Маршрут процесса — MBR + DTRO. Этот путь сочетает в себе биологическое и физическое лечение, полностью используя преимущества каждого из них и преодолевая соответствующие недостатки. Это обеспечивает стабильную и надежную очистку, соответствующую стандартам сброса, при этом экономя землю, инвестиции и эксплуатационные расходы, а также облегчая эксплуатацию и управление.
Часть первая: Описание потока биологической системы
Биологическая система включает в себя емкость гомогенизации и уравнивания, емкость гомогенизации, емкость денитрификации, емкость нитрификации, систему очистки осадка и вспомогательные системы (питающие насосы, системы хранения химикатов, системы охлаждения и все индивидуальное оборудование, не вошедшее в другие системы).
Фильтрат из уравнительного бака сначала поднимается в рукавный фильтр, установленный над гомогенизирующим баком. Рукавный фильтр способен улавливать твердые частицы размером более 0,5 мм. Фильтровальные рукава необходимо заменить, когда потеря давления достигнет определенного значения. После очистки фильтр-мешки можно использовать повторно.
Отфильтрованный фильтрат самотеком поступает в резервуар гомогенизации. Смеситель внутри резервуара перемешивает фильтрат из разных источников и в разное время, обеспечивая гомогенизацию и стабилизацию стока для последующих очистных сооружений. Биологическая система в основном состоит из денитрификационного резервуара, нитрификационного резервуара, системы пеногасителя и системы охлаждения. В биологическую систему также включено вспомогательное оборудование от других систем. Имеется один комплект денитрификационных резервуаров и один комплект нитрификационных резервуаров. Сточные воды из уравнительного резервуара поступают на линию производства биологической системы. Биологическая система представляет собой биологический реактор типа АО-. Аэробные микроорганизмы в реакторе разлагают и утилизируют находящиеся в воде органические вещества, синтезируя клеточные ткани и выделяя воду и углекислый газ. Часть аммиачного азота в воде используется для синтеза клеток в реакции удаления углерода, а остальная часть используется нитрифицирующими бактериями для производства нитратов и нитритов. Нитраты и нитриты возвращаются в резервуар денитрификации вместе с нитрификационной жидкостью, где денитрификация происходит в анаэробной среде. Нитраты и нитриты восстанавливаются, в результате чего выделяется газообразный азот, что обеспечивает удаление азота.
Система аэрации состоит из струйных аэраторов, струйных насосов и воздуходувок. Струйные насосы обеспечивают -поток-воды под давлением, а воздуходувки — сжатый воздух. Эти два компонента смешиваются и высвобождаются через трубки Вентури струйных аэраторов, образуя однородные микропузырьки, которые равномерно диффундируют по воде, достигая эффективности оксигенации, превышающей 25%. Одновременно достигается перемешивание общего объема воды. Бак биологической очистки представляет собой реактор полностью смешанного типа; фильтрат высокой-концентрации, попадающий в систему, немедленно разбавляется и рассеивается, предотвращая повреждение микроорганизмов.
Из-за высокой концентрации ила в резервуаре биологической очистки рекомендуется использовать высокоэффективные струйные аэраторы -оксигенации-европейского-импортного производства для обеспечения плавных биологических реакций.
Из-за особых характеристик фильтрата свалок на этапе биологического культивирования и эксплуатации может образовываться большое количество пены. Эта система включает в себя как химическое, так и гидравлическое пеногашение. Химическое пеногасление подавляет образование пены за счет добавления пеногасителей, тогда как гидравлическое пеногасление устраняет пену путем распыления воды в ключевых местах, таких как люки и монтажные отверстия.
Биохимический процесс генерирует значительное количество тепла, что повышает температуру реактора и затрудняет работу системы. Поэтому реализована система охлаждения с использованием градирни для подачи охлаждающей воды в биохимические резервуары через теплообменники. Эта единая система охлаждения охлаждает оба резервуара для нитрификации. Система автоматического управления биохимической системой в основном состоит из различных датчиков, модулей ввода-вывода и ПЛК. Система мониторинга поступающей воды в основном контролирует скорость потока, проводимость и pH. Биохимические резервуары в первую очередь контролируют pH, растворенный кислород, температуру и уровень жидкости. Анализ этих параметров контролирует скорость аэрации, скорость сброса осадка и время работы ультрафильтрации (УФ) для создания подходящей среды для микроорганизмов.
