Prosessin reitti on MBR + DTRO. Tämä reitti yhdistää biologisen ja fyysisen käsittelyn, hyödyntäen täysin kummankin edut ja voittamalla niiden vastaavat haitat. Tämä varmistaa vakaan ja luotettavan käsittelyn, joka täyttää päästöstandardit, säästäen samalla maata, investointi- ja käyttökustannuksia sekä helpottaa käyttöä ja hallintaa.
Osa yksi: Biologisen järjestelmän virran kuvaus
Biologinen järjestelmä sisältää homogenointi- ja tasaussäiliön, homogenointisäiliön, denitrifikaatiosäiliön, nitrifikaatiosäiliön, lietteenkäsittelyjärjestelmän ja apujärjestelmät (syöttöpumput, kemikaalien varastointijärjestelmät, jäähdytysjärjestelmät ja kaikki yksittäiset laitteet, joita ei ole lueteltu muissa järjestelmissä).
Tasoitussäiliön suotovesi nostetaan ensin homogenointisäiliön yläpuolelle asennettuun pussisuodattimeen. Pussisuodatin voi siepata hiukkasia, jotka ovat suurempia kuin 0,5 mm. Suodatinpussit on vaihdettava, kun painehäviö saavuttaa tietyn arvon. Suodatinpussit voidaan käyttää uudelleen puhdistuksen jälkeen.
Suodatettu suotovesi virtaa painovoiman avulla homogenointisäiliöön. Säiliön sisällä oleva sekoitin sekoittaa ja sekoittaa eri lähteistä ja eri aikoina tulevaa suotovettä homogenisoimalla ja stabiloimalla sisäänvirtauksen seuraaviin käsittelylaitoksiin. Biologinen järjestelmä koostuu pääasiassa denitrifikaatiosäiliöstä, nitrifikaatiosäiliöstä, vaahdonestojärjestelmästä ja jäähdytysjärjestelmästä. Myös muiden järjestelmien apulaitteet sisältyvät biologiseen järjestelmään. On yksi sarja denitrifikaatiosäiliöitä ja yksi sarja nitrifikaatiosäiliöitä. Tasoitussäiliön jätevesi menee biologisen järjestelmän tuotantolinjalle. Biologinen järjestelmä on AO--tyyppinen biologinen reaktori. Reaktorissa olevat aerobiset mikro-organismit hajottavat ja hyödyntävät vedessä olevaa orgaanista ainetta syntetisoivat solukudoksia ja vapauttavat vettä ja hiilidioksidia. Osa vedessä olevasta ammoniakkitypestä käytetään solusynteesiin hiilenpoistoreaktiossa, ja loput nitrifioivat bakteerit hyödyntävät nitraattien ja nitriittien tuottamiseksi. Nitraatit ja nitriitit palautetaan nitrifikaationesteen mukana denitrifikaatiosäiliöön, jossa denitrifikaatio tapahtuu anaerobisessa ympäristössä. Nitraatit ja nitriitit pelkistyvät, jolloin muodostuu typpikaasua, joka karkaa, jolloin saadaan aikaan typen poisto.
Ilmastusjärjestelmä koostuu suihkuilmastimista, suihkupumpuista ja puhaltimista. Suihkupumput tuottavat korkean-virtausnopeuden-paineistettua vettä, kun taas puhaltimet tuottavat paineilmaa. Nämä kaksi komponenttia sekoittuvat ja vapautuvat suihkuilmastimien venturiputkien läpi muodostaen yhtenäisiä mikrokuplia, jotka leviävät tasaisesti kaikkialle veteen saavuttaen yli 25 %:n hapetustehokkuuden. Tällä saavutetaan samanaikaisesti vesimäärän kokonaissekoitus. Biologinen käsittelysäiliö on täysin sekoitettu reaktori; Suuri-pitoisuus järjestelmään tuleva suotovesi laimennetaan ja leviää välittömästi, mikä estää mikro-organismien vahingoittumisen.
Biologisen käsittelysäiliön suuren lietepitoisuuden vuoksi on suositeltavaa käyttää korkean-hapetus-tehokkaita eurooppalaisia-suihkuilmastimia sujuvien biologisten reaktioiden varmistamiseksi.
