Attrezzatura per il trattamento del percolato DTRO

Requisiti fondamentali del processo

Date le caratteristiche del percolato, la progettazione e la selezione del processo per trattamento del percolato nelle discariche devono soddisfare le seguenti condizioni:

● Soddisfare i requisiti di variazione della quantità d'acqua.

La capacità di elaborazione di qualsiasi scala scelta di processo di trattamento dell'acqua ha un limite superiore per il trattamento dell'acqua. Di conseguenza, il processo di progettazione dovrebbe avere un'elevata capacità di carico di shock anti-pressione dell'acqua per adattarsi a grandi fluttuazioni nella quantità di acqua.

● Elevata resistenza ai carichi d'urto grazie alla qualità dell'acqua.

A causa dell'ampia variazione nella qualità dell'acqua di percolato, il processo di trattamento deve essere resistente agli shock. Considerare la significativa diminuzione della biodegradabilità del percolato e lo squilibrio del rapporto carbonio e azoto con l'aumentare dell'età della discarica è particolarmente importante.

● Elevata capacità di rimozione di COD e BOD.

La concentrazione di COD nel percolato di discarica può variare tra 4000 e 20000 mg/l e le politiche nazionali di protezione ambientale richiedono standard di qualità dell'acqua sempre più rigorosi per gli effluenti del trattamento del percolato. Di conseguenza, il processo di trattamento deve avere una capacità di rimozione degli inquinanti organici molto elevata.

● Eccellente efficienza di denitrificazione.

La concentrazione di azoto ammoniacale nel percolato di discarica varia in genere da centinaia a migliaia di mg/L, ovvero da decine a centinaia di volte superiore a quella delle acque reflue comunali. Inoltre, a seguito dell'uso da parte del progetto dello standard GB16889-2008, i requisiti di scarico per l'azoto ammoniacale e l'azoto totale nell'effluente sono estremamente rigorosi. Pertanto, per la rimozione dell'azoto ammoniacale, il processo di trattamento richiede un tasso di denitrificazione superiore a 99%.

● La struttura di trattamento è stabile e il funzionamento e la gestione sono semplici.

● Il metodo di trattamento è sicuro e rispettoso dell'ambiente.

Panoramica sulla tecnologia DTRO (osmosi inversa a tubo disco)

DTRO (Disc Tube Reverse Osmosis) è un sistema all'avanguardia membrana ad osmosi inversa tecnologia. Il componente è costruito in modo diverso rispetto alle tradizionali membrane a spirale avvolta. Il canale di alimentazione del modulo membrana a tubo a disco presenta un design brevettato del canale di flusso con un canale aperto. La soluzione di alimentazione entra nel recipiente a pressione attraverso l'ingresso e scorre verso l'altra estremità del modulo attraverso il canale tra la piastra di guida e l'alloggiamento. 

La soluzione di alimentazione entra nella piastra guida attraverso otto canali all'estremità opposta della flangia (come mostrato nella Figura 1). Il liquido trattato scorre attraverso la membrana di filtrazione il più rapidamente possibile, quindi inverte di 180o l'altra superficie della membrana e scorre nella piastra guida successiva attraverso la fessura al centro della piastra guida (come mostrato nella Figura 2). 

Sulla superficie della membrana, questo crea una doppia "S": il percorso sagomato dal bordo circolare della piastra guida al centro, di nuovo al bordo e di nuovo al centro. Infine, il liquido concentrato fuoriesce dalla flangia di estremità di alimentazione. Le due piastre guida del modulo DTRO sono separate da 3 mm e la superficie della piastra guida presenta sporgenze disposte secondo uno schema specifico. 

Questo esclusivo design idraulico provoca turbolenza nel liquido trattato mentre attraversa la superficie della membrana e si scontra con le sporgenze sotto pressione, aumentando la velocità di permeazione e la funzione autopulente, evitando efficacemente l'incrostazione della membrana e la polarizzazione della concentrazione e prolungando con successo la durata utile del modulo membrana. Anche la pulizia del modulo è semplice, rendendo il modulo membrana a tubo a disco adatto a condizioni difficili dell'acqua di alimentazione.

Questa è una spiegazione tecnica dei vantaggi dell'uso di una membrana a osmosi inversa a disco-tubo per trattare il percolato. Ecco i punti principali:

● Qualità affidabile dell'effluente che soddisfa gli standard di scarico, non influenzata dalla biodegradabilità del percolato.

