A folyamat útvonala MBR + DTRO. Ez az út a biológiai és a fizikai kezelést ötvözi, teljes mértékben kihasználva mindegyik előnyeit, miközben leküzdve a saját hátrányaikat. Ez stabil és megbízható kezelést biztosít, amely megfelel a kibocsátási szabványoknak, miközben föld-, beruházási és üzemeltetési költségeket takarít meg, valamint megkönnyíti az üzemeltetést és a kezelést.
Első rész: Biológiai rendszeráramlás leírása
A biológiai rendszer egy homogenizáló és kiegyenlítő tartályt, egy homogenizáló tartályt, egy denitrifikáló tartályt, egy nitrifikáló tartályt, egy iszapkezelő rendszert és segédrendszereket (tápszivattyúk, vegyszertároló rendszerek, hűtőrendszerek, és minden olyan egyedi berendezés, amely más rendszerekben nem szerepel).
A kiegyenlítő tartály csurgalékvizét először a homogenizáló tartály fölé szerelt zsákszűrőbe emelik. A zsákszűrő képes felfogni a 0,5 mm-nél nagyobb részecskéket. A szűrőtasakokat ki kell cserélni, ha a nyomásveszteség elér egy bizonyos értéket. A szűrőzsákok tisztítás után újra felhasználhatók.
A leszűrt csurgalékvíz gravitáció hatására a homogenizáló tartályba áramlik. A tartályban található keverő különböző forrásokból és különböző időpontokban keveri és keveri a csurgalékvizet, homogenizálva és stabilizálja a befolyó anyagot a későbbi tisztítóberendezésekbe. A biológiai rendszer főként egy denitrifikáló tartályból, egy nitrifikáló tartályból, egy habzásgátló rendszerből és egy hűtőrendszerből áll. Más rendszerek segédberendezései is szerepelnek a biológiai rendszerben. Van egy készlet denitrifikáló tartály és egy készlet nitrifikáló tartály. A kiegyenlítő tartályból származó szennyvíz a biológiai rendszer gyártósorára kerül. A biológiai rendszer egy AO-típusú biológiai reaktor. A reaktorban lévő aerob mikroorganizmusok lebontják és hasznosítják a vízben lévő szerves anyagokat, sejtszöveteket szintetizálnak, vizet és szén-dioxidot szabadítanak fel. A vízben lévő ammónia-nitrogén egy részét a széneltávolítási reakcióban a sejtszintézishez használják fel, a maradékot pedig a nitrifikáló baktériumok hasznosítják nitrátok és nitritek előállítására. A nitrátok és nitritek a nitrifikáló folyadékkal együtt visszakerülnek a denitrifikációs tartályba, ahol a denitrifikáció anaerob környezetben megy végbe. A nitrátok és a nitritek redukálódnak, nitrogéngáz képződik, amely kiszökik, így a nitrogén eltávolítása történik meg.
A levegőztető rendszer sugárzó levegőztetőkből, sugárszivattyúkból és fúvókból áll. A sugárszivattyúk nagy-áramú-sűrített vizet, míg a fúvók sűrített levegőt biztosítanak. Ez a két komponens keveredik és szabadul fel a jet levegőztetők Venturi csövein keresztül, egységes mikrobuborékokat képezve, amelyek egyenletesen diffundálnak a vízben, így 25%-ot meghaladó oxigenizációs hatékonyság érhető el. Ezzel egyidejűleg érhető el a teljes víztérfogat-keverés. A biológiai tisztítótartály egy teljesen kevert reaktor; A rendszerbe jutó magas koncentrációjú csurgalékvíz azonnal felhígul és szétszóródik, megelőzve a mikroorganizmusok károsodását.
A biológiai tisztítótartályban lévő magas iszapkoncentráció miatt a zökkenőmentes biológiai reakciók érdekében nagy-oxigénezési-hatékonyságú európai-importált sugárzó levegőztetők használata javasolt.
