U anaerobnoj obradi kućnih otpadnih voda, vrijeme zadržavanja održava se više od 2 sata, anoksično vrijeme zadržavanja više od 2 sata, a vrijeme zadržavanja u aerobnom spremniku 6 sati. Čini se da su anaerobna i anoksična vremena zadržavanja za bolje uklanjanje organske tvari. Ako je sadržaj organske tvari nizak, treba li skratiti vrijeme zadržavanja? A ako je sadržaj organske tvari visok, treba li produžiti vrijeme zadržavanja? Kakav bi bio učinak ako je vrijeme zadržavanja predugo ili prekratko? Čini se da dulje aerobno vrijeme zadržavanja treba olakšati rast nitrificirajućih bakterija za učinkovitije uklanjanje dušika iz amonijaka. Hvala stručnjacima na (znanstveno-popularnom objašnjenju)!
Hidrauličko vrijeme zadržavanja (HRT) često se zanemaruje u svakodnevnom upravljanju radom, ali je ipak važna referentna podatkovna točka, posebno za sustave za uklanjanje dušika i fosfora!
1. Što je hidrauličko vrijeme zadržavanja (HRT)?
Hidrauličko vrijeme zadržavanja (skraćeno HRT) je izraz koji se koristi u procesima obrade vode. Odnosi se na prosječno vrijeme u kojem otpadna voda koju treba pročišćavati ostaje u reaktoru, tj. prosječno vrijeme reakcije između otpadne vode i mikroorganizama u biološkom reaktoru.
Za biološki tretman, HRT mora ispunjavati zahtjeve specifičnog procesa. U protivnom, ako HNL nije dovoljan, biokemijske reakcije bit će nepotpune, što će dovesti do slabije učinkovitosti liječenja. Nasuprot tome, predugo HRT može uzrokovati starenje mulja u sustavu.
Tablica: HRT za različite procese pročišćavanja otpadnih voda
Kada je učinkovitost liječenja slaba, za provjeru se može koristiti projektirana HRT vrijednost. Prilikom provjere HRT-a, brzina protoka treba uključiti povratni tok mulja. Ako je HRT premali, protok otpadne vode treba polagano smanjivati; ako je prevelik, protok otpadne vode treba polako povećavati. Imajte na umu da sve promjene u brzini protoka otpadne vode trebaju biti postupne kako bi se izbjeglo nametanje udarnog opterećenja na sustav. S obzirom na izazovnu prirodu pročišćavanja otpadnih voda, smanjenje protoka dolazne otpadne vode ne bi se trebalo učiniti olako; prvenstveno treba prilagoditi brzinu povratnog protoka.
U konvencionalnom procesu s aktivnim muljem, HRT uvelike određuje stupanj pročišćavanja otpadnih voda jer određuje vrijeme zadržavanja mulja. Međutim, u procesu MBR (Membrane Bioreactor), učinak odvajanja membrane potpuno zadržava mikroorganizme unutar reakcijskog spremnika, čime se postiže potpuno odvajanje hidrauličkog vremena zadržavanja i starosti mulja!
2. Izračun hidrauličkog vremena zadržavanja (HRT)
Zapravo postoje dvije vrste hidrauličkog vremena zadržavanja u pročišćavanju otpadnih voda: jedno se zove nominalno hidrauličko vrijeme zadržavanja, a drugo je stvarno hidrauličko vrijeme zadržavanja!
1. Nazivno hidrauličko vrijeme zadržavanja
Kao što naziv sugerira, ovo je izračun temeljen na definiciji: hidrauličko vrijeme zadržavanja jednako je efektivnom volumenu sustava za pročišćavanje otpadnih voda podijeljeno s dotokom protoka.
Ako je efektivni volumen sustava za pročišćavanje otpadnih voda V (m³), a Q je satni protok (m³/h), tada je formula za hidrauličko vrijeme zadržavanja:
`HRT=V / Q`
2. Stvarno hidrauličko vrijeme zadržavanja
Stvarno hidrauličko vrijeme zadržavanja odnosi se na stvarno vrijeme u kojem otpadna voda zapravo ostaje u sustavu za pročišćavanje i treba uzeti u obzir povratni tok mulja:
Ako je efektivni volumen sustava za pročišćavanje otpadnih voda V (m³), Q je protok protoka po satu (m³/h), a R je omjer recirkulacije mulja, tada je formula za hidrauličko vrijeme zadržavanja:
`HRT=V / [(1 + R) Q]`
Dakle, u sustavu za uklanjanje dušika, je li unutarnji protok recirkulacije uključen u izračun stvarnog hidrauličkog vremena zadržavanja za anoksični spremnik? O ovom se pitanju raspravljalo. Općenito, unutarnji recirkulacijski protok nije uključen u formulu za stvarni HRT anoksičnog spremnika. Propisi obično daju samo raspon za HRT u anoksičnom spremniku. Za izračun HRT anoksičnog spremnika, omjer vanjske recirkulacije R uključen je bez spora; opće je prihvaćeno da je efektivna stopa protoka (1+R)Q.
