Jätevesien puhdistamisen tulevaisuudessa siintää muutoksia. Yhdyskuntajätevesidirektiivin uudistamista valmistellaan EU:ssa. Tällä hetkellä arvio on, että direktiivi hyväksytään vuoden 2023 aikana, jonka jälkeen sen sisältö viedään kansalliseen lainsäädäntöön. Vielä ei ole selvää, millaisia muutoksia ja säädöksiä muutos tuo mukanaan, eikä esimerkiksi siirtymäajat ole vielä tiedossamme. On kuitenkin monia globaaleja ja paikallisia haasteita, joiden ratkaisemisessa jätevesien puhdistamisella ja vesi-infralla on merkittävä rooli. Mitkä sitten voivat olla kehityssuuntia ja asioita, joiden huomioimista tulevaisuudessa voinemme odottaa?

Artikkeli on alun perin julkaistu Kuntatekniikka -lehdessä 06/2021.

Vesihuolto
Vesihuolto

Ravinteet haluttaneen talteen jätevesistäkin

Jätevesi sisältää fosforia ja typpeä, joiden talteenottoon on kehitetty erilaisia tekniikoita. Tässä yliopistot, tutkimuslaitokset, vesilaitokset ja yritykset ovat tehneet Suomessa monenlaista kehitystyötä. Muualla Euroopassa tämän kaltaisia tekniikoita on jo vähäisessä määrin käytössä.

EU:n jätevesidirektiivin päivittämisessä esille noussee erityisesti fosforin talteenotto. Tämä voi merkitä sitä, että ainakin suurille jätevedenpuhdistamoille tulee lakisääteisiä velvoitteita fosforin talteenottoon jätevesistä. Jos velvoitteita tulee, tullee myös siirtymäaika, mutta herättää varmasti kysymyksiä siitä, miten kannattaa varautua. Naapurimaassamme Ruotsissa on jo nyt vireillä esityksiä fosforin talteenottovelvoitteesta – he ovat siis jo edellä direktiiviä. Toimettomana ei olla oltu Suomessakaan, vaikka lainsäädäntöä ei ole lähdetty rukkaamaan. Esimerkiksi Helsingin seudun ympäristöpalvelut HSY on jo vuosia kehittänyt prosessia fosforin talteen ottamiseksi ja jatkojalostamiseksi. FCG on ollut mukana tässä sekä Seinäjoen puhdistamon projektissa, joka liittyy niin ikään fosforin talteenoton käytännön sovellukseen.

Hygienisoituja puhdistamolietteitä käytetään vielä säännellysti maataloudessa, mutta muun muassa lietteen sisältämät haitta-aineet herättävät huolta, eivätkä monet merkittävät suomalaiset elintarviketeollisuuden yritykset enää osta imagollisista syistä viljaa, jota on lannoitettu puhdistamolietteellä. Esimerkiksi talteen otetusta fosforista jalostettujen kierrätyslannoitevalmisteiden tulisikin olla turvallisia ja käytettävissä viljelykasveille siten, ettei ravinteita karkaisi valumavesien mukana vesistöihin.

Kierrätyslannoitetuotteiden kohdalla on haasteita ratkottavana, jos halutaan edistää niiden markkinoille tuloa. Haaste on tällä hetkellä muun muassa se, että kierrätyslannoitetuotteiden hinta on korkeampi sekä se, että markkinaketju puuttuu vielä. Käytännössä kyse on esimerkiksi siitä, että vaikka puhdistamolla otettaisiin talteen ravinteita, mikä olisi taho, joka jatkojalostaisi ne ravinnetuotteiksi ja saisi edelleen tehokkaasti eteenpäin loppukäyttäjille.  Ohjauskeinoja on toki hahmoteltukin. Yksi ratkaisu voisi olla sekoitusvelvoitteen liittäminen lannoitetuotteisiin. Tällöin kierrätettyä ravinnetta pitäisi sekoittaa tietty osuus lannoitetuotteisiin ja näin talteen otetut ravinteet saataisiin markkinoille. Toinen ratkaisu taas voisi liittyä taloudellisten tukien luomiseen joko kierrätyslannoitteiden tuottajille tai loppukäyttäjille.

