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
Viidellä puhdistamolla mitatut typpioksiduulin päästökertoimet. Typpioksiduulipäästöjä kuvaavat päästökertoimet Mittausdatan pohjalta lasketut typpioksiduulin päästökertoimet on esitetty oheisessa taulukossa kullekin mittausjaksolle. Korkeimmista päästökertoimista kaksi (1,3 ja 1,8 %) mitattiin vain nitrifikaatiota sisältävässä prosessissa, jollaisessa päästötaso vaikuttaisi olevan korkeampi verrattuna myös denitrifioivaa tilavuutta sisältävään prosessiin. Typpioksiduulimittausten mittausjärjestely. Taulukko 1. Puhdistamo Päästökerroin, N?O-N päästöjen osuus tulevasta typpikuormasta (%) Lämpötila ilmastuksessa < 12 °C Lämpötila ilmastuksessa > 12 °C Akaa 0,2 Jyväskylä (Nenäinniemi) 1,3 1,0 Mäntsälä 1,8 0,04 Tampere (Viinikanlahti) 0,08–0,4 Turku (Kakolanmäki) 1,7 0,09 21 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Kylmien olosuhteiden aiheuttamat haasteet typenpoistolle saattavat näin ollen kasvattaa myös typpioksiduulipäästöjä. Päästökertoimet kuvastavat selkeää vaihtelua, jota typpioksiduulipäästöissä havaittiin puhdistamoiden ja mittausKuva 1. Kansainvälinen ilmastopaneeli IPCC (2019) on ehdottanut vakiopäästökertoimeksi 1,6 %, joka on hyvin lähellä korkeimpia mitattuja päästökertoimia. Korkeimmat päästökertoimet 1,3–1,8 % mitattiin lämpötilan ollessa alle 12 °C ja vastaavasti alle 0,1 %:n kertoimet yli 12 °C:n olosuhteissa. Lämpimissä olosuhteissa vakiokerroin voi kuitenkin yliarvioida päästötasoa. Kerroin suhteuttaa typpioksiduulina vapautuvan typen (N?O-N) osuuden puhdistamolle tulevaan kokonaistyppikuormaan
17.12. 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Ha pp ip ito isu us (m g/ l) N. Federici, 2019 Refinement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories (Volume 5). Switzerland: IPCC. Vertailu muihin prosessiparametreihin paljasti, että kohonneita päästöjä mitattiin muun muassa alhaisissa happipitoisuuksissa (1,0 mg/l) ja pH:ssa (alle 6), joita havainnollistavat kuvat 2 ja 3 . Carbon Footprint of Finnish Wastewater Treatment Plants. Äärimmäisessä tapauksessa energiaa tai kemikaaleja säästämällä leikatut hiilidioksidiekvivalentit tulisivat korkojen kera takaisin kasvaneina typpioksiduulipäästöinä. IPCC. 2019. Shermanau & S. Tämän vaikutusta typpioksiduulipäästöihin tulisi kuitenkin tutkia, sillä tässäkin tutkimuksessa päästöjen löydettiin selkeästi kasvavan alhaisissa happipitoisuuksissa. 2023. 2018. Alhainen pH kasvatti typpioksiduulipäästöjä. Blomberg, K., Kosse, P., Mikola, A., Kuokkanen, A., Fred, T., Heinonen, M., Mulas, M., Lübken, M., Wichern, M. O (g /N m ³) N2O pH N?O Kirjallisuus Awaitey, A. Wastewater treatment and discharge. Hankkeessa tehty tutkimus jatkuu Aalto-yliopiston ja Oulun yliopiston yhteisessä CIS-FIN-hankkeessa, johon on saatu rahoitus Maaja vesitekniikan tuelta. 117 s. Hiilijalanjäljen leikkaaminen ja typpioksiduulipäästöt Typpioksiduulin päästökertoimen ollessa noin 1–2 % koostuu valtaosa puhdistamon hiilijalanjäljestä biologisen typenpoiston aikana muodostuvasta typpioksiduulista. Sieranen, M. Lisäksi löytyi viitteitä, että kohonneet liuenneen nitriitin pitoisuudet sekä denitrifikaation hiililähteen huono hallinta voivat kasvattaa typpioksiduulipäästöjä. Hilander, H. 14.12. Ngarize, A. Espoo. Jamsranjav, M. Muita hiilijalanjälkeä pienentäviä toimia suunnitellessa tulisikin huomioida mahdolliset vaikutukset typpioksiduulipäästöihin. Kranjc, B. 11.12. Esimerkiksi alentamalla hapen asetusarvoa voitaisiin vähentää ilmastuksen energiantarvetta. ISBN: 9784-88788-232-4. Puhdistamon hiilijalanjäljen leikkaamiseen on ehdotettu muun muassa energiaa ja kemikaaleja säästäviä toimia. 2022. Diplomityö. Development of an Extended ASM3 Model for Predicting the Nitrous Oxide Emissions in a Full-Scale Wastewater Treatment Plant. O (g /N m ³) N2O Happipitoisuus N?O Kuva 3. Fukuda, S. Diplomityö. 22 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Espoo. Espoo. Nitrous oxide emission dynamics and emission factors of two Finnish wastewater treatment plants. jaksojen välillä. & Vahala, R. Aalto-yliopisto, Rakennetun ympäristön laitos, vesija ympäristötekniikka. 78 s. pH N. Environmental Science and Technology, 52(10): 5803–5811. Kuva 2. Osako, Y. Aalto-yliopisto, Rakennetun ympäristön laitos, vesija ympäristötekniikka. Typpioksiduulipäästöt olivat korkeimmillaan alhaisissa happipitoisuuksissa. 84 + 8 s. Pyrozhenko, P. 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 05.12. Calvo Buendia, K. Nitrous oxide emissions at three Finnish wastewater treatment plants. Aallossa tutkimus keskittyy typpioksiduulipäästöjen pidempiaikaiseen mittaukseen sekä mallinnuksen kehitykseen työkaluksi, jolla voitaisiin suomalaisissa olosuhteissa ennustaa päästötasoa. Tanabe, A. 20.12. Aalto-yliopisto, Rakennetun ympäristön laitos, vesija ympäristötekniikka. Teoksessa E. Diplomityö. 2020. 08.12
UUMA4-ohjelmassa laadittu opas Tekniset verkostot uusiomaarakenteissa pyrkii opastamaan verkostonomistajia UUMA-materiaalien hyödyntämisessä. Näin ollen rakennusosa, jossa uusiomateriaalia voidaan hyödyntää, määräytyy pitkälti teknisten ominaisuuksiensa puolesta. Kuva 1. Maarakentamisessa käytettävät uusiomateriaalit vaihtelevat tyypillisesti muodostumistavan sekä teknisen kelpoisuuden ja ympäristökelpoisuuden osalta. ESRA MARVIN team leader, Water Infrastructure and Climate Adaptation Ramboll esra.marvin@ramboll.fi MATIAS NAPARI Project Manager, Geotechnical Engineering Ramboll matias.napari@ramboll.fi Uusiomateriaalit verkostorakentamisessa Vaikka uusiomateriaalein käyttö alkaa olla jo jokapäiväistä toimintaa kadunrakentamisessa, on materiaalien turvallinen ja taloudellinen käyttö verkostojen yhteydessä varmistettava. kaupunkien ilmasto-ohjelmissa tai resurssiviisauden tiekartoissa. Verkostojen yhteydessä käsiteltäviä rakennusosia, joissa hyödyntämistä voidaan toteuttaa, ovat tyypillisesti lopputäyttö ja päällysrakenteen rakennusosat (Kuva 1 ). MARA-materiaalin yhteenlaskettu kerrospaksuus ??1,5 m 23 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Käytännön tasolla luonnonvarojen kestävää käyttöä pyritään edistämään siirtymällä kertakäyttökulutuksesta kiertotalouden mukaiseen toimintaan. Uusiomateriaalien käytöllä edistetään materiaalitehokkuutta ja vähennetään neitseellisten luonnonvarojen käyttöä. K estävän kehityksen strategisia tavoitteita on esitetty mm. Verkostorakentamisen materiaalit Uusiomateriaalit Uusiomateriaalit, eli UUMA-materiaalit, ovat laaja kirjo keskenään hyvin erilaisia materiaaleja. UUMA-materiaalien hyödyntäminen verkoston yhteydessä. Maarakentamisen uusiomateriaaleja voidaan verrata esimerkiksi rakeisuuden puolesta luonnon maaja kiviaineksiin, jolloin hienorakeisimmat, kuten lentotuhka vastaavat rakeisuudeltaan silttiä ja karkearakeisimmat vastaavat lähinnä murskeita, kuten betonimurske
Nykyaikaiset putket ja niiden materiaalit ovat suunniteltu kestämään hyvin vaihtelevia maaperäolosuhteita. vesistöjen tai pohjavesialueen läheisyydessä. Osalle uusiomateriaaleista on haettu ja myönnetty sivutuotestatus jätelain 646/2011 mukaisesti. Taulukossa 1 on lueteltu oppaassa tarkemmin käsitellyt, verkostorakentamisen kannalta mahdolliset uusiomateriaalit sekä rakennusosat, joissa niitä voidaan hyödyntää. Mikäli putkia asennetaan haastaviin olosuhteisiin, esimerkiksi happamiin maihin, on niihin saatavilla erilaisia lisäpinnoitteita kuten PE (polyeteeni) tai PUR (polyuretaani) Taulukko 1. MARA-asetuksen määrittelemät rajoitteet, joiden alueella hyödyntämistä ei asetuksella voida toteuttaa. stabiloidut ylijäämämaat). Näiden uusiomateriaalien kohdalla noudatetaan tuotelainsäädäntöä. Edellä esitetyillä hyödyntämisperusteilla voi olla esitetty rajoitteita mm. Pallografiittivalurautaputkien ulkopuolinen pinnoite koostuu tyypillisesti sinkki-alumiinija epoksipinnoitteen yhdistelmästä. Tekniset verkostot uusiomaarakenteissa -opas esittelee uusiomateriaalit, joita voidaan tavata verkostorakentamisen yhteydessä. Hyödyntämisperuste Uusiomateriaaleja on hyödynnetty oikeastaan siitä lähtien, kun niitä on muodostunut. Muoviputket kestävät hyvin erilaisia kemiallisia ympäristöjä. Onkin suositeltavaa selvittää hyvissä ajoin esim. Uusiomateriaalit ovat juridisesti usein jätteitä, eli kyseessä on aines, jonka sen haltija on poistanut tai aikoo poistaa käytöstä taikka on velvollinen poistamaan käytöstä. Hyödyntämisen lähtökohtana on tällöin ympäristölupa. Tällaisia ovat esimerkiksi VNa 466/2022 kriteerit täyttävä betonimurske (EEJ-betonimurske) sekä vaahtolasimurske (EU:n harmonisoitu asetus lasimurskalle). Metalliputkilla (valurauta, teräs) korroosiokestävyys saavutetaan erilaisilla pinnoitteilla, koska suojaamaton metalli on aina altis korroosiolle vaihtelevissa maaperäolosuhteissa. Näiden lisäksi verkostorakentamisessa voidaan hyödyntää sellaisia uusiomateriaaleiksi lukeutuvia maaainesjätteitä, jotka ovat peräisin rakennusja purkutyömailta sellaisenaan tai seostettuina (esim. Uusiomateriaali ja lyhenne Verkoston rakennusosa, jossa mahdollista käyttää Teollisuuden sivuvirtojen mineraaliset jätteet tai sivutuotteet Käsitelty jätteenpolton pohjakuona JpKu jakava kerros, suodatinkerros, lopputäyttö, pengertäyttö Lentotuhka biotai kivihiilen poltosta LT jakava kerros, lopputäyttö, pengertäyttö Pohjatuhka PT, pohjahiekka LpHk (leijupetihiekka) suodatinkerros, lopputäyttö, pengertäyttö Masuunihiekka MaHk jakava kerros, suodatinkerros, lopputäyttö, pengertäyttö Masuunikuona MaKu kantava kerros, jakava kerros ja suodatinkerros, lopputäyttö, pengertäyttö Ferrokromikuona (OKTO-tuotteet) kantava kerros, jakava kerros ja suodatinkerros, lopputäyttö, pengertäyttö Kalsiitin rikastushiekka RiHk suodatinkerros, pengertäyttö Valimohiekka, kaavaushiekka ValHk suodatinkerros, lopputäyttö, pengertäyttö Sivukivet (kaivostai rakennuskiviteollisuudesta) tapauskohtaisesti Vaahtolasimurske VaM kevennysrakenne, routaeriste, lopputäyttö Rengasleike (rengasrouhe) RL kevennysrakenne, lopputäyttö Rakennusja purkutyömaiden mineraaliset jätteet Asfalttirouhe RAP, RA uusioasfaltin valmistus, kantava kerros Betonimurske BeM kantava kerros, jakava kerros ja suodatinkerros, lopputäyttö, pengertäyttö Tiilimurske TiM suodatinkerros, lopputäyttö, pengertäyttö Hiekotushiekka suodatinkerros, lopputäyttö, pengertäyttö 24 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Neljäs vaihtoehto uusiomateriaalien hyödyntämiselle on EoW-menettely (End of waste), joka määrittelee jätteeksi luokittelun päättymisestä. Onnistunut hyödyntäminen edellyttää tarkemman arvioinnin materiaalin kelpoisuudesta (tekninen ja ympäristö) sekä hyödyntämiskohteen herkkyydestä. Hyödyntäminen ilman ympäristölupaa on mahdollista niin sanotulla MARA-asetuksella (VNa 843/2017). UUMA-materiaalit ja verkoston rakennusosat, joissa näitä voidaan hyödyntää. Pinnoitteet on standardisoitu ja peruspinnoitteilla saavutetaan hyvä korroosiokestävyys yleisimmissä maaperäolosuhteissa. Verkoston materiaalit Vesihuoltoverkostoille on tyypillistä niiden pitkä käyttöikä. Lähtökohtana uusiomateriaalien hyödyntämiselle on varmistaa, että ratkaisuilla ei heikennetä suunniteltua käyttöikää
