Fosforin jälkisaostus ja sen tuomat mahdollisuudet fosforin talteenoton kannalta

Transkriptio

1

2

3 PROJEKTISUUNNITELMA 1 (10) Fosforin jälkisaostus ja sen tuomat mahdollisuudet fosforin talteenoton kannalta Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä PL 100, HSY, Opastinsilta 6 A, Helsinki Puh , Fax , Y , Samkommunen Helsingforsregionens miljötjänster PB 100, HSY, Semaforbron 6 A, Helsingfors Tfn , Fax , FO ,

4 2 (10) Projektin perustiedot Projektin nimi (lyhenne) Dokumentaation sijainti Projektipäällikkö Ohjausryhmän puheenjohtaja Fosforin jälkisaostus ja sen tuomat mahdollisuudet fosforin talteenoton kannalta T:\Tietopankki\2014\Projektit\RAKI2014_2015\Hakemus Mari Heinonen Tommi Fred Dokumentin perustiedot Laatija Mari Heinonen Status Liitteet YM:n kustannuslaskentataulukko Henkilöreferenssit: Fred Tommi, Heinonen Mari Muutoshistoria Versio Päiväys Tekijä Kommentit

5 3 (10) 1 PROJEKTIN KUVAUS 1.1 Projektin tavoitteet Viikinmäen jätevedenpuhdistamon fosforinpoistoa on tehostettu koko puhdistamon 20-vuotisen toiminnan ajan. Fosforinpoiston tehostamisen taustalla ovat olleet kiristyvät ympäristölupaehdot, lupaehtoja kireämmät sisäiset omistajaohjauksen kautta Itämeri-ohjelmaan liittyvät tulostavoitteet sekä vuonna 2012 allekirjoitettu Suositussopimus pyrkimyksestä lupamääräyksiä parempaan puhdistustulokseen. Sisäiset tulostavoitteet ja Suositussopimus ovat ohjanneet Viikinmäen typenpoistotason noin 30 % lupaehtotasoa tehokkaammaksi ja operatiivinen fosforinpoiston perustaso vuosikeskiarvona on tänä päivänä 0,22 mgp/l ± 0,03 mg/l. Toimenpiteitä hyvän fosforinpoistotason saavuttamiseksi on ollut useita. Näistä merkittävimmät ovat olleet jatkuva fosforinsaostuksen kehitystyö ja sitä tukevat mittaroinnit, fosforinpoistoa tukeva typenpoistosuodattimen käyttöönotto vuonna 2004, ohitusvesien suorasaostuksen käyttöönotto 2008, 9. aktiivilietelinjan käyttöönotto syyskesällä 2014 sekä ohitustilanteiden operatiivinen kehitystyö ja sisäinen luvitus. Lisäksi puhdistamolla on tutkittu vuonna 2014 RAKI-rahoituksella fosforin poiston tertiäärikäsittelyä kiekkosuodatuksen avulla. Puhdistamon nykyisellä fosforinpoistomenetelmällä fosfori saostetaan ferrosulfaatin avulla kaksivaiheisesti ferrifosfaattina, joka poistuu vesifaasista laskeuttamalla osana laitoksen lietekiertoja. Vuotuinen saostettava fosforimäärä on noin 600 tonnia. Ferrifosfaattisakka on yhdyskuntalietteen osakomponentti ja se käsitellään kompostoimalla yhdessä lietteen kanssa. Lietteen kautta fosfori päätyy multatuotteeseen, ja se hyödynnetään viherrakennuksessa ja maanparannuksessa. Fosforin erillistä kierrätystä ei ole mahdollista järjestää nykyisen lietteenkäsittelyn