesistöihin

Monivuotinen viherkesanto estää eroosiota pellolla. Samalla se voi kuitenkin aiheuttaa myös helposti liukenevan fosforin valumaa vesistöihin.vo

Kemiallinen saostus puhdistaa maitohuoneiden jätevesiä

Pelkkä sakokaivokäsittely ei vähennä merkittävästi maitohuoneiden jätevesien aiheuttamaa vesistökuormitusta. Nyt ongelmaan etsitään ratkaisua jätevesien puhdistamisesta kemiallisella saostuksella ja olki-hiekkasuodatuksella. Tavoitteena on kehittää edullinen, vanhoihinkin navetoihin soveltuva puhdistusmenetelmä.vo

Etelä-Pirkanmaan viljavuusfosforit syynissä

Etelä-Pirkanmaalla viidennes viljavuusfosforiltaan rikkaimmista pelloista tuottaa puolet peltojen liuenneen fosforin vesistökuormituksesta. Jos näiden peltojen fosforiluvut alennettaisiin seudun nykyisen keskiarvon tasolle, vähenisi vesistöihin kulkeutuva liuenneen fosforin kuormitus tältä alalta 65 prosenttia nykyisestä.vokMAAMYKMP

The treatment of surface run-off waters from an equine paddock area with ferric sulphate

The Finnish horse industry has been growing with about 1000 horses annually. It has been assessed that there are about 35 000 paddocks for 70 000 horses. The trampling of horses increases the risk for surface run-off from the paddocks and the faeces also make them critical source fo phosphorus. A chemical method for treatment of run-off water from a paddock was tested in Ypäjä (SW, Finland)

Viljavuusfosforin muutokset Rehtijärven valuma-alueella

Rehtijärvi on ainoa kokonaan Jokioisten kunnan alueella sijaitseva järvi. Sen pinta-ala on noin 40 hehtaaria ja kokoisekseen järveksi se on poikkeuksellisen syvä. Järven rajoittuminen harjualueeseen tekee siitä merkittävän raakaveden lähteen, sillä suuri osa harjusta saatavasta pohjavedestä imeytyy Rehtijärvestä. Järvi on tärkeä myös kunnan virkistyskäyttöä ajatellen. Rehtijärvessä on jo pitemmän aikaa esiintynyt sinilevää lähes vuosittain. Vuonna 1994 aloitettiin järven kuormituksen seuranta.vo

Saostus puhdistaa hevosten juoksutarhojen valumavedet

Hevosten juoksutarhojen valumavesissä on usein runsaasti fosforia. Sen sijaan typpeä on saman verran kuin normaalisti peltoalueiden valumavesissä. MTT:ssä on selvitetty fosforin saostamista juoksutarhojen ja tallialueiden vesistä ferrisulfaatin avulla. Tulosten mukaan fosforipitoisuus aleni saostuksen ja selkeytyksen avulla. Fosforia oli enää saman verran kuin metsistä valuvissa vesissä keskimäärin.vo

Phosphorus load from equine critical source areas and its reduction using ferric sulphate

The increasing number of horses, especially in urban areas has made the phosphorus (P) load of exercise areas (paddocks) more and more obvious but there has been a lack of information regarding how to assess this load and what can be done to lower it. In the surface soil (1-2 cm) of areas that are affected by horse manure, like paddocks, we measured very high extractable P contents. When testing soils from these areas using a rainfall simulator we found a close correlation between the extractable soil P in the surface soil and the dissolved reactive P in runoff water. In a runoff treatment test trial we used ferric sulphate to treat paddock runoff water. The chemical dosage was carried out using a tube doser placed in a well. After ferric sulphate treatment the runoff was discharged into a sedimentation pond and then filtered in a sandbed. The chemical treatment was performed during one year and the reduction of the dissolved P and total P in the runoff was 95 % and 81 %, respectively. Our Agri-Environmental Programme has not been successful in reducing the total P status in our agriculturally loaded lakes. We suggest that the cost-effective chemical treatment of waters from the high P equine areas should be included in the programme. Also in other countries in the Baltic Sea catchment area reductions of P contents in waters from equine areas should be carried out

Jaloittelualueen valumavesiä voidaan puhdistaa maasuodattimessa

Lehmien jaloittelualueilta ja ulkotarhoista tulevassa valumavedessä on ravinteita. Niiden määrä vaihtelee tarhasta ja vuodenajasta riippuen. Osa on melko puhtaita lumensulamisvesiä, osa likaisia lantavesiä. Vesiä ei voi yleensä laskea suoraan vesistöön, vaan ne täytyy puhdistaa esim. maasuodattimessa tai kerätä lietealtaaseen. Näitä puhdistusmenetelmiä on testattu MTT:n Minkiön tutkimusnavetassa.vo