Koekohde ravinteiden talteenottoon jätevedestä ja lietteenkuivauksen rejektistä

Transkriptio

1 Koekohde ravinteiden talteenottoon jätevedestä ja lietteenkuivauksen rejektistä RAVITA DEMO -koekohde jätevedenpuhdistamon ravinnevirtojen talteenottoon

2 Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä Opastinsilta 6 A Helsinki puhelin faksi Lisätietoja tommi.fred@hsy.fi, puhelin mari.heinonen@hsy.fi, puhelin Copyright Kartat, graafit, ja muut kuvat: HSY Kansikuva: HSY Helsingissä

3 Esipuhe Ravinteiden talteenoton kehittyneimmät menetelmät ovat vähitellen kypsyneet teknisesti tuotantomittakaavaisiksi prosesseiksi. Tarjolla olevat teknologiset ratkaisut ovat olleet kuitenkin vahvasti kiinni nykyisissä laitoskonseptien erikoissovelluksissa ja ne eivät ole tarjonneet laajaalaisesti tapoja lähestyä ravinteiden talteenottoa. Ravinteiden laajamittainen ja kehittynyt talteenotto ei voi tulevaisuudessa kuitenkaan yksistään perustua biologiseen fosforin poistoon tai lietteen polttoon, jotka kattavat vain osan puhdistamo- ja lietteen jatkokäsittelykonsepteista, vaan niiden rinnalle tarvitaan uusia ja aidosti innovatiivisia konsepteja. Jotain mikä soveltuisi niin pienille kuin suurillekin jätevedenpuhdistamoille. Jotain mikä mahdollistaisi fosforin ja typen talteenoton yhdistämisen. Jotain missä fosforin talteenotto toimisi ajurina myös fosforin vesistökuorman vähentämiselle, siellä missä sitä ei muutoin toteutettaisi. Jotain, mitä ei ole vielä toteutettu missään aikaisemmin. Jotain, mitä ei ole vain tullut ajatelleeksi. Jotain ihan uutta. Tämä esitys ja tässä dokumentissa avattu hankekuvaus edustavat jotain ihan uutta, jotain mikä ei vain ole tullut aikaisemmin mieleen ja jotain mikä avaa ihan uuden näkökulman ravinteiden kehittyneimpien kierrätysteknologioiden maailmaan. Jotain joka on vain odottanut löytämistään. Nyt se olisi mahdollista toteuttaa. Tämä RAVITA DEMO-hakemusdokumentti on muokattu huhtikuussa 2016 ympäristöministeriöön käsittelyyn jätetystä RAKI Kärkihankehaun hakemusdokumentista. Tämän dokumentin pääaisalliset muutokset koskevat varsinaisen koekohteen kokoa, paikkaa ja toteutustapaa. Tämän seurauksena myös hankkeen budjetti on päivitetty.

4 Sisällysluettelo 1 Taustaa Lähtökohta Ravinteiden poiston ja -talteenoton aikaisemmat kehityshankkeet HSY:llä HSY:n RAKI-projektien kokonaisuus Ravinteiden talteenoton nykytila Fosforin talteenotto tuhkasta Fosforin talteenotto struviittina Fosforin kierrätys lietetuotteina Typen talteenotto mädätyksen rejektivedestä RAVITA-prosessi Kärkihanke 3:n haaste jätevesialan toimijoille HSY:n vastaus Kärkihanke 3:n haasteeseen Fosforin talteenottoprosessi Typen talteenottoprosessin ja fosforin talteenoton yhdistäminen Lopputuote ja markkinat RAVITA-prosessin vaikutukset orgaaniseen lietejakeeseen Prosessin liiketaloudellinen potentiaali Kehittyneiden kierrätysravinteiden markkinoiden kypsyys Konseptin liiketaloudellisuus RAVITA -menetelmän hyötyanalyysi Tekninen kypsyys Riskianalyysi Hankkeen toteuttajaorganisaatio Organisaatio HSY:n jätevedenpuhdistuksen tutkimus- ja kehitystoiminta Hankkeen vastuullinen vetäjä Henkilöesittelyt Muut osapuolet Hallinnollinen ohjausryhmä Tekninen ohjausryhmä Yhteistyökumppanit Hankesuunnitelma Hankkeen tavoitteet Hankkeen toteutuskohteen kuvaus HSY:n RAVITA DEMO -koekohde-esitys kärkihankehakuun Hankkeen tekninen kuvaus

5 5.3.1 RAVITA -menetelmän fosforin talteenoton koelinjan kuvaus RAVITA -menetelmän fosforin ja typen talteenoton yhdistäminen Fosforihapon hyödynnettävyysanalyysi Hankkeen aikataulu ja vaiheistus Rahoitus RAVITA DEMO koekohteen budjetti Rahoitussuunnitelma Liiketoimintasuunnitelma HSY:n RAVITA -menetelmän peruskuvaus HSY:n RAVITA -menetelmän mahdolliset asiakkaat ja markkinat Kustannusanalyysi Hankkeen viestintä 38 Liitteet: 7.1 Viestinnän tavoitteet Viestinnän kohderyhmät Asiakassidosryhmät Ravinteiden kierrätyksen sidosryhmät Vesihuoltoalan sidosryhmät Muut sidosryhmät Hankkeiden ydinviesti Viestinnän välineet ja kanavat Internet Tapahtumat Vierailumahdollisuus Lehdet Esittely- ja viestintämateriaali Viestintäaikataulu Viestinnän tuloksien arviointi Liite 1 Rahoitusesityslomake RAVITA DEMO HSY Liite 2 Kustannuserittely RAVITA DEMO HSY Liite 3 HSY YTJ tietopalveluote (korvaa kaupparekisteriotteen, jota HSY:llä ei ole) Liite 4 HSY:n hankeorganisaation avainhenkilöiden laajat henkilöreferenssit 5

6 1 Taustaa 1.1 Lähtökohta Yhdyskuntajätevedenpuhdistukseen kohdistuu yhä enemmän paineita kehittyneille ravinteiden talteenoton teknisille ratkaisuille. Olemassa olevat kehittyneemmät ravinteiden talteenottotekniikat odottavat kuitenkin rinnalleen uusia ja innovatiivisia sovelluksia ja teknisiä ratkaisuja, jotta voitaisiin realistisesti ajatella, että jätevesiperäisiä ravinteita voisi laajamittaisesti hyödyntää muutenkin kuin lietteeseen integroituina tuotteita. Tähän Suomessakin on nyt herätty. Hallitusohjelman Biotalous ja puhtaat ratkaisut, kärkihanke 3: Kiertotalouden läpimurto, vesistöt kuntoon yhtenä strategisena tavoitteena on ravinteiden talteenoton lisääminen erityisesti Itämeren ja herkkien vesistöalueiden alueella. Kärkihankkeen tavoitteena on luoda edellytykset sille, että vähintään 50 % yhdyskuntajätevesilietteestä saadaan kehittyneen prosessoinnin piiriin vuoteen 2025 mennessä. Kärkihanke 3:een sisältyvä toimenpidekokonaisuus 2 sisältää alatoimenpiteitä, joilla lisätään ravinteiden kierrätystä ja tehostetaan toimia Itämeren ja vesistöjen suojelemiseksi. Yksi toimenpide ko. kokonaisuudessa on asukkaan jätevedenpuhdistamon lietteiden käsittelyn koekohteen rakentaminen. Kohteessa tulisi toteuttaa prosessi, jossa jätevesilietteen sisältämät ravinteet jalostetaan lannoitevalmisteeksi. Hankkeessa painotetaan Clean Tech -menetelmien innovatiivista soveltamista. Yhdyskuntajätevesien sisältämien ravinteiden talteenotto ja kierrätys perustuu tällä hetkellä valtaosin ravinteiden kiertoon yhdyskuntajätevesilietteistä valmistettujen tuotteiden kautta. Tyypillisiä tuoteryhmiä ovat erilaiset kompostoimalla valmistetut multatuotteet, kemiallisesti tai termisesti hygienisoidut lietetuotteet ja lietteestä kuivaamalla valmistetut rakeistetut lietetuotteet. Kärkihankehaussa kuvailtuja kehittyneempiä prosessointeja ei ole tarkemmin määritetty, mutta niiden voi olettaa olevan edellä kuvailtuja valmistusprosesseja haastavampia ja innovatiivisempia. Lisäksi menetelmien tulisi huomioida lietetuotteisiin liittyvien haitallisten aineiden ja mikropartikkeleiden luomat uudet haasteet, joihin lietepohjaisilla jatkojalosteilla on vaikea vastata. Tällöin voidaan olettaa, että kehittyneemmissä kärkihankehaun prosesseissa lopputuotteena syntyisi nykyisiä teollisia lannoitteita vastaavia tuotteita tai niiden raaka-aineita. 1.2 Ravinteiden poiston ja -talteenoton aikaisemmat kehityshankkeet HSY:llä HSY:n jätevedenpuhdistamoiden fosforinpoiston kehityshankkeita on tehty puhdistamoiden toiminnan aikana useita ja operatiivista toimintaa tehostamalla puhdistustuloksia on saatu parannettua tulokuormituksen ja hydraulisen kuormituspiikkien kasvusta huolimatta. Sekä fosforinettä typenpoiston tehostamisen taustalla ovat olleet kiristyneet ympäristölupamääräykset, 6

