Pri anaeróbnom čistení odpadových vôd z domácností sa udržiava retenčný čas viac ako 2 hodiny, anoxický retenčný čas viac ako 2 hodiny a retenčný čas aeróbnej nádrže 6 hodín. Zdá sa, že anaeróbne a anoxické retenčné časy slúžia na lepšie odstránenie organickej hmoty. Ak je obsah organickej hmoty nízky, je potrebné skrátiť retenčný čas? A ak je obsah organickej hmoty vysoký, je potrebné predĺžiť retenčný čas? Aký by bol vplyv, ak by bol čas uchovávania príliš dlhý alebo príliš krátky? Zdá sa, že dlhší aeróbny retenčný čas má uľahčiť rast nitrifikačných baktérií na účinnejšie odstránenie amoniakálneho dusíka. Ďakujem vám, odborníci, za (populárno-vedecké vysvetlenie)!
Hydraulic Retention Time (HRT) je často prehliadaný pri riadení každodennej prevádzky, napriek tomu je dôležitým referenčným dátovým bodom, najmä pre systémy na odstraňovanie dusíka a fosforu!
1. Čo je to Hydraulic Retention Time (HRT)?
Hydraulic Retention Time (skrátene HRT) je termín používaný v procesoch úpravy vody. Vzťahuje sa na priemerný čas, počas ktorého odpadová voda, ktorá sa má čistiť, zostáva v reaktore, tj priemerný reakčný čas medzi odpadovou vodou a mikroorganizmami v biologickom reaktore.
Pre biologickú liečbu musí HSL spĺňať požiadavky špecifického procesu. V opačnom prípade, ak je HRT nedostatočná, biochemické reakcie budú neúplné, čo vedie k slabšej účinnosti liečby. Naopak, príliš dlhá HRT môže spôsobiť starnutie kalu v systéme.
Tabuľka: HRT pre rôzne procesy čistenia odpadových vôd
Keď je účinnosť liečby nízka, na overenie sa môže použiť návrhová hodnota HRT. Pri overovaní HRT by mal prietok zahŕňať spätný tok kalu. Ak je HRT príliš malá, prietok odpadovej vody by sa mal pomaly znižovať; ak je príliš veľký, prietok odpadovej vody by sa mal pomaly zvyšovať. Upozorňujeme, že akékoľvek zmeny prietoku odpadovej vody by sa mali vykonávať postupne, aby sa predišlo nárazovému zaťaženiu systému. Vzhľadom na náročnú povahu čistenia odpadových vôd by sa znižovanie prietoku privádzanej odpadovej vody nemalo robiť ľahkovážne; úpravy by sa mali vykonať predovšetkým v rýchlosti spätného toku.
V bežnom procese aktivovaného kalu HRT do značnej miery určuje stupeň čistenia odpadových vôd, pretože určuje čas zadržania kalu. Avšak v procese MBR (Membrane Bioreactor) separačný efekt membrány úplne zadržiava mikroorganizmy v reakčnej nádrži, čím sa dosiahne úplné oddelenie hydraulického retenčného času a starnutia kalu!
2. Výpočet doby zdržania hydrauliky (HRT)
V skutočnosti existujú dva typy hydraulického retenčného času pri čistení odpadových vôd: jeden sa nazýva nominálny hydraulický retenčný čas a druhý je skutočný hydraulický retenčný čas!
1. Nominálna doba zadržania hydrauliky
Ako už názov napovedá, ide o výpočet založený na definícii: hydraulický retenčný čas sa rovná efektívnemu objemu systému čistenia odpadových vôd vydelenému rýchlosťou prítoku.
Ak je efektívny objem systému čistenia odpadových vôd V (m³) a Q je hodinový prítokový prietok (m³/h), potom vzorec pre hydraulický retenčný čas je:
`HRT=V / Q`
2. Skutočný čas zadržania hydrauliky
Skutočný hydraulický retenčný čas sa vzťahuje na skutočný čas, kedy odpadová voda skutočne zostáva v čistiacom systéme a musí brať do úvahy spätný tok kalu:
Ak je efektívny objem systému čistenia odpadových vôd V (m³), Q je hodinový prítokový prietok (m³/h) a R je pomer recirkulácie kalu, potom vzorec pre hydraulický retenčný čas je:
`HRT=V / [(1 + R) Q]`
Takže v systéme odstraňovania dusíka je vnútorný recirkulačný prietok zahrnutý do výpočtu skutočného hydraulického retenčného času pre anoxickú nádrž? O tejto otázke sa diskutovalo. Vo všeobecnosti nie je vnútorný recirkulačný prietok zahrnutý do vzorca pre skutočnú HRT anoxickej nádrže. Predpisy zvyčajne poskytujú iba rozsah pre anoxickú nádrž HRT. Pre výpočet HRT anoxickej nádrže je bez sporu zahrnutý pomer vonkajšej recirkulácie R; všeobecne sa uznáva, že efektívny prítokový prietok je (1+R)Q.
