Lộ trình xử lý là MBR + DTRO. Lộ trình này kết hợp xử lý sinh học và vật lý, tận dụng tối đa các ưu điểm của từng phương pháp đồng thời khắc phục các nhược điểm tương ứng. Điều này đảm bảo xử lý ổn định và đáng tin cậy, đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải, đồng thời tiết kiệm đất, đầu tư và chi phí vận hành, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận hành và quản lý.
Phần thứ nhất: Mô tả dòng chảy hệ thống sinh học
Hệ thống sinh học bao gồm bể đồng nhất và cân bằng, bể đồng nhất, bể khử nitrat, bể nitrat hóa, hệ thống xử lý bùn và các hệ thống phụ trợ (bơm cấp liệu, hệ thống lưu trữ hóa chất, hệ thống làm mát và tất cả các thiết bị riêng lẻ không được liệt kê trong các hệ thống khác).
Nước rỉ từ bể cân bằng trước tiên được đưa vào túi lọc được lắp đặt phía trên bể đồng nhất. Bộ lọc túi có thể chặn các hạt vật chất lớn hơn 0,5mm. Các túi lọc cần được thay thế khi tổn thất áp suất đạt đến một giá trị nhất định. Túi lọc có thể được tái sử dụng sau khi vệ sinh.
Nước rỉ rác sau lọc chảy theo trọng lực vào bể đồng nhất. Một máy trộn bên trong bể khuấy và trộn nước rỉ rác từ các nguồn khác nhau và vào các thời điểm khác nhau, đạt được sự đồng nhất và ổn định nước thải cho các cơ sở xử lý tiếp theo. Hệ thống sinh học chủ yếu bao gồm bể khử nitrat, bể nitrat hóa, hệ thống khử bọt và hệ thống làm mát. Thiết bị phụ trợ từ các hệ thống khác cũng được đưa vào hệ thống sinh học. Có một bộ bể khử nitrat và một bộ bể nitrat hóa. Nước thải từ bể cân bằng đi vào dây chuyền sản xuất của hệ thống sinh học. Hệ thống sinh học là một lò phản ứng sinh học loại AO-. Các vi sinh vật hiếu khí trong bể phản ứng phân hủy và sử dụng chất hữu cơ trong nước, tổng hợp các mô tế bào và giải phóng nước và carbon dioxide. Một phần nitơ amoniac trong nước được sử dụng để tổng hợp tế bào trong phản ứng loại bỏ carbon và phần còn lại được sử dụng bởi vi khuẩn nitrat hóa để tạo ra nitrat và nitrit. Nitrat và nitrit được đưa trở lại bể khử nitrat cùng với chất lỏng nitrat hóa, tại đây quá trình khử nitrat diễn ra trong môi trường yếm khí. Nitrat và nitrit bị khử, tạo ra khí nitơ thoát ra ngoài, nhờ đó loại bỏ được nitơ.
Hệ thống sục khí bao gồm máy sục khí phản lực, máy bơm phản lực và máy thổi khí. Máy bơm phản lực cung cấp nước có áp suất-dòng chảy-có áp suất cao, trong khi máy thổi cung cấp khí nén. Hai thành phần này trộn và giải phóng qua các ống venturi của thiết bị sục khí phản lực, tạo thành các vi bọt đồng nhất khuếch tán đều khắp nước, đạt hiệu suất oxy hóa trên 25%. Điều này đồng thời đạt được sự khuấy trộn khối lượng nước tổng thể. Bể xử lý sinh học là bể phản ứng hỗn hợp hoàn toàn; nước rỉ rác có nồng độ-cao đi vào hệ thống sẽ được pha loãng và khuếch tán ngay lập tức, ngăn ngừa thiệt hại cho vi sinh vật.
Do nồng độ bùn cao trong bể xử lý sinh học, nên sử dụng thiết bị sục khí phản lực nhập khẩu-hiệu suất oxy hóa-của Châu Âu{2}}có hiệu suất oxy cao để đảm bảo các phản ứng sinh học diễn ra suôn sẻ.