kautta, vaan fosforin kierrätys tapahtuu yhdessä orgaanisen aineen kanssa. Globaalilla tasolla on useita fosforin kierrätyksen suuntauksia. Näistä yksi on lietteen 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 vaativa ja sen kustannukset ovat korkeat. Täyden mittakaavan prosesseja ei juuri ole toteutettu. Toinen tutkimuksellinen pääsuunta on lietteen erotusvedessä olevan fosforin erottaminen struviittina. Tämä prosessi edellyttää fosforin biologista käsittelyä pääprosessissa ja sen jälkeen mädätyksen jälkeistä erotusveden erilliskäsittelyä. Sekä biologinen fosforin poisto että struviitin erotus ovat vaativia osaprosesseja ja biologisen fosforinpoiston edellytyksenä oleva korkea orgaanisen aineen pitoisuutta ei nykyisellään ole esimerkiksi HSY:n yhdyskuntajätevedenpuhdistamolla mahdollista saavuttaa ilman, että biokaasuntuotannon nykytasosta luovutaan. Lisäksi biologinen fosforinpoisto vaatii edelleen tuekseen kemiallisen fosforinpoiston. Tämän projektin tarkoituksena on selvittää mahdollisuutta kehittää nykyisin käytettävää fosforin saostusta siten, että fosforin saostuksen pääpainopiste siirtyisi nykyisestä rinnakkaissaostuksesta jälkisaostukseen. Tällöin fosforin saostuksen pääosa tapahtuisi prosessin lopuksi ja sitä tuettaisiin rinnakkaissaostuksella tarpeen mukaan. Lopputuloksena orgaanisen aineksen eli ns. yhdyskuntalietteen joukkoon päätyvän fosforin määrä laskisi huomattavasti ja noin 80 % fosforista poistettaisiin puhdistusprosessin lopuksi saostamalla. Jälkisaostuksen lopputuotteena syntyy saostuskemikaalista riippuen ferri-, alumiini- tai kalsiumfosfaattisakka, jonka joukossa on vain vähän orgaanista kiintoainesta. Tässä hankkeessa selvitetään jälkisaostuksen toteuttamisen edellytyksiä niin kirjallisuusselvitysten kuin laboratoriomittakaavaisten saostuskokeiden kautta. Sakan erotuksen osalta hyödynnetään keväällä 2014 HSY:n toteuttaman kiekkosuodatushankkeen tuloksia. Lopputuotteen osalta selvitetään konsultin toteuttaman kirjallisuustyön avulla kemiallisen fosfaattisakan kuivattavuusominaisuuksia ja jatkohyödyntämismahdollisuuksia. Alumiinin ja raudan tapauksessa selvitetään myös mahdollisuuksia erottaa fosfaattifosfori ja saostuskemikaali toisistaan sekä tällöin kierrättää fosfori fosforina ja saostuskemikaali omana jakeenaan. Kalsiumfosfaatin tapauksessa saostuksen lopputuote soveltuisi sellaisenaan lannoitevalmisteeksi. Työ on laboratoriomittakaavaisia saostuskokeita lukuun ottamatta esiselvitystyötasoinen kirjallinen selvitys. Työ ei sisällä pilotointia tai yksityiskohtaisia mitoituslaskelmia. Näitä on mahdollista toteuttaa jatkohankkeena, mikäli tämän esiselvityksen kautta saadut tulokset ovat positiivisia.

