Jätevedenpuhdistus ja kasvihuonekaasupäästöt Mari Heinonen

Transkriptio

1 Jätevedenpuhdistus ja kasvihuonekaasupäästöt Mari Heinonen Mari Heinonen 1

2 Jätevedenpuhdistuksen kasvihuonekaasupäästöt Suorat päästöt: Jätevesiprosessin päästöt Lietteenkäsittely Lietteen jatkojalostus (kompostointi jne.) Oma energiatuotanto Epäsuorat päästölähteet: Viemäröinti ->tuleva jätevesi Ostoenergia Kemkaalit, materiaalit, yms. Kuljetus ja logistiikka Mari Heinonen 2

3 Kaasumaisten päästöjen lähteet puhdistamolla Jätevesi: NMVOC VOC-yhdisteet SO X, NO x Biologinen puhdistusprosessi: N 2 O Mädätetty liete: lietteen välivarastointi, kuivaus/linkous, siilovarstointi: NH 4, CH 4 CO 2 (BIO) 1 INFLUENT PUMPS 2 BAR SCREENS 3 GRIT REMOVAL 4 PRE-AERATION 5 PRIMARY SEDIMENTATION 6 AERATION 7 SECONDARY SEDIMENTATION 8 BIOLOGICAL POST FILTRATION 9 METHANOL INTAKE RESERVE FOR EXPANSION 11 FACILITIES FOR MACHINERY AND EQUIPMENT 12 DIGESTERS 13 SLUDGE STORAGE 14 SLUDGE DEWATERING 15 GAS HOLDER Mari Heinonen 3 Voimatuotanto (öljy, maakaasu, biokaasu): SO 2, NO 2, CO, CO 2 (BIO), CH 4 Lämmitysöljy: SO 2, NO X, CO, CO 2,NMVOC 16 POWER STATION 17 MAIN BUILDING 18 AIR INTAKE 19 EXHAUST AIR

4 Kansainvälinen jätevedenpuhdistuksen ilmapäästöjen tutkimus Maailmanlaajuistesti mittauksia on niukasti ja tällä hetkellä ne keskittyvät typpioksiduuliin Metaanipäästöjä tutkitaan vähemmän IPCC:n(2007) määrittämät päästökertoimet perustuvat lyhyeen mittausjaksoon ja mittauksista on varsin pitkä aika (1995) Muutkin tutkimukset valtaosin lyhyitä mittausjaksoja tai perustuvat laboratoriomittakaavaan Ensimmäinen pitkä mittausjakso puhdistamolla on toteutettu Hollannissa Metaanipäästöjen vähentämismahdollisuudet tunnetaan vielä huonosti Mari Heinonen 4

5 Jätevedenpuhdistuksen ilmapäästöjen tutkimushistoria Suomessa Vuonna 2006 Vesilaitosyhdistys VVY toteutti ilmapäästöhankkeen yhdessä 15 puhdistamon kanssa Hankkeen peruskysymys oli: Kuinka mitataan/ arvioidaan jätevedenpuhdistuksen ilmapäästöt vuonna 2007 alkavaa EU E-PRTR raportointia ajatellen Valtaosa puhdistamoista on ns. avolaitoksia, missä päästömittaus hankalaa tai mahdotonta Puhdistamot yhdistivät taloudelliset resurssinsa ja päädyttiin toteuttamaan ensimmäinen mittausjakso Viikinmäessä Prosessitilat täysin maan alla ja puhdistamon kaikki ilmastointi-ilma johdetaan piipun kautta ulos Mittausten perusteella kehitettiin ensimmäinen yksinkertaistettu laskentamalli ilmapäästöille Mallia on sen jälkeen kehitetty uusien mittausten perusteella Laskentamallin avulla Suomen puhdistamot raportoivat ilmapäästönsä mukaan lukien metaanin Mari Heinonen 5

6 Kaasupäästöjen on-linemittaus HSY jätevedenpuhdistuksen kaasupäästöjen tutkimus on yksi pitkäntähtäimen tutkimusohjelmista HSY investoi 2012 jatkuvatoimiseen kaasumittaukseen Viikinmäkeen Analysaattori otettiin käyttöön heinäkuussa 2012 Analysaattorin on valmistanut suomalainen GASMET Oy ( Kaasuanalyysi perustuu FTIR teknologiaan Laitteella voidaan mitata 50 kaasun pitoisuutta Vasta pitkät mittausjaksot voivat avata mahdollisuuksia ymmärtää prosessin tuottamien kaasupäästöjen mekanismeja Mari Heinonen 6

7 Alustavia metaanipäästötuloksia Alustavia tuloksia Viikinmäki WWTP PE CH4 t/a CH4 kg/d g CH4/m3 wastewater kg CH4/PE/a g CH4/kg COD influent ( ) 2,3 0,28 32 Tuloksia Kralingseveer WWTP PE (Daelman et al, 2013), (Daelman et al, 2012), CH4 t/a CH4 kg/d g CH4/m3 wastewater kg CH4/PE/a g CH4/kg COD influent ( ) 3,3 0,39 11 Daelman M.R.J., van Voorthuizen E.M., van Dongen L.G.J.M, Volcke E.I.P., van Loosdrecht M.C.M., (2013) Methane and nitrous oxide emissions from municipal wastewater treatment results from long term study, Water Sci Technol., in press Mari Heinonen 7 Daelman M.R.J., van Voorthuizen E.M., van Dongen L.G.J.M, Volcke E.I.P., van Loosdrecht M.C.M., (2012) Methane emission during municipal wastewater treatment, Water Research

8 Kasvihuonekaasupäästöjen Metaani: vähentämismahdollisuudet Hyödynnetään tehokkaasti mädättämöissä tuotettu kaasu Minimoidaan metaanin vuodot (vahvasti myös turvallisuustekijä) Minimoidaan lietteen varastointiaika puhdistamolla Vältetään rakenteellisia-tai prosessiratkaisuja, missä liete pääsee kertymään/mätänemään spontaanisti Käsittelymenetelmien arviointi tulevaisuuden hankkeita Tutkimukset kesken Typpioksiduuli: Tasaiset prosessiolosuhteet auttavat minimoimaan typpioksiduulin kehittymisen typenpoistoprosessissa Lämpötila Virtaamatasaus Alkaliteetti Typpi- ja orgaanisen aineen kuormitus Tietyt typenpoistoprosessit vakaampia ja tuottavat vähemmän päästöjä Tutkimukset kesken Mari Heinonen 8

9 Metaani on myös mahdollisuus Jätevedenpuhdistamot ovat ja voivat olla myös merkittäviä bioenergian tuottajia (18 kpl) Metaanin tuotantoa voidaan kasvattaa yhteismädättämöhankkeilla (8 kpl) Bioenergia voidaan hyödyntää Lämpönä Lämpönä & sähkönä (+ ORC) Syöttämällä metaani komprimoinnin jälkeen maakaasuverkkoon esim. liikennepolttoainekäyttöön HSY:n biokaasuratkaisut: Viikinmäki tuottaa 100 % lämmöstä ja 60 % sähköstä biokaasun avulla Kaasumoottorikantaa uusitaan parhaillaan Ensimmäinen ORC laitteisto käyttöön 2013 Suomenojan jätevedenpuhdistamon tuottama biokaasu myydään maakaasuverkkoon (marraskuu 2012) Kuva: Gasum Oy

10 Ympäristötekoja toimivan arjen puolesta Miljömedvetna handlingar för en god vardag Kiitos! Helsingin seudun ympäristöpalvelut Helsingforsregionens miljötjänster