A hulladéklerakók csurgalékvízének sajátos tulajdonságai miatt a biológiai termesztési szakaszban és az üzemeltetés során nagy mennyiségű hab képződhet. Ez a rendszer kémiai és hidraulikus habtalanítást egyaránt tartalmaz. A kémiai habzás megakadályozza a habképződést habzásgátló szerek hozzáadásával, míg a hidraulikus habzás megszünteti a habzást azáltal, hogy vizet permetez a kulcsfontosságú helyekre, például aknákba és beépítési lyukakba.
A biokémiai folyamat jelentős mennyiségű hőt termel, ami megemeli a reaktor hőmérsékletét és akadályozza a rendszer működését. Ezért olyan hűtőrendszert valósítanak meg, amely hűtőtornyot használ a biokémiai tartályok hűtővízellátására hőcserélőkön keresztül. Ez az egyetlen hűtőrendszer mindkét nitrifikációs tartályt hűti. A biokémiai rendszer automatikus vezérlőrendszere elsősorban különböző érzékelőkből, bemeneti/kimeneti modulokból és egy PLC-ből áll. A befolyó víz monitoring rendszer főként az áramlási sebességet, a vezetőképességet és a pH-t figyeli. A biokémiai tartályok elsősorban a pH-t, az oldott oxigént, a hőmérsékletet és a folyadékszintet figyelik. Ezen paraméterek elemzése szabályozza a levegőztetés sebességét, az iszapkibocsátási sebességet és az ultraszűrés (UF) működési idejét, hogy megfelelő környezetet teremtsen a mikroorganizmusok számára.
Az UF rendszer vizet vesz a nitrifikációs tartályokból az iszap{0}}vízleválasztásához. A koncentrált iszap{2}}víz keveréket ezután belső visszafolyató hűtő alatt visszavezetik a denitrifikációs szakaszba.
A biokémiai rendszer naponta megközelítőleg 12 tonna iszapot bocsát ki, melynek nedvességtartalma 98,5%. Az alacsony iszapkoncentráció miatt a kibocsátott iszap gravitációs sűrítésére iszapsűrítő tartályt tartalmaz a rendszer. A sűrített iszapot ezután egy centrifugális víztelenítő gépbe szivattyúzzák. A centrifugálás után a víztelenített szűrletet visszaszivattyúzzák a biokémiai rendszerbe további kezelés céljából. A 80% alatti nedvességtartalmú iszaplepényt hulladéklerakóra szállítják ártalmatlanításra.
Második rész: Az ultraszűrő rendszer folyamatának leírása
Ez az ultraszűrő rendszer külső cső alakú ultraszűrő rendszert használ. A vizet a nitrifikációs tartályból szívják fel. Az UF bemeneti szivattyú elosztja a kevert folyadékot a biokémiai tartályból az UF hurokba. A maximális ultraszűrési nyomás 6 bar. Az iszap-vízkeveréket egy keringető szivattyún keresztül a cső alakú membránmodulba szivattyúzzák. A membránon átívelő nyomáskülönbség hatására a folyékony fázis átszivárog a membránon, és permeátumot képez, és eléri az iszap{7}}víz elválasztását. Az iszapot visszavezetik a biokémiai tartályba, hogy növeljék ott az iszap koncentrációját, miközben a nitrifikációs folyadék belső recirkulációját érik el. Az iszap egy része többletiszapként az iszapsűrítő tartályba kerül. A permeátum az ultraszűrő tisztavíz-tartályba kerül, és a következő kezelési folyamatba kerül.
A hagyományos biológiai kezelési eljárásokhoz képest a mikrobiális sejteket nagy hatékonyságú ultraszűrő rendszer választja el a kifolyó folyadéktól, így biztosítva, hogy a 0,02 µm-nél nagyobb részecskék, a mikroorganizmusok és a KOI-hoz kapcsolódó lebegő szilárd anyagok biztonságosan megmaradjanak a rendszerben. Ez a hidraulikus visszatartási idő és az iszapvisszatartási idő valódi szétválását eredményezi. Az iszapkor szabályozásával a cél a nagyszámú nitrifikáló baktérium tenyésztése valósul meg, jelentősen javítva ezzel az ammónia-nitrogén eltávolítási sebességet. Az ultraszűrő szennyvíz steril, szilárd anyagoktól és biológiailag aktív anyagoktól mentes. Az iszap koncentrációját folyamatos visszafolyatás mellett tartják fenn a keresztáramú ultraszűrésben.
