TalTechi emeriitprofessor
Maailmas üha pakilisemaks muutuvatele reovee küsimustele on leitud erinevaid lahendusi ning Eestil on võimalik teistelt riikidelt õppida.
Kui 16. aprillil Trialoogis ilmunud arvamusloos oli juttu sellest, et isegi Eestis tuleks hakata vaikselt mõtlema reovee taaskasutamisele (ehkki meil veel tõsist veekriisi ei ole), siis nüüd annan ülevaate, kuidas on mujal maailmas reovee küsimusi lahendatud. Kas meil on teistelt riikidelt midagi õppida?
Tasub korrata üle, et inimkonna juurdepääs globaalsetele veevarudele on drastiliselt halvenenud. Kui 1950. aastal võis kättesaadavust hinnata sajaprotsendiliseks, siis 2025. aastaks on see arenenud riikides langenud 60 protsendini ja arenevates põuase piirkonna riikides isegi 15 protsendini. Sellise olukorra tõttu ongi juba paljud riigid hakanud taaskasutama kommunaalreovett kas osaliselt või täielikult tarbeveena.
Reoveepõhist tarbevett on rakendatud mitmetes USA osariikides, Namiibias, Austraalias, Belgias, Ühendkuningriigis, Lõuna-Aafrikas, Singapuris. Kõigis nendes projektides on alati olnud prioriteetsel kohal tervishoid, keskkond ja riskijuhtimine (Tortajada. Clean Water, vol.3, no.22, 2020).
Edumeelsed näited USA-st ja Singapurist
Ameerika Ühendriikides on töötatud välja kõigist riikidest suurim arv reovee taaskasutusprojekte, mis edendavad ringlusse võetud reoveest pärineva vee ohutut taaskasutamist.
USA-s puuduvad tarbevee korduskasutamiseks konkreetsed föderaalsed eeskirjad, aga kogu joogivesi peab vastama föderaal- ja osariigi veekvaliteedi eeskirjadele – ohutu joogivee seadusele (Safe Drinking Water Act) ja puhta vee seadusele (Clean Water Act). Paralleelselt nende seadustega on mitmed osariigid välja töötanud oma eeskirjad või juhised, mis reguleerivad reovee kaudset joogikõlblikku taaskasutamist, samas kui rajatisi, mis toodavad taaskasutatud reovett otseselt joomiseks, kaalutakse praegu hoolikalt iga juhtumi puhul eraldi.
Et tagada piisavas kogusest puhast vett, on Texase osariigid Big Spring ja Wichita Falls rakendanud otsest joogikõlbulikku taaskasutamist kui kõige tõhusamat ja sagedastest põuaperioodidest johtuvalt isegi ainsat võimalust.
California on joogivee kaudse taaskasutamise osas olnud kõige progressiivsem osariik, millel on ka enim arenenud reguleeriv raamistik. Rohkem kui 50 aasta jooksul on mitmed linnad viinud ellu plaanitud põhjaveebasseinide täiendamist taaskasutatud veega. Tuntuim ja suurim reovee taaskasutusprojekt Californias, USA-s ja üle maailma on Orange’i maakonna põhjaveevarude täiendamise süsteem (Orange County Groundwater Replenishment System). Süsteem varustab taaskasutatud joogiveega u. 850 000 inimest (Lahnsteiner et al. Journ. Water Reuse and Desalination, 8(1):14-28, 2018).
Singapuris lükati 2003. aastal pikaaegse strateegia osana käima NEWater (nagu taaskasutatud vett seal nimetatakse), mille eesmärk on mitmekesistada veevarusid ja vähendada Singapuri sõltuvust Malaisia veest, mida imporditakse Johorist. Taaskasutatud vee osakaal praeguse Singapuri igapäevasest veevajadusest on kuni 40 protsenti.
Euroopas vaid üksikud näited
Euroopa Liit tunnistab, et on tähtis vähendada kasvavast veepuudusest tingitud survet veekeskkonnale ja julgustab ressursse tõhusamalt kasutama. Reovee korduskasutamise praegune poliitika ei hõlma siiski otsest või kaudset taaskasutust joogiveena, vaid jätab otsustamise liikmesriikide pädevusse, esialgu keskendutakse põllumajanduses vajaliku niisutusvee tootmisele.
Ainsad Euroopas seni rakendatud projektid on Langfordi taaskasutusskeem Ühendkuningriigis ja Torrelle tehas Belgias. Mõlemad toodavad vett, mida kasutatakse kaudselt joogiveevarustuseks. Langfordi ringlussevõtuskeem toimib ainult siis, kui Chelmeri jõe vooluhulk on madal, põuaperioodidel annab see kuni 70% vooluhulgast. Belgias varustab Torrelle tehas ohutu joogiveega lähedalasuva kogukonna 60 000 inimest ning vett kasutatakse ka Saint-André luiteveekihi kunstlikuks taastamiseks, et vältida merevee sissetungi (Tortajada. Clean Water, vol.3, no.22, 2020).
