Die Prozessroute ist MBR + DTRO. Dieser Weg kombiniert biologische und physikalische Behandlungen, nutzt die Vorteile beider Verfahren voll aus und überwindet gleichzeitig ihre jeweiligen Nachteile. Dies gewährleistet eine stabile und zuverlässige Behandlung, die den Einleitungsstandards entspricht, während gleichzeitig Land, Investitionen und Betriebskosten gespart werden und Betrieb und Management erleichtert werden.
Erster Teil: Beschreibung des biologischen Systemflusses
Das biologische System umfasst ein Homogenisierungs- und Ausgleichsbecken, ein Homogenisierungsbecken, ein Denitrifikationsbecken, ein Nitrifikationsbecken, ein Schlammbehandlungssystem und Hilfssysteme (Förderpumpen, Chemikalienlagersysteme, Kühlsysteme und alle Einzelgeräte, die nicht in anderen Systemen aufgeführt sind).
Das Sickerwasser aus dem Ausgleichsbehälter wird zunächst in einen über dem Homogenisierungsbehälter installierten Schlauchfilter gefördert. Der Beutelfilter kann Partikel abfangen, die größer als 0,5 mm sind. Die Filterbeutel müssen ausgetauscht werden, wenn der Druckverlust einen bestimmten Wert erreicht. Die Filterbeutel können nach der Reinigung wiederverwendet werden.
Das gefilterte Sickerwasser fließt durch Schwerkraft in den Homogenisierungstank. Ein Mischer im Tank rührt und mischt Sickerwasser aus verschiedenen Quellen und zu unterschiedlichen Zeiten und sorgt so für eine Homogenisierung und Stabilisierung des Zuflusses zu nachfolgenden Aufbereitungsanlagen. Das biologische System besteht im Wesentlichen aus einem Denitrifikationsbecken, einem Nitrifikationsbecken, einem Entschäumungssystem und einem Kühlsystem. Auch Hilfsgeräte aus anderen Systemen werden in das biologische System einbezogen. Es gibt einen Satz Denitrifikationstanks und einen Satz Nitrifikationstanks. Das Abwasser aus dem Ausgleichsbehälter gelangt in die Produktionslinie des biologischen Systems. Das biologische System ist ein biologischer Reaktor vom Typ AO-. Aerobe Mikroorganismen im Reaktor zersetzen und verwerten organische Stoffe im Wasser, synthetisieren Zellgewebe und setzen Wasser und Kohlendioxid frei. Ein Teil des Ammoniakstickstoffs im Wasser wird für die Zellsynthese bei der Kohlenstoffentfernungsreaktion verwendet, und der Rest wird von nitrifizierenden Bakterien zur Produktion von Nitraten und Nitriten genutzt. Die Nitrate und Nitrite werden mit der Nitrifikationsflüssigkeit in den Denitrifikationstank zurückgeführt, wo die Denitrifikation in einer anaeroben Umgebung stattfindet. Die Nitrate und Nitrite werden reduziert, es entsteht Stickstoffgas, das entweicht und so eine Stickstoffentfernung erreicht wird.
Das Belüftungssystem besteht aus Strahlbelüftern, Strahlpumpen und Gebläsen. Die Strahlpumpen liefern Druckwasser mit hoher -Durchflussrate-, während die Gebläse Druckluft liefern. Diese beiden Komponenten vermischen sich und werden durch die Venturirohre der Strahlbelüfter freigesetzt. Dabei bilden sich gleichmäßige Mikrobläschen, die sich gleichmäßig im Wasser verteilen und eine Sauerstoffanreicherungseffizienz von über 25 % erreichen. Dadurch wird gleichzeitig eine Umwälzung des gesamten Wasservolumens erreicht. Der biologische Behandlungstank ist ein vollständig gemischter Reaktor; Hochkonzentriertes Sickerwasser, das in das System gelangt, wird sofort verdünnt und verteilt, wodurch Schäden an Mikroorganismen vermieden werden.
Aufgrund der hohen Schlammkonzentration im biologischen Aufbereitungsbecken wird empfohlen, aus Europa importierte Strahlbelüfter mit hoher -Sauerstoffanreicherung-Effizienz zu verwenden, um reibungslose biologische Reaktionen zu gewährleisten.