Az ultraszűrő rendszer egy hurokkal rendelkezik, mindegyik hurokban négy membráncsővel. Egy külön keringető szivattyú biztosítja a szükséges áramlási sebességet a membráncsövek belső fala mentén, turbulenciát kelt, nagy szűrési fluxust generál, és megakadályozza az eltömődést.
A membráncsövek egy bizonyos működési időszak után öblítést és tisztítást is igényelnek, amit egy tisztítószivattyúval, tiszta vizet vagy tiszta folyadékot tartalmazó tisztítótartály segítségével hajtanak végre. Minden hurok öblíthető, tisztítható vagy karbantartható, miközben más hurkok működnek. A betáplálást egy automatikus sűrítettlevegő-szabályozó szelep képes egyidejűleg lekapcsolni, és a csövekben maradó iszapot az öblítővíz a biológiai tisztítótartályba szállítja.
A CIP egyenletes{0}}frekvenciás folyamat. A tisztítás későbbi szakaszaiban a szelepek egy program szerint kinyílnak, lehetővé téve a tisztítóvíz keringését a membránhurkokban, és visszatérhet a tisztítótartályba az alapos tisztításig. Ha szükséges, a tisztítás későbbi szakaszaiban kis mennyiségű membrántisztító szert adhatunk a tisztítótartályba.
Harmadik rész: DTRO (Disc Tube Reverse Osmosis Membrane System) folyamatfolyamat leírása
Míg az MBR szennyvizéből a legtöbb szerves anyagot és nitrogéntartalmú szennyezőanyagot eltávolították, a szintek még mindig messze vannak attól, hogy megfeleljenek a kibocsátási szabványoknak. A víz még mindig nagy mennyiségű szerves anyagot, vízkő-ionokat és egyéb szennyező anyagokat tartalmaz, ami jelentős kockázatot jelent a későbbi membránleválasztó berendezések stabil működésére nézve. A szigorú kibocsátási szabványok és az új szabványok összes nitrogénre vonatkozó követelményei miatt a membránrendszernek magas nitrátok stb. elutasítási aránya kell, hogy legyen. Ez a kialakítás DTRO-t (Disc Tube Reverse Osmosis Membrane System) alkalmaz, amely erős elszennyeződésgátló képességgel és magas visszanyerési arányokkal rendelkezik. A hulladéklerakók csurgalékvize összetett összetételű, különféle nehezen oldódó sókat, például kalciumot, magnéziumot, báriumot és szilíciumot tartalmaz. Ezek a nehezen oldódó szervetlen sók a fordított ozmózis rendszerbe való belépés után nagymértékben koncentrálódnak. Ha koncentrációjuk bizonyos körülmények között meghaladja az oldhatóságukat, a membrán felületén pikkelyképződés lép fel. A nyersvíz pH-értékének beállítása hatékonyan megakadályozza a karbonátos szervetlen sók által okozott lerakódást; ezért a fordított ozmózis rendszerbe való belépés előtt a nyersvíz pH-értékét be kell állítani.
