Kirimäe BioFix 200S
Kirimäe reoveepuhasti − Eesti esimene ülisuure eripinnaga heljuvtugimaterjaliga biokilereaktor BioFix 200 S
2018. aasta suvel valmis Kirimäel Eesti esimene reoveepuhastikompleks, milles bioloogiline puhastus toimub ülisuure eripinnaga heljuvtugimaterjaliga biokilereaktoris. Kui varem kasutati sellistes puhastites tugimaterjale eripinnaga 150−600 m2/m3, siis nüüd on maailmas saadaval uudsel valmistustehnoloogial põhinevad ülisuure eripinnaga heljuvtugimaterjalid, mille eripind on isegi 5500 m2/m3. Piltlikult öelduna tähendab see seda, et selle materjali ühes kuupmeetris on reovett puhastavate mikroorganismide jaoks kasvupinda üle poole hektari. See võimaldab viia nii bioloogiline puhastus kui ka lämmastikuärastus uuele tasemele ning muuta puhastid kordades kompaktsemaks ja odavamaks.
2016. aasta kevadel pöördus AS Rannarootsi Lihatööstuse meie poole palvega uurida ja kavandada võimalusi Kirimäe tsehhi reoveepuhasti (kolm vana ja amortiseerunud BIO-tüüpi puhastit, millest vesi voolas kahte järjestikusse biotiiki) renoveerimiseks. Sobiva lahenduse leidmiseks korraldasime sama aasta suvel esmased reoveeuuringud ning tegime ka modelleerimiskatseid. Seejärel osalt mõõtsime, osalt arvutasime olemasolevate andmete põhjal lihatööstuse reostuskoormuse, valisime reoveepuhastuse tehnoloogilised lahendusskeemid ning arvutasime eri variantide maksumused. Eesmärgiks seadsime saavutada nõutav puhastustulemus minimaalsete kulutustega. Et reovee omadused kõiguvad väga suures ulatuses (BHT7 = 800−1700 mg/l), tuli valida mõistlik reostuskoormus, millest puhastisõlmede dimensioneerimisel lähtuda. Kõiki kasutada olnud andmeid arvestades valisime koos tellijaga kavandatava reoveepuhasti arvutuskoormuseks 215 kgBHT7/d (3583 ie) ning arvutusvooluhulgaks 200 m3/d (14 m3/h).
Et meil oli teada, kui palju tellija raha puhasti rajamiseks planeerinud on (varem kavandatud aktiivmudapuhasti eelarve oli 0,9 mln EUR), tuli koostada soodsaim tehnoloogiaskeem nõutava puhastusastme saavutamiseks. Otsustasime, et vaja on tõhusat mehaanilist ja keemilist eelpuhastust ning tõhusat mitmeastmelist biopuhastust. Et saada võimalikult head lahendust, otsustasime koos tellijaga rajada puhasti mitmes etapis: esmalt (aastatel 2016 ja 2017) ehitada seadmed reovee mehaaniliseks ja keemiliseks eelpuhastuseks ning biopuhasti esimene aste, vaadata, millised on puhastustulemused, ning seejärel kindlaks määrata edasine tegevus.
Esimene ja teine ehitusjärk
Esimesel ehitusjärgul rajati võrekaev, rasvapüüdur, reovee ühtlustusmahuti, kemikaaliannustus-eelsetiti, biopuhasti esimene aste (nõrgbiofilter), tehnohoone koos kemikaaliannustussõlmega ja jääksette kogumismahuti.
Paljulubavatele puhastustulemustele tuginedes (BHT-koormus vähenes kohati lausa 70 %) asuti ellu viima teist ehitusjärku, milles otsustasime koos tellijaga rakendada tänapäeva tõhusaimaid seadmeid − ülisuure eripinnaga biokilekandjaga biokilereaktoreid. Arvestades esimese ehitusjärguga saavutatud biopuhasti koormuse 50–60-protsendilist alanemist valiti biokilereaktori arvutuskoormuseks 90 kgBHT7/d, s.o ca 42 % algreostuskoormusest.
