معالجة مياه الصرف الصحي بيولوجيًا + الترشيح الفائق + وصف تدفق العملية DTRO

مسار العملية هو MBR + DTRO. يجمع هذا الطريق بين العلاج البيولوجي والجسدي، مع الاستفادة الكاملة من مزايا كل منهما والتغلب على عيوب كل منهما. وهذا يضمن معالجة مستقرة وموثوقة تلبي معايير التفريغ، مع توفير تكاليف الأراضي والاستثمار والتشغيل، وتسهيل التشغيل والإدارة.

يشتمل النظام البيولوجي على خزان التجانس والمعادلة، وخزان التجانس، وخزان إزالة النتروجين، وخزان النترجة، ونظام معالجة الحمأة، والأنظمة المساعدة (مضخات التغذية، وأنظمة تخزين المواد الكيميائية، وأنظمة التبريد، وجميع المعدات الفردية غير المدرجة في الأنظمة الأخرى).

يتم أولاً رفع المادة المرتشحة من خزان المعادلة إلى كيس مرشح مثبت فوق خزان التجانس. يمكن لمرشح الكيس اعتراض الجسيمات الأكبر من 0.5 مم. يجب استبدال أكياس الفلتر عندما يصل فقدان الضغط إلى قيمة معينة. يمكن إعادة استخدام أكياس الفلتر بعد التنظيف.

تتدفق المادة المرتشحة المفلترة بالجاذبية إلى خزان التجانس. يقوم الخلاط الموجود داخل الخزان بتحريك وخلط المادة المرتشحة من مصادر مختلفة وفي أوقات مختلفة، مما يحقق التجانس واستقرار التدفق إلى مرافق المعالجة اللاحقة. يتكون النظام البيولوجي بشكل أساسي من خزان إزالة النتروجين، وخزان النترجة، ونظام إزالة الرغوة، ونظام التبريد. يتم أيضًا تضمين المعدات المساعدة من الأنظمة الأخرى في النظام البيولوجي. توجد مجموعة واحدة من خزانات إزالة النتروجين ومجموعة واحدة من خزانات النترجة. تدخل النفايات السائلة من خزان المعادلة إلى خط إنتاج النظام البيولوجي. النظام البيولوجي عبارة عن مفاعل بيولوجي من النوع AO-. تتحلل الكائنات الحية الدقيقة الهوائية في المفاعل وتستخدم المواد العضوية الموجودة في الماء، لتصنيع أنسجة الخلايا وإطلاق الماء وثاني أكسيد الكربون. يتم استخدام جزء من نيتروجين الأمونيا الموجود في الماء لتخليق الخلايا في تفاعل إزالة الكربون، ويتم استخدام الباقي عن طريق نترجة البكتيريا لإنتاج النترات والنتريت. يتم إرجاع النترات والنتريت إلى خزان نزع النتروجين مع سائل النترجة، حيث تحدث عملية نزع النتروجين في بيئة لاهوائية. يتم تقليل النترات والنتريت، مما يؤدي إلى توليد غاز النيتروجين الذي يتسرب، وبالتالي تحقيق إزالة النيتروجين.

يتكون نظام التهوية من مهويات نفاثة ومضخات نفاثة ومنفاخات. توفر المضخات النفاثة -تدفقًا-عاليًا للمياه المضغوطة، بينما توفر المنافيخ الهواء المضغوط. يتم خلط هذين المكونين وإطلاقهما من خلال أنابيب الفنتوري الخاصة بالمهويات النفاثة، مما يشكل فقاعات دقيقة موحدة تنتشر بالتساوي في جميع أنحاء الماء، مما يحقق كفاءة أكسجين تتجاوز 25٪. يؤدي هذا في نفس الوقت إلى تحقيق التحريض الكلي لحجم الماء. خزان المعالجة البيولوجية عبارة عن مفاعل مختلط بالكامل؛ يتم تخفيف ونشر المادة المرتشحة ذات التركيز العالي - التي تدخل النظام على الفور، مما يمنع تلف الكائنات الحية الدقيقة.

نظرًا للتركيز العالي للحمأة في خزان المعالجة البيولوجية، فمن المستحسن استخدام مهويات نفاثة أوروبية مستوردة ذات كفاءة -أوكسجين-عالية لضمان سلاسة التفاعلات البيولوجية.