Aufgrund der besonderen Eigenschaften von Deponiesickerwasser kann es während der biologischen Anbauphase und im Betrieb zu einer starken Schaumbildung kommen. Dieses System umfasst sowohl chemische als auch hydraulische Entschäumung. Die chemische Entschäumung unterdrückt die Schaumbildung durch Zugabe von Entschäumungsmitteln, während die hydraulische Entschäumung den Schaum durch das Versprühen von Wasser an wichtigen Stellen wie Mannlöchern und Installationslöchern beseitigt.
Der biochemische Prozess erzeugt eine erhebliche Menge Wärme, die die Reaktortemperatur erhöht und den Systembetrieb behindert. Daher wird ein Kühlsystem implementiert, bei dem ein Kühlturm die biochemischen Tanks über Wärmetauscher mit Kühlwasser versorgt. Dieses einzelne Kühlsystem kühlt beide Nitrifikationsbecken. Das automatische Steuerungssystem des biochemischen Systems besteht im Wesentlichen aus verschiedenen Sensoren, Ein-/Ausgabemodulen und einer SPS. Das System zur Überwachung des Zulaufwassers überwacht hauptsächlich die Durchflussrate, die Leitfähigkeit und den pH-Wert. Die biochemischen Tanks überwachen hauptsächlich den pH-Wert, den gelösten Sauerstoff, die Temperatur und den Flüssigkeitsstand. Durch die Analyse dieser Parameter werden die Belüftungsrate, die Schlammaustragsrate und die Betriebszeit der Ultrafiltration (UF) gesteuert, um eine geeignete Umgebung für Mikroorganismen zu schaffen.
Das UF-System entnimmt Wasser aus den Nitrifikationstanks zur Schlamm-{0}}Wassertrennung. Das konzentrierte Schlamm-{2}}Wassergemisch wird dann als interner Rückfluss in den Denitrifikationsabschnitt zurückgeführt.
Das biochemische System leitet täglich etwa 12 Tonnen Schlamm mit einem geplanten Feuchtigkeitsgehalt von 98,5 % ab. Aufgrund der geringen Schlammkonzentration ist in das System ein Schlammeindickungsbecken zur Schwerkrafteindickung des ausgetragenen Schlamms integriert. Der eingedickte Schlamm wird dann zu einer Zentrifugalentwässerungsmaschine gepumpt. Nach der Zentrifugation wird das entwässerte Filtrat zur weiteren Behandlung zurück in das biochemische System gepumpt. Der Schlammkuchen mit einem Feuchtigkeitsgehalt unter 80 % wird zur Entsorgung auf eine Deponie gebracht.
Teil Zwei: Beschreibung des Prozessablaufs des Ultrafiltrationssystems
Dieses Ultrafiltrationssystem verwendet ein externes röhrenförmiges Ultrafiltrationssystem. Wasser wird aus dem Nitrifikationsbecken entnommen. Die UF-Einlasspumpe verteilt die gemischte Flüssigkeit vom biochemischen Tank zum UF-Kreislauf. Der maximale Ultrafiltrationsdruck beträgt 6 bar. Über eine Umwälzpumpe wird das Schlamm-{5}}Wassergemisch in das Rohrmembranmodul gepumpt. Unter der Druckdifferenz über der Membran dringt die flüssige Phase durch die Membran, bildet Permeat und erreicht eine Schlamm-{7}}Wassertrennung. Der Schlamm wird in das Biochemiebecken zurückgeführt, um dort die Schlammkonzentration zu erhöhen und gleichzeitig eine interne Rezirkulation der Nitrifikationsflüssigkeit zu erreichen. Ein Teil des Schlamms wird als Überschussschlamm in das Schlammeindickungsbecken abgeleitet. Das Permeat wird in den Ultrafiltrations-Klarwassertank abgeleitet und gelangt in den nächsten Aufbereitungsprozess.
Im Vergleich zu herkömmlichen biologischen Aufbereitungsverfahren werden mikrobielle Zellen durch ein hocheffizientes Ultrafiltrationssystem vom Abwasser getrennt. Dadurch wird sichergestellt, dass Partikel mit einer Größe von mehr als 0,02 µm, Mikroorganismen und CSB-bedingte Schwebstoffe sicher im System zurückgehalten werden. Dadurch wird eine echte Trennung von hydraulischer Verweilzeit und Schlammverweilzeit erreicht. Durch die Steuerung des Schlammalters wird das Ziel der Kultivierung einer großen Anzahl nitrifizierender Bakterien erreicht und dadurch die Ammoniak-Stickstoff-Entfernungsrate deutlich verbessert. Das Ultrafiltrationsabwasser ist steril, frei von Feststoffen und frei von biologisch aktiven Substanzen. Die Schlammkonzentration wird durch kontinuierlichen Rückfluss bei der Querstrom-Ultrafiltration aufrechterhalten.
