Päätösmallin käyttö lietteenkäsittelymenetelmän valinnassa Diplomityön esittely Ville Turunen Aalto yliopisto Hankkeen taustaa Diplomityö Vesi- ja ympäristötekniikan laitokselta Aalto yliopistosta Mukana VVY, Porvoon Vesi, Mikkelin Vesi ja HSY Työ valmistuu heinä-elokuussa 26 Lähde: http://www.etappi.com/files/933/833/765/biokaasulaitos.jpg 2
Hankkeen taustaa Lietteenkäsittelyn tulevaisuuden trendit: Resurssien kierrätys Orgaaniset haitta-aineet Lainsäädäntö vs. kierrätystavoitteet (esim. EU:n jätehierarkia) 3 Resurssien kierrätys Fosfori: uusiutumaton luonnonvara Elintärkeä maataloudelle Helposti hyödynnettävät varannot loppumassa Lietteen mukana fosfori takaisin peltoon Typpi Mineraalilannoituksen tarpeen vähentäminen Lietettä ei voida käyttää pääasiallisena lähteenä Ravinteiden käyttökelpoisuus? Orgaaninen aines Maanparannusvaikutus Lähde: http://www.urakointiuutiset.fi/site/assets/files/23746/dsc_4.jpg 4 2
Orgaaniset haitta-aineet Lainsäädännön mahdollinen tiukentuminen Rajoitukset orgaanisille haitta-aineille? Yleiset mielipiteet Useiden yhdisteiden pitoisuudet vähentyneet säädösten takia (esim. Tukholman sopimus) Lietteenkäsittelymenetelmien vaikutus Haitta-aineiden käyttäytyminen maaperässä Lietteen poltto Euroopassa? Uudet käsittelymenetelmät kuten pyrolyysi = haitta-aineiden tehokas tuhoutuminen ja lietteen resurssien hyödyntäminen? Lähde: http://media.mercola.com/imageserver/public/22/april/laundrydetergent.jpg Laitoksen nimi 5 Työn tavoitteet Lietteiden käsittelymenetelmien vertailu kokonaisvaltaisesti Luodaan päätösmalli lietteenkäsittelymenetelmän valintaan Kolme eri case-tarkastelua: Viikinmäki (HSY), Mikkeli, Porvoo Lähde: https://www.hsy.fi/fi/asiantuntijalle/vesihuolto/jatevedenpuhdistus/viikinmaki/publishing Images/viikinmaki.jpg?RenditionID=2 6 3
Päätöspuu: Yleisesti Päätösmallina yksinkertainen arvopuumalli Työkalu valinnan tekemiseksi eri vaihtoehtojen Tavoite, kriteerit, osakriteerit => vaihtoehdon kokonaispistemäärä Kriteereitä voidaan painottaa => käyttäjän preferenssien mukainen lietteenkäsittelymenetelmä Pyrkii helpottamaan ja selkeyttämään kokonaisvaltaista päätöksentekoa 7 levitettävyys Käytettävyys laadun vaihtelu varastoinnin helppous orgaaninen aines Hyödykkeet ravinteet energia määrä käyttökelpoisuus Optimaalinen lietteenkäsittelymenetelmä Lopputuotteen haitta-aineet Välittömät haitat Kasvihuonekaasupäästöt Muut päästöt Kustannukset Prosessin luotettavuus raskasmetallit patogeenit orgaaniset haittaaineet melu haju energian kulutus suorat päästöt päästöt ilmaan päästöt vesiin jätteet Prosessin kustannukset Kuljetuskustannukset saatavuus toimintavarmuus 8 4
Kriteeri: Hyödykkeet Ravinteet (t) Fosfori Typpi Orgaaninen hiili (t) Energia (MWh) Energiantuotanto biokaasusta Lietteen poltto Lietteen pyrolyysi Lähde: https://portal.mtt.fi/portal/pls/portal/docs//373775.jpg 9 Kriteeri: Lopputuotteen haitta-aineet Patogeenit Raskasmetallit Orgaaniset haitta-aineet Pitoisuudet lietteessä (dataa vesilaitokselta tai kirjallisuudesta) Haitta-aineelle laskettu suhteellinen riskiarvo - Toksisuus, pysyvyys maaperässä, kertyminen eläimiin ja kasveihin, riski pohja- ja pintavesille - Esim. riskiarvo PFOS = 9 ja NP = 4 pitoisuus*riskiarvo = aineesta aiheutuva riski Haitta-aineen hajoaminen käsittelyprosessissa => haitta-aineriski käsittelyn jälkeen 5
Kriteeri: Kasvihuonekaasupäästöt ja muut päästöt Lietteenkäsittelymenetelmän kasvihuonekaasupäästöt (t) Hiilidioksidiekvivalenttina (GWP) Hiilidioksidi, metaani, typen oksidit Suorat päästöt Energian kulutus Kuljetukset Tukiaineen ja polttoaineen käyttö Muut päästöt esim. hiukkaset tai dioksiinit Muut kriteerit Kustannukset ( ) Laadulliset kriteerit Prosessin luotettavuus Esim. pyrolyysi vs. mädätys Välittömät haitat Melu Haju Lopputuotteen käytettävyys Esim. levitettävyys Raekoko Laadun vaihtelu Lähde: http://clearcovesystems.com/wpcontent/uploads/24//anaerobic_digestion_2_2.jpg 2 6
Case-kohde: Viikinmäen lietteenkäsittely Viikinmäen jätevedenpuhdistamo Helsingissä Lietemäärä noin 64 tonnia/a (mädätettyä ja kuivattua lietettä 3 % ka.) Vaihtoehdot: mädätys+ kompostointi (nykyinen käsittelymenetelmä) mädätys+ terminen kuivaus+ poltto Esimerkissä painotetut kriteerit: lopputuotteen haitta-aineet, hyödykkeet, kasvihuonekaasupäästöt ja kustannukset 3 Esimerkki. Optimaalinen lietteenkäsittelymenetelmä Hyödykkeet, Lopputuotteen haitta-aineet,4 Kasvihuonekaasupäästöt,4 Kustannukset, orgaaninen aines,3 ravinteet,4 energia,3 raskasmetallit patogeenit orgaaniset haitta-aineet energian kulutus,5 suorat päästöt,5 Prosessin kustannukset Kuljetuskustannukset prosessi hyödykkeet haitta aineet kasvihuonekaasupäästöt kustannukset yht. mädätys + kompostointi 8,8958962 4,464252 4,5929235 22,6537 mädätys+ terminen kuivaus + poltto 3 4 43 4 7
Esimerkki 2. Optimaalinen lietteenkäsittelymenetelmä Hyödykkeet,4 Lopputuotteen haitta-aineet,2 Kasvihuonekaasupäästöt, Kustannukset,3 orgaaninen aines,5 ravinteet,5 energia raskasmetallit patogeenit orgaaniset haitta-aineet energian kulutus,5 suorat päästöt,5 Prosessin kustannukset Kuljetuskustannukset prosessi hyödykkeet haitta aineet kasvihuonekaasupäästöt kustannukset yht. mädätys + kompostointi 38 2,8928254 2,477876 4,89283 mädätys+ terminen kuivaus + poltto 2 2 5 Kiitos mielenkiinnostanne! Lähde: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/53/hillil%c3%a4_asikkala_pelto.j PG 6 8