|
|
|
Hankekoodi: A73518
Hankkeen nimi: Passiiviset hybridipuhdistusratkaisut arktisten valumavesien typen ja raskasmetallien puhdistamiseen (HybArkt)
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 5.1. Yritysten innovaatiotoiminnan vahvistaminen
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.1.2018 ja päättyy 31.12.2020
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Pohjois-Pohjanmaan elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus
Hakijan virallinen nimi: Oulun Yliopisto
Organisaatiotyyppi: Yliopisto
Y-tunnus: 0245895-5
Jakeluosoite: PL 4300
Puhelinnumero: +358 294 48 0000
Postinumero: 90014
Postitoimipaikka: Oulun yliopisto
WWW-osoite: http://www.oulu.fi/yliopisto/
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Heini Tuulia Postila
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Tutkijatohtori
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: heini.postila(at)oulu.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: +358 294 48 4503
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Suomessa on paljon toimintaa, josta aiheutuu joko typpi ja/tai raskasmetallipitoista kuormitusta. Näitä päästöjä tulee mm. kaivostoiminnasta, jätevedenpuhdistamoilta, hulevesistä, maataloudesta ja turvetuotannosta. Osaan kuormituslähteistä, esim. kaivoksien (erityisesti jälkikäyttövaihe), pienjätevedenpuhdistamoiden (esim. pienissä kylissä tai lomakylissä), turvetuotannon/maatalouden valumavesille tai hulevesille, ei ole kuitenkaan kustannustehokasta rakentaa erityistä vesienkäsittelylaitosta. Näissä voitaisiin käyttää ja osin käytetäänkin passiivisia puhdistusratkaisuja (kuten kosteikot, bioreaktorit, sammalaltaat). Ongelmana usein on, että yhdellä ratkaisulla pyritään monen aineen kuormituksen hallintaan. Tämän seurauksena on saatu esim. fosforia poistumaan, mutta ei ole onnistuttu typpikuormituksen pienentämisessä. Yhdistämällä erityyppisiä passiivisia yksikkökomponentteja voitaisiin jäte-/valumavesien puhdistus toteuttaa siten, että ratkaisu saadaan säädettyä huomioimaan kuormituslähteen vedenlaatu ja puhdistustarpeet. Hankkeen tavoitteena onkin suunnitella ja mitoittaa passiivisia rakennekokonaisuuksia, joilla voidaan poistaa vesistä typpeä ja raskasmetalleja tarpeen mukaan ympärivuotisesti ja testata näitä valituissa pilottikohteissa. Tämä toteutetaan yhdistämällä saatavilla oleva tietämys yksittäisistä passiivisista puhdistusmenetelmistä, jotka soveltuvat pohjoisiin olosuhteisiin. Näiden tietojen, sekä hankkeessa toteutettavien hybridiratkaisujen pilotoinnista saatujen kokemusten, pohjalta laaditaan mitoitus- ja suunnittelutyökalu kaikkien käytettäväksi.
Hanke toteutetaan työpaketteina:
1. Selvitetään olemassa olevan tietämyksen ja aikaisemmista hankkeista saadun kokemuksen avulla minkälaiset käsittely-yksiköt (puhdistusmoduulit) soveltuvat parhaiten erilaisille vesille ja mikä on optimaalinen järjestys näille yksiköille kussakin käyttökohteessa.
2. Mitoitus, suunnittelu sekä mitoitus- ja suunnittelutyökalun luominen
3. Pilottikohteiden rakentaminen ja seuranta
4. Vuorovaikutteinen suunnittelu ja viestintä
Hankkeessa tehdään yhteistyötä sekä yritysten että kuntatahon toimijoiden kanssa (työpajat, ohjausryhmä, kohde-/asiakohtaiset keskustelut), jotta hankkeen toteuttamisessa osataan ottaa monipuolisesti eri toimijoiden näkemykset huomioon sekä saadaan paras tieto ja vaatimukset erilaisten vesien puhdistamisesta. Toimijat voivat käyttää hankkeen tuloksia joko vedenpuhdistustarpeidensa ratkaisemiseen ja suunnitteluun tai puhdistusmateriaalien ja rakenteiden tuottamiseen liittyvän yritystoiminnan kehittämiseen. Hanke edistää sisältönsä puolesta monia kestävän kehityksen tavoitteita (mm. vesistöpäästöjen vähentäminen) ja toimintarakenteensa puolesta yhdenvertaisuutta. Tutkimusryhmän on tarkoitus olla monikulttuurinen ja siinä on mukana sekä naisia että miehiä edistäen miesvaltaisen toimialan tasa-arvokysymyksiä. Hankkeen tavoitteena olevan puhtaamman ympäristön, erityisesti vesien, hyödyntäjiä ovat sekä naiset että miehet.