Kaatopaikan suotoveden erityisominaisuuksista johtuen biologisen viljelyvaiheen ja käytön aikana voi muodostua suuri määrä vaahtoa. Tämä järjestelmä sisältää sekä kemiallisen vaahdonpoiston että hydraulisen vaahdonpoiston. Kemiallinen vaahdonesto estää vaahdon muodostumista lisäämällä vaahdonestoaineita, kun taas hydraulinen vaahdonesto poistaa vaahdon ruiskuttamalla vettä tärkeimpiin paikkoihin, kuten kaivoihin ja asennusreikiin.
Biokemiallinen prosessi tuottaa huomattavan määrän lämpöä, mikä nostaa reaktorin lämpötilaa ja vaikeuttaa järjestelmän toimintaa. Tästä syystä toteutetaan jäähdytysjärjestelmä, jossa käytetään jäähdytystornia syöttämään jäähdytysvettä biokemiallisiin säiliöihin lämmönvaihtimien kautta. Tämä yksittäinen jäähdytysjärjestelmä jäähdyttää molemmat nitrifikaatiosäiliöt. Biokemiallisen järjestelmän automaattinen ohjausjärjestelmä koostuu pääasiassa erilaisista antureista, tulo/lähtömoduuleista ja PLC:stä. Tuloveden valvontajärjestelmä valvoo pääasiassa virtausnopeutta, johtavuutta ja pH:ta. Biokemialliset säiliöt valvovat ensisijaisesti pH:ta, liuennutta happea, lämpötilaa ja nestetasoa. Näiden parametrien analyysi ohjaa ilmastusnopeutta, lietteen poistumisnopeutta ja ultrasuodatuksen (UF) toiminta-aikaa sopivan ympäristön luomiseksi mikro-organismeille.
UF-järjestelmä ottaa vettä nitrifikaatiosäiliöistä lietteen{0}}veden erottamista varten. Tiivistetty liete-vesiseos palautetaan sitten denitrifikaatioosioon sisäisenä palautusjäähdytyksenä.
Biokemiallinen järjestelmä purkaa päivittäin noin 12 tonnia lietettä, jonka suunniteltu kosteuspitoisuus on 98,5 %. Matalasta lietepitoisuudesta johtuen järjestelmään sisältyy lietteen sakeutussäiliö poistetun lietteen painovoiman sakeuttamiseen. Sakeutunut liete pumpataan sitten keskipakoiseen vedenpoistokoneeseen. Sentrifugoinnin jälkeen suodos, josta vesi on poistettu, pumpataan takaisin biokemialliseen järjestelmään jatkokäsittelyä varten. Lietekakku, jonka kosteuspitoisuus on alle 80 %, lähetetään kaatopaikalle hävitettäväksi.
Osa 2: Ultrasuodatusjärjestelmän prosessin kulkukuvaus
Tämä ultrasuodatusjärjestelmä käyttää ulkoista putkimaista ultrasuodatusjärjestelmää. Vesi otetaan nitrifikaatiosäiliöstä. UF-syöttöpumppu jakaa sekoitetun lipeän biokemiallisesta säiliöstä UF-silmukkaan. Suurin ultrasuodatuspaine on 6 baaria. Liete{5}}vesiseos pumpataan putkimaiseen kalvomoduuliin kiertopumpun kautta. Kalvon poikki paine-eron alaisena nestefaasi tunkeutuu kalvon läpi muodostaen permeaattia, jolloin lietteen{7}}vesi erottuu. Liete palautetaan biokemialliseen säiliöön lietteen pitoisuuden lisäämiseksi siellä ja samalla saavutetaan nitrifikaatiolipeän sisäinen kierrätys. Osa lietteestä johdetaan ylijäämälietteenä lietteen sakeutussäiliöön. Permeaatti lasketaan ultrasuodatuksen kirkasvesisäiliöön ja siirtyy seuraavaan käsittelyprosessiin.
