Vedet ja vesistöt
Jätevedenpuhdistus on ensimmäinen jätteiden käsittelyn osa-alue, jossa alettiin hyödyntää tekniikkaa ja mikrobeja.
Yhdyskunta- ja teollisuusjätevesien käsittelyssä sovelletaan edelleen yleisesti aktiivilietemenetelmää, jonka käyttö alkoi Suomessa jo vuonna 1932, ensimmäisenä Pohjoismaissa. Uudemmat, kantoaineteknologiaan perustuvat menetelmät kehittyvät voimakkaasti.
Myös vesistöjen hoidossa ja kunnostuksessa hyödynnetään monin tavoin luonnon omaa puhdistuskykyä.
320 litraa jätevettä asukasta kohti vuorokaudessa
Jätevettä muodostuu Suomessa vuosittain noin 500 miljoonaa kuutiometriä eli vuorokaudessa noin 320 litraa asukasta kohti.
Yhdyskuntien ja teollisuuden jätevesien lisäksi lukuihin sisältyy vuotovesiä eli pinta- tai pohjavettä, joka päätyy rakojen ja halkeamien kautta jätevesi-viemäriin ja edelleen jäteveden-puhdistamolle.
Yli 80 prosenttia maan väestöstä on keskitetyn viemäröinnin ja jätevedenkäsittelyn piirissä. Yli 50 asukkaan taajamissa on yhteensä noin 560 puhdistamoa.
Puhdistetut vedet lasketaan takaisin vesistöihin.
Pääkaupunkiseudun vedet Viikinmäen puhdistamoon
Helsinki on ollut kunnallisen jätevedenpuhdistuksen edelläkävijä Suomessa. Nykyinen, vuonna 1994 käyttöön otettu Viikinmäen jätevedenpuhdistamo on maan ykkönen sekä puhdistustehonsa että kokonsa puolesta.
Viikinmäen puhdistamossa käsitellään Helsingin, Vantaan keski- ja itäosien, Keravan, Tuusulan, Järvenpään ja Sipoon jätevedet eli yhteensä noin 800 000 asukkaan ja alueen teollisuuden jätevedet. Puhdistetut vedet johdetaan kalliotunnelia pitkin merelle, noin kahdeksan kilometrin päähän Helsingin eteläkärjestä. Purkupaikka on yli 20 metrin syvyydessä Katajaluodon ja Gåsgrundet-saaren edustalla.
Aktiivilietemenetelmä yleisin kunnallisissa puhdistamoissa
Viikinmäen puhdistusprosessin perustana on aktiivilietemenetelmä, jossa mikrobit käyttävät hyväkseen jäteveden orgaanisia aineita ja ravinteita. Prosessiin sisältyy mekaaninen, biologinen ja kemiallinen puhdistus sekä typen poistoa tehostava biologinen jälkisuodatus.
”Biologisessa puhdistuksessa hyödynnetään jäteveden luontaista bakteerikantaa. Varsinainen biologinen puhdistus tapahtuu ilmastusaltaassa, jossa kasvatetaan orgaanista ainesta ja ravinteita sisältävää massaa eli aktiivilietettä. Jäteveden sisältämä typpi vapautetaan denitrifikaatiobakteerien avulla ilmaan typpikaasuna”, tarkentaa osastonjohtaja Tommi Fred HSY Vedestä.
”Jälkiselkeytyksessä vedestä erotetaan aktiiviliete laskeuttamalla. Osa typestä sitoutuu lietteeseen biotyppenä.”
Myös biologisen jälkisuodattimen toiminta perustuu denitrifikaatioon. Se on hapettomassa tilassa tapahtuva prosessi, jossa bakteerit käyttävät metanolia hiilen lähteenään ja nitraattia hapen lähteenään. Täydellisesti etenevässä denitrifikaatiossa syntyy typpikaasua.
Mekaanisen ja biologisen puhdistuksen rinnalla Viikinmäen prosessissa toimii kemiallinen puhdistus: jätevedestä saostetaan fosfori ferrosulfaatilla.
Biologisella puhdistuksella keskeinen rooli
”Biologisella puhdistuksella poistetaan orgaaninen aine ja typpi, ja siinä hajoaa myös muita haitallisia aineita”, Fred kertoo. ”Kiinteät ja happea kuluttavat aineet sekä fosfori saadaan poistettua jätevedestä 97–98-prosenttisesti ja typpi 90-prosenttisesti.”