Jätevesistä löytyvät haitta-aineet huolestuttavat

Yhdyskuntapuhdistamoilla käsiteltävät jätevedet sisältävät asumajätevesien lisäksi muun muassa teollisuuden jätevesiä sekä erityisesti sateisena aikana hulevesiä. Menneinä vuosikymmeninä jätevesien puhdistus keskittyi orgaaniseen ainekseen, sitten ravinteisiin, kuten aiemmin mainittuun fosforiin ja typpeen. Seuraavaksi lähitulevaisuudessa näemme siirtymää myös muihin haitta-aineisiin keskittymiseen. Käytännössä tämä tarkoittaa esimerkiksi asumavesien lääkejäämiä, teollisuusjätevesien monenlaisia haitallisia ja hitaasti hajoavia yhdisteitä sekä hulevesien mikromuovia.

Jo nyt puhdistamoilla on velvoitteita tarkkailla haitallisia aineita jätevesistä. Yhdyskuntajätevesidirektiivin päivityksessä erityisesti suurten puhdistamoiden velvoitteet saattavat laajentua haitallisten aineiden poistamiseen. Tällä hetkellä esimerkiksi Sveitsissä lainsäädännössä on velvoitteita poistaa tiettyjä haitta-aineita jätevesistä, joten erilaisia tähän tarkoitukseen suunniteltuja käsittelytekniikoita on jo käytössä. Suomessa on ryhdytty varautumaan asiaan jättämällä tilavaraus haitta-aineenpoistoyksiköille puhdistamojen saneerausten yhteydessä tai uusia puhdistamoita suunniteltaessa. Tämä johtuu siitä, ettei velvoitteista vielä tiedetä tarkemmin, eikä tekniikoita ole siten valittu.

Polttava kysymys lienee se, kenen velvollisuus olisi maksaa haitta-aineiden poistosta syntyvät kustannukset. Voidaan esimerkiksi kysyä, kuuluuko maksajan rooli haitta-aineita tai lääkeaineita sisältävän jäteveden merkittäville viemäröijille vaiko vesilaitoksille. Jos lasku jää vesilaitosten maksettavaksi, kustannukset siirtyvät vesimaksuissa kaikille veden käyttäjille.

Mikromuovi on oma lukunsa monien haitta-aineiden keskellä ja sen ympärillä käydään paljon myös julkista keskustelua. Jätevesien mikromuovista suurin osa saadaan poistettua useilla puhdistamoilla käytössä olevilla jälkikäsittelytekniikoilla. Tämä merkitsee sitä, että suuri osa mikromuovista päätyy puhdistamolietteeseen ja sitä kautta mahdollisesti edelleen luontoon. Tämä asia tullee olemaan myös tarkastelussa direktiivin kohdalla.

Ilmastopäästöjä halutaan vähentää jätevesien puhdistamisessa

Suomessa vesilaitoksilla on jo tällä hetkellä tavoitteita ilmastopäästöjen vähentämiseksi. Tavoitteet ovat usein linkittyneet kuntien ja yhtiöiden hiilineutraalisuustavoitteisiin. Näin suomalaiset vesilaitokset ovatkin etukenossa, sillä yhdyskuntajätevesidirektiivin uudistuksessa tullee velvoitteita puhdistamoiden kasvihuonepäästöjen raportoimiseen tai vähentämiseen, tai molempiin. Energiatehokkuuden selvittämiseen tai parantamiseen liittyen voidaan asettaa uusia velvoitteita.

Juuri energiankäyttö aiheuttaa merkittävästi ilmastopäästöjä vesilaitoksilla. Energiatehokkuutta voidaan parantaa esimerkiksi edistyneellä prosessinohjauksella, energiatehokkaiden laitteiden valinnalla sekä tarkoituksenmukaisella prosessi- ja laitemitoituksella. Lisäksi energiaa voidaan tuottaa muun muassa puhdistamolla tuotetulla biokaasulla, lämmöntalteenotolla käsitellystä jätevedestä ja asentamalla aurinkopaneeleita laitoksen alueelle. Kaikki tässä mainitut energiatehokkuusratkaisut ovat sellaisia, joiden rakentamisessa meillä FCG:llä on ollut mahdollisuus olla asiakkaidemme kumppanina.