Teine ehitusjärk (vt jooniseid 1 ja 2), mis hõlmas biokilereaktori toitepumplat, kolmeastmelist sundõhustusega bioreaktorit (esimesed astmed ülisuure eripinnaga heljuvtugimaterjaliga ning kolmas püsitugimaterjaliga) ning laminaar-järelsetitit koos kemikaaliannustiga (juhuks, kui on vaja täiendavat fosforisadestust), anti käiku 2018.a hiliskevadel ning puhastustulemused olid väga head. Bioloogiline puhastus käivitus kiiresti. Bioreaktori suure eripinnaga heljuvtugimaterjaliga (vt joonist 3) astmetest väljuva vee näitajad olid korralikud vaatamata sellele, et nad töötasid ülekoormusega (vt tabelit 1). Tõestus ka see, et biokiletehnoloogia võimaldab erimeetmeid rakendamata (mida ei saa öelda aktiivmudatehnoloogia kohta) suhteliselt tõhusalt ärastada lämmastikku. Kuigi lämmastikuärastuseks vajalik biotsönoos arenes lõplikult välja mõne kuu jooksul, oli väljavooluvee jääklämmastikusisaldus juba üsna varsti 30−49 mg/l (reovee alglämmastikusisaldus 80−150 mg/l).
Tabel 1. Kirimäe tsehhi reovee puhastustulemused pärast teise ehitusjärgu valmimist
(väljavooluvesi bioreaktori järelsetitist)
25.04.2018 03.06.2018 11.06.2018 1) 10.10.2018
BHT7 mgO2/l 12 15 25 20 (norm 25 mgO2/l)
Üldlämmastik mg/l 33 49 30 (norm 60 mg/l)
Üldfosfor mg/l 1,5 0,74 0,75 (norm 2 mg/l )
Heljum mg/l 31 32 (norm 35 mg/l)
1) väljavooluvesi biotiigist
Joonis 1. Kirimäe reoveepuhasti esimese ja teise ehitusjärgu tehnoloogiaskeem: 1 rasvapüüdur; 2 ühtlustusmahuti; 3 võrekaev; 4 pumpla; 5 jaotuskaev; 6 kemikaaliannustus-eelsetiti K29; 7 nõrg-biofilter B180; 8 jääksettemahuti; 9 tehnohoone; 10 settetahendi; 11 kemikaaliannustus-sõlm; 12 tahendatud sette mahuti; 13 biokilereaktorite toitepumpla; 14 kolmeastmeline biokilereaktor; 15 biokilereaktori järelsetiti (laminaarsetiti)
Reoveepuhastile rajati ka jääksette tahendussõlm, et vähendada väljaveetava jääksette hulka. Puhasti eri sõlmedest väljuva sette kuivainesisaldus on ca 1 % ning pärast esmast tahendamist kruvitahendis (joonis 4) 6−9 %. Eeltahendatud sete, mida koguneb ca 10 m3/d, veetakse lõplikuks tahendamiseks Haapsalu linna reoveepuhastisse.
Joonis 2. Kirimäe reoveepuhasti BioFix 200 S pärast teise ehitusjärgu valmimist
Joonis 3. Vaade bioreaktori õhustuskambrile Joonis 4. Jääksette kruvitahendi
Kolmas ehitusjärk
2020. aasta kevadel alustati reoveepuhasti kolmanda ehitusetapiga, s.o lisati teine biokilereaktoriliin. Vahepeal oli Keskkonnaamet kehtestanud AS-le Rannarootsi Lihatööstuse väljavooluvee lämmastikusisalduse uueks piirväärtuseks varasema 60 mg/l asemel 21 mg/l. Seetõttu lisasime tehnoloogilisse skeemi (joonis 5) seguri ja heljuvtäidisega anox-mahuti ning puhasti varustati suurema jõudlusega pöördkolb-õhupuhuriga. Praegu töötab puhasti täisvõimsusel, kusjuures bioloogiline puhastus toimub kolmeastmelises kaheks paralleelliiniks jagunevas ülisuure eripinnaga (5500 m2/m3) heljuvtugimaterjaliga sundõhustatavas biokilereaktorikompleksis.
