AGRU 1/1 PIDEMPI KÄYTTÖIKÄ halkeilunkestävä PE 100-RC KORKEA TALOUDELLINEN TEHOKKUUS hiekkapohjaton asennus KESTÄVÄT LIITOKSET paremmat hitsaustulokset OSTOT YHDESTÄ PAIKASTA täydellinen PE 100-RC -putkistojärjestelmä AGRULINE Liittimet ja putket Halkeilunkestävä PE 100-RC agru Kunststofftechnik Gesellschaft m.b.H. | Ing.-Pesendorfer-Strasse 31 | 4540 Bad Hall, Austria | www.agru.at | ®
Ilmoitusvaraukset 4.9. Vesitalous 5/2023 ilmestyy 13.10. Seuraavassa numerossa teemana on Kuivuus. – Talteenoton menetelmäselvitys Nanni Aliklaavu, Jyri Rautiainen, Teemu Koskinen, Toni Tenlenius, Iina Könönen ja Venla Viskari 18 Lämmöntalteenoton energiatase kaupungissa ja vaikutus jätevesien käsittelyyn -hanke Anna Kuokkanen, Tuomas Raivio ja Kristian Sahlstedt 20 Typpioksiduulipäästöt – jätevedenpuhdistamon hiilijalanjäljen suuri pala Milla Sieranen ja Helena Hilander 23 Uusiomateriaalit verkostorakentamisessa Matias Napari ja Esra Marvin 30 Ravinnelaskuri ravinteiden kierrätyksen tukena Sari Luostarinen, Elina Tampio, Johanna Laakso, Riitta Lemola ja Risto Uusitalo 33 Nenäinniemen jätevedenpuhdistamon uusi alkalointiasema – kiertotaloutta ja huoltovarmuutta Sonja Pyykkönen 35 Lainsäädännön ja ohjauskeinojen vaikutukset kiertotalouden toteutumiseen vesihuollossa Minna Pirilä ja Tanja Virtanen-Leppä 39 Suomalaisia ratkaisuja paikallisiin ja maailmanlaajuisiin haasteisiin – RAKI-ohjelma kiertotalouden edistäjänä 10 vuotta Riikka Malila ja Petri Nissinen MUUT AIHEET 43 Vesialan opinnäytetyöt 44 Aalto-yliopiston uusi työelämäprofessori Elin Lavonen: “Laadukas vesitekniikan tutkimus vaikuttaa merkittävästi terveyteemme” 46 Kiertotalouden edistäminen vesihuollossa – HSY:n ratkaisuja Tuomo Häyrynen 48 Liikehakemisto 50 Abstracts 51 Vieraskynä Nils Torvalds VESITALOUS www.vesitalous.fi VOL. Lisätiedot www.vesitalous.fi TILAUKSET JA OSOITTEENMUUTOKSET Taina Hihkiö Maaja vesitekniikan tuki ry Puhelin (09) 694 0622 e-mail: vesitalous@vesitalous.fi ULKOASU JA TAITTO Taittopalvelu Jarkko Narvanne, PAINOPAIKKA Punamusta | ISSN 0505-3838 Sisältö 4/2023 Asiantuntijat ovat tarkastaneet lehden artikkelit. LXIV JULKAISIJA JA KUSTANTAJA Ympäristöviestintä YVT Oy Annankatu 29 A 18, 00100 Helsinki Puhelin (09) 694 0622 Yhteistyössä Suomen Vesiyhdistys ry PÄÄTOIMITTAJA Minna Maasilta Maaja vesitekniikan tuki ry Annankatu 29 A 18, 00100 Helsinki e-mail: minna.maasilta@mvtt.fi TOIMITUSSIHTEERI JA ILMOITUKSET Tuomo Häyrynen e-mail: ilmoitukset@vesitalous.fi Vesitalouslehden toimitussihteeri ja ilmoitusmyyjä vaihtuu. Tämän numeron kokosivat Anna Mikola, Saijariina Toivikko, ja Paula Lindell e-mail: anna.mikola@aalto.fi e-mail: saijariina.toivikko@vvy.fi e-mail: paula.lindell@vvy.fi Kansikuva:. 4 Kiertotalous osaksi kaikkea tekemistämme Anna Mikola ja Saijariina Toivikko KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA 5 Kiertotalous vesihuollossa Anna Mikola, Saijariina Toivikko ja Paula Lindell 9 Vesilaitosten vesitehokkuus Suvi Ahopelto 12 Miten yhdyskuntien jätevesien ravinteet saadaan talteen. TOIMITUSKUNTA Harri Koivusalo, tekn.tri., teknisen vesitalouden professori, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu Riina Liikanen, tekn.tri., vesiasiain päällikkö, Suomen Vesilaitosyhdistys ry Jyrki Laitinen, fil.tri., johtava asiantuntija, Suomen ympäristökeskus Anna Mikola, tekn.tri., apulaisprofessori, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu Pekka Rossi, tekn.tri., apulaisprofessori, Oulun yliopisto, vesija ympäristötekniikka Maija Taka, fil.tri., akateeminen koordinaattori, Aalto-yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu Annina Takala, dipl.ins., Suomen Vesiyhdistys ry Saijariina Toivikko, dipl.ins., kehittämispäällikkö, Suomen Vesilaitosyhdistys ry Erkki Vuori, lääket.kir.tri., professori, emeritus, Helsingin yliopisto, oikeuslääketieteen osasto Lehti ilmestyy kuusi kertaa vuodessa. mennessä. Vuosikerran hinta on printtilehtenä 65 € ja digilehtenä 50 €
LUKE:n Ravinnelaskuri on hieno esimerkki siitä, miten ravinnevirtojen osalta tätä kohtaamista voidaan edistää. Eri talteenottomenetelmien ymmärtämisessä auttaa tuore menetelmäselvitys, jota esitellään tässä lehdessä, tai RAKI-ohjelman vaikuttavia saavutuksia esittelevä juttu. Kiertotalouden toteuttaminen vaatii onnistuakseen myös sitä tukevan lainsäädännön ja yhteiskunnan strategisen ohjauksen. Oletko miettinyt vesihuollon prosesseissa käytettyjen kemikaalien alkuperää. Entä verkostomateriaalit ja maa-aineet. Energiavirtoja voidaan myös tarkastella säästön ja talteenoton näkökulmista. Uusia ajatuksia lämmöntalteenoton toteuttamiseksi vesihuollossa tarjoilee juttu JV-LÄMPÖ-hankkeesta. Tässä lehdessä kerrotaan hieno esimerkki kemikaalien kierrättämisestä Jyväskylän Seudun Puhdistamolta. Mitä potentiaalia uusiokäytöllä siellä olisi. Uusimateriaalien käytöstä verkostorakentamisessa on laadittu opas, josta voit lukea tästä lehdestä. Suomessa on jo pitkään kiinnitetty huomiota vesihuollon energiankulutukseen ja panostettu energian käytön optimointiin esimerkiksi pumppauksissa ja jätevedenpuhdistamon ilmastuksessa. Tarvitaankin aktiivisia kiertotalouden toimijoita – vesihuoltolaitosten osaajia, jotka pysyvät valppaina ja huomioivat kiertotalouden tavoitteet ohjaustoimenpiteissä, hankinnoissa ja investointipäätöksissä. Säästöjä etsittäessä on kuitenkin syytä ymmärtää toimien vaikutukset kokonaisvaltaisesti. Tutkijoita ja keksijöitä, jotka tuovat käyttöön uusia innovaatioita optimointiin, säästämiseen, jakamiseen, kierrättämiseen tai talteenottoon. Tiesitkö esimerkiksi, että Suomessa on viime vuosina kehitetty useita uusia menetelmiä jätevesien ravinteiden talteenottoon. Kiertotalous ei ole jotakin päälle liimattavaa, vaan se on jatkossa osa kaikkea tekemistämme. Tällaisten sudenkuoppien välttämiseksi meidän on yhä kehitettävä syvällistä ymmärrystämme vesihuollon ilmiöistä. Vesihuollon ainevirrat voidaan jakaa vesi-, energiaja materiaalivirtoihin. Tästä muistuttaa juttu jätevedenpuhdistamoiden typpioksiduulipäästöistä. Vesihuollossa tämä merkitsee esimerkiksi talousvesiverkostovuotojen vähentämistä. Lainsäädännöllä on oleellinen rooli kiertotalousratkaisuiden mahdollistamisessa ja raamittamisessa. On hyvä huomata, että vaikka hävikin vähentäminen on hyväksi, sekin tulee tehdä tehokkaasti kohdentaen toimenpiteet sinne, missä niillä on suurin merkitys. Tästä on kysymys kiertotaloudessa. Kiertotalouden palikat alkavat olla kasassa. Jäteveden sisältämän orgaanisen aineen energiasisältö kannattaakin toki ottaa talteen, mutta huomattavasti isompi osa, jopa 80 %, jäteveden energiasisällöstä on sen sisältämässä lämmössä. Toteutuakseen kiertotalouspohjainen vesihuolto tarvitsee tarjonnan lisäksi kierrätettyjen ja uusiotuotteiden kysyntää eli asiakkaita, jotka haluavat ja voivat korvata aiemmin käyttämiään tuotteita kierrätetyillä. Tämäkin lehti sisältää paljon kiinnostavaa asiaa ravinteiden osalta. Energiaa voidaan säästää laskemalla typenpoistoprosessin happipitoisuutta, mutta tällöin vaarana on, että voimakkaan kasvihuonekaasun typpioksiduulin osuus kasvaa huomattavasti. Me jatkamme vesihuollon allasrakenteiden kestävyyden parantamiseen tähtäävän hankehakemuksen kirjoittamista ja perehtymistä vesihuoltoverkostojen omaisuudenhallintaan – myös se on kiertotaloutta! Kiertotalous osaksi kaikkea tekemistämme ANNA MIKOLA ja SAIJARIINA TOIVIKKO 4 www.vesitalous.fi PÄÄKIRJOITUS. Näin tämä vesihuollossa toimii ja kehittyy. Vesitalous-lehti tarkastelee tällä kertaa kiertotalouden toteuttamista vesihuoltojärjestelmässämme. Kun katsahditte tämän Vesitalous-lehden kanteen ja luitte sen teeman ”Kiertotalous vesihuollossa”, saattoi ajatuksiinne nousta ensimmäiseksi ravinteiden kierrätys. Lainsäätäjiä ja -valmistelijoita, jotka muokkaavat ja uudistavat säädöskenttää. Toivomme, että tämä lehti antaa teille kaikille ideoita omassa roolissanne. Energian talteenotossa ilmeisiä kohteita ovat mädätys ja biokaasun hyödyntäminen. Hukan ja hävikin vähentäminen on kiertotaloutta parhaimmillaan. Kuluttajia ja mielipidevaikuttajia, jotka muovaavat kulutustottumuksia ja -valintoja kestävämpään suuntaan. Materiaalien kiertotalous vesihuollossa on kuitenkin paljon muutakin kuin vain ravinteiden talteenotto. Tässä lehdessä käsitelläänkin uudistusten ja olemassa olevan lainsäädännön näyttäytymistä kiertotalouden näkökulmasta. Tässä teemanumerossa käsittelemme kaikkia näitä virtoja ja pyrimme erilaisten esimerkkien kautta avaamaan uusia oivalluksia siitä, mitä kiertotalouden edistäminen voi tarkoittaa. M eillä on vain yksi maapallo. Meidän on opittava käyttämään rajallisia resurssejamme siten, että ne riittävät kaikille nyt ja tulevaisuudessa
