Маршрутът на процеса е MBR + DTRO. Този маршрут съчетава биологично и физическо третиране, като напълно използва предимствата на всеки от тях, като същевременно преодолява съответните им недостатъци. Това гарантира стабилно и надеждно пречистване, което отговаря на стандартите за заустване, като същевременно спестява земя, инвестиции и оперативни разходи и улеснява експлоатацията и управлението.
Първа част: Описание на потока на биологичната система
Биологичната система включва резервоар за хомогенизиране и изравняване, резервоар за хомогенизиране, резервоар за денитрификация, резервоар за нитрификация, система за третиране на утайки и спомагателни системи (захранващи помпи, системи за съхранение на химикали, системи за охлаждане и цялото индивидуално оборудване, което не е посочено в други системи).
Инфилтратът от изравнителния резервоар първо се вдига в ръкавен филтър, монтиран над резервоара за хомогенизиране. Ръкавият филтър може да улови прахови частици, по-големи от 0,5 mm. Филтърните торби трябва да се сменят, когато загубата на налягане достигне определена стойност. Филтърните торбички могат да се използват повторно след почистване.
Филтрираният инфилтрат тече гравитационно в резервоара за хомогенизиране. Миксер вътре в резервоара разбърква и смесва инфилтрата от различни източници и по различно време, като постига хомогенизиране и стабилизиране на притока към последващите пречиствателни съоръжения. Биологичната система се състои основно от резервоар за денитрификация, резервоар за нитрификация, система за обезпенване и система за охлаждане. В биологичната система е включено и спомагателно оборудване от други системи. Има един комплект резервоари за денитрификация и един комплект резервоари за нитрификация. Отпадъчните води от изравнителния резервоар влизат в производствената линия на биологичната система. Биологичната система е биологичен реактор тип AO-. Аеробните микроорганизми в реактора разграждат и използват органичните вещества във водата, синтезирайки клетъчни тъкани и отделяйки вода и въглероден диоксид. Част от амонячния азот във водата се използва за клетъчен синтез в реакцията на отстраняване на въглерода, а останалата част се използва от нитрифициращи бактерии за производство на нитрати и нитрити. Нитратите и нитритите се връщат в денитрификационния резервоар с нитрификационната течност, където денитрификацията протича в анаеробна среда. Нитратите и нитритите се редуцират, генерирайки азотен газ, който излиза, като по този начин се постига отстраняване на азота.
Аерационната система се състои от струйни аератори, струйни помпи и вентилатори. Струйните помпи осигуряват вода под налягане с висок{1}}поток-, докато вентилаторите осигуряват въздух под налягане. Тези два компонента се смесват и освобождават през тръбите на Вентури на струйните аератори, образувайки равномерни микромехурчета, които се разпространяват равномерно във водата, постигайки ефективност на оксигениране над 25%. Това едновременно постига разбъркване на общия воден обем. Резервоарът за биологично третиране е напълно смесен реактор; инфилтратът с висока-концентрация, влизащ в системата, незабавно се разрежда и дифузира, предотвратявайки увреждане на микроорганизмите.
Поради високата концентрация на утайка в резервоара за биологично третиране се препоръчва да се използват европейски-внесени струйни аератори с висока-оксигенация-за осигуряване на плавни биологични реакции.
Поради специалните характеристики на инфилтрата от сметищата, по време на етапа на биологично култивиране и работа може да се генерира голямо количество пяна. Тази система включва както химическо, така и хидравлично обезпеняване. Химическото обезпенване потиска образуването на пяна чрез добавяне на противопенители, докато хидравличното обезпеняване елиминира пяната чрез пръскане на вода на ключови места като шахти и монтажни отвори.
Биохимичният процес генерира значително количество топлина, което повишава температурата на реактора и възпрепятства работата на системата. Поради това се внедрява охладителна система, използваща охладителна кула за подаване на охлаждаща вода към биохимичните резервоари чрез топлообменници. Тази единична охладителна система охлажда и двата резервоара за нитрификация. Системата за автоматично управление на биохимичната система се състои главно от различни сензори, входно/изходни модули и PLC. Системата за мониторинг на входящата вода следи главно дебита, проводимостта и pH. Биохимичните резервоари основно следят pH, разтворения кислород, температурата и нивото на течността. Анализът на тези параметри контролира скоростта на аериране, скоростта на изхвърляне на утайката и времето на ултрафилтрация (UF), за да се създаде подходяща среда за микроорганизми.