Do đặc tính đặc biệt của nước rỉ rác bãi chôn lấp, một lượng lớn bọt có thể được tạo ra trong giai đoạn nuôi cấy và vận hành sinh học. Hệ thống này kết hợp cả khử bọt hóa học và khử bọt thủy lực. Khử bọt bằng hóa chất ngăn chặn sự hình thành bọt bằng cách thêm chất khử bọt, trong khi khử bọt bằng thủy lực sẽ loại bỏ bọt bằng cách phun nước vào các vị trí quan trọng như hố ga và lỗ lắp đặt.
Quá trình sinh hóa tạo ra một lượng nhiệt đáng kể, làm tăng nhiệt độ lò phản ứng và cản trở hoạt động của hệ thống. Vì vậy, hệ thống làm mát được triển khai, sử dụng tháp giải nhiệt để cung cấp nước làm mát cho bể sinh hóa thông qua bộ trao đổi nhiệt. Hệ thống làm mát duy nhất này làm mát cả hai bể nitrat hóa. Hệ thống điều khiển tự động của hệ thống sinh hóa chủ yếu bao gồm nhiều cảm biến, mô-đun đầu vào/đầu ra và PLC. Hệ thống giám sát nước đầu vào chủ yếu theo dõi tốc độ dòng chảy, độ dẫn điện và độ pH. Các bể sinh hóa chủ yếu theo dõi độ pH, oxy hòa tan, nhiệt độ và mức chất lỏng. Việc phân tích các thông số này kiểm soát tốc độ sục khí, tốc độ xả bùn và thời gian vận hành siêu lọc (UF) để tạo môi trường thích hợp cho vi sinh vật.
Hệ thống UF lấy nước từ bể nitrat hóa để tách nước-bùn. Hỗn hợp nước-bùn đậm đặc sau đó được đưa trở lại phần khử nitrat dưới dạng hồi lưu nội bộ.
Hệ thống sinh hóa thải ra khoảng 12 tấn bùn mỗi ngày với độ ẩm thiết kế là 98,5%. Do nồng độ bùn thấp nên bể làm đặc bùn được đưa vào hệ thống làm đặc trọng lực của bùn thải. Bùn đặc sau đó được bơm vào máy khử nước ly tâm. Sau khi ly tâm, dịch lọc đã tách nước được bơm trở lại hệ thống sinh hóa để xử lý tiếp. Bánh bùn có độ ẩm dưới 80% được đưa đến bãi chôn lấp để xử lý.
Phần thứ hai: Mô tả quy trình của hệ thống siêu lọc
Hệ thống siêu lọc này sử dụng hệ thống siêu lọc dạng ống bên ngoài. Nước được lấy từ bể nitrat hóa. Bơm đầu vào UF phân phối dung dịch hỗn hợp từ bể sinh hóa đến vòng UF. Áp suất siêu lọc tối đa là 6 bar. Hỗn hợp nước-bùn được bơm vào mô-đun màng hình ống thông qua bơm tuần hoàn. Dưới sự chênh lệch áp suất qua màng, pha lỏng thấm qua màng, tạo thành chất thấm, đạt được khả năng tách nước-bùn. Bùn được đưa trở lại bể sinh hóa để tăng nồng độ bùn ở đó, đồng thời đạt được sự tuần hoàn bên trong của dung dịch nitrat hóa. Một phần bùn được thải ra dưới dạng bùn dư vào bể cô đặc bùn. Nước thấm được thải vào bể chứa nước trong siêu lọc và bước vào quá trình xử lý tiếp theo.
So với các quy trình xử lý sinh học truyền thống, tế bào vi sinh vật được tách khỏi nước thải thông qua-hệ thống siêu lọc hiệu quả cao, đảm bảo rằng các hạt vật chất lớn hơn 0,02 µm, vi sinh vật và chất rắn lơ lửng liên quan đến COD{2}}được giữ lại một cách an toàn trong hệ thống. Điều này đạt được sự tách biệt thực sự giữa thời gian lưu thủy lực và thời gian lưu bùn. Bằng cách kiểm soát tuổi bùn, mục tiêu nuôi cấy một số lượng lớn vi khuẩn nitrat hóa đã đạt được, từ đó cải thiện đáng kể tốc độ loại bỏ nitơ amoniac. Nước thải siêu lọc là vô trùng, không có chất rắn và không có hoạt chất sinh học. Nồng độ bùn được duy trì thông qua quá trình hồi lưu liên tục trong quá trình siêu lọc dòng chảy chéo.