Olemassa olevan kapasiteetin ja rakenteiden hyödyntäminen käyttöiän loppuun saakka tukee kiertotaloutta. Vesihuollon asiantuntijat ovat siis automaattisesti ja luonnollisesti myös kiertotalouden ammattilaisia. Kyllä me tämän osaamme! Vai onko se näin yksinkertaista. Tämäkään ei vielä riitä – tarvitaan myös yritystoimintaa, joka erikoistuu kiertotaloustuotteisiin. Toisaalta kuluttajien ja yritysten pitää olla aktiivisina toimijoina kantamassa vastuuta resurssien säästäväisestä käytöstä ja jätteiden lajittelusta sekä vaatimalla tai tuottamalla itse sopivia palveluja tai tuotteita. Mitä kaikkea tulisi osata ja ymmärtää. Kuluttajilla ja yrityksillä on myös tärkeä rooli. Olemme tottuneet ottamaan, käyttämään ja hävittämään päästöinä tai jätteenä niin vettä, materiaaleja kuin energiaakin. Vesihuollon rooli Kiertotalous tarvitsee sitä tukevan infrastruktuurin ja myös vesihuoltoinfrastruktuuri voisi tukea paremmin kiertotaloutta. Toisaalta kierrätettävyyskään ei ole ainoa tavoite, vaan sen rinnalla tulee ottaa huomioon Kiertotalouden roolin vesihuollossa ajatellaan ehkä olevan ilmiselvää – vesihän kiertää vesihuollon järjestelmissä ja linkittyy osaksi isoa hydrologista kiertoa. Mitä kiertotalous voisi olla tulevaisuudessa. Kiertotalouden tavoitteet tulevat uutena elementtinä osaksi tätä toimintakenttää ja osaltaan voivat myös tukea esimerkiksi toimintavarmuutta. Järjestelmiä ei kuitenkaan voida kehittää unohtamatta vesihuollon ensisijaisia tavoitteita ja vaatimuksia. Kierrätystuotteiden kysyntä on keskeistä. Lisäksi resurssitehokas toimintatapa ja häviöiden välttäminen pitäisi varmistaa kaikessa toiminnassa. Lisäksi tarvitaan kiertotaloutta tukevat eri sektorien läpileikkaavat lait ja säädökset. K iertotalous kumpuaa rajallisten resurssien aiheuttamasta haasteesta kasvulle. Kiertotalouden tarkoitus on mahdollistaa kasvu ja kehitys rajallisessa maailmassa siirtymällä uusiutuviin raaka-aineisiin, vähentämällä häviöitä ja tarpeetonta kulutusta sekä kierrättämällä mahdollisimman tehokkaasti. Kiertotalouden toimijat Kiertotalous tarvitsee toimiakseen sitä tukevan ja mahdollistavan toimintaympäristön. Nykyiset järjestelmät ovat kehittyneet terveyden, ympäristönsuojelun ja toimintavarmuuden tarpeiden ohjaamina. Mitä kaikkea pitäisi huomioida, kun vahvistetaan kiertotalousajattelua vesihuollossa. Kun uutta infrastruktuuria rakennetaan, pitäisi toimivuuden lisäksi muistaa, että koko infrastruktuurin verkostoista laitoksiin laitteistoineen tulisi olla mahdollisimman hyvin kierrätettävissä ja korjattavissa. Vesihuoltolaitoksilla on tärkeä rooli kiertotaloudessa, ei ainoastaan veden osalta, vaan myös energian, ravinteiden ja muiden materiaalien käytössä. ANNA MIKOLA apulaisprofessori, Aalto-yliopisto anna.mikola@aalto.fi SAIJARIINA TOIVIKKO kehittämispäällikkö, Suomen vesilaitosyhdistys saijariina.toivikko@vvy.fi PAULA LINDELL vesiasiain päällikkö, Suomen vesilaitosyhdistys paula.lindell@vvy.fi Kiertotalous vesihuollossa 5 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Heidän tarpeitaan, toiveitaan ja vaatimuksiaan pitää kuunnella, kun kierrätystuotteiden laatua ja ominaisuuksia kehitetään. Ihmiskunnan ja taloudellisen kasvun pohjalla on ollut resursseja tuhlaava ja paljon jätettä tuottava tapa toimia. Tuotteiden jatkojalostus, laadunvalvonta, toimitusketjut ja markkinointi ovat edellytys sille, että kuluttajien heränneeseen kysyntään voidaan vastata. Kiertotalous ei toteudu, jos tuottamamme lopputuote päätyy varastokasoihin tai käyttöön toissijaisiin kohteisiin, joissa käyttö ei korvaa uusiutumattoman raaka-aineen käyttöä
Jätevedenkäsittely voidaan viedä myös niin pitkälle, että veden kierrätys talousvedeksi on turvallista (7). 2022; GonzalezSaldago y 2022). (IWA, 2016) 6 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Kun vanhaa järjestelmää saneerataan tai rakennetaan uutta, on meilläkin otollinen hetki tarkastella kierrätysratkaisuja avoimin mielin. Materiaalien kierto Yleisimmin kiertotaloutena ymmärretään materiaalien kierron tehostaminen ja kuvaan 2 on koottu keskeisimmät tähän liittyvät kierrot yhdyskunnissa. Valmista tekniikkaa ei aina ole olemassa, vaan uutta kehitystyötä tarvitaan vielä (Kaljunen ym. Kuvassa 1 esitetään erilaiset veden reitit luonnonympäristön, yhdyskuntien, maatalouden ja teollisuuden välillä. Veden kierrättäminen ei Suomen kaltaisessa vesirikkaassa maassa tunnu välttämättömältä, eikä nykyinen infrastruktuuri tue juurikaan veden kierrätystä. Tarvitaan myös jotain ihan uutta: Erilaiset talteenottoprosessit vaikkapa energian, typen tai fosforin kierrättämisen edistämiseksi vaativat kokonaan uusia ratkaisuja ja jo kehitettyjen ratkaisuiden tehokasta käyttöönottoa. Vesihuollossa tärkeä kiertotaloustoimi on resurssitehokkuus vedenkäsittelyssä, verkostotoiminnassa sekä jätevedenkäsittelyssä (1). Resurssitehokkuuteen voidaan Kuva 1. Käsitellyn jäteveden käyttöä ohjaavaa ja siten mahdollistavaa lainsäädäntöä ei ole olemassa kaikkialla. Kansallinen lainsäädäntö on otettava huomioon, sillä se vaikuttaa ratkaisujen toteutettavuuteen. Veden kierrätysmahdollisuuksia on useita: sadevettä voidaan kerätä ja varastoida käyttöön (2), harmaavesiä voidaan kierrättää erilaisiin käyttötarkoituksiin esimerkiksi pesutai kasteluvetenä (3,4), käsiteltyä jätevettä voidaan uudelleen käyttää maataloudessa, kalankasvatuksessa tai teollisuudessa (5,6). Veden kierto Vesihuollon voidaan katsoa olevan itsessään kiertotaloutta. ekosysteemipalveluita kestävästi, jos luonnon kantokykyä ei ylitetä. Panostukset luonnonympäristöön mahdollistavat myös säästöjä rakennetussa ympäristössä, koska luonto tarjoaa nk. Vuotojen ja hukan vähentäminen järjestelmän kaikissa osissa sekä vesipihit ratkaisut ovat tärkeitä kierron tehostamisessa. vaikutukset kokonaispäästöihin ja hankkeen koko elinkaari. Hieno esimerkki tavoista kannustaa veden kestävään käyttöön on vuonna 2017 perustettu vesivastuusopimus, joka kannustaa yrityksiä tarkastelemaan veden käyttöään. Veden erilaiset kierrot yhdyskunnissa, maataloudessa ja teollisuudessa. Kiertotalous alkaa luonnon ympäristön suojelemisella vesilähteiden turvaamiseksi (1). Veden kierrättämiseen liittyvien mahdollisuuksien edistäminen voi olla järkevää resurssija energiatehokkuuden ja uusien ratkaisujen edistämisen näkökulmasta