Hankkeen varsinaisia kohderyhmiä ovat: 1) tahot, jotka suunnittelevat ja toteuttavat vesienpuhdistusratkaisuja; 2) tahot, joille vesienpuhdistus passiiviratkaisuilla olisi kustannustehokasta esim. kaivokset (erityisesti suljetut kaivokset), pienjätevedenpuhdistamot (esim. pienissä taajamissa ja lomakylissä), taajamien hulevedet ja maa- ja metsätaloustoimijat sekä turvetuottajat ja 3) tahot, jotka toimittavat puhdistusmateriaaleja ja/tai rakenteita passiivisiin puhdistusratkaisuihin.
Välillisinä kohderyhmiä ovat
Tiedeyhteisö: Hybridivedenpuhdistusratkaisujen kehittäminen on innovatiivista toimintaa ja voi vahvistaa Suomen asemaa vedenpuhdistusmarkkinoilla.
Koulutusalat, kuten ympäristötekniikka, -tiede ja biologia: Tietämys luonnonmateriaalien ja sienten ja mikrobien hyötykäytöstä vedenpuhdistuksessa lisääntyy ja siten alan kiinnostavuus voi lisääntyä. Samalla luodaan uutta tutkimus- ja koulutusyhteistyötä, mikä edesauttaa uusien innovaatioiden syntyä.
Paikallinen energiantuotanto: Puhdistusrakenteissa kasvatettavista/käytetyistä kasvi/puumateriaaleista voi saada lisää materiaalia energiatuotantoon ja toisaalta bioenergian tuottajat voivat saada uusia käyttökohteita tuotteilleen.
Maaurakointiin erikoistuneet yritykset rakentaessaan uusia vesiensuojelurakenteita uusille kohteille saavat työtä ja oppivat uusia menetelmiä.
Asukkaat ja vesien virkistyskäyttäjät hyötyvät puhtaammista vesistä ja vähemmän ympäristöä kuormittavista toiminnoista.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 376 000
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 375 999
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 415 451
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 415 449
Maakunnat: Pohjois-Pohjanmaa, Lappi
Seutukunnat: Pohjois-Lapin, Itä-Lapin, Tunturi-Lapin, Kemi-Tornion, Oulun, Nivala-Haapajärven
Kunnat: Kolari, Kempele, Sodankylä, Pyhäjärvi, Oulu, Kittilä, Kemijärvi, Liminka, Kemi
Jakeluosoite:
Postinumero:
Postitoimipaikka:
Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 2 | 6 |
| Hanke vaikuttaa suoraan ympäristön tilaan, sillä pilotoitavilla hybridipuhdistusratkaisuilla voidaan vähentää typpi ja/tai raskasmetallikuormitusta vesistöihin. Tällöin voidaan edistää luonnonvesien laatua ja eliöstön monimuotoisuuden säilymistä. Tutkittavat vedenpuhdistusmateriaalit ovat myös mahdollisimman pitkälti luonnonmukaisia (esim. hake, biohiili, sammalet, sienet, pajut, muut kasvit) ja niistä osaa voidaan käyttää esim. energianlähteenä puhdistuskäytön jälkeen. Mitoitus- ja suunnittelutyökalun luomisella on tarkoitus edistää tällaisten ratkaisujen yleistymistä ja sitä kautta mm. veden laadun paranemista laajemminkin. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 1 | 2 |
| Jos osana puhdistusrakenteita käytetään kasveja, jotka voivat sitoa hiilidioksidia kasvaessaan, ja toisaalta näitä kasvimateriaaleja voidaan puhdistuskäytön jälkeen käyttää polttoaineena fossiilisia polttoaineita korvaten, vaikuttaa tämä pieneltä osin kasvihuonekaasupäästöjen vähenemiseen. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 2 | 5 |