7 lupamääräyksiä kireämmät, Itämeri-ohjelmaan liittyvät sisäisen omistajaohjauksen tulostavoitteet sekä vuonna 2012 allekirjoitettu Suositussopimus pyrkimyksestä lupamääräyksiä parempaan puhdistustulokseen. Ravinteiden kierrätysteema ei ole sellaisenaan ollut vahvasti fosforiin tai typpeen liittyvissä tutkimushankkeissa esillä, koska fosforin kierrätys integroituna orgaanisen aineksen mukana multatuotteena on ollut toimiva ja yleisesti hyväksytty menetelmä. Aiheeseen liittyneet tutkimukset ovatkin keskittyneet multatuotteen ravinteiden liukoisuuteen ja ravinteiden käyttökelpoisuuden selvittämiseen sekä haitallisiin aineisiin. Kansalliset ja kansainväliset poliittiset ja ympäristösuojelulliset paineet ovat kuitenkin viimeaikoina merkittävästi kasvaneet kierrätysravinteiden valmistamisen ja käytön lisäämiseksi, mikä on HSY:lläkin huomioitu ja otettu vakavasti mukaan osaksi jätevedenpuhdistuksen kehityssalkkua. Ravinteiden nykyistä prosessoidumpaa ja asiakaslähtöistä kiertoa ei ole myöskään voinut sivuuttaa Kiertotalousteemaan liittyneissä hankkeissa. 1.3 HSY:n RAKI-projektien kokonaisuus HSY on keskittänyt viimeaikaiset ravinteisiin liittyvät tutkimus- ja kehityshankkeet ympäristöministeriön RAKI-ohjelman alle. Viikinmäen jätevedenpuhdistamolla tutkittiin vuonna 2014 RAKI-rahoituksella fosforin poiston tertiäärikäsittelyä kiekkosuodatuksen avulla. Tutkimus keskittyi tällöin fosforin vesistökuorman minimointiin ja sen perusteella kiekkosuodatus valittiin fosforinpoiston tehostamisprosessiksi 2020 käynnistyvään uuteen Blominmäen jätevedenpuhdistamohankkeen suunnitteluun ja toteutukseen. Myös Viikinmäessä on toteutettu kiekkosuodatuksen esi- ja yleissuunnittelutasoiset selvitykset, jossa pääteemana olivat olemassa olevien kalliotilojen tilatarkastelut. Täysmittakaavaisen prosessin investointi sijoittunee luvun alkuun. Hankkeen myötä kiekkosuodattimien hankinta on parhaillaan edennyt suunnittelu- ja toteutusvaiheeseen myös muutamassa muussakin vesilaitoksessa Suomessa, eli vaikuttavuutta on RAKI-ohjelman mukaisesti saatu yli organisaatiorajojen. Kiekkosuodatustutkimuksesta siirryttiin askel kohti ravinteiden kierrätystä ja kemialliseen sakkaan liittyviä teemoja käsiteltiin vuonna 2015 RAKIjälkifosforihankkeessa, jossa tutkittiin laboratoriokokeiden avulla fosforin jälkisaostuksessa muodostuvaa kemiallista lietettä, ja sen mahdollisia etuja ravinteiden kierrätyksen kannalta. Hankkeen aikana kehitetyn fosforin talteenottokonseptin osalta on jätetty patenttihakemus keväällä

8 RAKI-jälkifosforihankkeen rinnalla käynnistyi keväällä 2015 RAKI-rejektityppihanke, jossa tutkittiin pilotoimalla rejektiveden typenpoistoa biologisella erikoisprosessilla (ANITA Mox). Biologisen poistoprosessin pilotoinnin lisäksi hankkeessa tehtiin esiselvitystasoinen konsulttiselvitys typen poiston ja talteenoton toteuttamisesta fysikaaliskemiallisin menetelmin strippaamalla. Varsinainen RAKI-hanke päättyi syksyllä 2016, mutta hankkeessa käynnistetty biologinen erikoisprosessin laajamittainen pilotti toimii osana Viikinmäen rejektivesienkäsittelyä ja prosessin kehittäminen jatkuu. Vuoden 2016 alussa käynnistyi RAKI1 RAVITA hanke, jossa tarkoituksena on selvittää mahdollisuutta kehittää RAKI jälkifosforihankkeessa tutkitun jälkisaostetun kemiallisen fosforilietteen käsittelyä siten, että lopputuotteena syntyisi joko lannoiteteollisuuden raaka-aine tai valmiiksi lopputuotteeksi soveltuva tuote. Hankkeessa jatkokehitetään RAKI jälkifosfori- ja RAKI rejektityppihankkeissa tutkittuja osaprosesseja niitä optimoimalla (kemikaalimäärien, kustannusten ja mahdollisten sivuvirtojen minimointi). Pyrkimyksenä on tuottaa myös prosessin alustavat mitoitusarvot prosessin prototyypin suunnittelua varten. Prosessin täyden mittakaavan pilotoinnin tekninen suunnittelu ei kuitenkaan ole kuulunut tähän RAKI1 -ohjelman hankkeeseen. Prosessissa syntyvän ravinnetuotteen mahdollisia haitta-aineita on tarkoitus tutkia omana osahankkeenaan RAKI1 RAVITA:ssa. Lisäksi hankkeeseen liittyy alustava markkinatutkimus. Hankkeessa on parhaillaan kemiallisen lietteen tuotannon pilotointi ja laboratoriomittakaavan kokeiden jatkovaiheet Jyväskylän Yliopiston Kemian laitoksella. Myös hankkeeseen liittynyt markkinatutkimus on toteutettu. Hanke jatkuu vuoden 2017 syksyyn asti. Vuoden 2016 kesäkuussa käynnistyneessä RAKI2 Ravinteiden talteenoton taloudellinen yleissuunnittelu / RAVITA hankkeessa täydennettiin tämän hakemusaineiston alkuperäistä sisältöä erityisesti kustannuksiin ja lietteen jatkokäyttöön liittyen. Hanke päättyy tämän hakemuksen jättämiseen. 8

9 2 Ravinteiden talteenoton nykytila 2.1 Fosforin talteenotto tuhkasta Globaalilla tasolla on useita kehittyneemmän fosforin kierrätyksen suuntauksia. Näistä yksi on yhdyskuntalietteen polton seurauksena syntyvän tuhkan käsittely siten, että tuhkassa oleva fosfori erotetaan kemiallisesti. Prosessi edellyttää lietteen polttamista ja sen tuhkan kemiallista käsittelyä. Fosforin erottaminen tuhkasta on vaativaa ja sen kustannukset ovat korkeat. Pilot-mittakaavan prosesseja on maailmassa yksittäisinä kohteina. Suomessa lietteen polttoon liittyvää teollista toimintaa ei toistaiseksi ole olemassa ja ko. tyyppisen kohteen tulisi olla keskitetty, alueellinen ratkaisu, jotta hanke olisi kaupallisesti toteuttamiskelpoinen. Myöskään Pohjoismaisella tasolla lietteen polttoa ei ole toistaiseksi yksittäisiä kohteita lukuun ottamatta toteutettu. Lietteen poltto on tyypillinen tiiviin yhdyskunnan lietteen hävitysmenetelmä Keski-Euroopassa ja Suomea lähin polttolaitos sijaitsee Pietarissa. 2.2 Fosforin talteenotto struviittina Toinen tutkimuksellinen ja menestynyt pääsuunta fosforin talteenotossa on lietteessä tai lietteen erotusvedessä olevan fosforin erottaminen struviittina eli magnesiumammoniumfosfaattina. Tämän prosessin edellytyksenä on fosforin biologinen käsittely jätevedenpuhdistuksen pääprosessissa. Biologisia fosforinpoistoprosesseja on Pohjoismaissa vain yksittäisissä täydenmittakaavan puhdistamoissa ja mikään näistä ei ole ns. suurten puhdistamoiden kokoluokassa. Biologisen fosforinpoistossa muodostunut liete tulisi käsitellä esimerkiksi mädättämällä, jotta biologisesti sitoutunut fosfori saadaan vapautumaan lieteveteen. Lieteveteen vapautunut fosfori on mahdollista ottaa talteen erilliskäsittelyprosessin kautta. Tähän on olemassa useampia kaupallisia sovelluksia ja toteutettuja laitosmittakaavan laitoksia lähinnä Keski-Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa. Sekä biologinen fosforinpoisto että struviitin erotus ovat vaativia osaprosesseja. Biologinen fosforinpoisto edellyttää korkeaa liukoisen orgaanisen aineen pitoisuutta jätevedessä, mikä ei nykyisellään ole esimerkiksi HSY:n yhdyskuntajätevedenpuhdistamolla mahdollista saavuttaa ilman, että biokaasun tuotannon nykytasosta ja oman energiatuotannon tavoitteista luovutaan. Lisäksi biologinen fosforinpoisto vaatii edelleen tuekseen kemiallisen fosforinpoiston, koska vaatimukset fosforin poistamiseksi vesistönsuojelullisista syistä ovat Pohjoismaissa tiukat ja tätä tasoa ei voida biologisella käsittelyllä saavuttaa. 2.3 Fosforin kierrätys lietetuotteina Nykyisin tyypillisessä Pohjoismaisessa puhdistamokonseptissa fosfori saostetaan ferrosulfaatin avulla ferrifosfaattina, joka poistuu jätevedestä laitoksen lietekiertojen kautta. Saostus voidaan 9

10 toteuttaa joko kaksi- tai yksivaiheisesti ja joko rinnakkain- tai jälkisaostamalla. Yksivaiheinen rinnakkainsaostus on tyypillisin prosessimuoto. Vuotuinen Suomessa saostamalla poistettava fosforimäärä on noin tonnia. Kemiallinen ferrifosfaattisakka kiertää nykyisin yhdyskuntalietteen osana, ja fosforin erottamiseksi biologisesta lietteestä ei ole kehitetty prosessiteknisiä ratkaisuja. Kemiallisen ja biologisen lietteen erottaminen on erittäin haasteellista. Toistaiseksi fosforin erillistä kierrätystä ei ole ollut Suomessa teknistaloudellisesti mahdollista järjestää nykyisen lietteenkäsittelyn kautta, vaan fosforin kierrätys tapahtuu integroituna orgaanisen aineen kanssa kompostoimalla valmistetuissa multatuotteiden mukana, hygienisoituina lietetuotteina tai joissakin tapauksissa lietteestä kuivaamalla valmistettuina rakeistettuina lietetuotteina. Tässä tuoteryhmässä orgaaniset haitta-aineet, lääkeaineet, raskasmetallit sekä mikropartikkelit aiheuttavat enenevässä määrin huolta, vaikkakin toisaalta lietteen mukana on mahdollista saada arvokasta orgaanista aineista maanparannukseksi maanviljelystä köyhtyvään maaperään. 2.4 Typen talteenotto mädätyksen rejektivedestä Typpiravinteen kierrätyksen kehitykselle ei ole ollut vastaavia ravinteen saatavuuteen liittyviä ajureita kuten fosforilla on ollut. Typpeä on saatavilla jatkossakin ylimäärin ilmasta. Jäteveden typenpoisto tapahtuu valtaosin jätevedessä biologisesti aktiivilieteprosessin aikana. Tällöin typpi poistuu ilmafaasiin molekylaarisessa muodossa (N 2) biologisen puhdistusprosessin aktiiviliete- ja mahdollisissa jälkikäsittelyvaiheissa. Biologinen typenpoistoprosessi ei mahdollista typen talteenottoa nykyisin saatavilla olevilla teknisillä ratkaisuilla. Osa (n.20 %) jätevesiprosessiin tulevasta typestä sitoutuu lietteen soluihin ja mikäli liete mädätetään, typpi vapautuu lieteveteen solumassan hajotessa. Lieteveden kautta typpi kiertää takaisin jäteveden puhdistusprosessiin tai se on mahdollista käsitellä erillisillä biologisilla tai fysikaaliskemiallisilla typenpoistoprosesseilla. Molempiin tapauksiin on tarjolla useita erilaisia kaupallisia prosessikonsepteja. Jos mädätysprosessi toteutetaan jätevedenpuhdistamosta erillään olevalla tuotantolaitoksella, lieteveden typpi on yksi merkittävistä kulueristä, mikäli toiminnan lupamääräykset edellyttävät typen käsittelyä ennen sen johtamista vesistöön tai erilliselle jätevedenpuhdistamolle. Tämä on ollut yksi tärkeä ajuri typenpoiston ja talteenoton kehityksessä. Tällä hetkellä saatavilla olevat typen talteenottoprosessit perustuvat lieteveteen vapautuneen typen talteenottoon kemiallis-fysikaalisen strippausprosessin avulla. Strippauksessa typpi vapautuu ph - säätelyn vuoksi ammoniakkimuodossa ilmaan. Kun ilmavirta käsitellään happopesurissa, voidaan typpi ottaa talteen pesurin nesteen poiston kautta. Typpi otetaan talteen tyypillisesti ammoniumsulfaattina. RAKI-ohjelmassa on rahoitettu Aalto-yliopistossa tehtyä tutkimus- ja kehitystyötä strippausprosessin kehittämiseen liittyen. Typen talteenoton kustannustarkasteluissa on usein tärkeässä roolissa edellä mainitut typen käsittelytarvevaatimukset ja niiden aiheuttamat kustannukset. 10

