Procesa maršruts ir MBR + DTRO. Šis maršruts apvieno bioloģisko un fizisko apstrādi, pilnībā izmantojot katras priekšrocības, vienlaikus novēršot attiecīgos trūkumus. Tas nodrošina stabilu un uzticamu apstrādi, kas atbilst izplūdes standartiem, vienlaikus ietaupot zemi, ieguldījumus un ekspluatācijas izmaksas, kā arī atvieglo darbību un pārvaldību.
Pirmā daļa: Bioloģiskās sistēmas plūsmas apraksts
Bioloģiskā sistēma ietver homogenizācijas un izlīdzināšanas tvertni, homogenizācijas tvertni, denitrifikācijas tvertni, nitrifikācijas tvertni, dūņu apstrādes sistēmu un palīgsistēmas (padeves sūkņus, ķīmisko vielu uzglabāšanas sistēmas, dzesēšanas sistēmas un visas atsevišķās iekārtas, kas nav uzskaitītas citās sistēmās).
Izskalojums no izlīdzināšanas tvertnes vispirms tiek pacelts maisa filtrā, kas uzstādīts virs homogenizācijas tvertnes. Maisu filtrs var aizturēt daļiņas, kas lielākas par 0,5 mm. Filtru maisi ir jānomaina, kad spiediena zudums sasniedz noteiktu vērtību. Pēc tīrīšanas filtru maisiņus var izmantot atkārtoti.
Filtrētais infiltrāts gravitācijas ietekmē ieplūst homogenizācijas tvertnē. Tvertnē esošais maisītājs maisa un sajauc izskalojumus no dažādiem avotiem un dažādos laikos, panākot homogenizāciju un stabilizējot pieplūdumu uz turpmākajām attīrīšanas iekārtām. Bioloģiskā sistēma galvenokārt sastāv no denitrifikācijas tvertnes, nitrifikācijas tvertnes, pretputošanas sistēmas un dzesēšanas sistēmas. Bioloģiskā sistēmā ietilpst arī citu sistēmu palīgiekārtas. Ir viens denitrifikācijas tvertņu komplekts un viens nitrifikācijas tvertņu komplekts. No izlīdzināšanas tvertnes notekūdeņi nonāk bioloģiskās sistēmas ražošanas līnijā. Bioloģiskā sistēma ir AO-tipa bioloģiskais reaktors. Reaktorā esošie aerobie mikroorganismi sadalās un izmanto ūdenī esošās organiskās vielas, sintezējot šūnu audus un izdalot ūdeni un oglekļa dioksīdu. Daļa ūdenī esošā amonjaka slāpekļa tiek izmantota šūnu sintēzei oglekļa noņemšanas reakcijā, bet atlikušo daļu izmanto nitrificējošās baktērijas, lai iegūtu nitrātus un nitrītus. Nitrāti un nitrīti kopā ar nitrifikācijas šķidrumu tiek atgriezti denitrifikācijas tvertnē, kur denitrifikācija notiek anaerobā vidē. Nitrāti un nitrīti tiek reducēti, radot slāpekļa gāzi, kas izplūst, tādējādi panākot slāpekļa atdalīšanu.
Aerācijas sistēma sastāv no strūklas aeratoriem, strūklas sūkņiem un pūtējiem. Strūklas sūkņi nodrošina augsta-plūsmas-saspiestu ūdeni, savukārt pūtēji nodrošina saspiestu gaisu. Šie divi komponenti sajaucas un izdalās caur strūklas aeratoru Venturi caurulēm, veidojot viendabīgus mikroburbuļus, kas vienmērīgi izkliedējas visā ūdenī, panākot oksigenācijas efektivitāti, kas pārsniedz 25%. Tas vienlaikus panāk kopējo ūdens tilpuma satricinājumu. Bioloģiskās attīrīšanas tvertne ir pilnībā jaukts reaktors; Augstas-koncentrācijas izskalojums, kas nonāk sistēmā, tiek nekavējoties atšķaidīts un izkliedēts, novēršot mikroorganismu bojājumus.
Tā kā bioloģiskās attīrīšanas tvertnē ir augsta dūņu koncentrācija, ieteicams izmantot augstas -skābekļa piegādes-efektivitātes Eiropas-strūklas aeratorus, lai nodrošinātu vienmērīgu bioloģisko reakciju norisi.
