La ruta del procés és MBR + DTRO. Aquesta ruta combina tractaments biològics i físics, aprofitant al màxim els avantatges de cadascun i superant els seus respectius inconvenients. Això garanteix un tractament estable i fiable que compleix els estàndards d'abocament, alhora que estalvia sòl, inversió i costos d'explotació, i facilita l'operació i la gestió.
Primera part: Descripció del flux del sistema biològic
El sistema biològic inclou un dipòsit d'homogeneïtzació i equalització, un dipòsit d'homogeneïtzació, un dipòsit de desnitrificació, un dipòsit de nitrificació, un sistema de tractament de fangs i sistemes auxiliars (bombes d'alimentació, sistemes d'emmagatzematge de productes químics, sistemes de refrigeració i tots els equips individuals no enumerats en altres sistemes).
El lixiviat del dipòsit d'equalització s'aixeca primer a un filtre de bossa instal·lat a sobre del dipòsit d'homogeneïtzació. El filtre de bossa pot interceptar partícules de més de 0,5 mm. Les bosses de filtre s'han de substituir quan la pèrdua de pressió arriba a un determinat valor. Les bosses de filtre es poden reutilitzar després de la neteja.
El lixiviat filtrat flueix per gravetat al dipòsit d'homogeneïtzació. Un mesclador dins del dipòsit agita i barreja els lixiviats de diferents fonts i en diferents moments, aconseguint l'homogeneïtzació i estabilització de l'afluent a les instal·lacions de tractament posteriors. El sistema biològic consisteix principalment en un dipòsit de desnitrificació, un dipòsit de nitrificació, un sistema de desescuma i un sistema de refrigeració. Els equips auxiliars d'altres sistemes també s'inclouen en el sistema biològic. Hi ha un conjunt de dipòsits de desnitrificació i un conjunt de dipòsits de nitrificació. L'efluent del dipòsit d'equalització entra a la línia de producció del sistema biològic. El sistema biològic és un reactor biològic de tipus AO-. Els microorganismes aeròbics del reactor es descomponen i utilitzen la matèria orgànica de l'aigua, sintetitzant teixits cel·lulars i alliberant aigua i diòxid de carboni. Una part del nitrogen d'amoníac de l'aigua s'utilitza per a la síntesi cel·lular en la reacció d'eliminació de carboni, i la resta és utilitzada pels bacteris nitrificants per produir nitrats i nitrits. Els nitrats i nitrits es retornen al dipòsit de desnitrificació amb el líquid de nitrificació, on la desnitrificació es produeix en un ambient anaeròbic. Els nitrats i nitrits es redueixen, generant gas nitrogen que s'escapa, aconseguint així l'eliminació del nitrogen.
El sistema d'aireació consta d'airejadors de raig, bombes de raig i bufadors. Les bombes de raig proporcionen aigua a pressió d'alt-cab-, mentre que els bufadors proporcionen aire comprimit. Aquests dos components es barregen i alliberen a través dels tubs venturi dels airejadors de raig, formant microbombolles uniformes que es difonen uniformement per l'aigua, aconseguint una eficiència d'oxigenació superior al 25%. Això s'aconsegueix simultàniament l'agitació global del volum d'aigua. El dipòsit de tractament biològic és un reactor completament mixt; El lixiviat d'alta-concentració que entra al sistema es dilueix i es difon immediatament, evitant danys als microorganismes.
A causa de l'elevada concentració de fangs al dipòsit de tractament biològic, es recomana utilitzar aireadors de raig d'-oxigenació-alta eficiència-importats europeus per garantir reaccions biològiques suaus.
A causa de les característiques especials dels lixiviats de l'abocador, es pot generar una gran quantitat d'escuma durant l'etapa de cultiu i funcionament biològic. Aquest sistema incorpora tant l'eliminació d'escuma química com la desespumada hidràulica. L'eliminació d'escuma química suprimeix la formació d'escuma afegint agents antiespumantes, mentre que l'eliminació d'escuma hidràulica elimina l'escuma ruixant aigua en llocs clau com ara les tanques i forats d'instal·lació.
El procés bioquímic genera una quantitat important de calor, augmentant la temperatura del reactor i dificultant el funcionament del sistema. Per tant, s'implementa un sistema de refrigeració, utilitzant una torre de refrigeració per subministrar aigua de refrigeració als dipòsits bioquímics mitjançant intercanviadors de calor. Aquest sistema de refrigeració únic refreda els dos dipòsits de nitrificació. El sistema de control automàtic del sistema bioquímic consta principalment de diversos sensors, mòduls d'entrada/sortida i un PLC. El sistema de control de l'aigua afluent controla principalment el cabal, la conductivitat i el pH. Els tancs bioquímics controlen principalment el pH, l'oxigen dissolt, la temperatura i el nivell de líquid. L'anàlisi d'aquests paràmetres controla la velocitat d'aireació, la velocitat de descàrrega de fangs i el temps de funcionament d'ultrafiltració (UF) per crear un entorn adequat per als microorganismes.
