Při anaerobním čištění domovních odpadních vod je retenční čas udržován déle než 2 hodiny, anoxický retenční čas více než 2 hodiny a retenční čas aerobní nádrže 6 hodin. Zdá se, že anaerobní a anoxické retenční časy jsou pro lepší odstranění organické hmoty. Pokud je obsah organické hmoty nízký, je třeba zkrátit dobu zdržení? A pokud je obsah organické hmoty vysoký, je třeba prodloužit retenční dobu? Jaký by to mělo dopad, pokud by doba uchování byla příliš dlouhá nebo příliš krátká? Zdá se, že delší aerobní retenční čas má usnadnit růst nitrifikačních bakterií pro účinnější odstraňování amoniakálního dusíku. Děkuji vám, odborníci, za (populárně vědecké vysvětlení)!
Hydraulic Retention Time (HRT) je v každodenním řízení provozu často přehlížen, přesto je důležitým referenčním datovým bodem, zejména pro systémy odstraňování dusíku a fosforu!
1. Co je Hydraulic Retention Time (HRT)?
Hydraulic Retention Time (zkráceně HRT) je termín používaný v procesech úpravy vody. Vztahuje se k průměrné době, po kterou odpadní voda, která má být čištěna, zůstává v reaktoru, tj. k průměrné reakční době mezi odpadní vodou a mikroorganismy v biologickém reaktoru.
Pro biologickou léčbu musí HRT splňovat požadavky konkrétního procesu. V opačném případě, pokud je HRT nedostatečná, budou biochemické reakce neúplné, což povede ke slabší účinnosti léčby. Naopak příliš dlouhá HRT může způsobit stárnutí kalu v systému.
Tabulka: HRT pro různé procesy čištění odpadních vod
Když je účinnost léčby nízká, lze pro ověření použít návrhovou hodnotu HRT. Při ověřování HRT by měl průtok zahrnovat zpětný tok kalu. Pokud je HRT příliš malá, průtok odpadní vody by se měl pomalu snižovat; pokud je příliš velký, měl by se pomalu zvyšovat průtok odpadní vody. Mějte na paměti, že jakékoli změny průtoku odpadní vody by měly být prováděny postupně, aby nedošlo k rázovému zatížení systému. Vzhledem k náročné povaze čištění odpadních vod by nemělo být snižování průtoku vstupní odpadní vody prováděno na lehkou váhu; úpravy by měly být primárně provedeny na rychlosti zpětného toku.
V konvenčním procesu aktivovaného kalu HRT do značné míry určuje stupeň čištění odpadních vod, protože určuje dobu zdržení kalu. V procesu MBR (Membrane Bioreactor) však separační efekt membrány zcela zadržuje mikroorganismy v reakční nádrži, čímž je dosaženo úplného oddělení hydraulické retenční doby a stáří kalu!
2. Výpočet hydraulické retenční doby (HRT)
Ve skutečnosti existují dva typy hydraulické retenční doby při čištění odpadních vod: jedna se nazývá Nominální doba zdržení hydrauliky a druhá je Skutečná doba zdržení hydrauliky!
1. Nominální doba zdržení hydrauliky
Jak název napovídá, jedná se o výpočet založený na definici: hydraulický retenční čas se rovná efektivnímu objemu systému čištění odpadních vod dělenému průtokem přítoku.
Pokud je efektivní objem systému čištění odpadních vod V (m³) a Q je hodinový přítok (m³/h), pak vzorec pro hydraulickou dobu zdržení je:
`HRT=V / Q`
2. Skutečná doba zdržení hydrauliky
Skutečný hydraulický retenční čas se týká skutečného času, kdy odpadní voda skutečně zůstává v čistícím systému, a musí zohledňovat zpětný tok kalu:
Pokud je efektivní objem systému čištění odpadních vod V (m³), Q je hodinový přítokový průtok (m³/h) a R je poměr recirkulace kalu, potom vzorec pro hydraulickou dobu zdržení je:
`HRT=V / [(1 + R) Q]`
Je tedy v systému odstraňování dusíku vnitřní recirkulační průtok zahrnut do výpočtu skutečné hydraulické retenční doby pro anoxickou nádrž? O tomto problému se diskutovalo. Obecně platí, že vnitřní recirkulační průtok není zahrnut ve vzorci pro skutečnou HRT anoxické nádrže. Předpisy obvykle poskytují pouze rozsah pro anoxickou nádrž HRT. Pro výpočet HRT anoxické nádrže je bez sporu zahrnut externí recirkulační poměr R; je obecně přijímáno, že efektivní rychlost přítoku je (1+R)Q.
