Biologické čistenie odpadových vôd + ultrafiltrácia + DTRO popis toku procesu

Cesta procesu je MBR + DTRO. Táto cesta kombinuje biologickú a fyzikálnu úpravu, plne využíva výhody každej z nich a zároveň prekonáva ich príslušné nevýhody. To zaisťuje stabilné a spoľahlivé čistenie, ktoré spĺňa štandardy vypúšťania, pričom šetrí pôdu, investičné a prevádzkové náklady a uľahčuje prevádzku a riadenie.

Biologický systém zahŕňa homogenizačnú a vyrovnávaciu nádrž, homogenizačnú nádrž, denitrifikačnú nádrž, nitrifikačnú nádrž, systém úpravy kalu a pomocné systémy (napájacie čerpadlá, systémy skladovania chemikálií, chladiace systémy a všetky jednotlivé zariadenia neuvedené v iných systémoch).

Výluh z vyrovnávacej nádrže sa najskôr zdvíha do vrecového filtra inštalovaného nad homogenizačnou nádržou. Vrecový filter dokáže zachytiť častice väčšie ako 0,5 mm. Filtračné vrecká je potrebné vymeniť, keď tlaková strata dosiahne určitú hodnotu. Filtračné vrecká možno po vyčistení znova použiť.

Prefiltrovaný výluh steká samospádom do homogenizačnej nádrže. Miešačka vo vnútri nádrže premiešava a mieša výluh z rôznych zdrojov a v rôznych časoch, čím sa dosiahne homogenizácia a stabilizácia prítoku do ďalších zariadení na úpravu. Biologický systém pozostáva hlavne z denitrifikačnej nádrže, nitrifikačnej nádrže, odpeňovacieho systému a chladiaceho systému. V biologickom systéme sú zahrnuté aj pomocné zariadenia z iných systémov. Je tu jedna sada denitrifikačných nádrží a jedna sada nitrifikačných nádrží. Odtok z vyrovnávacej nádrže vstupuje do výrobnej linky biologického systému. Biologický systém je biologický reaktor typu AO-. Aeróbne mikroorganizmy v reaktore rozkladajú a využívajú organickú hmotu vo vode, syntetizujú bunkové tkanivá a uvoľňujú vodu a oxid uhličitý. Časť amoniakálneho dusíka vo vode sa používa na bunkovú syntézu pri reakcii odstraňovania uhlíka a zvyšok využívajú nitrifikačné baktérie na produkciu dusičnanov a dusitanov. Dusičnany a dusitany sa spolu s nitrifikačnou kvapalinou vracajú do denitrifikačnej nádrže, kde dochádza k denitrifikácii v anaeróbnom prostredí. Dusičnany a dusitany sa redukujú, pričom vzniká plynný dusík, ktorý uniká, čím sa dosiahne odstránenie dusíka.

Prevzdušňovací systém pozostáva z prúdových prevzdušňovačov, prúdových čerpadiel a dúchadiel. Tryskové čerpadlá poskytujú vysoký-prietok-tlakovej vody, zatiaľ čo dúchadlá poskytujú stlačený vzduch. Tieto dve zložky sa miešajú a uvoľňujú cez Venturiho trubice prúdových prevzdušňovačov, pričom vytvárajú rovnomerné mikrobubliny, ktoré sa rovnomerne rozptyľujú vo vode, čím sa dosahuje účinnosť okysličovania presahujúca 25 %. Tým sa súčasne dosiahne celkové premiešanie objemu vody. Nádrž na biologické čistenie je úplne zmiešaný reaktor; výluh s vysokou koncentráciou vstupujúci do systému sa okamžite zriedi a rozptýli, čím sa zabráni poškodeniu mikroorganizmov.

Kvôli vysokej koncentrácii kalu v nádrži biologického čistenia sa odporúča používať vysokoúčinné európske tryskové prevzdušňovače -okysličovania- dovážané z Európy- na zabezpečenie hladkých biologických reakcií.