Olemassa olevan kapasiteetin täysimääräinen hyödyntäminen on eräs kiertotalouden peruspilareista. Jätevedenpuhdistamoiden mädättämöiden käyttöä voidaan täydentää ulkopuolisilla jätejakeilla (3), joiden avulla voidaan parhaimmillaan parantaa myös lopputuotteen ominaisuuksia. Myös energian osalta kiertotalouden peruspilari on energiatehokkaat ratkaisut kotitalouksissa, verkostoissa ja käsittelylaitoksilla (1). Lietteiden ja sivuvirtojen suoran käytön lisäksi voidaan prosesseja täydentää yksiköillä, joissa ravinteita, metalleja ja muita aineita (5,10) otetaan talteen eli erotetaan puhtaina aineina tai yhdisteinä. Muilla uusiutuvilla energiamuodoilla voidaan täydentää energiantuotantoa (6). Energian kierto Vesihuoltoverkostot ja käsittelyprosessit kuluttavat tyypillisesti 1 – 18 % yhdyskuntien kokonaisenergian kulutuksesta. Suomalaisessa toimintaympäristössä kysyntä puhdistamolieteperäisille lannoitevalmisteille on vaihdellut. Kierrätystuotteita ohjaava lainsäädäntö vaaditaan myös tässä tapauksessa. Kiertotalouden näkökulmasta oleellista on löytää ratkaisut, joissa lietteen ja jätevesien ravinteet korvaavat tehokkaasti muita lannoitteita tai muuta ravinteiden käyttöä. (Olsson, 2015) Lisäksi kotitaloudet kuluttavat paljon energiaa veden lämmitykseen kiinteistöillä. (IWA, 2016) 7 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Ammoniakki, metaani, rikki ja hiilidioksidi (12) ovat esimerkkejä kaasuista, joille voidaan löytää hyödyllisiä käyttökohteita. Energiankulutuksen seuraaminen hyvällä mittaroinnilla (2) auttaa tässä. Jätevedestä ja lietteistä vapautuvia kaasuja voidaan myös hyödyntää lannoitetuotannossa tai teollisuuskemikaaleina. Kuva 2. Orgaanisen aineen energiasisällön hyödyntäminen käyttäen mädätystä tai polttoa mahdollistaa kaasun, sähkön ja lämmön tuotannon (5). Puhdistamolietteiden hyötykäyttö maanparannusaiheena (2) on tehokas tapa kierrättää jätevesien arvokkaita ravinteita ja orgaanista ainetta, johon myös nykyisessä infrastruktuurissa ja lainsäädännössä on hyvät valmiudet. Erityisesti orgaanisesta aineesta ja ravinteista voidaan edelleen jatkojalostaa erilaisia arvokkaita tuotteita kuten biopolymeerejä ja proteiineja (6,7,8,9,11). Myös vedenpuhdistusprosessien lietteiden ja sivuvirtojen hyötykäyttö (4) kannattaa tarkastella tapauskohtaisesti. Tämä vastaa 2 – 3 % kaikesta energiankulutuksesta globaalisti. päästä optimoidulla käytöllä sekä valitsemalla vähäpäästöisiä materiaaleja ja kemikaaleja, jotka voivat olla kierrätysprosesseissa tuotettuja. Materiaalien erilaiset kierrot yhdyskunnissa, maataloudessa ja teollisuudessa. Lämmönja potentiaalienergian talteenottoa sekä talousettä jätevesijärjestelmistä (3,4) voidaan toteuttaa, ja talteenottoratkaisuiden kehitys on ollut nopeaa viime vuosina
Kuva 3. 444, 136491. Vuosikymmeniä sitten tehdyt ratkaisut rajoittavat tänään vaihtoehtoja, joita voidaan toteuttaa kiertotalouden tehostamiseksi. Eng. Kiertotalouden toteutuminen vesihuollossa edellyttää myös uusia teknis-taloudellisesti toimivia ratkaisuja, joiden kehittämiseen on tärkeää panostaa ja osallistua. Kiertotalouden edistäminen vesihuollossa on pitkäjänteistä ja kaiken läpileikkaavaa toimintaa. Transmembrane chemical absorption technology for ammonia recovery from wastewater: A critical review. Kiertotalouden tulevaisuuden näkymät vesihuollossa Suomalaisessa vesihuollossa toteutetaan jo nykyisellään monia kiertotaloustoimenpiteitä, mutta on ilmeistä, että paljon on vielä tekemistä. Vesihuoltotoiminnan haasteena on infrastruktuurin pitkä, helposti vuosikymmeniä tai jopa vuosisatoja, kestävä käyttöikä. 2022 Phosphorus recovery alternatives for sludge from chemical phosphorus removal processes – Technology comparison and system limitations Sustainable Materials and Technologies. Gonzalez-Salgado, I., Guigui, C., Sperandio, M., 2022. London, England IWA Publishing. J. Uzkurt Kaljunen, J.; Al-Juboori, R. Kiertotalouden ajureina toimivat myös talous ja omavaraisuustavoitteet, joiden aiheuttama paine uusien ratkaisuiden toimeenpanemisessa on ollut käsin kosketeltavaa viime vuosien aikana. (IWA, 2016) 8 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. A.; Khunjar, W.; Mikola, A.; Wells, G. Mahdollista energiasisältöä voidaan löytää orgaanisessa aineessa (oranssit nuolet), lämmössä (punaiset nuolet), potentiaalienergiana (keltaiset nuolet), talteen otettujen materiaalien energiahyötynä (vihreä nuoli) sekä muissa uusiutuvissa energiamuodoissa kuten tuuli ja aurinko (ruskeat nuolet). Ratkaisut kannattaa siis nykyhetkessä harkita hyvin, koska niiden kanssa joudumme elämään pitkään. Kirjallisuus IWA International Water Association 2016 Water utility pathways in a circular economy, London. Se vaatii niin strategisia ratkaisuita kuin niitä tuhansia ja tuhansia pieniä käytännön päätöksiä ja valintoja, jotka pitää tehdä tarkasti punniten tiellä kohti kestävää vesihuoltoa. 2015 Water and energy: threats and opportunities. Energian erilaiset kierrot yhdyskunnissa. Toimenpiteiden arviointiin tarvitaankin lisää tietoa, jotta ymmärrämme paremmin niiden kokonaisja ristikkäisvaikutuksia. Chem. Olsson, G
Millaisia kustannuksia ja muita vaikutuksia vettä säästäviin toimenpiteisiin liittyy. Taloudellisia hyötyjä syntyy, kun puhdistettava ja pumpattava vesimäärä pienenee. Erityisen merkittäviä hyötyjä voidaan saada, jos veden säästäminen mahdollistaa laitoksen tai verkoston kapasiteetin kasvattamisen lykkäämisen. Selvityksen tuloksissa korostuu se, että veden puhdistaminen ja pumppaaminen on yleensä edullista verrattuna rakentamista tai muita investointeja vaativiin vesitehokkuutta lisääviin toimenpiteisiin. Sen sijaan vesihuollossa voidaan pyrkiä vähentämään veden hukkaa, kuten verkostoista vuotavaa puhdistettua vettä. Verkostojen vuotovesimäärän vähentäminen on taloudellisesti kannattavampaa kuin vedenkulutuksen vähentäminen (Taulukko 1 ). Veden säästämisellä voi olla taloudellisia ja ympäristöön liittyviä hyötyjä. Sen sijaan vesivarojen käytön pienenemisen merkitys Suomessa on vähäisempi. Vesilaitosten vesitehokkuus SUVI AHOPELTO väitöskirjatutkija, Aalto-yliopisto suvi.ahopelto@aalto.fi Toimenpide Kaikkien laitosten mediaani Nettonykyarvo (€ / laskutettu m³) KHK?päästöjen muutos (g CO?-ekv./laskutettu m³/vuosi) Aluemittaus ?0,32 ?4 Aluemittaus + paineenalennus ?0,34 ?8 Saneeraaminen ?0,36 ?1 Huoneistokohtainen laskutus ja vesimittarit ?1,52…?0,78 ?100…?200 Vesikalusteiden uusiminen Alle ?2 Vähemmän kuin huoneistokohtaisella laskutuksella Taulukko 1. Näkökulmana vesitehokkuus Suomen Vesilaitosyhdistyksen (2020) Vesitehokkuus-hankkeessa tarkasteltiin vesihuollon vesitehokkuutta vedenjakelun hukkaveden ja kotitalouksien vedenkulutuksen näkökulmasta. Paikallisesti veden riittävyyden kanssa voi kuitenkin kuivina kausina olla ongelmia, jolloin veden käytön tason madaltaminen, esimerkiksi verkoston vuotavuutta vähentämällä, voi olla siltäkin kannalta hyödyllistä. Vesijohtoverkoston vuotovesiä vähentävinä toimenpiteinä tarkasteltiin 1) aluemittausta, 2) aluemittausta yhdessä painetasojen madalKannattaako vedenjakelussa ja vedenkäytössä aina pyrkiä säästämään vettä. 9 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Muun muassa näitä teemoja pohdittiin vuonna 2020 päättyneessä Vesilaitosyhdistyksen Vesitehokkuus-hankkeessa. Kasvihuonekaasupäästöjen kannalta veden käytön vähentäminen on kuitenkin moninkertaisesti edullisempaa verrattuna siihen, että vähennetään saman verran vuotovesimäärää. Vesivarojen kokonaismäärä meillä on suuri suhteessa veden käyttöön eikä keskimääräisenä vuonna ole pulaa vedestä. Vesitehokkuus-hankkeessa (Suomen vesilaitosyhdistys 2020) laskettuja vettä säästävien toimenpiteiden nettonykyarvoja ja kasvihuonekaasupäästöjen muutos. Kiertotaloudessa puhutaan usein kierrättämisestä ja uudelleenkäytöstä, mutta Suomessa veden – esimerkiksi puhdistetun jäteveden – uudelleenkäyttö ei liene yleensä kannattavaa. V edenjakelussaja käytössä kiertotalousajattelu tarkoittaa esimerkiksi vesiresurssien tehokasta käyttöä, verkoston kunnossapidon ja palvelutason optimointia sekä energiatehokkuuden edistämistä. Aineistona käytettiin VEETI-tietokannasta koottuja tietoja 92 laitokselta. Kasvihuonekaasupäästöjen osalta huomioon on otettu ainoastaan vesihukan ja vedenkäytön vähentymisestä koituvat päästövähennykset, ei toimenpiteiden aiheuttamia päästöjä. Ympäristöhyödyistä merkittävin on energiankulutuksen pienenemisellä vältettävät kasvihuonekaasupäästöt