UF системата взема вода от нитрификационните резервоари за отделяне-на вода от утайки. След това концентрираната утайка-водна смес се връща в секцията за денитрификация като вътрешен обратен хладник.
Биохимичната система изхвърля приблизително 12 тона утайки дневно с проектирано съдържание на влага 98,5%. Поради ниската концентрация на утайки, в системата е включен резервоар за утаяване за гравитационно уплътняване на изхвърляната утайка. След това сгъстената утайка се изпомпва към центробежна обезводняваща машина. След центрофугиране, обезводненият филтрат се изпомпва обратно към биохимичната система за по-нататъшно третиране. Утайката със съдържание на влага под 80% се изпраща на депо за депониране.
Част втора: Описание на процеса на ултрафилтрационна система
Тази система за ултрафилтрация използва външна тръбна система за ултрафилтрация. Водата се изтегля от нитрификационния резервоар. UF входната помпа разпределя смесената течност от биохимичния резервоар към UF контура. Максималното ултрафилтрационно налягане е 6 бара. Утайката-водна смес се изпомпва в тръбния мембранен модул чрез циркулационна помпа. При разликата в налягането през мембраната, течната фаза прониква през мембраната, образувайки пермеат, постигайки отделяне на утайка-вода. Утайката се връща в биохимичния резервоар, за да се увеличи концентрацията на утайката там, като същевременно се постига вътрешна рециркулация на нитрификационния разтвор. Част от утайката се изхвърля като излишна утайка в резервоара за уплътняване на утайката. Пермеатът се изхвърля в ултрафилтрационния резервоар за чиста вода и влиза в следващия процес на обработка.
В сравнение с традиционните процеси на биологично третиране, микробните клетки се отделят от отпадъчния поток чрез високо-ефективна система за ултрафилтрация, гарантираща, че частиците, по-големи от 0,02 µm, микроорганизмите и свързаните с ХПК-суспендирани твърди вещества се задържат безопасно в системата. Това постига истинско разделяне на хидравличното време на задържане и времето на задържане на утайката. Чрез контролиране на възрастта на утайката се постига целта за култивиране на голям брой нитрифициращи бактерии, като по този начин значително се подобрява скоростта на отстраняване на амонячен азот. Ултрафилтрационният отпадъчен поток е стерилен, без твърди частици и без биологично активни вещества. Концентрацията на утайката се поддържа чрез непрекъснат обратен хладник при ултрафилтрация с кръстосан-поток.
Системата за ултрафилтрация има един контур, с четири мембранни тръби във всеки контур. Отделна циркулационна помпа осигурява необходимия дебит по протежение на вътрешната стена на мембранните тръби, създавайки турбуленция, генерирайки голям филтрационен поток и предотвратявайки запушване.
Мембранните тръби също изискват промиване и почистване след период на работа, което се извършва от почистваща помпа, използваща почистващ резервоар, съдържащ чиста вода или бистра течност. Всеки контур може да бъде промиван, почистван или поддържан, докато други контури работят. Автоматичен контролен клапан за сгъстен въздух може едновременно да прекъсне подаването и утайката, останала в тръбите, се пренася в резервоара за биологично третиране от промивната вода.
CIP е процес с равномерна{0}}честота. По време на по-късните етапи на почистване, клапаните се отварят според програма, позволявайки на почистващата вода да циркулира в мембранните контури и да се върне в резервоара за почистване, докато се постигне цялостно почистване. Ако е необходимо, малко количество почистващ препарат за мембрани може да се добави към резервоара за почистване по време на по-късните етапи на почистване.
Част трета: DTRO (Дискова тръбна мембранна система за обратна осмоза) Описание на потока на процеса
Въпреки че повечето органични вещества и азотни замърсители в отпадъчните води на MBR са отстранени, нивата все още са далеч от покриване на стандартите за заустване. Водата все още съдържа голямо количество органична материя, отлагащи йони и други замърсители, което представлява значителен риск за стабилната работа на последващото оборудване за мембранно разделяне. Поради строгите стандарти за изхвърляне и изискванията на новите стандарти за общ азот, мембранната система трябва да има висок процент на отхвърляне на нитрати и т.н. Този дизайн използва DTRO (дискова тръбна мембранна система за обратна осмоза) със силни способности против-замърсяване и високи нива на възстановяване. Инфилтратът от сметищата има сложен състав, съдържащ различни умерено разтворими соли като калций, магнезий, барий и силиций. Тези слабо разтворими неорганични соли са силно концентрирани след влизане в системата за обратна осмоза. Когато концентрацията им превиши разтворимостта им при определени условия, на повърхността на мембраната ще се образува котлен камък. Регулирането на pH на суровата вода ефективно предотвратява образуването на котлен камък от карбонатни неорганични соли; следователно рН на суровата вода трябва да се коригира преди да влезе в системата за обратна осмоза.