Varuste Materiaalit Venttiilit ja niiden osat messinki, pallografiittivalurauta, ruostumaton teräs, epoksimuovit (EP), polyamidi (PA), polyasetaali (POM), polytetrafluorietyleeni (PTFE), eteenipropeenikumi (EPDM), fluorikumit (FE), luonnonkumi (NR), nitriilikumi (NBR), styreenibutadieenikumi (SBR), polyeteeni (PEH), polyasetaali (POM), Liittimet ja niiden osat alumiini, pallografiittivalurauta, messinki, kupari, ruostumaton teräs, epoksimuovit (EP), polyamidi (PA), polyasetaali (POM), polypropeeni (PP), polyeteeni (PEH), polyvinyylikloridi (PVC), polytetrafluorietyleeni (PTFE), eteenipropeenikumi (EPDM), fluorikumit (FE), luonnonkumi (NR), nitriilikumi (NBR), styreenibutadieenikumi (SBR), polyeteeni (PEH), polyasetaali (POM) Palopostit polyeteeni (PEH), polyuretaani (PUR), pallografiittivalurauta, ruostumaton teräs, alumiini, messinki, ABS-muovi Satulat ja korjausmuhvit, muhvilukot pallografiittivalurauta, epoksimuovit (EP), ruostumaton teräs, eteenipropeenikumi (EPDM), nitriilikumi (NBR), messinki, sinkitty valurauta Pultit, mutterit, aluslevyt sinkitty teräs tai haponkestävä teräs (HST) Kuva 2. Vesihuoltoverkostot koostuvat putkien lisäksi erilaisista varusteista. Jos UUMA-materiaalilla ei todeta olevan negatiivisia vaikutuksia verkostoon näillä osa-alueilla, niin niitä voidaan käyttää vesihuollon kaivannon lopputäytöissä, yläpuolisissa päällysrakenteissa tai pengertäytöissä. Näin varmistetaan, että suunniteltu käyttöikään ei vaikuteta negatiivisesti UUMA-materiaalien osalta missään verkoston osassa. Tekniset verkostot uusiomaarakenteissa -oppaassa on pyritty nostamaan esille näitä eri materiaaleja ja niiden yhteensopivuuksia yleisellä tasolla, mutta materiaalien yhteensopivuuksia on aina syytä tarkastella suunnittelun yhteydessä kohdekohtaisesti vallitsevien olosuhteiden ja esimerkiksi vesihuoltolaitoksella käytettävien varusteiden ja materiaalien suhteen. Putkien liitostavat voivat myös vaihdella toisistaan putkityypistä riippuen. Kun tarkastelemme verkostoa kokonaisuutena, jossa on putkien lisäksi varusteina venttiileitä, liittimiä, satuloita, korjausmuhveja ja erilaisia liitostarvikkeita, kuten pultteja ja muttereita, tulee putkimateriaalin lisäksi huomioitavaksi useita muita materiaaleja kuten taulukossa 2 on esitetty. Suomessa käytettyjen teräsputkien pinnoite koostuu kolmesta kerroksesta, joissa päällimmäisenä on PE-kuori. Maaja ympäristö osa-alueella selvitetään, kohdistuuko mahdollisia vaikutuksia verkoston suunniteltuun käyttöikään. UUMA-materiaaleja hyödyntäessä onkin oleellista huomioida verkosto kokonaisuutena, eikä vain putkimateriaalin osalta. Vesihuollon varusteissa ja komponenteissa tyypillisesti esiintyviä materiaaleja. suojakuoria, joilla saavutetaan tarvittava korroosiokestävyys. Näihinkin tilanteisiin voidaan yleensä varautua suunnittelemalla betonimateriaali kestämään aggressiiviset olosuhteet. Valurautaputkien tapaan, betoniputket ja kaivot voivat olla alttiita materiaalin turmeltumiselle tai raudoitusterästen korroosiolle esimerkiksi happamissa tai sulfaattipitoisissa ympäristöissä. Koottu Talousveden kanssa kosketuksissa olevat verkostomateriaalit Suomessa (2007) julkaisusta ja varusteiden valmistajilta saatavilla olevalla tiedolla. Yhteensopivuus Tekniset verkostot uusiomaarakenteissa -oppaassa verkostojen ja UUMA-materiaalien yhteensopivuutta on tarkasteltu kuvan 2 mukaisen, kolmen osa-alueen kautta. Turvallisuus osa-alue koskee ensisijaisesti vesijohtoverkostoja ja sen tarkoituksena on varmistaa, että talous veteen Taulukko 2. Periaate UUMA-materiaalien ja vesihuoltoverkoston rakennusosien yhteensopivuuden arviointiin. Maaperäja ympäristöolosuhteet (kemialliset ja fyysiset) UUMA-materiaallen ja vesihuoltoverkoston yhteensopivuus Huolle?avuus Turvallisuus (käy?öveden laatu) 25 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA
Huollettavuus osa-alue voidaan kiteyttää kysymykseen: onko verkoston yläpuolinen kerros auki kaivettavissa tulevaisuudessa tavallisilla rakennusmenetelmillä. pH-arvo Vaikutus vaihtelee verkoston materiaalikohtaisesti. Maaperän syövyttävyyteen vaikuttavia tekijöitä ja tekijöiden vaikutus (Napari 2016). Kuvaan on lisätty punaisella rajauksella uusiomateriaaleille tyypillinen pH-alue 8-12. Maaperässä on aina kosteutta. Syövyttävyyden tekijät lisäksi vaikuttavat eri materiaaleihin erilailla. Rikin ja kloorin eri yhdisteet, etenkin sulfaattija kloridipitoisuudet Suoraan korroosiota aiheuttavat ja/tai välillisesti sähkönjohtavuutta lisäten Hajavirrat ja bakteerien toiminta Merkittävät paikalliset vaikutukset Metallit ja epäpuhtaudet Galvaanisen korroosion riski suorassa kontaktissa 26 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Esimerkiksi betonin turmeltuminen maaperässä on hyvin erilainen mekanismiltaan kuin metallien syöpyminen tai muovien turmeltuminen. Myös sähkönjohtavuuteen ja vesipitoisuuteen välillinen vaikutus. Sinisellä on korostettu joillekin uusiomateriaaleille tyypilliset tavanomaisesta maaperästä poikkeavat tekijät. Kuva 3. Elektrolyyttipitoisuus tai sähkönjohtavuus Vaikutus korroosionopeuteen. Sähkönjohtavuutta lisäävät ionit voivat osallistua myös suoraan korroosioon. Vedenja ilmanläpäisevyys Edellytys hapen saannille. Uusiomateriaaleille tyypillinen pH alue on pääasiassa metalleille suotuisa pois lukien alumiini, joka syöpyy korkeassa pH:n ympäristössä (kuvat 3-4 ). Taulukko 3. Maaperäja ympäristöolosuhteet Maanalaiset tekniset verkostot ovat aina alttiita korroosiolle tai turmeltumiselle. Alkutäyttö on luonnon kiviainesta, joten mahdollinen galvaaninen korroosio ja muut suorat vaikutukset vältetään. Muoveista polyesterin käyttöikä heikentyy korkeassa pH:ssa. Uusiomateriaalien voidaan katsoa vaikuttavan suotoveden pH-arvoon ja sähkönjohtavuuteen, joista jälkimmäinen johtuu pääasiassa siitä, että osasta uusiomateriaaleista liukenee jonkin verran epäpuhtauksia, kuten kloorin ja rikin suoloja. Tekijä Vaikutus Maaperän kosteus (vesipitoisuus) Edellytys elektrolyysiliuoksen syntyyn. Lämpötila Pääsääntöisesti nopeuttaa korroosiota. Raudan korroosiopotentiaalikuvaaja (Napari 2016, muokattu lähteestä Hinds 1996). Uusiomateriaaleilla voi olla positiivinen, neutraali tai negatiivinen vaikutus maaperän syövyttävyyteen määrittäviin tekijöihin, taulukko 3 . anaerobisten bakteerien toiminta). Pelkistyspotentiaali kasvaa tyypillisesti pH:n kasvaessa. Maaperässä tyypillisesti lämpötila on viileä, joka hidastaa korroosiota. liittyvät riskit huomioidaan. Happipitoisuus Edellytys korroosiolle (pl. Redox-potentiaali Määrittää onko ympäristö pelkistävä vai hapettava. Uusiomateriaalien korkea pH voi olla syövyttävä alumiinille ja heikentää polyesterin käyttöikää
Korroosioriski: Verkoston rakennusosien yhteensopivuus joidenkin uusiomateriaalien kanssa uusiomateriaalin sijaitessa lopputäytössä. 2. Taulukkoa ylläpidetään ja päivitetään uusien tutkittujen tietojen perusteella Tekniset verkostot uusiomaarakenteissa -oppaassa. Verkoston eri osien korroosioriskin arvio on koottu taulukkoon 4 . Arviot voivat tarkentua tutkimustiedon perusteella. Maaperässä useamman osatekijän yhteisvaikutusta on kuitenkin haastavampi arvioida ja siten oppaan korroosioriskin arviota on pyritty tekemään varovaisuusperiaatetta noudattaen. Alumiinin syöpymisnopeus pH:n funktiona (SKY 1988). alumiini ei siedä suoraa kontaktia materiaaleihin, joiden pH on korkea. . Taulukon arvioita onkin syytä käyttää arvioinnin apuna. Sy öp ym isn op eu s, m g/ dm ²/h pH 8 6 4 2 2 4 6 8 10 12 14 27 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Käytettäessä esim. Taulukko 4. Arviointi on kolmeportainen ”+”, ”0”, ”-” = soveltuu, mahdollisesti soveltuu, ei sovellu ja ”?” = ei tiedossa. Rak.osa + materiaali UUMA-materiaali JpKu LT PT LpHk VaM RL BeM TiM MaHk, MaKu OKTO Vesijohdot ja viemärit (putket ja kaivot) Muovit (PE, PVC, PP) + + + + + + + + Valurauta (2 + + + Teräs (PE-kuorella) + + + + + + + + Betoni + + + + + GRP (lasikuitu) Tiivisteet EPDM + + NBR + + + + + + + + Varusteet (liitostarvikkeet, laipat, venttiilit, palopostit, liittimet) Alumiini (1 (1 (1 (1 + (1 (1 (1 Teräs . Mahdollisesti soveltuu arvio voi riippua esimerkiksi UUMA-materiaalin laatujen vaihtelusta, joka riippuu materiaalin lähteestä. + + + HST + + + + + + + + Kupari + + + + + + + + Sinkitty teräs + + + Valurauta (2 + + + 1. tavanomaiset pinnoitteet (sinkki-alumiini), ks. Kuvaan on lisätty punaisella rajauksella uusiomateriaaleille tyypillinen pH-alue 8-12. Suunnittelussa tulisi aina tarkastella verkostoa kokonaisuutena ja huomioida yhteensopivuuden eri osa-alueet, Kuva 2 . Arviot ovat perustuneet kirjallisuudesta saatavilla olevaan tietoon yksittäisten osatekijöiden, kuten esimerkiksi pH:n vaikutuksesta materiaaliin. Kuva 4. kohta 1. sinkkialumiinipinnoitteisia valurautaputkia, on kiinnitettävä huomiota siihen, että vapaa pohjatai orsivesipinta ei ulotu putkien päällä lopputäytössä olevaan korkean pH:n omaavaan uusiomateriaalikerrokseen
Riskejä voidaan minimoida valitsemalla soveltuva materiaali tai selvittämällä tarkemmin UUMA-materiaalin yhteensopivuutta esimerkiksi putkimateriaalin ja UUMA-materiaalin toimittajilta. Lujittuvia uusiomateriaaleja ovat mm. Sen sijaan aukikaivettavuuteen vaikuttaa joillakin uusiomateriaaleilla materiaalien lujittuminen. Yhteenveto ja asiaa oppaasta Yhtenä tärkeimmistä asioista on verkostojen materiaalien ja uusiomateriaalien yhteensopivuuden varmistaminen. Useimmilla uusiomateriaaleilla vaikutus on neutraali tai positiivinen. vajovesien seurauksena. Tekniset verkostot uusiomaarakenteissa -oppaassa on esitelty laajasti verkostojen yhteydessä hyödynnettäviä uusiomateriaaleja, niiden vaikutuksia eri verkostomateriaaleille, vesijohtojen seinämän läpäisyriskiä, rakentamisessa ja kunnossapidossa huomioitavia asioita sekä tarkasteltu uusiomateriaalien paikkatiedon saavutettavuutta ja yleisesti käytön edistämisen edellyttämiä toimia eri osapuolien osalta. Valurautaputkien osalta itse putkimateriaalissa ei ole diffuusioriskiä, mutta kumitiivisteiden osalta tarvitaan lisäselvityksiä. MARA-asetuksen mukaiset UUMA-materiaalit voivat sisältää joitain haittaaineita. Uusiomateriaalit voivat poiketa luonnontilaisesta maasta tai jalostetuista kiviaineksista merkittävästi mm. Uusiomateriaaleja voidaan hyödyntää alkutäytön yläpuolella lopputäytössä sekä päällysrakenteessa, jolloin vaikutukset verkostomateriaaleihin ovat välillisiä esim. betonimurske, osa tuhkista sekä masuunihiekka ja -kuona. UUMA-materiaalien ja merkintöjen selitteet on esitetty taulukoissa 1 ja 4. Vesijohdon seinämän läpäisyriski. Täten taulukossa 5 arvioitu vesijohdon seinämän läpäisyriski riippuu pitkälti UUMA-materiaalin haittaaineista. Näihin välillisiin vaikutuksiin voidaan varautua suunnittelun aikana tekemällä sopivat materiaalivalinnat. Lujittumisella tarkoitetaan sen kykyä lujittua kosteuden ja tiivistämisen vaikutuksesta. Muoviputket taas mahdollistavat molekyylirakenteesta johtuen, joidenkin haitta-aineiden läpäisyn (Mao 2008). Taulukon arviointiperusteita on avattu tarkemmin oppaassa. Muoviputkien osalta korostuukin tällä osa-alueella kohdekohtainen tarkastelu ja riskien minimointi. Näin ollen uusiomateriaaleilla voi olla verkoston suunniteltuun käyttöikään positiivinen, neutraali tai negatiivinen vaikutus. Turvallisuus (käyttöveden laatu) Turvallisuus osa-alueen arvioinnissa on korostunut vesijohtoverkostot ja mahdollisten haitta-aineiden diffuusio verkoston eri materiaalien läpi. Kun UUMA materiaaleja Taulukko 5. Lujittuneiden uusiomateriaalien kaivuu on kuitenkin tehtävissä luonnonmateriaaleja vastaavalla kalustolla. Uusiomateriaaleilla rakennetuissa rakenteissa ei ole merkittävää eroa kaapelihakulaitteiden käytön tai kaivannon tuennan osalta luonnon kiviaineksiin verrattuna. happamuuden (pH tyypillisesti välillä 8…12) ja liukoisten aineiden osalta. Tekniset verkostot eivät pääsääntöisesti sulje pois UUMAmateriaalien hyödyntämistä. Vaikka MARA-asetuksessa on annettu haittaaineille raja-arvot, ei se oletusarvoisesti tarkoita, että UUMA-materiaali sisältää näitä haitta-aineita. Huollettavuus Vesihuoltoverkostojen huollettavuuden kannalta merkityksellistä on verkostorakenteen paikannus ja kaivannon toteuttaminen. Metallinpaljastimen käyttöä saattaa haitata joidenkin uusiomateriaalien sisältämät metalliesineet (sidosraudat). Rak.osa + materiaali UUMA-materiaali JpKu LT PT LpHk VaM RL BeM TiM MaHk, MaKu OKTO Vesijohdot (putket) PE, PVC + + + PE diffuusiosuojattu + + + + + + + + Valurauta (2 + + + Teräs + + + + + + + + Tiivisteet EPDM NBR 28 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA
Uusiomaarakentaminen Suomessa UUMA4-ohjelma on yhteistyöfoorumi, joka kokoaa infrarakentamisen alan keskeiset toimijat (kaupungit, jätehuoltoyhtiöt, yhdistykset, yritykset, virastot ja ministeriöt) edistämään uusiomaarakentamista Suomessa (https:// www.uusiomaarakentaminen.fi/). Kirjallisuus Hinds, G. 1996. Talousveden kanssa kosketuksissa olevat verkostomateriaalit Suomessa. Vesijohtoverkostot ovat pitkäikäisiä infran osia, joten niiden suunnittelun yhteydessä kaupungin tai kunnan ja vesilaitoksen on syytä kommunikoida UUMA materiaalien hyödyntämisestä hankkeiden sisällä, jotta ne voidaan huomioida suunnittelussa. UUMA4-ohjelma koostuu kymmenestä tehtäväkokonaisuudesta, joista työryhmä 4 edistää uusiomateriaalien hyödyntämistä teknisten verkostojen yhteydessä. • 1.3.–31.8. 09 694 0622, email: tuki@mvtt.. Matkan tulee olla hakuajan jälkeen.. 108 s., 11 liitettä. Pääkaupunkiseudun energiantuotannon tuhkien korroosiovaikutus. 29, 33 s. Työryhmän keskeisimpänä tavoitteena on ollut laatia Tekniset verkostot uusiomaarakenteissa -opas. Napari, M. Hae apurahaa apurahapalvelussamme, johon on linkki kotisivuillamme mvtt.?. Hangon kirjapaino Oy (kirjasta on otettu uusintapainos 2004). Iowa State University. Aalto yliopisto, Insinööritieteiden korkeakoulu. Permeation of hydrocarbons through polyvinyl chloride (PVC) and polyethylene (PE) pipes and pipe gaskets. 4–5. Verkkojulkaisu. Kekki, T., Keinänen-Toivola, M., Kaunisto, T., Luntamo, M. Apurahaa voi hakea yksityishenkilö tai yhteisö. Vesi-Instituutin julkaisuja 1. Saatavilla: http://www.npl.co.uk/ upload/pdf/the_electrochemistry_of_corrosion_with_figures.pdf. Suomen korroosioyhdistyksen julkaisuja n:o 6. The electrochemistry of corrosion. välillä verkkopalvelussa lähetetty hakemus käsitellään hakuajan jälkeen 31.10. Muuta kuin kongressimatkaa koskevan hakemuksen tulee olla lähetetty apurahapalvelussa viimeistään 30.9.2023 ja se käsitellään 30.11.2023 mennessä. Ohjelman tavoitteena on vauhdittaa uusiomaarakentamista siten, että siitä tulisi tasavertainen toimintatapa luonnonkiviainesten käytön kanssa. Toimintatapa ei poikkea suunnittelusta tavanomaisilla materiaaleilla, kun huomioidaan erilaisia ympäristötekijöitä. mennessä. Diplomityö. Korroosiokäsikirja. S. välillä verkkopalvelussa lähetetty hakemus käsitellään hakuajan jälkeen 30.4. mennessä. 2007. MVTT apurahat ½ 29 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA Apurahoja vesija ympäristötekniikkaa uudistavaan tutkimukseen ja aloitteisiin, jotka ovat sovellettavissa laajasti niin Suomessa kuin kansainvälisestikin. 2016. Tuettavia kohteita ovat esimerkiksi alan tutkimus, opetus, opinnäytetyöt ja matkat, kuten opiskelu ulkomailla tai kongressiin osallistuminen. (toim.). 2008. Kongressimatkoja koskevien apurahojen hakuajat ovat: • 1.9.– 28.2. ISBN 978-952-99840-1-5 (PDF) Mao, F. Tiedustelut: puh. Corrosion Doctors Publications, 1996. käytetään, tulisi niiden yhteydessä tarkastella käytettävät verkoston materiaalit ja varmistaa, että materiaali ei aiheuta riskiä verkoston rakenteille tai talousveden laadulle. SKY Suomen korroosioyhdistys 1988
R avinteiden kierrätys tarkoittaa ravinnepitoisten jätteiden ja sivutuotteiden uudelleenhyödyntämistä sellaisenaan tai prosessoituina lannoitevalmisteina, mutta myös muina ravinnetuotteina. Se sisältää tiedon kierrätettävissä olevista, ravinnepitoisista biomassoista, joita syntyy maataloudessa, yhdyskunnissa ja elintarviketeollisuudessa, niiden erilaisista prosessointimahdollisuuksista ja käyttökohteista sekä arvion lannoituskäyttöön ohjautuvien ravinteiden riittävyydestä kasvintuotannon tarpeeseen nähden. Tärkeä lähtökohta on ravinteiden käytön ympäristö-, erityisesti vesistövaikutusten vähentäminen. Ravinteiden kierrätyksen haaste on ravinteiden tarjonnan ja tarpeen välinen alueellinen ero. Laskenta on tehtävissä valtakunnan, ELY-keskusten ja kuntien tasolla. Tavoite on vähentää riippuvuutta mineraalilannoitteista, kierrättää myös orgaanista ainesta ja käytettävistä tekniikoista riippuen tuottaa samalla uusiutuvaa energiaa. Koska fosfori on kierrätettävissä biomassoissa yleensä peltolevitystä rajoittava ravinne, on sen alueellinen tarjonta ja tarve keskeinen merkki ravinteiden kierrätyksen välttämättömyydestä. Luonnonvarakeskuksen käytössä oleva Ravinnelaskuri mahdollistaa ravinteiden kierrätyksen seurannan ja tukee sen kehittämistä tuottamalla tietoa kierrätettävistä biomassoista, prosessointimahdollisuuksista ja maatalouden ravinteiden tarpeesta. Ravinnelaskuri ravinteiden kierrätyksen tukena SARI LUOSTARINEN, ELINA TAMPIO, JOHANNA LAAKSO, RIITTA LEMOLA ja RISTO UUSITALO Luonnonvarakeskus etunimi.sukunimi@luke.fi Kuva 1. 2023). Suomi on tavoitellut tehokasta ravinteiden kierrätystä pian 15 vuotta. Ravinnelaskuri mahdollistaa kierrätystoimenpiteiden tarpeen alueellisen arvioinnin ja erilaisten toimenpiteiden käytön suunnittelun. 2020 Elintarviketeollisuuden sivuvirrat Yhdyskuntien jätevesiliete Ylijäämänurmet Kotieläinten lanta Lannoitustarve Biojätteet 11 500 t fosforia 770 t 4 000 t 560 t 15 200 t 540 t 21 100 t/vuosi Kierrätettävissä olevaa fosforia yhteensä Kierrätysravinteilla voidaan korvata väkilannoitteita 23 300 t 90 % 30 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. 2023). Ravinnelaskurilla tehdyn arvion mukaan Suomen fosforilannoituksen tarpeesta 90 % olisi katettavissa kierrätysfosforilla (Kuva 1 ; Lemola ym. Ravinnelaskuri on työkalu ravinteiden kierrätyksen alueellisen suunnittelun ja seurannan tueksi. Koska biomassoja on toisilla alueilla tarvetta enemmän, tulisi erityisesti siellä prosessoida osa biomassoista muotoon, jossa niiden sisältämät ravinteet voidaan kuljettaa ravinteita tarvitseville alueille. Kierrätettävissä olevan fosforin määrä eri biomassoissa Suomessa kattaa 90 % kasvintuotannon fosforilannoituksen tarpeesta, mutta kuitenkin Suomessa käytetään runsaasti mineraalifosforilannoitteita (Lemola ym. Kierrätettäväksi sopivan fosforin osuus kattaisi Suomen vuosittaisesta kasvintuotannon tarvitsemasta määrästä noin Perinteisten väkilannoitteiden mukana peltoon v
Biomassojen sisältämän typen kierto tehostuisi erottamalla typpi ja fosfori erillisiin jakeisiin, väkevöimällä typpijakeita ja ottamalla typpeä talteen prosesseissa, joissa se nykyisellään haihtuu ilmaan. Lannan fosforin määrä verrattuna fosforilannoituksen tarpeeseen Suomessa tuo esille alueet, joilla lantafosforia on ylimäärin tarpeeseen nähden (Lemola ym. Kierrätyspotentiaalista huolimatta Suomessa käytetään yli 11 000 tonnia mineraalifosforilannoitteita vuosittain eikä fosfori kierrä toivotusti. Biomassojen nykyinen prosessointi ja loppukäyttö. Tällöin typpeä voisi hyödyntää lähellä biomassojensyntypaikkaa nykyistä tehokkaammin. Kuva 2. 2023). Se vähentäisi myös mineraalityppilannoitteiden tarvetta. Kuva 3. 31 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Esimerkiksi lantafosforista on nykyisellään ylijäämää kotieläintuotannon keskittymissä (Kuva 2 )
Kaute ½ 32 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. 2022. Fosforin kierrätyksen tarve ja potentiaali kasvintuotannossa: Synteesiraportti http://urn.fi/URN:ISBN: 978-952-380-612-2. Merkittävästä kierrätyspotentiaalista huolimatta vasta vähäinen osa lannasta prosessoidaan ja kuljetetaan keskittymistä muualla käytettäväksi. Alun perin Ravinnelaskuri tehtiin viranomaistyökaluksi Luonnonvarakeskuksen (Luke) ja Suomen ympäristökeskuksen (Syke) yhteistyönä maaja metsätalousministeriön rahoittamana. Sen osoittaa Luonnonvarakeskuksen Ravinnelaskurin avulla luotu ravinteiden kierrätyksen indikaattori. Järvenranta ym. Myös jätevesilietteiden käsittelyssä menetetään merkittävä osuus kierrätettävästä typestä ja fosforin käyttökelpoisuus kasveille on alhainen. Sittemmin Luke on kehittänyt laskuria eteenpäin omaan käyttöönsä tukemaan ravinteiden kierrätyksen seurantaa sekä hankeja asiakkuustehtäviä. Maatalouden typpihaaste – vaihtoehtoja ja ratkaisuja http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-380-458-6. 2023. Ravinteiden kierrätyksen indikaattori: https://www.luke.fi/fi/tilastot/indikaattorit/ravinteiden-kierratyksen-indikaattori. Ravinteiden kierrätyksen tehostamisessa on vielä työsarkaa Suomessa. Lisätietoa esimerkiksi: Lemola ym
Ensimmäisenä tutkittiin mahdollisuutta käyttää varakemikaalina lipeää, mutta se todettiin selvitysten jälkeen huonoksi vaihtoehdoksi muun muassa hintansa ja varastoinnin vaatimusten vuoksi. Konsultti ehdotti mahdollisena kemikaalina kiertotalouskalsiittia, joka tunnetaan myös muun muassa nimillä meesakalkki ja kalkkipöly. Metsäteollisuuden sivuvirtana syntyvä kiertotalouskalsiitti soveltuu hyvin jäteveden alkalointiin, kunhan kemikaalin käsittelyja syöttölaitteistot on valittu oikein ja syöttöpiste on sopiva. Mikäli alkalointikemikaalin syöttöön tulee häiriö, veden pH laskee biologisessa prosessissa, minkä seurauksena nitrifikaatioprosessi häiriintyy ja lietteen flokkirakenne voi hajota. Kemikaalin vaihdolla on mahdollista pienentää hiilijalanjälkeä ja säästää käyttökustannuksissa. Riskinä on lupamääräysten ylityksen lisäksi nitrifikaatioprosessin ja lietteen laskeutuvuuden pitkäaikaisempi häiriintyminen. Alkalointikemikaalin syöttö on kriittistä puhdistustuloksen kannalta ja tämä konkretisoitui puhdistamolla käyttökokemusten myötä. Soodan syötön pidempiaikainen keskeytyminen laiterikon tai laitteiston huollon seurauksena arvioitiin niin korkeaksi riskiksi, että alettiin kartoittaa vaihtoehtoja kemikaalin syötön varmistamiseksi. Nenäinniemen jätevedenpuhdistamolla on saatu hyviä kokemuksia metsäteollisuuden sivuvirran, kiertotalouskalsiitin käytöstä jäteveden alkaloinnissa. Kalsiitin saatavuus varmistettiin läheiseltä Metsä Groupin Äänekosken biotuotetehtaalta ja sieltä näytettiin vihreää valoa yhteistyölle. Nenäinniemen puhdistamolla siirryttiin vuonna 2018 valmistuneen saneerausja laajennushankkeen myötä biologisessa prosessissa nitrifioivaan ajotapaan. Se on metsäteollisuuden sivutuote, joka sisältää kalsiumkarbonaattia ja kalsiumoksidia. Nenäinniemen jätevedenpuhdistamon uusi alkalointiasema – kiertotaloutta ja huoltovarmuutta SONJA PYYKKÖNEN DI, prosessi-insinööri, Jyväskylän Seudun Puhdistamo Oy sonja.pyykkonen@js-puhdistamo.fi 33 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Tällöin otettiin käyttöön sooda alkalointikemikaalina. Vaikka kalsiitin varastointia ja annostelua varten olisi tehtävä investointeja, kalsiitin soodaa edullisempi hankintahinta tekisi investoinnista kannattavan verrattuna esimerkiksi ensimJätevedenpuhdistamo on otollinen kohde, jossa voidaan hyödyntää kiertotalouskemikaaleja. Kiertotalouskemikaalien avulla on mahdollista säästää sekä ympäristöä että kustannuksia. Lisähyötynä mahdollistettiin kiertotalouskemikaalin käyttö ja säästettiin käyttökustannuksissa. Kärkenä prosessin toiminnan varmistaminen Alkusysäys selvityksille, jotka johtivat lopulta alkalointikemikaalin vaihtoon, tuli jätevedenpuhdistamon biologisen prosessin toiminnan varmistamisesta. N enäinniemen jätevedenpuhdistamolla otettiin vuonna 2022 käyttöön uusi alkalointiasema varmistamaan jäteveden alkaloinnin toimintaa