Lähiaikoina tällä saralla myös tapahtuu paljon uutta. Esimerkiksi marraskuussa on alkamassa tutkimus, jossa selvitetään verkostorakentamisen hiilijalanjälkeä. Lisäksi Aalto-yliopistossa alkaa ensi vuonna tutkimushanke, jossa mitataan suomalaisten puhdistamoiden typpioksiduulipäästöjä. Tässä hankkeessa myös FCG on näillä näkymin mukana. Kyseessä on merkittävä tutkimus, sillä suurin osa puhdistamoiden hiilijalanjäljestä aiheutuu biologisessa typenpoistoprosessissa vapautuvasta typpioksiduulista. Typpioksiduuli taas on voimakas kasvihuonekaasu – yli 250 kertaa hiilidioksidia voimakkaampi. Toistaiseksi aiheeseen liittyen on saatavilla vain vähän mittausdataa, Suomessa käytännössä vain Viikinmäen puhdistamolta Helsingissä. Tätä aukkoa pyritään täyttämään tällä tutkimuksella.

Antibioottiresistenssi tappaa tulevaisuudessa enemmän kuin syöpä – jätevesien puhdistaminen on avainasemassa

Olisi houkuttelevaa ajatella, että kyseessä on haaste, joka koskettaa vain paikallisesti, mutta todellisuudessa näin ei ole. Elämme nyt aikaa, jolloin pitäisi pystyä samanaikaisesti ratkomaan valtavia globaaleja haasteita, joista yksi liittyy bakteerien lääkkeiden sietoon, antibioottiresistenssiin. Tällä hetkellä se aiheuttaa maailmanlaajuisesti noin 700 000 kuolemaa vuodessa. On arvioitu, että vuonna 2050 antibioottiresistenssi tappaa enemmän ihmisiä kuin syöpäsairaudet.

Jätevedenpuhdistamoilla on tässä taistelussa merkittävä rooli. Aiemmin tänä syksynä Helsingin Sanomissa mikrobiologi Katariina Pärnänen totesikin, että: ”Jätevedenpuhdistamot eivät ole mediaseksikkäitä, mutta hyvinvointiyhteiskunnan kannalta ne ovat yhtä tärkeitä instituutioita kuin poliisi, terveysasema tai verovirasto.” Tiedämmekin, että siellä, missä jätevesien puhdistus on puutteellista, vastustuskykyiset bakteerit aiheuttavat suuria pulmia. Nykyaikaiset puhdistamot vähentävät niin antibioottien kuin resistenssiä aiheuttavien geenien pääsemisen ympäristöön.

Investoinnit vesihuoltoon pitäisi kaksinkertaistaa, jotta korjausvelka saataisiin haltuun

Uusien haasteiden taklaamista siis riittää. Mutta Suomessa todellisuutta on se, että haasteita vesi-infran puolella riittää vanhastakin takaa. Talousvetemme laatu on vielä EU-maiden kärkitasoa, mutta maan alle rapistuvat verkostot ja kasvava korjausvelka lisäävät huolta vesihuollon toimintavarmuudesta ja veden laadusta.

Valtaosa vesijohtoverkostosta on rakennettu 1960- ja 1970-luvuilla ja ne ovat tulossa – tai jo tulleet – käyttöikänsä päähän. Viemäriverkostoista 12 % ja vesijohtoverkoista kuusi prosenttia on erittäin huonossa kunnossa. Kuntien on varauduttava siihen, ettei vesihuollon vaatimia saneerauksia ja uusia investointeja voida säästösyistä enää lykätä.

Vaikka valtaosa vesihuollosta Suomessa keskittyy suuriin kaupunkeihin, joissa korjausvelkaa hallitaan järkevällä tavalla, emme tiedä tarkkaa korjausvelan suuruutta ja vesihuollon saneerauksiin liittyviä päätöksiä joudutaan usein tekemään puutteellisin tiedoin. Tiedon puute lisää vaikeusastetta: ikä- ja kuntotiedot ovat puutteelliset eikä kaikkien verkostojen tietoja ole siirretty digitaaliseen paikkatietojärjestelmään. Verkostotietojen digitointi ja koonti digitaaliseen verkostotiedon hallintajärjestelmään, kuten FCGNis, tulisi olla ensimmäinen vaihe, jolla pyritään verkosto-omaisuuden parempaan hallintaan.