Stoga se HRT u anoksičnom spremniku općenito smatra HRT=V / [(1 + R) Q].
Što se tiče toga treba li računati unutarnji recirkulacijski protok za anoksični spremnik HRT, iz makroskopske perspektive, ako je omjer unutarnje recirkulacije r=4 ili N, smatramo da je voda recirkulirana 4 ili N puta. Dakle, iako je vrijeme zadržavanja po prolazu kratko, ukupno vrijeme tijekom 4 ili N prolaza daje ekvivalent, učinkovito neutralizirajući utjecaj unutarnje recirkulacije.
Stoga unutarnji recirkulacijski tok nije uključen u formulu.
3. Uloga hidrauličkog vremena zadržavanja (HRT)
Učinak HNL-a na uklanjanje dušika
U procesu A²/O, u uvjetima dovoljno dugog HRT-a, postoji dobra učinkovitost uklanjanja za NH3-N. Ako je HRT prekratak, različite populacije mikroba u reakcijskom spremniku nemaju dovoljno vremena za rast, mulj se ispire prebrzo, a reakcije nitrifikacije i denitrifikacije ne odvijaju se u potpunosti. Kada HRT dosegne određenu vrijednost, dovoljnu da se reakcije u svakom reaktoru potpuno odvijaju, daljnje povećanje HRT-a samo dodaje ekonomski teret bez pružanja značajnijeg poboljšanja u uklanjanju dušika.
Međutim, istraživanje o hibridnim MBR procesima pokazalo je da je unutar testiranog HRT raspona (4,97h - 8.70h), učinkovitost uklanjanja TN sustava rasla kako se HRT smanjivao. To je zato što se pod dugim uvjetima HRT-a stopa organskog opterećenja sustava smanjuje, što može intenzivirati endogeno disanje biomase, utjecati na aktivnost mulja i na kraju smanjiti učinkovitost uklanjanja onečišćujućih tvari sustava. Smanjenje HRT-a može povećati stopu organskog opterećenja sustava, čime se povećava kapacitet denitrifikacije sustava i konačno poboljšava performanse uklanjanja dušika.
Učinak HNL-a na uklanjanje fosfora
U procesu SBR, HRT ima relativno mali utjecaj na učinkovitost uklanjanja PO₄³⁻-P; ovaj proces ne pokazuje značajno uklanjanje效果 za PO₄³⁻-P. To bi moglo biti zato što su denitrifikacijske bakterije i organizmi-akumulatori polifosfata (PAO) heterotrofni. Denitrifikacijske bakterije mogu preuzeti i iskoristiti VFA prije PAO za denitrifikaciju, a PAO imaju strože zahtjeve za izvore ugljika od denitrifikacijskih bakterija – denitrifikacijske bakterije preferiraju upotrebu lako biorazgradive organske tvari. To dovodi do toga da manje izvora ugljika adsorbira PAO, odnosno manje VFA, što rezultira manje PHB-a (poli- -hidroksibutirata) koji se stvara u anaerobnim uvjetima. Posljedično, energija potrebna za otpuštanje fosfora je relativno smanjena.
Istraživanje procesa A²/O pokazuje da kako se HRT povećava, učinkovitost uklanjanja TP ne raste nužno kontinuirano, već pokazuje trend prvo povećanja, a zatim smanjenja. Kada je HRT 8 sati, učinkovitost uklanjanja TP je najveća, što ukazuje na najbolju učinkovitost uklanjanja. Kada se HRT poveća na 12 sati, učinkovitost uklanjanja TP pokazuje trend opadanja, a učinkovitost uklanjanja fosfora se pogoršava. To ukazuje da je dovoljno dugo HNL korisno za uklanjanje TP-a. Međutim, kako se HRT dalje povećava, stopa uklanjanja TP postupno se smanjuje, što može imati negativan učinak na uklanjanje fosfora. To može biti zato što ako je HRT prevelik, može doći do mulja