Puristettuna (30 – 100 kPa) kuitusavi saavuttaa luonnon savenluokkaa olevan vedenläpäisyarvon (1,7 – 4,4 × 10 –10 m/s), joka onpienempi kuin pysyvän jätteen kaatopaikan maaperälle ja pohjarakenteelleasetettu vaatimus 1,0 × 10 –7 m/s ja tavanomaisen jaongelmajätteen kaatopaikalle asetettu vaatimus 1,0 × 10 –9 m/s(eri paksuusvaatimus).(BOD / ThOD) %Kuva 2. Kuitusaven biohajoaminen maaperässä, pohjavedessä ja OECD 301Fmukaisissa standardiolosuhteissaTaulukko 1. Vaatimukset kaatopaikkarakenteille (Vnp 4.9.1997/861)KerrosKaatopaikkaluokkaPysyvä jäte Tavanomainen jäte OngelmajäteMaaperä K ≤1,0 x 10 –7 m/spaksuus ≥ 1mK ≤1,0 x 10 –9 m/spaksuus ≥ 1mK ≤1,0 x 10 –9 m/spaksuus ≥ 5mPintakerros ≥ 1m ≥ 1mKuivatuskerros ≥ 0,5 m ≥ 0,5 mTiivistyskerros ≥ 0,5 m ≥ 0,5 mMuuta kaasunkeräyskerros keinotekoinen eriste jatarpeen mukaan kaasunkeräyskerros56 <strong>Kuntatekniikka</strong> 1/2009Kuitusaven biohajoaminenAika (päivää)Taulukko 2. Kuitusaven fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksiaOminaisuus Yksikkö ArvoHehkutusjäännös (550 °C) % (k.a.) 35,5Orgaanisen aineen määrä (TOC) g/kg (k.a) 153Kuiva-ainepitoisuus (105 °C) % 24,7Vesipitoisuus % 110Neutralointiarvo (NV) % (Ca; k.a.) 24,7Reaktiivisuusarvo (r ac) % (Ca; k.a.) 21,0Vedenläpäisevyys (K) m/s (30 kPa) 4,4 × 10 –10Vedenläpäisevyys (K) m/s (100 kPa) 1,7 × 10 –10Vesipitoisuus % 110Tilavuuspaino kg/m 3 12,7Kuivatilavuuspaino kg/m 3 6,1Kitkakulma ° 34,8Koheesio kPa 23pH (1:5) - - 8,3Nykyisin kaatopaikoilleviedään ainoastaan lietteenkuivausprosessin häiriönseurauksena syntyneet,polttoon kelpaamattomat,liian märät puhdistamolietteet.Kaatopaikallevietävä liete pyritäänkuitenkin kompostoimaanmahdollisuuksien mukaan.Kompostoitua lietettä sekoitettunajonkin toisen sivutuotevirran,esimerkiksikuoren tai kuitulietteenkanssa, voidaan käyttää esimerkiksikaatopaikan pintarakenteessa.Kuitusavea eli paperitehtaanlietettä muodostuusekä paperikoneiden pyörrepuhdistimilla,joissa paperikoneillejohdettavamassa puhdistetaan siinämahdollisesti olevista epäpuhtauksistaettä paperikoneidenpäällystysasemilla.Liete poistetaan prosessistapaperitehtaan kemiallisessapuhdistamossa ja ohjataanhyötykäyttöön tai viedäänkaatopaikalle. Kuitusavenalhainen orgaanisen aineksenpitoisuus asettaa rajoituksiasen poltolle. Kuitusavellaon kuitenkin eräitäfysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia,jotka tekevätsiitä erinomaisen materiaalinkäytettäväksi esimerkiksikaatopaikkojen pintarakenteentiivistekerroksessa(kuva 1).Vaatimukset kaatopaikkarakenteilleKaatopaikat on valtioneuvostonpäätöksissä kaatopaikoista(VNp 861/97,VNp 1049/99 sekä VNa202/2006) jaettu kolmeenryhmään: pysyvän jätteenkaatopaikka, tavanomaisenjätteen kaatopaikka sekäongelmajätteen kaatopaikka.Kaatopaikalle saa sijoittaavain luokituksen mukaisiajätteitä. Päätöksentavoitteena on ohjata kaatopaikkojensuunnittelua,perustamista, rakentamista,käyttöä, hoitoa, käytöstäpoistamista ja jälkihoitoasekä jätteiden sijoittamistaniille siten, ettei niistäpitkänkään ajan kuluessaaiheudu vaaraa tai haittaaterveydelle tai ympäristölle.Maaperän ja vesiensuojelemiseksi eri kaatopaikkaluokilleon asetettuyleisiä vaatimuksia mm.pohja- ja pintarakenteidensuhteen. Kaatopaikoista aiheutuviahaittavaikutuksiapyritään estämään lisäksimm. kaatopaikan sijoittamisella,kaatopaikkavesienkeräilyllä ja puhdistuksellasekä kaatopaikan suojarakenteilla.Taulukossa 1 esitetäänvaltioneuvoston