|
|
|
Hankekoodi: A76870
Hankkeen nimi: Arktisten alueiden typpi -ja raskasmetallipitoisten valumavesien puhdistaminen hybridipuhdistusratkaisuilla (TypArkt)
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.2.2021 ja päättyy 31.8.2023
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 0000
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Suomessa ja erityisesti myös Suomen pohjoisosissa kylmissä olosuhteissa on monenlaista typpi ja/tai raskasmetallipitoista kuormitusta aiheuttavaa ihmistoimintaa, kuten kaivostoiminta ja jätevedenpuhdistamot. Erilaisia aktiivisia ja asianmukaisia vedenpuhdistusmenetelmiä on käytössä erityisesti toiminnassa olevilla kaivoksilla ja isoilla jätevedenpuhdistamoilla. Kustannusten vuoksi ei kaikkialle kuitenkaan ole järkevää rakentaa kokonaan aktiivista menetelmää vaan erilaiset passiivisten menetelmien (esim. bioreaktorit, sammalaltaat) sekä passiivisten ja aktiivisten menetelmien yhdistelmät voivat olla toimivia ratkaisuja esim. kaivosten jälkikäyttövaiheeseen, muutaman talon kyläyhteisön tai lomakylän jätevesienkäsittelyyn tai taajamien hulevesien käsittelyyn. Passiivisten puhdistusratkaisujen tarpeen ja kysynnän, yhdistettynä mahdollisesti aktiivisiin menetelmiin, odotetaan yhä kasvavan tulevaisuudessa, sillä vedenpuhdistukselle asetettavat vaatimukset tiukkenevat ja ympärivuotiselle kuormituksen hallinnalle on tarvetta. Hankkeen tavoitteena on jatkoseurannan kautta saada pidempiaikaista (yli 2 vuotta) toimivuustietoa edeltävän HybArkt- hankkeen aikana rakennettujen hybridipilottiratkaisukokonaisuuksien ja niiden eri yksikköosien toimivuudesta typen ja/tai raskasmetallien puhdistuksessa, jotta rakennekokonaisuuksien ja yksiköiden käyttöikää ja puhdistustehokkuudellista toimivuutta voidaan luotettavammin arvioida. Tiedot on tarkoitus myös päivittää hybridipilottiratkaisujen mitoitus- ja suunnittelutyökaluun, jotta ne saadaan palvelemaan mahdollisimman hyvin eri toimijatahoja, kuten konsultteja ja muita ratkaisuja suunnittelevia tahoja.
Hanke toteutetaan kolmena työpakettina:
1.Hybridipilottien seurannan jatkaminen
2.Hybridipilottirakenteiden mitoitus- ja suunnittelutyökalun päivittäminen
3.Projektin hallinto ja tiedottaminen
Hankkeessa tehdään yhteistyötä sekä yritysten että kuntatahon toimijoiden kanssa (ohjausryhmä, kohde-/asiakohtaiset keskustelut). Tällöin voidaan huomioida eri tyylisten toimijoiden näkemykset. 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 tai passiivi- ja aktiiviratkaisujen yhdistämisellä olisi kustannustehokasta esim. kaivokset (erityisesti suljetut kaivokset), pienjätevedenpuhdistamot (esim. lomakylissä), taajamien hulevedet ja maa- ja metsätaloustoimijat sekä turvetuottajat ja 3) tahot, jotka toimittavat puhdistusmateriaaleja ja/tai rakenteita puhdistusratkaisuihin.
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: 150 000
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 146 957
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 158 500
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 156 833
Maakunnat: Pohjois-Pohjanmaa, Lappi
Seutukunnat: Tunturi-Lapin, Pohjois-Lapin, Oulun, Nivala-Haapajärven
Kunnat: Oulu, Kittilä, Sodankylä, Pyhäjärvi
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 pilottihybridipuhdistusratkaisuilla voidaan vähentää typpi ja/tai raskasmetallikuormitusta vesistöihin. Tällöin voidaan edistää luonnonvesien laatua ja eliöstön monimuotoisuuden säilymistä. Piloteissa käytetyt/käytettävät vedenpuhdistusmateriaalit ovat myös mahdollisimman pitkälti luonnonmukaisia (esim. hake, biohiili, sammalet, sienet) ja niistä osaa voidaan käyttää esim. energianlähteenä puhdistuskäytön jälkeen. Pidempiaikaisen seurantatiedon saamisen ja mitoitus- ja suunnittelutyökalun päivittämisellä uusimmalla tiedolla on tarkoitus edistää tällaisten ratkaisujen yleistymistä ja sitä kautta mm. veden laadun paranemista laajemminkin. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 1 | 2 |
| Osana puhdistusrakenteita käytetään kasveja, jotka voivat sitoa hiilidioksidia kasvaessaan, ja toisaalta näitä kasvimateriaaleja voidaan puhdistuskäytön jälkeen käyttää mahdollisesti polttoaineena, millä voidaan pieneltä osin korvata fossiilisia polttoaineita. Toisaalta koska esim. puuhakepohjaiset bioreaktorit näyttäisivät alustavien tutkimusten pohjalta toimivan hyvin esim. typen ja raskasmetallien poistossa, eikä näitä varten ole tarvinnut valmistaa teollisesti käsittelykemikaaleja ja kuljettaa niitä mahdollisesti pitkänkin matkan takaa (molemmat aiheuttavat kasvihuonekaasupäästöjä), niin voidaan tällä osaltaan myös vähentää ilmastonmuutoksen aiheuttamia riskejä. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 3 | 6 |
