Biološka obrada otpadnih voda + Ultrafiltracija + DTRO Opis toka procesa

Ruta procesa je MBR + DTRO. Ova ruta kombinira biološki i fizički tretman, u potpunosti iskorištavajući prednosti svakog od njih dok nadilazi njihove nedostatke. Ovo osigurava stabilan i pouzdan tretman koji zadovoljava standarde ispuštanja, dok štedi zemljište, investicije i operativne troškove, te olakšava rad i upravljanje.

Biološki sustav uključuje spremnik za homogenizaciju i izjednačavanje, spremnik za homogenizaciju, spremnik za denitrifikaciju, spremnik za nitrifikaciju, sustav za obradu mulja i pomoćne sustave (napojne pumpe, sustave za skladištenje kemikalija, rashladne sustave i svu pojedinačnu opremu koja nije navedena u drugim sustavima).

Procjedne vode iz spremnika za izjednačavanje prvo se odvode u vrećasti filtar postavljen iznad spremnika za homogenizaciju. Vrećasti filtar može uhvatiti čestice veće od 0,5 mm. Vrećice filtera potrebno je zamijeniti kada gubitak tlaka dosegne određenu vrijednost. Filter vrećice se mogu ponovno koristiti nakon čišćenja.

Filtrirana procjedna voda teče gravitacijom u spremnik za homogenizaciju. Mješalica unutar spremnika miješa i miješa procjedne vode iz različitih izvora iu različito vrijeme, postižući homogenizaciju i stabilizirajući dotok u naknadne uređaje za pročišćavanje. Biološki sustav se uglavnom sastoji od spremnika za denitrifikaciju, spremnika za nitrifikaciju, sustava za uklanjanje pjene i sustava za hlađenje. U biološki sustav uključena je i pomoćna oprema iz drugih sustava. Postoji jedan set denitrifikacijskih spremnika i jedan set nitrifikacijskih spremnika. Efluent iz spremnika za izjednačavanje ulazi u proizvodnu liniju biološkog sustava. Biološki sustav je biološki reaktor tipa AO-. Aerobni mikroorganizmi u reaktoru razgrađuju i iskorištavaju organsku tvar u vodi, sintetizirajući stanična tkiva i oslobađajući vodu i ugljikov dioksid. Dio dušika iz amonijaka u vodi koristi se za sintezu stanica u reakciji uklanjanja ugljika, a ostatak iskorištavaju nitrifikacijske bakterije za proizvodnju nitrata i nitrita. Nitrati i nitriti se vraćaju u denitrifikacijski spremnik s nitrifikacijskom tekućinom, gdje se denitrifikacija odvija u anaerobnom okruženju. Nitrati i nitriti se smanjuju, stvarajući plin dušik koji izlazi, čime se postiže uklanjanje dušika.

Sustav prozračivanja sastoji se od mlaznih aeratora, mlaznih pumpi i puhala. Mlazne pumpe daju vodu pod pritiskom visokog{1}}protoka-, dok puhala daju komprimirani zrak. Ove dvije komponente se miješaju i oslobađaju kroz venturi cijevi mlaznih aeratora, tvoreći jednolične mikromjehuriće koji ravnomjerno difundiraju kroz vodu, postižući učinkovitost oksigenacije veću od 25%. Time se istovremeno postiže miješanje ukupnog volumena vode. Spremnik za biološki tretman je potpuno miješani reaktor; procjedne vode visoke-koncentracije koje ulaze u sustav odmah se razrjeđuju i raspršuju, sprječavajući oštećenje mikroorganizama.

Zbog visoke koncentracije mulja u spremniku za biološki tretman, preporučuje se upotreba visoko-oksigenacije-učinkovitosti europskih-uvezenih mlaznih aeratora kako bi se osigurale glatke biološke reakcije.

Zbog posebnih karakteristika procjednih voda odlagališta, tijekom faze biološke kultivacije i rada može se stvoriti velika količina pjene. Ovaj sustav uključuje i kemijsko i hidrauličko uklanjanje pjene. Kemijsko uklanjanje pjene suzbija stvaranje pjene dodavanjem sredstava za uklanjanje pjene, dok hidrauličko uklanjanje pjene uklanja pjenu raspršivanjem vode na ključnim mjestima kao što su šahtovi i instalacijski otvori.

Biokemijski proces stvara značajnu količinu topline, podižući temperaturu reaktora i ometajući rad sustava. Stoga je implementiran sustav hlađenja koji koristi rashladni toranj za opskrbu rashladnom vodom biokemijskih spremnika putem izmjenjivača topline. Ovaj jedinstveni sustav hlađenja hladi oba nitrifikacijska spremnika. Sustav automatske kontrole biokemijskog sustava prvenstveno se sastoji od raznih senzora, ulazno/izlaznih modula i PLC-a. Sustav za praćenje ulazne vode uglavnom prati brzinu protoka, vodljivost i pH. Biokemijski spremnici prvenstveno prate pH, otopljeni kisik, temperaturu i razinu tekućine. Analizom ovih parametara kontrolira se brzina prozračivanja, brzina ispuštanja mulja i vrijeme rada ultrafiltracije (UF) kako bi se stvorilo prikladno okruženje za mikroorganizme.