Система УФ забирает воду из баков нитрификации для отделения осадка-воды. Концентрированная смесь осадка-воды затем возвращается в секцию денитрификации в качестве внутреннего орошения.
Биохимическая система ежедневно сбрасывает около 12 тонн ила с расчетной влажностью 98,5%. В связи с низкой концентрацией ила в систему гравитационного сгущения сбрасываемого ила включен иловый резервуар. Сгущенный ил затем перекачивается в центробежную обезвоживающую машину. После центрифугирования обезвоженный фильтрат перекачивается обратно в биохимическую систему для дальнейшей очистки. Осадок с влажностью менее 80% отправляется на полигон для утилизации.
Часть вторая: Описание технологического процесса системы ультрафильтрации
В этой системе ультрафильтрации используется внешняя трубчатая система ультрафильтрации. Вода забирается из бака нитрификации. Впускной насос УФ распределяет смешанную жидкость из биохимического резервуара в контур УФ. Максимальное давление ультрафильтрации составляет 6 бар. Смесь ила-воды закачивается в трубчатый мембранный модуль с помощью циркуляционного насоса. Под действием разницы давлений на мембране жидкая фаза проникает через мембрану, образуя пермеат, обеспечивая отделение осадка-воды. Ил возвращается в биохимический резервуар для увеличения там концентрации ила, одновременно обеспечивая внутреннюю рециркуляцию нитрификационной жидкости. Часть осадка сбрасывается в виде избыточного ила в резервуар для сгущения осадка. Пермеат сбрасывается в резервуар для ультрафильтрации чистой воды и поступает на следующий процесс очистки.
По сравнению с традиционными процессами биологической очистки, микробные клетки отделяются от сточных вод с помощью высокоэффективной системы ультрафильтрации, гарантирующей безопасное удержание твердых частиц размером более 0,02 мкм, микроорганизмов и взвешенных веществ, связанных с ХПК-. Это обеспечивает истинное разделение времени гидравлического удерживания и времени удерживания осадка. Контролируя возраст ила, достигается цель культивирования большого количества нитрифицирующих бактерий, тем самым значительно улучшая скорость удаления аммиачного азота. Сточные воды ультрафильтрации стерильны, не содержат твердых частиц и биологически активных веществ. Концентрация осадка поддерживается за счет непрерывной рециркуляции при перекрестной-ультрафильтрации.
Система ультрафильтрации имеет одну петлю с четырьмя мембранными трубками в каждой петле. Отдельный циркуляционный насос обеспечивает необходимую скорость потока по внутренней стенке мембранных трубок, создавая турбулентность, создавая большой фильтрационный поток и предотвращая засорение.
Мембранные трубки также требуют промывки и очистки после периода эксплуатации, что осуществляется с помощью очищающего насоса с использованием чистящего бака, содержащего чистую воду или прозрачную жидкость. Каждый контур можно промывать, очищать или обслуживать во время работы других контуров. Автоматический клапан управления сжатым воздухом может одновременно перекрывать подачу, а оставшийся в трубах ил с промывочной водой выносится в бак биологической очистки.
CIP – это процесс с четной-частотой. На более поздних этапах очистки клапаны открываются в соответствии с программой, позволяя промывочной воде циркулировать в мембранных петлях и возвращаться в очистительный бак до тех пор, пока не будет достигнута тщательная очистка. При необходимости на более поздних этапах очистки в резервуар для очистки можно добавить небольшое количество средства для очистки мембран.
Часть третья: DTRO (мембранная система обратного осмоса с дисковой трубкой). Описание технологического процесса.
Хотя большая часть органических веществ и азотистых загрязняющих веществ в сточных водах МБР удалена, их уровни все еще далеки от соответствия стандартам сбросов. Вода по-прежнему содержит большое количество органических веществ, ионов отложений и других загрязняющих веществ, что представляет значительный риск для стабильной работы последующего оборудования мембранного разделения. Из-за строгих стандартов сброса и требований новых стандартов к общему азоту мембранная система должна иметь высокую степень отсеивания нитратов и т. д. В этой конструкции используется DTRO (мембранная система обратного осмоса с дисковой трубкой) с сильными противо-способностями против обрастания и высокой степенью восстановления. Фильтрат свалок имеет сложный состав и содержит различные труднорастворимые соли, такие как кальций, магний, барий и кремний. Эти труднорастворимые неорганические соли имеют высокую концентрацию после попадания в систему обратного осмоса. Когда их концентрация превышает их растворимость при определенных условиях, на поверхности мембраны образуется накипь. Регулирование pH сырой воды эффективно предотвращает образование накипи карбонатными неорганическими солями; поэтому pH сырой воды необходимо отрегулировать перед ее подачей в систему обратного осмоса.