Poligona izskalojuma īpašo īpašību dēļ bioloģiskās kultivēšanas stadijā un darbības laikā var veidoties liels putu daudzums. Šajā sistēmā ir iekļauta gan ķīmiskā, gan hidrauliskā putu noņemšana. Ķīmiskā putu noņemšana nomāc putu veidošanos, pievienojot putu mazināšanas līdzekļus, savukārt hidrauliskā putu noņemšana novērš putas, izsmidzinot ūdeni galvenajās vietās, piemēram, lūkās un uzstādīšanas atverēs.
Bioķīmiskais process rada ievērojamu siltuma daudzumu, paaugstinot reaktora temperatūru un kavējot sistēmas darbību. Tāpēc tiek ieviesta dzesēšanas sistēma, izmantojot dzesēšanas torni, lai pa siltummaiņiem piegādātu dzesēšanas ūdeni bioķīmisko vielu tvertnēm. Šī vienotā dzesēšanas sistēma atdzesē abas nitrifikācijas tvertnes. Bioķīmiskās sistēmas automātiskā vadības sistēma galvenokārt sastāv no dažādiem sensoriem, ievades/izvades moduļiem un PLC. Ieplūstošā ūdens monitoringa sistēma galvenokārt uzrauga plūsmas ātrumu, vadītspēju un pH. Bioķīmiskās tvertnes galvenokārt uzrauga pH, izšķīdušo skābekli, temperatūru un šķidruma līmeni. Šo parametru analīze kontrolē aerācijas ātrumu, dūņu izplūdes ātrumu un ultrafiltrācijas (UF) darbības laiku, lai radītu piemērotu vidi mikroorganismiem.
UF sistēma ņem ūdeni no nitrifikācijas tvertnēm dūņu{0}}ūdens atdalīšanai. Koncentrētais dūņu{2}ūdens maisījums pēc tam tiek atgriezts denitrifikācijas sekcijā kā iekšējais attece.
Bioķīmiskā sistēma katru dienu izvada aptuveni 12 tonnas dūņu ar 98,5% projektēto mitruma saturu. Zemās dūņu koncentrācijas dēļ izvadīto dūņu gravitācijas sabiezēšanai sistēmā ir iekļauta dūņu biezināšanas tvertne. Pēc tam sabiezinātās dūņas tiek sūknētas uz centrbēdzes atūdeņošanas iekārtu. Pēc centrifugēšanas atūdeņotais filtrāts tiek sūknēts atpakaļ uz bioķīmisko sistēmu turpmākai apstrādei. Dūņu kūka ar mitruma saturu zem 80% tiek nosūtīta uz atkritumu poligonu iznīcināšanai.
Otrā daļa: Ultrafiltrācijas sistēmas procesa plūsmas apraksts
Šajā ultrafiltrācijas sistēmā tiek izmantota ārēja cauruļveida ultrafiltrācijas sistēma. Ūdens tiek ņemts no nitrifikācijas tvertnes. UF ieplūdes sūknis sadala sajaukto šķidrumu no bioķīmiskās tvertnes uz UF cilpu. Maksimālais ultrafiltrācijas spiediens ir 6 bāri. Dūņu{5}ūdens maisījums tiek iesūknēts cauruļveida membrānas modulī, izmantojot cirkulācijas sūkni. Spiediena starpībā pāri membrānai šķidrā fāze izplūst cauri membrānai, veidojot permeātu, panākot dūņu -ūdens atdalīšanu. Dūņas tiek atgrieztas bioķīmiskajā tvertnē, lai palielinātu tajā esošo dūņu koncentrāciju, vienlaikus panākot nitrifikācijas šķidruma iekšējo recirkulāciju. Daļa dūņu tiek novadīta kā liekās dūņas dūņu biezināšanas tvertnē. Permeāts tiek novadīts ultrafiltrācijas tīrā ūdens tvertnē un tiek ievadīts nākamajā apstrādes procesā.