päätöksenmukaiset vaatimuksetkaatopaikkarakenteille.Jos maaperä ei luonnostaantäytä taulukossa 1 sille asetettujavedenläpäisevyys- japaksuusvaatimuksia, maaperäntiiveyttä pitää parantaarakennetulla tiivistyskerroksella.Rakennetuntiivistyskerroksen paksuudentulee olla tavanomaisenja pysyvän jätteen kaatopaikoillavähintään 0,5 mja ongelmajätteen kaatopaikoillavähintään 1,0 m. Pysyvänjätteen kaatopaikoillemäärätään keinotekoiselleeristeelle ja kuivatuskerrokselleasetettavat vaatimuksetaina tapauskohtaisesti.Tavanomaisen ja ongelmajätteenkaatopaikoilletulee tiivistyskerroksenpäälle asettaa vielä kuivatuskerros(salaojakerros),jonka paksuuden tulee ollavähintään 0,5 m.Laaja valikoimatiivistysmateriaalejaMateriaalien tai eristysrakenneratkaisujenhyväksyminenkaatopaikkakäyt-
YMPÄRISTÖtöön edellyttää materiaalin teknistenominaisuuksien ja rakenteidenteknisen toimivuudenosoittamista. Kaatopaikan pohjavesisuojaustenrakenteisiin tarkoitettujentiivistysmateriaalinenvalikoima on viimeisen vuosikymmenenaikana lisääntynyt.Perinteisesti sellaisenaan käytettävienhienorakeisten maamateriaalienohella varsinkin pohjarakenteissaovat tällä hetkellävallitsevana bentoniittia sisältävätmaaseokset. Pintaeristysrakenteissakäytettävien materiaalienkirjo on suurempi ja käyttöönon hyväksytty myös teollisuudensivutuotteista tehtyjä tiivistysrakenteita.Tiivistyskerroksissa on pyrittykäyttämään luonnon kivennäismaita.Näissä ongelmana yleensäon tasalaatuisen materiaalinsaanti, sillä tarvittavat massamäärätovat suuria. Mikäli luonnonmaanvedenläpäisevyysarvo(K-arvo) ei ole riittävän alhainen,voidaan sitä alentaa seosaineillakuten bentoniitilla.Taulukko 3. Kuitusavenraskasmetallipitoisuuksia(menetelmänä USEPA 3052)Metalli mg/kg; k.a.Cd 0,3Cu 6,5Pb 6,5Cr 8,0Zn 11,9Fe 850Mn 54,6Ni 3,0Co < 1,0As < 2,0V < 1,0Ba 11,5Ti 461Teollisuudensivutuotteet hyödyksiTeollisuuden sivutuotteita hyödyntämällävoidaan vähentääluonnonmateriaalien tarvetta. Sivutuotteidenkäytön edellytyksenäon, että ne toimivat rakenteessatarkoitetulla tavalla. Liukenevataineet eivät myöskään saa heikentäämuiden suojausrakenteidentoimintaa tai vaikeuttaa kaatopaikkaprosessinetenemistä.Kuitusavi eli paperitehtaan lietekoostuu sekä orgaanisista ettäepäorgaanisista aineksista. Kuitusavenominaisuudet vaihtelevatriippuen siitä, minkätyyppisestäpaperin tuotantoprosessistase on peräisin. Orgaaniset aineksetovat pääosin puu- ja ligniinikuituasekä paperin valmistuksessaja täyteaineena käytettyjälisäaineita, lateksia ja erilaisialiimoja. Yleensä epäorgaanisistaaineista suurin osa on kalsiumkarbonaattia(50–65 %), kaoliinia(25–40 %) ja talkkia (< 10 %).Kuitusavessa epäpuhtautenaesiintyvät raskasmetallit, joidenpitoisuudet ovat erittäin pieniä,ovat peräisin pääosin puustaja vedenkäsittelystä. Myös muutpaperitehtaalla prosessista poistettavatlietteet ja erilaiset hiomorejektitsisältyvät kuitusaveen.Fyysisiltä ominaisuuksiltaan kuitusavimuistuttaa märkää paperimassaa,tai kuten nimikin sanoo,märkää savea.KuitusavenominaisuuksistaTaulukoissa 2 ja 3 on esitetty kuitusavenyleisimmät fysikaalis-kemiallisetominaisuudet sekä raskasmetallipitoisuudet.Tulostenmukaan kuitusavi saavuttaa puristettunavedenläpäisevyysarvoja(1,7 – 4,4 × 10 –10 m/s) , jotkaovat luonnon saven luokkaaja täyttävät täten Valtioneuvostonkaatopaikkarakenteille asetetutvaatimukset (1,0 × 10 –7 –1,0 × 10 –9 m/s).Korvaamalla kaatopaikkarakenteissayleisesti