Jätevedenpuhdistamosta ravinnejalostamoksi

Transkriptio

1 Jätevedenpuhdistamosta ravinnejalostamoksi Kiertotalouden mahdollisuudet Etelä-Savossa -seminaari TUNKIOTALOUDESTA KOHTI KIERRÄTYSBISNESTÄ TkT 1

2 Ravinteet Fosfori ja typpi ovat kasveille elintärkeitä ravinteita Vain noin 15 % louhitusta fosforista päätyy syömiimme elintarvikkeisiin EU:n riippuvuus tuontifosforista on 92 % Fosforivarannot ehtyvät Raakafosforin kysyntä lisääntyy kiihtyvällä tahdilla ruoantuotannon lisääntyessä Typpilannoitteen valmistukseen käytetään ilmakehän typpeä Yhdyskuntien jäteveden käsittelyssä typpeä vapautuu takaisin ilmakehään ja suuri osa päätyy purkuvesistöihin Typen ja fosforin käytön planeettarajat ovat ylittyneet % Ravinteiden kierron heikoin lenkki on yhdyskuntien jätevesien käsittely 2

3 Jätevedenpuhdistamojen toiminta Kunnallisen jätevedenpuhdistamon tehtävänä on puhdistaa tuleva jätevesi niin puhtaaksi, että se voidaan johtaa puhdistusprosessin jälkeen turvallisesti vesistöön. Puhdistamo on eräänlainen tehdas, jossa erilaiset jäteainekset poistetaan kohta kohdalta eri prosessivaiheissa. Vesilaitosyhdistyksen esitteessä Puhtaan veden tekijät vuodelta 2014 Ovatko ravinteet jätettä? 3

4 Etelä-Savon jätevedenpuhdistamot Tällä hetkellä Etelä-Savon alueen puhdistamot (27) ovat pääosin biologiskemiallisia rinnakkaissaostuslaitoksia (alla) Muutama puhdistamo on bioroottorilaitos, jossa fosforin poistoa on tehostettu jälkisaostuksella Fosforin saostuskemikaali Kalkki Fosforin saostuskemikaali (Polymeeri) Välppäys Esiselkeytys Ilmastus Jälkiselkeytys Vesistöön Hiekanerotus Tulopumppaus Palautusliete Ylijäämäliete (Polymeeri) 4

5 Etelä-Savon jätevedenpuhdistamot Fosforin saostukseen käytetään yleensä ferrosulfaattia (myös polyalumiinikloridia tai alumiiniferrisulfaattia) Fosfori siirtyy lietteeseen ja on saostettuna huonosti kasvien käytettävissä Typpeä poistetaan aktiiviliete- tai bioroottoriprosessissa Typpi vapautuu kaasuna ilmaan Poistotehokkuus on yleensä alle 50 % Fosforin raja-arvo vaihtelee ympäristöluvissa välillä 0,5 1,0 mg/l Typelle ei ole asetettu raja-arvoa 5

6 Etelä-Savon jätevedenpuhdistamot Vuonna 2014 yhteensä käsitelty jätevesivirtaama Etelä-Savon puhdistamoissa oli 10,5 miljoonaa m 3 Tästä fosforia oli noin 110 tonnia ja typpeä 645 tonnia Poistotehokkuudeksi näille saatiin 97 % ja 45 % Koko Suomen tasolla poistotehokkuudet olivat 96 % ja 64 % Etelä-Savon puhdistamojen kautta kulkevan fosforin arvo kierrätysravinteena olisi ollut noin euroa ja typen arvo noin euroa (fosfori 1,8 euroa/kg ja typpi 1,3 euroa/kg, ei huomioida talteenoton kustannuksia) 6