Poiché la tecnologia di osmosi inversa a disco-tubo respinge gli inquinanti a un tasso elevato, l'effluente può soddisfare gli standard di scarico nelle fasi iniziali, intermedie e finali del trattamento del percolato senza essere influenzato dalla biodegradabilità del percolato o dal rapporto carbonio-azoto. Questa tecnologia è particolarmente utile per il trattamento del percolato da vecchie discariche nelle fasi intermedie e finali.

● Bassi costi di investimento e di gestione.

Rispetto ad altri processi, la tecnologia di osmosi inversa a tubo a disco ha il flusso di processo più breve e il consumo energetico più basso, soddisfacendo al contempo elevati standard di scarico, con conseguenti bassi costi di investimento e operativi. I costi operativi del DTRO a due stadi sono molto più bassi di quelli di altri processi di trattamento che possono soddisfare i nuovi standard.

● Maggiore durata della membrana.

I componenti DTRO presentano un canale aperto da 3 mm e un esclusivo disco guida del flusso con sporgenze, che consentono al fluido nell'elemento di formare uno stato di flusso turbolento, riducendo al minimo l'incrostazione della membrana, l'inquinamento e la polarizzazione della concentrazione nella misura più ampia possibile.

La forma distintiva e il design idraulico del DTRO semplificano la pulizia e il ripristino del flusso dopo la pulizia, prolungando la durata della membrana. L'ingegneria pratica dimostra che la durata di un pacco di membrane DTRO di prima fase nel trattamento del percolato originale può raggiungere fino a 3 anni o anche di più, e la durata di un DTRO di seconda fase può raggiungere più di 5 anni, il che è difficile da ottenere per i sistemi di trattamento a osmosi inversa disponibili.

● I componenti della membrana sono semplici da manutenere.

I componenti della membrana DTRO sono progettati per essere smontati e manutenuti facilmente. L'apertura del componente DTRO consente una semplice ispezione e manutenzione di qualsiasi pacco membrana filtrante e di altre parti. Quando il numero di parti è insufficiente, il componente può consentire l'installazione di meno pacchi membrana e guide di flusso senza influire sull'uso del componente membrana DTRO, cosa che altri componenti membrana non possono fare.

● Bassi costi di sostituzione delle membrane filtranti.

Ogni componente del DTRO può essere sostituito singolarmente. Il filtro è composto da diversi pacchi di membrane filtranti e guide di flusso. Quando un pacco di membrane filtranti deve essere sostituito, è possibile farlo singolarmente e si possono comunque utilizzare pacchi di membrane ad alte prestazioni per ridurre al minimo i costi di sostituzione delle membrane. Altri componenti di membrana, come le membrane a rulli e le membrane a fibre cave, non possono raggiungere questo risultato. Quando una membrana a rulli sviluppa problemi di qualità, come toppe o perdite locali, o quando sono necessarie nuove membrane, l'intero componente di membrana deve essere sostituito.

Come tecnologia di separazione a membrana, il sistema a membrana DTRO offre i seguenti vantaggi rispetto ai tradizionali processi biochimici:

• Adattabilità operativa

Il sistema a membrana DTRO è un dispositivo di separazione fisica altamente flessibile che può essere utilizzato in modo continuo o intermittente. La configurazione serie-parallelo del sistema può anche essere regolata per soddisfare i requisiti di qualità e quantità dell'acqua.

• Tempi di costruzione brevi, nonché debug e avvio rapidi

Per costruire il sistema a membrana DTRO si utilizza la lavorazione meccanica, con strutture di supporto quali edifici di fabbrica e piscine d'acqua. Il sistema è costruito su piccola scala e può essere completato rapidamente. L'installazione e il debug possono essere completati in circa due settimane dopo la consegna dell'attrezzatura al sito.

• Elevato livello di automazione e facilità d'uso

Il sistema a membrana DTRO è completamente automatico e presenta un sistema di monitoraggio e controllo avanzato. Per proteggere il sistema, il PLC può regolarsi automaticamente in base ai parametri del sensore ed emettere tempestivamente segnali di allarme. Per risolvere i codici di errore, gli operatori devono solo consultare il manuale operativo, che non richiede una vasta esperienza.

