DTRO-Sickerwasserbehandlungsausrüstung

Grundlegende Anforderungen des Prozesses

Angesichts der Eigenschaften des Sickerwassers sind die Auslegung und Auswahl des Verfahrens für Sickerwasserbehandlung auf Deponien müssen folgende Bedingungen erfüllen:

● Erfüllen der Anforderungen bei Wassermengenänderungen.

Die Verarbeitungskapazität jedes Wasseraufbereitungsprozesses ist nach oben begrenzt. Daher sollte der Auslegungsprozess eine hohe Druckstoßfestigkeit aufweisen, um große Schwankungen der Wassermenge auszugleichen.

● Hohe Widerstandsfähigkeit gegen Stoßbelastungen aufgrund der Wasserqualität.

Aufgrund der stark schwankenden Sickerwasserqualität muss der Aufbereitungsprozess stoßfest sein. Besonders wichtig ist dabei die deutlich abnehmende biologische Abbaubarkeit des Sickerwassers und das Ungleichgewicht des Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnisses mit zunehmendem Alter der Deponie.

● Hohe Kapazität zur Entfernung von CSB und BSB.

Die CSB-Konzentration im Deponiesickerwasser kann zwischen 4000 und 20000 mg/l liegen. Die nationalen Umweltschutzrichtlinien fordern zunehmend strengere Wasserqualitätsstandards für das Abwasser aus der Sickerwasserbehandlung. Daher muss der Behandlungsprozess eine sehr hohe Kapazität zur Entfernung organischer Schadstoffe aufweisen.

● Hervorragende Denitrifikationseffizienz.

Die Ammoniakstickstoffkonzentration im Deponiesickerwasser liegt typischerweise zwischen Hunderten und Tausenden von mg/l und ist damit zehn- bis hundertmal höher als die von kommunalem Abwasser. Da das Projekt den Standard GB16889-2008 anwendet, gelten zudem äußerst strenge Anforderungen an die Ableitung von Ammoniakstickstoff und Gesamtstickstoff im Abwasser. Daher ist zur Entfernung von Ammoniakstickstoff eine Denitrifikationsrate von über 99% erforderlich.

● Die Behandlungsanlage ist stabil und der Betrieb und die Verwaltung sind unkompliziert.

● Die Behandlungsmethode ist sicher und umweltfreundlich.

DTRO (Disc Tube Reverse Osmosis) Technologieübersicht

DTRO (Disc Tube Reverse Osmosis) ist eine hochmoderne Umkehrosmosemembran Technologie. Die Komponente unterscheidet sich im Aufbau von herkömmlichen Spiralmembranen. Der Zulaufkanal des Scheibenrohrmembranmoduls verfügt über ein patentiertes Strömungskanaldesign mit offenem Kanal. Die Zulauflösung gelangt durch den Einlass in den Druckbehälter und fließt durch den Kanal zwischen Leitplatte und Gehäuse zum anderen Ende des Moduls. 

Die Zulauflösung gelangt durch acht Kanäle am gegenüberliegenden Ende des Flansches in die Leitplatte (siehe Abbildung 1). Die behandelte Flüssigkeit fließt schnellstmöglich durch die Filtrationsmembran, kehrt dann um 180° zur anderen Membranoberfläche um und gelangt durch den Schlitz in der Mitte der Leitplatte in die folgende Leitplatte (siehe Abbildung 2). 

Auf der Membranoberfläche entsteht dadurch ein doppeltes „S“ – der Weg vom kreisförmigen Rand der Leitplatte zur Mitte, zurück zum Rand und wieder zurück zur Mitte. Schließlich tritt die konzentrierte Flüssigkeit aus dem Zulaufflansch aus. Die beiden Leitplatten des DTRO-Moduls haben einen Abstand von 3 mm, und die Oberfläche der Leitplatte weist in einem bestimmten Muster angeordnete Vorsprünge auf. 

Dieses einzigartige hydraulische Design erzeugt Turbulenzen in der behandelten Flüssigkeit, wenn diese die Membranoberfläche passiert und unter Druck mit den Vorsprüngen kollidiert. Dies erhöht die Permeationsrate und die Selbstreinigungsfunktion, verhindert effektiv Membranfouling und Konzentrationspolarisation und verlängert die Lebensdauer des Membranmoduls. Die Reinigung des Moduls ist ebenfalls einfach, wodurch das Scheibenrohrmembranmodul auch für raue Speisewasserbedingungen geeignet ist.

Dies ist eine technische Erläuterung der Vorteile einer Umkehrosmosemembran mit Scheibenrohr zur Behandlung von Sickerwasser. Hier sind die wichtigsten Punkte:

● Zuverlässige Abwasserqualität, die den Abwassernormen entspricht und nicht durch die biologische Abbaubarkeit des Sickerwassers beeinträchtigt wird.