11 3 RAVITA-prosessi 3.1 Kärkihanke 3:n haaste jätevesialan toimijoille Kärkihanke 3:n Kiertotalouden läpimurto ja puhtaat ratkaisut käyttöön -kokonaisuudessa on asetettu selkeästi tavoitteita, joiden kautta haetaan ratkaisuja kiertotalouden ja puhtaiden ratkaisuiden keittämiseksi. Lisäksi ohjelmassa kiinnitetään huomioita Itämeren hyvän ekologisen tilan edistämiseen. Ohjelman toimenpide 2 -osiossa haetaan hankkeita, joissa lisätään ravinteiden kierrätystä ja pyritään käynnistämään 1-2 pilottilaitosta, joissa toteutetaan täysimittakaavaisen koekohteen rakentaminen noin asukkaan jätevedenpuhdistamon lietteille fosforin erottamiseksi tuhkasta lannoitevalmisteena käytettäväksi ja fosforin ja typen jalostamista lannoitevalmisteeksi mädätetyistä lietteistä. 3.2 HSY:n vastaus Kärkihanke 3:n haasteeseen HSY on kehittänyt vuodesta 2014 asti RAKI-rahoitusohjelmien puitteissa fosforin poiston tehostamista erittäin alhaisiin pitoisuuksiin ja sen tiimoilta syntynyttä innovaatiota fosforin talteenoton osalta. RAKI -rahoitusohjelma on luonut vakaan pohjan vesilaitoslähtöisen kehittämishankkeen toteuttamiselle. HSY:n innovaation avulla jäteveden sisältämän fosforin talteenotto on mahdollista toteuttaa myös jätevedenpuhdistamoilla joilla ei ole biologista fosforinpoistoa, mädätystä tai lietteen polttoa, mikä on merkittävä edistysaskel verrattuna nykyisin markkinoilla oleviin teknologioihin. Kehitetty RAVITA -menetelmä vastaa ravinteiden talteenoton markkinoilla olleeseen aukkoon, missä fosforin talteenottoa halutaan toteuttaa mahdollisimman yksinkertaisesti ja maksimoiden kierrätysravinteen saanto. Lisäksi RAVITA mahdollistaa saostuskemikaalin kierrätyksen, mikä vastaa suoraan kiertotalousteeman mukaisiin tarpeisiin. RAVITA:n lisäprosessi-innovaatio mahdollistaa typen ja fosforin talteenoton yhdistämisen, mitä ei ole toteutettu vielä missään markkinoilla olevista prosesseista. Yhdistelmäprosessin lopputuote soveltuu sellaisenaan lannoitemarkkinoiden raaka-aineeksi. RAVITA -menetelmän yksi tärkein etu on kuitenkin se, että se soveltuu hyvin erikokoisille puhdistamoille ja mahdollistaa myös menetelmän osaprosessien hyödyntämisen toisistaan erillään. Tällöin voidaan tarvittaessa keskittää menetelmän fosforisakan liuotus- ja erotusvaiheet suurempiin yksiköihin ja varsinainen talteenoton saostuksesta koostuva alkuvaihe voidaan toteuttaa kustannustehokkaasti myös pienillä ja keskisuurilla puhdistamoilla. Vastaavasti typen ja fosforin talteenoton yhdistävä lisäprosessi ei tarvitse sijaita fyysisesti samalla laitosalueella, vaan fosforihappoa voidaan kuljettaa keskitettyyn typen talteenottoyksikön raaka-aineeksi. 11

12 3.2.1 Fosforin talteenottoprosessi RAVITA menetelmässä fosforin talteenottoprosessi käynnistyy jätevedenpuhdistusprosessin lopussa tapahtuvalla fosforin jälkisaostuksella. Jäteveden fosforia ei käsitellä ennen jälkisaostusvaihetta eli fosforin saanto pyritään näin maksimoimaan. Saostuskemikaalina voi toimia esimerkiksi alumiini- tai rautapohjaiset saostuskemikaalit. Saostuksessa muodostunut kemiallinen fosforisakka poistetaan vesivirrasta esimerkiksi suodattamalla, flotaation avulla tai selkeyttämällä. Erotetun kemiallisen lietteen vesipitoisuutta voidaan pienentää ennen seuraavia vaiheita. Lietettä voidaan esimerkiksi selkeyttää, suodattaa ja/tai tiivistää tai kuivata koneellisesti. Tällöin sakan kuiva-ainepitoisuus nousee. Kemiallisen sakan tiivistyksessä syntynyt sakkakakku siirretään tämän jälkeen liuotukseen, missä sakka liuotetaan happoliuokseen. Happona RAVITA:ssa käytetään fosforihappoa. Fosfori ja alumiini erotetaan toisistaan kemikaalin talteenotossa. Sakasta liukenevan fosforin myötä liuotuksessa fosforin määrä happokierrossa kasvaa. Erotusprosessissa erotettu alumiini siirretään takaisin regenerointiin ja se voidaan palauttaa jätevesiprosessiin saostukseen tarvittavaksi kemikaaliksi. Pääosa fosforihaposta kierrätetään takaisin liuotusvaiheeseen. Talteen otetusta fosforista muodostunut fosforihapon ylijäämä hyödynnetään ja lopputuotteena prosessivaiheessa syntyy fosforihappoa, jota voidaan hyödyntää mm. lannoiteteollisuuden raaka-aineena, muuna teollisuuskemikaalina tai esimerkiksi metsäteollisuuden jätevedenpuhdistamoilla. Kuvassa 1 on esitetty RAVITA:n fosforin talteenottoprosessi. Kuva 1 Fosforin talteenotto fosforihappona RAVITA -prosessissa 12

13 3.2.2 Typen talteenottoprosessin ja fosforin talteenoton yhdistäminen Typen ja fosforin talteenottoprosessien yhdistämisen perustana toimii kuvan 1 mukaisesti fosforihappoa tuottava pääprosessi ja typen talteenotossa käytetty fysikaaliskemiallinen strippausprosessi toimii sivuprosessina, joka voidaan myös jättää pois. Strippaus perustuu lietteen kuivauksessa muodostuvan erittäin typpipitoisen lieteveden eli rejektin ph:n säätöön ja sekoitukseen. Strippauksessa ilmaan vapautunut ammoniakkikaasu pestään happopesurilla erilliseksi liuokseksi. Strippausprosessi on sellaisenaan olemassa olevaa tekniikkaa, ja siinä muodostuva lopputuote on yleensä ammoniumsulfaattia. Tällöin pesurin happona on käytetty fosforihappoa halvempaa rikkihappoa. HSY:n innovaatiossa happona käytetään kuvan 1 mukaisessa prosessissa muodostunutta lopputuotetta eli fosforihappoa. Kun typen strippauksessa syntynyt kaasumainen välituote pestään happopesurissa rikkihapon sijaan fosforihapolla, syntyy prosessista lopputuotteena ammoniumfosfaattia (MAP/DAP 1 ), joka on sellaisenaan lannoite. Ammoniumfosfaatti soveltuu myös lannoiteteollisuuden raaka-aineeksi. Ammoniumfosfaatti sisältää sekä typpeä- että fosforia eikä tuotteessa ole maaperän kannalta haastavaa sulfaattia. Kuvassa 2 on tämän prosessin päävaiheet. Kuva 2 Typen talteenoton ja fosforin talteenoton yhdistäminen RAVITA:ssa 3.3 Lopputuote ja markkinat Fosforin talteenotosta syntyy lopputuotteena laimeaa fosforihappoa. Happo voidaan konsentroida tai käyttää raaka-aineena lannoitetuotteiden valmistuksessa. Yksinkertaisimmillaan jalostus lannoitteeksi tapahtuu yhdistämällä fosforin talteenottoon typen talteenotto. Tällöin lopputuote on olosuhteista riippuen monoammoniumfosfaatti (MAP) tai diammoniumfosfaatti (DAP). Tuotteita 1 monoammoniumfosfaatti (MAP), diammoniumfosfaatti (DAP). 13

14 voidaan käyttää nestemäisinä lannoitteina tai jatkoprosessoinnin jälkeen raemaisena tuotteena. Ravinnekoostumus DAP:lla on ja vastaavasti MAP:lla Tuotteet ovat ravinteiden osalta kasveille helppokäyttöisessä muodossa. Lopputuotteen haitta-ainepitoisuudet ovat alhaiset. Fosforihapon osalta markkinat ovat hyvin suuret, jos tuote saada integroitua muuhun lannoitevalmistetuotantoon tai esimerkiksi korvaamaan fosforihapon tarvetta teollisuudessa tai teollisuuden jätevedenpuhdistuksessa. Ammoniumfosfaatti sopii sekä seoslannoiteisiin että käytettäväksi sellaisenaan. 3.4 RAVITA -prosessin vaikutukset orgaaniseen lietejakeeseen RAVITA -prosessissa fosforin talteenotto toteutetaan vesiprosessin lopuksi ja perinteisiin orgaanisiin lietekiertoihin ja -poistoihin päätyvä fosforiravinteen määrä laskee merkittävästi nykyiseen rinnakkaissaostuksen tasoon nähden. RAVITA -prosessi ei vaikuta lietteessä olevaan typen määrään, koska typpeä sitoutuu lietteeseen samalla tavalla kuin ilman RAVITA:a ja typen mahdollinen talteenotto tapahtuu mädätyksen jälkeen lieteveden käsittelyprosessissa. RAVITA:n tapauksessa biologiselle toiminnalle on ylimäärin ravinteita tarjolla varsinaisen vesiprosessin puolella, joten ravinteiden niukkuus ei aiheuta prosessien häiriöitä. Huolimatta RAVITA - prosessista orgaaniseen lietejakeeseen jää kuitenkin edelleen ravinteita, koska ravinteita sitoutuu biologisen lietteen soluihin biologisen puhdistusprosessin yhteydessä. Teoreettisesti ravinnesitoutuma on noin % tulevan jäteveden sisältämistä ravinteista. RAVITA -prosessin käyttöön oton myötä orgaanisen lietejakeen ja siitä jalostettujen lietetuotteiden ravinnesuhde muuttuu. Fosforimäärän laskulla on useita vaikutuksia orgaanisen lietejakeen jatkojalostuksen tulevaisuuden skenaarioiden kannalta. Lisäksi jatkojalostettavan lietteen määrä laskee noin 20 %, kun saostuskemikaali ja fosforisakka eivät ole integroituneet lietteeseen. Lietteen sisältämän fosforin määrän laskun vaikutuksia on käsitelty taulukossa 1 eri lietteen jatkokäsittelyprosessien kannalta. 14

