Proceso maršrutas yra MBR + DTRO. Šis būdas apjungia biologinį ir fizinį apdorojimą, visiškai išnaudojant kiekvieno privalumus ir įveikiant atitinkamus trūkumus. Tai užtikrina stabilų ir patikimą apdorojimą, atitinkantį išleidimo standartus, taupant žemę, investicijas ir eksploatavimo išlaidas bei palengvinant eksploatavimą ir valdymą.
Pirma dalis: Biologinės sistemos srauto aprašymas
Biologinę sistemą sudaro homogenizavimo ir išlyginimo bakas, homogenizavimo bakas, denitrifikacijos bakas, nitrifikacijos rezervuaras, dumblo apdorojimo sistema ir pagalbinės sistemos (tiekimo siurbliai, cheminių medžiagų laikymo sistemos, aušinimo sistemos ir visa atskira įranga, nenurodyta kitose sistemose).
Išplovimas iš išlyginimo rezervuaro pirmiausia pakeliamas į maišinį filtrą, sumontuotą virš homogenizacijos bako. Maišelio filtras gali sulaikyti didesnes nei 0,5 mm kietąsias daleles. Filtrų maišelius reikia pakeisti, kai slėgio nuostoliai pasiekia tam tikrą vertę. Po valymo filtrų maišelius galima naudoti pakartotinai.
Filtruotas filtratas gravitacijos būdu patenka į homogenizacijos baką. Talpyklos viduje esantis maišytuvas maišo ir sumaišo filtratą iš skirtingų šaltinių ir skirtingu laiku, užtikrindamas homogenizaciją ir stabilizuodamas nuotėkį į tolesnius valymo įrenginius. Biologinę sistemą daugiausia sudaro denitrifikacijos bakas, nitrifikacijos bakas, putų šalinimo sistema ir aušinimo sistema. Į biologinę sistemą įtraukta ir kitų sistemų pagalbinė įranga. Yra vienas denitrifikacijos rezervuarų komplektas ir vienas nitrifikacijos rezervuarų komplektas. Nuotekos iš išlyginimo rezervuaro patenka į biologinės sistemos gamybos liniją. Biologinė sistema yra AO-tipo biologinis reaktorius. Aerobiniai mikroorganizmai reaktoriuje skaido ir panaudoja vandenyje esančias organines medžiagas, sintetindami ląstelių audinius ir išskirdami vandenį bei anglies dioksidą. Dalis vandenyje esančio amoniakinio azoto naudojama ląstelių sintezei anglies šalinimo reakcijoje, o likusią dalį panaudoja nitrifikuojančios bakterijos nitratams ir nitritams gaminti. Nitratai ir nitritai kartu su nitrifikacijos skysčiu grąžinami į denitrifikacijos baką, kur denitrifikacija vyksta anaerobinėje aplinkoje. Nitratai ir nitritai yra redukuojami, todėl susidaro azoto dujos, kurios išeina ir taip pašalinamas azotas.
Aeravimo sistemą sudaro reaktyviniai aeratoriai, reaktyviniai siurbliai ir orapūtės. Reaktyviniai siurbliai tiekia didelio-srauto-suslėgto vandens srautą, o orapūtės – suslėgtą orą. Šie du komponentai susimaišo ir išsiskiria per reaktyvinių aeratorių venturi vamzdelius, sudarydami vienodus mikroburbuliukus, kurie tolygiai pasklinda po visą vandenį, todėl deguonies efektyvumas viršija 25%. Taip kartu pasiekiamas bendras vandens tūrio maišymas. Biologinio valymo bakas yra visiškai mišrus reaktorius; didelės-koncentracijos filtratas, patekęs į sistemą, iš karto praskiedžiamas ir išsklaidomas, taip išvengiant žalos mikroorganizmams.
Dėl didelės dumblo koncentracijos biologinio valymo rezervuare, siekiant užtikrinti sklandžias biologines reakcijas, rekomenduojama naudoti didelio -deguonies-efektyvumo europietiškus-reaktyvinius aeratorius.
