Hulevesisuodattimen suunnittelussa huomioitavat näkökohdat

Abstract

Tämän kandidaatintyön tarpeena on StoPWa-projektin vaatimat tiedot liittyen kierrätysmateriaalien sopivuuteen nestesuodattimissa. Työ on tuotettu kirjallisuustyönä ja kaikki tieto on joko aiempaa tietoa, analyysia tai johtopäätöksiä. Kierrätysmateriaalit tarkemmin rakennus- ja purkujäte voisivat olla ratkaisu luonnosta puuttuvien valmiiden erikoisempien materiaalien saatavuuteen. Rakennus- ja purkujätteen materiaalivirrat sisältävät suuria määriä mineraaleja sekä kuituja jotka sopeutuvat suodatukseen. Kandidaatintyön tärkeitä havaintoja ovat kuitujen sopeutuvuus esisuodatukseen mineraaleja paremmin niiden suuren pinta-alan sekä suodattimeen jäävän tyhjän tilan takia. Mineraaleja käytetään jo valmiiksi suodatukseen mutta prosessoitujen mineraalien raekoko voi poiketa luonnosta saatavien materiaalien raekoosta. Suodattimen raekoko on suoraan verrattavissa poistettujen partikkelien kokoon ja partikkelien varastoitumiseen suodatusmassassa. Liian pienen raekoon käyttäminen johtaa suodattimen nopeaan tukkeutumiseen ja liian suuren heikompaan suodatuskykyyn.

Mineraalien tapauksessa suodatin kuuluu rakentaa raekokoa pienentäen matkalla suodattimen alkupäästä loppupäähän. Erityisesti kuitujen saaminen rakennus- ja purkujätteestä voi merkitä suurta edistystä edullisten suodatusmateriaalien tapauksessa. Haittoja kuitumateriaalien käytössä ovat tiheät huoltotarpeet sekä prosessointi kuitukankaaksi. Kuitukangas on tyypillisimmin käytetty kuitumuoto suodatukseen. Suodattimia suunnitellessa kuitujen sekä mineraalien käytössä suodatukseen tulee vertailla pitkän huoltovälin ja paremman esisuodatuksen aikaansaamia etuja. Kuitujen huoltoväli lyhenee luonnonkuitujen tapauksessa biohajoavuuden takia. Kuitujen suodatuskyky siis huononee huomattavasti nopeammin kuin mineraalien. Tämän työn tulokset osoittavat että etenkin rakennus- ja purkujäte materiaaleina esiintyviä kuituja voitaisiin teoriassa hyödyntää suurella mittakaavalla nesteiden esisuodatukseen.

The need for this bachelor’s thesis is the StoPWa project and its goals in using recycled materials in liquid filtration. The work is done as literature research and all knowledge is either previous information, analysis or conclusions. More specifically the use of construction and demolition waste (CDW) could be a solution to the need for materials not found in a usable form in nature. The material streams of CDW-materials could be used as a large supply for fiber- and mineral materials suitable for filtration. Key findings are the advantages of using fiber materials for prefiltration in comparison to minerals due to the leftover empty space in the fiber filter.

Minerals are already used in stormwater filtration but there is a possibility of finding mechanically different mineral materials due to processing for use as construction materials. The granule size of mineral filter mass is directly proportional to the removal and storage of passing solid particles in the liquid. A smaller granule size removes smaller particles and a larger granule can store more solids in the gaps naturally present in between granules in a formed filter. It is found that a filter should gradually decrease the size of granules from the beginning to the end. In particular the fiber materials found in construction and demolition waste could be a great resource for cost effective fiber filters. In the case of fiber filters, nonwoven is a form of fibers is used in most filters. When comparing mineral and fiber filters, longer service intervals and better waste storage should be compared. The shorter service interval for fiber filters are due to material degradation because of bio-degradation resulting in changes for filter effectiveness. The findings from this work indicate that in particular, fibers found in construction and demolition waste could be in theory, used on a large scale in prefiltration of liquids like stormwater.