15 Taulukko 1 RAVITA:n vaikutuksen orgaanisen lietteen tulevaisuuden jatkojalostusskenaarioihin. Lietteen loppukäyttö maanparannus- /multatuotteina Biohiilen valmistus Lietteen terminen kuivaus Lietteen poltto EDUT: Jalostettavan lietteen määrä vähenee Lopputuotteen ravinnesuhde muuttuu peltolevityksen kannalta edullisemmaksi Ravinnesuhde täyttää Viherympäristöliiton ohjeistuksen raja-arvot HAITAT: Lietteen fosforin ja kadmiumin ja muiden haitta-aineiden välinen massasuhde muuttuu huonommaksi EDUT Fosforin määrän vähentyminen biolietteessä positiivista, koska pyrolyysiprosessi muuttaa fosforin erittäin niukkaliukoiseksi Fosforin talteenottoon ja kierrätykseen kohdistuvat paineet biohiileen pienenevät, jos fosfori on otettu talteen jo RAVITA prosessissa Epäorgaanisen jakeen määrä biohiilessä vähenee EDUT: Ravinnesuhde lannoitekäytössä edullisempi Lietemäärät pienempiä Lopputuotteen polttoarvo parempi polttoarvo HAITAT: Fosforin suhde haittaaineisiin nähden heikkenee EDUT: Fosforia ei tarvitse ottaa talteen tuhkasta kalliiden prosessien avulla Mahdollistaa lietteen hyödyntämisen fossiilittomana polttoaineena esim. betoniteollisuudessa vaikka fosforille olisi kierrätysvelvoite Epäorgaanisen jakeen määrä tuhkassa vähenee HAITAT: Fosforin talteenottopotentiaali heikkenee, jos pääosa fosforista otetaan talteen RAVITAssa. Haitaa ko. alalle muodostuvaa teollisuutta 3.5 Prosessin liiketaloudellinen potentiaali Kehittyneiden kierrätysravinteiden markkinoiden kypsyys Jätevesiperäisen fosforin ja typen kehittyneisiin tekniikoihin perustuvan talteenoton markkinat ovat vielä melko tuoreet ja kierrätysravinnetuotteille ei ole lannoitemarkkinoilla vielä selkeää kysyntää etenkin, kun lopputuotteiden kustannustaso ei vastaa primääriraaka-aineista tuotettuja teollisia lannoitteita. Siinä suhteessa RAVITA:n kuin muidenkaan teknologioiden osalta ei saavuteta kilpailuasetelmaa, missä kierrätysravinteen tuotantokustannusrakenne muodostuisi edullisemmaksi kuin nykyinen teollisten ravinteiden kustannusrakenne on. Tämä asetelma kuitenkin muuttuu tulevaisuudessa, kun fosforin tuotantokustannuksen primäärituotannossa kasvavat raaka-aine kustannusten noustessa. Fosfori onkin lisätty vuonna 2014 Euroopan komission laatimaan luetteloon kriittisistä raaka-aineista ja sikälikin erityisesti fosforiin kohdistuvaa uusioravinnekierron kehittymistä tulisi tukea. Tilannetta voi myös muuttaa lainsäädännölliset velvoitteet, missä kierrätysravinteiden käytölle asetetaan selkeät tavoitearvot. Näin on käynyt jo Sveitsissä. Primääriravinteita vastaavien kierrätysravinteiden käyttöä edistävä lainsäädännöllinen ohjaus 15

16 johtaisi mitä suuremmalla todennäköisyydellä biopolttoaineiden tuotannon kehitystä vastaavaan ilmiöön lannoitemarkkinoilla. Kierrätysravinteille ei ole myöskään valmista laadullista lainsäädäntöä ja jätevesiperäisiin lopputuotteisiin jää helposti jäte-status, vaikka ravinnetuote olisi puhtausasteeltaan esimerkiksi raakafosforiin nähden puhdasta. Lainsäädännöllisen statuksen osalta struviitti on edennyt EUtasolla laadullisen sääntelyn prosessiin ja sen lopputulosta seurataan tarkoin Konseptin liiketaloudellisuus RAVITA -menetelmä tuo ravinteiden talteenoton teknologiamarkkinoille uuden konseptin ja menetelmänä se ei suoraan kilpaile jo olemassa olevien sovellusten kanssa ko. prosessisovellutuskohteissa. Toisaalta RAVITA -menetelmä on mahdollista ottaa käyttöön myös olemassa olevien teknologioiden rinnalle. RAVITA mahdollistaa myös saostuskemikaalin kierrätyksen, mitä ei ole pystytty aikaisemmin toteuttamaan. Tämä luo selkeän taloudellisen hyödyn operointikustannuksiin varsinaisen puhdistusprosessin puolelle, mikä poikkeaa selkeästi olemassa olevista teknologioista taloudellisissa kokonaistarkasteluissa. RAVITA -prosessin käyttöönotto pienentää rinnakkaissaostusta käyttävän puhdistamon kemikaalikustannuksia. 3.6 RAVITA -menetelmän hyötyanalyysi Fosforin talteenotto on toteutettu RAVITA-prosessissa jätevedenpuhdistusprosessin lopussa, mikä edesauttaa sitä, että on prosessi otettavissa käyttöön kaiken typpisillä puhdistamoilla. Muut kehitteillä tai tarjolla olevat menetelmät edellyttävät usein merkittäviä muutoksia nykyisiin puhdistusprosesseihin tai esimerkiksi lietteen polttoa. Koska RAVITA:ssa fosforin talteenotto sijoittuu jäteveden päävirtaan, fosforin talteenottoaste on lisäksi hyvin korkea verrattuna muihin menetelmiin ja talteenottoasetta on mahdollista säätää. Merkittävä osa jäteveden orgaanisista ja epäorgaanisista haitta-aineista poistuu talteenottoa edeltävässä puhdistusprosessissa. Tämän vuoksi prosessin lopussa saostamalla talteen otettu fosfori sisältää hyvin vähän haitta-aineita. Fosfori otetaan talteen fosforihappona, mikä avaa useita mahdollisuuksia jatkohyödyntämiseen lannoitteena. Yksi näistä on yhdistää prosessiin typentalteenotto, jolloin voidaan tuottaa korkeatasoinen fosfori-typpi lannoite. Merkittävä innovaatio kiertotalouden näkökulmasta RAVITA:ssa on saostuskemikaalin kierrätys. Saostuskemikaalin kierrätyksen johdosta, neitseellisen saostuskemikaalin tarve on vain 5-10 % normaalista puhdistamoiden saostuskemikaalin käytöstä. 16

17 Mahdollisen tulevan liiketoiminnan kannalta on tärkeää tunnistaa kehitetyn RAVITA -menetelmän vahvuudet ja heikkoudet. Oheisessa jaottelussa on esitetty analyysi suhteessa jo markkinoilla oleviin ravinteiden talteenottomenetelmiin nähden. Edut: + Fosforiravinteen poisto jälkisaostuksen avulla maksimoi jäteveden fosforin talteenottopotentiaalin + Fosforisakan joukossa on mahdollisimman vähän orgaanista-aineista ja mahdollisia haittaaineita (haitta-ainetutkimusta jatketaan RAKI1 RAVITA -hankkeessa) + Fosfori saadaan talteen fosforihappona, jota voidaan hyödyntää lannoiteteollisuuden raakaaineena, teollisuuden fosforin puutteesta kärsivien jätevesien käsittelyn ravinnelähteenä tai muuna teollisuuskemikaalina + RAVITA -menetelmä mahdollistaa saostuskemikaalin kierrätyksen, jolla on selkeä positiivinen vaikutus jätevedenpuhdistusprosessin kokonaistalouteen + Lietteeseen jää jälkisaostuksesta huolimatta hieman fosforia, mikä mahdollistaa edelleen lietetuotteiden käytön kierrätysravinteena + Lietteen hyötykäyttömahdollisuudet biohiilenä tai energiantuotannossa paranevat, kun fosfori on jo otettu erikseen talteen eikä liete sisällä saostuskemikaalia + Puhdistamolla syntyvä lietemäärä pienenee, mikä pienentää lietteen loppukäsittelyn kustannuksia + Lieteveden typentalteenottoprosessissa voidaan hyödyntää fosforin talteenoton lopputuotetta ja muodostaa yhdistelmäravinne, missä on sekä typpeä että fosforia + Muodostuva ravinne on kasveille erittäin helppokäyttöisessä muodossa (fosforin käyttökelpoisuus > 100 % kivennäisfosforilannoitteisiin verrattuna) + Soveltuu erityyppisille ja -kokoisille puhdistamoille Haasteet: Fosforin jälkisaostaminen jätevedenpuhdistuksen lopuksi lisää riskiä vesistökuormituksen kasvulle, mikäli jälkisaostuksessa tapahtuu toimintahäiriö tai laiterikko Fosforin jälkisaostusta tulee edeltää aktiivilieteprosessi, jossa on suhteellisen tehokas kiintoaineen ja orgaanisen lietemassan poisto eli RAVITA menetelmä ei sovellu fosforin talteenottoon heikosti käsitellystä jätevedestä. (Mikään olemassa olevista 17