Dėl ypatingų sąvartyno filtrato savybių biologinio auginimo etape ir eksploatuojant gali susidaryti daug putų. Ši sistema apima ir cheminį putų šalinimą, ir hidraulinį putų šalinimą. Cheminis putų šalinimas slopina putų susidarymą pridedant putojančių medžiagų, o hidraulinis putų šalinimas pašalina putas purškiant vandenį pagrindinėse vietose, pavyzdžiui, šuliniuose ir montavimo angos.
Biocheminis procesas išskiria didelį šilumos kiekį, pakelia reaktoriaus temperatūrą ir trukdo sistemos darbui. Todėl yra įdiegta aušinimo sistema, naudojant aušinimo bokštą aušinimo vandeniui tiekti į biocheminius rezervuarus per šilumokaičius. Ši viena aušinimo sistema aušina abu nitrifikacijos bakus. Biocheminės sistemos automatinė valdymo sistema visų pirma susideda iš įvairių jutiklių, įvesties/išvesties modulių ir PLC. Įtekančio vandens stebėjimo sistema daugiausia stebi debitą, laidumą ir pH. Biocheminiai rezervuarai pirmiausia stebi pH, ištirpusio deguonies, temperatūrą ir skysčio lygį. Šių parametrų analizė kontroliuoja aeracijos greitį, dumblo išleidimo greitį ir ultrafiltravimo (UF) veikimo laiką, kad būtų sukurta tinkama aplinka mikroorganizmams.
UF sistema paima vandenį iš nitrifikacijos rezervuarų, kad atskirtų dumblą{0}}. Tada koncentruotas dumblo -vandens mišinys grąžinamas į denitrifikacijos sekciją kaip vidinis grįžtamasis srautas.
Biocheminė sistema kasdien išleidžia apie 12 tonų dumblo, kurio suprojektuotas drėgnis yra 98,5%. Dėl mažos dumblo koncentracijos į sistemą įtrauktas dumblo tirštinimo rezervuaras, skirtas išleidžiamo dumblo sutirštinimo gravitacijai. Tada sutirštėjęs dumblas pumpuojamas į išcentrinę vandens nusausinimo mašiną. Po centrifugavimo nusausintas filtratas pumpuojamas atgal į biocheminę sistemą tolesniam apdorojimui. Dumblo pyragas, kurio drėgnis mažesnis nei 80%, siunčiamas į sąvartyną šalinti.
Antra dalis: Ultrafiltravimo sistemos proceso eigos aprašymas
Šioje ultrafiltravimo sistemoje naudojama išorinė vamzdinė ultrafiltravimo sistema. Vanduo imamas iš nitrifikacijos rezervuaro. UF įleidimo siurblys paskirsto sumaišytą skystį iš biocheminio rezervuaro į UF kilpą. Maksimalus ultrafiltravimo slėgis yra 6 barai. Dumblo{5}}vandens mišinys per cirkuliacinį siurblį pumpuojamas į vamzdinį membraninį modulį. Esant slėgio skirtumui membranoje, skystoji fazė prasiskverbia pro membraną, sudarydama prasiskverbimą ir atskirdama dumblą{7}}vanduo. Dumblas grąžinamas į biocheminį rezervuarą, kad padidėtų dumblo koncentracija ten, tuo pačiu užtikrinant nitrifikacijos skysčio vidinę recirkuliaciją. Dalis dumblo išleidžiama kaip perteklinis dumblas į dumblo tirštinimo rezervuarą. Permeatas išleidžiamas į ultrafiltravimo skaidraus vandens rezervuarą ir patenka į kitą apdorojimo procesą.
Palyginti su tradiciniais biologinio valymo procesais, mikrobų ląstelės nuo nuotekų atskiriamos naudojant didelio{0}}efektyvumo ultrafiltravimo sistemą, užtikrinančią, kad didesnės nei 0,02 µm kietosios dalelės, mikroorganizmai ir su COD- susijusios suspenduotos kietosios dalelės būtų saugiai laikomos sistemoje. Taip pasiekiamas tikras hidraulinio sulaikymo laiko ir dumblo sulaikymo laiko atskyrimas. Kontroliuojant dumblo amžių, pasiekiamas tikslas išauginti daug nitrifikuojančių bakterijų ir taip žymiai pagerinti amoniakinio azoto pašalinimo greitį. Ultrafiltravimo nuotekos yra sterilios, be kietųjų dalelių ir be biologiškai aktyvių medžiagų. Dumblo koncentracija palaikoma nuolat naudojant refliuksą kryžminio srauto ultrafiltravimo būdu.
