Tämän kandidaatintyön tavoitteena on tehdä kooste Lapin ja Pohjois-Pohjanmaan maakuntien yhdyskuntajätevedenpuhdistamoiden puhdistusmenetelmistä. Työssä käydään läpi ensin yhdyskuntajäteveden sisältämiä epäpuhtauksia, joita ovat orgaaninen aines, ravinteet, kiintoaine, sekä muut epäpuhtaudet, kuten raskasmetallit ja taudinaiheuttajamikrobit. Työssä selvitetään myös jäteveden puhdistuksessa käytettäviä menetelmiä. Fysikaalisilla menetelmillä poistetaan kiintoainesta mm. välppäyksen, hiekanerotuksen, selkeytyksen ja flokkauksen avulla. Kemiallisilla puhdistusmenetelmillä pyritään esimerkiksi poistamaan fosforia saostuksen avulla. Biologisten puhdistusmenetelmien tavoitteena on poistaa jätevedestä orgaanista ja epäorgaanista ainesta, kuten typpeä. Biologiset menetelmät perustuvat mikro-organismien kykyyn hajottaa epäpuhtauksia käyttämällä sitä ravinnokseen. Yleisiä menetelmiä ovat aktiivilieteprosessi ja bioroottorit. Jäteveden jälkikäsittelymenetelmillä pyritään tehostamaan puhdistusprosessia. Jälkikäsittelymenetelmiä ovat mm. suodatus, desinfiointi ja jälkikäsittelykosteikot. Työssä käydään läpi myös joitakin kehittyneempiä puhdistusmenetelmiä, kuten edistynyt hapetus, kaasustrippaus, adsorptio, aktiivihiilisuodatus ja jäteveden puhdistus jätevesialtaissa jäädyttämällä. Jäteveden puhdistusprosessin aikana syntyneitä lietteitä pyritään käsittelemään, jotta sen jatkokäsittely, kuljetus, hyväksikäyttö ja sijoitus helpottuvat. Selvitysten pohjalta koostettujen taulukoiden myötä havaittiin, että Pohjois-Pohjanmaalla jäteveden puhdistusta on keskitetty keskuspuhdistamoihin, mikä näkyy vähäisempänä puhdistamoiden lukumääränä verrattuna Lappiin. Käytettyjen puhdistusmenetelmien osalta yleisimmät fysikaaliset menetelmät ovat erivaiheiset selkeytykset ja välppäys. Kemiallinen saostus on käytössä useimmissa molempien maakuntien puhdistamoissa. Biologisista menetelmistä bioroottorit ovat yleisimmät sekä Lapissa, että Pohjois-Pohjanmaalla. Lapissa on käytössä jälkikäsittelymenetelmiä suuremmassa osassa puhdistamoita kuin Pohjois-Pohjanmaalla. Lietteen käsittelymenetelmistä tyypillisempiä ovat sakeutus, kuivaus ja kompostointi sekä Lapissa, että Pohjois-Pohjanmaalla. Matkailukeskusalueiden puhdistamoilla on keskenään käytössä lähestulkoon samanlaiset puhdistusmenetelmät. / The aim of this Bachelor’s thesis is to find out and summarize the wastewater treatment methods in sewage treatment plants in Lapland and North Ostrobothnia. The thesis first defines the basic characteristics of municipal wastewater i.e. what impurities does the wastewater contain. These impurities are organic matter, nutrients, suspended solids and other impurities such as heavy metals and pathogen microbes. The methods used for cleaning municipal wastewater are also studied. Physical treatment methods can remove solid matter from wastewater through screening, grit removal, sedimentation and flocculation. Chemical treatment methods, for example, aim at removing phosphorus through precipitation. The objective of biological treatment methods is to remove organic and inorganic material, such as nitrogen, from waste water. Biological treatment methods use micro-organisms to remove contaminants from wastewater. The most general biological treatment methods are active sludge process and biorotors. After-treatment methods aim to enhance the treatment process. Typical after-treatment methods are e.g. filtration, disinfection and after-treatment wetlands. The thesis also covers some of the more sophisticated wastewater treatment methods, such as advanced oxidation, stripping, adsorption, activated carbon filtration and purification of wastewaters in wastewater ponds by natural freezing. The sludge formed in the wastewater treatment process is to be processed in order to facilitate its further processing, transportation, exploitation and siting. Based on the findings, it was found that wastewater treatment in Northern Ostrobothnia has been concentrated on larger treatment plants. This shows in the fewer number of treatment plants in Northern Ostrobothnia compared to Lapland. For the purification methods used in Lapland and Northern Ostrobothnia, the most common physical treatment methods are the various phases of clarification and screening. Chemical precipitation is used in most of the treatment plants in both regions. Biorotors are typical biological treatment methods in both Lapland and North Ostrobothnia. The most favorable treatment methods for the sludge in both regions are thickening, drying and composting. Amongst the treatment plants located in the tourist center areas, the wastewater treatment methods are almost similar.