7 Etelä-Savon jätevedenpuhdistamot Kuivatun ylijäämälietteen määräksi vuonna 2014 arvioitiin tonnia Tästä 61,5 % käsiteltiin kompostoimalla ja komposti yleensä sijoitettiin vanhan kaatopaikan pintakerroksiin 22 % vietiin biokaasulaitokselle (Savonlinnan lietteet Kiteelle) 16,5 % käsiteltiin kemiallisesti maanparannusaineeksi (Mikkelin lietteet, Suomen Ekolannoite Oy) Kesällä 2015 Pieksämäen lietteitä on alettu kuljettamaan Kuopioon biokaasulaitokselle Vuonna 2015 lähes kaikki Mikkelin lietteet käsiteltiin lannoitevalmisteeksi Keväällä 2016 Puumalassa lietteestä aletaan tuottaa lannoitevalmistetta (Nanopar) 7

8 Etelä-Savon jätevedenpuhdistamot Lietteet 2015 Oravi Varpala Virtasalmi Haapakoski Haukivuori Ristiina Kuomiokoski Anttola Suomenniemi Savonlinna Savonranta Pieksämäki Mikkeli Biokymppi Oy, Kitee Kuopion biotehdas Suomen Ekolannoite Oy Biokaasu + lannoitevalmisteet Lannoitevalmisteet 8 Karvio Valamo Mäntyharju Kangasniemi Puumala Enonkoski Hirvensalmi Rantasalmi Juva Mannilanniemi Kuvansi Heinävesi Sulkava Joroinen Viiedään kompostoitavaksi esim. Metsäsairila Kompostoidaan puhdistamolla Varkauden jätevedenpuhdistamo Kaatopaikkojen maisemointi ja viherrakentaminen

9 Kyselyssä ja haastatteluissa esiin tulleita asioita Puhdistamojen päätehtävä on puhdistaa tuleva jätevesi säännösten mukaan niin, että se voidaan johtaa vesistöihin Lietteestä halutaan päästä eroon mahdollisimman vähin kustannuksin Kompostoidun lietteen jatkokäyttö voi olla vaikeaa Esim. Juvalla tällä hetkellä noin 2500 m 3 valmista kompostia läjitettynä Joillakin laitoksilla ollut kokeiluja liittyen lietteen jatkojalostamiseen paikan päällä, mutta esim. Pieksämäellä todettu kannattamattomaksi 9

10 Kyselyssä ja haastatteluissa esiin tulleita asioita Tulevaisuudessa viemäriverkostot laajenevat ja jäteveden ikä sekä lieteikä voivat vaikuttaa puhdistamojen toimintaan Jätevedenpuhdistusprosessiin liittyvät tulevat investoinnit eivät tehosta ravinteiden talteenottoa Puhdistamojen kiinnostus ravinteiden kierrätystä ja hankkeisiin osallistumista kohtaan vaihtelee Tarve edullisille lietteen hävitysmenetelmille 10

11 Jätevedenpuhdistamoista ravinnejalostamoiksi Ratkaisut Fosforin ja typen talteenotto jätevedestä Typen talteenotto kaasusta Välppäys Esiselkeytys Ilmastus Jälkiselkeytys Vesistöön Tulopumppaus Typen ja fosforin talteenotto rejektivedestä Hiekanerotus Ylijäämäliete Palautusliete Fosforin talteenotto kuivatusta lietteestä Fosforin ja typen talteenotto palautuslietteestä tai lietteen kuivauksen rejektivedestä Lannoitevalmisteet mädätteestä ja rejektivedestä Biokaasun tuotanto (mädätys) Kemiallinen käsittely maanparannusaine Fosforin talteenotto mädätteestä Kompostointi Terminen käsittely Poltto Tuhkalannoite biohiili? maanparannusaine Fosforin talteenotto tuhkasta 11

12 Jätevedenpuhdistamoista ravinnejalostamoiksi Ratkaisut: lietteen käsittely ja jatkokäyttö Puhdistamoliete Kompostointi Mädätys Terminen kuivaus Kemiallinen käsittely Poltto Infrapunakuivaus, Nanopar Kalkkistabilointi Kemicond + kompostointi Suomen Ekolannoite Oy Puhdistamolietteen tuhka ei sovellu lannoitevalmiste isiin 12 Maanparannusaineet -tarvitaan laitoshyväksyntä esim. tuorekomposti Lannoitelainsäädäntö Maanparannusaineena sellaisenaan käytettävät sivutuotteet -laitoshyväksyntää ei tarvita esim. kalkkistabiloitu puhdistamoliete Kasvualustat: kompostimulta -laitoshyväksyntää ei tarvita