Salīdzinot ar tradicionālajiem bioloģiskās attīrīšanas procesiem, mikrobu šūnas tiek atdalītas no notekūdeņiem, izmantojot augstas -efektivitātes ultrafiltrācijas sistēmu, nodrošinot, ka daļiņas, kas lielākas par 0,02 µm, mikroorganismi un ar ĶSP saistītās suspendētās cietās vielas tiek droši aizturētas sistēmā. Tādējādi tiek panākta patiesa hidrauliskās aiztures laika un dūņu aiztures laika atdalīšana. Kontrolējot dūņu vecumu, tiek sasniegts mērķis kultivēt lielu skaitu nitrificējošo baktēriju, tādējādi būtiski uzlabojot amonjaka slāpekļa atdalīšanas ātrumu. Ultrafiltrācijas notekūdeņi ir sterili, nesatur cietas vielas un bioloģiski aktīvās vielas. Dūņu koncentrācija tiek uzturēta ar nepārtrauktu atteci šķērsplūsmas ultrafiltrācijā.
Ultrafiltrācijas sistēmai ir viena cilpa ar četrām membrānas caurulēm katrā cilpā. Atsevišķs cirkulācijas sūknis nodrošina nepieciešamo plūsmas ātrumu gar membrānas cauruļu iekšējo sienu, radot turbulenci, radot lielu filtrācijas plūsmu un novēršot aizsērēšanu.
Pēc noteikta darbības perioda membrānas caurulēm ir nepieciešama arī skalošana un tīrīšana, ko veic ar tīrīšanas sūkni, izmantojot tīrīšanas tvertni, kurā ir tīrs ūdens vai dzidrs šķidrums. Katru cilpu var izskalot, tīrīt vai uzturēt, kamēr darbojas citas cilpas. Automātisks saspiestā gaisa vadības vārsts vienlaikus var pārtraukt padevi, un caurulēs palikušās dūņas ar skalošanas ūdeni tiek novadītas uz bioloģiskās attīrīšanas tvertni.
CIP ir vienmērīga{0}}frekvences process. Vēlākos tīrīšanas posmos vārsti atveras saskaņā ar programmu, ļaujot tīrīšanas ūdenim cirkulēt membrānas cilpās un atgriezties tīrīšanas tvertnē, līdz tiek veikta rūpīga tīrīšana. Ja nepieciešams, turpmākajos tīrīšanas posmos tīrīšanas tvertnei var pievienot nelielu daudzumu membrānas tīrīšanas līdzekļa.
Trešā daļa: DTRO (disku caurules reversās osmozes membrānas sistēma) procesa plūsmas apraksts
Lai gan lielākā daļa organisko vielu un slāpekli saturošo piesārņotāju MBR notekūdeņos ir noņemti, līmeņi joprojām ir tālu no izplūdes standartiem. Ūdenī joprojām ir liels daudzums organisko vielu, kaļķakmens jonu un citu piesārņotāju, kas rada ievērojamu risku turpmāko membrānas separācijas iekārtu stabilai darbībai. Stingro izplūdes standartu un jauno standartu prasībām attiecībā uz kopējo slāpekli membrānas sistēmai ir jābūt ar augstu nitrātu atgrūšanas koeficientu utt. Šajā konstrukcijā ir izmantota DTRO (Disc Tube Reverse Osmozis Membrane System) ar spēcīgu pret-apaugšanas spēju un augstu reģenerācijas līmeni. Poligona izskalojumam ir sarežģīts sastāvs, kas satur dažādus slikti šķīstošos sāļus, piemēram, kalciju, magniju, bāriju un silīciju. Šie slikti šķīstošie neorganiskie sāļi pēc nonākšanas reversās osmozes sistēmā ir ļoti koncentrēti. Ja to koncentrācija noteiktos apstākļos pārsniedz to šķīdību, uz membrānas virsmas veidosies zvīņošanās. Neapstrādāta ūdens pH pielāgošana efektīvi novērš karbonātu neorganisko sāļu radīto katlakmens veidošanos; tādēļ neapstrādāta ūdens pH ir jānoregulē pirms ievadīšanas reversās osmozes sistēmā.
