Porakaivon korroosio- Vaarallinen happikato

 

Porakaivon putkirakenne

Porakaivoissa on maapeitteen lävistävä maaporausputkitus. Putkituksessa esiintyy korroosioherkkä teräsrakenne (Rauta) ja nykyisin myös muovieriste. Eriste on teknisesti hankala eikä se ole korroosion estävä korroosionsuoja.

Ruostumaton teräs olisi hyvä materiaali, mutta sen käyttöönottoon uusporauksessa liittyy teknisiä ja taloudellisia ratkaistavia ongelmia.

Porakaivon metallinen korroosio

Sekoittuva, vaihtuvarajainen vesirajakorroosio tunnetaan hyvin tuhoisena korroosiotyyppinä. Korroosioetenemä voi nousta pisteessä jopa 0,5 mm/ vuosi. Tällöin seinämä puhkeaa suojaamattomaksi 10 vuodessa.

Hapenkulutus korroosiossa

Kuten tiedämme korroosio on hidasta palamista ja siinä kuluu happea. Veden marginaali happipitoisuus voi vaihdella vedessä happikadon ja kylläisen 10 mg/l välillä. Turvallisena happikylläisyyden rajapitoisuutena pidetään 50% eli 5 mg/l happikylläisyyttä.

Vaikutukset pohja- ja kaivovedelle

Koska reaktiivinen ja agressiivinen korroosio kaivo-olosuhteissa  on voimakasta ja käyttöolosuhteista riippuen, happikato voi muodostua rakenteen hapenkulutuksesta johtuen hyvin nopeasti. Pystyputkeen muodostuu suuri ilmastusero, jolloin korroosio on vesirajalla voimakasta ja jatkuvaa. Korroosio on suomenkaltaisten korkean pohjaveden porakaivo- ongelma.

Happi ja hapettavuus pohja- ja kaivovedelle on erittäin tärkeää, koska hapettavuus on veden laadun tae. Happi on siis avainparametri ja vaatimus veden vakaalle ja hyvälle laadulle.

Happikatovaurion tunnistus

Vesinäytteestä mittaamalla hapettomuus ja alentunut Eh- potentiaali. Kirkas metallinmakuinen vesi pumpattaessa ja muuntuu 1-2 vrk värivirheelliseksi ilmastuessaan avoastiassa. Usein liittyy myös sulfaatin muuntuminen sulfiitiksi jolloin vesi haisee. Veden käyttötilanteissa voimakasta mm. saniteettipinnoille kiinnittyvää värjäytymistä harmaasta punaisen ruskeaan.  

Happikadon määritys ei ole liitetty talousveden rutiinitutkimuksiin eikä valvontalausuntoihin?

 Suorat ja epäsuorat vaikutukset

Suorina päästöinä esiintyvät suojaputkirakenteesta muodostuva metalliset materiaalipäästöt veteen ja epäsuorina päästöinä muodostuu rakenneperäisen happikadon myötä maaperästä happikatovyöhykkeeltä mobilisoituvat maametallit.

Suorat metalliset päästöt muodostuvat materiaalin kemiallisen koostumuksen mukaisesti, jossa pääkomponentti on rauta (96 p%) ja sivukomponenttina seosmetallina käytetty mangaani (2 p%). Lisäksi hiiliteräs sisältää epäpuhtautena hivenmääriä raskasmetalleja, joiden lajitelma on suuri (20 kpl 2 p%) ja vaikutuksiltaan tuntematon. Eräiden tiedetään olevan hyvin myrkyllisiä jo miljardis- osapitoisuuksina.

Epäsuorat päästöt muodostuvat happikatovyöhykkeellä, jolloin luonnon hapettavissa olosuhteissa sitoutuneet raskasmetallit muuntuvat mobiileiksi. Mobiili metallilajitelma on suuri eikä niiden liukeneminen ole ennustettavissa. Edellytys mobiiliksi muuntumiseen on aineen esiintyminen useammalla hapetusasteella kuin yksi. Tällaisia metalleja ovat esim. rauta, mangaani, arseeni jne. Pelkistyneen ja happikatovyöhykkeen muodostumiseen vaikuttavat olennaisesti pohjavesikerrostuman vedenjohtavuus. Modilisoivia olosuhteita ovet hiekkaiset ja ruhjeiset pohjavesiympäristöt, jossa materiaaliperäinen ferrihydroksidi välivaihe pääsee vajoten, edelleen happea kuluttaen etenemään hitaasti laajenevasti vyöhykkeeksi. Päätyen oksidimuotoon ruosteeksi. Epäsuorat vaikutukset voivat estyä kokonaan vettä johtamattomassa ympäristössä esim. ehjään kallioon porattaessa ja saviympäristössä. Tällöin kaivon vedenantoisuus on alhainen jopa riittämätön.   