Reovee taaskasutusega kaasnevad tehnoloogilised väljakutsed
Joogivee tootmisel ükskõik millisest lähteveest on alati kolm peamist eesmärki: 1) toota ohutut vett; 2) toota esteetiliselt meeldivat vett ning 3) tagada, et rakendatud tehnoloogia ei tekitaks olemasolevate probleemide kõrvale uusi. Joogivee otsesel tootmisel reoveest on neid nõudeid kahtlemata eriti keeruline täita. Klassikalisest veetehnoloogiast (koagulatsioon, selitamine, filtrimine) siin ei piisa, vaid peab rakendama kaasaegseid protsesse (membraaneraldus, osoonimine, süvaoksüdatsioon (AOP) jt).
Kõige pikemaajalised kogemused kommunaalreovee otsesel taaskasutamisel joogiveena on Namiibia pealinnal Windhoekil, kus esimene Goreangabi reovee taaskasutusjaam (4800 m3/d) lasti käiku juba 1968. aastal ning teine, veidi muudetud tehnoloogiaga jaam (24 000 m3/d) 2002. aastal. Mõlemal korral eelnesid tööstuslikule rakendusele labori- ja pilootkatsed. Lähteveeks oli bioloogiliselt puhastatud kommunaalreovesi, milles oli määratud kindlaks keemiliste saasteainete, mikroplasti ning patogeenide sisaldus.
Mõlema jaama põhiprotsesside hulka kuulusid eelosoonimine, koagulatsioon (FeCl3), surveflotatsioon (DAF), mitmekihiline filtrimine (antratsiit/liiv), lõpposoonimine, aktiivsöe adsorptsioon (BAC/GAC), kloorimine, ultrafiltratsioon, kloorimine ning vee stabiliseerimine NaOH-lahusega. Ultrafiltratsiooni ülesandeks oli eemaldada täielikult bakterid, viirused ja algloomad.
New Goreangabi jaam on täielikult automatiseeritud. Peamised “online”-mõõturid määratlevad hägusust, pH-d, juhtivust, hapniku, vaba kloori, UV245, TOC, fekaalse Coli, Giardia/Crypto ja viiruste sisaldust. Pisteliselt analüüsitakse joogivees tuntumaid kemikaale ja mikroplasti. Tegevuskulud kokku on 0,72 €/m3 (kapitalikulud 0,12 €/m3 ja ekspluatatsioonikulud 0,60 €/m3). (Menge et al. Water Sci.Techn., vol.1, no.1, 97-106, 2001). Kokkuvõttes on New Goreangabi jaamas rakendatud kõiki kaasaegse veetehnoloogia protsesse, v.a lõppdesinfitseerimine tavalise klooriga.
USA-s ehitatud reovee otsese taaskasutamisega jaamades kasutatakse lõppdesinfitseerimiseks kas ClO2, UV-kiirgust või UV/ClO2 kombinatsiooni, mida peetakse viimaste uuringute alusel parimaks variandiks. Texase Big Springsi RVPJ (7500 m3/d, 2013) tehnoloogia on rajatud membraanprotsessidele (MF + RO) koos aktiivsöel põhineva lõppadsorptsiooniga (GAC) ning UV-kiirgusele toetuva desinfitseerimisega. Whichita Fallsi RVPJ (11 365 m3/d, 2014) kasutab väga sarnast tehnoloogiat selle erinevusega, et GAC-protsess puudub ning lõppdesinfitseerimine toimub ClO2 lisamisega.
Hiljuti viidi USA Georgia, Texase, California ja Florida osariikide neljas linnas läbi reovee otsese taaskasutuse sobivusküsitlus, mis näitas, et 50% küsitletutest oli poolt, 30% vastu ja 20% ei osanud vastata. Samal ajal peab märkima, et Texase osariigi elanikud on aeg-ajalt esitanud joogivee lõhna, maitse ja mineraalse koostise asjus kaebusi, mida praegu ka uuritakse.
Reovee kaudse taaskasutuse parimaks näidiseks on California Orange’i maakonna põhjaveevarude täiendamise süsteem (325 545 m3/d), kus reoveejaama heitvesi, mis on läbinud koagulatsiooni, selitamise ja eelfiltrimise, suunatakse täiendavalt läbi mikrofiltrite ja pöördosmoosfiltrite ning desinfitseeritakse UV-kiirgusega. Tegevuskulud kokku moodustavad 0,22 €/m3.