MBR notekūdeņi tiek iesūknēti DTRO membrānas kolonnā, izmantojot DTRO padeves sūkni. Vienlaikus no skābes uzglabāšanas tvertnes tiek pievienota skābe, lai pielāgotu pH, un tiek uzkarsēta ar atteci sajaukšanai, panākot pH līdzsvaru. DTRO sistēmas padeves līnija ir aprīkota ar pH sensoru. PLC nosaka neapstrādāta ūdens pH un automātiski pielāgo dozēšanas sūkņa frekvenci, lai regulētu skābes pievienošanu, galu galā nodrošinot, ka neapstrādātā šķīduma pH pirms ievadīšanas reversās osmozes sistēmā sasniedz 6,1–6,5. Neapstrādāts ūdens ar pielāgotu pH- tiek iesūknēts DTRO membrānas kolonnā. DTRO sistēma sastāv no viena komplekta, katrs aprīkots ar diviem drošības maisiņu filtriem. Spiediena sensori gan pie katra drošības maisa filtra ieejas, gan izejas automātiski nosaka diferenciālo spiedienu. Kad diferenciālais spiediens pārsniedz noteiktu slieksni, sistēma pieprasa nomainīt filtra maisu. Abi drošības maisiņu filtri darbojas paralēli, ļaujot nomainīt filtru maisiņu tiešsaistē. Drošības filtra filtrēšanas precizitāte ir 50 μm, nodrošinot galīgo aizsargbarjeru membrānai. Neapstrādāts ūdens, kas iet caur drošības maisa filtru, tieši nonāk augstspiediena virzuļa sūknī. Notekūdeņi, kas pakļauti spiedienam ar augstspiediena sūkni, nonāk DTRO membrānas kolonnā. Pirmajai membrānas pakāpei ūdeni tieši piegādā augstspiediena sūknis. Katrs membrānas posms ir aprīkots ar tiešsaistes cirkulācijas sūkni, kas atgriež daļu koncentrāta no membrānas izejas uz tiešsaistes sūkņa ieplūdi, lai nodrošinātu pietiekamu plūsmas ātrumu un ātrumu membrānas virsmā, novēršot membrānas piesārņošanu.
Membrānas notekūdeņi tiek sadalīti koncentrātā un permeātā. Spiediena regulēšanas vārsts koncentrāta galā kontrolē spiedienu membrānas modulī, lai sasniegtu nepieciešamo attīrītā ūdens atgūšanas ātrumu. Koncentrāts tiek novadīts koncentrāta tvertnē turpmākai apstrādei. Permeāts nonāk tīra ūdens uzglabāšanas tvertnē, lai apmierinātu savas tīrīšanas vajadzības. Liekais ūdens tiek novadīts notekūdeņu izlīdzināšanas tvertnē un pēc tam iesūknēts uztverošajā ūdenstilpē. Sistēmas atkopšanas līmenis ir 80%.
Reversās osmozes sistēma ir vidēja spiediena{0}}reversās osmozes sistēma, kurā tiek izmantotas disku caurules reversās osmozes membrānas. Diska caurules reversās osmozes membrānas vidējais darba spiediens ir 30–70 bar, un maksimālais spiediena ierobežojums ir 70 bar vidēja spiediena apgrieztās osmozes gadījumā. Tā kā barības ūdens ir ultrafiltrācijas dzidrināts šķidrums, dzidrinātā šķidruma iznākums var sasniegt 80%. DTRO sistēmai ir viena vienība, kopā ar 70 disku caurulēm reversās osmozes membrānas kolonnām un kopējo membrānas laukumu 658,3 m².
DTRO iekārta ir aprīkota ar šādām palīgierīcēm:
⑴ CIP (Clean{0}}In-Place) sistēma: CIP sistēmu izmanto reversās osmozes ierīces skalošanai, tīrīšanai ar ūdeni un ķīmiskai tīrīšanai.
⑵ Skābes dozēšanas sistēma: lai novērstu neorganisko katlakmens veidošanos reversās osmozes darbības laikā, ir uzstādīta skābes dozēšanas sistēma, lai pielāgotu apgrieztās osmozes sistēmas padeves ūdens pH vērtību.
⑶ Pretskalanta dozēšanas sistēma: Pretskalanta dozēšanas sistēma tiek izmantota arī, lai novērstu neorganiskas kaļķakmens veidošanos reversās osmozes darbības laikā.
Tā kā infiltrāts tiek iepriekš apstrādāts, izmantojot pilnībā bioloģisku denitrifikācijas membrānas bioreaktoru, ultrafiltrācijas notekūdeņos nav suspendēto vielu un bioloģiski noārdāmās organiskās vielas. Tas lielā mērā novērš neorganisku un organisku piesārņojumu veidošanos uz reversās osmozes membrānas, tādējādi samazinot reversās osmozes membrānas tīrīšanas biežumu un ļaujot reversās osmozes sistēmai darboties salīdzinoši zemā spiedienā, pagarinot reversās osmozes membrānas kalpošanas laiku.