Hệ thống siêu lọc có một vòng, với bốn ống màng trong mỗi vòng. Một bơm tuần hoàn riêng biệt cung cấp tốc độ dòng chảy cần thiết dọc theo thành trong của ống màng, tạo ra dòng chảy rối, tạo ra dòng lọc lớn và ngăn ngừa tắc nghẽn.
Các ống màng cũng cần được xả và làm sạch sau một thời gian hoạt động, việc này được thực hiện bằng bơm làm sạch sử dụng bể làm sạch chứa nước trong hoặc chất lỏng trong. Mỗi vòng lặp có thể được xả, làm sạch hoặc bảo trì trong khi các vòng lặp khác đang hoạt động. Một van điều khiển khí nén tự động có thể đồng thời cắt nguồn cấp, bùn còn sót lại trong đường ống được nước xả đưa về bể xử lý sinh học.
CIP là một quá trình-có tần suất đồng đều. Trong các giai đoạn làm sạch sau này, các van sẽ mở theo chương trình, cho phép nước làm sạch lưu thông trong các vòng màng và quay trở lại bể làm sạch cho đến khi đạt được quá trình làm sạch kỹ lưỡng. Nếu cần thiết, có thể thêm một lượng nhỏ chất làm sạch màng vào thùng làm sạch trong các giai đoạn làm sạch sau này.
Phần thứ ba:DTRO (Hệ thống màng thẩm thấu ngược ống đĩa) Mô tả quy trình
Mặc dù hầu hết các chất hữu cơ và chất ô nhiễm chứa nitơ trong nước thải MBR đã được loại bỏ nhưng mức độ vẫn chưa đạt tiêu chuẩn xả thải. Nước vẫn chứa một lượng lớn chất hữu cơ, các ion cặn và các chất ô nhiễm khác, gây rủi ro đáng kể cho hoạt động ổn định của thiết bị tách màng tiếp theo. Do các tiêu chuẩn xả nghiêm ngặt và các yêu cầu của tiêu chuẩn mới về tổng nitơ, hệ thống màng phải có tỷ lệ loại bỏ nitrat cao, v.v. Thiết kế này sử dụng DTRO (Hệ thống màng thẩm thấu ngược ống đĩa) có khả năng chống bám bẩn mạnh mẽ và tỷ lệ thu hồi cao. Nước rỉ rác ở bãi rác có thành phần phức tạp, chứa nhiều loại muối hòa tan ít như canxi, magie, bari và silicon. Các muối vô cơ ít tan này được cô đặc cao sau khi đi vào hệ thống thẩm thấu ngược. Khi nồng độ của chúng vượt quá khả năng hòa tan trong những điều kiện nhất định, sự đóng cặn sẽ xảy ra trên bề mặt màng. Việc điều chỉnh độ pH của nước thô ngăn chặn hiệu quả sự đóng cặn do muối vô cơ cacbonat; do đó, độ pH của nước thô phải được điều chỉnh trước khi đưa vào hệ thống thẩm thấu ngược.
