BioFix 200 S

BioFix 200 S  Eesti esimene ülisuure eripinnaga heljuvtäidisega biokilereaktorpuhasti

                                                                               Infomaterjal

2018 suvel valmis Eesti esimene reoveepuhastikompleks, kus II astme biopuhastina võeti kasutusse ülisuure eripinnaga heljuvtäidisega biokilereaktor. Senini on meil ja mujal kasutatud biokilepuhastites täidismaterjali (biokilekandjad) eripinnaga 150-600 m²/m³, nüüdseks on maailmas aga tulnud kasutusele uudsel valmistustehnoloogial põhinevad ülisuure eripinnaga biokilekandjad, kus baktermassi asustamiseks eripind küünib kuni 5500 m²/m³. Piltlikult mahub ühte kuupmeetrisse üle poole hektari kasvupinda biopuhastust läbiviivatele bakteritele.  See võimaldab reoveepuhastites bioloogilise puhastuse, ka lämmastikuärastuse, viia uuele tasemele, sh muutuvad puhastid kordades kompaktsemaks ja odavamateks.

2016 aasta kevadel pöördus RannaRootsi Lihatööstuse AS meie firma poole  palvega viia läbi uuringud ning kavandada võimalused nende Kirimäe lihatööstustsehhi reoveepuhasti renoveerimiseks. Renoveerida tegelikult ei olnud midagi, seal oli kolm vana ja amortiseerunud BIO tüüpi puhastit, kust vesi voolas edasi kahte järjestikku ühendatud biotiiki.  Lihatööstuse reovee reostustase oli väga kõrge ning selline olukord oli ohtlik looduskeskkonnale ning läbi saastetasude mõjus ka omaniku rahakoti pihta.

Fixtec OÜ viis sama aasta suvel läbi seal esmased reoveeuuringud ning tegi ka modelleerimiskatsetusi sobivate reoveepuhastusvõtete leidmiseks. Seejärel osaliselt mõõdeti, osaliselt arvutati olemasolevate andmete põhjal tegelikkusele vastav reostuskoormus, pandi paika reoveepuhastustehnoloogilised lahendusskeemid  ning arvutati välja erinevate variantide maksumused.  Kindlaks eesmärgiks oli saada  minimaalsete kulutustega nõutav puhastustulemus. Nagu ikka, selliste objektide reovee omadused kõiguvad väga suures ulatuses, näiteks BHT₇ oli vahemikus 800-1700 mg/l. Kõiki kasutada olnud andmeid arvestades valiti koos tellijaga reoveepuhasti rajamise lähtekoormuseks 215 kgBHT₇/d (3600 ie), 200 m³/d, 14 m³/h. Mõni aasta tagasi oli neile tehtud aktiivmudatehnoloogilise reoveepuhasti rajamiseks eelarve, mis oli 0,9 mln  eurot. Tellija hakkas siiski otsima alternatiivlahendusi, kuna erasektoris tehakse enamasti kõik kulutused oma vahenditest ning puhasti rajamiseinvesteering tuli teha majanduslikult läbikaalutult. Seda ei saa kahjuks öelda paljude riigi poolt rahastatavate reoveepuhastite kohta.

Esmased majandusarvutused näitasid, et puhastustehnoloogiliselt tuleb valida tõhus mehaaniline ja keemiline eelpuhastus ning mitmeastmeline, kõrge efektiivsusega, biopuhastus. Kogu protsessi optimeerimiseks otsustati koos tellijaga rajada puhasti kahes etapis. Esmalt (2016-2017) ehitada välja reovee mehaaniline ja keemiline eelpuhastus ning biopuhastuse esimene aste ning seejärel ekspluatatsioonis vaadata, millised puhastustulemused saavutatakse ja kuidas need varieeruvad. I etapi põhisõlmed olid: rasvapüüdur, reovee ühtlustusmahuti, võrekaev, keemiline eelsadesti, I astme biopuhasti (nõrgbiofilter), tehnohoone koos kemikaaliannustussõlmega, jääksette kogumismahuti.

Puhastustulemused osutusid keskmiselt väga kõrgeteks, orgaanika (BHT) koormusest saadi puhasti I astmega maha 50-60 % . II astme biopuhasti dimensioneerimisel lähtekoormuseks valiti 90 kgBHT₇/d, arvestades ka lubatavat jääkreostust.

II astme biopuhastis otsustasime koos tellijaga kasutada tänapäeval efektiivseimat ja tõhusamat biopuhastusmeetodit, milleks on ülisuure eripinnaga biokilekandjatega bioreaktor. Bioreaktor kavandati neljaastmelisena, millest kolmes esimeses kasutatakse biokilekandjana heljuvtäidist eripinnaga 4500 m²/m³. Teatud tehnoloogilistel kaalutlustel kasutatakse neljandas (viimases) bioreaktoris staatilist biokilekandjat eripinnaga 200 m²/m³. Tulenevalt majanduslikest kaalutlustest rajati bioreaktor esialgu kolmeastmelisena, üks bioreaktor jäeti hetkel veel rajamata. Praegu on lõplikust biopuhastuse võimsusest puudu veel ca 30%.  Biopuhastikompleksi lõpus on laminaarsetiti koos täiendava kemikaaliannustusega.