tamisen kanssa, ja 3) saneerauksia. Yhteiskunnan näkökulmasta voi olla kannattavaa tarkastella resurssitehokkuuteen tähtääviä toimenpiteitä Kuva 1. Missä veteen liittyvän energiankäytön säästäminen on tehokkainta. Paineenalentamisessa oletettiin, että aluemittauksen ohella voidaan muodostetuilla mittausalueilla tarkastaa painetasoja keskimäärin 5 metriä matalammaksi. Vähennyspotentiaali määritettiin siksi osuudeksi vuotovedestä, joka olisi teknisesti mahdollista vähentää nykyisestä vuototasosta. Kuvassa 1 on esitetty tutkimuksen tuloksia epävarmuustekijät huomioiden. Värillinen neliö kuvaa perustilanteen tulosta, ja viiva osoittaa tulosten vaihteluväliä 10. Kaiken kaikkiaan johtopäätöksenä oli, että veden puhdistaminen ja pumppaaminen on varsin edullista verrattuna rakentamista tai muita investointeja vaativiin vesitehokkuutta lisääviin toimenpiteisiin. Saneeraamisen voidaan siis katsoa olevan tärkeää pääasiassa muista syistä kuin vesitehokkuuden vuoksi. persentiilistä 90. 2016). 10 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Nettonykyarvo toimenpiteille: a) aluemittaus, b) aluemittaus + paineenalennus ja c) verkoston saneeraaminen suhteessa vuotoveden vähennyspotentiaaliin. Valtaosalle laitoksista toimenpiteet eivät olleet kannattavia vesitehokkuuden näkökulmasta. Tästä näkökulmasta vesijohtoverkoston vesihukan (laskuttamattoman veden) optimitasoksi määritettiin 23–38 prosenttia verkostoon pumpatusta vedestä (Pillot ym. Kolmannessa toimenpiteessä, eli saneerauksessa, kustannukset ja vaikutukset laskettiin saneerausmäärälle 1 % verkostopituudesta. Menetelmiin voi tutustua tarkemmin julkaisuissa Suomen Vesilaitosyhdistys (2020) ja Ahopelto & Vahala (2020). Tätä matalammalla tavoitetasolla toimenpiteiden ympäristövaikutukset arvioitiin siis niistä koituvia ympäristöhyötyjä suuremmiksi. Hyödyiksi laskettiin sekä vuotoveden määrän että putkirikkojen määrän väheneminen. Erityisesti saneeraaminen osoittautui kalliiksi verrattuna säästetyn vuotoveden tuotantokustannuksiin. Aluemittaus oli toimenpiteistä useimmiten taloudellisesti kannattavin. Jokaiselle laitokselle on laskettu erikseen kolmen eri toimenpiteen investoinnin nettonykyarvo (€/laskutettu m³), ja laitokset on järjestetty suhteessa vuotoveden vähennyspotentiaaliin (mitattuna kuutioina verkostokilometriä kohden). persentiiliin epävarmuustarkastelussa (Suomen vesilaitosyhdistys 2020). Samaan aikaan vesihukan vähentämiseen tähtäävät toimet aiheuttavat kuitenkin omia ympäristövaikutuksiaan, jotka aiheutuvat työn, materiaalien ja infran käytöstä. Verkostovuotojen aiheuttaman vesihukan vähentäminen on tärkeä osa kestävää vesienhallintaa, mutta vuotavan veden määrän minimoinnilla ei automaattisesti päästä ympäristövaikutusten kannalta parhaaseen lopputulokseen. Laskelmissa ei kuitenkaan huomioitu mahdollista kapasiteettirajaa, jonka ylittäminen voi tehdä saneeraamisestakin selvästi kannattavampaa. Esimerkiksi Ranskassa tehdyssä tutkimuksessa määritettiin verkostovuotojen vähentämiseen tähtäävien toimenpiteiden ympäristövaikutuksia elinkaarianalyysin avulla. Aluemittauksessa oletettiin, että mittauskaivojen (virtaamaja painemittaus) lisääminen verkostoon vähentää vuotovesimäärää 30 % vuotojen vähennyspotentiaalista. Veden tai energian säästämiseksi tehtävillä toimenpiteillä on yleensä ympäristövaikutuksia Vesitehokkuus-hankkeessa tarkasteltiin ympäristövaikutuksia suppeasti veden tuotannosta, jakelusta ja lämmittämisestä aiheutuvien ympäristövaikutusten kautta
toimialarajoja laajemmin, kuten myös Vesitehokkuushankkeessa tehtiin vedenkäytön osalta. Water Research, 104, 231–241. Esimerkkinä hankkeessa toimi australialainen tutkimus, jossa tarkasteltiin veteen liittyvää energiankulutusta yhteiskunnan näkökulmasta (Lam ym. Vesilaitosyhdistyksen monistesarja nro 60. Kustannustehokkaimpia toimenpiteitä olivat kuuman veden käytön vähentäminen ja siihen liittyvä energiatehokkuuden lisääminen (esimerkiksi vettä säästävät suihkupäät ja muut vedenkäyttöä suihkussa vähentävät toimenpiteet). Toivottavasti aiheesta kertyy lähivuosina lisää tutkimustietoa, joka mahdollistaa kiertotaloudenkin kannalta tehokkaan riskiperustaisen omaisuudenhallinnan suunnittelun. Water research, 109, 287-298. The LCA of loss reduction scenarios in drinking water networks. Kiertotalous verkostojen kunnossapidon ja energiatehokkuuden näkökulmasta Vesitehokkuus-hankkeessa tarkasteltiin kiertotaloutta veden käytön näkökulmasta. Maveplan 1/3 11 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Suomen Vesilaitosyhdistys ry. A. Kuten tutkimuksessa havaittiin, saneeraamisella on huomattavat kustannusvaikutukset, joten verkostojen kunnossapidon ja palvelutason optimoinnilla on suurta merkitystä resurssitehokkuudessa. (2016) Up to what point is loss reduction environmentally friendly. (2020) Taloudellisesti ja ympäristön kannalta kestävä vedenkäytön tehostaminen talousvesihuollossa Suomessa. Yhteiskunnan näkökulmasta oli siis kustannustehokasta tarjota hankintatukea julkisella rahalla näihin kohteisiin. J. 2017). Putkien ja verkoston muiden osien käyttöiän tai kunnon ennustaminen vaatii: 1) järjestelmällistä tiedon keruuta ja dokumentointia, 2) osaamista ja malleja tiedon analysointiin, ja 3) vuoropuhelua palvelutasoon liittyvien strategisten tavoitteiden ja verkostojen kunnossapidon välillä. L., Kenway, S. Water 12(1), 195. Yksi suuri haaste on se, että putkien teknistä käyttöikää ei vielä ymmärretä riittävän hyvin. Tämä lähestymistapa havainnollistaa, että keskittyminen energiankäytön tehostamiseen jonkin ennalta määritetyn rajauksen sisällä voi aiheuttaa epätehokkuutta systeemitasolla. Pillot, J., Catel, L., Renaud, E., Augeard, B. Verkoston kunnossapidon osalta keskeisintä on optimoida palvelutaso siten, että hyvän vesihuollon kriteerien täyttäminen mahdollistuu. & Lant, P. Myös mallinnuksen hyödyntäminen voi mahdollistaa monia energiatehokkuutta lisääviä toimenpiteitä, kuten koko verkoston painetasojen optimoinnin tai yksittäisten pumppaamojen mitoituksen ja ajotapojen optimoinnin. & Vahala, R. & Roux, P. Kirjallisuus Ahopelto, S. (2017) City-scale analysis of water-related energy identifies more cost-effective solutions. (2020) Cost-benefit analysis of leakage reduction methods in water supply networks. Lam, K
Yksi ratkaisu olisi ottaa fosforia sekä typpeä talteen jätevesistä, jätevesilietteistä tai jätevesilietetuhkasta. Y hdyskuntien jätevesien ravinteiden talteenotto on noussut tärkeäksi ja kiinnostavaksi aiheeksi ympäri maailman, kun etsitään kestäviä ratkaisuja ympäristöongelmiin. Samaan aikaan tietoisuus lietteiden sisältämien raskasmetallien, mikromuovien ja muiden haitta-aineiden vaikutuksista on kasvanut ja näiden päätymistä pelloille halutaan rajoittaa. Jätevesien ravinteiden talteenotto tarjoaa mahdollisuuden sekä vähentää ympäristövaikutuksia että hyödyntää näitä resursseja uudelleen. Perinteisesti fosforia on louhittu fosfaattimalmeista, mutta tämä aiheuttaa ympäristöongelmia ja resurssien ehtymistä. Ympäristöministeriö on tukenut ravinteiden kierrätystä jo yli kymmenen vuotta ja tavoitteena on saavuttaa läpimurto ravinteiden kierrätyksessä. Teollisuudessa fosforia käytetään muun muassa erilaisissa pesuaineissa sekä sytytysaineena ampumatarvikkeissa. Edellä mainittujen seikkojen myötä onkin tärkeää tarkastella mahdollisia vaihtoehtoja turvaamaan riittävät ravinteet suomalaisen maatalouden käyttöön mahdollisimman puhtaassa muodossa. Muuttuneesta maailman tilanteesta johtuen epäorgaanisten lannoitteiden raaka-aineiden hinnat ovat nousseet viime vuosien aikana moninkertaisiksi ja saatavuus on vaikeutunut. Jätevesien fosforin talteenotto tarjoaa kestävämmän vaihtoehdon, jossa ravinteet saadaan kierrätettyä takaisin tuotantoketjuun. Tämä artikkeli perustuu Ramboll Finland Oy:n laatimaan yhdyskuntien jätevesien ravinteiden talteenoton menetelmäselvitykseen, jonka toimeksiantaja on ympäristöministeriö. Uudistunut ja uudistumassa oleva lainsäädäntö vaikuttaa lietteen hyötykäyttöön niin viherrakentamisessa, maisemoinnissa kuin maaja metsätaloudessa. Viimeisin uusi tukikokonaisuus aihepiiriin myönnettiin varautumisen ministeriötyöryhmän toimesta maaliskuussa 2022, jolla voidaan suunnata tukea yhdyskuntien jätevesien ravinneja energiapotentiaalin hyödyntämiseen. Miten yhdyskuntien jätevesien ravinteet saadaan talteen. Jätevedet sisältävät arvokkaita ravinteita, kuten typpeä ja fosforia, jotka voivat olla hyödyllisiä esimerkiksi maataloudessa tai teollisuudessa. Rahoitusta ravinteiden kierrätykseen on jaettu myös Euroopan Unionin elpymisja palautumistukivälineellä vuosille 2021-2025. Jotta ravinteiden talteenotosta tulee normaalia käytäntöä suomalaisilla jätevedenpuhdistamoilla, tarvitaan kustannustehokkaita kokonaisratkaisuja sekä investointeja. Fosforin ja typen alkuperä Fosfori on kriittinen ravinne maataloudelle, mutta sen luonnonvarat ovat rajalliset. – Talteenoton menetelmäselvitys NANNI ALIKLAAVU Prosessisuunnittelija Water & Wastewater Treatment nanni.aliklaavu@ramboll.fi JYRI RAUTIAINEN Liiketoimintapäällikkö Water & Wastewater Treatment TEEMU KOSKINEN Yksikönpäällikkö Water & Wastewater Treatment TONI TENLENIUS Konsultti Strategic Sustainability Consulting (ei ole enää Rambollilla töissä) IINA KÖNÖNEN Ympäristösuunnittelija Site Solutions I VENLA VISKARI Ryhmäpäällikkö Resource & Waste Management 12 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Jätevesien sisältämien ravinteiden merkitys on kasvanut viime vuosien muuttuneiden maailmanpoliittisten tilanteiden myötä ja samalla ravinteiden talteenottomenetelmät ovat myös kehittyneet
