Järvien kunnostuksen menetelmät: Hapetuslaitteiden laboratorio- ja kenttäkokeet

Jukka Sassi, Antton Keto

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Projektissa mukana olleet kahdeksan laitetta testattiin Suomenojan tutkimusasemalla laboratoriomittakaavan koejärjestelyillä. Kaikkien laitteiden mittaustulokset käsiteltiin yhdenmukaisesti jäteveden ilmastuksessa käytettävällä periaatteella. Laitteille määriteltiin laboratoriokokeiden tulosten perusteella ilmastusteho (OTR) eli ilmastuksen tuotto ja ominaisilmastusteho (AE) eli ilmastuksen hyötysuhde. Laitteiden tuotot vaihtelivat välillä 3 ja 110 kgO2/d hyötysuhteiden vaihdellessa välillä 0,2 ja 1,5 kgO2/kWh (T = 4 °C, lämpötilakerroin 1,024). Laitteiden mitatut ottotehot vaihtelivat välillä 0,2 ja 10 kW. Kenttäkokeissa seurattiin kolmen laitteen toimintaa kolmella eri kohdejärvellä ja määriteltiin laitteen vaikutus veden happipitoisuuteen. Kaikkien kolmen laitteen osalta voidaan todeta, että niiden käyttö joko nosti veden happipitoisuutta tai hidasti happipitoisuuden pienenemistä. Kenttäkokeissa havainnoitiin lisäksi laitteen käyttövarmuuteen liittyviä asioita sekä laitteen toiminnan vaikutusta jääolosuhteisiin. Hapetuksen menetelmävalintaan ja laitemitoitukseen vaikuttaa merkittävästi järven kerrostuneisuus. Matalissa ja kesäkerrostumattomissa järvissä talven hapetustarve voidaan järjestää ottamalla lisähappea ilmasta veden vaakakierrätyksellä tai siihen yhdistetyllä hapetuksella. Matalissa järvissä, joissa esiintyy epämääräistä tai vaihtelevaa kesäkerrostuneisuutta, voidaan talvella käyttää hapetusta tai kierrätyshapetusta. Kesällä voidaan säätää kerrostuneisuutta pakotetuilla välikierroilla, estää kerroksellisuus tai hapettaa alusvettä. Syvissä järvissä, joissa esiintyy kesäinen lämpötilakerrostuneisuus, voidaan käyttää alusveden hapetusta tai kierrätyshapetusta. Hapetuksessa käytettävän laitteiston valintaan vaikuttavat laitteen riittävä tuotto suhteessa kohdejärven happitarpeeseen, käytöstä aiheutuvat sivuvaikutukset, hyötysuhde, ylläpitokustannukset sekä hankintahinta. Laitteiston riittävä tuotto on perusedellytys onnistuneelle hapetukselle. Hapetuksen kustannukset voidaan arvioida määrittelemällä joko veteen siirrettävän happimäärän hinta tai hapetuksen vuosikustannus hapetettua pinta-alaa kohti. Yksikkökustannukset vaihtelevat ilmapuhallusta käyttävissä laitteissa välillä 0,1 ja 0,4 /kgO2 ja kierrätyshapetuksessa välillä 0,05 ja 0,2 /kgO2. Järven pinta-alaan suhteutettuna vuosittaisten kustannuksen vaihteluväli on normaalisti 40-200 /ha. Turvamääräysten mukaisesti hyväksytysti suoritetun sähköistyksen hinta vaihtelee 2 000 ja 3 000 euron välillä. Kokonaiskustannukset vaihtelevat merkittävästi mm. kohteen pinta-alan, ilmastustarpeen ja käytettävän laitteen hyötysuhteen mukaan ja ovat aina tapauskohtaisia. Hapetuslaitteita käytettäessä laitteiden toimintaympäristö edellyttää erityistä huolellisuutta ja käyttöympäristön erityispiirteiden huomioimista sähköasennusten tekemisessä. Sellaisten hapetuslaitteiden kohdalla, jotka tekevät avannon tai heikentävät merkittävästi jään paksuutta laitteen vaikutusalueella, on kiinnitettävä huomiota ilmastusalueen huolelliseen merkitsemiseen. Hapetuksesta on aiheellista varoittaa järvellä liikkujia myös rannalle kiinnitettävillä varoitustauluilla. Avannon reunalle voidaan tuoda pelastusrenkaiden lisäksi myös pelastusvene hätätilanteiden varalle. Onnistunut hapetus vaatii runsaasti tietoa ja erikoisosaamista sekä näiden yhdistämistä kyseessä olevan kunnostuskohteen tilanteeseen. Kunnostuksen suunnittelussa eri alojen ammattilaisten tietämyksen hyödyntäminen auttaa tavoitteiden saavuttamisessa. Yhdistämällä hapetus muiden rehevyyttä vähentävien keinojen kanssa ja samanaikaisesti vähentämällä järven ulkoista kuormitusta on mahdollista saavuttaa pitkäkestoisia ja järven virkistys- ja vapaa-ajankäyttöarvoja parantavia lopputuloksia.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages148
ISBN (Electronic)951-38-6736-6
ISBN (Print)951-38-6735-8
Publication statusPublished - 2005
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

SeriesVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
Number2307
ISSN1235-0605

Keywords

  • waterways
  • lakes
  • restoration
  • aeration
  • dimensioning
  • equipment
  • costs
  • safety
  • field tests
  • laboratory tests

Cite this

Sassi, J., & Keto, A. (2005). Järvien kunnostuksen menetelmät: Hapetuslaitteiden laboratorio- ja kenttäkokeet. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 2307
Sassi, Jukka ; Keto, Antton. / Järvien kunnostuksen menetelmät : Hapetuslaitteiden laboratorio- ja kenttäkokeet. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2005. 148 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 2307).
@book{d1dc436704504068b87cc11fcedfd634,
title = "J{\"a}rvien kunnostuksen menetelm{\"a}t: Hapetuslaitteiden laboratorio- ja kentt{\"a}kokeet",
abstract = "Projektissa mukana olleet kahdeksan laitetta testattiin Suomenojan tutkimusasemalla laboratoriomittakaavan koej{\"a}rjestelyill{\"a}. Kaikkien laitteiden mittaustulokset k{\"a}siteltiin yhdenmukaisesti j{\"a}teveden ilmastuksessa k{\"a}ytett{\"a}v{\"a}ll{\"a} periaatteella. Laitteille m{\"a}{\"a}riteltiin laboratoriokokeiden tulosten perusteella ilmastusteho (OTR) eli ilmastuksen tuotto ja ominaisilmastusteho (AE) eli ilmastuksen hy{\"o}tysuhde. Laitteiden tuotot vaihtelivat v{\"a}lill{\"a} 3 ja 110 kgO2/d hy{\"o}tysuhteiden vaihdellessa v{\"a}lill{\"a} 0,2 ja 1,5 kgO2/kWh (T = 4 °C, l{\"a}mp{\"o}tilakerroin 1,024). Laitteiden mitatut ottotehot vaihtelivat v{\"a}lill{\"a} 0,2 ja 10 kW. Kentt{\"a}kokeissa seurattiin kolmen laitteen toimintaa kolmella eri kohdej{\"a}rvell{\"a} ja m{\"a}{\"a}riteltiin laitteen vaikutus veden happipitoisuuteen. Kaikkien kolmen laitteen osalta voidaan todeta, ett{\"a} niiden k{\"a}ytt{\"o} joko nosti veden happipitoisuutta tai hidasti happipitoisuuden pienenemist{\"a}. Kentt{\"a}kokeissa havainnoitiin lis{\"a}ksi laitteen k{\"a}ytt{\"o}varmuuteen liittyvi{\"a} asioita sek{\"a} laitteen toiminnan vaikutusta j{\"a}{\"a}olosuhteisiin. Hapetuksen menetelm{\"a}valintaan ja laitemitoitukseen vaikuttaa merkitt{\"a}v{\"a}sti j{\"a}rven kerrostuneisuus. Matalissa ja kes{\"a}kerrostumattomissa j{\"a}rviss{\"a} talven hapetustarve voidaan j{\"a}rjest{\"a}{\"a} ottamalla lis{\"a}happea ilmasta veden vaakakierr{\"a}tyksell{\"a} tai siihen yhdistetyll{\"a} hapetuksella. Matalissa j{\"a}rviss{\"a}, joissa esiintyy ep{\"a}m{\"a}{\"a}r{\"a}ist{\"a} tai vaihtelevaa kes{\"a}kerrostuneisuutta, voidaan talvella k{\"a}ytt{\"a}{\"a} hapetusta tai kierr{\"a}tyshapetusta. Kes{\"a}ll{\"a} voidaan s{\"a}{\"a}t{\"a}{\"a} kerrostuneisuutta pakotetuilla v{\"a}likierroilla, est{\"a}{\"a} kerroksellisuus tai hapettaa alusvett{\"a}. Syviss{\"a} j{\"a}rviss{\"a}, joissa esiintyy kes{\"a}inen l{\"a}mp{\"o}tilakerrostuneisuus, voidaan k{\"a}ytt{\"a}{\"a} alusveden hapetusta tai