18 talteenottomenetelmistä ei myöskään sovellu ravinteiden talteenottoon puhdistamattomasta tai heikosti puhdistetusta jätevedestä) 3.7 Tekninen kypsyys RAVITA-prosessin osaprosesseja on testattu pienessä mittakaavassa RAKI Jälkifosfosfori - hankkeessa sekä haketta seuranneessa erillisessä tutkimusprojektissa. RAVITA -prosessi on tuotekehitysasteikolla pienpilotointivaiheessa eli sen osia testataan parhaillaan RAKI1 RAVITA - hankkeessa. Käynnissä olevan hankkeen myötä osaprosessien yhdistäminen yhdeksi kokonaisuudeksi on mahdollista tehdä ensimmäistä kertaa. Samalla varmistutaan prosessin kannalta kriittisten vaiheiden toimivuudesta. Seuraava vaihe tuotekehitysprosessissa on pilottikokoluokan demonstraatiolaitoksen rakentaminen koelaitosmittakaavassa RAVITA DEMO -hankkeena. Kuten aina tuotekehityksessä, tulee koelaitosmittakaavassakin varmasti vastaan vielä käytännön muutostarpeita ja muokkaustarpeita, mutta sen vuoksi koelaitostoimintaa toteutetaankin. RAVITA -menetelmä ei ole siis valmis koeajettu tuotekonsepti, mutta se on mahdollista saada koelaitosmittakaavaan kärkihankkeen hakuilmoituksen esittämässä aikataulussa. RAVITA DEMO -koelaitoksen kokoluokka ei vastaa kärkihankehaussa esitettyä asukkaan laitosta. Prosessikonsepti on hyvin innovatiivinen ja sisältää useita uusia ratkaisumalleja. Tähän liittyvät myös hankkeen suurimmat riskit. 3.8 Riskianalyysi Hankkeiden riskit on arvioitu HSY:n projektimallin riskinarviokaavion kautta. Riskianalyysi on koottu taulukkoon 2. Hankkeiden riskit liittyvät koekohteen toteutukseen pilotointien perusteella tehdyn suunnittelun mukaisesti. Näitä riskejä voidaan kuitenkin hallita hyvällä suunnittelulla ja operoinnin ohjeistuksella sekä varautumisella erityyppisiin häiriötilanteisiin. Kolmas merkittävä riski liittyy henkilöiden osaamis- ja ajankäyttöresursseihin, mitkä ovat usein kehittämishankkeissa henkilöriippuvaisia ja ajankäytön hallintaa sekä uudelleen resursointia edellyttäviä. Tähän on kuitenkin jo varauduttu hankkeiden budjetoinnissa. 18

19 Taulukko 2 Riskianalyysi RAVITA DEMO:ssa Riskin kuvaus Innovoidun hankkeen kypsyys, uudet ratkaisumallit Suuruu s (1-5) S Todenn äköisyy s (1-5) TN Riskike rroin S*TN Vaikutus Hanke viivästyy, hankkeen kokoa joudutaan supistamaan Henkilöresurssit Hankkeen valmistuminen viivästyy Seuranta ja varautuminen Toteuman seuranta Varaudutaan: teknisen ohjausryhmän tuki, laadukkaat yhteistyökumppanit, laadukkaat konsultit Toteuman seuranta Varaudutaan: budjetissa varauduttu hyödyntämään ulkopuolisia konsulttitoimisto ja määräaikaisiin henkilöstölisäyksiin Vastuuhenkilö Tommi Fred, Mari Heinonen Mari Heinonen 19

20 4 Hankkeen toteuttajaorganisaatio 4.1 Organisaatio Hankehakemuksen päätoteuttajana toimii Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä HSY (Y-tunnus FI ), joka vastaa pääkaupunkiseudun vesihuollosta sekä jätehuollosta ja tuottaa ilmanlaatutietoa ja seudullista tietoa alueen kuntien käyttöön. Kuntayhtymän omistavat Helsinki, Espoo, Vantaa ja Kauniainen. HSY:n toimintaa ohjaa poliittisesti valittu hallitus. Kuntayhtymän pääorganisaatiorakenne on esitetty kuvassa 3. HSY:n toimintatuotot vuonna 2015 olivat 354,1 MEur ja toimintamenot vastaavasti 187,1 MEur. Vesihuollon toimintatuotot olivat 237,0 MEur vuonna Vuoden 2016 tilinpäätös ei ole vielä valmistunut. Kuvassa 4 on esitetty vesihuollon tuottojen ja toimintamenojen jakaumat vuonna HSY:n yhtymäkokous HSY:n hallitus Toimitusjohtaja Raimo Inkinen Viestintä- ja neuvontayksikkö Hallintoyksikkö Talousyksikkö Henkilöstöyksikkö Kehittämisyksikkö VESIHUOLTO toimialajohtaja Jukka Piekkari JÄTEHUOLTO toimialajohtaja Petri Kouvo SEUTU- JA YMPÄRISTÖ- TIETO tulosaluejohtaja Irma Karjalainen TUKIPALVELUT tulosaluejohtaja Tuija Räty ASIAKAS- PALVELUT asiakaspalvelujohtaja Tuija Loppi-Hakamäki Kuva 3 HSY:n organisaatio

21 Kuva 4 Vesihuollon tulojen ja menojen jakautuminen Vesihuollon osalta HSY palvelee kuntalaisia Helsingissä, Vantaalla, Kauniaisissa ja Espoossa. Lisäksi HSY tuottaa jätevedenpuhdistuspalveluita HSY:tä ympäröiville kunnille (Kerava, Tuusula, Järvenpää, Sipoo, Pornainen, Mäntsälän eteläinen osa, Kirkkonummi ja Siuntio) kuvassa 5 esitetyssä laajuudessa. HSY:n jätevedenpuhdistamoiden (Viikinmäki ja Suomenoja) laskennallinen asukasvastikeluku (AVL) on yhteensä 1,4 miljoonaa. Kuva 5 HSY:n jätevedenpuhdistamoiden viemäröintialue 21

22 4.1.1 HSY:n jätevedenpuhdistuksen tutkimus- ja kehitystoiminta HSY:n ja sitä edeltäneiden organisaatioiden jätevedenpuhdistusosastoilla on ollut pitkät ja vahvat perinteet erilaisten kehitys- ja tutkimushankkeiden osalta. Jätevedenpuhdistamolla on prosessia kehitetty koko niiden toiminnan ajan ja kehitystyön tuloksena puhdistamoiden puhdistustulos ja taloudellinen toiminnan tehokkuus ovat kehittyneet kasvaneesta kuormituspaineesta huolimatta. HSY:n jätevedenpuhdistuksen kehittämis- ja tutkimushankkeissa on aina vahva yhteys käytännön tekemiseen tuotantotehokkuuden tai tulevaisuuden tarpeiden tutkimuksen kautta. Hankkeista pyritään tiedottamaan vesihuollon toimijoita Suomessa ja hanketietoa jaetaan aktiivisesti myös pohjoismaisten suurten puhdistamoiden välillä. Lisäksi useissa kehittämishankkeissa on ollut mukana kumppaneina tai ohjausryhmän jäseninä muiden suurten suomalaisten jätevedenpuhdistamoiden edustajia. HSY:n jätevedenpuhdistusosaston valmius toteuttaa laajoja kehityshankkeita on hyvä ja osastolla on vahva jatkuvan kehittämisen perinne. Tällä hetkellä tutkimus- ja kehittämishankkeisiin kohdistuva taloudellinen panos on merkittävä ja sitä rahoitetaan esimerkiksi YM:n RAKI-ohjelman ja TEKES:n kautta. Osastolla työskentelee vakituisessa työsuhteessa 104 henkilöä, joista erilaisten tutkimus- ja kehittämishankkeiden parissa työskentelee osa- tai kokopäiväisesti 6 henkilöä. Osaston johdon työajasta sitoutuu myös merkittävä osa kehittämistyöhön ja osaston käyttöhenkilökunta osallistuu hankkeiden toteuttamiseen tai operointiin tarpeen niin vaatiessa. Lisäksi osastolla työskentelee tällä hetkellä kehittämis- ja tutkimustyön parissa 3 määräaikaista henkilöä. Tällä hetkellä (talvi 2017) aktiivisena olevat jätevedenpuhdistuksen tutkimus- ja kehittämishankesalkut ovat seuraavat 1. RAKI Ravinteiden talteenotto ja ravinteiden poiston tehostamisen kehittämissalkku a. RAKI1 RAVITA ( ) 2. N 2O Typpioksiduulipäästöjen tutkimussalkku (jatkuva) 3. Älykäs Vesi TEKES - Smart Water HSY (ÄV , SW jatkuva) a. Avoimen viemärimallinnuskonseptin kehittämiskokonaisuus i. Avoimen mallin rakentaminen ii. Viemärimallinnuksen standardin luominen iii. Viemärimallin kalibroinnin uudet älykkäät menetelmät iv. Viemäriverkoston kokonaiskapasiteetin älykkäät menetelmät 22

23 b. Viemäriverkostossa tuotetun datan älykäs käsittely, laadunhallinta ja korjaus c. Viemäriverkoston aluemittausjärjestelmän kehittäminen d. OSAPOL-hanke sateen ajantasaisen toteumatiedon tuottamiseksi (Ilmatieteenlaitos päävastuussa, TEKES-hanke) 4. Helsingin keskustan sekaviemäriverkoston hulevesien eriyttämisen yleissuunnittelutasoinen kehittämissalkku ( ) 4.2 Hankkeen vastuullinen vetäjä Hankkeen toteutuksesta HSY:llä vastaa jätevedenpuhdistusosastolla. Hankkeen vetovastuu on organisoitu erilliselle RAVITA DEMO kärkihanke-ryhmälle, jota johtaa Tommi Fred. Ryhmän sisällä hankkeen vastuut jakautuvat seuraavasti eri osa-alueiden mukaan. Vastuujako on kuvattu taulukossa 3. Taulukko 3. Hankeorganisaatio Vastuualue Hankkeen johto Hallinto ja rahoitus Hankinnat Prosessiteknisen suunnittelun ohjaus Talteenoton pilotin laitossuunnittelun ohjaus Käytännön toteutuksen suunnittelu Pilotin rakentamisen ohjaus ja työn valvonta Pilotin operoinnin vastuu Lopputuotteen hyödynnettävyys ja markkinaselvitykset Vastuuhenkilö Tommi Fred Mari Heinonen Mari Heinonen Anna Kuokkanen Mari Heinonen Laura Rossi Ulkopuolinen konsultti Laura Rossi Janne Nipuli 23