| Hybridipuhdistusratkaisujen suunnittelu raskasmetallikuormituksen vähentämiseksi edistää vesien eliöstön monimuotoisuuden säilymistä, sillä myrkylliset raskasmetallit aiheuttavat eliöstölle haittoja. Metallit ja typpi vaikuttavat vahvasti myös mikrobiyhteisön koostumukseen, ja tällöin mikrobit, jotka sietävät haitta-aineita, kasvavat paremmin, mikä voi heikentää yhteisön monipuolisuutta. Tällöin näiden kuormituksen vähentämisellä voidaan edistää mikrobiyhteisöjen monimuotoisuutta.Typen kuormituksen vähentämisellä, voidaan vähentää rehevöitymistä erityisesti typpirajoitteisissa vesistöissä, joita esim. rannikkoalueen joet tyypillisesti ovat. Hankkeen puhdistustoiminnassa on suunnitelmissa hyödyntää myös kasvillisuutta, ja toisaalta lisäravinteet, voivat hyödyntää kasvien kasvua, mutta juuri ko. alueella kasvillisuus voi olla yksipuolisempaa, kuin mitä se ilman puhdistuskosteikko käyttöä olisi. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 3 | 6 |
| Hanke vaikuttaa positiivisesti pinta- ja pohjavesiin, sillä tavoitteena on suunniteltavien ratkaisujen avulla vähentää typpi ja raskasmetallipäästöjä niihin, samoin kuin osaltaan myös maaperään. Jos osana puhdistusrakenteita käytetään kasveja, jotka voivat sitoa hiilidioksidia kasvaessaan, ja toisaalta näitä kasvimateriaaleja voidaan puhdistuskäytön jälkeen käyttää polttoaineena fossiilisia polttoaineita korvaten, vaikuttaa tämä pieneltä osin kasvihuonekaasupäästöjen vähenemiseen. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 2 |
| Hanke ei toimi Natura-alueella. Tulevaisuudessa hybridipuhdistusratkaisuja voitaisiin suunnitella myös näiden alueiden läheisyydessä olevan toiminnan typpi ja/tai raskasmetallikuormituksen pienentämiseksi, ja siten vähentää näille alueille kohdistuvaa typpi ja/tai raskasmetallikuormitusta. | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 1 | 3 |
| Hankkeen hybridipuhdistusratkaisuissa on suunniteltu käytettäväksi kierrätysmateriaaleja tai luonnonmateriaaleja, joita voitaisiin hyödyntää osin esim. energiana tai kasvunparanteina. Muutenkin hankkeessa on tarkoitus miettiä niiden käyttöikää, kierrätettävyyttä yms. sekä selvittää onko muista selvityksistä tullut tietoa mistä pitoisuuksista ja miten esim. raskasmetallien talteenotto voisi olla jo mahdollista/kannattavaa. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 1 | 3 |
| Osana puhdistusrakenteita voidaan käyttää kasveja, jotka voivat sitoa hiilidioksidia kasvaessaan ja toisaalta saavat puhdistettavasta vedestä lisää ravinteita kasvuun. Puhdistusmateriaalikäytön jälkeen näitä kasvimateriaaleja (samoin kuin esim. haketta) voidaan käyttää energianlähteenä korvaamassa fossiilisia polttoaineita, ja täten lisäten pieneltä osin uusiutuvan energian käyttöä. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 2 | 4 |
| Hankkeessa voidaan osittain hyödyntää paikallisesti saatavia luonnon materiaaleja vedenpuhdistusrakenteiden puhdistusmateriaaleina ja toisaalta paikallisia rakennusmateriaaleja, siltä osin kuin niitä on saatavilla. Mitoitus- ja suunnittelutyökalua käyttäen mahdolliset paikalliset suunnittelijatkin, voisivat suunnitella näitä rakenteita ja urakoinnissa joka tapauksessa käytettäneen lähialueen urakoitsijoita. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 1 | 4 |
| Hankkeella on positiivisia vaikutuksia aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittämiseen, sillä hankkeessa on tarkoitus luoda passiivisten typen ja/tai raskasmetallien hybridipuhdistusrakenteiden mitoitus- ja suunnittelutyökalu, jota esim. mahdolliset paikalliset suunnittelijat voivat hyödyntää vedenpuhdistusrakenteita suunnitellessaan. Passiiviset puhdistusrakenteiden tekeminen pääsääntöisesti ja etenkin käyttö on energiatehokkaampaa, kuin aktiivisten vedenpuhdistusrakenteiden, mikä edistää vähähiilisyyttä. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 2 | 4 |