ونظرًا للخصائص الخاصة للسوائل المرتشحة في مدافن النفايات، فقد تتولد كمية كبيرة من الرغوة أثناء مرحلة الزراعة البيولوجية والتشغيل. يشتمل هذا النظام على إزالة الرغوة الكيميائية وإزالة الرغوة الهيدروليكية. تعمل إزالة الرغوة الكيميائية على منع تكوين الرغوة عن طريق إضافة عوامل إزالة الرغوة، بينما تعمل عملية إزالة الرغوة الهيدروليكية على إزالة الرغوة عن طريق رش الماء في المواقع الرئيسية مثل غرف التفتيش وفتحات التركيب.

تولد العملية البيوكيميائية كمية كبيرة من الحرارة، مما يؤدي إلى رفع درجة حرارة المفاعل وإعاقة تشغيل النظام. ولذلك، يتم تنفيذ نظام التبريد، باستخدام برج التبريد لتزويد مياه التبريد إلى الخزانات البيوكيميائية عبر المبادلات الحرارية. يقوم نظام التبريد الفردي هذا بتبريد خزاني النترجة. يتكون نظام التحكم الآلي للنظام الكيميائي الحيوي في المقام الأول من أجهزة استشعار مختلفة، ووحدات الإدخال / الإخراج، وPLC. يقوم نظام مراقبة المياه المتدفقة بشكل أساسي بمراقبة معدل التدفق، والموصلية، ودرجة الحموضة. تقوم الخزانات البيوكيميائية في المقام الأول بمراقبة الرقم الهيدروجيني والأكسجين المذاب ودرجة الحرارة ومستوى السائل. يتحكم تحليل هذه المعلمات في معدل التهوية ومعدل تصريف الحمأة ووقت تشغيل الترشيح الفائق (UF) لخلق بيئة مناسبة للكائنات الحية الدقيقة.

يأخذ نظام UF الماء من خزانات النترجة لفصل الماء -الحمأة. يتم بعد ذلك إرجاع خليط الماء -الحمأة المركزة إلى قسم إزالة النتروجين في صورة ارتجاع داخلي.

يقوم النظام الكيميائي الحيوي بتصريف حوالي 12 طنًا من الحمأة يوميًا، مع محتوى رطوبة مصمم يصل إلى 98.5%. نظرًا لتركيز الحمأة المنخفض، يتم تضمين خزان سماكة الحمأة في النظام من أجل سماكة الحمأة المفرغة بالجاذبية. يتم بعد ذلك ضخ الحمأة السميكة إلى آلة نزح المياه بالطرد المركزي. بعد الطرد المركزي، يتم ضخ الراشح منزوع الماء مرة أخرى إلى النظام الكيميائي الحيوي لمزيد من المعالجة. يتم إرسال كعكة الحمأة، التي تحتوي على نسبة رطوبة أقل من 80%، إلى مكب النفايات للتخلص منها.

يستخدم نظام الترشيح الفائق هذا نظام الترشيح الفائق الأنبوبي الخارجي. يتم سحب الماء من خزان النترجة. تقوم مضخة مدخل UF بتوزيع السائل المختلط من الخزان الكيميائي الحيوي إلى حلقة UF. الحد الأقصى لضغط الترشيح الفائق هو 6 بار. يتم ضخ خليط الماء -الحمأة إلى وحدة الغشاء الأنبوبي عبر مضخة دوارة. تحت فرق الضغط عبر الغشاء، يتخلل الطور السائل عبر الغشاء، ويشكل متخللًا، مما يحقق فصل الماء -الحمأة. يتم إرجاع الحمأة إلى خزان البيوكيميائية لزيادة تركيز الحمأة هناك، مع تحقيق إعادة التدوير الداخلي لمحلول النترجة في نفس الوقت. يتم تفريغ جزء من الحمأة كحمأة فائضة في خزان سماكة الحمأة. يتم تفريغ المادة المتخللة في خزان المياه النقية فائقة الترشيح وتدخل في عملية المعالجة التالية.

بالمقارنة مع عمليات المعالجة البيولوجية التقليدية، يتم فصل الخلايا الميكروبية عن النفايات السائلة من خلال نظام ترشيح فائق عالي الكفاءة-، مما يضمن الاحتفاظ بالجسيمات الأكبر من 0.02 ميكرومتر والكائنات الحية الدقيقة والمواد الصلبة العالقة ذات الصلة بـ COD- بشكل آمن داخل النظام. وهذا يحقق الفصل الحقيقي بين وقت الاحتفاظ الهيدروليكي ووقت الاحتفاظ بالحمأة. من خلال التحكم في عمر الحمأة، يتم تحقيق هدف زراعة عدد كبير من البكتيريا الآزوتية، وبالتالي تحسين معدل إزالة نيتروجين الأمونيا بشكل ملحوظ. إن تدفق الترشيح الفائق معقم، وخالي من المواد الصلبة، وخالي من المواد النشطة بيولوجيا. يتم الحفاظ على تركيز الحمأة من خلال الارتداد المستمر في الترشيح الفائق للتدفق المتقاطع-.