24 4.2.1 Henkilöesittelyt Tommi Fred, Osastonjohtaja, Tekn. lis. Tekn.Lis Tommi Fred on toiminut HSY:n ja sitä edeltäneen Helsingin Veden jätevedenpuhdistusosaston palveluksessa vuodesta Sitä ennen hän toimi jätevesiprosessin merkittävän osaprosessin, ilmastuksen asiantuntijana Nopon Oy:ssä ja jätevesialan konsulttina Suunnittelukeskus Oy:ssä (nyt FCG) vuosina Lisensiaattityönsä Tommi Fred teki jätevedenpuhdistuksen mallinnuksesta ja diplomi-insinööriopinnot keskittyivät kemiantekniikkaan. Tommi Fredillä on pitkä ja monipuolinen vesihuollon ja kemiantekniikan ura ja hän on toiminut jätevedenpuhdistuksen kehittämis- ja tutkimushankkeiden parissa koko työuransa ajan. Kehittämishankkeissa Tommi Fredillä on vahva käytännön operoinnin näkemys ja pyrkimys omien laitoksien ja vesihuollon toiminnan kehittämiseksi. Kansainvälistä näkökulmaa työhönsä Fred on hankkinut niin pohjoismaisella tasolla pyörivän vahvan suurten puhdistamoiden välisen yhteistyötoiminnan kautta kuin toimimalla Suomen edustajana EUREAU:ssa vuosina Pietarin Vodokanalin konsulttina Fred on työskennellyt ennakoivan kunnossapidon kehittämishankkeessa (YM) ja jätevedenpuhdistuksen kehittämiseen liittyvässä hankkeessa (YM). Tommi Fred sijaistaa parhaillaan vesihuollon toimialajohtajaa. Mari Heinonen, Tuotantopäällikkö, DI DI Mari Heinonen on työskennellyt HSY:llä tuotantopäällikön tehtävissä Suomen kahdella suurimmalla jätevedenpuhdistamolla vuodesta 2010 alkaen. Sitä ennen Heinonen toimi Helsingin Vedessä Viikinmäen prosessipäällikkönä vuodesta 2007 alkaen. Heinonen toimi tätä aikaisemmin prosessisuunnittelijana Pöyry Environmentilla ja ilmastuslaitteita myyvän Nopon Oy:n palveluksessa kansainvälisessä myyntityössä sekä teknisessä suunnittelussa. Hänen työuransa käynnistyi Heinosen diplomityö on tehty Teknillisen korkeakoulun rakennusosaston vesihuoltolaboratoriolle ilmastuksen energiatehokkuudesta. Heinosella on runsaasti julkaisuja eri aihepiireistä liittyen jätevesihuoltoon. Mari Heinosen työssä korostuvat johtamistyön rinnalla erilaiset projektiluontoiset hankkeet, missä hän on toiminut projektin vetäjänä. Viimeisimpinä esimerkkeinä toimivat muut RAKI-projektit, kansallinen SSP-hanke, Helsingin sekaviemäröinnin eriyttämisen yleissuunnitteluprojekti sekä viemärimallinnuksen kehittämishanke ja sen liitynnät Älykäs Vesi -hankkeeseen. Kansainvälistä kokemusta Mari Heinosella on kertynyt niin myyntityöstä, kansainvälisistä konferensseista kuin pohjoismaisen tason läheisestä yhteistyöstä. Pietarin Vodokanalin konsulttina Heinonen on työskennellyt mikroroskien määrittelyhankkeessa (HELCOM), ennakoivan kunnossapidon kehittämishankkeessa (YM) ja henkilöstöhallinnon kehittämiseen liittyvässä hankkeessa (YM). Mari Heinonen sijaistaa parhaillaan jätevedenpuhdistuksen osastonjohtajaa. 24

25 Anna Kuokkanen, Projektipäällikkö, Tekn.Lis. Tekn. lis. Anna Kuokkanen on työskennellyt HSY:n jätevedenpuhdistusosaston kehittämisinsinöörinä elokuusta 2014 alkaen. Projektipäällikön tehtäviin hän siirtyi elokuussa Sitä ennen hän toimi jätevedenpuhdistuksen prosessisuunnittelijana FCG Finnish Consulting Group Oy:ssä vuosina ja tutkijana Teknillisen korkeakoulun vesihuoltotekniikan yksikössä ja Anna Kuokkasen diplomityö ja lisensiaatintyö käsittelivät biologista ravinteidenpoistoa. Anna Kuokkasella on laaja-alainen ja syvällinen jätevedenpuhdistuksen mikrobiologian ja kemian osaaminen sekä opintojen että työtehtävien kautta ja kokemusta projektitoiminnasta sekä projektiryhmän jäsenenä että vetovastuussa. Janne Nipuli, Tuotantopalvelut yksikön päällikkö, DI DI Janne Nipuli on työskennellyt HSY:llä tuotantopalvelut yksikön päällikkönä tehtävissä vuodesta 2012 alkaen. Sitä ennen Nipuli toimi HSY:llä ja Helsingin Vedessä Viikinmäen tuotantopalveluissa vuodesta 2008 alkaen. Lisäksi Nipuli on toiminut HSY:n jätevesihuollossa hajujen hallinnan erikoisasiantuntijana oman työnsä ohella. Nipulin diplomityö on tehty Teknillisen korkeakoulun rakennusosaston vesihuoltolaboratoriolle biologisesta hajukaasujen käsittelystä. Janne Nipuli vastaa työssään Viikinmäen ja Suomenojan jätevedenpuhdistamoiden lietteiden jatkojalostuksesta ja tuotettujen multatuotteiden markkinoinnista sekä myynnistä. Vuotuinen lietepohjaisten multatuotteiden myyntimäärä on yli m 3 ja se edustaa yhtä suurimmista lietepohjaisten ravinteiden kierrätyksen volyymiä Suomessa ja Pohjoismaissa. 4.3 Muut osapuolet Hallinnollinen ohjausryhmä Hankkeen hallinnollisena ohjausryhmänä toimii rahoittajan ja hankkeen vastuullisen päätoteuttajan edustajista koostuva ryhmä. Ryhmä nimetään hankkeen käynnistyttyä. Hallinnollisen ohjausryhmän toimintaan osallistuu edellisten lisäksi RAVITA -hankkeen johtaja Tekninen ohjausryhmä Hankkeen teknisenä ohjausryhmänä toimii ulkopuolisista alan asiantuntijoista koostuva ryhmä, jonka tarkoitus on tukea teknistä kehitystyötä ja hankkeessa kehitettävän prosessikokonaisuuden taloudellisuuden kehittymistä sekä tuoda hankkeeseen kansainvälistä näkökulmaa. Ryhmä tukee 25

26 myös keväällä 2016 käynnistyneen RAKI1 RAVITA-hankkeen tutkimus- ja kehittämistyötä sekä mahdollisesti rahoitusta saavan RAVITA DEMO-hankkeen toimintaa. Ryhmän toiminta rahoitetaan hankkeen ulkopuolelta. Tekninen ohjausryhmä on esitelty taulukossa 4. Taulukko 4 Tekninen ohjausryhmä Ohjausryhmän jäsen Organisaatio Näkökulma NN MMM/YM Rahoittajan edustaja DI Seppo Kiiskinen Itsenäinen toimija Laaja ja kansainvälinen operatiivinen näkökulma, teolliset innovaatiot, kemian asiantuntemus DI Jouni Lillman Lahti Aqua Oy Keskisuurien jätevedenpuhdistamoiden laaja operatiivinen ja kehitystyöorientoitunut näkökulma DI Petri Tuominen Jyväskylän Puhdistamo Oy Keskisuurien jätevedenpuhdistamoiden laaja operatiivinen ja kehitystyöorientoitunut näkökulma DI Saijariina Toivikko VVY Laaja-alainen suomalaisten vesihuoltolaitosten näkökulma, kansainvälinen näkökulma, EUREAU:ssa Suomen edustajana, EUREU:n Helcom edustaja DI Andreas Thunberg Käppala Förbundet Suurten puhdistamoiden laaja-alainen operatiivinen ja kehitystyöorientoitunut näkökulma TkLTommi Fred HSY Hankkeen johto, prosessitekninen osaaminen, kemian asiantuntemus DI Mari Heinonen HSY Hankkeen projektipäällikkö, kaupallinen näkökulma, sidosryhmäsuhteet DI Laura Rossi HSY Ohjausryhmän sihteeri Yhteistyökumppanit Hankkeen suunnitteluvaiheessa ravinteidentalteenoton pilotin prosessi- ja laitossuunnittelussa tullaan käyttämään prosessiteollisuuden suunnittelijaosaamista. 26

27 Mahdollisina laitteistotoimittajina eri prosessivaiheille toimivat esimerkiksi Outotec Oyj, Galvatek Oy, Aquaflow Oy ja Provetek Oy. Osan yritysten kanssa on käyty alustavia keskusteluita, mutta lopulliset keskustelut ja yhteistyöyritysvalinnat tehdään vasta, kun kärkihankehaun tulokset ovat selvillä. Hankinnoissa pyritään kokonaistaloudelliseen edullisuuteen ja teknisen kokonaisuuden toimivuuteen vesihuollon ja lannoitetuotannon rajapinnassa. Kemiallisen lietteen erotuksessa kiekkosuodattimena hyödynnetään RAKI1 RAVITA -hankkeessa Aquaflow Oy:ltä hankittua kiekkosuodatinta. 27

28 5 Hankesuunnitelma 5.1 Hankkeen tavoitteet RAVITA DEMO -kärkihanke tarjoaa mahdollisuuden toteuttaa pääkaupunkiseudulle demonstraatiokohteen, jossa on mahdollista kokeilla ja kehittää ravinteiden talteenotossa jotain ihan uutta. Hankkeen tavoitteena on demonstroida pienen jätevedenpuhdistamon mittakaavassa innovatiivista ravinteiden talteenottoratkaisua vesiensuojelullisesti kestävällä tavalla. Hankkeen yhteydessä prosessia kehitetään edelleen ja siitä kerätään kaupallistamisen kannalta keskeistä informaatiota. Koetoiminnan yhteydessä tehdään korkeatasoista tutkimustyötä, jonka tulostaan opinnäytetöinä ja artikkeleina. Pääfokuksena on asiakas ja asiakasta kiinnostavat lopputuotteet. 5.2 Hankkeen toteutuskohteen kuvaus Viikinmäen jätevedenpuhdistamo (AVL ) sijaitsee Helsingissä ja se käsittelee Helsingin, Keski- ja Itä -Vantaan, Keravan, Järvenpään, Tuusulan, Sipoon, sekä Mäntsälän eteläosien jätevedet. Kuvassa 6 esitetty puhdistamo on rakennettu Kuva 6 Viikinmäen jätevedenpuhdistamo Viikinmäen jätevedenpuhdistamo toimii rinnakkaissaostusperiaatteella eli fosfori saostetaan biologisen jätevedenpuhdistusprosessin kanssa samaan aikaan. Nykyisen prosessin perusosien kuvaus on esitetty kuvassa 7. Fosforin saostukseen käytetään ferrosulfaattia (120 g/m 3 ) ja fosforinpoistotason ollessa yli 97 %. Tällöin lähtevän veden fosforipitoisuus on alle 0,25 mg/l. Viikinmäen puhdistamolla typpeä poistetaan biologisesti denitrifikaatio-nitrifikaatioprosessin ja 28