Since cellulose is renewable, biodegradable, non-toxic, and the most abundant natural polymeric source on earth, different micro- and nanocelluloses are considered as potential high-performance bio-based chemicals. Cellulose nanocrystals (CNCs) are cellulose derivates that have recently gained a lot of interest due to their versatile physico-chemical properties. In this study three CNCs with different alkyl chain length were tested as collectors in quartz flotation processes as green alternatives replacing widely used oil-based commercial chemicals. Microflotation experiments were performed with varying collector dosage and pulp alkalinity. Flotation experiments proved that aminated cellulose nanocrystals change the surface wetting properties of quartz and bubbles crucially, and consequently either depress or flotate quartz. The effect of CNCs on the flotation response depended on the alkyl chain length, pH and the concentration of the collector in the flotation system. In general, pH 9 was the most favourable condition for both CNCs and commercial collectors. The flotation response increased with increasing collector concentration. Hexyl-amine-CNC was the most effective collector at low concentrations and the quartz recovery exceeded 90 % with higher dosages. Butyl-amine-CNC exceeded 60 % recovery and methyl-amine-CNC worked as depressant in all cases. The applicability of the employment of CNCs in flotation processes is discussed and compared to common commercial collectors. / Selluloosa on yleisin luonnollinen polymeeri maapallolla, ja sillä on monia ominaisuuksia kuten, uusiutuvuus, biohajoavuus ja myrkyttömyys, joiden ansiosta eri mikro- ja nanoselluloosia pidetään potentiaalisina biopohjaisina kemikaaleina. Kiteiset nanoselluloosat (CNC:t) ovat selluloosan johdannaisia, jotka ovat saaneet paljon huomiota monipuolisten fysikokemiallisten ominaisuuksiensa vuoksi. Tässä työssä testattiin eripituisilla hiiliketjuilla aminoituja kiteisiä nanoselluloosia vaahdotusprosessissa ympäristöystävällisenä vaihtoehtona laajasti käytetyille öljypohjaisille kaupallisille kerääjille. Mikrovaahdotuksia suoritettiin eri kerääjäpitoisuuksilla ja eri happamuudessa. Vaahdotuskokeet osoittivat, että aminoitu CNC muuttaa merkittävästi kvartsin pinnan vettymisominaisuuksia ja täten joko painaa, tai vaahdottaa kvartsia. CNC:n tehokkuus riippui hiiliketjun pituudesta, ympäristön happamuudesta ja kerääjän konsentraatiosta vaahdotussysteemissä. pH 9 oli suosiollisin ympäristö niin kaupallisille kerääjille kuin nanoselluloosillekkin. Heksyyliamiini-CNC oli tehokkain kaikista kerääjistä, kun annokset olivat pieniä ja se ylitti 90 % saannon isommilla annoksilla. Butyyliamiini-CNC ylitti 60 % saannon ja metyyliamiini-CNC toimi painajana kaikissa tapauksissa. Kiteisten nanoselluloosien soveltuvuutta vaahdotusprosessiin pohditaan ja verrataan kaupallisiin kerääjiin.

Tämä kandidaatintyö on selvitys minivesivoiman virtaama ja painekorkeus vaatimuksista sijoituspaikan vesistöolosuhteille. Tämän työn tuloksia on tarkoitus käyttää paikkatietomallin laatimiseen, joka etsii minivesivoimalalle soveltuvia virtavesikohteita Suomesta. Työssä luodaan katsaus tämän hetkisen lainsäädännön asettamiin vaatimuksiin ja antamiin mahdollisuuksiin minivesivoimaa koskien. Työssä käydään läpi Suomen ilmaston asettamia haasteita. Lisäksi työhön kuuluu yleisluontoinen taloudellinen laskelma minivesivoimalan perustamisen kulurakenteesta ja takaisinmaksuajasta tämän hetkisellä sähkön hinnalla. Vesivoimaloiden eli turbiinien asettamia vaatimuksia tarkastellaan pohjautuen tieteellisiin artikkeleihin, sekä jo markkinoilla olevien turbiinien ohjeistuksiin. Lakikatsaus perustuu ajantasaiseen lainsäädäntöön ja ministeriön ohjeistukseen. Ilmastovaikutusten arviointi tehdään maalaisjärkeen perustuen ja taloudellinen tarkastelu perustuu kuvitteelliseen esimerkkitapaus laskelmaan. Pico-vesivoiman ympärivuotinen hyödyntäminen ei ole, poikkeuksellisia sijainteja lukuun ottamatta, Suomen ilmasto-olosuhteissa mahdollista. Markkinoilla olevat laitteistot on suunnattu lauhkeampiin ilmasto-oloihin ja siis soveltuvat Suomessa vain kausi käyttöön. Vesivoiman hyödyntämisen edellyttämät lupakäytännöt ei tunne erikseen poikkeuksia, vaan kaikki tapaukset täytyy käsitellä erikseen. Jos pico-vesivoima mahtuu vähäisyys periaatteen alle, se voi olla kannattavaa. Esimerkkilaskelmien mukaan pico-vesivoima laitteiston takaisin maksuaika on kausikäytössä alkaen kolme vuotta. Ja viruu sitä pitemmäksi mitä heikompi on sijainnin hydrologinen soveltuvuus. / This bachelor’s thesis is an study of minihydropowers requirements for operating location. Results of this work are to be used in creation of location database program that would find suitable location from Finland for minihydropower plants. This study includes review of legal requirements and possibilities opened by legislation. This study also includes notes of the climatic challenges and an general level calculation of cost structure of starting an minihydroplant and it payback time with current electricity price. Review of the turbines is based on scientific articles and manuals of products already available at the markets. Legal aspects are studied based on Finish law and instructional publications of ministry. Environmental challenges are opened up based on common sense, and financial aspects by an fictional example case calculation. Year round utilization of pico-hydro is not possible in Finland’s climatic conditions. Only exceptions to that rule are rare locations, where there is enough unfreezing running water. Devices available in markets are designed to warmer climates and thus are only suitable for seasonal use in Finland. Permits required to utilize hydropower does not separate small-hydro. Every occasion has to be handled separately. If Pico-hydro can be included under minor influence principle in permit process, it can be viable. According to example calculations payback time of pico-hydro plant in seasonal use is from three years upwards. Payback time gets longer the more challenging the location hydrologically is.

