Vesiturvallisuus varmistuu tehokkaalla seurannalla
Puhdas vesi on olennainen tekijä erityisesti elintarvikeketjussa.
Suomessa vesiosaaminen ja veden monipuolinen käyttö ovat avaintekijöitä monella talouden alalla. Vaikka puhtaan veden saanti on Suomessa harvoin kynnyskysymys, aika ajoin havaitaan veden laatuun liittyviä mikrobiologisia tai kemiallisia poikkeamia, jotka vaikuttavat teollisuudessa tai kuluttajalla asti.
Esimerkiksi vuonna 2007 Pirkanmaalla jätevettä pääsi vuotamaan puhtaan talousveden linjastoon. Tästä seurasi juomateollisuuden yritykselle muutaman kuukauden tuotannon keskeytys sekä huomattavat taloudelliset tappiot.
Vuonna 2008 puolestaan Lounais-Hämeessä vesilaitoksen tuottaman veden pH nousi liian korkeaksi liiallisen lipeän annostelun seurauksena. Tämä aiheutti merkittävät tappiot lihateollisuuden yrityksille, kun tuotanto jouduttiin pysäyttämään ja valmiita tuotteita hävittämään.
Vuonna 2018 putkirikko aiheutti Länsi-Suomessa jäteveden sekoittumisen puhtaaseen veteen. Vahinko johti satojen kuntalaisten sairastumiseen.
Jatkuvatoiminen laaduntarkkailu olisi tarpeen
Suomessa on noin 1 600 vesilaitosta, jotka tuottavat talousvettä asiakkaidensa käyttöön. Sosiaali- ja terveysministeriön asetuksessa talousveden laatuvaatimuksista ja valvontatutkimuksista (1352/2015) on määritelty raja-arvot esimerkiksi erilaisten mikrobien ja kemikaalien esiintymiselle talousvedessä.
Käytännössä vesilaitos seuraa tuottamastaan vedestä useita muuttujia, kuten pH, sameus ja johtokyky. Veden tuottajan laadunvalvonta ei kuitenkaan aina anna nykyhetkeä kuvaavaa tietoa veden mikrobiologisesta ja kemiallisesta laadusta. Syynä voi olla laboratoriossa tehtävien analyysien aiheuttama viive tai näytteenoton aika ja paikka.
Esimerkiksi mikrobiologinen saastuminen havaitaan usein vasta joidenkin päivien kuluttua näytteen ottamisesta, sillä bakteerinäytteen viljely vie aikaa. Saastumisen riski on suurin sellaisissa tapauksissa, joissa veden tuottajalla ei ole riittävää mikrobiologista ja kemiallista käytönvalvontaa.
Jatkuvatoiminen ja riittävän moniulotteinen talousveden seuranta ja laadunvalvonta nopeuttaisi useimmiten mikrobiologisten ja kemiallisten häiriöiden havaitsemista merkittävästi sekä auttaisi vedenjakelukanavan optimoinnissa. Jatkuvatoimisen laaduntarkkailun kehittäminen nähdäänkin vesialalla erittäin tarpeellisena.
Uutta teknologiaa vedenlaadun seurantaan
Satakunnan ammattikorkeakoulun, Tampereen yliopiston ja ColloidTek Oy:n yhteistyöprojektissa Modernit onlinemittaukset vesiturvallisuuden varmistamiseen – nesteprosessien digitalisaatio ja koneoppiminen osana vesitalouden kehitystä (ModWAT) oli tavoitteena kehittää mittaus- ja anturointiteknologiaa, jolla veden laatuongelmia voidaan havaita ajantasaisesti puhtaan veden verkostoissa. Erityisesti projektissa tutkittiin suomalaisen ColloidTek Oy:n kehittämän mittaustekniikan soveltuvuutta talousveden laadunvalvontaan. Maa- ja metsätaloministeriön rahoittaman hallituksen kärkihankkeen toteutusaika oli 1.11.2018–31.5.2020.
ColloidTekin sensorin tuottaman tiedon muutoksia tutkittiin vesilaitoksen vedessä ja Vesi-Instituutti WANDERin (SAMK) laboratoriossa Raumalla tehdyissä kokeissa. Tavoitteena oli oppia havaitsemaan sensorilla muun muassa vedenjakelussa mahdollisesti tapahtuva äkillinen veden laadun muutos kuten normaalista poikkeava mikrobiologinen kasvu, partikkelien lisääntyminen tai kemiallinen muutos.
Laboratoriokokeissa tutkittiin sensorin vastetta sekä erilaisiin kemiallisiin muuttujiin että keinotekoisesti aiheutettuun mikrobiologiseen saastumiseen. Vesilaitoksella seurattiin verkostoon pumpattavan veden tuottamaa signaalia useiden kuukausien ajan.