kierr{\"a}tyshapetusta. Hapetuksessa k{\"a}ytett{\"a}v{\"a}n laitteiston valintaan vaikuttavat laitteen riitt{\"a}v{\"a} tuotto suhteessa kohdej{\"a}rven happitarpeeseen, k{\"a}yt{\"o}st{\"a} aiheutuvat sivuvaikutukset, hy{\"o}tysuhde, yll{\"a}pitokustannukset sek{\"a} hankintahinta. Laitteiston riitt{\"a}v{\"a} tuotto on perusedellytys onnistuneelle hapetukselle. Hapetuksen kustannukset voidaan arvioida m{\"a}{\"a}rittelem{\"a}ll{\"a} joko veteen siirrett{\"a}v{\"a}n happim{\"a}{\"a}r{\"a}n hinta tai hapetuksen vuosikustannus hapetettua pinta-alaa kohti. Yksikk{\"o}kustannukset vaihtelevat ilmapuhallusta k{\"a}ytt{\"a}viss{\"a} laitteissa v{\"a}lill{\"a} 0,1 ja 0,4 /kgO2 ja kierr{\"a}tyshapetuksessa v{\"a}lill{\"a} 0,05 ja 0,2 /kgO2. J{\"a}rven pinta-alaan suhteutettuna vuosittaisten kustannuksen vaihteluv{\"a}li on normaalisti 40-200 /ha. Turvam{\"a}{\"a}r{\"a}ysten mukaisesti hyv{\"a}ksytysti suoritetun s{\"a}hk{\"o}istyksen hinta vaihtelee 2 000 ja 3 000 euron v{\"a}lill{\"a}. Kokonaiskustannukset vaihtelevat merkitt{\"a}v{\"a}sti mm. kohteen pinta-alan, ilmastustarpeen ja k{\"a}ytett{\"a}v{\"a}n laitteen hy{\"o}tysuhteen mukaan ja ovat aina tapauskohtaisia. Hapetuslaitteita k{\"a}ytett{\"a}ess{\"a} laitteiden toimintaymp{\"a}rist{\"o} edellytt{\"a}{\"a} erityist{\"a} huolellisuutta ja k{\"a}ytt{\"o}ymp{\"a}rist{\"o}n erityispiirteiden huomioimista s{\"a}hk{\"o}asennusten tekemisess{\"a}. Sellaisten hapetuslaitteiden kohdalla, jotka tekev{\"a}t avannon tai heikent{\"a}v{\"a}t merkitt{\"a}v{\"a}sti j{\"a}{\"a}n paksuutta laitteen vaikutusalueella, on kiinnitett{\"a}v{\"a} huomiota ilmastusalueen huolelliseen merkitsemiseen. Hapetuksesta on aiheellista varoittaa j{\"a}rvell{\"a} liikkujia my{\"o}s rannalle kiinnitett{\"a}vill{\"a} varoitustauluilla. Avannon reunalle voidaan tuoda pelastusrenkaiden lis{\"a}ksi my{\"o}s pelastusvene h{\"a}t{\"a}tilanteiden varalle. Onnistunut hapetus vaatii runsaasti tietoa ja erikoisosaamista sek{\"a} n{\"a}iden yhdist{\"a}mist{\"a} kyseess{\"a} olevan kunnostuskohteen tilanteeseen. Kunnostuksen suunnittelussa eri alojen ammattilaisten tiet{\"a}myksen hy{\"o}dynt{\"a}minen auttaa tavoitteiden saavuttamisessa. Yhdist{\"a}m{\"a}ll{\"a} hapetus muiden rehevyytt{\"a} v{\"a}hent{\"a}vien keinojen kanssa ja samanaikaisesti v{\"a}hent{\"a}m{\"a}ll{\"a} j{\"a}rven ulkoista kuormitusta on mahdollista saavuttaa pitk{\"a}kestoisia ja j{\"a}rven virkistys- ja vapaa-ajank{\"a}ytt{\"o}arvoja parantavia lopputuloksia.",
keywords = "waterways, lakes, restoration, aeration, dimensioning, equipment, costs, safety, field tests, laboratory tests",
author = "Jukka Sassi and Antton Keto",
note = "Project code: G4SU00143",
year = "2005",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-6735-8",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "2307",
address = "Finland",