RannaRootsi Lihatööstuse reoveepuhastusjaam  

Kuna biopuhastikompleks jäi planeeritust ühe bioreaktori võrra väiksemaks, otsustati üks vana olemasolev BIO tüüpi puhasti viia minimaalsesse konditsiooni, et ta kataks veidigi puuduolevat biopuhastuse jõudlust. Vanad BIO aktiivmudapuhastid olid väga amortiseerunud, kaks neist lammutati, kolmas aga pandi paralleelselt siiski uue biopuhastiga tööle. Kindlasti on sellest abi orgaanika vähendamisel, puuduseks aga fosforiärastuse puudumine ja heljumi väljakanne, kuna selle puhasti setiti ja vee väljavoolurennid on väga kehvas seisus. Sellest tulenevalt planeerisime biotiikidele kuni 10…15% järelpuhastusvõimet. Hetkel on veel tegemata hädavajalik biotiikide põhjasette eemaldamine ning vanale BIO puhastile ajutine fosforiärastus.

Koos biopuhastusega rajati puhastile ka jääksette tahendussõlm, seda vajadusest vähendada väljaveetava jääksette hulka. Puhasti eri sõlmedest väljuva jääksette kuivainesisaldus on ca 1%, peale esmast tahendamist kruvitahendis on selleks 6-9%. Tegemist ei ole jääksette lõpliku tahendamisega, kuna eeltahendatud sete veetakse välja lõpptahendamiseks suuremale puhastile. Eeltahendatud jääksette kogus on sõltuvalt koormusest ca 8 - 10 m³/d.

Bioreaktori aeratsioonikamber                                  Jääksette kruvitahendi

2018 hiliskevadel anti biopuhasti käiku ning senised puhastustulemused on väga head. Bioloogiline puhastus käivitus väga kiiresti. Tehnoloogiliseks eripäraks on käivitusfaasi ajal aeratsioonikambrites vee tugev vahutamine, kuid ajapikku see taandub. Kõrge eripinnaga heljuvtäidisega bioreaktorist väljuva vee näitajad on korralikud, vaatamata sellele, et puhasti töötab kohatise ülekoormusega. Biokilereaktortehnoloogia võimaldab ka ilma spetsiaalmeetmeid kasutamata, mis ei ole üldjuhul võimalik aktiivmudatehnoloogia korral, saavutada suhteliselt kõrget lämmastikuäratsuse efektiivsust. Bioreaktor on sisuliselt käivitusfaasis, lämmastikuärastuse jaoks vajalik biotsönoos araneb lõplikult välja veidi pikema perioodi jooksul, aga praeguseks on väljundvees juba  jääklämmastku sisaldus allpool tellija poolt nõutud taset, mis oli 60 mg/l. Algne lämmastikusisaldus reovees ukatub kuni 150 mg/l - ni. Nagu eespool mainiti, puhastil ei ole rakendatud spetsiaalset lämmastikuärastust, vaid tegemist on biokilereaktortehnoloogiale omase efektiga.

Puhasti ei ole veel kaua töös olnud, kuid koos omanikuga jälgitakse seal jooksvalt puhastustulemusi oluliste komponentide osas. Hetkel on puhastist kaks väljavoolu biotiikidesse, millest uue  bioreaktori osakaal on ca 2/3 üldisest veehulgast ja teine väljavool toimub vanast BIO tüüpi puhastist (osakaal ca 1/3). Veidi probleemne on hetkel selle vana BIO väljavool, samas uue bioreaktori veepuhastuse efektiivsus on väga hea. Tõenäoliselt lähitulevikus vana BIO likvideeritakse ja suurendatakse uue bioreaktori võimsust vajaliku tasemeni.  Alltoodud tabelis on esitatud mõningad puhastustulemused uuest bioreaktorist BioFix 200 S (väljavool bioreaktori setitist):

                           25.04.2018  03.06.2018   11.06.2018 ¹⁾   10.10.2018  12.12.2018                                                

BHT₇                      12 mg/l         15 mg/l            25 mg/l          20 mg/l          14 mg/l                   

Üldlämmastik                            33 mg/l            49 mg/l          30 mg/l          12 mg/l                   

Üldfosfor              1,5 mg/l       0,74 mg/l         0,75 mg/l                               2,3 mg/l                 

Heljum                                       31 mg/l           32 mg/l                                  34 mg/l                  

¹⁾  väljavool biotiigist  

Puhastisse siseneva reovee näitajad on lihastööstusele omaselt väga kõrgete reostusnäitajatega:

BHT₇ = 800 -1700 mg/l

N_üld = 80 -150 mg/l

P_üld = 15 -28 mg/l

HA = 130 -470 mg/l

Ülaltoodut arvestades on uue biokilereaktori orgaanikaärastus ja lämmastikuärastus käivitunud hästi, vaatamata sellele, et puhasti on  veidi ülekoormatud. Eriliselt edukaks tuleb lugeda lämmastikuärastust, kuna puhastil ei ole rakendatud spetsiaalset lämmastikuärastussüsteemi, see toimub paralleelse protsessina BHT alanemisega, tulemuse tagab biokiletehnoloogia väga kõrge lämmastikuärastusvõime, mis antud juhul on seotud kaasaegse  heljuvtäidise kasutamisega.