V dôsledku špeciálnych vlastností výluhu zo skládok sa môže počas fázy biologickej kultivácie a prevádzky vytvárať veľké množstvo peny. Tento systém zahŕňa chemické aj hydraulické odpeňovanie. Chemické odpeňovanie potláča tvorbu peny pridaním odpeňovacích činidiel, zatiaľ čo hydraulické odpeňovanie eliminuje penu rozprašovaním vody na kľúčové miesta, ako sú šachty a inštalačné otvory.

Biochemický proces vytvára značné množstvo tepla, zvyšuje teplotu reaktora a bráni prevádzke systému. Preto je implementovaný chladiaci systém využívajúci chladiacu vežu na dodávanie chladiacej vody do biochemických nádrží cez výmenníky tepla. Tento jediný chladiaci systém chladí obe nitrifikačné nádrže. Automatický riadiaci systém biochemického systému pozostáva predovšetkým z rôznych senzorov, vstupno-výstupných modulov a PLC. Systém monitorovania prítokovej vody monitoruje hlavne prietok, vodivosť a pH. Biochemické nádrže monitorujú predovšetkým pH, rozpustený kyslík, teplotu a hladinu kvapaliny. Analýza týchto parametrov riadi rýchlosť prevzdušňovania, rýchlosť vypúšťania kalu a prevádzkový čas ultrafiltrácie (UF), aby sa vytvorilo vhodné prostredie pre mikroorganizmy.

Systém UF odoberá vodu z nitrifikačných nádrží na oddelenie kalovej{0}}vody. Zmes koncentrovaného kalu a vody sa potom vracia do denitrifikačnej sekcie ako vnútorný reflux.

Biochemický systém vypúšťa denne približne 12 ton kalu s navrhovanou vlhkosťou 98,5 %. Kvôli nízkej koncentrácii kalu je v systéme zaradená nádrž na zahusťovanie kalu pre gravitačné zahusťovanie vypúšťaného kalu. Zahustený kal sa potom prečerpáva do odstredivého odvodňovacieho stroja. Po odstredení sa odvodnený filtrát prečerpá späť do biochemického systému na ďalšie spracovanie. Kalový koláč s obsahom vlhkosti pod 80 % sa posiela na skládku na likvidáciu.

Tento ultrafiltračný systém využíva externý tubulárny ultrafiltračný systém. Voda sa čerpá z nitrifikačnej nádrže. Vstupné čerpadlo UF distribuuje zmiešanú kvapalinu z biochemickej nádrže do slučky UF. Maximálny ultrafiltračný tlak je 6 bar. Zmes kalovej{5}}vody sa čerpá do rúrkového membránového modulu pomocou obehového čerpadla. Pri rozdiele tlakov cez membránu kvapalná fáza preniká cez membránu, pričom vytvára permeát, čím sa dosiahne separácia kalovej-vody. Kal sa vracia do biochemickej nádrže, aby sa tam zvýšila koncentrácia kalu a súčasne sa dosiahla vnútorná recirkulácia nitrifikačného lúhu. Časť kalu sa vypúšťa ako prebytočný kal do nádrže na zahusťovanie kalu. Permeát sa vypúšťa do ultrafiltračnej nádrže na čistú vodu a vstupuje do ďalšieho procesu úpravy.

V porovnaní s tradičnými procesmi biologického čistenia sú mikrobiálne bunky oddelené od odpadovej vody pomocou vysokoúčinného ultrafiltračného systému, ktorý zaisťuje, že častice väčšie ako 0,02 µm, mikroorganizmy a suspendované pevné látky súvisiace s CHSK- sú bezpečne zadržané v systéme. Tým sa dosiahne skutočné oddelenie hydraulického retenčného času a retenčného času kalu. Riadením veku kalu sa dosiahne cieľ kultivácie veľkého počtu nitrifikačných baktérií, čím sa výrazne zlepší rýchlosť odstraňovania amoniakálneho dusíka. Odtok z ultrafiltrácie je sterilný, bez pevných látok a bez biologicky aktívnych látok. Koncentrácia kalu sa udržiava nepretržitým spätným tokom pri ultrafiltrácii s krížovým tokom.