13 Nanopar Jätevesilaitosten puhdistamolietteen pastörointi ja kuivausmenetelmä maanparannus - tai lannoitusaineeksi ilman lisäaineita PASKÍER Prosessi perustuu infrapunakuivaukseen E.coli ja salmonellavapaa lannoite Suur-tai piensäkeissä Siirrettävä (kontti) tai kiinteä asennus Kapasiteetti 1-5 t/h/lietettä, 23 % ka /kuivainyksikkö Tehokas, veden haihdutusteho 2-4 l H 2 O/kWh Taloudellinen, sähköenergia 95 % käyttökustannuksista 0,9 kwh/lopputuotekilo > 85 % ka Energiakustannus n. 90/m 3 > 85 % ka Yksinkertainen rakenne Hiljainen Pölyvapaa Patentoitu kuivausteknologia Pilottikuivain testejä varten 13

14 Suomen Ekolannoite Lietteen hygienisointi lannoitteeksi vain yhden tunnin käsittelyllä Käsitelty liete soveltuu sellaisenaan maanviljelyskäyttöön Liikuteltava käsittelylaitteisto Pystytään korvaamaan 50% kemikaalilannoittamisesta Sisältää humusta, fosforia, typpeä sekä muita ravinteita Mahdollistaan maiden omavaraisen lannoitevalmistuksen Soveltuu kunnallisille puhdistamo-, sekä teollisuuslietteille Vähimmäisvaatimus: lietteen ka-pitoisuus tulee olla vähintään 25% Ei vaadi sähköä (hyödyntää traktorin voimansiirtoa) 14

15 Jätevedenpuhdistamoista ravinnejalostamoiksi Ratkaisut: ravinteiden talteenotto Meneillään olevia hankkeita ravinteiden talteenottoon liittyen HSY:llä on meneillään Jälkifosfori-hanke: tavoitteena saada 80 % jäteveden fosforista saostettua erikseen vedenpuhdistuksen lopputuotteena syntyvän jätevesilietteen sijaan. Biovakka Suomi Oy: RAKI rahoittama hanke Jätevesitypen talteenotto ja hyödyntäminen kierrätysravinteena (KiertoTyppi) : tavoitteena demonstroida käytännön kohteessa miten ja millaisella tehokkuudella jätevesistä on mahdollisuus ottaa talteen typpeä kustannustehokkaasti ja valmistaa siitä kierrätystyppituote. HSY:n rejektityppi-hankkeessa selvitetään jätevedenpuhdistamojen mahdollisuuksia poistaa typpeä lietteen linkouksen erotusveden eli rejektin avulla: pilotoidaan laajamittaisesti Anammox-prosessia, missä bakteerimassa on sidottu kantoaineeseen. 15

16 Jätevedenpuhdistamoista ravinnejalostamoiksi Ratkaisut: ravinteiden talteenotto Outotec on kehittänyt menetelmän, jolla voidaan erottaa jäteveden lietteestä fosfori. Ensimmäinen laitos käynnistyy 2016 Zürichissä ja yhtiö odottaa Suomen reaktioita kierrätettyyn fosforiin. Envorin kehittämässä teknologiassa biokaasulaitosten rejektivesien sisältämä typpi erotetaan muuttamalla se kaasumaiseen muotoon ja jalostamalla prosessissa syntynyt typpikaasu nestemäiseksi ammoniumsulfaatiksi. Maailmalla käytössä olevia fosforin talteenottomenetelmiä, jotka perustuvat struviitin saostamiseen jätevedenpuhdistamojen biolietteistä, ovat: Ostara TM, Multiform Harvest TM, PHOSNIX, Crystalactor, AirPrex, Phospaq TM Lystek, N- Viro, VitAG, Neutrallizer ja Schwing-Bioset. Kemiallisesta lietteestä fosforia voidaan ottaa talteen kemiallisella lämpökäsittelyllä. Fosforin talteenottomenetelmät lietetuhkasta ovat mm. Ash Dec (Outotec), PASH, BioCon, Seaborne ja SEPHOS. 16