| Passiivisten vedenpuhdistusrakenteiden käytössä aktiivisiin laitoksiin tyypillisesti kuuluva kemikaalien yms. kuljetustarve olisi vähäisempää. Kun ainakin osaltaan voitaneen hyödyntää paikallisia luonnonmateriaaleja vedenpuhdistuskäytössä, ja rakenteet ovat mahdollisimman pitkälti perusrakenteita, joita paikalliset urakoitsijat voivat tehdä, vähentää tämä myös kuljetus- ja liikkumistarvetta. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 1 | 2 |
| Hanke lisää yliopiston tutkimustiedon siirtymistä maakuntiin vedenpuhdistusrakenteiden ja niiden mitoituksen ja suunnittelun osalta, ja tietoa voivat paikalliset hyödyntää yritystoimintansa tukena. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 1 | 1 |
| Työssään tuloksia hyödyntävistä enemmistö tullee olemaan miehiä, koska toimiala on miesvaltainen. Hankkeen työntekijöistä valtaosa on naisia. Vedenpuhdistuspuoli ja tekniikka yleensäkin ovat olleet hyvin miesvaltaisia aloja, joten tämä hanke voi ainakin hankkeen työntekijöiden osalta vähentää sukupuoleen perustuvaa eriytymistä. Luonnontieteellisellä puolella koulutuksen saaneiden sukupuolijakauma on tasaisempi. Hanke edistää myös naisten tutkimuspuolen työuralla etenemistä ja vaikuttanee positiivisesti alan imagoon myös naisten keskuudessa. Eri sukupuolilla on yhtäläiset mahdollisuudet hyödyntää hankkeen avulla saatavaa, ympäristön tilaan (vesistökuormituksen vähentäminen) positiivisesti vaikuttavaa tietotaitoa, sillä sen hyödyntäminen ei ole sukupuolesta kiinni, vaikka työn puolesta tätä tulleekin tekemään enimmäkseen miehet. Lisäksi esim. vesistöjen virkistyskäyttäjät ovat sekä naisia että miehiä (mm. uinti, kalastus) | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 1 | 1 |
| Hankkeella on positiivinen vaikutus monikulttuurillisuuteen, sillä hankkeessa on suunnitelmien mmukaan tarkoitus olla kaksi aikuisena Suomeen muuttanutta työntekijää. Mahdollisesti voi olla myös muita ulkomaalaistaustaisia työntekijöitä, sillä yliopisto ja Suomen ympäristökeskus ovat työyhteisönä kansainvälisiä. | ||
| Kulttuuriympäristö | 1 | 1 |
| Passiiviset hybridiratkaisut vesienkäsittelyyn voivat olla osa viherympäristön/maiseman suunnittelua ja esim. mahdollisten hulevesien vesistöpäästöjen vähentämisellä voidaan edistää kaupunkivesien/rakennettujen alueiden vesien virkistyskäyttöarvon säilymistä. | ||
| Ympäristöosaaminen | 6 | 8 |
| Hankkeessa vahvistetaan ympäristöosaamista, tietoisuutta ja ympäristöteknologioiden mitoitusta, suunnittelua ja käyttöönottoa passiivisen vesienkäsittelyn osalta. | ||
Typpi ja/tai raskasmetallipitoista kuormitusta vesistöihin tulee mm. kaivostoiminnasta, jätevedenpuhdistamoilta, hulevesistä, maataloudesta ja turvetuotannosta. Monissa näistä kohteista passiiviset vesienkäsittelymenetelmät voivat olla ratkaisu tai osaratkaisu vesien puhdistamiseen. Yksittäisiä passiivisia puhdistusratkaisuja, kuten erilaisia kosteikkoja, onkin jo käytössä monissa paikoissa. Kuitenkaan yksittäisellä ratkaisulla ei usein pystytä optimaalisesti erilaisten aineiden puhdistamiseen. Tällöin erityyppisten passiivisten yksikkökomponenttien yhdistämisellä voitaisiin toteuttaa jäte- tai valumavesien puhdistusta siten, että puhdistusratkaisu huomioi paremmin kuormituslähteen vedenlaadun ja sen puhdistustarpeet. Uuden tiedon tuottaminen hybridiratkaisujen suunnittelusta ja mitoituksesta kylmiin olosuhteisiin olikin HybArkt -hankkeen tavoitteena. Lisäksi tarkoituksena oli tutkia ja optimoida pohjoisiin olosuhteisiin sopeutuneiden luonnonkasvien, sienten ja bakteerien kykyä pidättää vedestä typpeä ja raskasmetalleja. Näiden pohjalta kokonaistavoitteeksi asetettiin erilaisten toimintojen vesistökuormituksen pienentäminen kustannustehokkaasti passiivisilla menetelmillä.