Proto se HRT v anoxické nádrži obecně považuje za HRT=V / [(1 + R) Q].
Pokud jde o to, zda by se měl pro anoxickou nádrž HRT počítat průtok vnitřní recirkulace, z makroskopického hlediska, pokud je poměr vnitřní recirkulace r=4 nebo N, uvažujeme, že voda je recirkulována 4krát nebo Nkrát. Takže i když je retenční čas na jeden průchod krátký, celkový čas za 4 nebo N průchodů je ekvivalentní a účinně kompenzuje vliv vnitřní recirkulace.
Proto není vnitřní recirkulační průtok ve vzorci zahrnut.
3. Role hydraulického retenčního času (HRT)
Účinek HRT na odstranění dusíku
V procesu A²/O je za podmínek dostatečně dlouhé HRT dobrá účinnost odstraňování NH₃-N. Pokud je HRT příliš krátká, různé mikrobiální populace v reakční nádrži nemají dostatek času k růstu, kal se vymývá příliš rychle a nitrifikace i denitrifikační reakce neprobíhají plně. Když HRT dosáhne určité hodnoty, dostatečné k tomu, aby reakce v každém reaktoru proběhly v plném rozsahu, další zvyšování HRT pouze přidává ekonomickou zátěž, aniž by poskytlo výraznější zlepšení v odstraňování dusíku.
Výzkum hybridních procesů MBR však ukázal, že v testovaném rozsahu HRT (4,97 h - 8.70 h) se účinnost systému odstraňování TN zvýšila s poklesem HRT. Je tomu tak proto, že za podmínek dlouhé HRT se rychlost organického zatížení systému snižuje, což může zintenzivnit endogenní dýchání biomasy, ovlivnit aktivitu kalu a v konečném důsledku snížit účinnost systému odstraňování znečišťujících látek. Snížení HRT může zvýšit míru organického zatížení systému, čímž se zvýší denitrifikační kapacita systému a konečně se zlepší výkon odstraňování dusíku.
Účinek HRT na odstraňování fosforu
V procesu SBR má HRT relativně malý dopad na účinnost odstraňování PO₄³⁻-P; tento proces nevykazuje významné odstranění效果 pro PO₄³⁻-P. Může to být způsobeno tím, že denitrifikační bakterie a organizmy akumulující polyfosfáty (PAO) jsou obě heterotrofní. Denitrifikační bakterie mohou přijímat a využívat VFA před PAO pro denitrifikaci a PAO mají přísnější požadavky na zdroje uhlíku než denitrifikační bakterie – snadno biologicky odbouratelná organická hmota je přednostně využívána denitrifikačními bakteriemi. To vede k tomu, že PAO absorbuje méně zdroje uhlíku, odpovídající méně VFA, což má za následek méně PHB (poly- -hydroxybutyrát) generovaného za anaerobních podmínek. V důsledku toho je energie potřebná pro uvolňování fosforu relativně snížena.
Výzkum procesu A2/O ukazuje, že jak se HRT zvyšuje, účinnost odstraňování TP se nezbytně zvyšuje nepřetržitě, ale spíše ukazuje trend nejprve se zvyšující a poté klesající. Když je HRT 8 hodin, je účinnost odstraňování TP nejvyšší, což ukazuje na nejlepší výkon odstraňování. Když se HRT zvýší na 12 hodin, účinnost odstraňování TP vykazuje klesající trend a výkon odstraňování fosforu se zhoršuje. To ukazuje, že dostatečně dlouhá HRT je prospěšná pro odstranění TP. Jak se však HRT dále zvyšuje, rychlost odstraňování TP postupně klesá, což může mít nepříznivý vliv na odstraňování fosforu. To může být způsobeno tím, že pokud je HRT příliš velká, může to vést k tvorbě kalu