Ravinteiden talteenotto ja uudet lietteenkäsittelymenetelmät. Biotalouspäivät 2017 Aino Kainulainen

Transkriptio

1 Ravinteiden talteenotto ja uudet lietteenkäsittelymenetelmät Biotalouspäivät 2017 Aino Kainulainen

2 Kansalliset ja kansainväliset poliittiset ja ympäristönsuojelulliset paineet ovat viimeaikoina merkittävästi kasvaneet kierrätysravinteiden valmistamisen ja käytön lisäämiseksi. Samalla huoli puhdistamolietepohjaisten lannoitteiden haitta-aineista on vaikuttanut niiden menekkiin. Tarvitaan uusia menetelmiä, joissa ravinteet ja lietteen muut hyödylliset komponentit saadaan kierrätettyä ilman riskiä haitta-aineista. HSY on tutkinut asiaa viime vuosina aktiivisesti sekä ravinteiden talteenoton että lietteen käsittelyn näkökulmasta. Johdanto 2

3 RAVINTEIDEN TALTEENOTTO - RAVITA 3

4 Nykyiset ravinteiden talteenottomenetelmät eivät sovellu hyvin Suomessa nykyisin käytössä oleviin laitoksiin, eikä talteen otettujen ravinteiden hinta ole kilpailukykyinen mineraalilannoitteisiin verrattuna. HSY:n kehittämä RAVITA-menetelmä mahdollistaa ravinteiden talteenoton suoraan jätevedestä puhdistusprosessin lopuksi. Talteen otetusta fosforista ja typestä voi tehdä esimerkiksi kierrätyslannoitetta. Kärkihankerahoituksen saaneessa RAVITA DEMO -hankkeessa rakennetaan koelaitos, jossa testataan markkinoille soveltuvan lopputuotteen tekoa. Ravinteiden talteenotto 4

5 Puhdistett u jätevesi Fosforihapon kierrätys Puhdistettu jätevesi vesistöön RAVITA Fosforin talteenoton periaatteet Fosforin jälkisaostus ja sakan erotus Kemialline n liete Liuotusvaihe Fosforin talteenotto Erotusvaihe Happo Fosforihappo Fosforihapon ylijäämä JÄTE- VEDEN PUH- DISTA- MO Saostuskemikaalin kierrätys Biologinen liete 5

6 RAVITA kombinaatioprosessi typentalteenoton kanssa Emäs Stripperiyksikkö Ammonia NH 3 Pesuri Sivuvirta Rejekti lietteen kuivauks esta Fosforihappo Ilmaa Ammoniumfosfaatti

7 Voidaan käyttää erikokoisilla ja teknisesti erilaisilla puhdistamoilla Maksimoi fosforin talteenoton Lopputuote sisältää hyvin vähän orgaanisia epäpuhtauksia tai raskasmetalleja Mahdollistaa saostuskemikaalin kierrätyksen Mahdolistaa fosforin kierrätyksen myös muualle kuin ruokatuotantoon Viimeinen prosessivaihe aina riskialtis, kun sinne kumuloidaan kaikki fosforinpoisto Uusi innovaatio vielä kypsytysvaiheessa RAVITA Pros & Cons

8 RAVITAn kemiallinen liete tuotetaan prosessin lopuksi ja sitä ennen tapahtuneet käsittelyt ovat muokanneet jätevettä Osa haitallisista aineista on biologisesti hajonnut Osa on sitoutunut biolietteeseen Jälkisaostus ei ole haitallisten aineiden erotusmenetelmä, mutta osa aineista siirtyy kemiallisen lietteen joukkoon Määrät alhaisia Lisää tutkimusta tarvitaan edelleen Haitalliset aineet & RAVITA

9 LIETTEEN KÄSITTELYMENETELMÄT BIOMASSAT-PROJEKTI 9

10 Lietteen käsittely Ämmässuolla Ämmässuolla on käsitelty bio- ja viherjätteitä vuosikymmeniä, nyt uutena materiaalina puhdistamoliete Alueella rajallisesti kenttätilaa eikä ympäristölupa mahdollistaisi aumakompostointia Ekoteollisuuskeskus Ekomo erinomainen alusta rakentaa mahdollisia yhteistyökuvioita 10

11 Mitä haettiin? Jätehierarkia: materiaalihyötykäyttö ensisijaista energiahyötykäyttöön nähden Polttoprosessit rajattiin projektin ulkopuolelle Tavoitteena saada ravinteet ja hiili kiertoon ilman haitta-aineita. Myös prosessien päästöillä ja sivuvirroilla tärkeä rooli. Kierrätys onnistuu vain jos lopputuotteella on kysyntää. Haku- ja valintaprosessien jälkeen yhteistyökumppaneiksi projektiin valittiin Pyreg GmbH ja Ecomation Oy (pyrolyysi), VTT (HTC-teknologia) sekä Suomen Ekolannoite Oy ja Ecolan Oy (lannoiterakeiden ja -pellettien tuotanto) 11