Ultrafiltravimo sistema turi vieną kilpą su keturiais membraniniais vamzdeliais kiekvienoje kilpoje. Atskiras cirkuliacinis siurblys užtikrina reikiamą srautą išilgai vidinių membraninių vamzdžių sienelių, sukurdamas turbulenciją, generuodamas didelį filtravimo srautą ir užkirsdamas kelią užsikimšimui.
Membraninius vamzdžius taip pat reikia nuplauti ir išvalyti po tam tikro veikimo laikotarpio, kuris atliekamas valymo siurbliu, naudojant valymo baką, kuriame yra skaidrus vanduo arba skaidrus skystis. Kiekvieną kilpą galima nuplauti, išvalyti arba prižiūrėti, kol veikia kitos kilpos. Automatinis suslėgto oro valdymo vožtuvas vienu metu gali nutraukti tiekimą, o vamzdžiuose likęs dumblas nuplovimo vandeniu nunešamas į biologinio valymo rezervuarą.
CIP yra lygaus{0}}dažnio procesas. Vėlesniuose valymo etapuose vožtuvai atsidaro pagal programą, todėl valymo vanduo gali cirkuliuoti membranos kilpose ir grįžti į valymo baką, kol bus atliktas kruopštus išvalymas. Jei reikia, vėlesniuose valymo etapuose į valymo baką galima įpilti nedidelį kiekį membranos valymo priemonės.
Trečioji dalis: DTRO (diskinio vamzdelio atvirkštinio osmoso membranos sistema) proceso srauto aprašymas
Nors dauguma organinių medžiagų ir azoto teršalų iš MBR nuotekų buvo pašalinti, lygiai vis dar toli gražu neatitinka išleidimo standartų. Vandenyje vis dar yra daug organinių medžiagų, pleiskanojančių jonų ir kitų teršalų, o tai kelia didelį pavojų stabiliam vėlesnės membranos atskyrimo įrangos darbui. Dėl griežtų išleidimo standartų ir naujų standartų reikalavimų bendram azotui membranos sistemoje turi būti didelis nitratų ir tt atmetimo koeficientas. Šioje konstrukcijoje naudojama DTRO (Disc Tube Reverse Osmosis Membrane System), pasižyminti stipriomis anti-užteršimo savybėmis ir dideliu regeneravimo greičiu. Sąvartynų filtratas yra sudėtingos sudėties, kuriame yra įvairių mažai tirpių druskų, tokių kaip kalcis, magnis, baris ir silicis. Šios sunkiai tirpios neorganinės druskos, patekusios į atvirkštinio osmoso sistemą, yra labai koncentruotos. Kai jų koncentracija tam tikromis sąlygomis viršija jų tirpumą, membranos paviršiuje atsiranda nuosėdų. Neapdoroto vandens pH reguliavimas veiksmingai apsaugo nuo nuosėdų susidarymo karbonatinėmis neorganinėmis druskomis; todėl prieš patenkant į atvirkštinio osmoso sistemą žaliavinio vandens pH turi būti sureguliuotas.