Liikkumisen ohjauksella edistetään viisasta ja kestävää liikkumista. Liikkumisen ohjaus on yksi liikenteen kysynnän vaikuttamiskeinoista. Erityisesti henkilöliikenteen kysyntään on vaikutettava, koska henkilöliikenteen suuri määrä aiheuttaa runsaasti kasvihuonepäästöjä, jotka aiheuttavat ilmastonmuutosta. Lisäksi liikenne aiheuttaa ympäristöön haitallisia päästöjä ja ruuhkia tieverkon osiin. Kaupungistuminen, joka on globaali ilmiö, lisää liikenteen kysyntää. Liikkumisen ohjaus on kustannustehokas keino henkilöautoilun vähentämiseen, varsinkin kun sitä vertaa liikenteen aiheuttamien haittojen kustannuksiin. Pariisin ilmastosopimuksen ja Euroopan unionin energia-, ilmasto- ja liikennepolitiikan myötä Suomen valtio on omassa energia- ja ilmastostrategiassa sekä liikennepolitiikassaan linjannut liikenteeseen omat päästövähennystavoitteet. Liikennejärjestelmän energiatehokkuuden parantaminen on energia- ja ilmastostrategian liikenneosuuden keskiössä. Strategiassa energiatehokkuuden parantamisen keinoiksi esitetään hallitukseen liikennekaari-hanke, MaaS. liikenteen ja maankäytön yhteensovittaminen ja liikennejärjestelmän toimivuuden lisääminen. Keinot liittyvät liikkumisen ohjaukseen. Henkilöauton käytön tottumusten vähentäminen on kustannustehokkain tapa vähentää liikenteen päästöjä, mihin liikkumisen ohjauksella pyritään. Suomen valtiovalta ja viranomaiset luottavat liikennepolitiikassaan älyliikenteeseen, liikenteen digitalisaatioon, MaaS:iin ja liikenteen automatisoitumisen olevan keinoja liikennejärjestelmän energiatehokkuuden parantamisessa. On käynnistetty tutkimuskohteita, pilotteja sekä uudistettu lainsäädäntöä vastaamaan uusia ajattelutapoja. Uudet keinot tukevat hyvin olemassa olevaa liikkumisen ohjauksen työtä sekä kuluttajien muuttuvia arvoja ja tottumuksia liittyen kestävään kehitykseen ja ympäristön suojelemiseen. Uusissa palveluissa yhdistetään kestäviä liikkumistapoja ja niiden käytöstä yritetään tehdä mahdollisimman helppoa, jotta ne olisivat konkreettinen vaihtoehto henkilöautoilulle. Perinteisempää liikkumisen ohjaus työtä ei pidä unohtaa vaan uudet palvelut tuovat lisää vaihtoehtoja liikkumisen ohjaukseen. Liikkumisen murroksen myötä ihmiset voivat paremmin hyödyntää liikennepalveluita tottumusten, arvojen ja halujensa mukaan. / Eco and sustainable mobility is promoted by mobility management. Mobility management is one of influencing means to traffic demand. Especially has to impact to the demand for passenger traffic because a large volume of passenger traffic induce a lot of greenhouse emissions that induce climate change. In addition traffic induces harmful emissions to environment and traffic jam to part of road network. Urbanization, which is global phenomena, rise up traffic demand. Mobility management is cost-effective way to reduce passenger traffic particularly when it compare to the cost of traffic harms. By Paris climate agreement ja European union energy-, climate- and traffic policy the state of Finland has aligned in energy- and climate strategy and traffic policy own emission reduction objectives to traffic sector. Energy efficiency has to improve in transport system. Energy efficiency will improve by Liikennekaari-project, Mobility as a Service-concept, traffic and land use reconciliation and improving functionality of transport system. Means join to mobility management. Decreasing behavioral of passenger car is most cost effective way to reduce emissions of traffic that is goal of mobility management. The government and authorities of Finland trust in their traffic policy that intelligent traffic, digitalization of traffic, Mobility as a Service and automated of traffic are ways to improve energy efficiency of the transport system. It has kicked off research, pilots and legislation has renewed to correspond to the new traffic ways of thinking. New ways support well existing mobility management. They also support consumers changing values and habits that related to sustainable development ja protecting environment. New traffic services combines sustainable way movements and using of those services will try to do as easy as possible that they are concrete alternative to passenger traffic. Traditional mobility management work will not stop but new services bring more alternatives to mobility management. In change of traffic people can better use traffic services by their habits, values and desires.

Tämän työn tarkoituksena oli selvittää Mänttä-Vilppulan alueen viemäriverkon kuntoa vuotovesien osalta ja mahdollisia lähteitä vuotovesille. Vuotovesiä tutkittiin analysoimalla jätevedenpumppaamoiden virtaamia ja paikallisia sade- ja lumikertymiä. Vuotovedet muodostavat suuren osan Mäntän kaukolämpö ja vesihuolto Oy:n jätevesimäärästä mikä tuo taloudellista rasitusta yhtiölle sekä kuormittaa jätevedenpuhdistuslaitosta. Vuotovesiä pääsee viemäriverkkoon niin pintavaluntana kuin maaperästä suotautumalla. Hulevedeksi määritetään maanpinnalle jäänyt sadevesi, joka voi päästä viemäriverkkoon joko tarkoituksenmukaisesti ohjattuna tai sitten rikkoutuneiden kaivonkansien ja -kaulojen kautta. Pohjavedestä tulevat vuotovedet puolestaan suotautuvat maa-aineksen läpi ja mikäli viemäriputkessa on halkeamia, siirtyneitä liitoksia tai korroosion aiheuttamia reikiä, vesi pääsee virtaamaan putken sisälle. Työn teoriaosuudessa tarkasteltiin viemäriverkoston toimintaperiaatteita, vuotovesiä sekä vuotovesien ja viemäriverkon tutkimusmenetelmiä. Vuotovesitutkimuksessa tarkasteltiin Mänttä-Vilppulan alueen viemäriverkon kuntoa kokonaisuudessaan sekä alueittain. Mänttä-Vilppulan alue jaettiin pienempiin osioihin tarkempaa tarkastelua varten. Kolhon aluetta tarkasteltiin erikseen pienemmissä osissa. Jokaisen alueen pumppaamon virtaamadatasta piirrettiin virtaamakuvaaja jossa oli alueen sade- ja lumikertymä. Virtaamakuvaajista arvioitiin minimivirtaama ja laskettiin keskimääräinen muutos, jonka perusteella määritettiin prosentuaalinen osuus virtaaman muutokselle. Viemäriverkoston tarkastelussa huomioitiin tieto putkiston iästä ja materiaalista niiltä osin kuin tietoa oli saatavilla. Veden laskutustietoja ei voitu eritellä pienempiin alueittaisiin laskutuksiin, joten vuotovesiprosentti laskettiin koko alueelle eikä alueellisia vuotovesiprosentteja pystytty laskemaan. Savutuskokeita suoritettiin Mäntän alueella, ja niiden tuloksien yhtenevyyttä vuotovesien määrään tutkittiin. Vaikka alueellisia vuotovesiprosentteja ei saatu, niin