6 4 (10) 1.2 Projektin tulosten määrittely Tutkimusprojektin tarkoituksena on tuottaa fosforin jälkisaostuksen ja fosforin sekä saostuskemikaalin kierrätyksen osalta esisuunnitelmatasoinen kirjallinen tutkimus. Työ ei sisällä pilotointia. Projektin tuloksena syntyy: Fosforin jälkisaostuksen vaatimien käsittelyprosessien tarkastelu ja vertailu sekä niiden avulla saavutettava fosforinpoistotaso. Käsittelyssä tähdätään erittäin mataliin vesifaasin fosforipitoisuuksiin (alle 0,1 mg/l). Työssä selvitetään samalla mahdollistaako jälkisaostus fosforin kierrätyksen ja tuotteistuksen, mikäli syntynyt fosfaattifosforisakka pystytään erottamaan saostuskemikaalista. Työssä selvitetään: o Tarvittavat osaprosessit ja niiden alustava kustannusarvio sekä alustava tilantarve o Kemikaalien laatu ja alustava käyttömäärätieto o Toteuttamispotentiaali täyteen mittakaavaan o Alustava käyttökustannus- ja investointikustannusarvio 1.3 Liittymät muihin projekteihin Projekti on itsenäinen tutkimushanke, joka ei sellaisenaan nivoudu osaksi muita hankkeita. Projektissa hyödynnetään kiekkosuodatusprojektin tuottamia tietoja fosforin poiston kehittämisestä erittäin mataliin pitoisuuksiin. Ko. hanketta tuettiin RAKI-rahoituksella ja hanke on vielä käynnissä. Projekti tukee HSY:n Itämeri-haasteen mukaista toimintaa sekä resurssitehokkuuden että ravinteiden kierrätyksen näkökulmaa. 2 PROJEKTIORGANISAATIO 2.1 Projektin omistaja Projektin omistajana toimii HSY:n vesihuollon toimialan jätevedenpuhdistusosasto ja osastonjohtaja (Tek.Lis.) Tommi Fred. Tommi Fredillä on laaja kokemus jätevedenpuhdistusprosessien sekä operatiivisesta- että kehitystoiminnasta ja investointien toteuttamisesta sekä suunnittelusta. Taulukko 2 Projektin omistaja Tommi Fred Yksikkö Jätevedenpuhdistus 2.2 Ohjausryhmä Projektin ohjausryhmän muodostavat HSY:n jätevedenpuhdistusosaston edustajat yhdessä rahoittajan, ja konsultin kanssa. Taulukko 3 Ohjausryhmä Rooli Yksikkö Tommi Fred Puheenjohtaja Jätevedenpuhdistus Mari Heinonen Projektipäällikkö (sihteeri) Jätevedenpuhdistus / Tuotanto Ari Niemelä Konsultin edustaja FCG N.N. (ehd. Ari Kangas) Rahoittajan tekninen edustaja YM/ELY

7 5 (10) 2.3 Projektiryhmä Projektin käytännön toteutukseen nimetään taulukossa 4 esitetty projektiryhmä. Hankkeen projektipäällikkönä toimii HSY:n jätevedenpuhdistusosaston tuotantopäällikkö Mari Heinonen (DI). Hän toimi myös kiekkosuodatushankkeen projektipäällikkönä. Ryhmän jäsenillä on laaja kokemus yhdyskuntajätevedenpuhdistusprosessien operoinnista, suunnittelusta ja kehittämisestä. Ryhmä on kokenut myös tutkimusten julkaisutoiminnassa. Taulukko 4 Projektiryhmä Henkilö Rooli Kuvaus Mari Heinonen (DI) Projektipäällikkö Johtaa projektia Anna Kuokkanen (Tek. Lis.) Kehittämisinsinööri Toimii projektin toteuttajana 3 TOTEUTUSSUUNNITELMA 3.1 Projektin aikataulu, osavaiheet ja tehtävät Hankkeen rahoituksen varmistumisen jälkeen käynnistetään välittömästi määrittelyvaihe. Projektin toteuttavan konsultin kanssa on käyty alustavat keskustelut ja tämä hankesuunnitelma perustuu ko. konsultilta saatuun hanketarjoukseen. Näin ollen määrittelyvaihe voidaan aloittaa heti ja sen ohessa toteutetaan tutkimussuunnitelman valmistelu.

8 6 (10) Kuva 1 Aikataulu 3.2 Projektin hyödyntämissuunnitelma Projektin kautta syntyvien tietojen tekijän-, käyttö- ja omistusoikeudet kuuluvat HSY:lle. Hankkeen loppuraportti on julkinen asiakirja ja se sisältää kaikki rahoittajan ja muiden sidosryhmien kannalta oleelliset tiedot projektissa tutkittujen prosessien osalta.