Preto sa HRT v anoxickej nádrži všeobecne považuje za HRT=V / [(1 + R) Q].
Pokiaľ ide o to, či by sa pre anoxickú nádrž HRT mal počítať prietok vnútornej recirkulácie, z makroskopického hľadiska, ak je pomer vnútornej recirkulácie r=4 alebo N, uvažujeme, že voda sa recirkuluje 4 alebo N-krát. Takže aj keď je retenčný čas na jeden prechod krátky, celkový čas počas 4 alebo N prechodov je ekvivalentný, čím sa účinne kompenzuje vplyv vnútornej recirkulácie.
Preto vnútorný recirkulačný prietok nie je zahrnutý vo vzorci.
3. Úloha hydraulického retenčného času (HRT)
Účinok HRT na odstraňovanie dusíka
V procese A²/O je za podmienok dostatočne dlhej HRT dobrá účinnosť odstraňovania NH₃-N. Ak je HRT príliš krátka, rôzne mikrobiálne populácie v reakčnej nádrži nemajú dostatok času na rast, kal sa vymýva príliš rýchlo a nitrifikačné aj denitrifikačné reakcie neprebiehajú úplne. Keď HRT dosiahne určitú hodnotu, dostatočnú na to, aby reakcie v každom reaktore prebehli v plnom rozsahu, ďalšie zvyšovanie HRT len pridáva ekonomickú záťaž bez poskytnutia výraznejšieho zlepšenia v odstraňovaní dusíka.
Výskum hybridných procesov MBR však ukázal, že v rámci testovaného rozsahu HRT (4,97 h - 8.70 h) sa účinnosť odstraňovania TN systému zvýšila so znížením HRT. Je to preto, že v podmienkach dlhodobej HRT sa rýchlosť organického zaťaženia systému znižuje, čo môže zintenzívniť endogénne dýchanie biomasy, ovplyvniť aktivitu kalu a v konečnom dôsledku znížiť účinnosť systému odstraňovania znečisťujúcich látok. Zníženie HRT môže zvýšiť rýchlosť organického zaťaženia systému, čím sa zvýši denitrifikačná kapacita systému a nakoniec sa zlepší výkon odstraňovania dusíka.
Účinok HRT na odstraňovanie fosforu
V procese SBR má HRT relatívne malý vplyv na účinnosť odstraňovania PO₄³⁻-P; tento proces nevykazuje významné odstránenie效果 pre PO₄³⁻-P. Môže to byť spôsobené tým, že denitrifikačné baktérie a organizmy akumulujúce polyfosfáty (PAO) sú heterotrofné. Denitrifikačné baktérie môžu prijímať a využívať VFA pred PAO na denitrifikáciu a PAO majú prísnejšie požiadavky na zdroje uhlíka ako denitrifikačné baktérie – denitrifikačné baktérie prednostne využívajú ľahko biologicky rozložiteľnú organickú hmotu. To vedie k tomu, že PAO adsorbuje menej zdroja uhlíka, zodpovedajúcim spôsobom menej VFA, čo vedie k menšiemu PHB (poly- -hydroxybutyrátu) generovanému za anaeróbnych podmienok. V dôsledku toho je energia potrebná na uvoľnenie fosforu relatívne znížená.
Výskum procesu A²/O ukazuje, že so zvyšujúcou sa HRT účinnosť odstraňovania TP nemusí nevyhnutne kontinuálne stúpať, ale skôr ukazuje trend najprv stúpať a potom klesať. Keď je HRT 8 hodín, účinnosť odstraňovania TP je najvyššia, čo naznačuje najlepší výkon odstraňovania. Keď sa HRT zvýši na 12 hodín, účinnosť odstraňovania TP vykazuje klesajúci trend a účinnosť odstraňovania fosforu sa zhoršuje. To naznačuje, že dostatočne dlhá HRT je prospešná na odstránenie TP. Ako sa však HRT ďalej zvyšuje, rýchlosť odstraňovania TP postupne klesá, čo môže mať nepriaznivý vplyv na odstraňovanie fosforu. Môže to byť preto, že ak je HRT príliš veľká, môže to viesť k tvorbe kalu