|
|
|
Hankekoodi: A74546
Hankkeen nimi: Ravinteiden ja mikromuovien poistaminen puhdistetuista jätevesistä kylmän ilmaston kosteikoilla (RaMiKo)
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.1.2019 ja päättyy 31.3.2022
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 50 350 2435
Postinumero: 90014
Postitoimipaikka: Oulun yliopisto
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Katharina Kujala
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: tutkija
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: katharina.kujala(at)oulu.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: +358 44 9645055
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Puhdistuskosteikkoja käytetään yleisesti jäteveden puhdistuksessa, erityisesti lämpimissä oloissa, mutta yhtä lailla myös kylmemmässä ilmastossa. Alhainen lämpötila, lumi- ja jääkerros sekä routa kuitenkin vaikuttavat kosteikon puhdistustehoon. Vaikka ravinteiden poistaminen on kuitenkin mahdollista myös talvella, kylmän ilmaston vaikutukset kosteikkojen puhdistusprosesseille eivät ole täysin selviä. Tällä hetkellä ei ole täyttä käsitystä kuinka kylmä ilmanala tarkalleen vaikuttaa haitta-aineiden, kuten typen, fosforin ja sulfaatin, poistoon, erityisesti jäätymis- ja sulamisprosessien suhteen.
Viimeisen muutaman vuoden sisällä myös mikromuovien yleinen esiintyminen vesistöissä on noussut yleiseen tietoisuuteen ja on herätty muovilähteiden tarkasteluun. Mikromuoveja tulee ympäristöön mm. kosmetiikkatuotteista, henkilökohtaisista hygieniatuotteista ja vaatteista; juuri jätevedessä mikromuoveja onkin huomattavia määriä. Vaikka mikromuovit poistuvat jäteveden puhdistamolla tehokkaasti (~90 %), suuret jätevesivirrat kuitenkin kuljettavat huomattavia määriä mikromuovia järviin, virtavesiin ja Itämereen, vaikka pitoisuudet olisivat pieniä. Kosteikkoja käytetään yleensä Suomessa yleensä ylimääräisenä poistoyksikkönä itse jäteveden puhdistamon jälkeen. Tällaisissa kohteissa voi olla huomattavasti potentiaalia vähentää mikromuovien pääsyä ympäristöön. Kosteikkojen tehoa mikromuovien poistoon ei kuitenkaan ole juuri tarkasteltu.
RaMiKo-projektin tavoitteena on parantaa jätevesilaitosten, suunnittelijoiden ja viranomaisten tietämystä kuinka kosteikot voivat vähentää ravinteiden ja mikromuovien kuormaa erityisesti pohjoisen Suomen olosuhteissa. Projektissa tarkastellaan kosteikkojen toiminnan tehoa Oulun yliopiston Vesi- ja ympäristötekniikan yksikön olemassa olevia pilottialustoja ja –kohteita sekä mittalaitteistoja hyväksi käyttäen. Näillä alustoilla ja kohteilla keskitytään erityisesti kylmän ilmanalan erityispiirteiden ja haasteiden tarkasteluun puhdistusprosessien tehokkuudessa.
Tavoitteet saavutetaan neljän työpaketin avulla:
1) Projektinhallinta ja tulosten jakelu
2) Talviaikainen ravinteiden poisto: pilottikoe
3) Ravinteiden poisto ja biomassan tuotanto pajukosteikolla - pilottikenttä
4) Ympärivuotinen kosteikon seuranta ravinteiden poistamiseksi: täysmittainen kosteikko
Hankkeen tuloksena kunnalliset jätevesilaitokset, jätevesilaitosten suunnittelijat ja viranomaiset saavat tietoa, kuinka rakentaa mahdollisimman tehokkaita kosteikkoja osaksi jätevedenpuhdistusprosessia, joka mahdollistaisi ympärivuotisen käytön kosteikoille. Hanke selvittää myös, kuinka hyvin kosteikot yleensä soveltuvat mikromuovien puhdistamiseen ja erityisesti talviaikaan.