Joonis 5. Kirimäe reoveepuhasti biopuhastuskompleksi tehnoloogiaskeem pärast kolmanda ehitusjärgu valmimist: 1 biokilereaktorite toitepumpla; 2 seguriga anox-mahuti; 3 ja 4 teise ehitusjärgu aegne 1. biokilereaktoriliin ja laminaar-järelsetiti; 5 ja 6 uus, 2. biokilereaktoriliin ja laminaar-järelsetiti
Täiustatud puhasti käivitati 2020 aasta juuli lõpus ning esimesed kontrollanalüüsid tegime 27.08.2020, s.o pärast neljanädalast käivitusperioodi. Mõlemad bioreaktoriliinid olid väga hästi tööle hakanud ning puhastustulemus oli mõlemas liinis ühesugune (vt tabelit 2), mis näitab puhastusprotsessi häälestuse korrektsust. Erilist huvi pakkunud lämmastikuärastus osutus eeskujulikuks. Samal kuupäeval võeti kontrollanalüüs ka biotiigi väljavooluveest (mis iseloomustab küll ca kümne päeva tagust sissevoolu), mille BHT7 oli ca kaks korda väiksem, lämmastikusisaldus aga sama suur (26 mg/l) kui bioreaktori väljavooluveel. See näitab, et tõhus bioloogiline puhastus koos lämmastikuärastusega oli käivitunud väga kiiresti, umbes kolme nädalaga. Puhastile tehti seejärel lõpphäälestus ning kõik seni meie kasutada olevad kontrollanalüüsid näitavad suurepäraseid puhastustulemusi. Vaatamata sellele, et biokilereaktorite maksumus ja ehitustööde üldmaht on tavapärase aktiivmudapuhastiga võrreldes ca kolm korda väiksem, on nende puhastusvõime väga suur. See lubab väita, et ülisuure eripinnaga biokilereaktorid on reoveepuhastuse homne päev.
Tabel 2. Kirimäe reoveepuhasti biotiigi väljavooluveest võetud proovide analüüsitulemused pärast kolmanda ehitusjärgu lõpetamist
BHT7 Heljum Üldfosfor Üldlämmastik pH
mg O2/l mg/l mg/l mg/l
27.08.20201) 29 26
27.08.20202) 34 26
27.08.2020 12 26
14.09.2020 23 35 1,9 21 7,7
12.10.2020 7,6 16 0,96 15 7,6
17.11.20203) 7,9 29 1,9 9,3 7,9
23.11.2020 16 28 1,7 11 7,6
21.12.2020 9,5 17 0,67 12 7,6
25.01.2021 18 25 0,89 8,5 7,6
22.02.2021 15 28 1,0 15 7,2
15.03.2021 8,4 22 0,5 11 7,6
19.04.2021 11 30 0,6 10 8,9
24.05.2021 23 49 1,0 9,4 8,9
28.06.2021 23 26 0,97 7,1 8,7
27.07.2021 13 13 1,0 13 7,5
23.08.2021 5,2 7,1 1,0 7,2 7,6
12 kuu keskmine puhastustulemus (september 2020 - august 2021):
BHT 7 : 13,9 mg/l
Heljum: 25 mg/l
Üldfosfor: 1,1 mg/l
Üldlämmastik: 11,5 mg/l
Puhastisse sisenev (4):
21.12.2020 1300 290 20 140 6,3
(1) Fixtec OÜ kontrollanalüüs 1. bioreaktoriliini väljavooluveest enne biotiiki
(2) Fixtec OÜ kontrollanalüüs 2. bioreaktoriliini väljavooluveest enne biotiiki
(3) Keskkonnaameti kontrollanalüüs
(4) Proov ühtlustusmahutist, s.o esmase mehaanilise puhastuse läbinud reoveest
Kirimäe reoveepuhasti tehnilise lahenduse kirjeldusele võib lisada, et bioreaktorite summaarne kasulik maht on kõigest 60 m3 ning kogu puhasti installeeritud elektrivõimsus 15 kW (ei sisalda settetahendusseadmestikku), millest praegu kasutatakse ca 10 kWh. Puhastit hooldab üks inimene, koormus 2−3 tundi päevas.
Puhasti esimene ja teine ehitusjärk läksid tellijale maksma ca 360 000 EUR+KM ning kolmas ehitusjärk 106 000 EUR+KM, kogumaksumus seega 466 000 EUR+KM. See hind hõlmab ka settetahendusseadmestikku ja selle paigaldamist, tehnohoone ehitamist ning vana puhasti BIO lammutamist. Kui settetöötluse osa välja jätta, oleks puhastikompleksi maksumus ca 426 000 EUR+KM. Arvutuskoormuse 215 kgBHT7/d (3583 ie) korral kujuneb 1 kgBHT7/d kõrvaldamise ühikmaksumuseks 1 981 EUR+KM (ühe ie kohta 119 EUR+KM). Need arvud on ca 2−3 korda väiksemad kui teistel Eestis praegu rajatavatel reoveepuhastitel.
Märksõnad
- puhasti, puhastid, reoveepuhasti, reoveepuhastid, veepuhastus, biopuhasti, reovesi
- filter, filtrid, veefilter, veefiltrid, rauafilter, rauaärastusfilter, veepehmendus, veepehmendusfilter, joogiveepuhastus, joogiveepuhastusfilter
- puhur, puhurid, kompressor, õhukompressor, Clack, HUFO