käytetty savipaperin tuotannossa syntyvälläkuitusavella uskotaan jätteenhyötykäytön lisäksi pystyttävänpienentämään kaatopaikan sulkemiskustannuksia.Kuitusavi sisältääpuuaineksesta muodostuvaakuitumaista orgaanista ainetta(153 g/kg, kuivapaino), jonkaominaisuudet vaikuttavat materiaalinkuormitus- ja painumiskestävyyteentiivistyskerroksen toiminnankannalta suotuisasti.Lujuusparametrit, kitkakulma(34,8°) ja koheesio (23 kPa), indikoivatkuitusavesta tehdyn jätepenkereenja pintarakenteenriittävää stabiliteettia. Erityisestion syytä huomioida kuitusavenerittäin alhaiset raskasmetallipitoisuudet,jotka eivät ole esteenäkuitusaven hyötykäytölle. Kuitusavenorgaanisen aineksen vähäinenbiohajoaminen (< 9 %), jokahuomioidaan kaatopaikkasuunnittelussa,ei myöskään muodostaestettä materiaalin käytölle(kuva 2).KaatopaikkarakenteidentoimintaikäKaatopaikan rakenteiden toimintaiälleon vaikea määrittää tarkkojatai yleispäteviä vaatimuksia.Valtioneuvoston päätös kaatopaikoistasekä sen taustalla oleva EYnormiperustuvat ajatukselle, ettärakennetut pohjarakenteet estävätpäästöt ympäristöön kaatopaikankäytön ja jälkihoidon (yhteensänoin 50 vuotta) ajan.Tämän jälkeen vastuu päästöjenminimoimisesta siirtyy tiiviillepintarakenteelle sekä luontaisellegeologiselle esteelle. Tiivispintarakenne estää suotovedenmuodostumisen sekä hidastaahajoamisprosesseja kaatopaikalla.Kaatopaikat on sijoitettavasopivaan geologiseen ympäristöön,mikä estää mahdollistenhaitta-aineiden leviämisen.Kuitusaven, samoin kuin muidenkintiivistekäyttöön tarkoitettujenmineraaliainesten pitkäaikaiskäyttäytymiseenmerkittävästivaikuttavia tekijöitä ovat mm.routimisesta (toistuva jäätyminenja sulaminen) aiheutuva vedenläpäisevyysarvonkasvu, vesipitoisuudenmuuttumisesta (kuivuminen)aiheutuva halkeilu, tiivisteenmuodonmuutoksista aiheutuvahalkeilu painuvissa kohteissasekä kemiallisten ja myös biologistenrasitusten vaikutus läpäisevyyteenhyvin pitkällä aikavälillä(kaatopaikan passiivivaiheenloppuun ulottuva aika). Kemiallisiarasituksia tiivisterakenteilleaiheutuu kaatopaikkojen suotovesistä.Tämän johdosta pintarakenteentiiveyden säilymistä tuleeseurata ja ylläpitää. ■Artikkeli perustuu alla oleviin artikkeleihinja Risto Pöykiön esitelmään,joka pidettiin jätealan konferenssissa”The 23rd International Conference onSolid Waste Technology and Management”USA:n Philadelphiassa 30.3.–2.4.2008. Maa- ja Vesitekniikan tuki rytuki taloudellisesti konferenssiin osallistumista.KirjallisuuttaKuokkanen, T., Nurmesniemi, H., Pöykiö,R., Kujala, K., Kaakinen, J. & Kuokkanen,M., 2008. Chemical and leaching propertiesof paper mill sludge. Chem. Spec.Bioavail. 20, 111–122.Kujala, K. & Kuokkanen, T., 2007. OPAsakanhyötykäyttötutkimukset. Tutkimusselostus.Oulun yliopisto, 28 s.Pöykiö, R., Kujala, K., Kuokkanen, T., Nurmesniemi,H. & Kuokkanen, M., 2008.Utilization of paper mill sludge as alandfill hydraulic barrier material in <strong>Fi</strong>nland.The 23rd International Conferenceon Solid Waste Technology and Management,March 30 –April 2, 2008, Philadelphia,PA, U.S.A. Conference ProceedingsCD-ROM, pp. 639–645.Wahlström, M., Laine-Ylijoki, J., Eskola,P., Vahanne, P., Mäkelä, E., Vikman, M.,Venelampi, O., Hämäläinen, J. & Frilander,R., 2004. Kaatopaikan tiivistysrakennemateriaaleinakäytettävien teollisuudensivutuotteiden ympäristökelpoisuus.VTT Tiedotteita – Research Notes2246.<strong>Kuntatekniikka</strong> 1/200957