Jyväskylän Seudun Puhdistamo Oy on kolmen kunnan omistama osakeyhtiö, joka hoitaa puhdistamoillensa johdetun jäteveden käsittelyn ja sakokaivolietteen vastaanoton. Kalsiitti on myös sekoittunut jäteveteen riittävän hyvin eikä sitä ole havaittu kertyvän mihinkään. Kalsiitti on toiminut alusta alkaen toivotulla tavalla. Soodan kulutus olikin vuosina 2019-2021 keskimäärin 2 720 tonnia vuodessa ja annostus keskimäärin noin 200 g/m³. Sattumalta ajoitus tämän suhteen oli suotuisa, kun Venäjän tuonnin jatkumisesta oli epävarmuutta alkuvuonna 2022 Ukrainan sodan alkamisen jälkeen. Kalsiitti puolestaan on sivutuote ja kuljetusmatka vain muutamia kymmeniä kilometrejä. Laskennassa käytettiin vuoden 2020 lukuja, joista voitiin todeta soodan käytön vastanneen noin 30 % hiilijalanjäljestä. mäisenä vaihtoehtona tutkittuun lipeään. Alkalointikemikaalin vaihdon myötä saatiin myös ympäristöhyötyjä. Alkalointiasema käsittää varastosiilon sekä kalsiitin syöttöja annostelulaitteistot. Verkoston piirissä on noin 160 000 asukasta. Vuonna 2022 puhdistamon keskivirtaama oli 36 500 m³/d ja kuormituksen perusteella laskettu asukasvastineluku 214 000. Nenäinniemen jätevedenpuhdistamolla käsitellään Jyväskylän, Laukaan, Muuramen ja Uuraisten keskustaajaman sekä useiden vesiosuuskuntien jätevedet, yhteensä jopa 70 % Keski-Suomen jätevesistä. Näitä varten rakennettiin kokonaan uusi rakennus puhdistamon tontille sopivan syöttöpisteen läheisyyteen. Puhdistamoyhtiön toiminnan hiilijalanjälki laskettiin vuonna 2022 ensimmäisen kerran. 34 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Vertailuskenaarion avulla voitiin todentaa kiertotalouskalsiittiin siirtymisen hyödyt: hiilijalanjälki pienentyi 4 413 tonnia CO?e. Kun prosessina on pelkkä nitrifikaatio, alkalointikemikaalia kuluu verrattain runsaasti verrattuna DN-prosessiin, koska siinä denitrifikaatio palauttaa alkaliteettia jonkin verran. Tarkoituksena on, että sieltä voidaan syöttää jatkossa kalsiittia tai mitä tahansa muuta soveltuvaa kalkkituotetta mitä on saatavilla. Soodaa on käytetty kalsiitin käyttöönotosta lähtien lähinnä poikkeustilanteissa ja soodalaitteiston toimintaa ylläpitävissä ajoissa. Laitteistojen valinnassa kiinnitettiin erityistä huomiota kemikaalin pölymäiseen olomuotoon, mikä voi tehdä käsittelystä haastavaa. Jatkonkin kannalta on hyvä, ettei olla riippuvaisia tuontikemikaalista vaan pystytään hyödyntämään vaihtoehtoisia tuotteita, joita on saatavilla kotimaassa. Kemikaalin vaihdosta monia hyötyjä Uusi alkalointiasema rakennettiin vuonna 2021 ja se saatiin käyttöön helmikuussa 2022. Hyvien käyttökokemusten myötä Nenäinniemen puhdistamolla on päätetty irtautua soodan käytöstä kokonaan saneeraamalla vanha sooda-asema tekniikaltaan vastaavaksi kuin uusi kalsiittiasema. Lisäksi huoltovarmuus parantui, kun voitiin siirtyä käyttämään kotimaista kemikaalia Venäjältä tuodun soodan sijaan. Kalsiittiaseman suunnittelussa pääasiallisena tavoitteena oli parantaa jäteveden alkaloinnin ja sitä kautta biologisen prosessin toimintavarmuutta mahdollistamalla vaihtoehtoisten kemikaalien syöttö kahdelta toisistaan riippumattomalta syöttöpisteeltä. Soodan käyttömäärät olivat isoja, tuotantoprosessi energiaintensiivinen ja kuljetusmatkat pitkiä. Varastosiilossa ei ole havaittu holvaantumista eikä alkalointiasemalla pölyä juurikaan
Sopimuksella edisKiertotalousnäkökulma tuo vesihuollon järjestämisen taloudellisen, ympäristöllisen ja sosiaalisen ulottuvuuden aikaisempaa selvemmin esille. Tällaisia ovat esimerkiksi Vesivaroja ja terveyttä koskeva sopimus (ratifioitu 3.3.2005), Euroopan unionin juomavesidirektiivi 98/83/EY ja juomavesidirektiivin uudistus 2020 (2020/2184) sekä Yhdyskuntajätevesidirektiivi 91/271/ETY. YK:n kestävän kehityksen tavoiteohjelma Agenda 2023 ja vesi YK:n kestävän kehityksen tavoiteohjelman Agenda 2030 kuudennen tavoitteen, puhdas vesi ja sanitaatio, alatavoitteet on sisällytetty Vesivaroja ja terveyttä koskevan sopimuspöytäkirjan tavoitteisiin. Ohjaus toteutuu ohjelmina tai direktiiveinä, jotka Suomi on ratifioinut tai joihin Suomi on sitoutunut YK:n ja EU:n jäsenvaltiona. (Sosiaalija terveysministeriö 2019). Vesihuollon kiertotalouden kansainvälinen ohjaus Suomen vesihuoltoon kohdistuu kansainvälistä ohjausta sekä globaalisti että EU-tasolta. Kaikilla vesihuollon osa-alueilla, vedenhankinnassa ja vedenkäsittelyssä, talousveden johtamisessa, viemäröinnissä sekä jäteveden ja lietteen käsittelyssä, voidaan soveltaa kiertotalouden periaatteita. Tämä artikkeli antaa yleiskatsauksen kansainvälisen ja kansallisen lainsäädännön ja ohjauskeinojen erilaisista vaikutuksista kiertotalouden toteutumiseen vesihuollossa. Lainsäädännön ja ohjauskeinojen vaikutukset kiertotalouden toteutumiseen vesihuollossa MINNA PIRILÄ AFRY Management Consulting Oy minna.pirila@afry.com TANJA VIRTANEN-LEPPÄ AFRY Management Consulting Oy tanja.virtanen-leppa@afry.com Artikkeli perustuu Suomen vesilaitosyhdistys ry:n julkaisemaan ja AFRY Finland Oy:n laatimaan Kiertotalous vesihuollossa -julkaisuun (VVY 2023), jota on täydennetty EU:n sääntelykehitystä koskevilla tiedoilla. Suomi ratifioi jo aiemmin Euroopan ympäristöja terveyskomiteassa hyväksytyn sopimuksen 2005. Sopimuksen tavoitteena on ehkäistä, rajoittaa ja vähentää vedestä aiheutuvia sairauksia Euroopassa. 35 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA
Hyvälaatuisen hanaveden saatavuus vähentää pulloveden käytöstä syntyvää muovijätemäärää, ja täten edistää kiertotaloutta. (Euroopan komissio 2022). Yhdyskuntajätevesidirektiivin uudistus etenee Yhdyskuntajätevesidirektiivistä julkaistiin uudistusehdotus 26.10.2022 osana EU Green Deal in saasteettomuussuunnitelmaa. Uuden juomavesidirektiivin toimeenpanemiseksi annetut kansalliset lakija asetusmuutokset tulivat voimaan 12.1.2023. Lainsäädäntöpaketilla päivitetään mm. (STM 2022). Euroopan vihreän kehityksen ohjelma Green Deal Euroopan komission vihreän kehityksen ohjelma Green Deal tähtää hiilineutraaliin Eurooppaan vuoteen 2050 mennessä. Keskiössä on luoda yhtenäinen kestävän tuotepolitiikan viitekehys, jonka muodostavat kestävien tuotteiden suunnittelu, kuluttajien huomioon ottaminen ja kiertotalous tuotantoprosesseissa. Suomi pitää tärkeänä, että direktiivin täytäntöönpanemiseksi tehtävät toimenpiteet ovat toteuttamiskelpoisia. EU:n tavoitteena on, että vuoteen 2050 mennessä ilmakehään, vesistöihin ja maaperään ei enää muodostu haitallisia päästöjä. Uusi juomavesidirektiivi tähtää kiertotalouden edistämiseen Uuden juomavesidirektiivin yhtenä tavoitteena vähentää energiankulutusta ja hukkaveden määrää sekä parantaa resurssitehokkuutta. Esimerkki toisesta veteen liittyvästä EU Green Deal -ohjelmapaketista on saasteettomuussuunnitelma (englanniksi Zero Pollution Action Plan), jolla päivitetään niin ilmanlaatua, jätevesiä kuin pintaja pohjavesiä koskevaa lainsäädäntöä. Muutokset tarkentavat talousveden laadun riskienhallintaa ja tiedottamista veden käyttäjille. Tällä hetkellä sopimuksen ratifioineita maita on 27. Suomen valtion kantaa direktiiviehdotukseen on käsitelty helmikuun 2023 aikana, ja eduskunnan suuri valiokunta hyväksyi Suomen kannan 1.3.2023. tetään talousja jätevesihuollon kehittämistä, mikä lisää sopimuksen merkitystä. yhdyskuntajätevesidirektiiviä. Toimintasuunnitelman tavoitteena on pienentää EU:n kulutusjalanjälkeä ja kaksinkertaistaa uusiomateriaalien käyttö EU:ssa vauhdittaen samalla talouskasvua. Ohjelmaan kuuluu lukuisia erilaisia lainsäädäntömuutoksia sekä tarkempia toimintaohjelmia. Näistä yksi on EU:n uusi kiertotalouden toimintasuunnitelma. Uudistuksen tavoitteena on vähentää energian käyttöä, saastumista ja mikroepäpuhtauksia sekä kasvihuonekaasupäästöjä ja parantaa sanitaatiopalveluiden saatavuutta. Esimerkiksi ehdotettu riskiin perustuva tarkastelu mikroepäpuhtauksien poiston tarpeellisuudesta 36 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA
Näistä kahteen ilmastonmuutoksen liittyvään ympäristötavoitteeseen on jo olemassa tarkentavaa lainsäädäntöä, mutta neljästä muusta, mukaan lukien vesi, on vasta saatavilla luonnoksia. Taksonomia-asetus määrittelee kuusi ympäristötavoitetta: 1) ilmastonmuutoksen hillintä; 2) ilmastonmuutokseen sopeutuminen; 3) vesivarojen ja merten luonnonvarojen kestävä käyttö ja suojelu; 4) siirtyminen kiertotalouteen; 5) ympäristön pilaantumisen ehkäiseminen ja vähentäminen; 6) biologisen monimuotoisuuden ja ekosysteemien suojelu ja ennallistaminen. Päätös on perusteltava ja sitä on tarkasteltava uudestaan säännöllisesti. Suomi suhtautuu varauksella yhdyskuntajätevesien typen poiston vaatimusten muutokseen, jossa valuma-alueella tapahtuvaa typen pidättymistä vesistössä eikä typen biologisen poistoprosessin lämpötilasidonnaisuutta otettaisi huomioon. Lainsäädännön ensisijainen tarkoitus on toimia finanssimarkkinatoimijoiden työkaluna kestävien investointien tunnistamisessa, ja kehitteillä olevat standardit ovat linjassa kestävän rahoituksen luokittelun kanssa. Lainsäädäntö koskee yrityksiä asteittain raportointivuodesta 2024 alkaen. Suomessa veden saatavuustilanne on erilainen verrattuna tiettyihin EU:n maihin, joten kansallisella tasolla on linjattu, ettei Suomessa vaadita veden uudelleen käyttöä asetuksessa kuvatulla tavalla. Esimerkiksi vesihuoltolaissa (119/2001) todetaan vesihuoltolaitoksilla olevan selvilläolosekä tarkkailuvelvollisuus, jonka mukaan vesihuoltolaitoksen on oltava selvillä käyttämänsä raakaveden määrään tai laatuun kohdistuvista riskeistä sekä laitteistonsa kunnosta. Tällä hetkellä EU taksonomia koskee isoja pörssiyrityksiä ja rahoituslaitoksia. olisi syytä laajentaa kattamaan kaikki puhdistamot kokoluokasta riippumatta, jotta toimenpiteet olisivat kustannustehokkaita ja oikeasuhtaisia. EU-tason vaatimus veden uudelleenkäytön vähimmäis vaatimuksista ei koske tällä hetkellä Suomea Euroopan vesivaroihin kohdistuu yhä enemmän painetta, joka johtaa veden niukkuuteen ja veden laadun heikkenemiseen tietyillä alueilla. Luonnontieteellisten ilmiöiden vaikutuksen sivuuttaminen asettaisi jäsenvaltiot luonnonolosuhteiden vuoksi eriarvoiseen