Perinteisiin biologisiin käsittelyprosesseihin verrattuna mikrobisolut erotetaan jätevedestä tehokkaalla-ultrasuodatusjärjestelmällä, mikä varmistaa, että yli 0,02 µm:n kokoiset hiukkaset, mikro-organismit ja COD-suspendoituneet kiintoaineet pysyvät turvallisesti järjestelmässä. Tällä saavutetaan todellinen ero hydraulisen retentioajan ja lietteen retentioajan välillä. Hallitsemalla lietteen ikää saavutetaan tavoite kasvattaa suurta määrää nitrifioivia bakteereja, mikä parantaa merkittävästi ammoniakkitypen poistonopeutta. Ultrasuodatuksen jätevesi on steriiliä, kiintoainevapaata eikä biologisesti aktiivisia aineita. Lietteen pitoisuus ylläpidetään jatkuvalla palautusjäähdytyksellä ristivirtausultrasuodatuksessa.
Ultrasuodatusjärjestelmässä on yksi silmukka, ja jokaisessa silmukassa on neljä kalvoputkea. Erillinen kiertovesipumppu tuottaa tarvittavan virtausnopeuden kalvoputkien sisäseinää pitkin, luo turbulenssia, tuottaa suuren suodatusvirtauksen ja estää tukkeutumisen.
Kalvoputket vaativat myös huuhtelun ja puhdistuksen käytön jälkeen, mikä suoritetaan puhdistuspumpulla, jossa käytetään puhdasta vettä tai kirkasta nestettä sisältävää puhdistussäiliötä. Jokainen silmukka voidaan huuhdella, puhdistaa tai huoltaa muiden silmukoiden ollessa toiminnassa. Automaattinen paineilmasäätöventtiili voi samanaikaisesti katkaista syötteen ja putkiin jäänyt liete kulkeutuu huuhteluveden mukana biologiseen käsittelysäiliöön.
CIP on tasataajuinen{0}}prosessi. Myöhemmissä puhdistuksen vaiheissa venttiilit avautuvat ohjelman mukaan, jolloin puhdistusvesi pääsee kiertämään kalvosilmukoissa ja palaa takaisin puhdistussäiliöön, kunnes perusteellinen puhdistus on saavutettu. Tarvittaessa puhdistussäiliöön voidaan lisätä pieni määrä kalvonpuhdistusainetta puhdistuksen myöhemmissä vaiheissa.
Osa 3: DTRO (Disc Tube Reverse Osmosis Membrane System) Prosessivirran kuvaus
Vaikka suurin osa orgaanisista aineista ja typpipitoisista epäpuhtauksista MBR-jätevesistä on poistettu, tasot ovat vielä kaukana päästönormien mukaises- ta. Vesi sisältää edelleen suuren määrän orgaanista ainesta, hilseileviä ioneja ja muita epäpuhtauksia, mikä muodostaa merkittävän riskin myöhempien kalvoerotuslaitteiden vakaalle toiminnalle. Tiukkojen purkausstandardien ja uusien standardien kokonaistyppeä koskevien vaatimusten vuoksi kalvojärjestelmässä on oltava korkea nitraattien jne. hylkäysaste. Tämä rakenne käyttää DTRO:ta (Disc Tube Reverse Osmosis Membrane System), jolla on vahvat likaantumisenesto-ominaisuudet ja korkea talteenottonopeus. Kaatopaikan suotovedellä on monimutkainen koostumus, joka sisältää erilaisia niukkaliukoisia suoloja, kuten kalsiumia, magnesiumia, bariumia ja piitä. Nämä niukkaliukoiset epäorgaaniset suolat ovat erittäin väkeviä käänteisosmoosijärjestelmään joutuessaan. Kun niiden pitoisuus ylittää niiden liukoisuuden tietyissä olosuhteissa, kalvon pinnalla tapahtuu hilseilyä. Raakaveden pH:n säätäminen estää tehokkaasti epäorgaanisten karbonaattisuolojen aiheuttaman hilseilyn; siksi raakaveden pH on säädettävä ennen käänteisosmoosijärjestelmään menemistä.