9 7 (10) 3.3 Riskit ja niihin varautuminen Taulukko 6 Projektin riskit on arvioitu HSY:n projektimallin riskinarviokaavion kautta. Projektin riskit liittyvät selvitystyön tavoitteena olevien tietojen mahdolliseen niukkuuteen tai lähdeaineistojen laatuun. Esisuunnitelma tasoiseen selvitystyöhön liittyvät riskit ovat yleisesti kuitenkin melko pieniä. Riskin kuvaus Selvitystyön kohteena olevien prosessien niukka aineisto ja lähdeaineistojen laatu Suuruus (1-5) S Todennäköisyys (1-5) TN Riskikerroin S*TN Vaikutus Työn tietosisältö on niukka tai se on epävarma Seuranta ja varautuminen Selkeä työn rajaus ja konsultin tukeminen Vastuuhenkilö Mari Heinonen Täyden mittakaavan referenssien puute Selkeä työn rajaus ja konsultin kokemus Esisuunnitelmatyön päähenkilöresurssien niukkuus Selvitys ei pohjaudu toteutettujen prosessien kuvaamiseen Esisuunnitelman valmistuminen viivästyy Konsulttitoimiston koko ja kokemus Mari Heinonen Mari Heinonen 3.4 Ympäristövaikutukset Projektin tarkoituksena on löytää teknistaloudellisesti kestävä vaihtoehto fosforinpoistoteknologialle, joka mahdollistaa myös fosforin kierrätyksen nykyistä lietteen jatkojalostusreittiä tehokkaammin. Projektissa tutkitut menetelmät ovat monistettavissa myös muiden yhdyskuntajätevedenpuhdistamoiden käyttöön. Tällöin tutkittujen menetelmien avulla mahdollisesti saavutettavat ravinnekierrätyspotentiaalit ovat HSY:n toimintakenttää laajemmat.

10 8 (10) 4 RESURSSISUUNNITELMA 4.1 Kustannusarvio Taulukko 7 Kustannusarviossa on huomioitu kaikki projektin aikana syntyneet kustannukset. Kustannuksia ovat hankinnat, ostopalvelut ja henkilöstökustannukset (oma työ). Oman työn kustannukset on laskettu YM:n RAKI-hankeohjeen mukaisesti huomioiden niissä YM:n rahoitusohjeen mukaisesti 30 % yleiskustannusosuus. HSY:n kustannusarvio perustuu 50 % omarahoitusosuuteen. Projektilla ei ole muita rahoituslähteitä kuin ehdotettu YM:n rahoitusosuus. Hankkeessa toteutettavan selvitystyön osalta työ tullaan tilaamaan HSY:n puitesopimuskumppanina toimivalta FCG:ltä, jolla on hankkeen vaatima aikaisempi kokemus yhdyskuntajätevesien käsittelystä ja kiekkosuodatuksen toteuttamisesta. Lisäksi selvitystyön osalta toteutetaan prosessin kemiaan liittyviä kirjallisuusselvityksiä ja saostuskokeita joko yhdessä Kemira Oy:n tai Aalto Yliopiston kemiantekniikan osaston kanssa. Budjetoinnissa on varauduttu stipendillä toteutettavaan opinnäytetyöhön. Matkustuskulujen on suunniteltu kattavan yhden hengen osallistumisen toukokuussa 2015 järjestettävään IWA Nutrient Removal konferenssiin Puolassa. Muut kuin henkilöstökustannukset (ALV 0%) 2015 Yhteensä Konsulttikustannukset (FCG) Materiaalikustannukset Laboratorio- yms. kustannukset Matkustuskulut Diplomityöstipendi Muut kuin henkilöstökustannukset yhteensä Henkilöstökustannukset Projektipäällikkö Projektiryhmän jäsenet N.N 0,1 kk 0,5 kk 0,05 kk Htkk:t yhteensä 0,65 kk 3 418,75 Yleiskustannukset 30 % 1 025,63 Henkilöstökustannukset yhteensä Kaikki kustannukset yhteensä (ALV 0%) ,38 5 OHJAUSSUUNNITELMA 5.1 Projektikokoukset Projektikokousten tarve määritetään joulukuussa tehtävän määrittelytyön ja aikataulutuksen aikana. 5.2 Projektin raportointi Projektin raportointiin vaikuttaa mahdollinen YM:n rahoitus. Tällöin hankkeen väli- ja loppuraportointi nivoutuu rahoittajan määrittelemällä tavalla. Hankkeen aikana ei toteuteta esiselvitystyötä ko-