Ongelmien ennaltaehkäisevä ratkaisu

Ongelmien ratkaisussa ja vaaran ehkäisyssä tehokkain tapa on estää korroosio ennakolta. Tämä on mahdollista oikeaoppisella materiaalivalinnalla. Porakaivojen putkirakenne tulisi toteuttaa haponkestävällä ruostumattomalla teräsrakenteella. Materiaali ei tarvitse mitoittaessa korroosiovaraa. Tällainen materiaali on esim. EN 1.4404. 316L Ilman työputkea käytetään 4-5 mm vahvaa seinämää ja työputkella kevytrakenteessa seinämävahvuus on 1,75- 2 mm.   

Maanalaiset happikadon vaarat ovat tulossa keskusteluihin

Porakaivojen happitalous on jäänyt huomaamatta. Happitalous on nousemassa uutena rakennusteknisenä- ja myös ympäristöongelmana sekä terveysvaarana julkisuuteen.

Happikadon tutkimusta ja analytiikkaa tulee porakaivoissa järkeistää, jotta kestävä luonnonvaran käyttö on mahdollista. Kalliopohjavedessä ilman rakennekorroosiota ei esiinny luontaisena happikatoa, vaikka näin usein geokemiallisilla reaktiolla perustellaan.

Heinola 300919

Asko Vasarvuori
Porakaivojen korjauksen asiantuntija

 

 

 

 

Porakaivon kartoitus ja peruskorjaus

Mitä kartoituksessa selvitetään?

-kaivo-, kiinteistö- ja ympäristö/ YVA
-kaivon veden antoisuus
-kaivoveden laadun kenttätestaus
-pohjaveden laadun testaus, happikatovauriot
-fakta- verrokkina kallioveden luontainen rautapitoisuus < 0,05 mg/l
-veden tulonielut kaivoon
-päästönielut kaivoon
-rakenteen mitoitus
-maaporaus ja menetelmä
-kallioporaus
-materiaalit
-liitosvarmuus
-seinämien kunto
-eriste ja sen irrotettavuus
-kaivohygienia ja käyttöturvallisuus
-pumpun ja sähkökytkennän kunto
-pumpun irrotettavuus
-ylärakenteen tulvasuojat
-määritellään korjauskelpoisuus

 

Mitä porakaivon peruskorjauksessa tehdään?

-poistetaan pumppu ja eristeputket
-asennetaan Porax- HST- ruostumaton teräs korjausputki
-korjausputki puristusliitetään hydraulisesti tiivistein kallioon
-poistetaan kaivosta ruostuen päästävä rauta- suojaputki
-turva- ylärakenne pakkasvahdein
-pumpun asennus, syvyys ja kytkennät
-suojavyöhykkeet ja toimintarajoitukset
-porakaivon käyttöohje
-korjatun kaivorakenteen- ja vedenlaadun takuut
-korjauskustannus 1 500- 5 000€/ porakaivo

 

Asko Vasarvuori

Porakaivon korjauksen asiantuntija

 

 

Arsenic Poisonig Emergency

APPEAL - PLEASE TAKE ACTION TO

RESCUE PEOPLE FROM ARSENIC POISONING

ARSENIC PROBLEM IN NEPAL AND SOUTHEAST ASIA

Use of arsenic containing water from private tubewells causes health problems and

deaths in areas south from Himalaya with thick layer of sand and clay sediments.

WHO has declared “Arsenic is highly toxic in its inorganic form. Contaminated water

used for drinking, food preparation and irrigation of food crops poses the greatest threat

public health from arsenic.”

WHO Media Centre Fact Sheet Arsenic 2016 http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs372/en/

Arsenic occurs naturally in the earth’s crust. In Nepal, the alluvial sediments deposited by rivers draining from the

Himalayas have been implicated as the major source of arsenic in groundwater lying in the flat plain of Tarai.

Tarai region consists of 14% Nepal and around 49% population of the country. Ground water is a lifeline of Tarai

region of Nepal because around 90% populations are depending upon dug wells and tube wells for drinking and

irrigation purpose.

The most marginalized and disadvantaged households who lack education and awareness regarding the health and

sanitation; they are the most vulnerable to the crisis. From recent survey of government, around 0.5 million people

from Tarai region of Nepal; particularly from disadvantaged communities, are using the arsenic contaminated drinking

water. A few interventions such as water testing and awareness program have been done by the government but,

efforts are hardly effective due to the preemptive level of the community people.

