Typenpoiston parantaminen jätevedenpuhdistamoilla

Typpi aiheuttaa Itämeressä monenlaista haittaa. Ammoniumtyppi on eliöstölle myrkyllistä ja kuluttaa happea. Nitraattityppi taas rehevöittää merta.

Envieno Ky

1. Projektin nimi + sen takana oleva organisaatio

Typenpoiston parantaminen jätevedenpuhdistamoilla

Turkulainen Envieno Ky (www.envieno.com) on vuonna 2012 perustettu veden laadun ja lainsäädännön kansainvälinen asiantuntija. Erityisosaamisemme on ympäristölle haitallisten ja vaarallisten aineiden poistaminen vedenkäsittelyssä sekä aineiden ympäristöesiintymiseen liittyvä riskienhallinta. Missiomme on parantaa jätevedenpuhdistuksen tasoa ja näin vähentää puhdistamoilta tulevaa ympäristökuormitusta.

2. Ongelman kuvaus

Typpi aiheuttaa Itämeressä monenlaista haittaa. Ammoniumtyppi on eliöstölle myrkyllistä ja kuluttaa happea. Nitraattityppi taas rehevöittää merta. Jätevedenpuhdistamot ovat yksi Itämerta typellä kuormittavista lähteistä. Vaikka puhdistamoilla sovelletaan moderneja jäteveden käsittelymenetelmiä, päätyi vuonna 2008 suomalaisilta puhdistamoilta Itämereen typpeä 3800 tonnia vuosittain. Keskimäärin puhdistamomme poistavat jätevedestä 56 % niille tulevasta typpikuormasta. Kaikista Itämeren maista vuosikuormitus oli 26000 tonnia. Parantamisen varaa typen poiston suhteen siis olisi! Suurin osa jäteveden typestä on peräisin ihmisten syömästä proteiinipitoisesta ravinnosta ja elimistölle ylimääräisen typen erittymisestä virtsaan. Monilla puhdistamoilla on havaittu typpikuorman kasvavan keskimäärin 3 % vuosivauhtia juuri proteiinipitoisen ravinnon lisääntyneen kulutuksen vuoksi. Koska typen pääasiallinen lähde on asumajätevesi, sen päätymistä puhdistamoille on vaikea rajoittaa tai lopettaa. On siis entisestään tehostettava typenpoistoa puhdistamoilla.

Typen poiston yksi olennainen vaihe puhdistamoilla vaatii ilman puhaltamista biologiseen puhdistusvaiheeseen. Tätä vaihetta kutsutaan ilmastukseksi. Jätevedenpuhdistamon energiankulutuksesta yli puolet kuluu ilmastuksessa. Typen poiston tehostamisessa tulee siis pyrkiä ratkaisuun, joka ei lisää ilmastuksen tarvetta tai parhaassa tapauksessa vähentää sitä. Jälkimmäinen ratkaisu säästäisi paitsi selvää rahaa myös mahdollistaisi entistä ympäristöystävällisemmän jätevedenpuhdistuksen.

3. Mihin projekti tähtää? / Miltä ratkaisunne näyttää?

Projektin tarkoituksena on ottaa jätevedenpuhdistamoilla käyttöön tekniikkaa, jolla lisätään typenpoistoa energiankulutuksen jopa pienentyessä. Envieno Ky on kehittänyt tekniikan yhdessä Turun seudun puhdistamo Oy:n kanssa. Ratkaisu perustuu ammoniumtypen reaaliaikaiseen mittaamiseen ilmastuksessa. Mittaustuloksen perusteella ohjataan ilmastukseen puhallettavan ilman määrää täysin automaattisesti.

Typenpoisto tapahtuu puhdistamoilla samaan tapaan kuin ennenkin, mutta kehittämämme ratkaisun avulla optimoimme jäteveden happitoisuuden niin, että puhdistustulos paranee. Hapen pitoisuuden kontrollointi on yksi tärkeimmistä asioista jätevedenpuhdistamolla. Puhdistamoilla typpeä poistetaan biologisesti ylläpitämällä oikeanlaisia bakteerikantoja. Ammoniumtyppeä hapettavat bakteerit kasvavat vain, jos jätevedessä on riittävästi happea. Happea liuotetaan jäteveteen ilmastamalla, eli puhaltamalla siihen suuria määriä ilmaa. Nitraattityppeä typpikaasuksi muuttavat bakteerit sitä vastoin kasvavat parhaiten olosuhteissa, joissa jätevedessä ei ole liuenneena yhtään happea.