Vuonna 2020 lähes 62 000 kuivatonnia lietettä toimitettiin maatalouteen ja 55 000 kuivatonnia viherrakentamiseen. Kuva 1. Prosessista vapautuu ilmakehään kasvihuonekaasupäästöjä, kuten metaania, hiilidioksidia ja -monoksidia. Suomessa puhdistamolietteen käsittelymenetelmistä yleisimmät ovat mädätys ja kompostointi. Biokaasulaitoksella, mädätys, 37 214 t; 22 % Oma mädä?ämö, 102 416 t; 61 % Kompostoin?, 24 150 t; 14 % Pol?o, 3 851 t; 2,30 % Kalkkistabiloin?, 1450 t; 0,90 % Lie?een käsi?ely, kuivapaino (yht. Mädätetty liete toimitetaan usein jälkikompostoitavaksi. Puhdistamolietettä hyödynnetään pääasiassa maataloudessa ja viherrakentamisessa. •Kansallinen lainsäädäntö voi säädellä kansallisesti hyväksyttyjä ainesosia lannoitevalmisteissa, ja uusien ainesosien lisäämistä ainesosaluetteloon haetaan Ruokavirastolta. Vuoden 2021 tietojen perusteella suurin osa puhdistamolietteestä mädätetään (yli 80 %), noin kuudesosa kompostoidaan, noin kaksi prosenttia poltetaan ja alle prosentti kalkkistabiloidaan. 169 081 t) 13 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. •Uudistuva yhdyskuntajätevesidirektiivi pyrkii edistämään ravinteiden kierrätystä, hillitsemään ilmastonmuutosta ja tehostamaan energiatehokkuutta. Vastaavasti typellä on valtava merkitys maataloudessa ja teollisuudessa. Se on yksi tärkeimmistä kasvien ravinteista ja teollisuudessa typpeä käytetään laajalti esimerkiksi lannoitteiden, räjähteiden, muovien ja kemikaalien valmistuksessa. Kuivatun jätevesilietteen käsittely Suomessa YLVA-raportoinnin mukaan vuonna 2021. Lisäksi yksittäisissä kohteissa harjoitetaan polttoa ja kalkkistabilointia. Perinteisesti typpeä on tuotettu teollisesti synteettisesti Haber-Bosch-prosessilla, joka vaatii suuria määriä energiaa ja riippuen energian tuotantomuodosta fossiilisia polttoaineita. Valitettavasti typen tuottamisella ja käytöllä on myös merkittäviä ympäristövaikutuksia. Maailmanlaajuisesti erilaiset ravinteiden talteenottomenetelmät yleistyvät, mutta merkittävää läpimurtoa ei ole vielä tapahtunut. Tärkeimmät uudistukset voidaan tiivistää seuraavasti: •Kansallinen lannoitelaki (711/2022) on uudistunut ja sisältää EU:n lannoitevalmisteasetuksen (2019/1009) vaatimukset. Menetelmien taloudellisia toimintaedellytyksiä sekä lopputuotteen käytettävyyttä arvioitiin osana selvitystä. Uudistuva lainsäädäntö Jätevesilietteen hyötykäyttöön liittyvä lainsäädäntö on osittain uudistunut ja osittain uudistumassa. Ravinteiden talteenottomenetelmien selvitys Laaditun menetelmäselvityksen lähtökohtana oli päivittää ja fokusoida ravinteiden talteenottoon liittyviä tietoja sekä tunnistaa Suomessa vallitsevaan infrastruktuuriin ja olosuhteisiin käyttöönotettavat teknisesti edistyneet talteenottomenetelmät. Ravinteiden talteenottomenetelmiä kehitetään eri puolilla maailmaa jatkuvasti. •EU:n lannoitevalmisteasetuksessa määritellään, miten jätemateriaali voi lakata olemasta jätettä ja tulla hyväksytyksi EU-lannoitevalmisteeksi CE-merkinnän saamiseksi. •EU-lannoitevalmisteiden CE-merkintä mahdollistaa tuotteiden vapaan liikkuvuuden EU-markkinoilla, mutta kansallinen lainsäädäntö voi edelleen vaikuttaa markkinoille saattamiseen. Uusi lainsäädäntö koskee lannoitevalmisteiden tuoteluokituksia ja ainesosia. Ravinteiden erottelu lietteestä tai muista jätevesivirroista ja erillinen hyödyntäminen on mahdollista. Lietteen kuivapaino tonneina vuodessa. •Puhdistamolietedirektiivi (86/278/ETY) on evaluointivaiheessa ja saattaa tulevaisuudessa yhdistyä yhdyskuntajätevesidirektiiviin. Jätevesilietteen nykyinen käsittely ja hyödyntäminen Nykytilanteessa jätevesilietteen ravinteita hyödynnetään pääasiassa osana lietetuotteita ja varsinaista ravinteiden talteenottoa tehdään vain yksittäisissä kohteissa. •Uusi fosforiasetus (64/2023) koskee fosforin käyttöä lannoitevalmisteissa ja asettaa rajoituksia fosforin käytölle viljelijöille sekä viherja ympäristörakentamiselle
Menetelmien valinnassa huomioitiin niiden tekninen kypsyysaste ja soveltuvuus Suomen jätevesihuoltoon, infrastruktuuriin ja ympäristöolosuhteisiin. Vastaavasti kuin haihdutuksen ja strippauksen yhdistelmällä, NPHarvestilla saadaan ehkäistyä ongelmia mädätysprosessissa sekä pienennettyä puhdistusprosessiin palautuvaa ammoniumtyppikuormaa. Täydenmittakaavan laitoksia on Euroopassa kymmeniä. NPHarvest Rejektivesien ja muiden ravinnerikkaiden nestevirtojen käsittely nykyisillä puhdistusratkaisuilla on kallista ja niistä aiheutuu usein ongelmia puhdistusprosessille. Nostettaessa pH-arvoa kalsiumkarbonaatilla fosfori ja kalvoille haitallinen kiintoaine saostuvat fosforisakaksi. Menetelmällä saadaan talteen liukoisessa muodossa oleva fosfori, joten korkein talteenottoaste saavutetaan puhdistamoilla, joilla on biologinen fosforinpoisto. Saavutettavat hyödyt ja talteenottoaste typen osalta ovat vastaavat kuin edellisessä osiossa. Tämän vuoksi typen poistaminen rejektivesistä on joka tapauksessa tarpeellista. Osana selvitystä tarkasteltiin menetelmien teknistaloudellisuutta, nämä ja tarkemmat kuvaukset on luettavissa menetelmäselvityksen loppuraportista, joka löytyy ympäristöministeriön ravinteiden kierrätysohjelman nettisivuilta. Näitä voidaan käyttää joko suoraan peltoon levitettävinä typpilannoitteina, teollisuuskemikaalina tai lannoitevalmistuksen raakaaineina. Aalto-yliopistossa on jo vuodesta 2017 kehitetty NPHarvest-prosessia, josta on pian tulossa NPHarvest-yritys. Yritys aloittaa toimintansa tämän vuoden lopulla ja ensimmäisenä askeleena rakennamme mobiilin käsittelylaitteiston, jolla voimme käsitellä laajasti jätevesiä erilaisissa ympäristöissä. Menetelmällä saatavaa struviittia on joissakin olosuhteissa mahdollista käyttää lannoitteena sellaisenaan, jos ravinnesuhteet ovat kohteeseen sopivat. Lopputuotteena syntyy typpisuolaa sekä fosforija kalkkipitoista jauhetta. Struviitin saostus Struviittisaostusta voidaan käyttää lähinnä puhdistamoilla, joilla on käytössä biologinen fosforinpoisto, jolloin fosforia on rejektivedessä liukoisessa muodossa ja saadaan siitä saostettua magnesium-ammonium-fosfaatiksi eli struviitiksi. Näiden nestevirtojen typpi ja fosfori voidaan nähdä myös arvokkaana tuotteena. Riippuen toteutustavasta rejektiveden korkea typpipitoisuus voi aiheuttaa ongelmia joko itse biokaasuprosessissa, jos typpi alkaa konsentroitumaan lieteprosessiin, tai jätevedenpuhdistamon pääprosessissa, jossa ylimääräinen ammoniumtyppikuorma aiheuttaa merkittäviä kustannuksia, jotta puhdistusvaatimukset saavutetaan. Menetelmässä nestejakeen ammoniumtyppi muutetaan ammoniakiksi nostamalla pH-arvoa kalsiumkarbonaatin avulla ja muodostunut ammoniakki erotetaan kaasuja läpäisevällä kalvolla (hydrofobisilla kalvoilla), minkä jälkeen se saostetaan ammoniumsulfaatiksi kierrättämällä rikkihappoa ammoniakkiliuoksessa. Jos rejektiveden typpi pystytään vielä hyödyntämään