asemaan. Kirjoitushetkellä standardeista on saatavilla vain luonnokset, ja komissio on todennut julkaisevansa standardit sisältävää delegoitua sääntelyä kesän 2023 aikana, jonka jälkeen sääntelyehdotus käsitellään parlamentissa ja ministerineuvostossa. Tärkeimmiksi keinoiksi tämän tavoitteen saavuttamiseksi on mainittu ennakoivat varotoimenpiteet ja veden tehokas käyttö. (EFRAG 2023). Ohjelmassa on eritoten korostettu kiertotalouden roolia ravinteiden kierrätyksessä. Artikkelin kirjoitushetkellä saatavilla olevan tiedon mukaan komissio julkaisee tekniset arviointikriteerit lopuille neljälle ympäristötavoitteelle kesäkuun loppuun mennessä 2023. Taksonomia pyrkii selventämään vihreiden investointien kestävyyden luokittelua, ja näin edistämään kestävää liiketoimintaa. EU yhtenäistää kestävyysraportointia EU:n kestävyysraportointidirektiivi (Corporate Sustainability Reporting Directive CSRD) ja siihen liittyvät eurooppalaiset raportointistandardit (European Sustainability Reporting Standards ESRSs) tulevat muuttamaan Euroopassa toimivien yritysten kestävyysraportointia. (European Commission 2023). Suomen kansainvälisessä vesistrategiassa mainitaan myös tavoitteeksi kiertotalouden ratkaisuihin panostaminen teollisuuden ja yhdyskuntien jätevesien hallinnassa. Ensin vaatimus kohdistuu vain suuryrityksiin, mutta laajenee pörssilistattuihin pieniin ja keskisuuriin yrityksiin. Taksonomiassa on osin jo selkeitä tavoitteita vesisektorille, vaikka ne eivät olekaan velvoittavia suomalaisille vesihuoltolaitoksille. Standardin ESRS E3 aihealue on vesi ja merien luonnonvarat, ja standardin ESRS E5 aihealue on resurssien käyttö ja kiertotalous. EU:n kestävän kehityksen taksonomia ja vesi EU on kehittänyt kestävän rahoituksen luokittelujärjestelmän, taksonomian, (2020/852), taloudellisten toimintojen kestävyysluokitteluun. Vesihuoltolaitoksen on tarkkailtava 37 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Jäsenvaltio voi päättää, että veden uudelleenkäyttö maatalouden keinokasteluun ei ole tarkoituksenmukaista sen yhdellä tai useammalla vesienhoitoalueella. Vaikka kestävyysraportointidirektiivi ei tässä vaiheessa velvoita vesihuoltoa, on hyvä tiedostaa, että direktiiviin liittyvissä raportointistandardeissa on veteen ja kiertotalouteen liittyvää sisältöä. Kansallisen tason kehitys ja ohjauskeinot Useat Suomen kansallisen tason ohjauskeinot pohjautuvat EU:n laatimiin linjauksiin kiertotaloustoimista. Kiertotalous ja vesihuollon yleinen lainsäädäntö Suomessa Suomessa vesihuollon lainsäädännössä on kiertotaloutta tukevia periaatteita. EU vahvistaa asetuksella EU 2020/741 veden uudelleenkäytön vähimmäisvaatimuksista käsitellyn jäteveden uudelleenkäyttöä maataloudessa sekä rajoittaa vedenottoa pintavesimuodostumista ja -pohjavesimuodostumista. Hallitusohjelman tavoitteena on edistää Suomen roolia kiertotalouden edelläkävijänä
Ympäristöministeriö on solminut yhdyskuntajäteveden puhdistamisen green deal -sopimuksen, jolla pyritään vähentämään yhdyskuntien jätevesistä ympäristöön aiheutuvien ravinteiden ja haitallisten aineiden kuormitusta. Kansallisilla vapaaehtoisilla green deal -sopimuksilla etsitään ratkaisuja kiertotalouden ja kestävän kehityksen edistämiseen Kiertotalouden toteutumista ohjataan myös ympäristöministeriön green deal -sopimuksilla. MMM 2023. Hulevesien hallinta ja viemäriin johdettavat jätevedet Maankäyttöja rakennuslailla (132/1999) säädetään hulevesien hallinnasta, imeyttämisestä ja erillisviemäröinnistä. EU-lainsäädäntö tuo mukanaan yhä tiukempia vaatimuksia liittyen esimerkiksi energiatehokkuuteen sekä ravinteiden kierrättämiseen. Sustainability Reporting Standards. VVY 2023. https://ec.europa.eu/sustainable-finance-taxonomy/. Vesilaitosyhdistyksen monistesarja nro 84, Helsinki 2023. Lehdistötiedote 26.10.2022. Lannoitteiden valmistamista ja jätevesiä ohjaava kansallinen lainsäädäntö Lannoitteiden valmistamista ja jätevesiä ohjaavat lait ja asetukset ovat myös oleellisia vesihuollon kiertotaloudessa. Lannoitelain uudistuksen myötä valmistelussa ovat myös maaja metsätalousministeriön asetukset lannoitevalmisteiden valmistukseen ja laatuun sekä lannoitevalmisteista annettavaan tietoon ja toiminnan järjestämiseen. Uusi lannoitelaki (711/2022) tuli voimaan 16.7.2022. https://mmm.fi/hanke2?tunnus=MMM033:00/2022. Valtioneuvoston päätös yleisestä viemäristä ja eräiltä teollisuudenaloilta vesiin johdettavien jätevesien sekä teollisuudesta yleiseen viemäriin johdettavien jätevesien käsittelystä (365/1994) edistää puhdistamolietteen hyödyntämistä asettamalla raamit viemäriin johdettaville jätevesille. Talousvesiasetukseen (2/2023) tehty muutos edellyttää lisäksi tiedottamaan vedenkäyttäjiä vastuullisesta vedenkäytöstä valtakunnallisessa verkkopalvelussa. Kyseisessä sopimuksessa vesihuoltolaitos voi sitoutua kehittämään omaa toimintaansa ravinteiden kierrättämisen tehostamiseksi. EU Taxonomy Navigator. Katsaus juomavettä ja talousvettä koskevaan lainsäädäntöön Uuden juomavesidirektiivin toimeenpanemiseksi vesihuoltolain nojalla annettiin tammikuussa 2023 uusi asetus vesihuollon tietojärjestelmästä ja tiedottamisesta (6/2023). Euroopan komissio 2022. Myös EU:n kiertotalouspaketin tavoitteena on edistää orgaanisten kierrätysravinteiden markkinoita. Osana kansallista vesihuoltouudistusta tarkistetaan vesihuoltolainsäädäntöä, mikä voi osaltaan edistää vesihuoltoalan kiertotaloutta. Vesihuoltolain uudistamistyöryhmän on määrä valmistella luonnos hallituksen esitykseksi vesihuoltolain uudistamisesta kesäkuun 2024 loppuun mennessä. Säädösvalmistelu Vesihuoltolain uudistus. (Valtioneuvosto 2022) Lisäksi Ympäristöministeriön ravinteiden kierrätyksen toimenpideohjelman (2019–2030) pyrkimyksenä on hyödyntää jätevesilietteiden ravinteet pääosin lannoitteina vuoteen 2030 mennessä. Kiertotalouden merkitys sääntelyssä ja politiikassa tulee kasvamaan tulevaisuudessa Kiertotalouden edistäminen edellyttää kokonaisvaltaista ja tavoitteellista politiikkaohjausta. Lannoitelain uudistus yhdenmukaisti EU:n asetuksen ja kansallisen lainsäädännön toimintatapoja. käyttämänsä raakaveden määrää ja laatua, laitteistonsa kuntoa sekä vuotovesien määrää laitoksen vesijohtoja viemäriverkostoissa. Päätös STM/2022/148 valtuuskunnan asettamisesta vesivaroja ja terveyttä koskevan pöytäkirjan kuudenteen osapuolikokoukseen 16.-18.11.2022 Genevessä. Tämä asetus edellyttää vesihuoltolaitoksia raportoimaan aiempaa tarkemmin talousja viemäriverkoston vuotovesiä sekä vesihuollon energian kulutusta ja tuotantoa kuvaavia tietoja sekä tiedottamaan asiakkaille vedenkulutuksesta. https://www.efrag.org/lab6. Kiertotalous vesihuollossa. Euroopan vihreän kehityksen ohjelma: Komissio ehdottaa sääntöjä puhtaamman ilman ja veden turvaamiseksi. 38 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. (MMM 2023) Kirjallisuus EFRAG 2023. STM 2022. Valtioneuvoston asetuksessa ympäristönsuojelusta (713/2014) säädetään jätevesien asianmukaisesta esikäsittelystä, ennen kuin jätevesi johdetaan verkostoon muun muassa ympäristön kannalta hyväksyttävän käsittelyn varmistamiseksi. European Commission 2023
Lineaarisessa ravinnetaloudessa ilmakehästä ja maaperästä peräisin olevia ravinteita kertyy vesistöihin heikentäen niiden tilaa. Typen paremmalla kierrätyksellä voidaan vähentää kasvihuonekaasupäästöjä niin teollisten typpilannoitteiden tuotannossa kuin jäteveden käsittelyssä. Aiemmin ammoniakkia ja typpilannoitteita tuotiin pääosin Venäjältä, jossa niiden tuotanto perustuu laajalti maakaasuun [2]. Etenkin typen suhteen omavaraisuutta on vahvistettava, sillä se on kriittinen tekijä ruuan tuotannossa ja useissa teollisuuden prosesseissa. Nykyisen maailmanpoliittisen tilanteen myötä huoltovarmuuden merkitys on korostunut. Fosfori on rajallinen ja maantieteellisesti keskittynyt luonnonvara, joka kuuluu EU:n kriittisten raaka-aineiden listalle. Tulevaisuudessa fosforin käytön ennakoidaan kasvavan muun muassa akkuteollisuudessa, mikä lisää tarvetta fosforin talteenotolle esimerkiksi jäteja sivuvirroista. Kierrätyslannoitteet ovat yksi keino lisätä typpiomavaraisuutta. Yhdyskuntajätevesien fosforin hyödyntämättä jättäminen aiheuttaisi merkittävästi tarpeetonta neitseellisen fosforin louhintaa ympäristövaikutuksineen ja nopeuttaisi fosforivarantojen kulutusta. Ympäristöministeriön Ravinteiden kierrätyksen ohjelma on vauhdittanut vesiensuojelua ja kiertotaloutta jo 10 vuoden ajan, ja viime vuosina ravinneja energiaomavaraisuus ovat nousseet sen tärkeiksi tavoitteiksi. Vesihuollon suuret ravinneja energiavirrat tarjoavat kiertotalouteen erinomaisia mahdollisuuksia. Ravinteiden kierrätyksen ohjelmasta on toteutettu yli 130 hanketta eri puolilla Suomea. Käynnissä oleva kestävyysmurros ja nykyinen maailmanpoliittinen tilanne nostavat ohjelman entistä keskeisempään rooliin. Ravinteiden kierrätys ja uusiutuvan energian potentiaalin hyödyntäminen ovat tärkeä osa kestävää, ilmastoja luontopositiivista taloutta. M aapalloja on vain yksi, mutta vuoteen 2050 mennessä maailmassa kulutetaan kolmen maapallon edestä [1]. Suomalaisia ratkaisuja paikallisiin ja maailmanlaajuisiin haasteisiin – RAKI-ohjelma kiertotalouden edistäjänä 10 vuotta RIIKKA MALILA Ohjelmapäällikkö ympäristöministeriö riikka.malila@gov.fi PETRI NISSINEN erityisasiantuntija ympäristöministeriö petri.nissinen@gov.fi 39 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Ravinteiden kiertotaloudella paitsi suojellaan vesistöjä, myös säästetään resursseja ja vältetään ympäristövaikutuksia ravinnetuotteiden tuotannossa
Fosforin talteenottoa on kehitetty esimerkiksi Raki-hankkeessa Seinäjoella, jossa puhdistamolle toteutettiin täyden mittakaavan Gasumin Topinojan laitoksella tuotetaan erilaisia kierrätysravinnetuotteita. Gasum oli mukana Järkkihankkeessa (Jätevesilietteiden ravinteet keskittäen kiertoon), jota rahoitettiin Raki-ohjelmasta vuosina 20212022. [4] Teollisten typpilannoitteiden kulutus Suomessa on n. Ravinteiden talteenotto 40 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. 140 000 tonnia typpeä vuodessa, ja lannoitemarkkinan arvo on satojen miljoonien eurojen luokassa. Potentiaali on merkittävästi suurempi, kun huomioidaan myös muut biokaasulaitosten syötteet. Tekniikkaa kokeillaan ja kehitetään Suomen olosuhteissa Raki-hankkeissa Virtain kaupungin ja Huittisten jätevedenpuhdistamoilla sekä Jahotecin biokaasulaitoksella. 11 500 tonnia fosforia. Jätevesilietteiden rejektivesien kehittyneemmällä käsittelyllä voitaisiin typen kierrätystä lisätä arviolta noin 3000 tonnilla vuodessa. Topinojan laitoksen päätuotteena syntyy ammoniakkivettä. Vastaava järjestelmä, kapasiteetiltaan 260 tonnia typpeä vuodessa, tullaan toteuttamaan Gasumin Riihimäen biokaasulaitokselle Raki-hankkeessa. Ravinteiden kierrätyksen ohjelma on toiminut jo 10 vuoden ajan kiertotalouden ja vesiensuojelun edistäjänä. Esimerkiksi UPM tavoittelee siirtymistä kokonaan kierrätysravinteisiin jätevesien käsittelyssä 2030 mennessä [3]. Maatiloille myydään vuosittain kymmenien miljoonien eurojen edestä mineraalifosforilannoitteita; kasvinviljelyssä käytettiin vuonna 2020 n. Fosforin ja typen markkinahintojen nousu on parantanut kierrätysravinnetuotteiden kilpailukykyä. prosessi fosforin talteenottoon hiekkasuodatuksen pesuvedestä rautasaostuksella. [2, 5, 6] Typen talteenottoa toteutetaan muun muassa Gasumin Topinojan laitoksessa, joka tuottaa mädätyksen rejektivedestä ammoniakkivettä teollisuuden tarpeisiin. Yksistään jätevesien fosfori kattaisi tarpeesta kuudesosan. Tuotettavalle kemialliselle sakalle on tunnistettu useita potentiaalisia hyödyntämisja jalostuskohteita. Teollisuudessa niiden lisäämiseen on kiinnostusta, sillä ne mahdollistavat osaltaan kestävämpää toimintaa. Struviittisaostus on laajasti käytössä oleva tekniikka fosforin talteenottoon. Kierrätysravinteiden markkinat tarjoavat liiketoimintamahdollisuuksia Kierrätysravinteiden jalostuksessa ja käytössä on merkittävää liiketaloudellista potentiaalia. Tästä valtaosa voitaisiin korvata kierrätyslannoitteilla, sillä ne voisivat kattaa jopa 90 prosenttia fosforin tarpeesta kasvinviljelyssä