29 jälkisuodatusyksikön avulla ja typenpoistossa saavutetaan noin 90 % taso, kun sitä tuetaan metanolin syötöllä jälkikäsittelyyn. Puhdistamolla syntynyt liete mädätetään laitoksella ja lietteen kuivauksen lietevesi (rejekti) palautetaan puhdistamon alkuun. Mädätyksessä syntynyt biokaasu hyödynnetään puhdistamon omassa voimalaitoksessa. Kuva 7 Viikinmäen jätevedenpuhdistusprosessi HSY:n RAVITA DEMO -koekohde-esitys kärkihankehakuun HSY esittää ravinteiden talteenoton pilottikokoluokan RAVITA -prosessin toteuttamista Viikinmäen jätevedenpuhdistamolla. Koekohde-ehdotus koskee nykyisen RAVITA -fosforilietteen valmistuspilotin laajennusta siten, että pilotin yhteyteen rakennetaan kemiallisen lietteen käsittelylaitteiston prototyyppi, joka on myöhemmin (2018 jälkeen) tarvittaessa mahdollista laajentaa noin ALV:n suuruiseksi. Olemassa oleva kemiallisen lietteen erotukseen tarkoitettu RAVITA -pilotti (noin AVL) on esitetty kuvassa 8. RAVITA DEMO -pilotoinnin yhteydessä ei tässä vaiheessa rakenneta typen- ja fosforin talteenottoa yhdistävää prosessivaihetta. Koekohteen toteuttaminen kärkihankehakuilmoituksessa vaadittuun kokoluokkaan ( AVL) ei katsottu olevan realistinen huomioiden ympäristöministeriön rahoitusosuus, RAVITA - prosessin innovaatioelinkaaren vaihe sekä aikaisemmin hankkeelle alustavasti koekohteeksi tarjotun Suomenojan jätevedenpuhdistamon teknisen käyttöikä. RAVITA DEMO luo puitteet demonstroida pienen jätevedenpuhdistamon (AVL 1 000) kokoluokassa RAVITA-prosessin toimintaa. 29

30 Kuva 8. Olemassa oleva noin ALV:n RAVITA pilottilaitteisto kemiallisen lietteen valmistukseen ja erotukseen 5.3 Hankkeen tekninen kuvaus RAVITA -menetelmän fosforin talteenoton koelinjan kuvaus Fosforin talteenottoprosessia demonstroidaan hankkeessa RAKI RAVITA -hankkeessa toteutetulla laitteistolla (n AVL). Laitteisto (kuva 8) sijaitsee Viikinmäen puhdistusprosessin lopussa ja siihen johdetaan puhdistettua jätevettä, jonka fosforipitoisuutta nostetaan synteettisesti vastaamaan RAVITA-prosessin perusteena olevaa tasoa. Kemiallisen sakan käsittelemiseksi on toteutettava kuvassa 9 esitetty RAVITA pääprosessi, jossa kemiallinen liete liuotetaan fosforihappoon. Liuennut alumiini ja fosfori erotetaan toisistaan kemikaalin talteenotossa. Fosforihapon pääosa kiertää erotusprosessista takaisin liuotukseen ja ylijäämä poistetaan. Alumiini kierrätetään takaisin saostukseen. RAVITA DEMO:ssa toteutetaan kemiallisen sakan käsittelylaitteiston ko. kokoluokkaan (1 000 AVL). 30

31 Kuva 9. RAKI DEMO hankkeessa toteutettava laitteistoinvestointi RAVITA -menetelmän fosforin ja typen talteenoton yhdistäminen Tässä hankkeessa ei tässä vaiheessa ole suunniteltu toteutettavaksi RAVITA -prosessin laajennusta (kuva 2), jossa yhdistetään fosforin ja typen talteenottoprosessit. Osavaihetta on mahdollista demonstroida Aalto yliopiston RAKI hankkeen (NP Harvest) osana. 5.4 Fosforihapon hyödynnettävyysanalyysi Seuraavassa tarkastellaan hieman tarkemmin fosforihapon hyödyntämisen edellytyksiä epäorgaanisten fosforilannoitteiden raaka-aineena ja eläinrehun komponentteina, jotka ovat maatalouden kannalta kaksi tärkeintä raakafosfaatin jatkojalostetta. Fosforihappoa käytetään teollisessa mittakaavassa lisäksi myös muissa sovellutuksissa. Lannoiteteollisuuden kannalta on tärkeä ottaa huomioon, että yhdyskuntien jätevesien fosforin poistossa käytetyistä kolmesta pääkatioinista rauta ja alumiini häiritsevät lannoiteteollisuuden prosesseja ja vähiten haitallisia vaikutuksia on kalsiumilla. Lannoitteiden valmistuksessa käytettävä fosforihappo on tavallisesti väkevyydeltään noin 28 % ja teollisuuskemikaalina toimitettava fosforihappo on väkevöity noin 50 %:iin. Epäorgaanisten fosforilannoitteiden primäärinen raaka-aine on fosforia sisältävä geologisissa prosesseissa kiteytymällä syntynyt apatiittimineraali tai pitkän ajan kuluessa merissä sedimentoitumalla syntynyt fosforiitti. Pääasialliset valmistusmenetelmät ovat märkäprosessointia ja niissä käytetään apuaineina rikkihappoa, koksia ym. Fosforihappo ei ole ainoa mahdollinen lopputuote, vaan esimerkiksi eläinrehun valmistuksessa se voi olla myös dikalsiumfosfaatti, dikalsiumdifosfaatti tai vastaava fosfaatti-tuote. 31

32 Tässä osassa teknistaloudellista selvitystä kuvataan yleispiirteisesti sekä kiteisen apatiitin että sedimentoitumalla syntyneen fosforiitin käyttöä fosforilannoitteiden valmistukseen. Kuvaukseen sisältyvät niiden valmistuksessa käytettävät tavallisimmat märkämenetelmät sekä lopputuotteiden fosforihappopitoisuudelle asetetut vaatimukset ja tietoa relevanttien epäpuhtauksien enimmäispitoisuuksista. Näiden kuvausten perusteella saadaan käsitys sekä kilpailevasta primäärituotannosta että käytännön mahdollisuuksista sekoittaa kierrätysfosforista valmistettua fosforihappoa primäärituotannon lopputuotteisiin ja tuottaa uusia kaupallisia valmisteita, joissa voisi olla esimerkiksi 5-10 % kierrätysfosforista peräisin olevaa fosforihappoa. Periaate voisi olla analoginen nestemäisten biopolttoaineiden bio-osuuden määrittelyn kanssa. Vertaamalla RAVITA-prosessilla tuotettua happoa kaupallisen fosforihapon laatuvaatimuksiin eri käyttötarkoituksia silmällä pitäen, voidaan tehdä arvio siitä, mihin käyttötarkoituksiin fosforihappo mahdollisesti sopisi sellaisenaan ja mihin käyttötarkoituksiin hapon konsentrointi sekä erilaiset epäpuhtauksien erotusmenetelmät olisivat mahdollisesti tarpeen. Markkina-analyysin kuuluu olennaisena osana myös tuotteen hinta, sen riippuvuus toimitusväkevyydestä, edellä mainituista epäpuhtauksien konsentraatiosta jne. RAVITA -prosessin tuotannon perustella on tavoitteena arvioida myös se, mitkä suunnilleen olisivat kierrätysfosforin valmistuksen tuotot ja kustannukset. LUKE:n RAKI1 RAVITA -hankkeessa tuottama aineisto sekä Outotecin tuottama RAKI2 hankkeessa tuottama aineisto toimitetaan rahoittajalle hankkeiden raportoinnin yhteydessä. Koekohteen käytön aikana suoritetaan lopputuotteen tulosten tarkastelu ja laaditaan yhteenveto lopputuotteen laadusta ja kierrätysfosforin potentiaalisista markkinoista. Fosforihapon laadun analyysi tukee suoraan myös fosforin ja typen yhdistävän RAVITA -prosessin laajennuksen lopputuoteanalyysiä, jossa fosforihapolla merkittävä rooli ja toisaalta ammoniumkomponentin laatua voidaan arvioida jo olemassa olevien prosessien kautta. 5.5 Hankkeen aikataulu ja vaiheistus RAVITA DEMO koekohteen aikataulu nivoutuu käynnissä olevan RAKI1 RAVITA-hankkeen aikatauluun siten, että RAKI1 RAVITA-hankkeessa tuotetaan pilotoinnin suunnittelutietoa, jonka perusteella keväällä käynnistetään RAVITA DEMO -hankkeen hankintojen valmistelut. RAVITA DEMO -kokonaisuuden operointi käynnistyy keväällä Hankekokonaisuuden päätason aikataululuonnos on esitetty kuvassa

33 Kuva 10 RAVITA DEMO -kärkihankkeen aikataulu 33

34 6 Rahoitus RAVITA DEMO -hankkeen budjetti jakautuu suunnitteluvaiheen ja toteutusvaiheen budjettiin. Aikaisemmin käynnistyneessä RAKI RAVITA -projekteissa tuotetaan myös teknistaloudellista aineistoa tämän RAVITA DEMO -hankkeen perustaksi. RAKI RAVITA tuottaa RAVITA DEMO - hankkeelle myös kemiallisen sakan valmistuksen ja erotuksen laitteistot, jotka on hankittu ko. hankkeen puitteissa ja budjetilla vuoden 2016 aikana. 6.1 RAVITA DEMO -koekohteen budjetti Rahoituslaskelma RAVITA DEMO:lle on esitetty taulukossa 5 sisältäen budjetin kärkihankkeen mukaisen koekohteen toteuttamiseksi kokoluokassa n AVL. Budjettiin ei tässä vaiheessa sisällytetä typen ja fosforintalteenoton yhdistävän vaiheen laitteistohankintoja (kappale 3.2.2). Typentalteenottoa on mahdollista pilotoida yhdessä Aalto Yliopiston kanssa (NP Harvest), mihin on varattu rahaa tutkimuspalveluiden osalta. Budjetoinnin tarkempi erittely on esitetty liitteessä 2 ympäristöministeriön laskentapohjalla. 34