Az MBR szennyvizet a DTRO betápláló szivattyún keresztül a DTRO membránoszlopba szivattyúzzák. Ezzel egyidejűleg savat adagolnak a savtároló tartályból a pH beállítására, majd visszafolyató hűtő alatt forralják a keveréshez, így a pH egyensúlyt érik el. A DTRO rendszer tápvezetéke pH-érzékelővel van felszerelve. A PLC meghatározza a nyersvíz pH-értékét, és automatikusan beállítja az adagolószivattyú frekvenciáját, hogy szabályozza a sav hozzáadását, végső soron biztosítva, hogy a nyers oldat pH-ja a fordított ozmózis rendszerbe való belépés előtt elérje a 6,1–6,5 értéket. A beállított pH{5}} nyersvizet a DTRO membránoszlopba pumpálják. A DTRO rendszer egy készletből áll, mindegyik két biztonsági zsákszűrővel van felszerelve. Az egyes biztonsági zsákszűrők bemeneténél és kimeneténél lévő nyomásérzékelők automatikusan érzékelik a nyomáskülönbséget. Ha a nyomáskülönbség túllép egy bizonyos küszöbértéket, a rendszer felszólítja a szűrőzsák cseréjét. A két biztonsági zsákos szűrő párhuzamosan működik, lehetővé téve az online szűrőzsák cserét. A biztonsági szűrő 50 μm-es szűrési pontossággal rendelkezik, amely végső védőréteget biztosít a membrán számára. A biztonsági zsákszűrőn áthaladó nyers víz közvetlenül a nagynyomású{13}}dugattyús szivattyúba kerül. A nagynyomású szivattyú által nyomás alá helyezett szennyvíz belép a DTRO membránoszlopba. Az első membránfokozatot közvetlenül a nagynyomású{17}}szivattyú látja el vízzel. Mindegyik membránfokozat fel van szerelve egy online keringető szivattyúval, amely a koncentrátum egy részét visszajuttatja a membrán kimenetéből az online szivattyú bemenetébe, hogy megfelelő áramlási sebességet és sebességet biztosítson a membrán felületén, megelőzve a membrán elszennyeződését.
A membrán effluens koncentrátumra és permeátumra oszlik. A koncentrátum végén található nyomásszabályozó szelep szabályozza a membránmodulon belüli nyomást, hogy elérje a szükséges tisztított víz-visszanyerési sebességet. A koncentrátumot egy koncentrátumtartályba öntik további kezelés céljából. A permeátum egy tisztavíz-tároló tartályba kerül, hogy kielégítse saját tisztítási igényeit. A felesleges vizet egy kiegyenlítő tartályba engedik, majd a befogadó víztestbe szivattyúzzák. A rendszer helyreállítási aránya 80%.
A fordított ozmózis rendszer egy közepes nyomású{0}} fordított ozmózis rendszer, amely tárcsacsöves fordított ozmózisos membránokat használ. A tárcsacső fordított ozmózisos membránjának átlagos üzemi nyomása 30–70 bar, a maximális nyomáshatár pedig 70 bar közepes nyomású fordított ozmózis esetén. Mivel a betáplált víz ultraszűréssel tisztított folyadék, a tisztított folyadék hozama elérheti a 80%-ot. A DTRO rendszer egy egységből áll, összesen 70 tárcsás cső fordított ozmózisos membránoszloppal és 658,3 m² teljes membránfelülettel.
A DTRO egység a következő segédberendezésekkel van felszerelve:
⑴ CIP (Clean-In-Place) rendszer: A CIP rendszer a fordított ozmózisos egység öblítésére, vizes tisztítására és vegyi tisztítására szolgál.
⑵ Sav adagoló rendszer: A fordított ozmózisos működés során a szervetlen vízkőképződés elkerülése érdekében egy savadagoló rendszer van felszerelve a fordított ozmózis rendszer tápvíz pH-értékének beállítására.
⑶ Vízkőmentesítő adagolórendszer: A vízkőmentesítő adagolórendszert a fordított ozmózisos működés során a szervetlen vízkőképződés megelőzésére is használják.
Mivel a csurgalékvíz előkezelése egy teljesen biológiai denitrifikációs membrán bioreaktorral történik, az ultrafiltrációs szennyvíz mentes lebegő szilárd anyagoktól és biológiailag lebontható szerves anyagoktól. Ezzel nagymértékben elkerülhető a szervetlen és szerves szennyeződések kialakulása a fordított ozmózisos membránon, ezáltal csökken a fordított ozmózisos membrántisztítás gyakorisága, és lehetővé válik, hogy a fordított ozmózisos rendszer viszonylag alacsony nyomáson működjön, meghosszabbítva a fordított ozmózisos membrán élettartamát.