Vesihuollossa on merkittäviä mahdollisuuksia uusiutuvan energian tuotantoon ja energiatehokkuuden parantamiseen Vesihuoltoon liittyviä energiavirtoja ei vielä hyödynnetä likimainkaan täysimääräisesti. Jätekukko Oy:n ja Savonia-ammattikorkeakoulun hankkeessa rakennetaan yhteistyötä jätekeskuksen vesien ravinteiden hyödyntämiseen yhdessä Gasumin ja Kuopion Veden kanssa. Olemassa olevan biokaasulaitoksen toimintaa tehostetaan JS-Puhdistamo Oy:n Raki-hankkeessa, jossa mädätyksessä siirrytään koneellisesti tiivistetyn lietteen mädätykseen ja näin parannetaan kaasuntuotantoa. Rejektiveden typen käsittelyn todelliset kustannukset tulisi tunnistaa myös puhdistamoiden omilla biokaasulaitoksilla. Jäteveden lämmön talteenotolla voidaan tuottaa jopa moninkertaisesti puhdistamon energiankulutusta vastaava määrä lämpöä ja kaukokylmää. Raki-ohjelmasta on tuettu useita lämmöntalteenotto hankkeita, kuten Kotkan Mussalon lämmöntalteenoton toteutus, Joensuun Kuhasalon lämmöntalteenoton tehostaminen ja Viikinmäen mädätetyn lietteen lämmöntalteenoton toteutus. Raki-ohjelmasta on rahoitettu myös useita jäteveden käsittelyn energiatehokkuutta parantavia hankkeita. Esimerkiksi Päijänne-tunnelin Kalliomäen ja Turun Seudun Veden Saramäen turbiinit tuottavat vuosittain tuhansia megawattitunteja sähköä. Lämmöntalteenotto mahdollistaa lämmön tuotannon ilman polttoaineita, mikä on keskeistä tulevaisuuden ilmastoneutraalissa energiantuotannossa. Biokaasua tuotetaan puhdistamolietteestä laajalti; vuonna 2021 lähes 90 prosenttia puhdistamolietteestä mädätettiin joko puhdistamon tai ulkoisen toimijan biokaasulaitoksessa 5 . Aalto-yliopistossa kehitetty NPHarvest, HSY:n RAVITA ja jyväskyläläisen Weeefiner Oy:n talteenottotekniikka ovat esimerkkejä kaupallistamiseen tai sen kynnykselle asti edenneistä tekniikoista. On nähtävissä, että lainsäädäntö tulee jatkossa tukemaan entistä vahvemmin kierrätysravinteiden käyttöä. Energian tuotannon investoinnit ovat tärkeässä roolissa, kun tavoitellaan jätevesisektorin energianeutraaliutta, jota myös uuden yhdyskuntajätevesidirektiivin myötä voidaan toimialalta vaatia. Raakaveden, talousveden ja jäteveden sisältämä lämpöenergia on biokaasun tuotannon ohella merkittävimpiä uusiutuvan energian lähteitä vesihuollossa. Ravinnekierrätyksen innovaatioista on muodostunut tuotekehitystä ja yritystoimintaa. Raki-ohjelman tavoitteena on saada ravinteet kiertoon ja suojella vesiä rehevöitymiseltä. Energiatehokkuutta voidaan usein parantaa nykyaikaisella ja hyvin ohjatulla tekniikalla. Olemassa olevissa mädättämöissä on kuitenkin usein tehostamispotentiaalia. Hyvin toimiva ja oikein säädetty biologinen prosessi liittyy usein myös maltillisiin kasvihuonekaasupäästöihin. Muun muassa ilmastuksen energiatehokkuutta on parannettu useilla puhdistamoilla, mukaan lukien Ikaalisten, Imatran Meltolan ja Turun Kakolanmäen laitokset. Yhteistyö kierrätysravinnemarkkinoilla Kierrätysravinnemarkkinoilla tarvitaan toimijoiden välistä yhteistyötä. Harvemmin asutuilla alueilla ratkaisu voi löytyä keskitetystä biokaasulaitoksesta tai useiden jakeiden yhteismädätyksestä. Uusien tekniikoiden ja toimintatapojen käyttöönotto vaatii valtion ohjausta Kiertotalousinvestointien ripeään toteutukseen ei toistaiseksi ole ollut riittäviä kannusteita. Energiatehokkuutta parantavat RAKI-hankkeet 41 Vesitalous 4/2023 KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. Raki-ohjelmasta on tuettu erilaisia symbioosihankkeita, kuten Pyhännän kunnan ja Latvaenergia Oy:n hanketta, jossa elintarviketeollisuus, biokaasulaitos ja alueen maanviljelys muodostavat ravinteiden ja energian kierron kokonaisuuden. Energiantuotantoon on tarjolla valmista tekniikkaa, ja energiantuotannon investointien takaisinmaksuaika on usein lyhyt. Jäteveden käsittely, erityisesti ilmastus, kuluttaa merkittävästi sähköenergiaa. Kun typpikuormalle lasketaan kustannusperusteinen hinta, voi typen talteenotto osoittautua taloudellisesti kannattavaksi. Veden virtausenergian hyödyntäminen sähköenergian tuotantoon vesihuoltojärjestelmissä on mahdollista kohteissa, joissa suuria vesivirtoja johdetaan painovoimaisesti. Lisäksi typpikuorman aiheuttama energian ja kemikaalien kulutus, kasvihuonekaasupäästöt ja vaikutus puhdistetun jäteveden typpikuormaan voivat olla merkittäviä. Nykyisin suurin osa biokaasulaitosten rejektivesistä käsitellään jätevedenpuhdistamoilla biologisesti, jolloin valtaosa typestä menetetään
Hankkeiden teemat ovat vaihdelleet tiedottamisesta ja opastamisesta erilaisten biomassojen hyödyntämisen kokeiluihin ja investointeihin. Toistaiseksi myös taloudellisella tuella esimerkiksi investointitukien muodossa on paikkansa. Vapaaehtoisuuteen perustuvat sitoumukset ovat tulleet lainsäädännön rinnalle kannustamaan ja tekemään näkyväksi lain vaatimuksia parempaa ympäristönsuojelun tasoa. Uusi EU:n lannoitelainsäädäntö mahdollistaa aiempaa laajemmin kierrätyslannoitteiden käytön. 42 www.vesitalous.fi KIERTOTALOUS VESIHUOLLOSSA. energianeutraaliudesta ja viittauksen delegoidulla asetuksella annettavaan ravinteiden talteenottovelvoitteeseen. Ohjelmasta on rahoitettu toistasataa hanketta yhteensä yli 35 miljoonalla eurolla. [4] Fosforin kierrätyksen tarve ja potentiaali kasvintuotannossa: Synteesiraportti, Luke 2023. [3] UPM Vuosikertomus 2022 https://www.upm.com/siteassets/asset/ investors/2022/upm-vuosikertomus-2022.pdf. Käynnissä oleva rahoituskokonaisuus on laajuudeltaan ennätyksellisen merkittävä – avustuksia on tarjolla yhteensä 50 miljoonaa euroa vuosille 2022–2025. integroitua ravinnehuoltosuunnitelmaa (INMAP), jonka tarkoitus on varmistaa ravinteiden kestävämpi käyttö ja edistää talteen otettujen ravinteiden markkinoita. https://wdo.org/wp-content/ uploads/2019/04/Goal-12.pdf. Uusi yhdyskuntajätevesidirektiivin luonnos sisältää tavoitteita mm. Pidemmällä tähtäimellä esimerkiksi käyttöosuusvelvoite ja verotukselliset ohjauskeinot ovat mahdollisia toimia kysynnän ja tarjonnan kehityksen vahvistamiseksi. [2] Maatalouden typpihaaste – vaihtoehtoja ja ratkaisuja: Synteesiraportti, Luke 2022. Kuva Mikkelin MetsäSairilan puhdistamolta. Parhaillaan on käynnissä kansallisen lannoitelain kokonaisuudistus, joka tulee mahdollistamaan erilaisten kierrätysravinteiden käytön jatkossakin, osin jopa aiempaa laajemmin. Ohjelmasta tuetaan investointeja ja TKI-hankkeita, jotka edistävät yhdyskuntajätevesien ja –lietteiden tai biojätteiden ravinteiden kierrätystä, ravinteiden kierrätyksen symbiooseja tai jätevesien käsittelyn energiatehokkuutta tai energiapotentiaalin hyödyntämistä. [5] Yhdyskuntien jätevesien ravinteiden talteenoton menetelmäselvitys, Ramboll 2023. Yksi sitoumuksen valinnaisista tavoitteista on kehittää toimintaa ravinteiden kierrättämisen tehostamiseksi. Viime vuosien aikana ohjelma on painottunut yhdyskuntien ravinteisiin, ravinneja energiaomavaraisuuteen sekä ravinnemarkkinan symbiooseihin. Jäteveden käsittelyyn liittyy energiaja ravinnevirtoja, joiden hyödyntämistä on syytä lisätä. EU:n komissiolta odotetaan pian ns. Viitteet [1] UN Sustainable Development Goal 12: Sustainable Consumption & Production: Why it matters. fi/wp-content/uploads/2021/02/JARKKI-Tyopaja_3_20220316.pdf. [6] Järkki-hanke, Työpaja 3, 16.3.2022, Gasum ja HAMK https://www.hamk. Sitoumukseen voi tutustua osoitteessa sitoumus2050.fi. Tyypillisesti tukia kohdistetaan toimintaan, joka ei ole lakisääteistä eikä vielä markkinaehtoisesti kannattavaa – lainsäädännön tiukentuessa ja markkinaehtoisen toiminnan mahdollistuttua tukimekanismeja voidaan purkaa. Raki-ohjelma vauhdittaa muutosta ja tarjoaa mahdollisuuksia kestävän liiketoiminnan kehittämiseen Ympäristöministeriön Raki-ohjelma on ollut edelläkävijä vesiensuojelun ja kiertotalouden edistämisessä jo 10 vuoden ajan. Raki-ohjelmassa tarjolla oleva rahoitus antaa toimijoille poikkeuksellisen mahdollisuuden toteuttaa investointeja, jotka rakentavat pohjaa menestykselle tulevaisuuden ravinneja energiataloudessa. Ympäristöministeriön, Vesilaitosyhdistyksen ja Kuntaliiton yhdessä julkistama yhdyskuntajäteveden puhdistamisen Green Deal –sopimus tavoittelee vapaaehtoisuuteen pohjautuen vesistökuormituksen vähentämistä. Lisää tietoa avustuksista on saatavilla osoitteessa ym.fi/ravinteidenkierratys. Tuki vaihtelee investointihankkeissa 40–60 prosentin välillä ja TKI-hankkeissa 25–80 prosentin välillä. Valtiontalouden sopeuttamistarve tulee väistämättä vaikuttamaan myös valtion tukimuotoihin, ja siksi nyt tarjolla olevia mahdollisuuksia ei kannata jättää käyttämättä
By using Python and ArcGIS, power law-based scaling models were developed to predict it at different scales. The study helps develop robust prediction models and simple power law equations for predicting streamflow and mitigating floods in mountainous watersheds, useful for researchers and policymakers. Diplomityö on luettavissa osoitteessa https://trepo.tuni.fi/handle/10024/144986 Mohammad Shenavaei Abbasi graduated from a master programme in environmental engineering from Tampere University. Jotta kaivot voidaan valmistaa oikein, suunnittelija tuottaa kaivoista pdf-muotoiset kaivokortit. Ratkaisuina ongelmiin ehdotettiin suunnittelijalle tarkastuslistaa kaivojen toteutettavuudesta, siirtymistä väliaikaisesti taulukkomuotoisten kaivokorttien käyttöön ja lopulta tulevaisuudessa siirtymistä kokonaan tietomallipohjaiseen kaivotietojen käsittelyyn. V esihuollon verkostoissa kaivoja käytetään muun muassa viemärilinjojen haaroituksia ja liitoksia varten sekä linjojen suunnan muuttamiseen. The study focused on the dominant hydroclimatic and land cover drivers controlling streamflow. T his thesis investigates the scaling property of streamflow in the Monongahela River Basin, focusing on mountainous areas. Eemeli Pesonen valmistui 2023 Tampereen yliopiston ympäristöja energiatekniikan DI-ohjelmasta ja työskentelee AFRY Finland Oy:ssä verkostosuunnittelijana. Eemeli Pesonen selvitti diplomityössään kaivokorttiprosessin ongelmia ja prosessin osapuolten tarpeita haastattelemalla eri osapuolia. Työssä ehdotettiin ongelmiin ratkaisuja, jotka sujuvoittaisivat prosessia ja vähentäisi prosessissa tapahtuvia virheitä. Drainage area and mean precipitation were the most influential variables. The power-law model effectively predicted streamflow in ungauged basins with an average NSE of 0.90. https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202306066564 Verkostosuunnittelun kaivokorttiprosessin optimointi The power-law scaling of streamflow in mountainous basins 43 Vesitalous 4/2023. Myös kaivokorttiprosessin tiedon kulkemisessa on parannettavaa ja kaivokorttien pdf-muoto ei mahdollista prosessin aikana lisääntyvän tiedon päivittämistä kaivokortteihin. He is now eager to pursue a professional career in the water sector. Yhdessä verkostosuunnitteluhankkeessa saattaa olla satoja yksilöllisiä kaivoja. Työssä havaittiin kaivokorttiprosessin ongelmaksi muun muassa virheet kaivokorteissa, jotka aiheuttavat ylimääräistä työtä ja viivästyksiä hankkeissa