Aktiivilietemenetelmä on ollut käytössä kymmeniä vuosia, mutta se on Fredin mukaan edelleen ajanmukainen teknologia.
”Biologisen puhdistuksen tehostaminen vaatisi membraanisuodatuksen eli kalvosuodatuksen tai muun uuden tekniikan käyttöä. Prosessin hallintaa voidaan kuitenkin edelleen parantaa säädön ja ohjauksen avulla. Säätöjärjestelmiä kehitetäänkin jatkuvasti, jotta saataisiin parempia puhdistustuloksia pienemmin kustannuksin.”
Rejektivedestä eli lietteen mädätyksen, tiivistämisen ja kuivauksen yhteydessä syntyvästä vedestä on pystytty uusien biologisten reaktioiden ja prosessien ansiosta poistamaan typpipitoisia aineita entistä taloudellisemmin. Näitä menetelmiä ollaan ottamassa käyttöön Suomessa.
Sivutuotteena multaa ja energiaa
Puhdistusprosessissa erotettua lietettä mädätetään noin kolmen viikon ajan 36–37 asteen lämpötilassa, jotta aerobiset eli happea vaativat taudinaiheuttajat tuhoutuisivat. Tämän jälkeen liete kuivataan 30 prosentin kuiva-ainepitoisuuteen. Kuivattua lietettä syntyy Viikinmäessä noin 60 000 tonnia vuodessa.
Kuivattu liete jatkojalostetaan multatuotteiksi Sipoossa Metsäpirtin kompostointikentällä: Liete höyrykäsitellään, minkä jälkeen siihen sekoitetaan turvetta ja hiekkaa sekä kivennäismaalajeja ja ravinteita tarpeen mukaan. Seosta kompostoidaan puolesta vuodesta vuoteen, ja lopuksi massa seulotaan. Tuotteet markkinoidaan viherrakentajille.
Lietteen mädätyksessä syntyy biokaasua. Se kerätään talteen ja käytetään lämpö- ja sähköenergiana. Lämmön suhteen Viikinmäen puhdistamo on omavarainen, ja sähkön osalta omavaraisuusaste on noin 50 prosenttia.
Lue myös
Pietarin jätevedenpuhdistusyhteistyö >>>
Kantoaineteknologiat kehittyvät >>>
Biopuhdistusta vesistöissä ja kosteikoissa >>>
Mikrobit puhdistavat paperitehtaan jätevedet
Lohjan Kirkniemessä toimiva paperitehdas (nyk. Sappi Limited -konserni, aikaisemmin M-real) otti ensimmäisenä paperitehtaana Suomessa käyttöön biologisen, aktiivilieteprosessiin perustuvan jätevedenpuhdistuksen vuonna 1984. Sittemmin tehdas on lisännyt puhdistus-kapasiteettiaan tuntuvasti, mutta aktiivilieteprosessi on pysynyt biologialtaan samana. Aktiivilietemenetelmää käytetään nykyisin lähes kaikilla Suomen kemiallisen puunjalostuksen tehtailla.
Lisää tehoa biologiseen puhdistukseen
Biologisen jätevedenpuhdistuksen ongelmat johtuvat usein kuormituksen vaihteluista. Oulun yliopisto on kehittänyt prosessin hallintaan ja optimointiin mallipohjaista ratkaisua. Mallin avulla voidaan tunnistaa prosessin tila ja ehdottaa siihen tarvittaessa korjaustoimenpiteitä. Hanke oli mukana Tekesin SymBio – Biotekniikasta tuotantoon -ohjelmassa.
Biologisen jätevedenpuhdistuksen tehostamisesta on kyse myös SymBion VESITURVA-projektissa.
”Vuonna 2020 Suomi on edelläkävijä vesien käyttöön ja puhdistamiseen liittyvän teknologian kehittäjänä ja viejänä: uusia sovelluksia, teknologisia ratkaisuja ja diagnostisia menetelmiä on tarjolla kansainvälisesti.”
Bioteknologia 2020 – hyvinvointia suomalaisille
-raportti (TEM)