keskimääräinen muutos virtaamassa antaa virtaamakuvaajien kanssa kuvan millaisessa kunnossa minkäkin alueen viemäriverkko on. Tutkimuksissa saatiin hyvin alueellisia eroja selville ja yksi alue nousi esille voimakkaammin kuin muut. JVP Koivikkotien alueen vuotovesimäärä ja poikkeama minimivirtaamasta oli suurempi kuin muilla alueilla. Muita huomioitavia alueita olivat Kotiniemi, Suvinen, Umpimähkä ja Syrjätie. Saatujen tulosten perusteella tarkempia tutkimuksia tulisi suorittaa edellä mainituilla alueilla TV-kuvausten ja liikuteltavien virtaamamittarien avulla. Käytettyä tutkimusmenetelmää voidaan hyödyntää jatkossa viemäriverkon kunnon jatkuvassa arvioinnissa, jos myydyn veden tiedot saadaan samoilta alueilta kuin jäteveden pumppaamopiirit ovat. Jätevesivirtaamien analysointi soveltui hyvin Mänttä-Vilppulan vuotovesiselvitykseen. Menetelmään tarkkuutta rajoitti käytettävissä olevan datan tarkkuus. Mikäli menetelmään sovellettaisiin pidemmällä aikavälillä käyttäen siirrettäviä virtaamamittareita, saataisiin vuotojen sijaintia rajattua tarkemmin. Kun menetelmään yhdistetään tarkat tiedot viemäriverkon materiaaleista ja rakentamisajankohdasta, voidaan menetelmällä suorittaa tarkempia oletuksia vuotojen laadusta. / The aim of this study was to analyze condition of sewage system in Mänttä-Vilppula and determine the amount of inflow and infiltration (I/I) and reasons behind them. Inflow and infiltration was analyzed from sanitary system pumping data and local rain and snow accumulation. I/I produce a large portion of Mäntän kaukolämpö ja vesihuolto Oy water company’s total waste water. This brings economical stress for the company and also burdens waste water treatment plants processes. Inflow to sanitary system happens from the rain and snow melt. Water can be directed on purpose to the sanitary system or come from e.g. defected manhole covers. Infiltration means that water flows through the soil to pipes. Defects in pipes such as cracks and moved connections provide path for groundwater to infiltrate sanitary system. In the theory part main principles of, inflow and infiltration and the methods to study I/I are covered. In the I/I study Mänttä-Vilppula area was divided to smaller components based on sanitary system pumping stations. For each pumping station flow trend was drawn with regional rain and snow data. From the graphs minimal flow was estimated and average inflow was calculated with deviation from minimal flow. Sanitary systems pipe material and age was studied from those parts where data was available. There was no local data of sold water so I/I percentage was only calculated for the whole area. Smoke tests were conducted in Mänttä and their results were compared to the average inflow and deviations. Even though local I/I was not available, average change in the flow with flow trends give good estimation of pipe condition in the area. Regional differences were obtained in the study and one area stood out more than others. JVP Koivikkotie had much higher I/I value and deviation than other areas. Other notable areas were Kotiniemi, Umpimähkä and Syrjätie. From obtained results closer evaluation should be done in areas mentioned above with TV monitoring and portable flowmeters. Method used in the study can used in the future to monitor after sold water data is from same area as sanitary systems pumps are. Method used in the analysis worked well for Mänttä-Vilppula case study. Accuracy of the method hindered the quality of available data. If the method was used in longer time frame with portable flow monitors, I/I locations could be pinpointed with much better accuracy. When complete sewer system data is combined to the method, more educational guesses can be made about type of I/I in sewer system.

Työn tavoitteena oli laatia Oulun Vedelle suositus jätevesiverkoston tarkastuskaivomateriaalista niin, että vuotovesien määrä saataisiin mahdollisimman hyvin hallittua. Toisena tavoitteena oli saada selville kunnossapidon kannalta tarkastuskaivon suositeltava sijoituspaikka. Diplomityön avulla pyrittiin erityisesti selvittämään muovisten ja betonisten tarkastuskaivojen eroja viemäriverkostoon pääsevän vuotoveden suhteen. Lisäksi muovi- ja betonikaivoja tarkasteltiin myös suunnittelun, rakentamisen sekä kunnossapidon kannalta. Työ toteutettiin perehtymällä aiheeseen liittyvään kirjallisuuteen ja julkaisuihin, sekä toteuttamalla kyselyitä viemäriverkostojen kunnossapitoon, rakentamiseen, suunnitteluun ja valmistamiseen osallistuville asiantuntijoille sekä Oulun Veden vesihuollon asentajille ja huuhteluauton kuljettajille. Kyselyiden painopiste oli erityisesti kunnossapitäjien kokemusperäisen tiedon kokoamisessa ja tarkastelussa muovi- ja betonikaivojen vuotavuuteen liittyen. Kyselyt toteutettiin lähettämällä sähköpostilla täytettävät kyselylomakkeet kohderyhmille ja analysoimalla tuloksia sanallisesti sekä Excel-taulukointiohjelman avulla. Kyselyiden tulosten perusteella sekä kunnossapidon asiantuntijatehtävissä toimivat eri vesilaitosten edustajat, että Oulun Veden vesihuollon asentajat ja huuhteluauton kuljettajat pitivät vuotoveden pääsyä viemäriverkostoon muovisten tarkastuskaivojen kautta harvinaisempana kuin betonisten tarkastuskaivojen kautta. Usein vuotovesien pääsyn aiheuttajaksi arvioitiin roudan tarkastuskaivoille aiheuttamat ongelmat. Muovin käyttäminen ensisijaisena kaivomateriaalina oli vastanneiden vesilaitosten alueella huomattavasti betonia yleisempää, ja käytäntöön oltiin pääsääntöisesti tyytyväisiä. Vastausten perusteella ajorata oli yleisin tarkastuskaivojen ensisijainen sijoittamispaikka, ja myös tähän käytäntöön kunnossapidon asiantuntijat olivat yleisesti tyytyväisiä. Kyselyiden perusteella kunnossapidon töiden suorittamisen kannalta paras sijoituspaikka oli kunnossapidon asiantuntijoiden sekä vesihuollon asentajien ja huuhteluauton kuljettajien vastausten perusteella ajorata. Nykyisin Oulun Veden suunnitteluohjeessa ensisijaisesti suositeltava tarkastuskaivomateriaali on valtaosassa suunnittelualueista betoni. Tämän työn tulosten perusteella voidaan suositella, että myös Oulun Vedellä pohdittaisiin muovin ottamista ensisijaisesti käytettäväksi tarkastuskaivomateriaaliksi, tai ainakin lisäämistä tasavertaiseksi vaihtoehdoksi betonin rinnalle. Routaongelmien minimoimiseksi suositeltavaa olisi käyttää nimenomaan teleskoopillisia muovikaivoja. Oulun Vedellä nykyisin käytössä oleva tapa sijoittaa tarkastuskaivot ensisijaisesti