HybArkt -hankkeessa toteutettiin aluksi kirjallisuuskatsaus erilaisien passiivisten vesienkäsittely-yksiköiden toimivuudesta. Tämän tiedon ja pilottikohteista (Pyhäsalmen kaivokselta, Kallon jätevedenpuhdistamolta ja Levin hulevesiojastosta) kerätyn tiedon perusteella suunniteltiin, mitoitettiin ja rakennettiin hybridipilottirakenteet. Pyhäsalmen kaivoksen pilottirakenteessa käsiteltiin ns. eristysojan vesiä, jotka koostuivat rikastushiekka-altaiden suotovesistä, metsäalueelta tulevista valumavesistä ja vanhan metalleilla kontaminoituneen alueen vesistä. Täällä erityisesti metallien, kuten kuparin, sinkin ja raudan, poisto oli olennaista. Kallon jätevedenpuhdistamolla keskityttiin typenpoiston tehostamiseen. Levin hulevesien purkuputken suulle rakennetussa käsittelyrakenteessa tavoitteena oli sekä typen että metallien poisto. Pilottirakenteita seurattiin mm. vesinäytteenotoin 1–2 vuoden ajan. Lisäksi mitoitusta ja/tai suunnittelua toteutettiin myös muille toimijoille, ja hankkeen aikana kerätyn tiedon pohjalta laadittiin excel-pohjainen mitoitus- ja suunnittelutyökalu.
Tulosten perusteella Pyhäsalmen pilottiyksiköllä saatiin hyvin poistettua monia metalleja, kuten kuparia, sinkkiä ja rautaa. Kuitenkin havaittiin, että pH:n nostoyksikkö oli liian tukkeutumisherkkä ja rautaa pääsi vielä paljon myös bioreaktoreihin. Kallon jätevedenpuhdistamolla se osa ammoniumtypestä, mikä saatiin muutettua nitriitti-nitraattitypeksi, saatiin myös poistumaan pilotti-rakennekokonaisuuden avulla. Levin pilottirakenteessa huomattiin, että liian suuri virtausnopeus rajoittaa puhdistusprosesseja, sekä huleveden tason mukaisten metallipitoisuuksien poistossa on haasteita, mutta virtausnopeutta pienentämällä erityisesti typen puhdistusta saatiin tehostettua. Vaikka jokaisessa pilottirakenteessa oli omat haasteensa, saatiin niistä kuitenkin lupaavia tuloksia niiden vedenpuhdistuskyvystä ja havaintoja, millä niiden toimivuutta voidaan parantaa.
Hankkeessa tehtiin yhteistyötä sekä yritysten että kuntatahon toimijoiden kanssa (työpajat, työkalun testauskoulutus, ohjausryhmä, kohde-/asiakohtaiset keskustelut), jotta hankkeen toteuttamisessa pystyttiin ottamaan monipuolisesti eri toimijoiden näkemykset huomioon. Toimijat voivat käyttää hankkeen tuloksia joko vedenpuhdistustarpeidensa ratkaisemiseen ja suunnitteluun tai puhdistusmateriaalien ja rakenteiden tuottamiseen liittyvän yritystoiminnan kehittämiseen. Hanke edisti sisältönsä puolesta monia kestävän kehityksen tavoitteita (mm. vesistöpäästöjen vähentäminen). Hankkeen toteuttajataho oli monikulttuurinen ja siinä on mukana sekä naisia että miehiä edistäen miesvaltaisen toimialan tasa-arvokysymyksiä. Hankkeen tavoitteena olevan puhtaamman ympäristön, erityisesti vesien ja vesiympäristön, hyödyntäjiä ovat sekä naiset että miehet.