Das Ultrafiltrationssystem verfügt über einen Kreislauf mit vier Membranröhren in jedem Kreislauf. Eine separate Umwälzpumpe sorgt für die erforderliche Durchflussrate entlang der Innenwand der Membranrohre, erzeugt Turbulenzen, erzeugt einen großen Filtrationsfluss und verhindert Verstopfungen.
Auch die Membranschläuche müssen nach einer gewissen Betriebszeit gespült und gereinigt werden, was durch eine Reinigungspumpe unter Verwendung eines Reinigungstanks mit klarem Wasser oder klarer Flüssigkeit erreicht wird. Jeder Kreislauf kann gespült, gereinigt oder gewartet werden, während andere Kreisläufe in Betrieb sind. Ein automatisches Druckluft-Steuerventil kann gleichzeitig die Zufuhr unterbrechen und der in den Leitungen verbleibende Schlamm wird durch das Spülwasser zum biologischen Klärbecken befördert.
CIP ist ein Prozess mit gleichmäßiger-Frequenz. In den späteren Reinigungsphasen öffnen sich die Ventile nach einem Programm, sodass das Reinigungswasser in den Membranschleifen zirkulieren und in den Reinigungstank zurückfließen kann, bis eine gründliche Reinigung erreicht ist. Bei Bedarf kann in späteren Reinigungsphasen eine kleine Menge Membranreinigungsmittel in den Reinigungstank gegeben werden.
Dritter Teil: Beschreibung des DTRO-Prozessablaufs (Disc Tube Reverse Osmosis Membrane System).
Obwohl die meisten organischen Stoffe und stickstoffhaltigen Schadstoffe aus dem MBR-Abwasser entfernt wurden, sind die Werte immer noch weit von den Einleitungsnormen entfernt. Das Wasser enthält immer noch große Mengen organischer Stoffe, versteinernder Ionen und anderer Schadstoffe, was ein erhebliches Risiko für den stabilen Betrieb der nachfolgenden Membrantrennanlagen darstellt. Aufgrund der strengen Einleitungsnormen und der Anforderungen der neuen Normen an den Gesamtstickstoff muss das Membransystem eine hohe Rückhalterate für Nitrate usw. aufweisen. Bei diesem Design kommt ein DTRO (Disc Tube Reverse Osmosis Membrane System) mit starken Antifouling-Fähigkeiten und hohen Rückgewinnungsraten zum Einsatz. Deponiesickerwasser hat eine komplexe Zusammensetzung und enthält verschiedene schwerlösliche Salze wie Kalzium, Magnesium, Barium und Silizium. Diese schwerlöslichen anorganischen Salze liegen nach Eintritt in die Umkehrosmoseanlage hochkonzentriert vor. Wenn ihre Konzentration unter bestimmten Bedingungen ihre Löslichkeit übersteigt, kommt es zu Ablagerungen auf der Membranoberfläche. Durch die Einstellung des pH-Werts des Rohwassers wird die Ablagerung durch anorganische Karbonatsalze wirksam verhindert. Daher muss der pH-Wert des Rohwassers vor dem Eintritt in die Umkehrosmoseanlage angepasst werden.