El sistema UF pren aigua dels dipòsits de nitrificació per a la separació d'aigua{0}de fangs. A continuació, la mescla d'aigua de fangs concentrats-es retorna a la secció de desnitrificació com a reflux intern.
El sistema bioquímic aboca aproximadament 12 tones de fang diàries, amb un contingut d'humitat dissenyat del 98,5%. A causa de la baixa concentració de fangs, s'inclou un dipòsit d'espessiment de fangs al sistema d'engrossiment per gravetat dels fangs abocats. A continuació, el fang espessit es bombeja a una màquina de deshidratació centrífuga. Després de la centrifugació, el filtrat deshidratat es bombeja de nou al sistema bioquímic per a un tractament posterior. El pastís de fang, amb un contingut d'humitat inferior al 80%, s'envia a un abocador per a la seva eliminació.
Segona part: Descripció del flux del procés del sistema d'ultrafiltració
Aquest sistema d'ultrafiltració utilitza un sistema d'ultrafiltració tubular extern. L'aigua s'extreu del dipòsit de nitrificació. La bomba d'entrada d'UF distribueix el licor barrejat des del dipòsit bioquímic fins al bucle UF. La pressió màxima d'ultrafiltració és de 6 bar. La mescla d'aigua de fang-es bombeja al mòdul de membrana tubular mitjançant una bomba de circulació. Sota la diferència de pressió a través de la membrana, la fase líquida penetra a través de la membrana, formant permeat, aconseguint la separació d'aigua-de fangs. Els fangs es retornen al dipòsit bioquímic per augmentar-hi la concentració de fangs, alhora que s'aconsegueix la recirculació interna del licor de nitrificació. Una part dels fangs es descarrega com a fang sobrant al dipòsit d'espessiment de fangs. El permeat es descarrega al dipòsit d'aigua clara d'ultrafiltració i entra al següent procés de tractament.
En comparació amb els processos de tractament biològic tradicionals, les cèl·lules microbianes es separen de l'efluent mitjançant un sistema d'ultrafiltració d'alta{0}}eficiència, que garanteix que les partícules de més de 0,02 µm, els microorganismes i els sòlids en suspensió relacionats amb DQ-es retinguin amb seguretat dins del sistema. D'aquesta manera s'aconsegueix una separació real del temps de retenció hidràulica i el temps de retenció de fangs. En controlar l'edat dels fangs, s'aconsegueix l'objectiu de conrear un gran nombre de bacteris nitrificants, millorant així significativament la taxa d'eliminació de nitrogen d'amoníac. L'efluent d'ultrafiltració és estèril, lliure de sòlids i lliure de substàncies biològicament actives. La concentració de fangs es manté mitjançant un reflux continu en ultrafiltració de flux-creuats.
El sistema d'ultrafiltració té un bucle, amb quatre tubs de membrana a cada bucle. Una bomba de circulació independent proporciona un cabal necessari al llarg de la paret interior dels tubs de membrana, creant turbulències, generant un gran flux de filtració i evitant l'obstrucció.
Els tubs de membrana també requereixen rentat i neteja després d'un període de funcionament, que s'aconsegueix mitjançant una bomba de neteja que utilitza un dipòsit de neteja que conté aigua o líquid clar. Cada bucle es pot netejar, netejar o mantenir mentre funcionen altres bucles. Una vàlvula de control automàtica d'aire comprimit pot tallar simultàniament l'alimentació, i els fangs que queden a les canonades es transporten al dipòsit de tractament biològic mitjançant l'aigua de rentat.
CIP és un procés de-freqüència uniforme. Durant les últimes etapes de neteja, les vàlvules s'obren segons un programa, permetent que l'aigua de neteja circuli pels bucles de la membrana i torni al dipòsit de neteja fins que s'aconsegueixi una neteja a fons. Si cal, es pot afegir una petita quantitat d'agent de neteja de membrana al dipòsit de neteja durant les últimes etapes de neteja.
Tercera part: Descripció del flux de procés DTRO (Disc Tube Reverse Osmosis Membrane System).
Tot i que s'han eliminat la majoria de la matèria orgànica i els contaminants nitrogenats de l'efluent MBR, els nivells encara estan lluny de complir els estàndards d'abocament. L'aigua encara conté una gran quantitat de matèria orgànica, ions d'escala i altres contaminants, cosa que suposa un risc important per al funcionament estable dels equips de separació de membrana posteriors. A causa dels estrictes estàndards de descàrrega i dels requisits dels nous estàndards per al nitrogen total, el sistema de membrana ha de tenir una alta taxa de rebuig de nitrats, etc. Aquest disseny utilitza un DTRO (Disc Tube Reverse Osmosis Membrane System) amb una forta capacitat anti-incrustació i altes taxes de recuperació. El lixiviat d'abocador té una composició complexa, que conté diverses sals poc solubles com ara calci, magnesi, bari i silici. Aquestes sals inorgàniques poc solubles estan molt concentrades després d'entrar al sistema d'osmosi inversa. Quan la seva concentració supera la seva solubilitat en determinades condicions, es produirà descamació a la superfície de la membrana. L'ajust del pH de l'aigua bruta evita eficaçment l'escala per sals inorgàniques carbonatades; per tant, el pH de l'aigua bruta s'ha d'ajustar abans d'entrar al sistema d'osmosi inversa.