ajoradalle todettiin hyväksi, ja tähän ei suositella harkittavaksi muutoksia. Tämän työn avulla saatuja tuloksia voidaan hyödyntää Suomen lisäksi myös muiden pohjoismaiden alueella, joissa roudan vaikutus jätevesiviemäriverkoston tarkastuskaivojen toimivuuteen on merkittävä. / The aim of this thesis was to define a recommendation for the sewer maintenance well material for Oulu water utility (Oulun Vesi). Wells were characterized primarily from the viewpoint of preventing leakage water to the sewer system and on recommendations about the placement of maintenance holes to be used primarily. With this thesis, especially the differences between plastic and concrete maintenance well materials were considered on respect to control the amount of leakage water to the sewer system. In addition, plastic and concrete maintenance wells were considered on the point of view of designing, constructing and maintenance of sewer systems and maintenance wells. The thesis was carried out by studying the literature and publications concerning the subject, and by executing surveys to different target groups that included experts of maintaining, designing and constructing sewer systems, employees of sewer maintenance team of Oulun Vesi and producers of plastic and concrete maintenance wells. The focus was especially on the survey implemented to the experts of maintenance work of sewer systems of different cities. Surveys were executed by sending a fillable form via email, and the results were analysed with Excel-software. According to the results of the surveys, the access of leakage water to the sewer system was better controlled with the usage of plastic maintenance wells than with concrete ones. Many times, the original reason for the leakage water to enter the sewer system was reckoned due to frost heave. Among the water utilities of the Finnish cities, most commonly used maintenance well material was plastic, and the placing of the maintenance wells were on roadways. The experts of maintenance seemed to be mostly satisfied about the practise of using primarily plastic maintenance wells and about the practise of placing the maintenance wells primarily on the roadway. Also from the viewpoint of maintenance most of the experts recommended placing the sewer maintenance wells on the roadway. The primarily used practise of the water utility of Oulun Vesi at this moment is to use concrete as material of maintenance wells and to place the maintenance wells to the roadway. As a result of this thesis, the water utility of Oulu was recommended to consider to increase the use of telescopic plastic maintenance wells on the viewpoint of reducing the amount of leakage water entering the sewer system and to continue to place the maintenance wells primarily to the roadway.

Vesijohtojen korroosion hidastamiseksi talousvesi tulee usein alkaloida ennen verkostoon pumppausta. Alkalointiprosessissa veden pH:ta nostetaan, mutta samalla vaikutetaan myös muihin veden ominaisuuksiin, kuten kovuuteen ja alkaliteettiin. Alkalointiin käytetään erilaisia emäksisiä kemikaaleja. Suomessa yleisimmät käytössä olevat alkalointikemikaalit ovat kalkki, lipeä ja sooda. Niillä on kuitenkin vaihtelevia vaikutuksia veden ominaisuuksiin, mikä vaikuttaa olennaisesti sopivan alkalointikemikaalin valintaan. Työn tavoitteena oli selvittää, millaisia vaikutuksia soodalla ja lipeällä on veden ominaisuuksiin, ja arvioida, miten kyseiset kemikaalit soveltuvat juomaveden alkalointiin. Työn pohjustukseksi on selvitetty myös talousveden käsittelyketju ja erityisesti alkalointiprosessi. Tuloksia on verrattu varsin yleiseen, kalkilla tehtävään alkalointiin. Tutkielma on tehty kirjallisuuskatsauksena aikaisempien tutkimusten ja alan kirjallisuuden pohjalta. Sooda ja lipeä ovat varsin yleisessä käytössä etenkin pienillä vedenpuhdistuslaitoksilla. Syynä suosioon on kemikaalien hyvä soveltuvuus prosessiin sekä syöttölaitteiston yksinkertaisuus. Käyttö on helppoa, eikä laitteisto vaadi suuria alkuinvestointeja. Veden kovuutta ei pystytä lipeällä tai soodalla nostamaan, mutta ongelman ratkaisemiseksi näiden rinnalla voidaan käyttää esimerkiksi kalkkikivialkalointia. Kumpikin kemikaali nostaa veden alkaliteettia, mutta soodalla sitä saadaan nostettua suhteellisesti enemmän kuin lipeällä. Mahdollisissa yliannostustilanteissa etenkin lipeä voi aiheuttaa vesijohtoverkoston käyttäjille terveysriskin. Tutkielman tuloksia voidaan soveltaa tyypillisen suomalaisen raakaveden käsittelyprosesseihin, ja ne voivat auttaa sopivimman alkalointikemikaalin valinnassa sekä vedenpuhdistusprosessien kehittämisessä. / Corrosion has been a big problem in water supply networks in Finland. To prevent corrosion, water purification plants have to alkalize the drinking water before pumping it to the network. In alkalization process, the pH of the water is raised. In the process the other features of water like hardness and alkalinity, are also affected. Alkalization process is accomplished with alkaline chemicals. The most used alkalization chemicals in Finland are lime, caustic soda and soda ash. All of them have different effects on the features of the water. This is a significant factor when the alkalization chemicals are chosen. The target in this thesis was to study what kind of effects caustic soda and soda ash have on water, and also estimate how well these chemicals suit to the alkalization process. To outline the issue, there is also explained the whole water purification process in this thesis. The results are compared with lime alkalization process, which is quite widespread in Finland. This thesis is a literature review and uses previous researches as a reference. Caustic soda and soda ash are quite common chemicals in smaller water purification plants. They suit well in alkalization process and require only cheap and simple facilities. There are also some problems with these chemicals. They do not raise the hardness of the water as lime does. To solve this problem, limestone can be used alongside these chemicals. Both caustic soda and soda ash raise the alkalinity of the water, but soda ash does it more effectively than caustic soda. In addition, especially caustic soda can cause health risks in potential overdose situations. The results of this thesis can be applied in purification processes of typical Finnish raw water. They can also help choosing the best alkalization chemical and developing water purification plants.