Эффлюент MBR закачивается в мембранную колонку DTRO через питательный насос DTRO. Одновременно из резервуара для хранения кислоты добавляют кислоту для регулирования pH и кипятят с обратным холодильником для смешивания, достигая равновесия pH. Линия питания системы DTRO оснащена датчиком pH. ПЛК определяет pH сырой воды и автоматически регулирует частоту дозирующего насоса для регулирования добавления кислоты, в конечном итоге обеспечивая, чтобы pH сырого раствора перед поступлением в систему обратного осмоса достигал 6,1–6,5. Сырая вода с отрегулированным уровнем pH- закачивается в мембранную колонку DTRO. Система DTRO состоит из одного комплекта, каждый из которых оснащен двумя защитными рукавными фильтрами. Датчики давления на входе и выходе каждого защитного рукавного фильтра автоматически определяют перепад давления. Когда перепад давления превышает определенный порог, система предлагает заменить фильтрующий мешок. Два защитных рукавных фильтра работают параллельно, что позволяет производить замену фильтровальных рукавов в режиме онлайн. Защитный фильтр имеет точность фильтрации 50 мкм, обеспечивая окончательный защитный барьер для мембраны. Сырая вода, проходящая через защитный рукавный фильтр, напрямую поступает в плунжерный насос высокого-давления. Сток, находящийся под давлением насоса высокого-давления, поступает в мембранную колонку DTRO. В первую мембранную ступень вода подается непосредственно насосом высокого-напора. Каждая мембранная ступень оснащена онлайн-циркуляционным насосом, который возвращает часть концентрата из выхода мембраны на вход онлайн-насоса, чтобы обеспечить достаточную скорость потока и скорость на поверхности мембраны, предотвращая засорение мембраны.
Сток мембраны разделяется на концентрат и пермеат. Клапан регулирования давления на конце концентрата контролирует давление внутри мембранного модуля для достижения необходимой степени восстановления очищенной воды. Концентрат выгружается в концентраторный резервуар для дальнейшей обработки. Пермеат поступает в резервуар для хранения чистой воды для удовлетворения собственных потребностей в очистке. Избыточная вода сбрасывается в уравнительную емкость сточных вод, а затем закачивается в приемный водоем. Скорость восстановления системы составляет 80%.
Система обратного осмоса — это система обратного осмоса среднего-давления, в которой используются мембраны обратного осмоса с дисковой трубкой. Среднее рабочее давление мембраны обратного осмоса с дисковой трубкой составляет 30–70 бар, при этом максимальный предел давления составляет 70 бар для обратного осмоса среднего-давления. Поскольку питательная вода представляет собой осветленную ультрафильтрацией жидкость, выход осветленной жидкости может достигать 80%. Система DTRO имеет один блок, в общей сложности 70 мембранных колонн обратного осмоса с дисковыми трубками и общей площадью мембран 658,3 м².
Установка ДТРО оснащена следующими вспомогательными средствами:
⑴ Система CIP (Очистка-In-Place): Система CIP используется для промывки, очистки воды и химической очистки установки обратного осмоса.
⑵ Система дозирования кислоты: Чтобы предотвратить образование неорганических отложений во время работы обратного осмоса, установлена система дозирования кислоты для регулирования значения pH питательной воды системы обратного осмоса.
⑶ Система дозирования антинакипина: Система дозирования антинакипина также используется для предотвращения образования неорганических накипи во время работы обратного осмоса.
Поскольку фильтрат предварительно обрабатывается с использованием полностью биологического мембранного биореактора денитрификации, сточные воды ультрафильтрации не содержат взвешенных твердых частиц и биоразлагаемых органических веществ. Это в значительной степени позволяет избежать образования неорганических и органических загрязнений на мембране обратного осмоса, тем самым уменьшая частоту очистки мембраны обратного осмоса и позволяя системе обратного осмоса работать при относительно низком давлении, продлевая срок службы мембраны обратного осмоса.