Da die Umkehrosmose-Technologie mit Scheibenrohren Schadstoffe mit hoher Rate abscheidet, kann das Abwasser die Abwassernormen in der frühen, mittleren und späten Phase der Sickerwasserbehandlung erfüllen, ohne von der biologischen Abbaubarkeit oder dem Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis des Sickerwassers beeinträchtigt zu werden. Diese Technologie eignet sich besonders für die Behandlung von Sickerwasser aus alten Deponien in der mittleren und späten Phase.

● Geringe Investitions- und Betriebskosten.

Im Vergleich zu anderen Verfahren zeichnet sich die Umkehrosmose-Technologie mit Scheibenrohren durch den kürzesten Prozessablauf und den niedrigsten Energieverbrauch aus. Gleichzeitig erfüllt sie hohe Abwasserstandards, was zu niedrigen Investitions- und Betriebskosten führt. Die Betriebskosten der zweistufigen Umkehrosmose (DTRO) sind deutlich niedriger als bei anderen Aufbereitungsverfahren, die die neuen Standards erfüllen.

● Verlängerte Membranlebensdauer.

Die DTRO-Komponenten verfügen über einen 3 mm breiten offenen Kanal und eine einzigartige Strömungsleitscheibe mit Vorsprüngen, die es der Flüssigkeit im Element ermöglichen, einen turbulenten Strömungszustand zu bilden und so Membranverschmutzung, Verschmutzung und Konzentrationspolarisation so weit wie möglich zu minimieren.

Die besondere Form und das hydraulische Design des DTRO vereinfachen die Reinigung und die Wiederherstellung des Durchflusses nach der Reinigung, was die Lebensdauer der Membran verlängert. Die praktische Anwendung zeigt, dass die Lebensdauer eines DTRO-Membranpakets der ersten Stufe bei der Behandlung von Sickerwasser bis zu drei Jahre oder sogar länger betragen kann. Die Lebensdauer eines DTRO der zweiten Stufe kann sogar über fünf Jahre betragen, was für herkömmliche Umkehrosmose-Behandlungssysteme nur schwer zu erreichen ist.

● Membrankomponenten sind einfach zu warten.

Die DTRO-Membrankomponenten sind so konzipiert, dass sie leicht zerlegt und gewartet werden können. Das Öffnen der DTRO-Komponente ermöglicht eine einfache Inspektion und Wartung aller Filtermembranpakete und anderer Teile. Bei unzureichender Teileanzahl ermöglicht die Komponente den Einbau von weniger Membranpaketen und Strömungsführungen, ohne die Nutzung der DTRO-Membrankomponente zu beeinträchtigen, was bei anderen Membrankomponenten nicht möglich ist.

● Geringe Kosten für den Austausch der Filtermembranen.

Jede Komponente des DTRO kann einzeln ausgetauscht werden. Der Filter besteht aus mehreren Filtermembranpaketen und Strömungsführungen. Wenn ein Filtermembranpaket ausgetauscht werden muss, kann dies einzeln erfolgen. Leistungsstarke Membranpakete können weiterhin verwendet werden, um die Kosten für den Membranaustausch zu minimieren. Andere Membrankomponenten wie Rollmembranen und Hohlfasermembranen können dies nicht leisten. Wenn eine Rollmembran Qualitätsprobleme wie Flickstellen oder lokale Lecks aufweist oder neue Membranen benötigt werden, muss die gesamte Membrankomponente ausgetauscht werden.

Als Membrantrenntechnologie bietet das DTRO-Membransystem gegenüber herkömmlichen biochemischen Prozessen folgende Vorteile:

• Betriebliche Anpassungsfähigkeit

Das DTRO-Membransystem ist ein hochflexibles physikalisches Trenngerät, das kontinuierlich oder intermittierend eingesetzt werden kann. Die Reihen-Parallel-Konfiguration des Systems kann zudem an die Anforderungen an Wasserqualität und -quantität angepasst werden.

• Kurze Bauzeit sowie schnelles Debuggen und Starten

Das DTRO-Membransystem wird mechanisch hergestellt und umfasst unterstützende Einrichtungen wie Fabrikhallen und Wasserbecken. Das System wird im kleinen Maßstab gebaut und kann schnell fertiggestellt werden. Installation und Fehlerbehebung können etwa zwei Wochen nach Lieferung der Ausrüstung abgeschlossen sein.

• Hoher Automatisierungsgrad und einfache Bedienung

Das DTRO-Membransystem ist vollautomatisch und verfügt über ein fortschrittliches Überwachungs- und Steuerungssystem. Zum Schutz des Systems kann die SPS automatisch anhand von Sensorparametern Anpassungen vornehmen und umgehend Alarmsignale ausgeben. Zur Fehlerbehebung genügt ein Blick in die Bedienungsanleitung, wofür keine umfassende Erfahrung erforderlich ist.