I lman vettä me emme pysyisi hengissä. Siksi on ihmeellistä, kuinka paljon työtä vaatii säilyttää vesi juomakelpoisena. Kaksi kolmasosaa kehostamme koostuu vedestä. Aalto-yliopiston uusi työelämäprofessori Elin Lavonen: “Laadukas vesitekniikan tutkimus vaikuttaa merkittävästi terveyteemme” 44 www.vesitalous.fi AJANKOHTAISTA. Lavonen työskentelee työelämäprofessorina Aalto-yliopiston rakennetun ympäristön laitoksella vuosina 2023–2028. Ruotsalaistutkija Elin Lavoselle tämä työ on tuttua. Viiden vuoden komennuksen aikana hänellä on kolme päätehtävää: maisteriopiskelijoiden opettaminen, tohtoriTyöskenteli hän sitten tutkimuksen parissa tai yrityksessä asiantuntijaroolissa, Lavosen työn lähtökohta on selkeä: ihmisten täytyy voida luottaa siihen, että vesi on turvallista juotavaksi
Lavosella on tohtorintutkinto ympäristövaikutusten arvioinnista Ruotsin maataloustieteellisestä yliopistosta. Tällaisista teknologioista pitäisi sitten tehdä skaalautuvia”, Lavonen summaa. Lavonen tuo esiin myös Euroopan Unionin jätevesidirektiivin, jonka on tarkoitus keskittyä muun muassa tehokkaampiin tapoihin poistaa mikrosaasteita vedestä. Lavonen viihtyy teorian ja käytännön risteyksessä. 6 Erkki Paasikiven säätiö ja KAUTE-säätiö avaavat elokuussa vesitekniikan tutkijoille suunnatun apurahahaun. Siksi Lavosen mielestä tutkijoiden tulisi lähestyä vedessä olevia yhdisteitä kokonaisuutena ja käsitellä vesiä sen mukaisesti. Väitöksessään hän tutki orgaanisen aineksen vaikutusta juomaveden tuotantoon. Arseeni Bangladeshin pohjavedessä on ääriesimerkki veteen liittyvästä turvallisuusriskistä. Tapausta on pidetty yhtenä maailman suurimmista ympäristökatastrofeista ja joukkomyrkytyksistä. Lavonen listaa kaksi tämän hetken tärkeää aihetta: orgaanisten vierasaineiden poistaminen juomaja jätevedestä sekä vesien käsittelyn optimointi. Vakavia seurauksia voi olla pienemmilläkin uhilla, kuten luonnollisilla yhdisteillä (esimerkiksi levämyrkyt) ja ihmisten aiheuttamilla myrkyllisillä yhdisteillä (esimerkiksi synteettiset kemikaalit). Tutustu hakuun osoitteessa www. Työelämäprofessorin pesti on Lavosen mielestä erinomainen mahdollisuus tavata ja kannustaa nuoria tutkijoita. Heitä vesitekniikan ala kaipaa. 45 Vesitalous 4/2023 AJANKOHTAISTA. Haun tarkoitus on taata monivuotista rahoitusta erityisesti nuorten tutkijoiden tutkimushankkeille. “Jos olemme huolissamme vedessä olevista vaarallisista vierasaineista, meidän pitäisi mitata juuri niitä”, Lavonen sanoo. Viestintä ja vuorovaikutus tutkimuksen ja teollisuuden välillä on elintärkeää”, hän sanoo. Sijoittajien täytyy tukea vesitekniikan tutkimusta, jotta vesiturvallisuus vahvistuu”, Lavonen sanoo. Ihmiskehon kannalta ei ole väliä, onko sen sairastumisen syy luonnollinen vai ei. Ennen Aaltoa Lavonen työskenteli muun muassa Veolia Water Technologiesilla juomaveden ja vesitekniikan asiantuntijana ja Norrvattenilla ja Tukholman Vedellä, jotka ovat kunnallisia juomaveden tuottajia Ruotsissa. Haku on auki 21.8.-15.9.2023 . Kenties yksi näistä teknologioista kytee jo niiden tulevien vesitutkijoiden joukossa, joiden kanssa Lavonen pääsee työskentelemään seuraavina vuosina. Lain myötä teknologiaan kohdistuvat investoinnit voisivat kasvaa entisestään. FAKTA: Säätiöiltä tukea vesitekniikan tutkimukseen 6 Erin Lavosen työelämäprofessuurin on lahjoittanut Erkki Paasikiven säätiö. vesitekniikantutkimus.fi. “Kukoistava vesitekniikan tutkimuskenttä vaikuttaa merkittävästi terveyteen, talouteen ja ympäristöön. Hän peräänkuuluttaa holistista mittaustapaa, joka huomioi kaikki saastuttavat yhdisteet kokonaisuutena. Kuten kuvioon sopii, tuore työelämäprofessori jakaa tulevaisuudessa aikansa yrityselämän ja akateemisen maailman välillä: hän kasvattaa uusia vesitekniikan tutkijoita Aaltoyliopistossa ja jatkaa sen ohessa nykyistä työtään vesiasiantuntijana sekä myyntija markkinointijohtajana tutkimuspohjaisessa BioCell Analytica -yrityksessä Uppsalassa. Lavonen heräsi tosissaan miettimään veden laatua ja turvallisuutta Bangladeshissa, jonne hän matkusti maisteriopiskelijana. Uusi jätevesidirektiivi vie alaa eteenpäin Ajankohtaisista vesitekniikan tutkimusaiheista on vaikea puhua ilman, että palataan jälleen veden laatuun. Hänen mukaansa tulevaisuudessa tutkijoiden ja muiden alan toimijoiden on perehdyttävä nykyistä enemmän erilaisiin tapoihin analysoida vettä. Säätiö tukee puhtaan talousveden ja talotekniikan tutkimusja koulutushankkeita Suomessa. “Tarvitsemme teknologioita, joiden avulla voidaan sekä poistaa vedestä myrkyllisiä yhdisteitä että säilyttää tarpeelliset yhdisteet. opiskelijoiden ohjaaminen sekä yhteistyön vaaliminen kansainvälisten yliopistojen ja vesiteollisuuden kanssa. Hän jatkaa näiden aihepiirien parissa myös tutkimustyössään Aalto-yliopistossa. Muuten jotakin tärkeää voi jäädä huomaamatta. Maan pohjaveteen oli päätynyt arseenia porakaivoista, ja kymmenet miljoonat ihmiset olivat vaarassa juoda myrkyllistä vettä. Kutsumus löytyi Bangladeshin pohjavedestä Miten tähän risteykseen sitten on tultu. Työskenteli hän sitten tutkimuksen parissa tai yrityksessä asiantuntijaroolissa, Lavosen työn lähtökohta on selkeä: ihmisten täytyy voida luottaa siihen, että vesi on turvallista juotavaksi. “Tarvitsemme vesilaitosten käytännönläheistä näkökulmaa, sillä joskus tutkijana sitä eksyy työnsä yksityiskohtiin
Energiaomavaraisuus tavoitteena Heinosen mukaan HSY:n vesihuollon energiaomavaraisuus organisaation kaikessa toiminnassa on noin 70 prosenttia. lämpöakkutekniikka, jossa kesällä varastoitavaa lämpöenergiaa hyödynnetään talvella. K iertotalous on vesihuollon historian alusta alkaen ollut kiinteä osa toimialan toimintatapaa. Blominmäen uuden yhdyskuntajätevedenpuhdistamon käyttöönotto parantaa useita kestävän kehityksen mittareita HSY:ssä. Lietehiiltä voidaan hyödyntää esimerkiksi maanparannusaineena tai mahdollisesti hulevesien suodatuksessa. “Tänä päivänä energiaan liittyvät investoinnit ovat kannattavia taloudellisesti ja takaisinmaksuaika varsin lyhyt. Kiertotaloudesta on viime vuosina tullut yksi tärkeimmistä kestävän kehityksen panostusalueista. Vaikka lähtökohtaisesti vesihuolto on jo perusidealtaan kiertotaloutta, kehitystoiminta vesihuollon kiertotalouden edistämiseksi on lisääntymässä. lietteen mädättäminen ja biokaasun tuotanto, jätevesien jäännöslämmön hyödyntäminen omaan tarpeeseen ja kaukolämmön tuotannossa kumppanuuksien kautta, aurinkopaneeleiden sähköntuotanto laitosalueilla, vedenottamoilla ja pumppaamoilla, kaasumoottoreiden hukkalämmön talteenotto sähköenergiana ORC-teknologian avulla sekä Blominmäen jätevedenpuhdistamossa käyttöön otettava ns. Lietteenkäsittelyyn tarvitaan uutta lainsäädäntöä ja toimivat markkinat Ravinteiden kierrätyksessä huomio on viime vuosina kiinnittynyt fosforin talteenottoon, jossa HSY:llä käynnissä on ns. Vesitalous kysyi Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymän (HSY) toimialajohtaja Mari Heinoselta näkökulmia ja ratkaisuja asiaan. Kehitystyössä on siirrytty nyt pilot-mittakaavan koeajoihin. “Lietetuotteiden jatkojalostuksessa olisi tärkeää, että lainsäädäntö ja regulaatio olisi mahdollisimman ennustettavaa, jotta erilaisten tekniikoiden ja käsittelyvaihtoehtojen käyttöönottoa olisi mahdollista suunnitella huomioiden myös Kiertotalouden edistäminen vesihuollossa – HSY:n ratkaisuja 46 www.vesitalous.fi AJANKOHTAISTA TEKSTI: TUOMO HÄYRYNEN. HSY:n lietehiilihankkeessa tutkitaan puhdistamolietteen pyrolyysia sekä prosessin lopputuotteena syntyvän lietehiilen ominaisuuksia ja mahdollisia käyttökohteita. Uusia toimintamalleja on otettu käyttöön esimerkiksi energiakriisien seurausvaikutusten takia, ja tämän hetken yksi keskeisistä kehittämiskohteista on energiaomavaraisuus, joka on jo hyvin pitkälle mahdollista toteuttaa jätevedenpuhdistamoiden osalta”, kertoo HSY:n toimialajohtaja Mari Heinonen. “Kiertotalouteen liittyvien ratkaisujen kehittäminen ja käyttöön ottaminen on aina tapahtunut sykleissä. Esimerkkinä tästä voisi olla esimerkiksi jätevesilämmöntalteenotto yhdessä energialaitosten kanssa niin meillä kuin Turussa ja Lahdessakin sekä Uudellamaalla toimiva lietteenjatkokäsittelyn hankintayhteistyö”, Heinonen kertoo. Esimerkiksi lietteiden kerääminen maatilojen käyttöön, biokaasun tuottaminen lietettä mädättämällä sekä ferrosulfaatin hyödyntäminen jätevesien käsittelyssä on otettu käyttöön jo ennen kuin kiertotaloudesta varsinaisesti on alettu puhua. HSY:n kehitystoiminnassa on testattu edellä mainittujen tekniikoiden lisäksi lukuisia kiertotalouteen liittyviä innovaatioita. Maanparannuskäytössä se ei vapaudu takaisin ilmakehään, eikä siten lämmitä ilmastoa. Hanketta käsitellään laajemmin tässä lehdessä toisessa artikkelissa. Joissain investoinneissa kannattavuutta voidaan parantaa alueellisella yhteistyöllä, jonka avulla toiminnan skaala saadaan riittävän suureksi ja yksikkökustannukset sitä kautta alemmaksi. HSY:n käytössä olevia ratkaisuja energiaomavaraisuuden parantamiseksi ovat mm. Erilaisia jätevedenpuhdistamolla eroteltavia ja syntyviä aineita on aina pyritty hyödyntämään mahdollisuuksien mukaan ja uusien teknisten ratkaisujen kehityttyä. Tämä näkyy myös vesihuollossa. RAVITA™-hanke. Siinä jätevedestä otetaan fosforia talteen jälkisaostusvaiheessa kemiallisena sakkana ja prosessissa puhdistamolle tulevasta fosforista olisi mahdollista saada talteen noin 50-60 prosenttia
kiertotalouden osalta voi tutustua tarkemmin kuntayhtymän vastuullisuusraportista: https://www.hsy.fi/globalassets/hsy/tiedostot/hsyvastuullisuusraportti-2022-julkaistava.pdf Vesitalouden uutena toimitussihteerinä 1.9.2023 alkaen on aloittanut Jarkko Narvanne. HSY:n tavoitteisiin ja toimenpiteisiin mm. Hyvää jatkoa Tuomolle! Päätoimittaja Minna Maasilta ympäristöluvitukseen kuluva aika. Lehdelle koittaa nyt muutosten syksy, kun merkittävä tekijä vaihtuu. Tuomo oli ensi kertaa toimitussihteerinä Vesitalouden ykkösnumerossa vuonna 2005. Tuomo on ollut mukana kehittämässä lehteä ja nähnyt toimialan digitaalisen murroksen. Tuomo, pitkäaikainen toimi tussihteerimme, jättää tehtävänsä elo-syyskuun vaihteessa, eli juuri tämän lehden ilmestymisen aikaan. Vesitalous on kuitenkin jatkuvasti pysynyt laadukkaana lehtenä, joka kestää aikaa. Toivottavasti seuraavassa numerossa pääsen kertomaan enemmän jatkosta. Kiitos Tuomo! Vesitalouslehden uusi toimitussihteeri valittu 47 Vesitalous 4/2023 AJANKOHTAISTA. Lehden artikkelien kirjoittajat, haastateltavat, toimituskunta ja monet muut ovat päässeet tekemään Tuomon kanssa yhteistyötä ja uskoisin jakavani ajatukseni monen kanssa siitä, että Tuomon kanssa toimiminen on aina ollut helppoa. On ollut ilo työskennellä Tuomon kanssa: hänen kokemuksensa on laaja ja monipuolinen, ja mitä tahansa on tullut eteen, Tuomo on suhtautunut rauhallisesti ja olen voinut luottaa siihen, että asiat hoituvat. Tässä on niin ikään regulaatiolla merkittävä ohjaava rooli”, Mari Heinonen sanoo. HSY tähtää koko organisaation hiilineutraaliuteen vuoteen 2030 mennessä sekä tavoittelee vesistöihin päätyvän ravinnekuormituksen pienentämistä. Näihin yli 18 vuoteen on mahtunut kuuden numeron vuositahdilla laskettuna 112 lehteä, joten kaikkea on varmasti tullut vuosien varrella vastaan. Tätä kirjoittaessani uuden toimitussihteerin rekrytointi on kesken, emmekä vielä tiedä, kuka hyppää toimitussihteerin saappaisiin. Lietteenkäsittelyn lopputuotteille olisi oltava myös toimivat markkinat, jotta toimijat saisivat tietoa siitä, miten tuotannon kulut voidaan realistisesti kattaa ja millaista arvoa toiminnasta olisi saatavissa. T ämä lehti on viimeinen Tuomo Häyrysen kokonaan toimittama Vesitalous