| Raskasmetallikuormituksen vähentäminen hybridipuhdistusratkaisuilla 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. Hankkeen puhdistustoiminnassa hyödynnetään osin myös kasvillisuutta, jolloin lisäravinteet voivat hyödyntää kyseisten kasvien kasvua. Hankkeessa käytetään tai pyritään käyttämään mahdollisimman paikallisia kasvi- ja sienikantoja. | ||
| 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. Osana puhdistusrakennetta on/voi olla kasveja, jotka voivat sitoa hiilidioksidia kasvaessaan, ja jos näitä käytetään polttoaineena, voidaan pieneltä osin vähentää fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Lisäksi, koska esim. puuhakepohjaiset bioreaktorit näyttäisivät alustavien tutkimusten pohjalta toimivan hyvin esim. typen ja raskasmetallien poistossa, eikä näitä varten ole tarvinnut valmistaa teollisesti käsittelykemikaaleja ja kuljettaa niitä mahdollisesti pitkänkin matkan takaa (molemmat aiheuttavat kasvihuonekaasupäästöjä), niin voidaan tällä osaltaan myös vähentää kasvihuonekaasupäästöjä. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 0 | 2 |
| Hanke ei toimi Natura-alueella. Tulevaisuudessa hybridipuhdistusratkaisuja voitaisiin hankkeessa päivitettävän mitoistus- ja suunnitteluohjeen avulla 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 | 2 |
| Hybridipuhdistusratkaisuissa on käytössä kierrätysmateriaaleja (perunankuorijäte, betonimurske) tai luonnonmateriaaleja (esim. puuhake), joita voitaisiin hyödyntää osin esim. energiana tai kasvuparanteina. Muutenkin hankkeessa on tarkoitus saada lisää tietoa rakenteiden toimintaiästä, mikä vaikuttaa uusien materiaalien tarpeeseen. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 1 | 1 |
| 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 | 3 |
| Piloteissa on hyödynnetty paikallisesti saatavia luonnon materiaaleja vedenpuhdistusrakenteiden puhdistusmateriaaleina, siltä osin kuin niitä on saatavilla (esim. puuhake). Mitoitus- ja suunnittelutyökalua käyttäen mahdolliset paikalliset suunnittelijatkin voisivat suunnitella näitä rakenteita. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 1 | 3 |
| Hankkeella on positiivisia vaikutuksia aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittämiseen, sillä hankkeessa on tarkoitus päivittää ja tuoda lisää tietoa typen ja/tai raskasmetallien hybridipuhdistusrakenteiden mitoitus- ja suunnittelutyökaluun, jota esim. mahdolliset paikalliset suunnittelijat voivat hyödyntää vedenpuhdistusrakenteita suunnitellessaan. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 1 | 3 |
| Näissä hybridipuhdistusrakenteissa aktiivisiin laitoksiin tyypillisesti kuuluva kemikaalien yms. kuljetustarve on vähäisempää. Kun ainakin osaltaan hyödynnetään 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/tutkimuslaitosten 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 todennäköisesti työntekijänä henkilö, joka on vasta aikuisena Suomeen muuttanut. Mahdollisesti voi olla myös muita ulkomaalaistaustaisia työntekijöitä, sillä yliopisto ja Suomen ympäristökeskus ovat työyhteisönä kansainvälisiä. | ||
| Kulttuuriympäristö | 1 | 1 |
| Vedenkäsittelyn hybridipuhdistusratkaisut voivat olla osa viherympäristön/maiseman suunnittelua ja esim. hulevesien vesistöpäästöjen vähentämisellä voidaan edistää kaupunkivesien/rakennettujen alueiden vesien virkistyskäyttöarvon säilymistä. | ||
| Ympäristöosaaminen | 6 | 8 |
| Hankkeessa vahvistetaan ympäristöosaamista, tietoisuutta ja ympäristöteknologioiden mitoitusta, suunnittelua ja käyttöönottoa vesienkäsittelyn osalta. | ||
Suomessa ja erityisesti myös Suomen pohjoisosissa kylmissä olosuhteissa on monenlaista typpi ja/tai raskasmetallipitoista kuormitusta aiheuttavaa ihmistoimintaa, kuten kaivostoiminta ja jätevedenpuhdistamot. Erilaisia aktiivisia ja asianmukaisia vedenpuhdistusmenetelmiä on käytössä erityisesti toiminnassa olevilla kaivoksilla ja isoilla jätevedenpuhdistamoilla. Kustannusten vuoksi ei kaikkialle kuitenkaan ole järkevää rakentaa kokonaan aktiivista menetelmää vaan erilaiset passiivisten menetelmien (esim. bioreaktorit, sammalaltaat) sekä passiivisten ja aktiivisten menetelmien yhdistelmät voivat olla toimivia ratkaisuja esim. kaivosten jälkikäyttövaiheeseen, muutaman talonkyläyhteisön tai lomakylän jätevesienkäsittelyyn tai taajamien hulevesien käsittelyyn. Passiivisten puhdistusratkaisujen tarpeen ja kysynnän, yhdistettynä mahdollisesti aktiivisiin menetelmiin, odotetaan yhä kasvavan tulevaisuudessa, sillä vedenpuhdistukselle asetettavat vaatimukset tiukkenevat ja ympärivuotiselle kuormituksen hallinnalle on tarvetta. TypArkt-hankkeen tavoitteena oli jatkoseurannan kautta saada pidempiaikaista (yli 2 vuotta) toimivuustietoa edeltävän HybArkt- hankkeen aikana rakennettujen hybridipilottiratkaisukokonaisuuksien ja niiden eri yksikköosien toimivuudesta typen ja/tai raskasmetallien puhdistuksessa, jotta rakennekokonaisuuksien ja yksiköiden käyttöikää ja puhdistustehokkuudellista toimivuutta voidaan luotettavammin arvioida.