17 Ostara TM -prosessi Fosfori ja ammoniakki kiteytetään struviittina Biologinen fosforin ja magnesiumin strippaus Lannoitevalmiste Fosfori ja magnesium Fosfori ja ammoniakki 17

18 Jätevedenpuhdistamoista ravinnejalostamoiksi Maailmalla tapahtuu Sveitsi ensimmäisenä valtiona maailmassa pakollisti fosforin talteenoton ja kierrätyksen yhdyskuntalietteestä vuoden 2016 alusta alkaen. Toisaalta Sveitsissä lietteen maanparannuskäyttö on ollut kiellettyä vuodesta 2006 alkaen, joten uusi säädös tarkoittaa teknisiä ratkaisuja fosforin talteenottoon epäorgaanisina tuotteina. Ruotsin valtiopäivät on asettanut tavoitteeksi, että vuoteen 2015 mennessä fosforia kerätään jätevedestä talteen vähintään 60 % ja siitä puolet on käytettävä peltomaahan. Alankomaissa on käytössä sopimus, jonka mukaan siihen sitoutuneet sidosryhmät käyttävät tietyn osuuden kierrätettyä fosforia prosesseissaan. Saksa suunnittelee lainsäädäntöä vähentämään fosforihävikkiä. 18

19 Jätevedenpuhdistamoista ravinnejalostamoiksi Haasteet Puhdistamojen perustoiminta keskittyy veden puhdistamiseen Luotetaan perinteiseen tekniikkaan Investointikustannukset Lietteen kuljetuskustannukset ja porttimaksut Puhdistamolietepohjaisten lannoitevalmisteiden käytön rajoitukset Metallit, orgaaniset haitta-aineet, bakteerit Kierrätysravinteiden hinta vs. synteettisen lannoitteen hinta Talteenoton hinta Fosforin talteenoton hinta 2-20 euroa/kg Typen talteenoton hinta vähintään kaksinkertainen verrattuna typen poiston ja Haber-Bosch prosessilla valmistetun ammoniakin yhteenlaskettuun hintaan 19

20 Jätevedenpuhdistamoista ravinnejalostamoiksi Teolliset symbioosit esimerkki Kuluttajat Maanviljelijät Puhdistettu vesi kiertoon Jätevedenpuhdistamo Maanparannusaineiden valmistajat Puhdistus/talteenottoteknologioita tarjoavia yrityksiä Lietteen käsittelyteknologiat Biokaasulaitokset 20

21 Lähteet Vierailut puhdistamoilla: Mikkeli ja , Reijo Turkki Savonlinna , Esa Hinkkanen Pieksämäki , Juha Hänninen Juva , Hannu Suhonen Kysely (11/27 vastausta) Ympäristöluvat Tietokannat: Vahti & Oiva 21

22 Lähteet Hankeraportti: Puhdistamolietteen ja biojätteen käsittely ravinteita kierrättäen (SYKE 2014) Vesilaitosyhdistys: Puhdistamolietteen käyttö maataloudessa, Hankeraportti: Options for Improved Nutrient Removal and Recovery from Municipal Wastewater in the Canadian Context rce.ca/assets/resources/pdf/oleszkiewicz-nutrients/oleszkiewicz-ki-report-march pdf KOMISSION TIEDONANTO EUROOPAN PARLAMENTILLE, NEUVOSTOLLE, EUROOPAN TALOUS- JA SOSIAALIKOMITEALLE JA ALUEIDEN KOMITEALLE Kuulemista koskeva tiedonanto fosforin kestävästä käytöstä

23 Kiitos! 23