L'efluent MBR es bombeja a la columna de membrana DTRO mitjançant la bomba d'alimentació DTRO. Simultàniament, s'afegeix àcid des del dipòsit d'emmagatzematge d'àcid per ajustar el pH i es posa a reflux per a la barreja, aconseguint l'equilibri del pH. La línia d'alimentació del sistema DTRO està equipada amb un sensor de pH. El PLC determina el pH de l'aigua bruta i ajusta automàticament la freqüència de la bomba dosificadora per regular l'addició d'àcid, assegurant finalment que el pH de la solució crua abans d'entrar al sistema d'osmosi inversa arribi a 6,1-6,5. L'aigua bruta ajustada al pH-es bombeja a la columna de membrana DTRO. El sistema DTRO consta d'un conjunt, cadascun equipat amb dos filtres de bosses de seguretat. Els sensors de pressió tant a l'entrada com a la sortida de cada filtre de bossa de seguretat detecten automàticament la pressió diferencial. Quan la pressió diferencial supera un determinat llindar, el sistema sol·licita la substitució de la bossa de filtre. Els dos filtres de bosses de seguretat funcionen en paral·lel, permetent la substitució en línia de la bossa de filtre. El filtre de seguretat té una precisió de filtració de 50 μm, proporcionant la barrera protectora final per a la membrana. L'aigua bruta que passa pel filtre de la bossa de seguretat entra directament a la-bomba d'èmbol d'alta pressió. L'efluent, pressuritzat per la bomba-d'alta pressió, entra a la columna de membrana DTRO. La primera etapa de membrana es subministra directament amb aigua per la bomba-d'alta pressió. Cada etapa de membrana està equipada amb una bomba de circulació en línia, que retorna una part del concentrat des de la sortida de la membrana a l'entrada de la bomba en línia per garantir un cabal i una velocitat suficients a la superfície de la membrana, evitant l'encrassement de la membrana.
L'efluent de membrana es divideix en concentrat i permeat. Una vàlvula reguladora de pressió a l'extrem del concentrat controla la pressió dins del mòdul de membrana per aconseguir la taxa de recuperació d'aigua purificada necessària. El concentrat es descarrega a un dipòsit de concentrat per a un tractament posterior. El permeat entra a un dipòsit d'emmagatzematge d'aigua clara per satisfer les seves pròpies necessitats de neteja. L'excés d'aigua es descarrega a un dipòsit d'equalització d'efluents i després es bombeja a la massa d'aigua receptora. La taxa de recuperació del sistema és del 80%.
El sistema d'osmosi inversa és un sistema d'osmosi inversa de pressió mitjana-que utilitza membranes d'osmosi inversa de tub de disc. La pressió de funcionament mitjana de la membrana d'osmosi inversa del tub de disc és de 30 a 70 bar, amb un límit de pressió màxim de 70 bar per a l'osmosi inversa de pressió mitjana-. Com que l'aigua d'alimentació és líquid clarificat per ultrafiltració, el rendiment de líquid clarificat pot arribar al 80%. El sistema DTRO té una unitat, amb un total de 70 columnes de membrana d'osmosi inversa de tub de disc i una superfície total de membrana de 658,3 m².
La unitat DTRO està equipada amb les instal·lacions auxiliars següents:
⑴ Sistema CIP (Clean-In-Place): el sistema CIP s'utilitza per rentar, netejar amb aigua i netejar químicament la unitat d'osmosi inversa.
⑵ Sistema de dosificació d'àcid: per evitar l'escala inorgànica durant l'operació d'osmosi inversa, s'instal·la un sistema de dosificació d'àcid per ajustar el valor de pH de l'aigua d'alimentació del sistema d'osmosi inversa.
⑶ Sistema de dosificació antiincrustante: el sistema de dosificació antiincrustante també s'utilitza per evitar la formació d'incrustacions inorgàniques durant l'operació d'osmosi inversa.
Com que el lixiviat es tracta prèviament mitjançant un bioreactor de membrana de desnitrificació totalment biològica, l'efluent d'ultrafiltració està lliure de sòlids en suspensió i matèria orgànica biodegradable. Això evita en gran mesura la formació d'incrustacions inorgàniques i orgàniques a la membrana d'osmosi inversa, reduint així la freqüència de neteja de la membrana d'osmosi inversa i permetent que el sistema d'osmosi inversa funcioni a una pressió relativament baixa, allargant la vida útil de la membrana d'osmosi inversa.