يحتوي نظام الترشيح الفائق على حلقة واحدة، مع أربعة أنابيب غشائية في كل حلقة. توفر مضخة الدوران المنفصلة معدل التدفق المطلوب على طول الجدار الداخلي للأنابيب الغشائية، مما يؤدي إلى حدوث اضطراب، وتوليد تدفق ترشيح كبير، ومنع الانسداد.

تتطلب الأنابيب الغشائية أيضًا الشطف والتنظيف بعد فترة من التشغيل، ويتم ذلك عن طريق مضخة تنظيف باستخدام خزان تنظيف يحتوي على ماء صافٍ أو سائل صافٍ. يمكن مسح كل حلقة أو تنظيفها أو صيانتها أثناء تشغيل الحلقات الأخرى. يمكن لصمام التحكم الأوتوماتيكي في الهواء المضغوط أن يقطع التغذية في نفس الوقت، ويتم نقل الحمأة المتبقية في الأنابيب إلى خزان المعالجة البيولوجية عن طريق مياه التنظيف.

CIP هي عملية- ذات تردد متساوي. خلال المراحل اللاحقة من التنظيف، تفتح الصمامات وفقًا لبرنامج، مما يسمح لمياه التنظيف بالدوران في حلقات الغشاء والعودة إلى خزان التنظيف حتى يتم تحقيق التنظيف الشامل. إذا لزم الأمر، يمكن إضافة كمية صغيرة من عامل تنظيف الغشاء إلى خزان التنظيف أثناء المراحل اللاحقة من التنظيف.

في حين تمت إزالة معظم المواد العضوية والملوثات النيتروجينية في تدفق MBR، إلا أن المستويات لا تزال بعيدة عن تلبية معايير التصريف. لا تزال المياه تحتوي على كمية كبيرة من المواد العضوية والأيونات المتقشرة والملوثات الأخرى، مما يشكل خطرًا كبيرًا على التشغيل المستقر لمعدات الفصل الغشائي اللاحقة. نظرًا لمعايير التفريغ الصارمة، ومتطلبات المعايير الجديدة للنيتروجين الإجمالي، يجب أن يتمتع نظام الغشاء بمعدل رفض مرتفع للنترات، وما إلى ذلك. يستخدم هذا التصميم DTRO (نظام غشاء التناضح العكسي لأنبوب القرص) مع قدرات قوية ضد-القاذورات ومعدلات استرداد عالية. تحتوي المادة المرتشحة من مدافن النفايات على تركيبة معقدة تحتوي على أملاح مختلفة قابلة للذوبان بشكل طفيف مثل الكالسيوم والمغنيسيوم والباريوم والسيليكون. تتركز هذه الأملاح غير العضوية قليلة الذوبان بشكل كبير بعد دخولها إلى نظام التناضح العكسي. عندما يتجاوز تركيزها قابليتها للذوبان في ظل ظروف معينة، سيحدث التحجيم على سطح الغشاء. ضبط الرقم الهيدروجيني للمياه الخام يمنع بشكل فعال التقشر بواسطة أملاح الكربونات غير العضوية؛ ولذلك يجب تعديل الرقم الهيدروجيني للمياه الخام قبل الدخول إلى نظام التناضح العكسي.