}

Sassi, J & Keto, A 2005, Järvien kunnostuksen menetelmät: Hapetuslaitteiden laboratorio- ja kenttäkokeet. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 2307, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Järvien kunnostuksen menetelmät : Hapetuslaitteiden laboratorio- ja kenttäkokeet. / Sassi, Jukka; Keto, Antton.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2005. 148 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 2307).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Järvien kunnostuksen menetelmät

T2 - Hapetuslaitteiden laboratorio- ja kenttäkokeet

AU - Sassi, Jukka

AU - Keto, Antton

N1 - Project code: G4SU00143

PY - 2005

Y1 - 2005

N2 - Projektissa mukana olleet kahdeksan laitetta testattiin Suomenojan tutkimusasemalla laboratoriomittakaavan koejärjestelyillä. Kaikkien laitteiden mittaustulokset käsiteltiin yhdenmukaisesti jäteveden ilmastuksessa käytettävällä periaatteella. Laitteille määriteltiin laboratoriokokeiden tulosten perusteella ilmastusteho (OTR) eli ilmastuksen tuotto ja ominaisilmastusteho (AE) eli ilmastuksen hyötysuhde. Laitteiden tuotot vaihtelivat välillä 3 ja 110 kgO2/d hyötysuhteiden vaihdellessa välillä 0,2 ja 1,5 kgO2/kWh (T = 4 °C, lämpötilakerroin 1,024). Laitteiden mitatut ottotehot vaihtelivat välillä 0,2 ja 10 kW. Kenttäkokeissa seurattiin kolmen laitteen toimintaa kolmella eri kohdejärvellä ja määriteltiin laitteen vaikutus veden happipitoisuuteen. Kaikkien kolmen laitteen osalta voidaan todeta, että niiden käyttö joko nosti veden happipitoisuutta tai hidasti happipitoisuuden pienenemistä. Kenttäkokeissa havainnoitiin lisäksi laitteen käyttövarmuuteen liittyviä asioita sekä laitteen toiminnan vaikutusta jääolosuhteisiin. Hapetuksen menetelmävalintaan ja laitemitoitukseen vaikuttaa merkittävästi järven kerrostuneisuus. Matalissa ja kesäkerrostumattomissa järvissä talven hapetustarve voidaan järjestää ottamalla lisähappea ilmasta veden vaakakierrätyksellä tai siihen yhdistetyllä hapetuksella. Matalissa järvissä, joissa esiintyy epämääräistä tai vaihtelevaa kesäkerrostuneisuutta, voidaan talvella käyttää hapetusta tai kierrätyshapetusta. Kesällä voidaan säätää kerrostuneisuutta pakotetuilla välikierroilla, estää