Tämä kandidaatintyö käsittelee terästehtaan rakeistetun kuonan hyötykäyttöä erityisesti jätevesien puhdistuksessa. Terästuotanto tuottaa vuosittain hyvin suuren määrän kuonaa, joka ilman oikeanlaista jatkokäsittelyä, kuten kierrätystä tai hyötykäyttöä, on suuri yksittäinen jäte. Tämä lisäksi yksi huolestuttavimmista teollisuuden päästölähteistä on raskasmetalleja sisältävä jätevesi, joita syntyy monilla teollisuudenaloilla, kuten terästeollisuudessa. Jätevesien mukana on mahdollista kulkeutua ympäristöön muita komponentteja, jotka saattavat rehevöittää luonnon vesistöjä ja muuttaa ympäristön tilaa. Kromikuonan soveltuvuutta vedenpuhdistukseen tutkitaan jatkuvasti enenemissä määrin, koska se on helposti saatavilla olevaa halpaa materiaalia. Lisäksi kuonan soveltuvuutta hyötykäytettäväksi on tutkittu muun muassa maa- ja vesirakentamisessa, hiilidioksidin talteenotossa, rikin poistosta savukaasusta, betonin valmistuksessa sekä maatalouden käyttösovelluksissa esimerkiksi lannoitteisissa. Tavoitteena on korvata tulevaisuudessa nykyiset menetelmät tai materiaalit joko osittain tai kokonaan kromikuonalla, joka on jo ennestään hyödyntämätön sivutuote sekä materiaalina halpa ja helposti saatava. Hyötykäytön myötä kromikuona saataisiin myös kierrätettyä, mikä olisi ympäristöystävällisempi vaihtoehto kuin kuonan varastointi. Kromikuona koostuu pääosin alumiinioksidista, magnesiumoksidista sekä piioksidista. Lisäksi kuonassa esiintyy vaihteleva määrä muita alkuaineita ja yhdisteitä, kuten kalsiumoksidia, kromia ja rautaa. Erityisesti kuonan sisältämien kalsium- ja magnesium-ionien ansioista sillä on emäksinen koostumus. Lisäksi kromikuona on yleensä huokoista, kevyttä materiaalia, jolla on hyvä kulutuksenkesto sekä kuumuudenkesto. Kromikuonan soveltuvuutta hyötykäyttökohteisiin on tutkittu sekä sellaisenaan että myös muokattuna esimerkiksi aktiivifiltteriksi tai OKTO-tuotteiksi. OKTO-tuotteet ovat kuonasta eri tavoin valmistettuja tuotteita, joita voidaan käyttää muun muassa asfaltin valmistamiseen. Lisäksi osassa vedenpuhdistusmenetelmissä kuonan talteenottokykyä on pyritty parantamaan esimerkiksi hapon avulla. Tutkimuksissa, jotka koskivat kuonan käyttöä jätevesien puhdistuksessa, tutkittiin kromin, fosforin, ammoniakin, mangaanin, arseenin, sinkin ja kuparin poistamista jätevesistä. Lisäksi kuonan käyttöä jätevesien neutraloimiseen oli tutkittu. Tutkimuksissa oli käytetty pääasiassa synteettisiä vesiä eli koetta varten valmistettiin metalleja sisältävä liuos laboratorio-olosuhteissa. Suurimmassa osassa tutkimuksista ei oltu tutkittu, liukeneeko kuonasta eri komponentteja kokeiden aikana, mutta niissä tutkimuksissa, missä tätä oltiin tutkittu, saatiin positiivisia tuloksia. Kromikuonan käytöstä jätevesien puhdistuksessa on saatavilla vähän käytännön kokemusta. Vertailtaessa kuonan hyötykäyttöä jätevesien puhdistuksessa huomattiin, että kuona soveltui hyvin kuparin, sinkin, kromin ja arseenin sitouttamiseen ja näistä erityisesti kuparin saostamiseen ja talteenottoon. Muiden tutkittujen komponenttien kohdalla saatiin myös positiivisia tuloksia, mutta tulevaisuudessa tulisi vielä tutkia, onko kuonan talteenottotehokuutta mahdollista jotenkin lisätä. Lisäksi huomattiin, että kuona soveltuu hyvin happamien jätevesien neutraloimiseen sen emäksisen rakenteen ansiosta. Kuonassa olisi potentiaalia myös muuhun hyötykäyttöön, mutta nämä menetelmät vaativat kuitenkin vielä lisätutkimusta. Tutkituista kromikuonan hyötykäyttökohteista ainoastaan maa- ja vesirakentamisesta sekä kuonan käytöstä aktiivifiltterinä oli saatavilla käytännön kokemusta.

The European countries have set ambitious goals for reducing energy use and CO₂ emissions. The first goals were set for 2020 and measures to reach the goals have been implemented. Further goals were set for the year 2030 and reaching these goals requires improvements in both energy production and energy use. The goals set by the EU demand actions from all EU countries. Buildings consume around 40 % of the final energy in the EU and improving their energy efficiency plays an important role in reaching the improvement goals. This thesis concentrates on mapping the energy use and areas of possible improvements of public buildings. A preliminary energy audit is done specifically on the University of Oulu Linnanmaa campus to uncover energy issues of the campus buildings. Following that the possibilities of photovoltaic electricity production at the campus are found out. This work is partly done as to contribute to the FREED project, which is presented in the introduction as are the exact research goals of this thesis. The theoretical part will start with describing the present and future energy use of public buildings and the energy policies affecting them. Here it is found out that buildings in Finland consume the largest amount of energy per square meter in the EU. The theory regarding energy audits of buildings is then reviewed as this procedure is used in the experimental part. To be used as information for the energy audit, the overall energy use of public buildings in the EU is reviewed. It is revealed that heating accounts for most of the energy use. Then the energy production and transfer in the Oulu area is described. The last part of the theory is the innovation scanning, which was done as a part of FREED. A wide range of different definitions for an innovation were found. In this thesis an innovation was defined as a new/improved product, service or process, which has the potential for success in the market. In the innovation scanning it is found out, that there are a wide variety of innovations available, which have the potential to reduce the energy use in public buildings. The first section of the experimental part is an energy audit on the University of Oulu Linnanmaa campus. The Linnanmaa campus consists