www.slatek.fi Jäteveden . ja lietteenkäsittelylaitteet Hydropress Huber AB | Puh 0207 120 620 info@huber.fi | www.huber.fi www.kaiko.fi Kaiko Oy Henry Fordin katu 5 C 00150 Helsinki Puhelin (09) 684 1010 kaiko@kaiko.fi www.kaiko.fi • Vuodonetsintälaitteet • Vesimittarit • Annostelupumput • Venttiilit • Vedenkäsittelylaitteet Lastausväylä 9, 60100 Seinäjoki Pirjontie 3, 00630 Helsinki Puh. LIIKEHAKEMISTO Slatek (80 x 80) Auma Finland (80 x 85) Huber (80 x 50) Kaiko (80 x 50) Fennowater (80 x 60) Pa-Ve (80x100) b AUTOMAATIOJÄRJESTELMÄT b JÄTEVESIENJA LIETTEENKÄSITTELY b VESIHUOLLON KONEET JA LAITTEET b VEDENKÄSITTELYLAITTEET JA -LAITOKSET Tehdään yhdessä maailman parasta vettä. 06 – 420 9500 www.fennowater.fi TUOTTEITAMME: Välppäysyksiköt Hiekanerotusja kuivausyksiköt Lietekaapimet Sekoittimet Lietteentiivistysja kuivausyksiköt Kemikaalinannostelulaitteet Flotaatioyksiköt Lamelliselkeyttimet Sähkö-, instrumentointija automaatiolaitteet Ruuvipuristin FW250/750/0.5, Q= 80 kgTS/h hydraulinen kapasiteetti 6 m³/h
MATKA KOHTI VESIEN KÄSITTELYN KESTÄVÄÄ KEHITYSTÄ TUOTTEIDEN TOIMIVUUDESTA TINKIMÄTTÄ JATKUU. LIIKEHAKEMISTO Sweco (80 x 40) AFRY (80 x 85) Ramboll (80x60) b SUUNNITTELU JA TUTKIMUS Puhtaan veden asiantuntija Autamme asiakkaitamme pohjaveteen ja vedenhankintaan, jätevedenpuhdistukseen, vesihuoltoverkostoihin, hulevesiin ja vesilaitosten johtamiseen liittyvissä kysymyksissä. toukokuuta 2023, Osasto #B580 LIIKEHAKEMISTO VESITALOUS-LEHDEN Kysy tarjousta! ilmoitukset@vesitalous.fi Tuomo Häyrynen 050 585 7996. WWW.KEMIRA.COM/BIOMB-WEBINAR Tule tapaamaan meitä Yhdyskuntatekniikkamessuilla Jyväskylä, 10.-11. afry.fi fi.ramboll.com Vesihuollon suunnittelun ykkönen Kemira (80x80) b VESIKEMIKAALIT Biopohjaisilla polymeereilla kohti kestävää kehitystä KEMIRA ALOITTAA ENSIMMÄISENÄ MAAILMASSA BIOPOHJAISIIN RAAKAAINEISIIN POHJAUTUVIEN POLYMEERIEN VALMISTUKSEN
Nutrient recovery reduces environmental impacts and promotes resource recycling. Anna Mikola, Saijariina Toivikko and Paula Lindell: The circular economy in water services T he role of the circular economy in water services is perhaps often seen as obvious – after all, water circulates in water supply systems and is connected integrally to the great hydrological cycle. Other articles Anna Mikola and Saijariina Toivikko: The circular economy becoming part of everything we do (Editorial) Sonja Pyykkönen: New alkalising station at the Nenäinniemi wastewater treatment plant – circular economy and essential supplies Minna Pirilä and Tanja Virtanen-Leppä: The effects of legislation and control methods on implementing circular economy in water services Riikka Malila and Petri Nissinen: Finnish solutions to local and global challenges – 10 years of the RAKI programme as a promoter of the circular economy Nils Torvalds: New regulations for treatment of municipal wastewater 50 www.vesitalous.fi FINNISH JOURNAL FOR PROFESSIONALS IN THE WATER SECTOR Published six times annually | Editor-in-chief: Minna Maasilta | Address: Annankatu 29 A 18, 00100 Helsinki, Finland ABSTRACTS. The nitrous oxide emissions were measured at five treatment plants in Finland and the emission factors varied from 0.04% to 1.8% relative to the influent total nitrogen load. The Nutrient Calculator used by the Natural Resources Institute Finland allows for the monitoring of nutrient recycling and supports its development by generating information on biomass for recycling, possibilities for processing, and the need for agricultural nutrients. Nitrous oxide emissions can form the majority of the carbon footprint of a wastewater treatment plant. What skills need to be acquired and understood. Anna Kuokkanen, Tuomas Raivio and Kristian Sahlstedt: Energy budget of heat recovery in a city and the impact on wastewater treatment project I n a broad-based project carried out 2021–2022, data was produced on the effects of various means of heat recovery on the scale of an entire town or sewerage area, in respect both of the energy gain and of the impacts on wastewater sewerage and treatment. Water service specialists are therefore automatically and naturally also circular economy professionals. What could the circular economy be in the future. Esra Marvin: The Technical Networks in Recycled Structures Guide A lthough the use of recycled materials is already becoming routine in road building, the safe and economical use of materials needs to be ensured in connection with networks. Milla Sieranen and Helena Hilander: Nitrous oxide emissions – a large part of a wastewater treatment plant’s carbon footprint N itrous oxide is a strong greenhouse gas produced during biological nitrogen removal in wastewater treatment. Thus, it is important to consider nitrous oxide emissions and how they are affected when strategies are planned to reduce the carbon footprint. At the same time, awareness of the impact of pollutants such as heavy metals and microplastics has increased, posing challenges for the recovery of sewage sludge. What needs to be taken into account when strengthening the circular economy philosophy in water services. The Technical Networks in Recycled Structures guide produced within the UUMA4 programme aims to provide guidance for network owners in utilising UUMA materials. New legislation and high raw material prices have increased the need to look at alternative ways of providing sufficient nutrients in a clean form for Finnish agriculture. Nanni Aliklaavu, Jyri Rautiainen, Teemu Koskinen, Toni Tenlenius, Iina Könönen and Venla Viskari: Methodological study of nutrient recovery from municipal wastewater W astewater contains valuable nutrients, such as nitrogen and phosphorus, which can be used in applications such as agriculture or industry. What kind of costs and other effects are involved in water-conservation efforts. Sari Luostarinen, Elina Tampio, Johanna Laakso, Riitta Lemola and Risto Uusitalo: Nutrient Calculator in support of nutrient recycling F inland will soon have been aiming for efficient nutrient recycling for 15 years. These themes and others were considered in the Water Efficiency project of the Finnish Water Utilities Association, which ended in 2020. Suvi Ahopelto: Water efficiency at water treatment plants I s it always worthwhile to aim at conserving water in distribution and utilisation. We can do this! Or is it so simple
Uusia sääntöjä yhdyskunta jätevesien käsittelyyn NILS TORVALDS Euroopan parlamentin jäsen (RKP. Tämän takia olisi tärkeää, että puhdistamoille myönnetään poikkeus poistamistavoitteen saavuttamisesta niille päiville, jolloin veden lämpötila on alle 12 astetta. Kirjoittaja Nils Torvalds on kolmannen kauden euroedustaja, joka on keskittynyt ympäristöja ilmastokysymyksiin toimiessaan jäsenenä Euroopan parlamentin ympäristö valiokunnassa jo noin kymmenen vuotta. Nämä ovat kuitenkin välttämättömiä toimenpiteitä jokaiselle jäsenmaalle saasteettomuustavoitteiden saavuttamiseksi. Parlamentin sisällä neuvottelut etenevät hyvää tahtia. Se vaatii korkeampaa lämpötilaa, jolloin toteuttaminen on vaikeampaa alueilla, jossa veden keskilämpötila on 12 asteen alapuolella. Toimin direktiivin pääneuvottelijana Euroopan parlamentissa, ja vastaan näin parlamentin kannan muodostamisesta. Ennen uraa parlamentaarikkona Torvalds toimi pitkään Ylellä toimittajana ja ulkomaankirjeenvaihtajan Washingtonissa ja Moskovassa. Nykyisellä direktiivillä on onnistuttu vähentämään jätevesien aiheuttamaa ympäristön pilaantumista ja vahvistamaan Euroopan vesimuodostumien ekologista ja kemiallista tilaa. Hän toimii tällä hetkellä keskustaliberaalin Renew Europe -ryhmänsä valiokuntakoordinaattorina ympäristövaliokunnassa ja Euroopan parlamentin pääneuvottelijana yhdyskuntajätevesidirektiivin uudistuksessa. Komissio on esittänyt saastuttaja maksaaperiaatteen (engl. / Renew Europe) nils.torvalds@ep.europa.eu 51 Vesitalous 4/2023. Typen poistaminen vedestä on prosessina hieman hankalampi bakteeriprosessiensa vuoksi. Tähän asti toimielinten kannat ja mielipiteet uudistuksia kohtaan ovat olleet suhteellisen yhtenevät. Suomelle uuden direktiivin tavoitteet ovat saavutettavissa, sillä kolmannen vaiheen puhdistus ravinteiden poistamiseksi on nyt jo käytössä. polluter pays principle) käyttöönottoa vesialalle, ja tarkoituksena on tuoda myös parlamentin kantaan esitys laajennetusta tuottajavastuusta koskien markkinoille saatettuja lääkkeitä ja kosmeettisia valmisteita, sillä 92 prosenttia todetuista mikroepäpuhtauksista ovat peräisin lääkkeistä ja kosmetiikasta. Yhteiskunnan tulisi kantaa vastuu näiden tuotteiden käytöstä, ja näin ollen myös vastata mikroepäpuhtauksien poistamisesta. Poliittisesti herkimmiksi kohdiksi on näyttäytynyt laajennettu tuottajavastuu, ja ravinteiden poisto vedestä jäsenmaiden välisten puhdistusmenetelmien eroavaisuuksien takia. Fosforin poistaminen rautasuoloilla sekä kemiallisilla liuoksilla on menetelmänä kohtalaisen yksinkertainen ja helposti laajennettavissa, joka tekee tiukempien tavoitteiden noudattamisesta mahdollista. Suurimmat taloudelliset haasteet tulevat olemaan niillä mailla, joilla ei vielä ole tätä vaihetta sisällytettynä puhdistusjärjestelmissään. Valuma-alueiden vesien korkeat fosforija typpiarvot johtavat todistetusti rehevöitymiseen. Tarkoituksena on esittää parlamentissa tiukempia sääntöjä ja korkeampia tavoitteita useampien mikroepäpuhtauksien osalta, jotta edetään kohti Euroopan vihreänsiirtymän ohjelman saasteettomuustavoitetta, jonka mukaan ympäristön tulisi olla vapaa haitallisista epäpuhtauksista vuoteen 2050 mennessä. Nykyinen direktiivi on edistänyt typpija fosforipäästöjen vähentämistä, ja päivitetyssä direktiivissä tarkoituksena on tiukentaa tavoitteita entisestään. E uroopan unioni uudistaa sääntöjä yhdyskuntajätevesien käsittelystä. Lääkkeillä on kuitenkin tärkeä merkitys yhteiskunnan hyvinvoinnin ylläpitämiseksi tuoden myös yhteiskunnallista lisäarvoa. Niinpä sekä laajennetun tuottajavastuun että mikroepäpuhtauksien poistamista varten tulisi perustaa rahoitusohjelma kansallisella tasolla, joka olisi hallinnollisesti joustavampi tapa ratkaista tämä haaste. Veden mikroepäpuhtaudet ovat yhteiskunnalle kasvava huolen aihe