Laboratoriotutkimuksissa havaittiin ColloidTekin anturin reagoivan muun muassa suolapitoisuuden muutokseen, orgaanisiin epäpuhtauksiin, mikrobiologisen kasvun aiheuttamiin muutoksiin ja kalkin saostumiseen. Vesilaitoksella suoritettujen mittausjaksojen aikana vedenlaatu pysyi suhteellisen tasaisena, eikä ongelmatilanteita tullut vastaan, joten sensorin vesilaitoksen vedessä havaitsemat vaihtelut olivat normaaleja vedenlaadun vaihteluita. Tutkimus kuitenkin osoitti sensorin tuottavan informaatiota juomaveden laadusta ja sen vaihteluista, ja tapahtuneet muutokset voitiin havaita välittömästi.
Online-mittaus estäisi sairastumisia ja tappioita
ModWAT -projekti tuotti uusia keinoja vedenlaatuun liittyvien riskien hallintaan, ja saadut tulokset mahdollistavat siirtymisen kenttäkokeisiin. Uudenlaisen anturiteknologian soveltaminen, mittaustiedon reaaliaikainen tuottaminen ja käsittely sekä digitaalinen tiedonsiirto tuovat erinomaisia työkaluja talousveden laadunhallintaan.
Tavoitteena tulevaisuudessa on mikrobiologisten ja kemiallisten poikkeamien havaitseminen vesilaitosten tuottamasta vedestä jatkuvatoimisella online-mittauksella, joka ilmoittaa poikkeamista reaaliajassa. Tämä mahdollistaa nopean reagoinnin ennen kuin huonolaatuinen vesi päätyy käyttäjille asti. Näin voidaan vähentää saastuneesta vedestä johtuvia sairastumisia sekä taloudellisia tappioita.
Tasalaatuinen puhdas vesi on elinehto sekä elintarvikeyrityksille että kuluttajille. Vesihuollon turvaaminen ja kehittäminen ovat keskeinen osa yhteiskunnan toimivuutta. Siksi uusien teknologisten innovaatioiden kehittäminen ja käyttöönotto on tärkeää.
Materiaaliteknologiaa, koulutusta ja mittaustekniikkaa
Puhtaan veden kysyntä ja merkitys kasvavat globaalisti koko ajan. Maailman väestön kasvaessa ja kaupungistuessa lisääntyvät myös ruuan ja energian kulutus ja puhtaan veden tarve. Samaan aikaan luonnonvesien tila heikkenee, ja kuivuus kurittaa vesivarantoja.
Ilmastonmuutoksen seurauksena äärimmäiset sään vaihtelut aiheuttavat haasteita sekä veden puhdistukseen että sen seurantaan. Tutut ja hyväksi koetut toimintamallit eivät välttämättä enää tuota haluttua lopputulosta. Tarve tehokkaammalle vesienkäsittelylle on suuri. Kehitystoimissa keskitytään materiaaliteknologian ja koulutuksen lisäksi veden laadun seurantaan erilaisilla mittaustekniikoilla.
Suomalaisen ColloidTek Oy:n anturiteknologia on sähkömagneettiseen säteilyyn perustuva online-mittaustekniikka. Sensoriteknologian mittaus perustuu MHz-taajuudella toimivaan, radioantennin suunnatun sähkömagneettikentän lyhytspektrianalyysiin.
Sensori mittaa nesteen sähkömagneettisia ominaisuuksia ja muuntaa ne reaaliaikaisten algoritmien avulla suureiksi, joiden avulla voi tunnistaa ioni-, molekyyli- ja hiukkaspitoisuuksia. Näin sensori tuottaa ikään kuin mitattavan nesteen sähkömagneettisen sormenjäljen reaaliajassa, minkä avulla voidaan seurata nesteessä tapahtuvia muutoksia.
Anturin tuottamaan vasteeseen vaikuttavat monenlaiset ominaisuudet mitattavassa nesteessä, kuten sen sisältämät ionit, molekyylit ja hiukkaset. Anturilla voidaan seurata muun muassa faasimuutoksia, sedimentoitumista ja muutoksia kemiallisessa koostumuksessa.
Koneoppimista hyödyntämällä on mahdollista kouluttaa järjestelmä ilmoittamaan muutoksista, joilla on käyttäjän kannalta merkitystä. Esimerkiksi yllättävään veden laadun heikkenemiseen voitaisiin reagoida paljon entistä nopeammin.
Anturi on hyvin kestävä, pienikokoinen, ja se voidaan tarvittaessa yhdistää suoraan esimerkiksi vesisäiliön seinämään. Saostumat ja biofilmit eivät juuri haittaa mittausta. Sensorilla voidaan mitata myös astian tai putken ulkopinnan läpi, jolloin se ei ole suoraan kosketuksissa veden kanssa. Tämä mahdollistaa helpon ja halvan asennuksen olemassa oleviin putkistoihin tai prosesseihin.
Suosittelemme artikkelia
Yhteiskunnallinen yritys analyysipalveluiden tarjoajana
Näytteenotto osana omavalvontaa: miksi, miten, ja mitä hyötyä?
Uusi puheenjohtaja pyrkii varmistamaan viisaat päätökset
Viivi Wanhalinna aloittaa toiminnanjohtajana Elintarviketieteiden Seurassa
Öljykriisistä energiamurrokseen
