Prosessikuvaus

Tulevan jäteveden lämpötila vaihtelee kahdeksan ja kahdenkymmenen celsiusasteen välillä vuodenajasta riippuen. Vuorokauden aikana Kakolanmäen jätevedenpuhdistamon läpi virtaa keskimäärin 80 000 kuutiometriä vettä eli noin 3 300 kuutiometriä tunnissa. Runsaiden sateiden ja lumen sulamisen aikaan puhdistamon vuorokausivirtaama voi viemäriverkostosta johtuen kuitenkin kolminkertaistua ja tuntivirtaamat jopa viisinkertaistua. Keskimääräisen tulovirtaaman odotetaan nousevan noin 120 000 kuutioon vuorokaudessa vuoteen 2030 mennessä.

Osa tuloviemäreistä tuo laitokselle myös sadevesiä ja sen mukana kaduilta viemäreihin kulkeutunutta hiekkaa, joten seuraavaksi jätevesi johdetaan hiekanerotusaltaaseen. Siellä hiekka ja raskas kiintoaines laskeutuu painovoimaisesti altaan pohjaan, josta se johdetaan hiekan pesuun. Hiekanerotuksessa tapahtuu myös rasvanerotus sekä jäteveden esi-ilmastus. Rasva ja kevyt kiintoaines nostetaan veteen johdetun ilman avulla pintaan ja poistetaan pintakaavintana.

Hiekanerotuksen jälkeen jätevesi kulkee vielä tiheämmän (säleväli 3 mm) hienovälppäyksen läpi jäljellä olevien pienempien roskien poistamiseksi.

Erotettu hiekka, rasva ja välpe kuljetetaan Topinojan jätekeskukseen käsiteltäväksi. Välpettä, joka sisältää myös rasvan, syntyy noin 350 tonnia vuodessa ja hiekkaa noin 50 tonnia vuodessa.

Viemäriverkosto sekä jätevedenpuhdistamon esikäsittely voivat rikkoutua tai tukkeutua jätteistä, jotka eivät viemäriin kuulu. Viemäriin saa johtaa vain pesu- ja WC-vesiä sekä WC-paperia. Kiinteät jätteet ja ongelmajätteet tulee toimittaa niitä käsitteleviin laitoksiin.

Karkeavälppäyksen jälkeen syötetty ferrosulfaatti-kemikaali reagoi jäteveden fosforin kanssa ja saostaa liukoisessa muodossa olevaa fosforia kiinteään olomuotoon, jolloin myös osa fosforista saadaan poistettua esiselkeytyksessä kiintoaineen mukana.

Esiselkeytyksen lietetaskuihin kertynyt liete pumpataan varastoaltaan kautta lietteen kuivaukseen.

Asumajäteveden ravinnesuhteet ovat kuitenkin sellaiset, että pelkällä aktiivilietemenetelmällä saadaan poistettua vain osa ravinteista. Jätevesissä on mikrobien ravinnetarpeen suhteen tyypillisesti ylimäärä fosforia, jonka saattaminen erotettavaan muotoon tehdään kemiallisesti saostamalla rinnakkain biologisen käsittelyn kanssa (ns. rinnakkaissaostus). Saostuksessa karkeavälppäyksen jälkeen syötetty ferrosulfaatti-kemikaali reagoi jäteveden fosforin kanssa ja alkaa saostaa liukoisessa muodossa olevaa fosforia kiinteään olomuotoon. Kemiallisen ja biologisen puhdistuksen olosuhteiden parantamiseksi jäteveteen voidaan tarvittaessa syöttää esiselkeytyksen jälkeen kalsiumkarbonaattia, millä saadaan nostettua veden alkaliteettia eli puskurikykyä sekä pH-arvoa.

Aktiivilietemenetelmä vaatii toimiakseen myös veteen liuennutta happea, jota saadaan prosessiin puhaltamalla aktiivilietealtaan pohjalle kompressoreilla ilmaa. Ilmansyöttö tapahtuu altaan pohjassa olevien rei’itettyjen kumilautasten läpi pieninä kuplina, joiden noustessa pintaan veteen liukenee happea.