Hankkeen varsinaisia kohderyhmiä ovat:
1) Ympäristöpalvelujen ja ratkaisujen tuottajat (mm. konsulttiyritykset ja analyysipalveluja tarjoavat yritykset). Projekti tuottaa tietoa, menetelmiä ja toimintaparametrejä vedenkäsittelykosteikkojen suunnitteluun ja hyödyntämiseen erilaisissa puhdistustilanteissa. Se myös tuottaa tietoa näiden systeemien kyvystä pidättää mikromuoveja ja niiden mahdollisuudesta ravinteiden pidätykseen biomassan tuoton kautta. Tästä syystä se tuottaa (jäte-)vedenkäsittelyjärjestelmien suunnittelijoille, tuottajille ja käyttäjille käytännön tietoa menetelmistä ja ratkaisuista, joita he voivat hyödyntää tuotteissaan ja palveluissaan. Lisäksi he voivat hyödyntää projektin avulla edelleen kehitettyjä mikromuovien näytteenotto ja analyysimenetelmiä. Nämä menetelmät tarjoavat myös analyysipalveluita tarjoaville yrityksille mahdollisuuden kehittää ja validoida luotettavaa tekniikkaa. 2) Tutkimus- ja koulutusorganisaatiot. Projektissa on tarkoitus käyttää uusia ja tieteellisiä menetelmiä ja työkaluja ja se laajentaa tutkimus- ja koulutusorganisaatioiden tietotaitoa käyttökelpoisista jätevedenkäsittelysysteemeistä ja mikromuoveihin liittyvistä kysymyksistä. Vedenpuhdistussysteemien tutkimus ja kehitys on innovatiivista toimintaa ja voi vahvistaa Suomen paikkaa veden- ja jätevedenpuhdistussektorilla.
Välillisiä kohderyhmiä ovat:
1) Jätevedenkäsittelylaitokset. Käytännöllistä informaatiota vedenkäsittelykosteikkojen ympärivuotisesta toimivuudesta voidaan käyttää olemassa olevien systeemien optimoimiseen tai uusien systeemien luomiseen. Ravinteiden talteenoton ja biomassan tuotannon yhdistettävyys voi tarjota selkeää hyötyä sekä jätevedenpuhdistamoille, että seuraaville välillisille kohderyhmille 2) paikallisille energiatuottajille, jotka voisivat käyttää tuotettua biomassaa polttoaineena, ja 3) kunnille ja yhteisöille. Kunnat ja yhteisöt voivat hyödyntää tuotettua informaatiota kosteikkojen sopivuudesta ympärivuotiseen vesienpuhdistukseen heidän vesienkäsittelytarpeidensa ratkaisujen suunnitteluun (esim. hulevedenkäsittelyssä ). Tarpeita ravinteiden ja mikromuovien pidättämiseen löytyy kaikkialta tiheämmin ja harvaan asutuilta alueilta. 4) Ympäristöviranomaiset, tarkastajat yms. Projekti tuottaa uutta tietoa mikromuovien näytteenotosta ja analysoinnista. Tämä laajentaisi viranomaisten kykyä arvioida mikromuovien esiintymistä, kuormitusta ja vaikutuksia. Projekti tuottaa tietoa viranomaistyön tueksi myös kosteikkojen ja sen kaltaisten systeemien, kuten suojavyöhykkeiden, kyvystä pidättää mikromuoveja ja ravinteita (ympärivuotisesti). Tätä voidaan käyttää, kun suositellaan, hyväksytään toimenpiteitä, vedenkäsittelystrategioita jne. vesistökuormituksen ehkäisemiseksi
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 200 000
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 198 912
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 216 501
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 215 373
Maakunnat: Pohjois-Pohjanmaa
Seutukunnat: Koillismaan, Oulun
Kunnat: Oulu, Kempele, Taivalkoski, Kuusamo
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 | 8 | 8 |
| Hankkeella on suora positiivinen vaikutus ympäristön tilaan, sillä sen tavoitteena on vähentää vesistöpäästöjä ja edistää eliöstön monimuotoisuuden säilymistä ja luonnonvesien laatua alueilla, joihin pääsee käsiteltyjä jätevesiä ja niiden mukaan ravinteita ja mikromuoveja. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 4 | 8 |
| Ilmastonmuutos lisää paineita uusiutuvan energian käyttöön ja tarvetta myös lisätä hiiltä sitovia ratkaisuja. Tähän liittyen energiapajujen kasvatuksen mahdollisuuksien ja sopivien lajien selvitys pohjoisissa olosuhteissa on tärkeää, sillä niitä voitaisiin viljellä etenkin käytöstä poistuneilla turvemaa-alueilla, ja vähentää näiden alueiden kasvihuonekaasupäästöjä | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 5 | 8 |
| Uusien ratkaisujen kehittäminen ravinne- ja mikromuovikuormituksen vähentämiseksi edistäisi vesien eliöstön monimuotoisuuden säilymistä, sillä ravinteet saattaa johtua vesistöjen rehevöitymiseen ja mikromuovitkin saattavat aiheuttaa ongelmia luonnossa. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 8 | 8 |
