Puhdistamoliete

 

Materiaalikuvaus ja määräarviot

Puhdistamolietteellä tarkoitetaan jätevedenpuhdistusprosessissa syntyvää jätettä, joka sisältää jätevedestä välppäyksen ja hiekanerotuksen jälkeen poistetun materiaalin (Laitinen ym., 2014b). Puhdistamolietteitä voidaan käsitellä usealla eri tavalla: kompostoimalla, mädättämällä, kemiallisella käsittelyllä, termisellä kuivauksella tai polttamalla. Lietteitä voidaan hyödyntää lannoitteena, biokaasuna tai maanparannusaineena (Roponen 2013). Yleisin käsittelytapa on mädätys, jossa yhdistyy materiaali- ja energiahyötykäyttö. Suomessa käytössä on valtaosin mesofiilisessa lämpötilassa (+ 35-37 °C) tapahtuva mädätysprosessi. Mädätysprosessin lopputuotteina syntyy rejektiveden lisäksi energiantuotannossa hyödynnettävää biokaasua sekä stabiloitunutta lietettä (Kangas ym., 2011), jota voidaan kuivattaa ja jalostaa kompostoimalla multatuotteiksi ja lannoitteiksi (HSY, 2017a; Laitinen ym., 2014a). Lietettä voidaan käsitellä myös pyrolyysi-menetelmällä, jossa poltettua lietetuhkaa voisi käyttää raaka-aineena sementin, betonin, lasin ja lasi-keramiikan tuotantoon, tien päällystykseen, maarakentamiseen, maaperän parantamiseen, sorbenttina käyttämiseen ja puhdistamolietteiden käsittelyyn tai ruoppausmassojen stabilisoimiseen (Elomaa 2015). 

Suomessa puhdistamolietettä syntyy vuosittain noin miljoona tonnia, mikä kuiva-aineena vastaa noin 150 000 tonnia (Blomberg ja Toivikko, 2015). Jätevedenpuhdistamoissa syntyvän lietemäärän odotetaan tulevaisuudessa kasvavan sekä väestökasvun että puhdistustekniikan kehityksen myötä (Turunen, 2016). Koska jätejakeen synnyn vähentämiseen ei juuri ole mahdollisuuksia, on puhdistamolietettä jätehierarkian valossa ohjattava ensisijaisesti käytettäväksi maataloudessa (Nurmi, 2010; Turunen, 2016). Tällöin lietteellä pystytään korvaamaan mineraalilannoitevalmisteita ja lietteeseen sitoutuneet ravinteet, tärkeimpänä hupeneva käyttökelpoinen fosfori, saadaan pidettyä ruuantuotannon kierrossa (Nurmi, 2010). Tästä huolimatta kompostoitua lietettä hyödynnetään Suomessa pääasiassa viherrakentamiseen, josta ravinteet helposti huuhtoutuvat pintavesiin aiheuttaen rehevöitymistä (Laitinen ym., 2014a; Nurmi, 2010).

Pääkaupunkiseudulla kuivattua puhdistamolietettä syntyi vuonna 2016 yhteensä noin 87 000 tonnia, josta kuiva-ainetta n. 30 % eli 26 000 tonnia (HSY 2017a). Turun seudulla puhdistamolietettä syntyi n. 48 000 tonnia, josta kuiva-ainetta 21,9 % eli 10 000 tonnia (Leino 2016). Tampereen seudulla puhdistamolietettä syntyi n. 27 000 tonnia, josta kuiva-ainetta 31,2 % eli n. 8 000 tonnia (Tampereen vesi 2016). Oulun seudulla 36 000 tonnia, josta kuiva-ainetta n. 22% eli n. 8 000 tonnia (Oulun vesi 2016).

Innovaatiotarpeet

Vaikka mädätysprosessista saadaan ravinteet talteen osana tuotettuja komposti- ja multatuotteita, on jätevedenpuhdistusprosessiin ja lietteen hyödyntämiseen liittyvät innovaatiotarpeet tunnistettu kaikissa kuutoskaupungeissa.

  • Ravinteiden kierron tehostaminen
  • Haitta-aineiden, kuten lääkejäämien poistamisen tehostaminen
  • Uudet teknologiat mikromuovien poistamiseen

Oulun vedellä on ravinteiden kierrätykseen liittyen parhaillaan käynnissä Tekesin tukema projekti (https://www.oukapalvelut.fi/kehittamishankkeet/Hankekortti1.asp?ID=717), jonka tavoitteena on hankkia pitkäaikainen lietteenkäsittelyn palvelusopimus (10 vuotta). Hankinta on tarkoitus toteuttaa innovaatiokumppanuusmenettelyllä, jossa tavoitteena on juurikin löytää uusia palvelukokonaisuuksia ja luoda uutta liiketoimintaa. (Alanärä 2017.) Lisäksi HSY:n toteuttamassa hallituksen kärkihanke RAVITAssa kehitetään menetelmää, jossa ravinteet otettaisiin talteen suoraan jätevedestä (HSY 2017b).
 