يتم ضخ النفايات السائلة MBR إلى عمود غشاء DTRO عبر مضخة تغذية DTRO. في الوقت نفسه، تتم إضافة الحمض من خزان تخزين الحمض لضبط الرقم الهيدروجيني ويتم إرجاعه للخلط، وتحقيق توازن الرقم الهيدروجيني. تم تجهيز خط تغذية نظام DTRO بمستشعر الرقم الهيدروجيني. يحدد PLC الرقم الهيدروجيني للمياه الخام ويقوم تلقائيًا بضبط تردد مضخة القياس لتنظيم إضافة الحمض، مما يضمن في النهاية وصول الرقم الهيدروجيني للمحلول الخام قبل الدخول إلى نظام التناضح العكسي إلى 6.1-6.5. يتم ضخ الماء الخام المعدل بدرجة الحموضة - إلى عمود غشاء DTRO. يتكون نظام DTRO من مجموعة واحدة، كل منها مجهزة بمرشحين لأكياس الأمان. تقوم أجهزة استشعار الضغط عند مدخل ومخرج كل مرشح حقيبة أمان تلقائيًا باكتشاف الضغط التفاضلي. عندما يتجاوز الضغط التفاضلي عتبة معينة، يطالب النظام باستبدال كيس الفلتر. يعمل مرشحا كيس الأمان بالتوازي، مما يسمح باستبدال كيس المرشح عبر الإنترنت. يتمتع مرشح الأمان بدقة ترشيح تصل إلى 50 ميكرومتر، مما يوفر حاجز الحماية النهائي للغشاء. تدخل المياه الخام التي تمر عبر مرشح كيس الأمان مباشرة إلى مضخة المكبس ذات الضغط العالي-. تدخل النفايات السائلة، المضغوطة بواسطة مضخة الضغط العالي-، إلى عمود غشاء DTRO. يتم إمداد مرحلة الغشاء الأولى بالمياه مباشرةً عن طريق مضخة الضغط العالي-. يتم تجهيز كل مرحلة من مراحل الغشاء بمضخة دوران متصلة، والتي تعيد جزءًا من التركيز من مخرج الغشاء إلى مدخل المضخة عبر الإنترنت لضمان معدل تدفق وسرعة كافيين على سطح الغشاء، مما يمنع تلوث الغشاء.

وتنقسم النفايات السائلة الغشائية إلى مركزة وتتخلل. يتحكم صمام تنظيم الضغط الموجود في الطرف المركز في الضغط داخل وحدة الغشاء لتحقيق معدل استرداد المياه النقية اللازم. يتم تفريغ التركيز في خزان التركيز لمزيد من العلاج. يدخل المتخلل إلى خزان تخزين المياه الصافية لتلبية احتياجات التنظيف الخاصة به. يتم تصريف المياه الزائدة في خزان معادلة النفايات السائلة ومن ثم ضخها إلى المسطح المائي المستقبل. معدل استرداد النظام هو 80٪.

نظام التناضح العكسي عبارة عن نظام تناضح عكسي ذو ضغط متوسط-يستخدم أغشية التناضح العكسي الأنبوبية القرصية. متوسط ​​ضغط التشغيل لغشاء التناضح العكسي لأنبوب القرص هو 30-70 بار، مع حد أقصى للضغط يبلغ 70 بار للتناضح العكسي ذو الضغط المتوسط. بما أن مياه التغذية عبارة عن سائل مصفى بالترشيح الفائق، فإن إنتاجية السائل المصفى يمكن أن تصل إلى 80%. يحتوي نظام DTRO على وحدة واحدة، بإجمالي 70 عمودًا من أعمدة غشاء التناضح العكسي على شكل أنبوب قرصي ومساحة غشاء إجمالية تبلغ 658.3 مترًا مربعًا.

تم تجهيز وحدة DTRO بالمرافق الإضافية التالية:

⑴ نظام CIP (التنظيف-في-المكان): يتم استخدام نظام CIP للتنظيف، وتنظيف المياه، والتنظيف الكيميائي لوحدة التناضح العكسي.

⑵ نظام جرعات الحمض: لمنع التقشر غير العضوي أثناء عملية التناضح العكسي، تم تركيب نظام جرعات الحمض لضبط قيمة الرقم الهيدروجيني لمياه التغذية بنظام التناضح العكسي.

⑶ نظام جرعات مضاد الترسبات: يتم استخدام نظام جرعات مضاد الترسبات أيضًا لمنع تكوين قشور غير عضوية أثناء عملية التناضح العكسي.

ونظرًا لأن المادة المرتشحة تتم معالجتها مسبقًا باستخدام مفاعل حيوي غشائي لإزالة النتروجين بيولوجيًا بالكامل، فإن تدفق الترشيح الفائق يكون خاليًا من المواد الصلبة العالقة والمواد العضوية القابلة للتحلل. وهذا يتجنب إلى حد كبير تكوين قاذورات غير عضوية وعضوية على غشاء التناضح العكسي، وبالتالي تقليل تكرار تنظيف غشاء التناضح العكسي والسماح لنظام التناضح العكسي بالعمل تحت ضغط منخفض نسبيًا، مما يطيل عمر خدمة غشاء التناضح العكسي.