| Hanke vaikuttaa positiivisesti pinta- ja pohjavesiin, sillä tavoitteena on pystyä vähentämään ravinteiden ja mikromuovien pääsyä pinta- ja pohjavesiin. Hankkeella on vaikutuksia maaperään; luonnonmineraalit saadaan maaperästä, pajuja voidaan käyttää myös maaperän puhdistukseen, jos siihen on tarvetta ja testattavilla materiaaleilla voidaan vähentää myös maaperään päätyvää raskasmetallikuormitusta. Jos energiapajujen kasvatusta aletaan harjoittamaan esim. käytöstä poistuneilla turvemaa alueille (löydetään parhaimmat lajit), ja jos sen kannattavuutta saadaan lisättyä johtamalla esim. ravinteita sisältäviä vesiä sinne (maatalous, jätevedenpuhdistamot yms.), voidaan tällä muuttaa kasvihuonekaasupäästölähteenä toimivia turvemaa-alueilta enemmän kasvihuonekaasupäästöjä sitoviksi. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 1 | 5 |
| Hanke ei toimi Natura-alueella. Tulevaisuudessa kehitetyillä ratkaisuilla voidaan vähentää myös niihin kohdistuvaa kuormaa, jos näiden alueiden läheisyydessä on tarvetta tähän. | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 5 | 7 |
| Pajukosteikossa käytetyt pajut ottavat talteen ravinteita. Pajut voidaan polttaa, eli hyödyntää näitä energiapuuksi, ja tuotu tuhka voidaan käyttää lainnoitteena. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 3 | 5 |
| Pajukosteikossa käytetyt pajut voivat sitoa hiilidioksidia kasvaessaan ja toisaalta saavat puhdistettavasta vedestä lisää ravinteita kasvuun. Puhdistusmateriaalikäytön jälkeen näitä pajuja voidaan käyttää energianlähteenä korvaamassa fossiilisia polttoaineita, ja täten lisäten pieneltä osin uusiutuvan energian käyttöä. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 0 | 0 |
| Hankkeen päätavoite ei ole elinkeinorakenteen kestävää kehittämistä. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 1 | 4 |
| Hankkeessa ei kehitetä aineettomia tuotteita tai palveluja. Välillisesti esim. konsultit voivat kuitenkin käyttää tietoja suunnittelutyössään. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 0 | 0 |
| Hanke ei vaikuta liikumistarpeisiin tai logistiikkaan. | ||
| 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 | 3 | 3 |
| 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. 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 | 3 | 3 |
| Hankkeella on positiivinen vaikutus monikulttuurillisuuteen, sillä hankkeessa on suunnitelmien mukaan tarkoitus olla kaksi aikuisena Suomeen muuttanutta työntekijää. Mahdollisesti voi olla myös muita ulkomaalaistaustaisia työntekijöitä, sillä yliopisto ja Suomen ympäristökeskus ovat työyhteisönä kansainvälisiä. | ||
| Kulttuuriympäristö | 2 | 3 |
| Passiiviset hybridiratkaisut vesienkäsittelyyn voivat olla osa viherympäristön/maiseman suunnittelua ja esim. mahdollisten vesistöpäästöjen vähentämisellä voidaan edistää kaupunkivesien/rakennettujen alueiden vesien virkistyskäyttöarvon säilymistä. | ||
| Ympäristöosaaminen | 10 | 10 |
| Hankkeessa vahvistetaan ympäristöosaamista, tietoisuutta ja ympäristöteknologioiden mitoitusta, suunnittelua ja käyttöönottoa passiivisen vesienkäsittelyn osalta. | ||
Puhdistuskosteikkoja käytetään yleisesti jäteveden puhdistuksessa, erityisesti lämpimissä oloissa, mutta yhtä lailla myös kylmemmässä ilmastossa. Alhainen lämpötila, lumi- ja jääkerros sekä routa kuitenkin vaikuttavat kosteikon puhdistustehoon. Vaikka ravinteiden poistaminen on kuitenkin mahdollista myös talvella, kylmän ilmaston ja jäätymissulamissyklien vaikutukset kosteikkojen puhdistusprosesseille eivät ole täysin selviä.
Viimeisen muutaman vuoden sisällä myös mikromuovien yleinen esiintyminen vesistöissä on noussut yleiseen tietoisuuteen ja on herätty muovilähteiden tarkasteluun. Mikromuoveja tulee ympäristöön mm. kosmetiikkatuotteista, henkilökohtaisista hygieniatuotteista ja vaatteista; juuri jätevedessä mikromuoveja onkin huomattavia määriä. Vaikka mikromuovit poistuvat jäteveden puhdistamolla tehokkaasti (~90 %), suuret jätevesivirrat kuitenkin kuljettavat huomattavia määriä mikromuovia järviin, virtavesiin ja Itämereen, vaikka pitoisuudet olisivat pieniä. Kosteikkoja käytetään Suomessa yleensä jätevesien jälkikäsittelyssä jäteveden puhdistamon jälkeen. Kosteikoilla voi olla merkittävää potentiaalia vähentää mikromuovien pääsyä ympäristöön, mutta sitä ei ole kuitenkaan juurikaan tarkasteltu. RaMiKo-projektin tavoitteena olikin parantaa jätevesilaitosten, suunnittelijoiden ja viranomaisten tietämystä kuinka kosteikot voivat vähentää ravinteiden ja mikromuovien kuormaa erityisesti pohjoisen Suomen olosuhteissa.