12 Hiiltoprosessit Pyrolyysi Edellyttää materiaalin esikuivauksen Tutkituista ainoa teknologia, joka tuhoaa orgaaniset haitta-aineet Ennakkoon huolena metallit, mutta tuloksissa vain kupari lähellä raja-arvoja Teoreettinen tarkastelu, jossa hyödynnetty täyden mittakaavan laitoksen suoritustietoja sekä käytännön koe pilottimittakaavassa. HTC Ei esikuivausta, syötteen kuiva-aine 13 % Jätevesipäästö on merkittävä Lämpötila n. 250 C, orgaaniset haitta-aineet tuhoutuvat osin Lopputuotteen raskasmetallit sallitun puitteissa, mutta osin täpärästi (Hg, Cr, Cd) Koelaitteen mittakaava hyvin pieni 12

13 Lannoitetuotteet Kaksi toimijaa, kaksi lannoitetuotetta Toisessa typpi- ja kaliumlisäys (peltokäyttöön), toinen suunnattu viheralueille Molemmilla tyyppinimi ja metallit sallitun puitteissa Autotallimittakaava Epävarmuustekijöitä Orgaanisten haitta-aineiden tuhoutuminen heikkoa Sivuvirtoja ja päästöjä täytyy vielä tarkentaa: hajut ja ammoniakki, lauhdevedet ja niiden ravinnepitoisuus Myös energiankulutusta vielä tarkasteltava 13

14 Ravinteet ja raskasmetallit yksikkö liete 2015 Lannoitepelletti Ecolan Lannoiterae SEL HTC VTT Pyrolyysi Ecomation raja-arvo TS % 30,0 83,3 96,1 60,0 VS/TS % 58,7 58,9 31,7 42,0 26,9 N g/kgts 39,8 76,0 21,2 21,5 26,0 P -"- 37,8 35,0 21,0 34,0 36,6 Ca -"- 19,8 26,0 50,5 K -"- 1,2 35,0 < 1,0 1,3 1,5 Cd mg/kgts 0,70 0,73 0,55 0,90 1,0 1,50 Cr -" Cu -" Mn -"- 338,3 520 Ni -" * Pb -"- 13,9 8,6 4,4 27, Zn -" Hg -"- 0,40 0,37 0,26 0,59 n.d 1 As -"- 3,8 < 3,0 < 5,2 6,0 4,8 25 * Kontaminaatio 14

15 Orgaaniset haitta-aineet Yhdiste (yksikkö) Pitoisuus lietteessä Pitoisuus lopputuotteessa Ecolan SEL VTT Ecomation PAH-yhdisteet (mg/kgts) PAH, Summa EPA16 0,721 3,7 0,91 3,4 18 Fenoliset yhdisteet (mg/kgts) bisfenoli A 0,96 <0,50 0,27 0,6 <0,05 Ftalaatit (mg/kgts) Di-2-etyyliheksyyliftalaatti (DEHP) <1,0 PFC -yhdisteet (mg/kgts) Perfluoro-oktaanisulfonaatti (PFOS) 0,003 0,002 0,001 0,052 <0,001 Lääkeaineet ja hormonit (mg/kgts) Ofloksasiini 0,8 0,68 0,66 <0,50 <0,1 Siprofloksasiini 3,3 2,1 5,1 <0,50 <0,3 Tetrasykliini 2,5 0,66 1,4 <0,050 <0,01 Triklosaani 1,8 0,39 0,89 <2,0 0,003 Estroni (E1) <0,05 0,043 0,078 0,28 <0,01 Bromatut difenyylieetterit (µg/kgts) BDE <100 <10 15

16 Jatkotutkimusta hiileen liittyen Tiedämme jo, että biohiilellä on positiivisia vaikutuksia biologisiin jätteenkäsittelyprosesseihin: tehostaa kompostointiprosessia auttaa ravinteiden hallinnassa vähentää hajuhaittoja Avoimia kysymyksiä: PAH-yhdisteiden minimointi prosessissa Lietehiilen käyttökelpoisuus biohiilen tapaan: hiilen rakenne, siihen vaikuttavat tekijät ja mahdollinen tarve säätää reseptiä Tisleen määrä ja laatu, prosessin vaikutus tähän, hyötykäyttö? Lupa-asiat (prosessi ja lopputuote) Jatkoprojektia suunnitellaan 16

17 YHTEENVETO 17

18 Optimaaliseen ratkaisuun yhdistämällä RAVITA ja pyrolyysi Ravinteet kiertoon tehokkaasti ja turvallisesti Hiilestä hyötyä maanparannukseen Uutta kehitetään yhteistyössä ja avoimin mielin 18

19 KIITOS! Puhtaasti parempaa arkea En rent bättre vardag Purely better, every day 19