MBR отпадъчните води се изпомпват в DTRO мембранната колона чрез захранващата помпа DTRO. Едновременно с това се добавя киселина от резервоара за съхранение на киселина, за да се регулира рН и се нагрява на обратен хладник за смесване, постигайки рН равновесие. Захранващата линия на системата DTRO е оборудвана с pH сензор. PLC определя рН на суровата вода и автоматично настройва честотата на дозиращата помпа, за да регулира добавянето на киселина, като в крайна сметка гарантира, че рН на суровия разтвор преди влизане в системата за обратна осмоза достига 6,1–6,5. Суровата вода с коригирано pH-се изпомпва в мембранната колона DTRO. Системата DTRO се състои от един комплект, всеки оборудван с два ръкавни филтъра за сигурност. Сензори за налягане както на входа, така и на изхода на всеки защитен ръкавен филтър автоматично откриват диференциалното налягане. Когато диференциалното налягане превиши определен праг, системата подканва за смяна на филтърната торба. Двата защитени ръкавни филтъра работят паралелно, което позволява онлайн смяна на филтърна ръка. Защитният филтър има точност на филтриране от 50 μm, осигурявайки крайната защитна бариера за мембраната. Суровата вода, преминаваща през защитния ръкавен филтър, навлиза директно в буталната помпа с високо{13}}налягане. Отпадъчните води, под налягане от помпата за високо-налягане, влизат в мембранната колона DTRO. Първият мембранен етап се захранва директно с вода от помпата за високо-налягане. Всеки етап на мембраната е оборудван с онлайн циркулационна помпа, която връща част от концентрата от изхода на мембраната към входа на онлайн помпата, за да осигури достатъчен дебит и скорост на повърхността на мембраната, предотвратявайки замърсяването на мембраната.
Мембранният отпадъчен поток се разделя на концентрат и пермеат. Вентил за регулиране на налягането в края на концентрата контролира налягането в мембранния модул, за да се постигне необходимата скорост на възстановяване на пречистената вода. Концентратът се изхвърля в резервоар за концентрат за по-нататъшна обработка. Пермеатът влиза в резервоар за съхранение на чиста вода, за да отговори на собствените си нужди от почистване. Излишната вода се изхвърля в изравнителен резервоар за отпадъчни води и след това се изпомпва в приемния воден обект. Степента на възстановяване на системата е 80%.
Системата за обратна осмоза е система за обратна осмоза със средно{0}}налягане, използваща дискови тръбни мембрани за обратна осмоза. Средното работно налягане на дисковата тръбна мембрана за обратна осмоза е 30–70 бара, с максимално ограничение на налягането от 70 бара за обратна осмоза със средно-налягане. Тъй като захранващата вода е течност, избистрена чрез ултрафилтрация, добивът на избистрена течност може да достигне 80%. Системата DTRO има един модул с общо 70 дискови тръбни мембранни колони за обратна осмоза и обща площ на мембраната от 658,3 m².
Устройството DTRO е оборудвано със следните спомагателни съоръжения:
⑴ CIP (Clean{0}}In-Place) система: CIP системата се използва за промиване, водно почистване и химическо почистване на модула за обратна осмоза.
⑵ Система за дозиране на киселина: За да се предотврати образуването на неорганичен котлен камък по време на работа с обратна осмоза, е инсталирана система за дозиране на киселина, за да се регулира pH стойността на захранващата вода на системата за обратна осмоза.
⑶ Система за дозиране на антискалант: Системата за дозиране на антискалант се използва и за предотвратяване на образуването на неорганичен котлен камък по време на работа с обратна осмоза.
Тъй като инфилтратът е предварително обработен с помощта на напълно биологичен денитрификационен мембранен биореактор, ултрафилтрационният отпадъчен поток е без суспендирани твърди вещества и биоразградими органични вещества. Това до голяма степен избягва образуването на неорганични и органични замърсявания върху мембраната за обратна осмоза, като по този начин намалява честотата на почистване на мембраната за обратна осмоза и позволява на системата за обратна осмоза да работи при относително ниско налягане, удължавайки експлоатационния живот на мембраната за обратна осмоза.