MBR nuotekos per DTRO tiekimo siurblį pumpuojamos į DTRO membraninę kolonėlę. Tuo pačiu metu iš rūgšties laikymo rezervuaro įpilama rūgštis, kad sureguliuotų pH, ir virinama su grįžtamu šaldytuvu, kad sumaišytų, kad būtų pasiekta pH pusiausvyra. DTRO sistemos tiekimo linija aprūpinta pH jutikliu. PLC nustato neapdoroto vandens pH ir automatiškai reguliuoja dozavimo siurblio dažnį, kad reguliuotų rūgšties pridėjimą, galiausiai užtikrindamas, kad neapdoroto tirpalo pH prieš patenkant į atvirkštinio osmoso sistemą pasiektų 6,1–6,5. Sureguliuotas pH{5}}neapdorotas vanduo pumpuojamas į DTRO membraninę kolonėlę. DTRO sistemą sudaro vienas komplektas, kiekvienas turi du apsauginius maišelių filtrus. Slėgio jutikliai prie kiekvieno apsauginio maišelio filtro įėjimo ir išleidimo angos automatiškai nustato slėgio skirtumą. Kai diferencinis slėgis viršija tam tikrą ribą, sistema ragina pakeisti filtro maišelį. Du apsauginiai maišelių filtrai veikia lygiagrečiai, todėl filtro maišelį galima pakeisti internetu. Apsauginio filtro filtravimo tikslumas yra 50 μm, o tai sudaro galutinį apsauginį barjerą membranai. Neapdorotas vanduo, praeinantis per apsauginio maišelio filtrą, tiesiogiai patenka į aukšto slėgio{13}}stūmoklio siurblį. Aukšto slėgio siurblio{15}}slėgiamos nuotekos patenka į DTRO membraninę kolonėlę. Pirmoji membranos pakopa yra tiesiogiai tiekiama vandeniu naudojant aukšto slėgio siurblį. Kiekviename membranos etape yra prijungtas cirkuliacinis siurblys, kuris grąžina dalį koncentrato iš membranos išleidimo angos į siurblio įleidimo angą, kad būtų užtikrintas pakankamas srauto greitis ir greitis membranos paviršiuje ir užkertamas kelias membranos užsiteršimui.
Membranos nuotekos skirstomos į koncentratą ir permeatą. Slėgio reguliavimo vožtuvas koncentrato gale kontroliuoja slėgį membranos modulyje, kad būtų pasiektas būtinas išvalyto vandens atgavimo greitis. Koncentratas išpilamas į koncentrato rezervuarą tolesniam apdorojimui. Permeatas patenka į skaidraus vandens rezervuarą, kad patenkintų savo valymo poreikius. Vandens perteklius išleidžiamas į nuotekų išlyginimo rezervuarą, o po to pumpuojamas į priimantį vandens telkinį. Sistemos atkūrimo rodiklis yra 80%.
Atvirkštinio osmoso sistema yra vidutinio{0}}slėgio atvirkštinio osmoso sistema, kurioje naudojamos diskinių vamzdžių atvirkštinio osmoso membranos. Vidutinis diskinio vamzdžio atvirkštinio osmoso membranos darbinis slėgis yra 30–70 barų, o maksimalus slėgio apribojimas yra 70 barų, kai naudojamas vidutinio slėgio atvirkštinio osmoso osmosas. Kadangi tiekiamas vanduo yra ultrafiltracijos skaidrintas skystis, nuskaidrinto skysčio išeiga gali siekti 80%. DTRO sistemą sudaro vienas blokas, iš viso 70 diskinių vamzdžių atvirkštinio osmoso membraninių kolonėlių, o bendras membranos plotas 658,3 m².
DTRO įrenginyje yra šie pagalbiniai įrenginiai:
⑴ CIP (išvalyti- vietoje{1}}) sistema: CIP sistema naudojama atvirkštinio osmoso įrenginio plovimui, valymui vandeniu ir cheminiu valymu.
⑵ Rūgščių dozavimo sistema: siekiant išvengti neorganinių nuosėdų susidarymo atvirkštinio osmoso veikimo metu, yra įdiegta rūgšties dozavimo sistema, skirta reguliuoti atvirkštinio osmoso sistemos tiekiamo vandens pH vertę.
⑶ Antikalanto dozavimo sistema: Antikalantų dozavimo sistema taip pat naudojama siekiant išvengti neorganinių nuosėdų susidarymo atvirkštinio osmoso veikimo metu.
Kadangi filtratas iš anksto apdorojamas naudojant visiškai biologinį denitrifikacijos membraninį bioreaktorių, ultrafiltravimo nuotekose nėra suspenduotų kietųjų dalelių ir biologiškai skaidžių organinių medžiagų. Taip iš esmės išvengiama neorganinių ir organinių nešvarumų susidarymo ant atvirkštinio osmoso membranos, taip sumažinant atvirkštinio osmoso membranos valymo dažnumą ir leidžiant atvirkštinio osmoso sistemai veikti esant santykinai žemam slėgiui, prailginant atvirkštinio osmoso membranos tarnavimo laiką.