ravinteena, voi se pienentää käsittelyn kustannuksia lopputuotteesta saatavan tuoton kautta. Typen talteenottoasteet tällä menetelmällä jätevedenpuhdistamolle tulevasta kuormasta ovat arviolta 9-10 % luokkaa. Teknologia perustuu typen strippaukseen hydrofobisilla kalvoilla ja fosforin saostamiseen kalsiumhydroksidilla. Lisätietoa: www.npharvest.fi – Juho Kaljunen, Tutkijatohtori, Aalto-yliopisto Ravinnerikas jätevirta Nesteenpoisto Fosforin talteenotto Liian kiintoaineen poisto Fosforituote Ammoniumsuola Käsitelty jätevirta Typen talteenotto Happo Ca(OH) Kiertoneste 14 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. NPHarvest NPHarvest-menetelmässä voidaan ottaa talteen ammoniumtyppeä ja fosforia mädätteen rejektivedestä. Prosessi on suunniteltu niin, että se sietää korkeaa kiintoainepitoisuutta eikä edellytä lämpötilan tai paineen nostamista. Vaihtelua talteenottoasteessa on muun muassa riippuen jäteveden lämpötilasta. Biokaasulaitoksilla on jo jonkin verran käytetty sinänsä hyvin perinteisiä ja vakiintuneita menetelmiä, haihdutusta ja strippausta, joilla ammoniumtyppi saadaan erotettua rejektivedestä ja väkevöityä nestemäiseksi ammoniakkivedeksi tai ammoniumsulfaatiksi. NPHarvest tarjoaa ja kehittää taloudellisesti houkuttelevaa ravinteiden talteenottoteknologiaa. Strippaus Jätevedenpuhdistamoiden ja biokaasulaitosten rejektivesissä on runsaasti typpeä ammoniumtyppenä. Fosforin talteenottoaste jätevedenpuhdistamolle tulevasta kuormasta on 20-35 % ja typen osalta tulevasta kuormasta saadaan talteen muutama prosentti. Seuraavassa on esitetty kyseiset menetelmät tiivistetysti. Menetelmäselvitys tehtiin kirjallisuuskatsauksena ja tarkempaan tarkasteluun valittiin seuraavat menetelmät: struviitin saostus, strippaus, NPHarvest, RAVITA, fosforin talteenotto vivianiittina sekä polton ja märkäkemiallisten talteenottomenetelmät tuhkasta yhdistelmä. Fosforia on mahdollista saada talteen yli 40 % jätevedenpuhdistamolle tulevasta kuormasta, kun puhdistamolla on biologisen fosforinpoisto
(HSY/Sini Reuna) 15 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Prosessissa tuotettu fosforihapon ylimäärä voidaan hyödyntää teollisuudessa tai esimerkiksi rejektiveden typen strippauksessa, jolloin jätevedenpuhdistamon talteenottoprosessi kattaa molemmat pääravinteet. Näin voidaan saada jopa 50 % tulevan jäteveden fosforista talteen. Viikinmäen jätevedenpuhdistamolle rakennettu pilot-laitteisto vastaa kooltaan AVL 1000:n puhdistamon talteenottotarpeita. Siitä muodostuu lähinnä lannoitevalmistuksen tai muun teollisuuden raaka-ainetta, joka vaatii vielä jatkoprosessointia. RAVITA™ RAVITA™-menetelmässä jäteveden fosfori saostetaan vasta aivan viimeisenä prosessivaiheena kemialliseksi lietteeksi, josta se uutetaan fosforihappoa sisältäväksi lopputuotteeksi. Ensimmäiset askeleet RAVITA™-prosessin täyden mittakaavan toteutukseen otettiin Ympäristöministeriön rahoittamassa RAHI-hankkeessa, joka toteutettiin yhteistyössä Jyväskylän Seudun Puhdistamon ja Porvoon Veden kanssa vuosina 2021-2022. Fosforin talteenotto vivianiitina Mädätetystä lietteestä voidaan erottaa raudan kanssa vivianiitiksi sitoutunutta fosforia magneettisilla erottimilla. Vivianiitin talteenoton etuna on, ettei se vaadi erillisiä kemikaaleja kemiallisella fosforinpoistonlaitoksella, jossa saostuskemikaalina RAVITA™-prosessin kehitystyö jatkuu isommassa mittakaavassa HSY:n kehittämässä RAVITA™-prosessissa jäteveden fosfori otetaan talteen jälkisaostusvaiheessa. Ammoniumsuoloja voidaan käyttää joko suoraan peltoon levitettävinä typpilannoitteina tai lannoitevalmistuksen raaka-aineina. Loppuosa fosforista jää puhdistamon aiemmista prosessivaiheista poistettaviin lietejakeisiin ja niistä lopulta mädätettyyn lietteeseen, jota prosessoidaan edelleen esimerkiksi orgaanista ainetta sisältäväksi maanparannustuotteeksi. Jotta saavutetaan mahdollisimman korkeaa talteenottoaste, on esija rinnakkaissaostuksesta luovuttava. Saostuskemikaali ja osa fosforihaposta kierrätetään takaisin prosessissa käytettäviksi. – Sini Reuna, projekti-insinööri, Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä HSY – Maria Valtari, yksikön päällikkö, Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä HSY Jälkisaostusvaiheen lietteen kuivauksen testausta Nenäinniemen jätevedenpuhdistamolla. Tämän lisäksi prosessi soveltuu käytettäväksi hyvin erilaisissa toimintaympäristöissä. RAVITA™-prosessin kehitystyö jatkuu pilot-koeajoilla pienemmän mittakaavan optimointikokeiden lisäksi. RAHI-hankkeessa laaditun selvityksen perusteella RAVITA™-prosessin vaatiman jälkisaostuksen toteuttaminen olisi mahdollista esimerkiksi Hermanninsaaren jätevedenpuhdistamolla varsin vähäisin muutoksin. Varastointija kuljetuskustannuksien minimoimiseksi liuos voidaan konsentroida esimerkiksi haihduttamalla, jolloin lopputuotteen arvo myös nousee. Syntynyt fosforisakka liuotetaan laimeaan fosforihappoon, joka käsitellään uutolla siten että fosforihappo ja saostuskemikaali erottuvat omiksi jakeikseen. NPHarvest-menetelmällä lopputuotteena saadun ammoniumsuolaliuoksen pitoisuus on alhainen, 2-3 %. (HSY/Siiri Närvänen) Viikinmäen RAVITA™-pilotin kiekkosuodatin. Fosforipitoisen lopputuotteen kehitys on vielä kesken. RAVITA™-prosessilla saadaan talteen arviolta 50–60 % puhdistamolle tulevasta fosforista, ja se soveltuu kaikenkokoisille puhdistamoille. Hankkeessa testattiin Nenäinniemen jätevedenpuhdistamon jälkikäsittelyvaiheessa syntyvän kemiallisen lietteen, eli kiekkosuodatinten pesuvesien, kuivausta hyvin tuloksin. Samalla saostuskemikaalia saadaan osittain kierrätettyä takaisin jälkisaostukseen. Tällä menetelmällä saatava rautafosfaattiliete ei vielä sellaisenaan sovellu lannoitteeksi
Turun Topinojan laitokselta hyviä tuloksia. Vivianiittilietettä syntyy noin 10 % mädätejäännöksestä ja loppuosa johdetaan lietteen jatkokäsittelyyn. Mädätejäännöksen fosforipitoisuus alenee talteenoton ansiosta alle puoleen alkuperäisestä, mikä helpottaa jäännöksen hyödyntämistä orgaanisena maanparannusaineena. Periaatteessa soveltuu, vaatii prosessin muuttamisen biologiseksi fosforinpoistoksi. Polton ja tuhkan märkäkemiallisen käsittelyn yhdistelmä Puhdistamoliete voidaan polttaa joko puhdistamon yhteyteen rakennetussa polttolaitoksessa tai liete voidaan kuljettaa muualla sijaitsevaan suurempaan polttolaitokseen. Vaatii jätevesilietteen tai mädätetyn lietteen polton *TRL = Technology readiness level, eli tekniikan kypsyysaste 16 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Yhteenvetotaulukko tarkastelluista ravinteiden talteenottomenetelmistä. TetraPhos: voidaan hyödyntää lannoitteiden valmistuksessa tai muualla teollisuudessa. Menetelmän talteenottoaste on jopa 60 % tulevasta fosforista. pitoisuus noin 2-3 % (n. NPHarvest Rejektivesi 6-7 . 60 % P Vivianiittiliete (Fe?(PO?)?*8(H?O)) Vaatii jatkokäsittelyä kuten puhdistuksen, voidaan hyödyntää raaka-aineena lannoiteteollisuudessa Soveltuu, vaatii mädätyksen. Poltto, Endev Liete 8-9 Fosforipitoinen tuhka Nykyisen lainsäädännön puitteissa ei voida käyttää suoraan lannoitteena. Raskasmetallien ja haitta-aineiden tulee olla alle lainsäädännön rajojen. Huittisen puhdistamolla pilotoitu. on käytössä rautasuola. Soveltuu Suomeen, lietteenpolttolaitos Rovaniemellä. Vivianiitin talteenotto Mädätetty liete (tai sakeutettu liete) 7 . Ravinteiden talteenoton näkökulmasta puhdistamoliete olisi poltettava erikseen, jotta siitä saatavasta Taulukko 1. Fosforirikkaan jakeen jatkokäsittely ja käyttömahdollisuudet kehityksessä Kehitetty Suomessa, täyden mittakaan laitoksia ei ole vielä. 50 % P Fosforihappo (H?PO?) Voidaan hyödyntää ammoniumin strippauksessa tai raaka-aineena lannoiteteollisuudessa Suunniteltu suomalaisille jätevedenpuhdistamoille, vaatii jälkikäsittelyn kuten kiekkosuodatuksen. Voidaan hyödyntää raaka-aineena lannoitteiden tuotannossa. 3 % N Struviitti (MgNH?PO. Sakeutettu liete voisi olla vaihtoehto mädätteelle, mutta pilotoinnit vielä kesken. Talteenottomenetelmä Syöte TRL* Talteenottoaste (JVP:n tulevasta) Lopputuotteen koostumus Lopputuotteen jatkokäyttö / -käsittely Menetelmän soveltuvuus Suomeen Struviitin saostus Rejektivesi (tai mädätetty liete) 9 . Märkäkemiallinen käsittely AsH?Phos® TetraPhos® Tuhka 8 < 86 % P AsH?Phos: Kalsiumfosfaatti (Ca?(PO?)?OH) TetraPhos: Fosforihappo (H?PO?) AsH?Phos: voidaan hyödyntää suoraan lannoitteena tai lannoitteiden valmistuksessa. 25 g/l) Fosforirikas liete, jossa fosfori CaP-yhdisteinä Vaatii konsentroinnin tai kiteytyksen mieluiten ennen kuljetusta. * 6(H?O)) Voidaan käyttää periaatteessa suoraan lannoitteena, mikäli ravinnesuhteet ovat oikeat. RAVITA™ Jälkisaostettu kemiallinen liete 6-7 . 25 % P . 10 % N Ammoniakkivesi, ammoniumsulfaattiliuos tai ammonium nitraatti Voidaan hyödyntää lannoitteiden tuotannossa tai muualla teollisuudessa Soveltuu, vaatii lietteen mädätyksen. Strippaus Rejektivesi 9 . 10 % N < 43 % P (BioP) Ammonium sulfaattiliuos, jonka NH