Singapuri NEWateri joogivesi (76 000 m3/d) pärineb samuti reoveepuhastite heitveest, mis suunatakse läbi viieastmelise järelpuhastusprotsessi: mikrofiltratsiooni, ultrafiltratsiooni, pöördosmoosi, UV-kiirgusega desinfitseerimise ning keemilise stabiliseerimise. Umbes 6% puhastatud veest kasutatakse kaudselt joogiks, 94% aga tööstuses tehnoloogilise veena (Global Water Forum, January 15, 2018).
Kas valida otsene (DPR) või kaudne (IPR) reovee taaskasutus?
Senine praktika võimaldab reovee otsese ja kaudse taaskasutuse osas üht-teist kõrva taha panna. Otsese kasutusviisi suurim eelis on kulude kokkuhoid, kuna joogivee tootmine ja reovee puhastamine toimuvad tavaliselt ühes kohas või lähestikku asuvates kohtades, mistõttu pole toote kohaletoimetamiseks vaja suurt pumpamiskaugust. Teine eelis on veeohutus, kuna DPR-süsteemides läbib vesi lühikese vahemaa, mis jätab välistele teguritele vähe võimalusi seda mõjutada.
Otsese taaskasutuse puudustena peab märkima esiteks salvestuspuhvri vajadust, mis võimaldab tasakaalustada veetootmise ja veekasutuse vahelist erinevust ja veekvaliteedi varieeruvust ning anda aega vees leiduvate saasteainete tuvastamiseks ja neile reageerimiseks.
Teiseks tuleb mainida ohutusprobleeme: kuna DPR-i ei ole laialdaselt rakendatud, puudub teadusringkondades selle ohutuse osas üksmeel. Muret tekitab, kuivõrd tõhusad on otsesed reovee taaskasutussüsteemid ravimite, hügieenitoodete ja sisesekretsioonisüsteemi häirivate kemikaalide täielikul eemaldamisel veest.
Olulisemate DPR-iga seotud probleemide hulka kuulub nn “ökk-tegur” – üks põhjusi, miks pole otsest reovee taaskasutust laialdasemalt rakendatud. Kuna suur osa avalikkusest on DPR-i suhtes valesti informeeritud või neil on nähtuse suhtes negatiivsed tunded, võib selliste süsteemide kasutuselevõtt eeldada omavalitsustelt suhtekorraldajate palkamist.
Kaudse reovee taaskasutuse eeliseks on see, et täiendavalt puhastatud reovesi juhitakse kõigepealt keskkonda – jõkke, järve või põhjaveekihti. Paljud veespetsialistid usuvad, et kui töödeldud vesi viibib keskkonnasüsteemis, võimaldab see lagundada füüsikaliste või bioloogiliste protsesside abil järelejäänud saasteaineid. Võimalikke riske võib minimeerida ka vee lahjendamisega keskkonnas, mis vähendab esineda võivate saasteainete kontsentratsiooni. Eeliseks võib lugeda ka üldsuse positiivset suhtumist, sest arvatakse, et kui lisada mingi keskkonnapuhver, annab see toodetud joogivee ohutuse suhtes parema garantii.
IPR-i puuduste hulka kuuluvad kõigepealt kõrgemad kapitali-ja tegevuskulud. Vee puhastusseadmetest sobivasse keskkonnapuhvrisse viivate ülekandesüsteemide ehitamine ja hooldus võib osutuda kulukaks. Lisakulud tulenevad ka vee pumpamisest pikkade vahemaade taha. Lisaks peetakse reovee kaudse taaskasutuse süsteemi ebatõhusaks – sama vett töödeldakse sisuliselt kaks korda, mis raiskab mõne eksperdi arvates aega ja ressursse.
Samuti kasutavad paljud IPR-skeemid reoveepuhastusprotsessis pöördosmoosi ja täiustatud oksüdatsiooni, mis eemaldab põhjaveest põhjalikult kõik saasteained. Kõrge puhastusastmega vesi suunatakse seejärel tagasi keskkonnapuhvrisse, kus see seguneb lähteveega. Mõnel juhul on see suurendanud orgaanilise süsiniku ja lahustunud tahkete ainete koguhulka töödeldavas vees, mis võib mõjutada joogiveejaama veepuhastuskulusid.
Ja lõpuks, avalikkus ei toeta IPR-i sugugi sajaprotsendiliselt. Ehkki kaudset reovee taaskasutust aktsepteeritakse otsesest kasutusviisist rohkem, on see endiselt vastuoluline, kuna tajutakse, et taaskasutatud reovee lisamine loodusvette võib halvendada viimase kvaliteeti.