UF sustav uzima vodu iz nitrifikacijskih spremnika za odvajanje-vode od mulja. Koncentrirana smjesa mulja-vode zatim se vraća u odjeljak za denitrifikaciju kao unutarnji refluks.

Biokemijski sustav dnevno ispušta cca 12 tona mulja projektirane vlažnosti od 98,5%. Zbog niske koncentracije mulja, u sustav za gravitacijsko zgušnjavanje ispuštenog mulja uključen je spremnik za zgušnjavanje mulja. Zgusnuti mulj se zatim pumpa u centrifugalni stroj za odvodnjavanje. Nakon centrifugiranja, filtrat bez vode pumpa se natrag u biokemijski sustav na daljnju obradu. Kolač mulja, sa sadržajem vlage ispod 80%, šalje se na odlagalište za odlaganje.

Ovaj sustav ultrafiltracije koristi vanjski cjevasti sustav ultrafiltracije. Voda se crpi iz nitrifikacijskog spremnika. Ulazna UF pumpa distribuira miješanu tekućinu iz biokemijskog spremnika u UF petlju. Maksimalni tlak ultrafiltracije je 6 bara. Mješavina mulja-vode pumpa se u cjevasti membranski modul putem cirkulacijske pumpe. Pod razlikom tlaka kroz membranu, tekuća faza prodire kroz membranu, stvarajući permeat, postižući odvajanje mulja-vode. Mulj se vraća u biokemijski spremnik kako bi se tamo povećala koncentracija mulja, dok se istovremeno postiže unutarnja recirkulacija nitrifikacijske tekućine. Dio mulja se ispušta kao višak mulja u spremnik za zgušnjavanje mulja. Permeat se ispušta u ultrafiltracijski spremnik čiste vode i ulazi u sljedeći proces obrade.

U usporedbi s tradicionalnim procesima biološke obrade, mikrobne stanice odvajaju se od efluenta pomoću visoko-učinkovitog ultrafiltracijskog sustava, čime se osigurava da se čestice veće od 0,02 µm, mikroorganizmi i suspendirane krute tvari povezane s COD-om- sigurno zadržavaju unutar sustava. Time se postiže pravo odvajanje hidrauličkog vremena zadržavanja i vremena zadržavanja mulja. Kontrolom starosti mulja postiže se cilj uzgoja velikog broja nitrifikacijskih bakterija, čime se značajno poboljšava brzina uklanjanja dušika iz amonijaka. Efluent ultrafiltracije je sterilan, bez krutih tvari i biološki aktivnih tvari. Koncentracija mulja održava se kontinuiranim refluksom u-ultrafiltraciji s poprečnim protokom.

Ultrafiltracijski sustav ima jednu petlju, s četiri membranske cijevi u svakoj petlji. Zasebna cirkulacijska pumpa osigurava potrebnu brzinu protoka duž unutarnje stijenke membranskih cijevi, stvarajući turbulenciju, stvarajući veliki protok filtracije i sprječavajući začepljenje.

Membranske cijevi također zahtijevaju ispiranje i čišćenje nakon perioda rada, što se postiže pomoću pumpe za čišćenje koja koristi spremnik za čišćenje koji sadrži čistu vodu ili bistru tekućinu. Svaka petlja se može ispirati, čistiti ili održavati dok druge petlje rade. Automatski kontrolni ventil komprimiranog zraka može istovremeno prekinuti dovod, a mulj koji je ostao u cijevima se vodom za ispiranje prenosi u spremnik za biološki tretman.

CIP je proces ravnomjerne-učestalosti. Tijekom kasnijih faza čišćenja, ventili se otvaraju prema programu, dopuštajući vodi za čišćenje da cirkulira u membranskim petljama i vraća se u spremnik za čišćenje dok se ne postigne temeljito čišćenje. Ako je potrebno, mala količina sredstva za čišćenje membrane može se dodati u spremnik za čišćenje tijekom kasnijih faza čišćenja.

Dok je većina organske tvari i dušičnih zagađivača iz MBR efluenta uklonjena, razine su još uvijek daleko od zadovoljavanja standarda ispuštanja. Voda još uvijek sadrži veliku količinu organske tvari, iona za stvaranje kamenca i drugih zagađivača, što predstavlja značajan rizik za stabilan rad naknadne opreme za membransko odvajanje. Zbog strogih standarda ispuštanja i zahtjeva novih standarda za ukupni dušik, membranski sustav mora imati visoku stopu odbijanja nitrata itd. Ovaj dizajn koristi DTRO (membranski sustav disk cijevi za reverznu osmozu) sa snažnim sposobnostima protiv-prštanja i visokim stopama oporavka. Procjedne vode s odlagališta otpada složenog su sastava i sadrže različite teško topive soli poput kalcija, magnezija, barija i silicija. Ove teško topive anorganske soli visoko su koncentrirane nakon ulaska u sustav reverzne osmoze. Kada njihova koncentracija premaši njihovu topljivost pod određenim uvjetima, doći će do stvaranja kamenca na površini membrane. Podešavanje pH vrijednosti sirove vode učinkovito sprječava stvaranje kamenca od karbonatnih anorganskih soli; stoga se pH sirove vode mora podesiti prije ulaska u sustav reverzne osmoze.