References: Kayastha, s. p., (2015). Arsenic contamination in the deep and shallow groundwater of Bara district, Nepal. Crossing the border:

international journal of interdisciplinary studies volume 3; number 1; Pp65-69;

http://www.nepjol.info/index.php/CTBIJIS/article/download/14091/11413

Shrestha, R. (2012). "Arsenic Contamination of Groundwater in Nepal: Good Public Health Intention Gone Bad." Student Pulse, 4(09).

http://www.studentpulse.com/a?id=701

CAUSE OF THE ARSENIC PROBLEM

We don’t yet know for certain why there is arsenic in the water. What we do have is A NEW HYPOTHESIS and NEW

NIRI-METHODOLOGY to prove the hypothesis. The contamination of the groundwater is assumed to be the natural

concentration of contaminants. So far undeniable scientifically proven explanation has not been given. We have

beliefs and studies that take as granted that arsenic is already in the ground and nothing can be done about that.

Because of this belief all solutions concentrate on filtering the arsenic contaminated water. In NIRI methodology by

finnish Asko Vasarvuori testwells are constructed in natural area with different tubematerials. Different states of

water are taken into account: natural, contaminated, regained and remnant quality.

HYPOTHESIS

Arsenic contamination of water is not solely due to geological factors.

Electrochemical dissolution of carbon steel pipe in small tubewells launches arsenic in sole to the ground water.

Carbon steel contamination spreads with water flow into deep and wide zones.

RESEARCH

A research is planned and ready to launch in Nepal with new practical NIRI-methodology.

Timetable is 6 months and budget 60 000 euros. Experts are ready to work according to the research plan.

ACTION NEEDED

There is probability that this research shows that it is possible to get pure water from small tubewells.

In that case the research contributes to preventing illnesses and saving thousands of lives.

Your effort in launching this research is important!

IF YOU HAVE RESOURCES, PLEASE FUND THE RESEARCH!

Please send this information further!

_________________________________________________________________________________________________

WELCOME TO SHARE OUR COMPASSION IN DIMINISHING SUFFERING IN THE WORLD!

 

Pipe Well, Nepal, Bangladesh, West Bengal, Pakistan, Arsenic Poisoning, Emergency.

 

Pohjavesikaivojen vaatimukset

Pohjavesikaivojen vaatimukset

Pätevöitynyt pohjavesikaivon ja vesihuollon kiinteistökohtainen suunnittelu	Ei suunniteltu	Aloitettava suunnittelu
Kaivon vaatimukset toteuduttava myös ns. kausikiinteistöissä, virtaamattomana	Ei huomioitu	Huomioitava suunnittelussa
Pätevöitynyt pohjavesiympäristön ja -suojelun kiinteistökohtainen suunnittelu	Ei suojelua	Aloitettava suunnittelu
Kiinteistökohtaisten jätevesien suunnittelu ja pohjavedensuojelu	Ei suojelua	Aloitettava suunnittelu ja suojelu
Lämpökaivoporausten ja käytön riskien huomioiminen YVA	Ei huomioitu	Huomioitava riskit ja aloitetava suunnittelu
Materiaalien tuntemus ja kaivomateriaalien haitattomuus	Ei pätevyyttä	Pätevöidyttävä materiaalien ominaisuuksiin ja soveltuvuuteen
Materiaaleilla hyvä kemiallinen korroosionkestävyys eikä hapenkulutusta sallita	Esiintyy korroosioherkkiä, päästäviä materiaaleja	Korroosioherkät materiaalit tunnistettava ja haittamateriaaleille käyttökielto
Rakenteella olta riittävä mekaaninen lujuus esiintyvään maa- ja vesipaineeseen	Riittämätön lujuus	Lujuuslaskenta ja mitoitettava rakenne
Rakenteen liitosvarmuus oltava hyvä	Ei liitosvarmuutta	Liitokset suunniteltava ja varmistettava hitsaus ja puristusliittimin tms.
Rakenteellinen kestöikä riittävä	Kestoikä sattumanvarainen	Vähimmäiskestöikä 30 vuotta. Kallioporaus iki-ikäinen.
Pinta- ja maannoskerroksen eristyssyvyys riittävä, jolloin vedenotto kohdistuu vain pohjavesikerrokseen	Maannoshaitat, metallit huomioimatta	Maannosrakenteen suunnittelu. Mitoitus ja varmuus maannosmetallit eristäväksi.
Rakenteelle vaatimustenmukaisuusvakuutus	Ei vaatimustenmukaisuusvakuutuksia	Rakenteelle annetaan vaatimustenmukaisuusvakuutus
Pohjavesikaivon elinkaaren määrittely ”kehdosta hautaan”	Ei määritelty	Määritellään kaivoille elinkaari. Rakentamisesta suunnitelmalliseen ympäristöön palautukseen, sulkemiseen

 Asko Vasarvuori

Porakaivojen korjauksen asiantuntija