Vesihuoltoverkoston putkien ja laitteiden käyttöiäksi arvioidaan yleisesti 50 vuotta. Toisaalta on yleisesti tiedossa, että verkostosaneerausten yhteydessä maan alta löytyy virtausominaisuuksiltaan ja seinämävahvuudeltaan lähes uuden veroisia yli 100 vuotta vanhoja putkia. Verkostossa esiintyvät putkirikot johtuvat paitsi putkien ikääntymisestä myös talousveden tai jäteveden laadun aiheuttamasta korroosiosta sekä ympäristöolosuhteista kuten heikoista pohjaolosuhteista, joihin ei ole rakentamisen yhteydessä varauduttu riittävillä pohjanvahvistuksilla.

Korjausvelkaa voi taklata automaation keinoin ja pitkäjänteisellä suunnittelulla

Kustannustehokas verkostojen saneeraus edellyttää laaja-alaista ymmärrystä talousveden laadun ja ympäristöolosuhteiden vaikutuksista verkostojen kuntoon. Rajalliset resurssit kannattaa ensin kohdentaa heikoimmassa kunnossa olevien rakenteiden paikallistamiseen esimerkiksi talousvesiverkostojen vuotavuuden selvityksillä, viemäriverkoston videokuvausten perusteella ja mahdollistamalla vuotavuuden seuranta riittävällä määrällä virtaaman mittauksia verkostossa.

Positiivista kehitystä vesihuoltoinfran omaisuudenhallinnassa on erityisesti viime vuosina saavutettu vesihuollon automaation kehittämisellä. Moni vesihuoltolaitos onkin kehitystoiminnassaan edennyt Smart Water -ideologian suuntaan. Edistyneellä ja älykkäällä laitosten ja verkostojen toiminnan automaatiolla on parannettu vesihuoltolaitosten prosessien ja verkostojen käyttöä, verkostojen painetasojen ja vuotavuuden valvontaa sekä järjestelmien energiataloudellisuutta. Näistä edistyksellisimmissä ratkaisuissa hyödynnetään uusimpia teknologioita vedenpumppausten optimoinnissa sekä kulutuksen seurannassa ja vuotojen havainnoinnissa, jolloin laitosten ja verkostojen käytettävyys paranee, verkostojen toiminnassa esiintyvien häiriöiden havainnointi tehostuu ja kokonaisuuksien hallinta paranee. Tällöin käyttäjien huomio kohdistuu oikeisiin asioihin, häiriötilanteiden selvittäminen nopeutuu ja saneerauksiin kohdennettavat rajalliset resurssit pystytään ohjaamaan paremmin sinne missä niillä on eniten vaikutusta.

Verkostojen saneeraaminen on halvempaa kuin yllättävistä vastoinkäymisistä aiheutuvat kustannukset ja yhteiskunnalliset vaikutukset. Saneerausvelan johdosta paine nostaa kuntalaisten vesimaksuja kasvaa. Jotta äkillisiltä investointitarpeen lisääntymisen aiheuttamilta vesimaksujen voimakkailta korotuksilta vältytään, tulee vesihuoltolaitosten laatia pitkän aikavälin suunnitelma saneerausten kohdistamisesta ja tähän liittyvä investointiohjelma, jolla vesimaksujen korotukset hallitaan pitemmän aikajänteen puitteissa.

Yhteistyö ja uudet innovaatiot johdattavat tulevaisuuteen

Ensimmäinen askel vesihuollon kehittämiseksi onkin usein yhteistyön lisääminen. Laitosten käyttöiän loppupäässä kunnat yhä useammin päätyvätkin tekemään yhteisiä hankkeita, joissa esimerkiksi kunnan jätevedet johdetaan toisen kunnan alueella sijaitsevaan laitokseen.

Vesihuollon toimintaympäristö on siis voimakkaassa murroksessa. Ympäristövaatimukset kiristyvät, uusia innovaatioita syntyy ja odotukset kasvavat. Mutta valmistautumalla huolella ja tekemällä työmme hyvin voimme sekä ottaa vesihuollon korjausvelan haltuun että vastata globaaleihin haasteisiin. Ja jatkaa maailman puhtaimman veden juomista Suomessa edelleen.

Tero Pyrhönen
Osaamisen johtaja, Vesi

Jarmo Antikainen
Suunnittelupäällikkö, Automaatio

Henri Haimi
Prosessiasiantuntija