Projektin ensimmäisenä työpakettina oli ”Projektinhallinta ja tulosten jakelu”. Tätä työpakettia toteutettiin sekä normaalin projektinhallinnan ja ohjausryhmätyöskentelyn avulla, että jakamalla tietoa erilaisissa tapahtumissa ja konferensseissa. Hankkeessa julkaistava loppuraportti ja tieteelliset artikkelit myös tukevat tätä. Toisessa työpaketissa tutkittiin aiemmassa hankkeessa kehitetyn koejärjestelyn avulla jäätymisen ja sulamisen vaikutusta puhdistusprosesseihin. Kosteikkotyyppeinä näissä olivat sekä Rukan (turvepohjainen maanalaisen virtauksen kosteikko), että Lakeuden (vapaan vedenpinnan järviruokokosteikko) jäteveden jälkikäsittelykosteikot. Kolmannessa työpaketissa jatkettiin 2015–2016 Kuusamoon Torangin jätevedenpuhdistamon jälkikäsittelyyn perustetun pilottipajukosteikon seurantaa ja muutettiin sen vedenjakoratkaisut syksyllä 2019 niin, että pajukosteikolle voidaan johtaa jätevesiä ympärivuotisesti. Neljännessä työpaketissa seurattiin sekä Rukan että Lakeuden jätevedenpuhdistamoiden jälkeisten täyden mittakaavan kosteikkojen toimintaa tarkemmin. Lisäksi tässä työpaketissa kehitettiin mikromuovinäytteiden keräys ja käsittelytapoja ja otettiin kosteikoilta tulevasta ja lähtevästä vedestä näytteet, joista voidaan analysoida mikromuoveja eri fraktioissa. Kemialliset kuvantamistekniikat, joissa käytetään µFT-IR:tä, mahdollistavat hiukkasten muodon, koon ja polymeerityypin analyysin, ja niitä sovellettiin tässä työpaketissa.
Jäätymisen ja sulamisen vaiheen testauksista nähtiin mm. selkeästi, miten lämpötilan vaihtelut vaikuttavat eri aineiden poistumiseen, ja miten eri kerroksissa pitoisuudet muuttuvat. Pajukosteikon seurannan perusteella kosteikko voi toimia ympärivuotisesti myös pohjoisissa olosuhteissa, ja puhdistaa myös talvella typpeä ja fosforia. Typen poistoteho jonkin verran laski (30-40 % talvella ja 50 % kesällä). Ympärivuotinen lisäravinteiden johtaminen kuitenkin heikensi pajujen selviämistä talvesta. Jätevedenkäsittelylaitosten käsittelyprosessista riippuen kosteikolle tulevan typen muoto vaihteli, niin että Rukan kosteikolle tuleva typpi oli pääasiassa nitraattityppimuodossa ja Lakauden kosteikolle tuleva typpi ammoniumtyppimuodossa. Rukan kosteikolle tuleva kokonaistyppi ja fosforikuormitus oli myös pienempää ja Rukan turvepohjaisella kosteikolla saavutettiin ympäri vuoden parempia typen puhdistustehokkuuksia kuin Lakeuden kosteikolla. Tulokset Lakeuksen kosteikolla (yksi näytteenottokerta, eri fraktiot) osoittivat mikromuovipitoisuuksien pientä laskua vedessä kosteikon läpivirtauksen jälkeen. Yleisesti mikromuovipitoisuudet olivat näytteen kontaminaatioiden suuruusluokkaa, kuten tehty nollanäyte (deionisoitu vesi) osoittaa, erityisesti polyeteenin osalta. Kiinnostavia polymeerityyppejä olivat PET ja PC, koska niitä esiintyi yksinomaan kosteikkonäytteissä kokofraktiossa 25–100 µm (ei esiintynyt nollakokeessa), ja niiden pitoisuudet pienenivät puoleen kosteikolla.
Hankkeessa tehtiin yhteistyötä sekä jätevesipuolen yritysten että kuntatahon toimijoiden kanssa. Nämä toimijat, sekä kaikki muutkin asioista kiinnostuneet, voivat hyödyntää tuloksia, vedenpuhdistusmahdollisuuksien miettimiseen erityyppisillä kosteikoilla, kosteikkojen suunnitteluun sekä mikromuovinäytteenottoon, näytteiden käsittelyyn ja analyysien suunnitteluun liittyen. 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 molemmat sukupuolet.