Luonnonvarakeskus. Återvinning av näringsämnen från avlopp. 2022. En litteraturstudie. Polton etuna on, että samalla merkittävästä osasta lietemassaa päästään eroon ja jäljelle jää vain tuhkajae, joka voi vaatia vielä jatkokäsittelyä ennen loppusijoitusta. Polton heikkoutena on, ettei lietteen sisältämää typpeä tai hiiltä saada talteen. Näitä laitoksia ei vielä ole täydessä mittakaavassa käytössä ja Euroopassa ensimmäiset ovat vasta rakenteilla. Suoran lannoitekäytön ehtona on, että ravinnesuhteet on säädetty kuhunkin käyttökohteeseen sopiviksi. Märkäkemiallisia talteenottomenetelmiä hyödynnetään patentoiduissa teknologioissa kuten TetraPhos® ja Ash2Phos®. Referenssilaitosten lukumäärä on vielä hyvin rajallinen ja käyttökokemuksia on kertynyt vasta lyhyeltä ajalta ja vain joidenkin tekniikoiden osalta. Johtopäätökset Ravinteiden talteenottoon on markkinoilla olemassa riittävän kypsää teknologiaa täyden mittakaavan laitosten rakentamiseksi. Vesilaitosyhdistys, Helsinki. Fosforin tai typen erottaminen jätevedenpuhdistamoiden ainevirroista aiheuttaa käytännössä aina lisäkustannuksia jätevedenpuhdistamoille ja sitä kautta edelleen vesihuoltolaitosten asiakkaiden jätevesimaksuihin korotustarvetta. (2021). 17 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. 2021. Tuhkaa voidaan tietyin edellytyksin käyttää myös sellaisenaan lannoitekäyttöön, jos säädöksiin tulossa olevat muutokset sen mahdollistavat. Olemassa olevat jätevesija lietteenkäsittelyratkaisut rajaavat mahdollisia talteenottoratkaisuja soveltuvuutta osittain. Jätevesien ravinteet kiertoon turvallisesti ja tehokkaasti. Tästä näkökulmasta menetelmät, joilla aikaansaadaan kustannustehokas kokonaisratkaisu puhdistamolietteiden asianmukaiseen käsittelyyn, olisivat potentiaalisimpia. Suomen ympäristökeskuksen raportteja 18/2021. 2023. Luonnonvaraja biotalouden tutkimus 10/2023. Yhdyskuntalietteen käsittelyn ja hyödyntämisen nykytilannekatsaus. Ravinteiden talteenotto ei ole vielä kovin kannattavaa liiketoiminnallisesti ilman tukea ja ennustettavan pitkäkestoisen markkinanäkymän luontia lainsäädännön keinoin. Fosforin kierrätyksen tarve ja potentiaali kasvintuotannossa: Synteesiraportti. Lemola, R., Uusitalo, R., Luostarinen, S., Tampio, E., Laakso, J., Lehtonen, E., Skyttä, A. Jätevesilietteen poltolla ja tuhkan märkäkemiallisella käsittelyllä voidaan saada talteen jopa 85 % jätevedenpuhdistamolle tulevasta fosforikuormasta. Malovanyy A., Johannesdottir S., Schwede S., Ahlgren S., Flodin E., Shanmugam K. Menetelmillä saatavat lopputuotteet ovat korkealaatuinen fosforihappo tai rakeistettua kalsiumfosfaatti, jotka soveltuvat teknisesti sellaisenaan lannoitekäyttöön tai lannoitetuotantoon. Vilpanen, M., Seppälä P. SVUrapport 2022-6. Vielä on epäselvää, kohdistuvatko tulevaisuudessa mahdollisesti voimaan astuvat vaatimukset ravinteiden talteenottoon liittyen jätevedenpuhdistamoihin vai lietteen jatkokäsittelijöihin. & Turtola, E. Poltto on mahdollista toteuttaa energiaomavaraisesti ja muodostuvaa lämpöenergiaa voidaan optimitilanteessa johtaa esimerkiksi kaukolämpöverkkoon. Vesilaitosyhdistyksen monistesarja nro 71. Tämän vuoksi lietteen erillispoltto biokaasulaitosten yhteydessä on varteenotettava ratkaisu, koska silloin laitoksen yksikkökoko on jo valmiiksi riittävän iso ja tukipolttoaineena voidaan käyttää samasta lietteestä saatua biokaasua. tuhkasta voitaisiin erottaa fosfori tehokkaasti. Siitä aiheutuvat kustannukset valuvat kuitenkin viime kädessä jäteveden tuottajilta perittäviin jätevesimaksuihin. Fosforin talteenotto uuttamalla tuhkasta märkäkemiallisilla menetelmillä on kannattavinta toteuttaa keskitetyissä laitoksissa. Joissakin tapauksissa typen talteen ottaminen rejektivesikierroista voi tulevaisuudessa olla laitoksille houkuttelevaa osana typenpoiston kokonaistehokkuuden parantamista. Tuhkaa on mahdollista varastoida pitkiäkin aikoja tai toisaalta sitä voidaan kuljettaa pidempiäkin matkoja jatkokäsittelyyn, sillä määrä on pieni verrattuna alkuperäiseen märkälietemäärään. Svenkst Vatten. Vesihuoltolaitosten intressi ravinteiden talteenoton edistämiseen liittyy laajemmin puhdistamolietteiden asianmukaisen ja kustannustehokkaan käsittelytavan saavuttamiseen pitkäaikaisena kokonaisratkaisuna. Kirjallisuus Lehtoranta, S., Malila, R., Fjäder, P., Laukka, V., Mustajoki, J., & Äystö, L. Jossain määrin vesihuoltolaitokset ja puhdistamot ovat siirtäneet ravinteiden talteenottoon liittyvät intressit lietteiden jatkokäsittelystä vastaaville toimijoille, kuten biokaasulaitoksille. Täysin markkinaehtoiseen investointiin nämä asettavat rajoitteita ja riskejä tällä hetkellä
Hanke toteutettiin vuosien 2021 ja 2022 aikana. Vesihuoltolaitosten ulkopuolella ei puolestaan ole ymmärrystä siitä, että kiinteistöltä lähtevä jäteveden lämpö ei ole heitetty hukkaan, vaan se on olennaisen tärkeää biologiselle jätevedenpuhdistukselle. Hankekonsortioon kuului vesija energialaitoksia pääkaupunkiseudulta ja Turun seudulta: Helsingin seudun ympäristöpalvelut HSY, Turun seudun puhdistamo Oy, Turun Vesihuolto Oy ja Turun Seudun Vesi Oy sekä Helen Oy, Fortum Power and Heat Oy ja Turku Energia. Vaikutuksia verrattiin kiinteistökohtaisessa lämmöntalteenotossa saavutettavaan lämpöenergiahyötyyn. Lämpötilan laskun vaikutuksia jätevesien viemäröintiin ja puhdistamoiden käsittelyprosessiin laskettiin ja mallinnettiin, erityisesti vaikutusta typenpoistotehoon. Jäteveden lämpö on kuitenkin samalla välttämättömyys jäteveden biologiselle käsittelylle, erityisesti typenpoistolle. Viisi työpaketeista oli toisistaan riippumattomia ja kuudennessa vedettiin yhteen työpakettien 1–5 tulokset ja laskettiin talteen otetun lämmön ja typenpoistotehon heikentymisen ristikkäisvaikutukset. Hankkeessa määritettiin lämmöntalteenoton energiatase kaupungissa sisältäen keskitetyn lämmön talteenoton raakavedestä, kiinteistökohtaisesti jätevedestä ja keskitetyn kaukolämmön ja kaukokylmän tuotannon käsitellystä jätevedestä. Hankkeen toteutus Lämmöntalteenoton energiatase kaupungissa ja vaikutus jätevesien käsittelyyn (JV-LÄMPÖ) -hankkeen päätutkimuskysymys oli, mikä on kaupungin mittakaavassa paras tapa hyödyntää veden ja jäteveden lämpösisältöä, kun otetaan huomioon sekä energia että vaikutukset jäteveden käsittelyyn ja viemäröintiin. Hanketta koordinoi Gaia Consulting Oy. Vesihuoltolaitoksilla ei ole tietoa hyödynnettävistä energiamääristä, ja puhdistamoa edeltävät talteenottoratkaisut nähdään herkästi ainoastaan uhkana. Ymmärrys jäteveden lämmön energiapotentiaalista ja vaikutuksista jätevedenpuhdistukseen on hajautuneena. Hanke sai ympäristöministeriön myöntämää valtionavustusta Ravinteiden kierrätyksen ja jätevesien käsittelyn energiatehokkuuden hankkeiden avustushaussa 2020. Hankkeessa perehdyttiin myös lämmön talteenoton ja varastoinnin innovatiivisiin menetelmiin hyödyntäen varastointia faasiANNA KUOKKANEN projektipäällikkö Helsingin seudun ympäristöpalvelut HSY anna.kuokkanen@hsy.fi TUOMAS RAIVIO johtaja Gaia Consulting Oy tuomas.raivio@gaia.fi KRISTIAN SAHLSTEDT osastonjohtaja, jätevedenpuhdistus Helsingin seudun ympäristöpalvelut HSY Vuosina 2021–2022 toteutetussa laajassa hankkeessa tuotettiin tietoa eri lämmöntalteenottotapojen vaikutuksista koko kaupungin tai viemäröintialueen mittakaavassa, sekä energiahyödyn että jätevesien viemäröintiin ja puhdistukseen kohdistuvien vaikutusten osalta. Työpakettien toteuttajat olivat VTT Oy, Fluidit Oy, Afry Finland Oy, Aalto yliopisto ja Gaia Consulting Oy. Hanke toteutettiin kuutena erillisenä työpakettina, joista kustakin tuotettiin oma loppuraporttinsa. J äteveden sisältämä lämpö on merkittävä resurssi, jonka nykyistä tehokkaampaan hyödyntämiseen kohdistuu paljon ja perusteltua kiinnostusta. Typellä on merkittävä rooli Itämeren rehevöittäjänä ja yhdyskuntien jätevedenpuhdistamoilla keskeinen rooli typpikuormituksen pienentäjänä. Lisäksi laskettiin vesistöön johdettavan typpikuorman kasvun estämiseksi tarvittavia puhdistamoinvestointeja. Lämmöntalteenoton energiatase kaupungissa ja vaikutus jätevesien käsittelyyn -hanke 18 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA
Käytännöt eri maissa vaihtelevat merkittävästi: Norjassa rohkaistaan jätevesilämmön talteenottoon, kun Ruotsissa puolestaan edellytetään vesilaitoksen lupaa. Hankkeessa valmistuneet raportit ja opinnäytetyöt: Ahonen M. ja Mäntylä I. Jätevesiverkkojen lämmönsiirtosimulaattorin kehitys ja hukkalämmön talteenoton mallintaminen. Suositeltavimmaksi tavaksi sääntelyn toteuttamiseksi Suomessa katsottiin liittymäsopimus tai paikallinen sääntely kunnan rakentamismääräyksissä. Ilman investointeja biologiseen puhdistuskapasiteettiin tämä johtaa vesistöön päätyvän typpikuorman kasvuun. Erityisen kiinnostavana vaihtoehtona hankkeessa nousi esiin raakaveden lämmöntalteenotto. ja Wallin A. (2022). Gaia Consulting. (2022). (2022). Lämmöntalteenoton energiatase kaupungissa ja vaikutus jätevesien käsittelyyn yhteenveto. muunnosmateriaaleihin ja kerätyn lämmön erilaisiin käyttötapoihin keskittyen erityisesti lämmön hyödyntämiseen talvikuukausina. Hankkeessa toteutetun selvityksen perusteella ohjaustarve Euroopassa on toistaiseksi ollut vähäistä. (2022). Talteenotolla ennen jätevedenpuhdistamoa on kuitenkin selkeä, haitallinen vaikutus kokonaistypenpoistoon, mikä korostuu erityisesti talvikaudella, jolloin jäteveden lämpötilat ovat matalia jo ilman talteenottoa. Lämpövarastointitekniikat jäteveden lämmön varastoimiseksi Suomessa. Jäteveden lämmöntalteenoton energiatase kaupungissa. Kaikki hankkeessa valmistuneet raportit ja 1.11.2022 pidetyn päätösseminaarin esitykset ovat saatavilla hankesivuilta: https://www.hsy.fi/jatevesilampo/tulokset/. Aalto-yliopiston diplomityö. Raivio T., Airaksinen J., Värre U., Kuusela-Opas E. Gaia Consulting. Pitkänen A. Jätevesilämmön talteenoton sääntelymahdollisuudet. Laitinen A. Myös prosessihäiriöiden riski kasvaa. Hankkeen tapaustutkimuksen verkostosimulointien perusteella vesi, joka saapui kuluttajille pitkässä verkostossa, oli joka tapauksessa lähellä maaperän lämpötilaa, eikä lämmön talteenotolla näin ollen ollut haitallista vaikutusta veden käyttäjille tai muille osapuolille. Aalto University Master’s Thesis. Palin J. Poimintoja tuloksista Pelkästään talteenottopotentiaalin näkökulmasta hajautettu, kiinteistökohtainen talteenotto oli tehokkainta huolimatta vaikutuksesta tarkasteltujen kohteiden jo olemassa oleviin keskitettyihin puhdistetun jäteveden lämmöntalteenottolaitoksiin. 19 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Lämpöenergiataseeseen vaikuttavia tekijöitä ja niiden välisiä kytkentöjä kaupunkienergiajärjestelmässä. Tampereen yliopiston diplomityö. Verkostomallinnusten perustella verkostossa tapahtuvan lämpöhäviön pieneneminen tasasi osittain lämmöntalteenoton aiheuttaman lämpötilan muutosta. Effects of wastewater heat recovery on nitrogen removal in Finnish wastewater treatment plants. (2021). Lisäksi hankkeessa selvitettiin lainsäädäntökatsauksen, kansainvälisten vertailujen ja haastattelujen avulla käytäntöjä ja lainsäädännöllisiä ja hallinnollisia ohjauskeinoja Suomessa, Pohjoismaissa, Saksassa ja Englannissa. Kolme hankkeen loppuraporteista oli diplomitöitä, ja yhdessä työpaketeista kehitettiin uusi, lämpöteknisen toiminnan mallintamisen mahdollistava toiminnallisuus olemassa olevaan viemärimallinnusohjelmistoon. 2022. VTT
Jätevedenpuhdistamon hiilijalanjäljestä ehkäpä merkittävin osa koostuu voimakkaan kasvihuonekaasun typpioksiduulin (N?O) päästöistä, joita muodostuu nitrifikaation ja denitrifikaation aikana osana biologista typenpoistoa. Mittausten suunnittelussa käytettiin apuna HSY:n Viikinmäen puhdistamolla tehtyä typpioksiduulitutkimusta, sillä typpioksiduulipäästöjä on mitattu puhdistamon poistokaasusta jo vuodesta 2012 lähtien. Typpioksiduulin voimakkuuden vuoksi vähäisetkin päästömäärät ovat merkittäviä. Suurimman osan typpioksiduulista on havaittu vapautuvan ilmastuksen aikana, sillä ilmastus voimistaa kaasunsiirtoa, jolloin liukoisesta typpioksiduulista muodostuu kaasumainen kasvihuonekaasupäästö (Blomberg ym., 2018). Viikinmäen oletettiin edustavan hyvin olosuhteita suomalaisilla puhdistamoilla. Suorat kasvihuonekaasut jätevedenkäsittelyssä -hankkeessa päästöjä mitattiin viidellä puhdistamolla. K unnat ovat asettaneet kunnianhimoisia hiilineutraaliustavoitteita, joiden saavuttamiseksi myös vesihuollon ilmastovaikutuksiin tulee kiinnittää huomiota. Typpioksiduuli on yksi voimakkaimmista kasvihuonekaasuista, sillä se lämmittää ilmakehää noin 300 kertaa hiilidioksidia tehokkaammin sadan vuoden aikajänteellä laskettuna. Awaiteyn (2020) laskemista neljän jätevedenpuhdistamon hiilijalanjäljistä yli 50 % koostui biologisen typenpoiston typpioksiduulipäästöistä. Siksi on tärkeää kerätä tietoa hiilijalanjäljen leikkaustoimien vaikutuksista typpioksiduulipäästöihin. Suorat kasvihuonekaasut jätevedenkäsittelyssä -hankkeessa mitattiin typpioksiduulipäästöjä viidellä suomalaisella jätevedenpuhdistamolla, jotta voitiin kartoittaa päästötasoa vakiopäästökerrointa luotettavammin. Lisäksi nitrifikaation on havaittu Viikinmäessä olevan merkittävin typpioksiduulin päästöreitti. Lisäksi puhdistamoilta kerättiin prosessidataa, jonka pohjalta laskettiin typpioksiduulin kokonaispäästöt ja päästökerroin sekä tutkittiin päästöihin mahdollisesti vaikuttavia tekijöitä. 4–19 päivän mittausjaksoja suoritettiin yksi tai kaksi kullakin puhdistamolla. Ilmastuslohkoista vapautuvaa kaasua kerättiin asentamalla altaaseen kupu, johon oli kiinnitetty letku kaasun johtamiseksi kaasuanalysaattorille. Hankkeen rahoittivat Vesihuoltolaitosten kehittämisrahasto, HS-Vesi, JS-Puhdistamo, Tampereen Vesi, Turun seudun puhdistamo ja Nivos. Tulokset julkaistiin osana kahta Aalto-yliopiston diplomityötä (Hilander 2022; Sieranen 2023). Typpioksiduulimittaukset puhdistamoilla Hankkeen aikana typpioksiduulipäästöjä mitattiin jätevedenpuhdistamoilla Akaassa, Jyväskylässä, Mäntsälässä, Tampereella ja Turussa. Näihin pohjaten mittauksia puhdistamoilla tehtiin vain ilmastuslinjojen ilmastetuista lohkoista, vaikka typpioksiduulipäästöjä voi muodostua myös ilmastuslinjojen hapettomissa lohkoissa sekä jälkiselkeyttimissä. Vakiokertoimen käyttöön liittyy kuitenkin epävarmuutta, sillä päästötasossa on havaittu kausittaista vaihtelua ja selkeitä eroja puhdistamoiden välillä. Typpioksiduulipäästöt – jätevedenpuhdistamon hiilijalanjäljen suuri pala MILLA SIERANEN tutkimusapulainen, Aalto-yliopisto milla.sieranen@aalto.fi HELENA HILANDER prosessi-insinööri, AFRY helena.hilander@afry.com 20 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Typpioksiduulipäästöt kattavat tyypillisesti yli puolet jätevedenpuhdistamon hiilijalanjäljestä. Typpioksiduulipäästöjen määrittäminen perustuu tyypillisesti vakiopäästökertoimeen. Kuva 1 havainnollistaa mittausjärjestelyä. Typpioksiduuli on voimakas kasvihuonekaasu, jota vapautuu osana biologista typenpoistoa jätevedenkäsittelyssä