Nước thải MBR được bơm vào cột màng DTRO thông qua bơm cấp liệu DTRO. Đồng thời, axit từ bể chứa axit được bổ sung vào để điều chỉnh pH và được hồi lưu để trộn, đạt pH cân bằng. Dây chuyền cấp liệu của hệ thống DTRO được trang bị cảm biến pH. PLC xác định pH nước thô và tự động điều chỉnh tần số bơm định lượng để điều tiết lượng axit bổ sung, cuối cùng đảm bảo pH của dung dịch thô trước khi vào hệ thống thẩm thấu ngược đạt 6,1–6,5. Nước thô đã điều chỉnh độ pH-được bơm vào cột màng DTRO. Hệ thống DTRO bao gồm một bộ, mỗi bộ được trang bị hai bộ lọc túi an toàn. Cảm biến áp suất ở cả đầu vào và đầu ra của mỗi bộ lọc túi an toàn sẽ tự động phát hiện chênh lệch áp suất. Khi chênh lệch áp suất vượt quá ngưỡng nhất định, hệ thống sẽ nhắc thay túi lọc. Hai bộ lọc túi bảo mật hoạt động song song, cho phép thay thế túi lọc trực tuyến. Bộ lọc bảo mật có độ chính xác lọc là 50μm, cung cấp hàng rào bảo vệ cuối cùng cho màng. Nước thô đi qua bộ lọc túi an toàn trực tiếp vào máy bơm pít tông áp suất cao. Nước thải được điều áp bằng bơm{15}áp suất cao đi vào cột màng DTRO. Giai đoạn màng đầu tiên được cung cấp nước trực tiếp bằng{17}bơm áp suất cao. Mỗi giai đoạn màng được trang bị một bơm tuần hoàn trực tuyến, bơm này sẽ đưa một phần chất cô đặc từ đầu ra của màng đến đầu vào của bơm trực tuyến để đảm bảo đủ tốc độ dòng chảy và vận tốc trên bề mặt màng, ngăn ngừa tắc nghẽn màng.
Nước thải màng được chia thành tập trung và thấm. Van điều chỉnh áp suất ở đầu cô đặc kiểm soát áp suất trong mô-đun màng để đạt được tốc độ thu hồi nước tinh khiết cần thiết. Chất cô đặc được thải vào bể cô đặc để xử lý tiếp. Chất thấm đi vào bể chứa nước trong để đáp ứng nhu cầu làm sạch của chính nó. Nước dư thừa được xả vào bể cân bằng nước thải sau đó được bơm vào nguồn tiếp nhận. Tỷ lệ phục hồi hệ thống là 80%.
Hệ thống thẩm thấu ngược là hệ thống thẩm thấu ngược áp suất trung bình-sử dụng màng thẩm thấu ngược ống đĩa. Áp suất vận hành trung bình của màng thẩm thấu ngược ống đĩa là 30–70 bar, với giới hạn áp suất tối đa là 70 bar đối với áp suất thẩm thấu ngược áp suất trung bình. Vì nước cấp là chất lỏng làm sạch siêu lọc nên hiệu suất làm sạch chất lỏng có thể đạt tới 80%. Hệ thống DTRO có một đơn vị, với tổng số 70 cột màng thẩm thấu ngược ống đĩa và tổng diện tích màng là 658,3 m2.
Đơn vị DTRO được trang bị các thiết bị phụ trợ sau:
⑴ Hệ thống CIP (Làm sạch-Tại{1}}tại chỗ): Hệ thống CIP được sử dụng để xả nước, làm sạch bằng nước và làm sạch bằng hóa chất của bộ phận thẩm thấu ngược.
⑵ Hệ thống định lượng axit: Để ngăn chặn cặn vô cơ trong quá trình vận hành thẩm thấu ngược, hệ thống định lượng axit được lắp đặt để điều chỉnh giá trị pH của nước cấp vào hệ thống thẩm thấu ngược.
⑶ Hệ thống định lượng chất chống cặn: Hệ thống định lượng chất chống cặn cũng được sử dụng để ngăn chặn sự hình thành cặn vô cơ trong quá trình vận hành thẩm thấu ngược.
Do nước rỉ rác được xử lý trước bằng cách sử dụng màng phản ứng sinh học khử nitrat hoàn toàn sinh học nên nước thải siêu lọc không có chất rắn lơ lửng và chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học. Điều này phần lớn tránh được sự hình thành cặn vô cơ và hữu cơ trên màng thẩm thấu ngược, do đó làm giảm tần suất làm sạch màng thẩm thấu ngược và cho phép hệ thống thẩm thấu ngược hoạt động dưới áp suất tương đối thấp, kéo dài tuổi thọ của màng thẩm thấu ngược.