Liiketoimintaan liittyvät haasteet ja mahdollisuudet

Lietteen maatalouskäyttö ei ole ongelmaton ratkaisu, vaan sen merkittävinä esteitä ovat muun muassa lietteen korkeat raskasmetallipitoisuudet, taudinaiheuttajat, orgaaniset haitta-aineet, hormonihäiritsijät, palonestoaineet, maatalouskäytön korkeat kustannukset sekä lietteen hyötykäyttöön kohdistuvat ennakkoluulot (Moisio 2017; Rantanen ym., 2008).  Lisäksi mineraalilannoitteiden ravinnepitoisuus on tyypillisesti korkeampi kuin orgaanisten lannoitevalmisteiden, kuten kompostoidun lietteen (Postila ym., 2017).

Puhdistamolietteen käytön edellytykset maataloudessa ovat kuitenkin parantuneet, sillä lietteen raskasmetallipitoisuudet ovat laskeneet vuosien saatossa huomattavasti. Myös tuoreimmaksi huolenaiheeksi kohonneiden orgaanisten haitta-aineiden pitoisuudet ovat Suomen puhdistamolietteissä muihin Pohjoismaihin verrattuna pieniä (Kasurinen ym., 2014). Jotta lietettä pystyttäisiin enenevässä määrin hyödyntämään maataloudessa EU:n jätehierarkian mukaisesti, liittyy puhdistamolietteen hygieenisesti turvalliseen käsittelyyn ja maanviljelyskäyttöön paremmin soveltuvan tuotteen kehittämiseen kuitenkin edelleen innovaatiotarpeita (Nurmi, 2010; Turunen, 2016). Menetelmänä lupaavia tuloksia tarjoaa muun muassa terminen kuivaus, jonka avulla liete voidaan esimerkiksi käsitellä hygieeniseksi maanparannustuotteeksi (Nurmi, 2010). Myös lietteen hyödyntämiseen liittyvien ennakkoluulojen kitkeminen elinvoimaisten markkinoiden luomiseksi sekä lisätutkimus puhdistamolietteen käyttöön liittyvistä riskeistä ja mahdollisuuksista on ensiarvoisen tärkeää kestävän lietteenkäsittelyn edistämisen kannalta (Nurmi, 2010; Turunen, 2016).

Ruuhelan (2017) tarkastelussa vertailtiin vedetöidyn puhdistamolietteen kompostointia, mädätystä, termistä kuivausta, pyrolyysiä ja polttoa. Hiilijalanjälkitarkasteluiden perusteella parhaaksi menetelmäksi osoittautui mädätys, sillä prosessin energian tuotto on suurempi kuin kulutus. Muodostuva energia voidaan käyttää esimerkiksi sähkön ja lämmön yhteistuotantoon tai biometaanin valmistukseen. Myös lietteen polton energiatase oli positiivinen, mutta lietteestä menetetään kaikki typpi, mikä tekee tästä prosessista mädätystä huonomman vaihtoehdon.

Mädätyksen taloudellinen kannattavuus riippuu usein tuotetun sähkön hinnasta (Kangas ym 2017). Paras tuotto mädättämällä tuotetulle biokaasulle saadaan liikennekäytössä, arviolta 50 €/MWh. Toiseksi kannattavinta on sähkön ja lämmön yhteistuotanto, joka tuottaa n. 10–15 €/MWh. Vähiten kannattavaa on biokaasun muuntaminen lämmöksi n. 10 €/MWh (Pöyry Environment Oy 2007).

Jäteveden ravinteiden hyödyntämisessä on vielä tehostamispotentiaalia, sillä vain noin 3 % puhdistamolietteistä käytetään kasvintuotannossa. Vaikka kaikki puhdistamolietteet prosessoidaan, ei menetelmiä ole suunniteltu ravinteiden kierrättämisen näkökulmasta. On myös arvioitava, miten puhdistamolietteiden ravinteet voidaan hyödyntää, jos niiden vastaanottaminen voi vaarantaa viljeltävien tuotteiden imagon ja vaikeuttaa markkinointia. Kehittyneiden prosessointimenetelmien käyttöä jäteveden ja puhdistamolietteiden käsittelyssä on rajoittanut niistä aiheutuvat kustannukset (Marttinen 2017). Fosforin talteenoton hinta vaihtelee 2-20 euroa/kg välillä ja typen talteenoton hinta on vähintään kaksinkertainen verrattuna typen poiston ja Haber-Bosch prosessilla valmistetun ammoniakin yhteenlaskettuun hintaan (Repo 2016). Hallitusohjelman puhdistamolietteisiin liittyvän tavoitteen saavuttaminen edellyttää prosessien kehittämistä, kokeiluja ja uusien menetelmien käyttöönottoa. (Marttinen 2017).
 