kerroksellisuus tai hapettaa alusvettä. Syvissä järvissä, joissa esiintyy kesäinen lämpötilakerrostuneisuus, voidaan käyttää alusveden hapetusta tai kierrätyshapetusta. Hapetuksessa käytettävän laitteiston valintaan vaikuttavat laitteen riittävä tuotto suhteessa kohdejärven happitarpeeseen, käytöstä aiheutuvat sivuvaikutukset, hyötysuhde, ylläpitokustannukset sekä hankintahinta. Laitteiston riittävä tuotto on perusedellytys onnistuneelle hapetukselle. Hapetuksen kustannukset voidaan arvioida määrittelemällä joko veteen siirrettävän happimäärän hinta tai hapetuksen vuosikustannus hapetettua pinta-alaa kohti. Yksikkökustannukset vaihtelevat ilmapuhallusta käyttävissä laitteissa välillä 0,1 ja 0,4 /kgO2 ja kierrätyshapetuksessa välillä 0,05 ja 0,2 /kgO2. Järven pinta-alaan suhteutettuna vuosittaisten kustannuksen vaihteluväli on normaalisti 40-200 /ha. Turvamääräysten mukaisesti hyväksytysti suoritetun sähköistyksen hinta vaihtelee 2 000 ja 3 000 euron välillä. Kokonaiskustannukset vaihtelevat merkittävästi mm. kohteen pinta-alan, ilmastustarpeen ja käytettävän laitteen hyötysuhteen mukaan ja ovat aina tapauskohtaisia. Hapetuslaitteita käytettäessä laitteiden toimintaympäristö edellyttää erityistä huolellisuutta ja käyttöympäristön erityispiirteiden huomioimista sähköasennusten tekemisessä. Sellaisten hapetuslaitteiden kohdalla, jotka tekevät avannon tai heikentävät merkittävästi jään paksuutta laitteen vaikutusalueella, on kiinnitettävä huomiota ilmastusalueen huolelliseen merkitsemiseen. Hapetuksesta on aiheellista varoittaa järvellä liikkujia myös rannalle kiinnitettävillä varoitustauluilla. Avannon reunalle voidaan tuoda pelastusrenkaiden lisäksi myös pelastusvene hätätilanteiden varalle. Onnistunut hapetus vaatii runsaasti tietoa ja erikoisosaamista sekä näiden yhdistämistä kyseessä olevan kunnostuskohteen tilanteeseen. Kunnostuksen suunnittelussa eri alojen ammattilaisten tietämyksen hyödyntäminen auttaa tavoitteiden saavuttamisessa. Yhdistämällä hapetus muiden rehevyyttä vähentävien keinojen kanssa ja samanaikaisesti vähentämällä järven ulkoista kuormitusta on mahdollista saavuttaa pitkäkestoisia ja järven virkistys- ja vapaa-ajankäyttöarvoja parantavia lopputuloksia.