Ultrafiltračný systém má jednu slučku so štyrmi membránovými trubicami v každej slučke. Samostatné obehové čerpadlo poskytuje požadovaný prietok pozdĺž vnútornej steny membránových rúrok, vytvára turbulencie, vytvára veľký filtračný tok a zabraňuje upchávaniu.

Membránové rúrky tiež vyžadujú prepláchnutie a vyčistenie po určitej dobe prevádzky, ktoré sa vykonáva pomocou čistiaceho čerpadla s použitím čistiacej nádrže s čírou vodou alebo čírou kvapalinou. Každá slučka môže byť preplachovaná, vyčistená alebo udržiavaná, kým ostatné slučky fungujú. Automatický regulačný ventil stlačeného vzduchu môže súčasne prerušiť prívod a kal zostávajúci v potrubí je odvádzaný do nádrže biologického čistenia pomocou splachovacej vody.

CIP je proces s rovnomernou{0}}frekvenciou. Počas neskorších fáz čistenia sa ventily otvárajú podľa programu, čo umožňuje čistiacej vode cirkulovať v membránových slučkách a vracať sa do čistiacej nádrže, kým sa nedosiahne dôkladné vyčistenie. V prípade potreby je možné v neskorších fázach čistenia pridať do čistiacej nádrže malé množstvo čistiaceho prostriedku na membrány.

Zatiaľ čo väčšina organických látok a dusíkatých znečisťujúcich látok v odpadovej vode MBR bola odstránená, úrovne ešte zďaleka nespĺňajú normy vypúšťania. Voda stále obsahuje veľké množstvo organických látok, usadzovacích iónov a iných znečisťujúcich látok, čo predstavuje značné riziko pre stabilnú prevádzku následného membránového separačného zariadenia. Kvôli prísnym normám vypúšťania a požiadavkám nových noriem na celkový dusík musí mať membránový systém vysokú mieru odmietnutia dusičnanov atď. Tento dizajn využíva membránový systém DTRO (Disc Tube Reverse Osmosis Membrane System) so silnými schopnosťami proti-zanášaniu a vysokou mierou regenerácie. Skládkový výluh má komplexné zloženie, obsahuje rôzne ťažko rozpustné soli ako vápnik, horčík, bárium a kremík. Tieto ťažko rozpustné anorganické soli sú po vstupe do systému reverznej osmózy vysoko koncentrované. Keď ich koncentrácia za určitých podmienok prekročí ich rozpustnosť, na povrchu membrány dôjde k tvorbe vodného kameňa. Úprava pH surovej vody účinne zabraňuje usadzovaniu vodného kameňa uhličitanovými anorganickými soľami; preto sa pH surovej vody musí upraviť pred vstupom do systému reverznej osmózy.