35 Taulukko 5 RAVITA DEMO kärkihankkeen toteutuskustannukset (liitteenä erittely YM:n laskentapohjalla) Muut kuin henkilöstökustannukset (ALV 0 %) Yhteensä Suunnittelukustannukset Materiaali- ja laitteistokustannukset Rakentamispalvelut Laboratorio- ja tutkimuskustannukset Tutkimuspalvelut Matkustuskulut Julkaisukustannukset Muut kuin henkilöstökustannukset yhteensä Henkilöstökustannukset Yhteensä Projektipäällikkö ja projektin johto Projektiryhmän jäsenet Htkk:t yhteensä Yleiskustannukset Henkilöstökustannukset yhteensä Kaikki kustannukset yhteensä (ALV 0%) Rahoitussuunnitelma HSY:n rahoitussuunnitelma RAVITA DEMO -kärkihankkeen koekohteen (1 000 AVL) suunnittelemiseksi ja toteuttamiseksi perustuu HSY:n omaan rahoitukseen sekä rahoitukseen kärkihanke rahoituksen kautta. HSY hakee hankkeelle 40 % rahoitusosuutta suunnittelu ja toteutuskustannuksien jakamiseksi. HSY vastaa kustannuksista vastaavasti 60 % osuudelta. Rahoitussuunnitelman tuki-intensiteetti perustuu ympäristöministeriön ilmoituksen ( , korjattu ) kappaleen 2 ohjeistukseen ja siihen, että HSY tarjoutuu levittämään hankkeen tuloksia laajasti viestintäsuunnitelman mukaisesti. Tämä mahdollistaa tuki-intensiteetin kasvun 15 %:lla. 35

36 6.3 Liiketoimintasuunnitelma Valtaosa yhdyskunnan läpi virranneista ravinteista siirtyy jätevesiin. Nykyisin Suomessa jätevesien ravinteet päätyvät valtaosin lietteeseen. Typpiravinne päätyy pääosin ilmakehään, mikäli typpeä poistetaan biologisesti ja vastaavasti vesistöön, mikäli typpeä ei ole määrätty ympäristöluvassa poistamaan. Erityyppiset lietetuotteet edustavat ravinteiden kierrätyksessä keskiasteen kehitysvaihetta eli ne ovat ns. integroituja kierrätysravinteita. Ravinteiden talteenotossa muodostuu kehittyneempiä kierrätysravinnetuotteita, jotka vastaavat koostumukseltaan primääriravinnetuotteita tai niiden raaka-aineita. Tässä kappaleessa käsitellään liiketoimintasuunnitelman eräitä osa-alueita. Osa perinteiseen liiketoimintasuunnitelmaan liittyvistä tekijöistä on esitelty tämän dokumentin kappaleessa 3.5, eikä niitä tässä toisteta HSY:n RAVITA -menetelmän peruskuvaus RAVITA -menetelmän perusteena on kemiallinen, fosforia sisältävä lietesakka. Fosforisakka voi olla peräisin yhdyskuntajätevedestä, teollisuusjätevedestä tai muusta fosforia runsaasti sisältävästä liuoksesta. HSY:n koetoimintaehdotuksessa keskitytään yhdyskuntajätevesiperäisen fosforin talteenottoon. Jäteveden fosfori otetaan RAVITA -menetelmässä talteen jätevedenpuhdistusprosessin lopuksi, jolloin kemiallisen sakan sekaan ei päädy orgaanista ainesta. Varsinaisessa RAVITA:n fosforin talteenotossa kemiallista sakkaa prosessoidaan ja lopputuotteena syntyy fosforihappoa. Prosessoinnin yhteydessä saostuskemikaali erotetaan fosforista ja saostuskemikaali voidaan kierrättää RAVITA -menetelmän alkuun saostuskemikaaliksi, mikä parantaa osaltaan prosessin taloudellista kannattavuutta. Menetelmän lisäprosessina voidaan toteuttaa typentalteenoton ja fosforintalteenoton yhdistävä prosessi. HSY:n RAVITA -prosessin tarkempi tekninen kuvaus on esitetty kappaleessa HSY:n RAVITA -menetelmän mahdolliset asiakkaat ja markkinat Fosforia ja typpeä runsaasti sisältäviä nestevirtoja esiintyy esimerkiksi yhdyskuntajätevesissä ja niiden lietevesissä, teollisissa jätevesissä tai nestevirroissa. Liiketoiminnan näkökulmasta erityyppiset ravinteiden talteenoton kohteet muodostavat niin asiakaskunnan kuin markkinoinnin ja kaupallistamisen näkökulmasta erilaisia tarpeita ja haasteita. RAVITA -menetelmän lähtökohtana on ollut yhdyskuntajätevesistä tapahtuva ravinteiden talteenotto ja mahdollisena referenssinä toimiva kärkihankkeen koekohde tulee toimimaan myös tässä ympäristössä. HSY:n RAVITA -menetelmän fosforintalteenotto-osio (4.3.2) soveltuu kaikille yhdyskuntajätevedenpuhdistamoille kohtuullisin muutoskustannuksin. Menetelmä mahdollistaa fosforin talteenoton (ns. harvesting) kohtuullisin vesiprosessin prosessilisäyksin myös sellaisilla puhdistamoilla, joilla ei ole lainkaan ravinteiden poistoa. Fosforin talteenoton menetelmän voinee toteuttaa myös paloittain, jolloin fosforin talteenoton kemiallisen sakan muodostus ja tiivistys tehdään paikallisesti ja RAVITA:n jatko toteutetaan keskitetysti tai suurempien puhdistamoiden 36

37 yhteydessä. RAVITA:n lisäprosessissa (3.2.2.) tapahtuva typen ja fosforin talteenoton yhdistävä menetelmäosa edellyttää jäteveden puhdistuksessa syntyvän lietteen mädätystä, jolloin typpeä vapautuu lietesoluista lieteveteen. Tällöin lietteen kuivauksessa erotettavassa lietevedessä on talteenoton kannalta riittävä pitoisuus typpeä. RAVITA -menetelmän kannalta fosforintalteenoton ja typen talteenoton ei tarvitse tapahtua samalla jätevedenpuhdistamolla, vaan fosforihappo voidaan kuljettaa hyödynnettäväksi toisaalla toisella jätevedenpuhdistamolla tai vaikkapa biolietteen mädätykseen keskittyvällä biokaasun tuotantolaitoksella. HSY:n RAVITA -menetelmän kehityksessä on huomioitu yhdyskuntapuhdistamoiden prosessivaatimukset ja vesihuollon omistajien ja operaattoreiden näkökulma. RAVITA - menetelmän kehittäjät ovat itsekin mahdollisia loppukäyttäjiä ja heillä on myös laaja globaali kokemus ja näkemys jätevedenpuhdistamoiden teknisistä valmiuksista sekä eri markkina-alueiden erityispiirteistä. Koska varsinaisten lopputuotteiden markkinat ovat pääasiassa maataloudessa tai muilla teollisuuden aloilla, RAVITA -menetelmän tarkempi maatalouskäyttöön liittyvä markkinatutkimus on tarkoitus tehdä RAKI1 RAVITA -hankkeessa kevään ja kesän 2016 aikana. Markkinatutkimus teetetään ulkopuolisella lannoitemarkkinat sekä loppuasiakkaat hyvin tuntevalla toimijalla Kustannusanalyysi RAVITA -prosessin käyttökustannukset ovat alhaiset. Sähköenergian kulutus on alhainen ja fosforin talteenoton kemikaalikustannukset ovat saostuskemikaalin talteenoton vuoksi normaalia jätevedenpuhdistusprosessia pienemmät. Typen talteenotossa ph-arvon nosto on merkittävin yksittäinen käyttökustannustekijä. Lopputuotteen prosessoinnin energia- tai kemikaalitarpeet voivat ratkaisumallista riippuen olla merkittäviä. RAVITA -prosessin kokonaiskustannuksista merkittävin osa muodostuu investointikustannuksista. Teollisen mittakaavan investointikustannukset optimoidulla prosessiratkaisulla voisivat olla luokkaa /PE. Lopputuotteena talteen otetun fosforin määrä on noin 1 kg/pe, joka fosforihappona (85 %) on noin 4 kg/pe. Fosforihapon hinnalla 800 /tn saadaan talteen otetun fosforin vuosittaiseksi markkina-arvoksi 3,2 /PE. Kun mukaan yhdistetään typen talteenotto, syntyy lopputuotteena ammoniumfosfaattia. Diammoniumfosfaattina vuosittain syntyvä lannoitetuotteen määrä olisi noin 4,5 kg/pe. Lannoitehinnalla 500 /t olisi vuosittaisen tuotannon arvo 2,3 /PE. Markkinahintoja ei suoraan voi verrata esitetyn prosessin kustannuksiin, koska käytännössä materialin tuotteistaminen, markkinointi ja jakelu aiheuttavat kustannuksia. Mikäli investointikustannukset pystytään pitämään alhaisina, voisi talteenotto olla jopa nykyisillä ravinteiden markkinahinnoilla laskettuna olla kannattavaa. 37

38 7 Hankkeen viestintä 7.1 Viestinnän tavoitteet Ravinteiden talteenottoon liittyvät seikat ovat tällä hetkellä erittäin ajankohtaisia ja herättävät laajaa mielenkiintoa sekä vesihuoltoalan sisällä että alan sidosryhmissä. Median kiinnostus syttyy myös herkästi, mikä on jo voitu havaita aikaisempien hankkeiden valmistelu- ja toteutusvaiheissa. Viestintä tulee tämän vuoksi suunnitella hyvin ja toteuttaa suunnitelmallisesti. RAVITA-hankkeiden ja mahdollisen kärkihankkeen viestintä on myös synkronoitava ja pidettävä ajankohtaisena, jotta projektin etenemistä ja tuloksia on helppo seurata ja mielenkiinto pysyy yllä. Hankkeelle perustetaan RAKI -projektien tapaan omat nettisivut, joista esimerkki kuvassa 11. Kuva 11. Otos RAKI1 RAVITA -hankkeen nettisivuista 7.2 Viestinnän kohderyhmät Asiakassidosryhmät Asiakassidosryhmiä ovat mahdolliset lopputuotteen hyödyntäjät ja käyttäjät sekä toimintaan liittyvät viranomaiset ja viranomaisten kaltaiset sidosryhmät kuten lannoiteteollisuus, metsäteollisuus, LUKE, MTK sekä muut edunvalvontajärjestöt. Hankkeen pääkohdista tullaan viestimään loppukäyttöön liittyvien toimijoiden kautta. Näitä ovat alan printti- sekä sähköinen media ja loppukäyttöön liittyvän alan erilaiset ja eritasoiset tapahtumat. Merkittävän lisäviestintäkanavan muodostavat HSY:n nykyiset Uudenmaan alueen kompostituotteiden maatalousasiakkaat sekä 38