11 9 (10) konaisuudessaan kattavaa opinnäytetyötä, vaan hankkeen loppuraportti toimii osaltaan myös teknisenä loppuraporttina. Ohjausryhmälle raportoidaan jokaisessa ohjausryhmän kokouksessa vähintään projektin edistymisen tilanne (tilanneraportti/-katsaus) sekä kerrotaan päätettävät ja kommentoitavat asiat. 6 TYÖMENETELMÄT JA DOKUMENTOINTI Projektissa noudatetaan HSY:n projektihallinnan toimintamallia ja käytetään yhteisiä dokumenttipohjia. Projektin dokumentaatio tallennetaan HSY:n verkkolevylle. 7 MUUTOSTENHALLINTA Kaikki muutokset, jotka vaikuttavat projektin aikatauluun tai kustannuksiin hyväksytetään ennen muutoksen toteuttamista. Hyväksyjätaho riippuu muutoksen suuruudesta. Taulukko 8 Muutoksen vaikutus Suuruus Hyväksyjä Raportointi Kustannukset <10 % Projektipäällikkö Ohjausryhmälle Kustannukset >10 % Ohjausryhmä Johtoryhmälle Aikataulu <kuukausi ja vaikutus Projektipäällikkö Ohjausryhmälle projektin sisäinen Aikataulu >kuukausi tai vaikutus Ohjausryhmä Johtoryhmälle projektin ulkoinen Laajuus Projektin sisäinen Projektipäällikkö Ohjausryhmälle Laajuus Koko projektiin vaikuttava Ohjausryhmä Johtoryhmälle Jos muutos on erittäin merkittävä ja vaikuttaa projektin tavoitteen asetteluun, projektin ohjausryhmä vie asian johtoryhmän käsiteltäväksi. Jotta kustannusten muutokset voidaan hyväksyä edellä esitetyllä tavalla, ohjausryhmän pitää voida päättää projektin kustannuksista (vrt. ohjausryhmän tehtävät, kohta 2.2) ja budjettiin pitää olla varattuna 10 %:n ylitysvara, jota projektipäällikkö voi tarvittaessa käyttää. Kaikki muutokset dokumentoidaan. Muutoshallinnan dokumentointi on osa projektin dokumentaatiota. Alkuperäistä projektisuunnitelmaa ei muuteta. 8 VIESTINTÄSUUNNITELMA Projektin alkamisesta tiedotetaan HSY:n viestintäyksikön kautta. Mikäli projektille myönnetään YM:n rahoitusta osana RAKI-ohjelmaa, tulee viestintäsuunnitelmassa huomiotavaksi hankeohjeessa määritetyt alku- ja lopputiedottaminen kotimaisissa ammattilehdissä ja kaikessa tiedottamisessa on mainittava rahoittajan tiedot. Nämä tiedottamiset koordinoidaan myös yhteistyössä rahoittajan kanssa.

12 10 (10) Taulukko 9 Kohderyhmä Ydinviesti Kanava Vastuu Ajankohta Yleinen tiedote Ammatillinen yleisö RAKI- rahoituspäätös hankkeen alku- ja lopputiedotus Fosforin poisto jälkisaostuksella ja sen luomat mahdollisuudet fosforin kierrätykselle HSY- tiedotteet ja HSY nettisivut, alan lehdet Vesitalous-lehti tai Kuntatekniikka-lehti HSY viestintä YM:n ohjeistuksen mukaisesti talvi PROJEKTIN PÄÄTTÄMINEN JA ARVIOINTI Projekti voidaan päättää, kun kaikki projektin tulokset ovat valmistuneet ja projektin ohjausryhmä on ne hyväksynyt. Projektista laaditaan loppuarviointi, jonka ohjausryhmä hyväksyy. Projektin loppuarviointi viedään käsiteltäväksi johtoryhmään, joka hyväksyy projektin päättämisen ja mahdolliset jatkotoimenpiteet. Mikäli projektille myönnetään YM:n RAKI- rahoitusta, tulee projektin päättämiselle tietyt toiminnot rahoittajan hankeohjeiston kautta. Näitä ovat mm. hankeen loppuraportoinnin määrämuotoisuus ja tilintarkastus.