Pariisi reoveemuuseumis (Musée des égouts de Paris) avanev vaade. Foto: Jan Kaus
Reovee taaskasutuse riskid ja nende maandamise võimalused
Iga joogiveeallika puhul on esmatähtis kaitsta inimeste tervist ja keskkonda, olgu vesi siis taaskasutatud või mitte. Tagamaks, et taaskasutatud vesi oleks joogiks ohutu, on ülioluline, et see vastaks patogeenide ja kemikaalide föderaalsetele, osariiklikele ja kohalikele standarditele, et seire oleks tugev, igakülgne ja pidev ning aruandlus ja auditeerimine sõltumatud (Tortajada. Clean Water, vol.3, no.22, 2020).
Reovee taaskasutussüsteemi töökindlust mõjutavad mitmed tegurid: (1) reovee omaduste varieeruvus; (2) tavapärastele (st bioloogilistele) töötlemisprotsessidele omane varieeruvus; (3) täiustatud veepuhastusprotsesside varieeruvus; (4) veejaama mehaaniliste seadmete töökindlus ja (5) seire tõhusus (Asano et al. Water Reuse, McGraw-Hill, N-Y, 2007).
Patogeene ja kemikaale tõhusalt, usaldusväärselt ning piisaval määral tõkestavat veepuhastusprotsesside integreerimist nimetatakse veepuhastuse “mitmebarjääriliseks lähenemisviisiks”. Erinevate tehnoloogiliste barjääride sõltumatus on süsteemi töökindluse ja ohutuse võtmeaspekt.
Kuigi joogiveeks kasutatavate korduskasutusprojektide puhul kiputakse toetuma mitmetele barjääridele, mis kannavad hoolt veepuhastuse üldiste eesmärkide saavutamiseks vajalike kumulatiivsete sammude eest, eeldatakse üldiselt, et need kõik vastavad patogeenide täieliku likvideerimise tingimusele. See tähendab, et tehnoloogia terviseohutus peaks säilima isegi siis, kui üks barjääridest ei tööta.
Kemikaalide puhul eeldatakse, et vee üldise kemikaalikoormuse vähendamiseks kasutatakse mitmeid töötlemisetappe. Võrreldes patogeenidest tulenevate ägedate riskidega, mille puhul võib isegi lühiajaline kontakt inimeste tervist tõsiselt kahjustada, on kemikaalide mõju tarbijale siiski pigem krooniline, pikaajalise kokkupuutega seotud risk. USA Keskkonnakaitse Agentuur USEPA on reguleerinud mikroobsed saasteained de minimis tasemel 10–4, mis tähistab kindla patogeeniga seotud aastast individuaalset nakatumisriski (Drewes. Journ.Water Reuse and Desalination, 5(1):1-7, 2015).
Teadmiste lüngad ja uurimisvajadused
Üha suurem murekoht on sageli kasutatavate kemikaalide ja tekkivate saasteainete olemasolu, seda isegi väikestes annustes, ning nende mõju inimeste tervisele ja ökosüsteemidele. On eriti oluline avastada kemikaale esmapilgul täielikult puhastatud veest, kuna need võivad põhjustada ägedaid või kroonilisi haigusi.
Paremad eeskirjad, parem töötlemine ja pidev seire aitavad lahendada eespool nimetatud probleeme ja järgida joogivee kvaliteediparameetreid. Tähtis roll on ka veebipõhisel andmeanalüüsil ja elanikkonna veearuandluse süsteemil, kuna need parandavad andmete kogumist ja teabe kättesaadavust (Tortajada. Clean Water, vol.3, no.22, 2020).
Selleks et mõista esilekerkivate saasteainete riske, on viidud läbi suuri, toksikoloogilistel ja epidemioloogilistel analüüsidel põhinevaid uurimistöid. Praegu aga tugineb tervise- ja keskkonnakaitse ainult keemiliste ja mikrobioloogiliste parameetrite mõõtmisel ning formaalsete riskihindamise protsesside rakendamisel.
Tähtsaim küsimus: kas reovee taaskasutus on ohutu?
Riskiteabe tuvastamine, kvantifitseerimine ja kasutamine peaks andma teavet sotsiaalsete ja keskkonnamõjude ning -kasude ja finantskulude kohta. Toime haavatavatele rühmadele – imikutele, eakatele, rasedatele naistele ja haigestunud inimestele – mõistetakse praegu vähe ning võimalikud mõjud nõuavad täiendavaid uuringuid.
Reovee otsese taaskasutamise korral tähendab keskkonnapuhvri puudumine lühemaid reaktsiooniaegu tekkinud riketele, mis võivad mõjutada veejaama operaatorite suutlikkust peatada spetsifikatsioonile mittevastava vee liikumist. Nendel juhtudel eeldatakse, et seire ja konstrueeritud puhvrid tagavad samaväärse rahvatervise kaitse ja reageerimisaja ka siis, kui veekvaliteedi nõuded ei ole täidetud (Tortajada. Clean Water, vol.3, no.22, 2020).