Lähteet

Alanärä, S. 2017. Henkilökohtainen tiedonanto 19.10.2017.

Blomberg, K. ja S. Toivikko. 2015. Puhdistamolietteiden käsittely ja hyödyntäminen –kyselyn tulokset 2015. Vesilaitosyhdistys. ISBN 978-952-6697-14-7

Elomaa T. 2015.:  Kartoitus Kaakkois-Suomen jätelietteistä, lietteen tuottajista ja käsittelymenetelmistä. Diplomityö. Lappeenrannan teknillinen yliopisto.

HSY. 2017a. Jätevedenpuhdistus pääkaupunkiseudulla 2016. Viikinmäen ja Suomenojan puhdistamot. HSY:n julkaisuja 1/2017

HSY 2017b. RAVITA-hanke.

Kangas, A., C. Lund, S. Liuksia, M. Arnold. E. Merta, T. Kajolinna, L. Carpén, P. Koskinen ja T. Ryhä-nen. 2011. Energiatehokas lietteenkäsittely. Suomen Ympäristö 17/2011

Kangas ym. 2017. Kangas A., Lund C., Liuksia S., Arnold M., Merta E., Kajolinna T., Carpén L., Koskinen P. ja Ryhänen T. 2011: Energiatehokas lietteenkäsittely SUOMEN YMPÄRISTÖ 17 | 2011.

Kasurinen, V., P. Munne, J. Mehtonen, A. Türkmen, T. Seppälä, J. Mannio, M. Verta ja L. Äystö. 2014. Orgaaniset haitta-aineet puhdistamolietteessä. Suomen Ympäristökeskuksen raportteja 6/2014

Laitinen, J., J. Nieminen, R. Saarinen ja S. Toivikko. 2014b. Yhdyskuntien jätevedenpuhdistamot. Paras käyttökelpoinen tekniikka (BAT). Suomen Ympäristö 3/2017, s. 84

Laitinen, J., K. Alhola, K. Manninen ja J. Säylä. 2014a. Puhdistamolietteen ja biojätteen käsittely ravintei-ta kierrättäen. Hankeraportti, Suomen Ympäristökeskus SYKE

Leino, N. 2016. Kakolanmäen jätevedenpuhdistamon tarkkailututkimus, Vuosiraportti 2016.

Marttinen ym. 2017. Marttinen S., Venelampi O., Iho A., Koikkalainen K., Lehtonen E., Luostarinen S., Rasa K., Sarvi M., Tampio E., Turtola E., Ylivainio K., Grönroos J., Kauppila J., Koskiaho J., Valve H., Laine-Ylijoki J., Lantto R., Oasmaa A. & zu Castell-Rüdenhausen M. 2017: Kohti ravinteiden kierrätyksen läpimurtoa, Nykytila ja suositukset ohjauskeinojen kehittämiseksi Suomessa. Luonnonvara- ja biotalouden tutkimus 45/2017

Moisio , A. 2017. Henkilökohtainen tiedonanto 5.10.2017

Nurmi, V. 2010. Puhdistamolietteet hyötykäyttöön. Uusiouutiset

Oulun vesi 2016. Vuosikertomus 2016.

Postila, H., M. Lauronen ja S. Piippo. 2017. Jätevesilietteen eri käsittelyvaihtoehtojen kasvihuonekaasu-päästöjen vertailu. Oulun yliopisto

Pöyry Environment Oy. 2007: Lietteenkäsittelyn nykytila Suomessa ja käsittelymenetelmien kilpailukyky –selvitys. SITRA.

Rantanen, P., M. Valve ja A. Kangas. 2008. Lietteen loppusijoitus –esiselvitys. Suomen Ympäristökeskuk-sen raportteja I

Roponen, 2013. Roponen M., 2013: Sako- ja umpikaivolietteiden nykytilanteen ja ongelmien kartoitus. Case: Jätelautakunta Kolmenkierto. Lahden ammattikorkeakoulu, Opinnäytetyö.

Ruuhela, 2017. Ruuhela S. 2017: Puhdistamolietteen käsittelyn hankinnan laatukriteerien kehittäminen. Varsinais-Suomen elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus. RAPORTTEJA 18 | 2017,

Tampereen vesi 2016. Tilastotiedot.

Turunen, V. 2016. Lietteenkäsittelymenetelmän vaikutus lietteen hyötykäyttömahdollisuuksiin ja valinta arvopuuanalyysin avulla. Diplomityö, Aalto-yliopisto

V-S liitto 2017. Varsinais-Suomen materiaalivirrat kiertotalouden näkökulmasta