Konstruktsioonilisest lahendusest veel seda, et kogu selle koormuse juures on uue bioreaktori aerotankide kasulik maht hetkel summaarselt kõigest 31 m³.  Kogu puhasti installeeritud elektrivõimsus on 13,5 kW (ei sisalda settetahendusseadmestikku), millest kasutatakse ca 8,0 kWh. Hooldab puhastit üks inimene, koormus päevas on 2-3 tundi. Kogu tehnoloogia ja seadmestik planeeriti, osaliselt valmistati ja tarniti Fixtec OÜ poolt.

Puhasti on praeguseks tellijale maksma läinud ca 360 000 EUR+KM. See hind sisaldab ka settetahendusseadmestiku ja selle paigalduse maksumust, tehnohoone ehitusmaksumust ning vana BIO puhasti lammutamist. Kui settetöötluse osa välja jätta, oleks puhastikompleksi maksumuseks ca 320 000 EUR+KM. Arvestades algset reostuskoormust 215 kgBHT₇/d ning lubatud jääkreostust, kujunes 1 kgBHT₇/d kõrvaldamise ühikmaksumuseks ca 1 500 EUR+KM. Ühikmaksumus muutub veidi peale II astme biopuhasti lõplikul väljaehitamisel, 1 kgBHT₇ alandamise ühikmaksumuseks saab olema ca 1800 EUR+KM.   Tulemus on ca 4-5 korda madalamad Eestis praegu riigihangetega rajatud ja rajatavate reoveepuhastitega võrreldes.  Näiteks samal perioodil (2016-2017) läbi riigihanke rajatud ühes väikeasulas, mille uue puhasti projektvõimsus oli vastavalt planeeringule 75 m³/d, 470 ie ja  28,2 kgBHT₇/d, nähti eelprojektiga ette uue puhasti rajamiskuludeks 264 000 eur+KM. See teeb 1 kgBHT₇/d vähendamise ühikmaksumuseks lubatud jääkreostusega arvestades ca 10 000 EUR+KM, mis on eespool kirjeldatud lahendusest lausa 5,6 korda kallim. Ülaltoodud näide ilmestab olukorda, kus optimaalne tehnoloogiline lahendus ja õigesti planeeritud kulud annavad suurt efekti ja rahalist kokkuhoidu.

Samal perioodil (2016-2017) rajati reoveepuhasti ka Harjumaal paiknevale Lunden Foods OÜ-le. Tegemist on ülikõrge reostusastmega reoveega, kus BHT₇ sisaldus on kohati üle 3000 mg/l. Kuna nimetatud tööstusettevõte paikneb asulas, siis kliendi eesmärgiks oli vähendada asulakanalisatsiooni üleantava reovee reostusastet, mille läbi alaneksid reostustariifid ja väheneks surve rahakotile. Vastavalt kliendi soovile nähti ette BHT₇ sisalduse vähendamine allapoole 1000 mg/l.  Fixtec OÜ tegi taaskord läbi esmased mudelkatsetused, analüüsis seni teadaolevat alginfot reovee koostisest ning arvutas läbi mitmed variandid tehnoloogiliselt soodsaima lahenduse leidmiseks. Soodsaimaks ja nõudeid tagavaimaks tehnoloogiliseks lahenduseks sai reovee keemiline eelsadestamine ning biopuhastus nõrgbiofiltris. Hüdrauliline koormus on 40 m³/d, reostuskoormus puhastile on seega 120 kgBHT₇/d. 

Lunden Foods reoveepuhasti rajamine     Keemiline eelsadesti

Fixtec OÜ oli seal peale puhasti valmimist vastutav ka ekspluatatsiooni eest ning perioodil 2017-2018 saadi keskmiseks BHT₇ sisalduseks peale reovee puhastamist 750 mg/l, alles jäi esmasest reostuskoormusest 30 kgBHT₇/d (25%). Kogu puhastikompleksi (rasvapüüdur, võrekaev, pumpla koos ühtlustiga, keemiline eelsadesti, biofilter ja jääksettemahuti) seadmestiku tarnemaksumus oli ca 100 000 EUR+KM, koos paigaldusega kokku ca  150 000 EUR+KM. Investeeringu ümberarvutamisel BHT alandamiseks (antud juhul 75%) tehtud kulutustele kujunes 1 kgBHT₇/d  kõrvaldamise ühikmaksumuseks ca 1700 EUR+KM. Reoveepuhasti tehnoloogia ja puhasti põhisõlmed kavandati ning seadmestik tarniti Fixtec OÜ poolt.

Ülaltoodud näited on faktid. Need ilmestavad olukorda, kus kaasaegseid tehnoloogilisi lahendusi ning seadmestikku kasutades on võimalik reoveepuhastite rajamisel kulud ka tegelikkuses optimeerida ja saavutada soovi korral suurt rahalist kokkuhoidu.