Perinteistä aktiivilieteprosessia on Kakolanmäen puhdistamolla tehostettu siten, että osa typenpoistosta tapahtuu ilmastuksen alkupäässä hapettomissa olosuhteissa. Tällöin typenpoistoon erikoistunut mikrobikanta käyttää jäteveden nitraattia hapen sijaan soluhengitykseen. Hapettomien olosuhteiden ylläpito vaatii jäteveden hyvää sekoitusta sekä nitraattipitoisen lietteen kierrätystä ilmastuksen loppupäästä alkupäähän (typpikierto). Ammoniumtypen poisto ja orgaanisen aineen poisto tapahtuu ilmastuksen loppupään hapellisissa olosuhteissa.

Biologisessa käsittelyssä eli ilmastuksessa ovat laitoksen syvimmät altaat, joiden syvyys on 15 metriä. Altaat on jaettu kuuteen osastoon, alkupään osastot ovat hapettomia ja loppupään osastot hapellisia. Biologisen käsittelyn maksimivirtaama on noin 7700 kuutiometriä tunnissa.

Kakolanmäen puhdistamolla perinteistä aktiivilieteprosessia on tehostettu myös siten, että typenpoistoprosessiin tarvittava hiililähde saadaan ohjaamalla osa tulevasta jätevedestä hienovälppäyksen jälkeen esiselkeytysvaiheen ohi suoraan ilmastusvaiheeseen. Esiselkeytyksen ohittava vesimäärä voidaan valita tarpeen mukaan. Esiselkeytyksen ohitus mahdollistaa sen, että typenpoistoprosessissa ei tarvita ulkopuolista hiililähdettä. Puhdistamolla on kuitenkin tarvittaessa mahdollisuus syöttää metanolia tai vastaavaa hiililähdettä ilmastukseen.

Puhdistamon ylijäämälietteenpoisto tapahtuu ilmastuksesta, minkä loppupäästä bioliete poistetaan esiselkeytykseen ja edelleen raakasekalietteenä pois prosessista.

Jälkiselkeytykseen menevään veteen syötetään pieni annos ferrosulfaattia sekä polymeeriä, joka auttaa viimeistelemään kiintoaineen laskeutuksen. Jälkiselkeytyksessä erotettu bioliete poistetaan altaan lietetaskusta ja johdetaan palautuslietteenä takaisin ilmastuksen alkupäähän.

Jälkiselkeytetty vesi on jo kirkasta, mutta se johdetaan vielä eteenpäin jälkikäsittelyyn eli hiekkasuodatukseen parhaan mahdollisen puhdistustuloksen saamiseksi.

Hiekkapatjaan suodattunut kiintoaine poistetaan kaksivaiheisella vastavirtahuuhtelulla. Patjaan puhalletaan alhaaltapäin ilmaa, joka irrottaa hiekkapatjaan kertyneen aineksen. Tämän jälkeen patjan läpi pumpataan alhaalta pesuvettä, joka nostaa irronneen aineksen suodatinpatjan päällä olevaan veteen poistamista varten. Pesussa poistuva jätevesi johdetaan ensin tasausaltaisiin, joista se pumpataan takaisin laitoksen alkuun uutta puhdistusprosessikierrosta varten.

Hiekkasuodatin on myös varmistamassa käsitellyn veden laadun, jos sitä edeltävissä prosesseissa tapahtuu jokin häiriö. Myös veden hygieeninen taso paranee hiekkasuodatuksessa.

Vesi virtaa kahden UV-kanavan läpi, joiden yhteensä 320 lamppua hygienisoivat mereen johdettavan jäteveden uimavesiasetuksen mukaisesti.

Lamppujen tehoa säädetään kanaviin johdettavan jäteveden laadun mukaan. Osa lampuista saa energiansa UV-kanavien jälkeen olevasta turbiinista, joka tuottaa puhdistamolle ympäristöystävällistä energiaa.

Puhdistettu jätevesi virtaa lopuksi 300 m pitkän poistotunnelin ja 800 metriä pitkän poistoputken kautta mereen Linnanaukon satama-altaaseen. Vuonna 2022 käyttöön otettua putkea pitkin pystytään johtamaan kaikki laitokselta lähtevä vesi hyvälaatuisena eteenpäin, myös suurien virtaamien aikaan.