MBR efluent se pumpa u DTRO membransku kolonu preko DTRO dovodne pumpe. Istovremeno se dodaje kiselina iz spremnika za kiselinu kako bi se prilagodio pH i refluksira za miješanje, postižući pH ravnotežu. Dovodni vod DTRO sustava opremljen je pH senzorom. PLC određuje pH sirove vode i automatski prilagođava frekvenciju mjerne pumpe za reguliranje dodavanja kiseline, čime se u konačnici osigurava da pH sirove otopine prije ulaska u sustav reverzne osmoze dosegne 6,1–6,5. Sirova voda s prilagođenim pH-pumpa se u DTRO membransku kolonu. DTRO sustav se sastoji od jednog kompleta, svaki opremljen s dva sigurnosna vrećasta filtra. Senzori tlaka na ulazu i izlazu svakog sigurnosnog vrećastog filtra automatski otkrivaju diferencijalni tlak. Kada diferencijalni tlak prijeđe određeni prag, sustav traži zamjenu filter vrećice. Dva sigurnosna vrećasta filtra rade paralelno, omogućujući online zamjenu filtarske vreće. Sigurnosni filtar ima točnost filtracije od 50 μm, pružajući konačnu zaštitnu barijeru za membranu. Sirova voda koja prolazi kroz sigurnosni vrećasti filtar izravno ulazi u-klipnu pumpu visokog pritiska. Efluent, pod pritiskom visokotlačne-pumpe, ulazi u DTRO membransku kolonu. Prvi stupanj membrane izravno se opskrbljuje vodom pomoću visokotlačne-pumpe. Svaki stupanj membrane opremljen je online cirkulacijskom pumpom, koja vraća dio koncentrata iz izlaza membrane u ulaz online pumpe kako bi se osigurala dovoljna brzina protoka i brzina na površini membrane, sprječavajući onečišćenje membrane.

Membranski efluent se dijeli na koncentrat i permeat. Ventil za regulaciju tlaka na kraju koncentrata kontrolira tlak unutar membranskog modula kako bi se postigla potrebna stopa povrata pročišćene vode. Koncentrat se ispušta u spremnik koncentrata za daljnju obradu. Permeat ulazi u spremnik čiste vode kako bi zadovoljio vlastite potrebe čišćenja. Višak vode ispušta se u spremnik za izjednačavanje otpadnih voda, a zatim se pumpa u prihvatno vodno tijelo. Stopa oporavka sustava je 80%.

Sustav reverzne osmoze je srednje{0}}tlačni sustav reverzne osmoze koji koristi membrane za reverznu osmozu s disk cijevima. Prosječni radni tlak membrane reverzne osmoze s disk cijevi je 30–70 bara, s maksimalnim ograničenjem tlaka od 70 bara za srednje-tlačnu reverznu osmozu. Budući da je napojna voda tekućina pročišćena ultrafiltracijom, prinos pročišćene tekućine može doseći 80%. DTRO sustav ima jednu jedinicu, s ukupno 70 kolona membrane reverzne osmoze s disk cijevima i ukupnom površinom membrane od 658,3 m².

Jedinica DTRO opremljena je sljedećim pomoćnim uređajima:

⑴ CIP (Clean{0}}In-Place) sustav: CIP sustav koristi se za ispiranje, čišćenje vodom i kemijsko čišćenje jedinice reverzne osmoze.

⑵ Sustav za doziranje kiseline: kako bi se spriječilo anorgansko stvaranje kamenca tijekom rada reverzne osmoze, instaliran je sustav za doziranje kiseline za podešavanje pH vrijednosti vode za napajanje sustava reverzne osmoze.

⑶ Sustav za doziranje protiv kamenca: Sustav za doziranje protiv kamenca također se koristi za sprječavanje stvaranja anorganskog kamenca tijekom rada reverzne osmoze.

Budući da se procjedne vode prethodno obrađuju u potpuno biološkom membranskom bioreaktoru za denitrifikaciju, efluent ultrafiltracije je bez suspendiranih krutina i biorazgradivih organskih tvari. Time se u velikoj mjeri izbjegava stvaranje anorganskih i organskih nečistoća na membrani reverzne osmoze, čime se smanjuje učestalost čišćenja membrane reverzne osmoze i omogućuje sustavu reverzne osmoze da radi pod relativno niskim tlakom, produžujući životni vijek membrane reverzne osmoze.