•  Dimensioni compatte

Il sistema a membrana DTRO è installato come unità integrata, con strutture e impianti di piccole dimensioni che richiedono un ingombro ridotto.

Flusso di processo

Il liquido di filtrazione del serbatoio di regolazione viene pompato nel serbatoio di stoccaggio dell'acqua grezza di filtrazione per la regolazione del pH, semplici pretrattamenti come la filtrazione a sabbia e la filtrazione di sicurezza, e poi nel primo stadio DTRO. Nel primo stadio, il concentrato DTRO viene scaricato nel serbatoio di stoccaggio del concentrato per il riciclaggio. Il permeato DTRO entra nella torre di degasaggio per un ulteriore trattamento prima di essere scaricato per soddisfare lo standard. 

La figura seguente illustra il flusso completo del processo di trattamento DTRO per il liquido di filtrazione:

Descrizione del processo

1. Pretrattamento

• Il pH del permeato varia con l'età della pianta, i cambiamenti nelle varie condizioni ambientali e la complessa composizione dell'acqua di alimentazione, che contiene una varietà di sali insolubili come calcio, magnesio, bario e silice. La formazione di incrostazioni si verifica sulla superficie della membrana quando la concentrazione di questi sali inorganici insolubili supera la solubilità in queste condizioni.

• Il valore del pH dell'acqua di alimentazione deve essere regolato prima di entrare nel sistema di osmosi inversa per prevenire efficacemente la formazione di incrostazioni di sali inorganici di carbonato. Contemporaneamente, i solidi sospesi nell'acqua di alimentazione devono essere pretrattati per ridurre l'inquinamento da solidi sospesi nel permeato alla membrana.

• Prima che l'acqua grezza venga trasportata dalla piscina di regolazione al serbatoio dell'acqua grezza permeata dal pompa di spinta, viene prima fatto passare attraverso un filtro a cestello per rimuovere qualsiasi particolato che potrebbe essere stato introdotto nell'acqua di alimentazione. Il filtro a cestello ha un'apertura di filtrazione di 1,0 mm. L'acqua grezza entra nel serbatoio dell'acqua grezza permeata dopo essere stata filtrata. Nello stesso momento in cui il permeato entra nel serbatoio dell'acqua grezza, viene aggiunto acido dal serbatoio di stoccaggio dell'acido per regolare il valore del pH. 

• Allo stesso tempo, la pompa di miscelazione dell'acido inizia a funzionare per la miscelazione a riflusso per ottenere il valore di pH desiderato. La tubazione di riflusso del serbatoio di stoccaggio del liquido grezzo nel sistema è dotata di un sensore di pH e il PLC valuta il valore di pH dell'acqua grezza e regola automaticamente la frequenza della pompa di dosaggio per regolare la quantità di acido aggiunto in modo che il valore di pH del liquido grezzo prima di entrare nell'osmosi inversa sia infine compreso tra 6,1 e 6,5. Non è necessario regolare l'acido se il pH delle cascate grezze rientra in questo intervallo.

• Il filtro a sabbia della pompa booster pompa l'acqua grezza nel filtro a sabbiaIl filtro a sabbia è costituito da un'unica unità e ha una precisione di filtrazione di 50 µm. Manometri sono posizionati all'ingresso e all'uscita del filtro a sabbia. Il controlavaggio deve essere eseguito quando la differenza di pressione supera 1,5 bar. La frequenza del controlavaggio del filtro a sabbia è determinata dal numero di solidi sospesi nell'affluente. 

2. DTRO di prima fase

Il sistema a membrana è costituito da due stadi di osmosi inversa. Dopo il filtro a sabbia, deve essere alimentata l'osmosi inversa di primo stadio, mentre l'osmosi inversa di secondo stadio tratta il permeato del primo stadio.

L'effluente del filtro a sabbia viene immesso nell'apparecchiatura DTRO di primo stadio, che fornisce acqua. Passa prima attraverso il filtro centrale, dove i solidi sospesi vengono rimossi dal permeato. L'apparecchiatura è dotata di un singolo set di filtri centrali e i sensori di pressione su entrambe le estremità di ingresso e uscita rilevano automaticamente le differenze di pressione. Quando la differenza di pressione supera i 2,0 bar, il sistema indica che l'elemento filtrante deve essere sostituito, ovvero la precisione della filtrazione del nucleo.