Odtok MBR sa čerpá do membránovej kolóny DTRO cez napájacie čerpadlo DTRO. Súčasne sa zo zásobnej nádrže kyseliny pridáva kyselina na úpravu pH a zmes sa refluxuje na miešanie, čím sa dosiahne rovnováha pH. Napájacie vedenie systému DTRO je vybavené senzorom pH. PLC určuje pH surovej vody a automaticky upravuje frekvenciu dávkovacieho čerpadla na reguláciu pridávania kyseliny, čím sa v konečnom dôsledku zabezpečí, že pH surového roztoku pred vstupom do systému reverznej osmózy dosiahne 6,1–6,5. Surová voda s upraveným pH- sa čerpá do membránovej kolóny DTRO. Systém DTRO pozostáva z jednej sady, z ktorých každá je vybavená dvomi bezpečnostnými vrecovými filtrami. Tlakové senzory na vstupe a výstupe každého bezpečnostného vrecového filtra automaticky detegujú rozdielový tlak. Keď diferenčný tlak prekročí určitú hranicu, systém vyzve na výmenu filtračného vrecka. Dva bezpečnostné vreckové filtre fungujú paralelne, čo umožňuje online výmenu filtračného vrecka. Bezpečnostný filter má filtračnú presnosť 50μm, čím poskytuje finálnu ochrannú bariéru pre membránu. Surová voda prechádzajúca cez bezpečnostný vreckový filter priamo vstupuje do vysokotlakového{13}}piestového čerpadla. Odtok, stlačený vysokotlakovým čerpadlom, vstupuje do membránovej kolóny DTRO. Prvý membránový stupeň je priamo zásobovaný vodou pomocou vysokotlakového-čerpadla. Každý membránový stupeň je vybavený online cirkulačným čerpadlom, ktoré vracia časť koncentrátu z membránového výstupu do online vstupu čerpadla, aby sa zabezpečil dostatočný prietok a rýchlosť na povrchu membrány, čím sa zabráni zanášaniu membrány.

Membránový odpad sa delí na koncentrát a permeát. Tlakový regulačný ventil na konci koncentrátu riadi tlak v membránovom module, aby sa dosiahla potrebná rýchlosť regenerácie vyčistenej vody. Koncentrát sa vypúšťa do nádrže na koncentrát na ďalšie spracovanie. Permeát vstupuje do zásobníka čistej vody, aby splnil svoje vlastné potreby čistenia. Prebytočná voda je odvádzaná do vyrovnávacej nádrže odpadových vôd a následne prečerpávaná do recipientu. Miera obnovenia systému je 80%.

Systém reverznej osmózy je stredotlakový{0}}systém reverznej osmózy, ktorý využíva membrány reverznej osmózy s kotúčovými rúrkami. Priemerný prevádzkový tlak membrány reverznej osmózy s kotúčovou trubicou je 30 – 70 barov, s maximálnym limitom tlaku 70 barov pre strednotlakovú reverznú osmózu-. Pretože napájacia voda je ultrafiltráciou vyčistená kvapalina, výťažok vyčistenej kvapaliny môže dosiahnuť 80 %. Systém DTRO má jednu jednotku s celkom 70 kotúčovými trubicovými membránovými kolónami s reverznou osmózou a celkovou plochou membrány 658,3 m².

Jednotka DTRO je vybavená nasledujúcimi pomocnými zariadeniami:

⑴ Systém CIP (Clean{0}}na{1}}mieste): Systém CIP sa používa na preplachovanie, čistenie vodou a chemické čistenie jednotky reverznej osmózy.

⑵ Systém dávkovania kyseliny: Aby sa zabránilo usadzovaniu anorganických látok počas prevádzky reverznej osmózy, je nainštalovaný systém dávkovania kyseliny na úpravu hodnoty pH napájacej vody systému reverznej osmózy.

⑶ Dávkovací systém proti usadzovaniu vodného kameňa: Dávkovací systém proti usadzovaniu vodného kameňa sa používa aj na zabránenie tvorby anorganického vodného kameňa počas prevádzky reverznej osmózy.

Pretože výluh je predčistený pomocou plne biologického denitrifikačného membránového bioreaktora, odpadová voda z ultrafiltrácie je bez suspendovaných pevných látok a biologicky odbúrateľných organických látok. To do značnej miery zabraňuje tvorbe anorganických a organických nečistôt na membráne reverznej osmózy, čím sa znižuje frekvencia čistenia membrány reverznej osmózy a umožňuje systému reverznej osmózy pracovať pri relatívne nízkom tlaku, čím sa predlžuje životnosť membrány reverznej osmózy.