MBR-poistovesi pumpataan DTRO-kalvokolonniin DTRO-syöttöpumpun kautta. Samanaikaisesti happoa lisätään hapon varastosäiliöstä pH:n säätämiseksi ja palautusjäähdytetään sekoittamista varten pH-tasapainon saavuttamiseksi. DTRO-järjestelmän syöttölinja on varustettu pH-anturilla. PLC määrittää raakaveden pH:n ja säätää automaattisesti annostelupumpun taajuutta hapon lisäyksen säätelemiseksi. Lopulta varmistetaan, että raakaliuoksen pH ennen käänteisosmoosijärjestelmään menemistä saavuttaa 6,1–6,5. pH{5}}säädetty raakavesi pumpataan DTRO-kalvokolonniin. DTRO-järjestelmä koostuu yhdestä sarjasta, joista jokainen on varustettu kahdella turvapussisuodattimella. Jokaisen turvapussisuodattimen sisään- ja ulostulossa olevat paineanturit havaitsevat paine-eron automaattisesti. Kun paine-ero ylittää tietyn kynnyksen, järjestelmä pyytää suodatinpussin vaihtoa. Kaksi turvapussisuodatinta toimivat rinnakkain, mikä mahdollistaa online-suodatinpussin vaihdon. Turvasuodattimen suodatustarkkuus on 50 μm, mikä muodostaa kalvon lopullisen suojaesteen. Turvapussisuodattimen läpi kulkeva raakavesi menee suoraan korkeapaineiseen{13}}mäntäpumppuun. Korkeapainepumpun paineistama jätevesi menee DTRO-kalvokolonniin. Ensimmäiseen kalvovaiheeseen syötetään vettä suoraan korkeapainepumpulla. Jokainen kalvovaihe on varustettu online-kiertopumpulla, joka palauttaa osan tiivisteestä kalvon ulostuloaukosta online-pumpun sisääntuloon varmistaakseen riittävän virtausnopeuden ja nopeuden kalvon pinnalla, mikä estää kalvon likaantumisen.
Kalvopoistovesi jaetaan tiivisteeksi ja permeaattiksi. Konsentraattipäässä oleva paineensäätöventtiili ohjaa painetta kalvomoduulin sisällä tarvittavan puhdistetun veden talteenottonopeuden saavuttamiseksi. Konsentraatti tyhjennetään tiivistesäiliöön jatkokäsittelyä varten. Permeaatti menee kirkkaan veden varastosäiliöön täyttääkseen omat puhdistustarpeensa. Ylimääräinen vesi johdetaan jäteveden tasaussäiliöön ja pumpataan sitten vastaanottavaan vesistöön. Järjestelmän palautusprosentti on 80 %.
Käänteisosmoosijärjestelmä on keskipaineinen-käänteisosmoosijärjestelmä, jossa käytetään levyputkien käänteisosmoosikalvoja. Levyputken käänteisosmoosikalvon keskimääräinen käyttöpaine on 30–70 baaria, ja maksimipaineraja on 70 baaria keskipaineisessa käänteisosmoosissa. Koska syöttövesi on ultrasuodatuskirkastettua nestettä, kirkastetun nesteen saanto voi olla 80 %. DTRO-järjestelmässä on yksi yksikkö, jossa on yhteensä 70 levyputken käänteisosmoosikalvokolonnia ja kalvon kokonaispinta-ala on 658,3 m².
DTRO-yksikkö on varustettu seuraavilla lisälaitteilla:
⑴ CIP (Clean-In-Place) -järjestelmä: CIP-järjestelmää käytetään käänteisosmoosiyksikön huuhteluun, vesipuhdistukseen ja kemialliseen puhdistukseen.
⑵ Hapon annostelujärjestelmä: Epäorgaanisen hilseilyn estämiseksi käänteisosmoosikäytön aikana on asennettu hapon annostelujärjestelmä, joka säätää käänteisosmoosijärjestelmän syöttöveden pH-arvoa.
⑶ Kalkinpoistoaineen annostelujärjestelmä: Kalkinpoistoaineen annostelujärjestelmää käytetään myös estämään epäorgaanisen hilseilyn muodostuminen käänteisosmoosikäytön aikana.
Koska suotovesi esikäsitellään täysin biologisella denitrifikaatiokalvobioreaktorilla, ultrasuodatuksen jätevesi on vapaa suspendoituneesta kiintoaineesta ja biohajoavasta orgaanisesta aineesta. Tällä vältetään suurelta osin epäorgaanisen ja orgaanisen likaantumisen muodostuminen käänteisosmoosikalvolle, mikä vähentää käänteisosmoosikalvon puhdistustiheyttä ja mahdollistaa käänteisosmoosijärjestelmän toiminnan suhteellisen alhaisessa paineessa, mikä pidentää käänteisosmoosikalvon käyttöikää.