AB - Projektissa mukana olleet kahdeksan laitetta testattiin Suomenojan tutkimusasemalla laboratoriomittakaavan koejärjestelyillä. Kaikkien laitteiden mittaustulokset käsiteltiin yhdenmukaisesti jäteveden ilmastuksessa käytettävällä periaatteella. Laitteille määriteltiin laboratoriokokeiden tulosten perusteella ilmastusteho (OTR) eli ilmastuksen tuotto ja ominaisilmastusteho (AE) eli ilmastuksen hyötysuhde. Laitteiden tuotot vaihtelivat välillä 3 ja 110 kgO2/d hyötysuhteiden vaihdellessa välillä 0,2 ja 1,5 kgO2/kWh (T = 4 °C, lämpötilakerroin 1,024). Laitteiden mitatut ottotehot vaihtelivat välillä 0,2 ja 10 kW. Kenttäkokeissa seurattiin kolmen laitteen toimintaa kolmella eri kohdejärvellä ja määriteltiin laitteen vaikutus veden happipitoisuuteen. Kaikkien kolmen laitteen osalta voidaan todeta, että niiden käyttö joko nosti veden happipitoisuutta tai hidasti happipitoisuuden pienenemistä. Kenttäkokeissa havainnoitiin lisäksi laitteen käyttövarmuuteen liittyviä asioita sekä laitteen toiminnan vaikutusta jääolosuhteisiin. Hapetuksen menetelmävalintaan ja laitemitoitukseen vaikuttaa merkittävästi järven kerrostuneisuus. Matalissa ja kesäkerrostumattomissa järvissä talven hapetustarve voidaan järjestää ottamalla lisähappea ilmasta veden vaakakierrätyksellä tai siihen yhdistetyllä hapetuksella. Matalissa järvissä, joissa esiintyy epämääräistä tai vaihtelevaa kesäkerrostuneisuutta, voidaan talvella käyttää hapetusta tai kierrätyshapetusta. Kesällä voidaan säätää kerrostuneisuutta pakotetuilla välikierroilla, estää kerroksellisuus tai hapettaa alusvettä. Syvissä järvissä, joissa esiintyy kesäinen lämpötilakerrostuneisuus, voidaan käyttää alusveden hapetusta tai kierrätyshapetusta. Hapetuksessa käytettävän laitteiston valintaan vaikuttavat laitteen riittävä tuotto suhteessa kohdejärven happitarpeeseen, käytöstä aiheutuvat sivuvaikutukset, hyötysuhde, ylläpitokustannukset sekä hankintahinta. Laitteiston riittävä tuotto on perusedellytys onnistuneelle hapetukselle. Hapetuksen kustannukset voidaan arvioida määrittelemällä joko veteen siirrettävän happimäärän hinta tai hapetuksen vuosikustannus hapetettua pinta-alaa kohti. Yksikkökustannukset vaihtelevat ilmapuhallusta käyttävissä laitteissa välillä 0,1 ja 0,4 /kgO2 ja kierrätyshapetuksessa välillä 0,05 ja 0,2 /kgO2. Järven pinta-alaan suhteutettuna vuosittaisten kustannuksen vaihteluväli on normaalisti 40-200 /ha. Turvamääräysten mukaisesti hyväksytysti suoritetun sähköistyksen hinta vaihtelee 2 000 ja 3 000 euron välillä. Kokonaiskustannukset vaihtelevat merkittävästi mm. kohteen pinta-alan, ilmastustarpeen ja käytettävän laitteen hyötysuhteen mukaan ja ovat aina tapauskohtaisia. Hapetuslaitteita käytettäessä laitteiden toimintaympäristö edellyttää erityistä huolellisuutta ja käyttöympäristön erityispiirteiden huomioimista sähköasennusten tekemisessä. Sellaisten hapetuslaitteiden kohdalla, jotka tekevät avannon tai heikentävät merkittävästi jään paksuutta laitteen vaikutusalueella, on kiinnitettävä huomiota ilmastusalueen huolelliseen merkitsemiseen. Hapetuksesta on aiheellista varoittaa järvellä liikkujia myös rannalle kiinnitettävillä varoitustauluilla. Avannon reunalle voidaan tuoda pelastusrenkaiden lisäksi myös pelastusvene hätätilanteiden varalle. Onnistunut hapetus vaatii runsaasti tietoa ja erikoisosaamista sekä näiden yhdistämistä kyseessä olevan kunnostuskohteen tilanteeseen. Kunnostuksen suunnittelussa eri alojen ammattilaisten tietämyksen hyödyntäminen auttaa tavoitteiden saavuttamisessa. Yhdistämällä hapetus muiden rehevyyttä vähentävien keinojen kanssa ja samanaikaisesti vähentämällä järven ulkoista kuormitusta on mahdollista saavuttaa pitkäkestoisia ja järven virkistys- ja vapaa-ajankäyttöarvoja parantavia lopputuloksia.

KW - waterways

KW - lakes

KW - restoration

KW - aeration

KW - dimensioning

KW - equipment

KW - costs

KW - safety

KW - field tests

KW - laboratory tests

M3 - Report

SN - 951-38-6735-8

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Järvien kunnostuksen menetelmät

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Sassi J, Keto A. Järvien kunnostuksen menetelmät: Hapetuslaitteiden laboratorio- ja kenttäkokeet. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 2005. 148 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 2307).