Aerial view of crushed stone quarry machine

Kylmä ilmasto haastaa kaivosvesien hallintaa ja käsittelyä

Kylmä ilmasto haastaa kaivosvesien hallintaa ja käsittelyä

Pohjoiset olosuhteet asettavat haasteita kaivosvesien hallintaan ja käsittelyyn. Käsiteltävät vesimäärät ja veden laatu vaihtelevat vuodenajan mukaan; talvella putket, altaat ja laitteet voivat olla umpijäässä, ja keväällä nopea lumien sulaminen saattaa yllättää. Millaisia keinoja pohjoisten kaivosvesien hallintaan ja käsittelyyn on olemassa?

Kaivosten vedet ovat yksilöllisiä. Malmin laatu, rikastusprosessin eri vaiheet, prosessiin lisättävät kemikaalit ja jäätyminen vaikuttavat puhdistettavien vesien laatuun. Lisäksi veden laatu vaihtelee eri kaivostoiminnoissa. Pohjoisen kaivoksilla myös valunta vaihtelee talvikuukausien vähäisten virtaamien ja kevätauringon nopeasti sulattamien suurien vesimassojen välillä, mikä vaikuttaa myös vesien laatuun.

Vaikka pitoisuuksiin vaikuttavat monet tekijät, yhteistä kaivosvesille ovat kohonneet suolojen, kuten sulfaatin, määrät sekä korkeammat metallipitoisuudet verrattuna aluetta ympäröiviin pintavesiin. Kaivosvesissä on yleisesti myös typpeä, joka on peräisin räjähdeaineista. Toisaalta kaivosvesissä on tyypillisesti vähän orgaanista ainetta ja esimerkiksi fosforia.

Vesienkäsittelymenetelmä on valittava kaivoskohtaisesti

Kaivoksista ympäristöön laskettaville vesille on annettu ympäristöluvassa raja-arvoja esimerkiksi kiintoaineen, sulfaatin, nikkelin ja arseenin pitoisuuksille. Annetut raja-arvot ja tarkkailtavat haitta-aineet ovat kaivoskohtaisia johtuen vesien yksilöllisyydestä ja vastaanottavasta vesistöstä. Suomessa kaivokset sijaitsevat yleensä sisämaassa, erityisesti Lapissa, missä luonto on herkkää ja vastaanottavien vesistöjen suolapitoisuudet ovat matalat. Suunta raja-arvoilla on kiristyvä, mikä aiheuttaa paineita myös vesienkäsittelylle.

Jotta kaivosvedet saadaan puhdistettua eri haitta-aineista mahdollisimman tehokkaasti, tulee vesienkäsittelymenetelmä valita ja suunnitella huolella. Menetelmän valinta on kompromissien tekemistä eri menetelmien hyötyjen ja haittojen välillä, koska yhtä kaiken kattavaa käsittelymenetelmää ei ole olemassa.  Menetelmän valinnassa ja suunnittelussa tulee huomioida myös pohjoiset olosuhteet, kuten jäätyminen.

Kalkkisaostus

Sulfaatin ja metallien erotuksessa on yleisimmin käytetty kalkkisaostusta. Kalkin avulla saatavissa emäksisissä olosuhteissa sekä sulfaatti että kaivosvesissä olevat metallit saostuvat, jolloin niiden erottaminen laskeuttamalla on mahdollista. Koska menetelmällä voidaan erottaa sekä metalleja että sulfaattia, ei olekaan ihme, että saostus on ottanut paikkansa kaivosvesien käsittelymenetelmänä. Saostus toimii myös kylmissä olosuhteissa, kunhan käsiteltävä vesi tai syötettävä kalkkiliuos eivät jäädy.

Bakteerit ja MBBR-tekniikka

Kalkkisaostuksella ei kuitenkaan voida poistaa kaikkia haitta-aineita. Esimerkiksi rehevöitymistä lisäävän typen poistamisessa apuun voidaan ottaa bakteerit. Bakteerit poistavat kaivoksilla jossain määrin typpeä läjityksessä ja käytössä olevilla pintavalutuskentillä. Typpeä voidaan poistaa tehokkaammin, kun puhdistettava vesi syötetään säiliöön, jossa bakteerimassa kasvaa pienten muovikappaleiden suojassa. Tätä kutsutaan MBBR-tekniikaksi. Menetelmää ei ole vielä otettu laajamittaiseen käyttöön kaivosteollisuudessa, koska sen haittapuolena ovat mm. käsittelyn hidastuminen kylmässä sekä käsittelyn kustannukset. Lämpötilan laskiessa bakteerien toiminta hidastuu ja käsittelyn tarvitsema viipymäaika prosessissa pitkittyy. Toimivan typenpoistoprosessin toteutus kylmissä olosuhteissa vaatii tarkkaa suunnittelua sekä kehitystyötä tehokkaan menetelmän löytämiseksi. Suomessa typenpoistovaatimuksia ei ole vielä annettu kaivoksille, mutta aihe on kiinnostava.

Pintavalutuskentät

Aktiivisten menetelmien, kuten saostuksen, jälkeen vesien puhdistusta on perinteisesti viimeistelty pintavalutuskentillä. Pintavalutuskentät eivät kuitenkaan ole ongelmattomia, eikä niitä ole enää määritetty parhaaksi käytössä olevaksi tekniikaksi. Talviaikaisen heikentyneen toiminnan lisäksi haasteena ovat seuraavat kysymykset: Mitä alueille sitoutuneille metalleille tapahtuu kun pintavalutuskenttä on poistettu käytöstä? Kuka maksaa alueen mahdollisen kunnostuksen? Paljonko kentältä huuhtoutuu sinne sitoutuneita aineita? Näiden kysymysten takia pintavalutuskenttien käyttöä tulee harkita tarkoin. Pintavalutuskenttien sijasta vesien jälkikäsittelyssä voidaan käyttää rakennettuja kosteikkoja, jotka on edelleen määritetty parhaaksi käytettävissä olevaksi tekniikaksi.

Muut menetelmät

Saostuksen, MBBR-tekniikan ja pintavalutuskentän lisäksi kaivosvesien käsittelyyn on kehitetty lukuisia muitakin menetelmiä. Tällaisia menetelmiä ovat esimerkiksi ettringiittisaostus, adsorptio ja kalvotekniikat. Uusilla käsittelymenetelmillä voidaan poistaa vesistä entistä tehokkaammin haitta-aineita tai niillä vähennetään esimerkiksi jätteen muodostumista. Menetelmien käyttöä rajoittavat korkeat kustannukset ja se, että osa menetelmistä on vielä kehitysasteella.

Suunta kaivosvesien käsittelyssä on oikea. Kaivostoimijoiden, konsulttien, lainsäätäjien ja tieteilijöiden tieto ja käytännön kokemus vesienkäsittelystä ja -hallinnasta on lisääntynyt paljon viime vuosikymmenen aikana ja käsittelymenetelmät ovat samalla kehittyneet. Siksi kaivosten aiheuttamaa ympäristökuormitusta voidaan vähentää entistä paremmin.

Ota yhteyttä

Piia Juholin
Prosessiasiantuntija, Vesihuolto
piia.juholin@afry.com
010 3349 543