of different sectors of which most have been built separately and have different construction years. The audit is based on hourly energy consumption data, basic building information and knowledge from local specialist employees. It is found out that the different university buildings have differing energy consumption profiles, which is likely partly due to the building age and partly due to different building activities. It was revealed that the electricity data currently available was insufficient to point out energy use by different activities and appliances but that it can possibly be used to promote some energy efficiency projects. Potential future energy investigation options are laid out as are improvement possibilities. It is revealed that some of the before scanned innovations could be implemented at the university. A more detailed plan for localised photovoltaic electricity production at the university is created as a way to lower the amount of purchased electricity. Solar radiation data and electricity pricing/use data are gathered for the formation of this plan. A simplified virtual construct of the campus is also done to perform shading simulations on the building. Two different scenarios are created to give a wider view of the production possibilities. Each scenario discovers the production capabilities and economic outcomes of a photovoltaic system. The system in the other scenario is 2,2 MWp and in the other scenario 460 kWp. It is found out that photovoltaic electricity can be created economically at the location and that it would lower the amount of greenhouse gas emissions resulting from the energy use. / Euroopan maat ovat asettaneet korkeat tavoitteet energiankulutuksen ja hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen. Aika ensimmäisten tavoitteiden saavuttamiseen umpeutuu 2020 ja niiden saavuttamiseksi on otettu käyttöön erilaisia keinoja. Uudet tavoitteet on jo asetettu vuodelle 2030 ja ne tähtäävät entistä suurempiin energiankulutuksen ja CO₂-päästöjen vähennyksiin. Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi on tehtävä parannuksia sekä energiantuotannossa, että energian loppukulutuksessa. Rakennukset vastaavat noin 40 % osuutta EU:n energian loppukulutuksesta, joten niiden energiatehokkuuden parantamisella on tärkeä rooli asetettujen tavoitteiden saavuttamisessa. Tässä opinnäytetyössä pyritään kartoittamaan julkisten rakennusten energiankulutusta sekä mahdollisia parannuskohteita. Oulun yliopiston Linnanmaan kampuksen rakennuksille tehdään alustava energiaselvitys, jossa pyritään selvittämään näiden rakennusten energiaongelmia. Tämän jälkeen yritetään kartoittaa mahdollisuudet aurinkosähkön tuotantoon kampuksella. Tämä työ on tehty osana FREED-projektia, joka esitellään johdannossa tarkkojen tutkimuskysymysten lisäksi. Teoriaosuuden alussa kuvataan rakennusten tämänhetkistä energiankulutusta sekä miten sen oletetaan muuttuvan tulevaisuudessa. Tärkeimmät muutosta ajavat linjaukset ja direktiivit esitellään. Selviää, että suomalaiset rakennukset kuluttavat eniten energiaa neliömetriä kohden koko EU:n alueella. Rakennusten energiankulutuksen selvittämiseen käytetyt energia-auditointitekniikat selvitetään ja niitä käytetään työn kokeellisessa osuudessa. Energia-auditoinnissa hyödyllisenä tietona selvitetään EU-alueen julkisten rakennusten energiankulutusta yleisellä tasolla ja selviää, että yli puolet näiden rakennusten energiankulutuksesta menee lämmitykseen. Tämän jälkeen kuvataan energiantuotanto Oulun alueella. Viimeisessä osiossa tehdään innovaatiokartoitus osana FREED-projektia. Innovaatiolle löydettiin useita eri määritelmiä. Tässä työssä innovaatio määritellään uudeksi/parannelluksi tuotteeksi, palveluksi taikka prosessiksi, jolla on mahdollisuuksia menestyä markkinoilla. Innovaatiokartoituksessa selviää, että on olemassa ja kehitteillä paljon erilaisia innovaatioita, joilla on potentiaalia laskea julkisten rakennusten energiankulutusta. Käytännön osuuden ensimmäisessä osiossa tehdään alustava energia-auditointi Oulun yliopiston Linnanmaan kampuksen rakennuksille. Linnanmaan kampuksen rakennukset ovat pääsääntöisesti rakennettu erillisinä projekteina eri aikaan. Auditointi perustui rakennusten tuntikohtaiseen energiankulutusdataan, tila-asiantuntijan haastatteluun sekä yleiseen rakennuksista tarjolla olevaan tietoon. Auditoinnissa paljastuu, että yliopiston eri rakennusten energiankulutusprofiilit eroavat paljon toisistaan. Tämän oletetaan johtuvan osittain rakennusten erilaisista rakennustekniikoista sekä osittain rakennusten erilaisista käyttökohteista. Auditoinnissa paljastuu, että kerätty sähkönkulutusdata ei ole riittävän tarkkaa, jotta tässä työssä kyettäisiin paljastamaan mihin sähköä tarkalleen kulutetaan. Työssä selvitetään kuitenkin yleiselle tuntikohtaiselle sähkönkulutustiedolle muita käyttökohteita. Jatkoselvitystä vaativat kohteet eritellään niihin vastaavien innovaatioiden kanssa. Paljastuu, että yliopiston rakennuksissa on tulevaisuudessa mahdollisuuksia usean energiankulutusta vähentävän innovaation käyttöönottoon. Seuraavassa vaiheessa tehdään tarkempi kartoitus aurinkosähkön tuottamisesta Oulun yliopistolla. Tämän kartoituksen tekemiseksi hankitaan dataa auringon säteilystä, sähkön kulutuksesta sekä sähkön hinnasta. Yliopistosta tehdään myöskin yksinkertaistettu virtuaalinen malli varjostushäviöiden kartoittamiseksi. Aurinkosähköjärjestelmistä tehdään kaksi erilaista skenaariota, jotta saadaan laajempi kuva tuotantopotentiaalista. Skenaarioissa selvitetään kyseisen järjestelmän tuotantopotentiaali sekä taloudellinen kannattavuus. Toisen skenaarion systeemin koko on 2,2 MWp ja toisen 460 kWp. Kartoituksen tuloksena saadaan selville, että aurinkosähkön tuottaminen Oulun yliopistolla on taloudellisesti kannattavaa ja sillä saadaan CO₂ päästövähennyksiä aikaiseksi.

Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli arvioida ja tarkentaa jätevesiverkoston vuotovesitilannetta kanta-Oulun alueella ja tehdä yhteenveto vuotovesitutkimusten tilanteesta. Työ on tehty osana laajempia vuotovesitutkimuksia, joita Oulun Vedellä on muutaman vuoden ajan suoritettu. Vuotovesiä ovat ympäröivästä maaperästä viemäriin verkoston vikojen vuoksi vuotavat vedet, maan pinnalta tarkastuskaivojen kansien kautta viemäriin päätyvät vedet ja suoraan jätevesiverkostoon johdetut hulevedet ja kuivatusvedet. Jätevesiverkoston vuotovedet muodostavat Oulussa lähes puolet kokonaisjätevesimäärästä. Vuotovedet lisäävät jätevesien puhdistus- ja pumppauskustannuksia merkittävästi. Jätevesiverkostoon päätyvät sulamisvedet haittaavat typenpoistoa, ja kesän rankkasateet heikentävät kokonaisfosforin, kiintoaineen ja biokemiallisen hapenkulutuksen (BOD) puhdistustehoa. Vuotovedet aiheuttavat merkittäviä ohijuoksutuksia jätevedenpuhdistamolla ja verkostossa. Työn teoriaosassa esitettiin verkostossa ja kiinteistöjen alueilla esiintyvät vuotovesilähteet sekä tutkimusmenetelmät niiden etsimiseen ja todentamiseen. Työssä käsiteltiin myös savukokeen käytännön suorittaminen ja arvioitiin menetelmän toimivuutta. Vuotovesien aiheuttamat kustannukset ja ympäristövaikutukset on esitetty aiempien tutkimusten perusteella. Vuotovesitilanteen tarkastelu suoritettiin käymällä kanta-Oulu läpi suuralueittain. Vuotovesitilannetta arvioitiin vertaamalla savukoetuloksia aiemmin tehtyihin pumppaamotarkasteluihin ja Vuove-tutkimuksiin. Työssä arvioitiin myös vuotovesitutkimusten tarpeellisuutta tulevaisuudessa. Savukoe on nopea ja melko edullinen vuotovesien tutkimusmenetelmä. Se voidaan suorittaa lähes täysin katualueelta käsin, ja sen tulokset ovat lähes yksiselitteisiä. Sillä ei kuitenkaan saavuteta täysin luotettavia tuloksia, sillä savun kulkeutuminen voi estyä tai vaikeutua monesta syystä. Savukokeella ei saa tietoa putkirikoista eikä juurikaan väärin liitetyistä salaojajärjestelmistä. Savukokeita suoritetaan vain kesällä ja paras sää niiden suorittamiseen on sateeton pilvipouta. Tahallista hulevesien johtamista virheellisesti jätevesiverkostoon havaittiin eniten vanhoilla omakotitaloalueilla sekä hulevesiviemäröimättömillä alueilla. Uudemmilla noin 1990–2010-luvuilla rakennetuilla alueilla virheellisiä liitoksia ei juurikaan havaittu, mutta saneerattujen verkostojen yhteydessä niitä löytyi merkittäviä määriä. Sekaviemäröintejä on Oulussa edelleen kolmella alueella, joista Keskustan sekaviemäröinnit ovat Oulun suurimmat vuotovesilähteet. Muut sekaviemäröinnit ovat hyvin pienialaisia. Kiinteistöjen virheellisesti liitettyjä hule- tai kuivatusvesijärjestelmiä havaittiin eniten Puolivälinkankaan, Koskelan ja Oulunsuun suuralueilla. Verkoston vikojen johdosta vuotovesiä havaittiin muodostuvan erityisesti Pateniemen suuralueella, Myllyojan kaupunginosassa, Ylä-Haapalehdossa sekä Kuivasjärven kaupunginosan itäpuolella. Tulevaisuudessa kanta-Oulussa savukokeita tulisi ensisijaisesti suorittaa Karjasillan, Höyhtyän, Nokelan, Raksilan ja Nuottasaaren kaupunginosissa vanhoilla omakotitaloalueilla. Useita kohteita tulisi tutkia myös virtausmittauksin, TV-kuvauksin ja väriainekokein. Suurin osa kanta-Oulussa tarvittavista vuotovesitutkimuksista on kuitenkin jo tehty, joten vuotovesitutkimusten painopistettä tulisi hiljalleen siirtää kanta-Oulusta kohti Haukipudasta, Kiiminkiä, Ylikiiminkiä, Muhosta ja Iitä. / The aim of this bachelor thesis was to evaluate and detail the leakage situation of sewage sewer system in inner Oulu and make summary from leakage investigations. This thesis has been done as a part of wider leakage investigations that Oulun Vesi has performed during a few years. Leakage waters are formed from groundwater and seepage water that leaks into sewers due to damage of network, run off rainwater that leak into throughout well covers and drainage water that is derived straight into a sewer system. Leakage water forms almost half of the total wastewater flow in Oulu. The purifying and pumping costs increase significantly because of leakage water. Melting water that end up into sewers weakens the removal of total nitrogen, and rainstorms disturb the purifying efficiency of total phosphorus, total solids and biological oxygen demand (BOD) in the summer. Leakage water also cause some significant spillovers in the waste water treatment plant and network. Leakage water origins that is appearing in the network and in the properties, was presented in theoretical part of this thesis. The practical implementation of smoke test was also introduced and the functionality of this investigation method was evaluated. The costs and environmental impacts, that is caused by leakage water, was presented based on previous studies. The analysis of sewer leakage situation was accomplished by going through all the subareas in inner Oulu. The leakage situation was evaluated by comparing executed smoke test results to previous pumping reviews and Vuove-investigations. The necessity of leakage investigations was also assessed in this thesis. Smoke test is fast and rather cheap leakage investigation method. It can be executed almost totally on the street area so there is no need to go into properties. Results are also nearly unambiguous. However, the results from smoke test are not absolutely reliable because the spreading of smoke can be prevented or become more difficult by many reasons. Besides, smoke test does not provide information from pipeline breaks and it provides hardly any information from incorrectly connected underground drain systems. Smoke test are performed only in summertime and the best conditions for test is rainless, cloudy but dry weather. Intentional and incorrect drainage water derivation into sewers was mostly observed in old residential districts and in areas where storm sewers were missing. Incorrect connections were not much observed in the newer areas that has been built in 1990–2010 but they were found significantly in renovated network areas. There are still combined sewer systems on three different regions in Oulu. The combined sewer system in Oulu city Centre is the biggest leakage water source in Oulu but other combined systems are in very small extent. The incorrectly connected drainage systems in properties were found most from Puolivälinkangas, Koskela, and Oulunsuu subareas. Leakage water that was caused due to damage of network was observed most from Pateniemi subarea, Myllyoja district, Ylä-Haapalehto area and eastern parts of Kuivasjärvi. In the future, smoke tests should be executed especially in Karjasilta, Höyhtyä, Raksila and Nuottasaari regions in old residential districts. There are also several destinations where flow measurements, video capturing and color tests would be necessary. The major part of leakage investigations in inner Oulu has already done so the balance of leakage investigations should be transferred towards Haukipudas, Kiiminki, Ylikiiminki, Muhos and Ii.