Hanke toteutettiin kolmena työpakettina, joista ensimmäisessä jatkettiin vuonna 2018 Pyhäsalmen kaivokselle ja vuonna 2019 Kittilän kunnan, Kallon kylän, jätevedenpuhdistamolle rakennettujen hybridipuhdistusratkaisujen ympärivuotista seurantaa pidempiaikaisen toimivuustiedon saamiseksi. Lisäksi seurattiin Levin hulevesien käsittelyyn suunniteltua pilottirakennetta, ja Kevitsan kaivokselle kaivoksen lokakuussa 2022 rakentamaa sekapuuhakebioreaktoria. Seurantaa toteutettiin mm. typen ja metallien vedenlaatuanalyysien pohjalta. Toisessa työpaketissa tiedot päivitettiin hybridipilottiratkaisujen mitoitus- ja suunnittelutyökaluun, jotta ne saadaan palvelemaan mahdollisimman hyvin eri
toimijatahoja, kuten konsultteja ja muita ratkaisuja suunnittelevia tahoja. Kolmas työpaketti sisälsi hankkeen hallinnon ja tiedottamisen.
Tulosten perusteella Pyhäsalmella saadaan hyvin poistettua tavoitemetalleja hybridipuhdistusrakenteessa, kun ei oteta huomioon hybridipuhdistusrakenteen viimeistä yksikköä, kosteikkoa. Kosteikolla metallien pitoisuudet nousevat, mihin vaikuttanevat sekä siellä käytetyt kivimateriaalit että metalleilla kontaminoituneelta alueelta tuodut järviruon juuripaakut. Kallon kylän jätevedenpuhdistamon hybridipuhdistusrakenteessa saadaan typpeä poistumaan keskimäärin vähän yli 30 %, mikä on erittäin hyvä verrattuna lähtötilanteeseen, jossa poistumia ei käytännössä ollut juuri ollenkaan. Levin hulevesien käsittelyssä on ollut pieni puhdistuslaatikko sammal- ja sienihakeyksikköineen, ja siellä nitriitti+nitraattitypen pitoisuuden osalta saadaan selvästi vähenemiä, mutta metallien pienien pitoisuuksien vuoksi esiintyy vaihtelua näytteenottokertojen välillä. Kevitsan kaivokselle rakennetussa puuhakebioreaktorissa saadaan typpeä poistumaan.
Johtopäätöksenä tutkimustuloksista voidaan sanoa, että erityisesti raudan pidättäminen vaatii isoa laskeutusallastilavuutta. Puhdistusyksiköissä koivupuuhakebioreaktorit ovat toimineet hyvin sekä metallien, että nitraattitypen poistossa ja sulfaatinpelkistäjäbakteeriyhteisö bioreaktoriin muodostuu ajan kanssa. Sammal kerryttää biomassaansa metalleja, esim. raudan pitoisuus kuivabiomassassa noussut noin 8 kertaiseksi 14 kk aikana, ja sienihake kerryttää etenkin pitkäaikaisesti metalleja. Kosteikolla on tärkeä kiinnittää huomiota sinne tuotavien materiaalien puhtauteen.
Hankkeessa tehtiin yhteistyötä sekä yritysten että kuntatahon toimijoiden kanssa (ohjausryhmä, kohde-/asiakohtaiset keskustelut). Tällöin voitiin huomioida eri tyylisten toimijoiden näkemykset. 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) ja toimintarakenteensa puolesta yhdenvertaisuutta. Tutkimusryhmä oli monikulttuurinen ja siinä oli mukana sekä naisia että miehiä edistäen miesvaltaisen toimialan tasa-arvokysymyksiä. Hankkeen tavoitteena olevan puhtaamman ympäristön, erityisesti vesien, hyödyntäjiä ovat sekä naiset että miehet.