•  Kompakte Größe

Das DTRO-Membransystem wird als integrierte Einheit mit kleinen Strukturen und Anlagen installiert, die nur eine geringe Stellfläche erfordern.

Ablauf

Die Filterflüssigkeit aus dem Anpassungsbehälter wird zur pH-Wert-Anpassung, einfachen Vorbehandlungen wie Sandfiltration und Sicherheitsfiltration in den Rohwasser-Filtertank gepumpt und anschließend in die erste DTRO-Stufe geleitet. In der ersten Stufe wird das DTRO-Konzentrat zur Wiederverwertung in den Konzentrat-Speichertank abgelassen. Das DTRO-Permeat gelangt zur weiteren Behandlung in den Entgasungsturm, bevor es zur Einhaltung des Standards abgelassen wird. 

Die folgende Abbildung veranschaulicht den vollständigen Prozessablauf der DTRO-Behandlung für Filtrationsflüssigkeit:

Beschreibung des Prozesses

1. Vorbehandlung

• Der pH-Wert des Permeats variiert mit dem Anlagenalter, Veränderungen verschiedener Umweltbedingungen und der komplexen Zusammensetzung des Zulaufwassers, das eine Vielzahl unlöslicher Salze wie Calcium, Magnesium, Barium und Kieselsäure enthält. Übersteigt die Konzentration dieser unlöslichen anorganischen Salze die Löslichkeit unter diesen Bedingungen, kommt es zu Ablagerungen auf der Membranoberfläche.

• Der pH-Wert des Speisewassers muss vor dem Eintritt in den Umkehrosmoseanlage um die Ablagerung von Carbonat- und anorganischen Salzen wirksam zu verhindern. Gleichzeitig müssen Schwebstoffe im Zulaufwasser vorbehandelt werden, um die Verschmutzung des Permeats zur Membran durch Schwebstoffe zu verringern.

• Bevor das Rohwasser vom Regulierungsbecken zum Permeat-Rohwasserbehälter transportiert wird, Druckerhöhungspumpe, wird es zunächst durch einen Korbfilter geleitet, um eventuell in das Speisewasser eingebrachte Partikel zu entfernen. Der Korbfilter hat eine Filteröffnung von 1,0 mm. Nach der Filterung gelangt das Rohwasser in den Permeattank. Gleichzeitig mit dem Eintritt des Permeats in den Rohwassertank wird Säure aus dem Säurevorratstank zugegeben, um den pH-Wert anzupassen. 

• Gleichzeitig beginnt die Säuremischpumpe zu arbeiten, um durch Rückflussmischung den gewünschten pH-Wert zu erreichen. Die Rückflussleitung des Rohflüssigkeitsspeichertanks im System ist mit einem pH-Sensor ausgestattet. Die SPS ermittelt den pH-Wert des Rohwassers und passt die Frequenz der Dosierpumpe automatisch an, um die zugegebene Säuremenge so anzupassen, dass der pH-Wert der Rohflüssigkeit vor Eintritt in die Umkehrosmose schließlich im Bereich von 6,1 bis 6,5 liegt. Liegt der pH-Wert des Rohwassers in diesem Bereich, ist keine Anpassung der Säure erforderlich.

• Die Druckerhöhungspumpe Sandfilter pumpt Rohwasser in die SandfilterDer Sandfilter besteht aus einer einzigen Einheit und hat eine Filtergenauigkeit von 50 µm. Druckmessgeräte befinden sich am Ein- und Auslass des Sandfilters. Eine Rückspülung ist erforderlich, wenn der Druckunterschied 1,5 bar überschreitet. Die Häufigkeit der Rückspülung des Sandfilters richtet sich nach der Menge der Schwebstoffe im Zulauf. 

2. DTRO der ersten Stufe

Das Membransystem besteht aus zwei Umkehrosmosestufen. Nach dem Sandfilter muss die erste Umkehrosmosestufe beschickt werden, die zweite Umkehrosmosestufe behandelt das Permeat der ersten Stufe.

Das Abwasser des Sandfilters wird in die erste Stufe der DTRO-Anlage geleitet, die Wasser bereitstellt. Es durchläuft zunächst den Kernfilter, wo Schwebstoffe aus dem Permeat entfernt werden. Die Anlage ist mit einem einzigen Satz Kernfilter ausgestattet, und Drucksensoren an Ein- und Auslass erkennen Druckunterschiede automatisch. Übersteigt der Druckunterschied 2,0 bar, zeigt das System an, dass das Filterelement ausgetauscht werden sollte – die Genauigkeit der Kernfiltration.