Laitoksen kahdessa UV-kanavassa on yhteensä 320 lamppua, joiden tehoa säädetään jäteveden laadun mukaan.

UV-laitoksen käyttöönoton jälkeen Turun merialueelle johdettavan puhdistetun jäteveden hygieeninen laatu on parantunut merkittävästi.

Putki on toteutettu tunneloimalla ja louhimalla – putken alkupää on louhittu puhdistamolta Pansiontielle ja siitä eteenpäin tunneloitu satama-altaasen tunkkausmenetelmällä.

8 metrin syvyyteen tunkattu putki on sisähalkaisijaltaan 2,5 metriä ja pituudeltaan 800 metriä ja siitä virtaa päivittäin keskimäärin 90 000 m3 uimavesidirektiivin laatuvaatimukset täyttävää puhdistettua jätevettä.

Käsittelyprosessissa käytetään selkeytysprosessin apuaineina ferrisulfaattia, mikrohiekkaa ja polymeeriä sekä lamelliselkeytystä. Nämä yhdessä mahdollistavat jäteveden lyhyen viipymän käsittely-yksikössä. Actiflo®-yksikössä käsitelty vesi poistetaan ylivuotona hiekkasuodatuksen kapasiteetista riippuen joko hiekkasuodatukseen tai suoraan poistokanavaan.

Ohitusvesien käsittely-yksikön lamelliselkeytyksessä laskeutettua mikrohiekkaa kierrätetään prosessissa. Ylijäämäliete pumpataan esiselkeytykseen ja edelleen raakasekalietteenä pois prosessista.

Ohitusvesien käsittely-yksikkö on käytössä pääasiassa lumen sulamisen aikaan maalis-huhtikuussa sekä rankkasateiden aikana. Tällaisina huippuvirtaamakausina puhdistamon vuorokausivirtaama voi viemäriverkostosta johtuen kolminkertaistua ja tuntivirtaamat jopa viisinkertaistua.

Lingot ovat käytössä noin viisi vuorokautta viikossa, ja lietettä kuljetetaan puhdistamolta Gasum Oy:n Topinojan biokaasulaitokselle pääasiassa arkipäivisin klo 6-16 välisenä aikana. Kuivattua lietettä syntyy noin 50 000 tonnia vuodessa.

Laitoksella tapahtuva lietteen kuivaus on vain pieni osa lietteen käsittelyprosessia. Kuivattu liete kuljetetaan säiliöautolla Gasum Oy:n Topinojan biokaasulaitokselle, jossa tapahtuu lietteen varsinainen käsittely. Biokaasulaitoksella kuivattu liete hygienisoidaan, mädätetään ja jälkikompostoidaan. Mädätyksessä syntyy biokaasua, josta saadaan kaukolämpöä ja sähköä. Käsitelty liete muokataan lannoitevalmisteeksi ja hyödynnetään maanparannusaineena.

Gasum Oy tuottaa Topinojan jätekeskukseen kuljetetusta lietteestä biokaasua, josta tehdään ympäristöystävällistä sähköä ja lämpöä. Biokaasulaitoksesta saatava teho on 4 MW. Biokaasusta saatavaa metaania on mahdollista käyttää myös polttoaineena.

Lämpöpumpussa jäähtyneestä vedestä taas tuotetaan kaukokylmää. Jätevedenpuhdistusprosessin toimivuuden takaamiseksi lämpöpumpulle sallittu maksimivirtaama on 1 750 kuutiometriä tunnissa. Lämpöpumppuprosessin aikana jätevedenpuhdistamolla puhdistetun jäteveden lämpötila laskee keskimäärin 5-10 astetta. Lämpöpumppulaitoksen teho on 40 MW kaukolämpöä ja 26 MW kaukokylmää.

Laitos korvaa pääosin öljyn ja kivihiilen polttoa, mikä tarkoittaa Turun seudulla noin 80 000 tonnin hiilidioksidipäästövähenemää vuositasolla.