Puhdistamoiden työtä vaikeuttaa se, ettei typen kuorma jätevedenpuhdistamolle ole vakio. Ihmisten vuorokausirytmin vuoksi jäteveden typpipitoisuus vaihtelee suuresti eri kellonaikoina. Nykyisin käytössä oleva biologisen prosessin ilmastustapa ei reagoi pitoisuuksien vaihteluihin. Kun typpipitoisuus on matala, puhalletaan prosessiin liikaa ilmaa. Kun taas typpipitoisuus on korkea, puhallettu ilmamäärä ei välttämättä riitä tehokkaaseen typenpoistoon. Happitoisuus on harvoin prosessin parhaan toiminnan kannalta optimaalinen. Kehittämämme tekniikan avulla prosessin happitoisuus on aina optimissaan. Tekniikan käyttöönotto ei myöskään vaadi puhdistamoilta suuria investointeja. Investoinnin takaisinmaksuaika on jopa alle vuoden.

4. Miten projekti myötävaikuttaa Itämeren tilan parantamiseen?

Saatujen tulosten valossa kehittämämme tekniikan avulla voitaisiin pelkästään Suomen 10 suurimman puhdistamon osalta vähentää Itämeren typpikuormaa 440 tonnilla vuosittain. Arviomme mukaan energiaa kuitenkin kuluisi vähemmän ja säästöpotentiaali puhdistamoiden käyttökustannuksissa olisi yli 500 000 €.

Itämeren maiden typen kokonaiskuormasta voitaisiin ratkaisun avulla vähentää 4500 tonnia. Tämä vastaa noin 800 000 asukkaan vuosittaista typpikuormitusta Itämereen. Tekniikan soveltuvuus ei rajoitu Itämeren maiden valtioihin vaan se on markkinoitavissa maailmanlaajuisesti.

Typen kuorman vähentäminen vähentää myös sen haitallisten ympäristövaikutusten, kuten rehevöitymisen, esiintymistä.

Arviot perustuvat Turun seudun puhdistamo Oy:n Kakolanmäen jätevedenpuhdistamolla tehtyihin pilotkokeisiin. Ohjaustekniikkaa on vuonna 2015 pilotoitu Turun Kakolanmäen puhdistamolla 8 kuukauden ajan. Kokonaistypenpoistoteho on parantunut pilotoinnin aikana 17,4 % ja energiankulutus pienentyntynyt 9,2 %. Kehitys on erinomaista ottaen huomioon että Kakolanmäen puhdistamo on ennen uuden ohjaustekniikan pilotointiakin ylittänyt ympäristölupansa vaatimukset. Turun seudun puhdistamo Oy on pilotoinnin jälkeen ottamassa uuden ohjaustekniikan käyttöön osana normaalia prosessiaan.

Äänestysaika on päättynyt

Muita kilpailijoita vuodelta 2015

Täktominlahden ennallistaminen

Kääntääksemme negatiivisen kehityksen, käynnistimme operaatio Täktominlahden vuonna 2010.

Roskapostia - Kansalaisen tietokirja merten roskaantumisesta

Merten roskaantuminen on maailmanlaajuinen ongelma. Meriroskat eivät tunne valtioiden välisiä rajoja, ja niistä aiheutuvat ongelmat koskettavat kaikkia ihmisiä, eliöitä ja elinympäristöjä Itämeren rannikolla.

Itämeri-palapeli

Itämeren tilan parantaminen edellyttää yhteistyötä eri toimijoiden kesken sekä tietoa ruohonjuuritasolla tehtävän työn merkityksestä.

Itämeri-lähettiläsvierailut kouluissa

Projektimme tavoitteena on järjestää puolentoista vuoden aikana 600 elämyksellistä Itämeri- lähettiläiden pitämää oppituntia peruskouluissa sekä toisen asteen oppilaitoksissa eri puolilla Suomea.

Mekaaninen eliönesto

Itämeren alueella veneiden pohjiin kasvaa levää ja merirokkoa, joiden kiinnittymistä estetään ympäristölle haitallisilla eliönestomaaleilla.

Lapsilta lapsille

Projekti tähtää siihen, että lapset itse löytävät Itämeren hienouden ja haluavat esitellä sen muillekin.

Itämeriviikko 2016

Munkkiniemen yhteiskoulu sijaitsee kivenheiton päässä Munkkiniemen rannasta. Itämeri on lähiympäristömme, jonka hyvinvoinnista haluamme pitää huolta.

#ihanaitämeri

Haasteena on luonnollisesti Itämeren tila, sen rehevöitymisen estäminen ja sitä kautta lajien suojelu ja toki virkistyskäytön mahdollistaminen myös jatkossa.

Saaristomeren Lähikalahanke

Ravinteiden liiallisesta määrästä johtuva rehevöityminen on yksi Itämeren ja Saaristomeren suurimmista ongelmista.

Lasten Itämeri-protesti 2016

Lasten mielipiteet saavat liian vähän näkyvyyttä yhteiskunnallisessa keskustelussa, ja siksi heidän näkökulmansa jää päätöksenteossa lähes huomiotta.

Typenpoistolaite Saaristomeren vesiviljelylaitosten ravinnepäästöjen rajoittamiseksi

Saaristomerellä vesiviljelyksen, kuten kalankasvatuksen, seurauksena mereen joutuu ylimääräisiä ravinteita. Meressä ravinneaineet aiheuttavat esimerkiksi rantojen levien liikakasvua.