Der MBR-Abfluss wird über die DTRO-Speisepumpe in die DTRO-Membransäule gepumpt. Gleichzeitig wird Säure aus dem Säurelagertank hinzugefügt, um den pH-Wert einzustellen, und zum Mischen unter Rückfluss erhitzt, um ein pH-Gleichgewicht zu erreichen. Die Zuleitung des DTRO-Systems ist mit einem pH-Sensor ausgestattet. Die SPS bestimmt den pH-Wert des Rohwassers und passt die Frequenz der Dosierpumpe automatisch an, um die Säurezugabe zu regulieren. Dadurch wird letztendlich sichergestellt, dass der pH-Wert der Rohlösung vor Eintritt in die Umkehrosmoseanlage 6,1–6,5 erreicht. Das pH--eingestellte Rohwasser wird in die DTRO-Membransäule gepumpt. Das DTRO-System besteht aus einem Set, jeweils ausgestattet mit zwei Sicherheitsbeutelfiltern. Drucksensoren sowohl am Einlass als auch am Auslass jedes Sicherheitsbeutelfilters erfassen automatisch den Differenzdruck. Wenn der Differenzdruck einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, fordert das System zum Austausch des Filterbeutels auf. Die beiden Sicherheitsbeutelfilter arbeiten parallel und ermöglichen einen Online-Filterbeutelaustausch. Der Sicherheitsfilter hat eine Filtergenauigkeit von 50 μm und bildet die letzte Schutzbarriere für die Membran. Das durch den Sicherheitsbeutelfilter strömende Rohwasser gelangt direkt in die Hochdruck-Kolbenpumpe. Das durch die Hochdruckpumpe unter Druck gesetzte Abwasser gelangt in die DTRO-Membransäule. Die erste Membranstufe wird von der Hochdruckpumpe direkt mit Wasser versorgt. Jede Membranstufe ist mit einer Online-Umwälzpumpe ausgestattet, die einen Teil des Konzentrats vom Membranauslass zum Online-Pumpeneinlass zurückführt, um eine ausreichende Durchflussrate und Geschwindigkeit an der Membranoberfläche sicherzustellen und Membranverschmutzung zu verhindern.
Der Membranabfluss wird in Konzentrat und Permeat aufgeteilt. Ein Druckregelventil am Konzentratende regelt den Druck im Membranmodul, um die erforderliche Rückgewinnungsrate des gereinigten Wassers zu erreichen. Das Konzentrat wird zur weiteren Behandlung in einen Konzentrattank geleitet. Das Permeat gelangt in einen Klarwasserspeichertank, um seinen eigenen Reinigungsbedarf zu decken. Überschüssiges Wasser wird in ein Abwasserausgleichsbecken abgeleitet und anschließend in den Vorfluter gepumpt. Die Systemwiederherstellungsrate beträgt 80 %.
Bei der Umkehrosmoseanlage handelt es sich um eine Mitteldruck-Umkehrosmoseanlage mit Scheibenrohr-Umkehrosmosemembranen. Der durchschnittliche Betriebsdruck der Tellerrohr-Umkehrosmosemembran beträgt 30–70 bar, mit einer maximalen Druckgrenze von 70 bar für Mitteldruck-Umkehrosmose. Da es sich bei dem Speisewasser um durch Ultrafiltration geklärte Flüssigkeit handelt, kann die Ausbeute an geklärter Flüssigkeit bis zu 80 % betragen. Das DTRO-System besteht aus einer Einheit mit insgesamt 70 Scheibenrohr-Umkehrosmose-Membransäulen und einer Gesamtmembranfläche von 658,3 m².
Die DTRO-Einheit ist mit folgenden Zusatzeinrichtungen ausgestattet:
⑴ CIP-System (Clean-In-System): Das CIP-System wird zum Spülen, Wasserreinigen und chemischen Reinigen der Umkehrosmoseanlage verwendet.
⑵ Säuredosiersystem: Um anorganische Ablagerungen während des Umkehrosmosebetriebs zu verhindern, ist ein Säuredosiersystem installiert, um den pH-Wert des Speisewassers der Umkehrosmoseanlage anzupassen.
⑶ Antiscalant-Dosiersystem: Das Antiscalant-Dosiersystem wird auch verwendet, um die Bildung anorganischer Ablagerungen während des Umkehrosmosebetriebs zu verhindern.
Da das Sickerwasser mit einem vollbiologischen Denitrifikationsmembran-Bioreaktor vorbehandelt wird, ist das Ultrafiltrationsabwasser frei von suspendierten Feststoffen und biologisch abbaubaren organischen Stoffen. Dadurch wird die Bildung anorganischer und organischer Verschmutzungen auf der Umkehrosmosemembran weitgehend vermieden, wodurch die Häufigkeit der Reinigung der Umkehrosmosemembran verringert wird und die Umkehrosmoseanlage unter relativ niedrigem Druck betrieben werden kann, was die Lebensdauer der Umkehrosmosemembran verlängert.
