În tratarea anaerobă a apelor uzate menajere, timpul de retenție se menține mai mult de 2 ore, timpul de retenție anoxică mai mult de 2 ore, iar timpul de retenție al rezervorului aerob timp de 6 ore. Se pare că timpii de retenție anaerobi și anoxici sunt pentru o mai bună îndepărtare a materiei organice. Dacă conținutul de materie organică este scăzut, timpul de retenție trebuie scurtat? Și dacă conținutul de materie organică este mare, trebuie prelungit timpul de retenție? Care ar fi impactul dacă timpul de retenție este prea lung sau prea scurt? Se pare că un timp mai lung de retenție aerobă este de a facilita creșterea bacteriilor nitrificatoare pentru o îndepărtare mai eficientă a azotului amoniac. Vă mulțumesc, experți, pentru (explicația științei populare)!
Timpul de retenție hidraulică (HRT) este adesea trecut cu vederea în gestionarea operațiunii zilnice, dar este un punct de referință important, în special pentru sistemele de îndepărtare a azotului și fosforului!
1. Ce este timpul de retenție hidraulică (HRT)?
Timpul de retenție hidraulică (abreviat ca HRT) este un termen folosit în procesele de tratare a apei. Se referă la timpul mediu în care apa uzată de tratat rămâne în reactor, adică timpul mediu de reacție între apa uzată și microorganismele din reactorul biologic.
Pentru tratamentul biologic, HRT trebuie să îndeplinească cerințele procesului specific. În caz contrar, dacă HRT este insuficientă, reacțiile biochimice vor fi incomplete, ceea ce duce la o eficiență mai slabă a tratamentului. În schimb, o HRT excesiv de lungă poate provoca îmbătrânirea nămolului în sistem.
Tabel: HRT pentru diferite procese de tratare a apelor uzate
Când eficiența tratamentului este slabă, valoarea de proiectare a HRT poate fi utilizată pentru verificare. La verificarea HRT, debitul trebuie să includă fluxul de retur a nămolului. Dacă HRT este prea mic, debitul apei uzate ar trebui să fie redus încet; dacă este prea mare, debitul apei uzate ar trebui să crească încet. Rețineți că orice modificare a debitului apei uzate trebuie făcută treptat pentru a evita impunerea unei sarcini de șoc asupra sistemului. Având în vedere natura provocatoare a epurării apelor uzate, reducerea debitului de apă uzată de intrare nu trebuie făcută ușor; ajustările trebuie efectuate în primul rând asupra debitului de retur.
În procesul convențional cu nămol activ, HRT determină în mare măsură gradul de tratare a apei uzate deoarece determină timpul de retenție a nămolului. Cu toate acestea, în procesul MBR (Membrane Bioreactor), efectul de separare al membranei reține complet microorganismele în rezervorul de reacție, realizând astfel separarea completă a timpului de retenție hidraulică și a vârstei nămolului!
2. Calculul timpului de retenție hidraulică (HRT)
Există de fapt două tipuri de timp de retenție hidraulic în tratarea apelor uzate: unul se numește Timpul de retenție hidraulic nominal, iar celălalt este timpul de retenție hidraulic real!
1. Timp nominal de retenție hidraulică
După cum sugerează și numele, acesta este calculul bazat pe definiție: timpul de retenție hidraulică este egal cu volumul efectiv al sistemului de tratare a apelor uzate împărțit la debitul de influență.
Dacă volumul efectiv al sistemului de tratare a apelor uzate este V (m³) și Q este debitul orar de influență (m³/h), atunci formula pentru timpul de retenție hidraulică este:
`HRT=V / Q`
2. Timpul real de retenție hidraulică
Timpul real de retenție hidraulică se referă la apa uzată în timp real care rămâne efectiv în sistemul de tratare și trebuie să țină cont de fluxul de retur a nămolului:
Dacă volumul efectiv al sistemului de tratare a apelor uzate este V (m³), Q este debitul orar de influență (m³/h) și R este raportul de recirculare a nămolului, atunci formula pentru timpul de retenție hidraulică este:
`HRT=V / [(1 + R) Q]`
Deci, într-un sistem de îndepărtare a azotului, debitul de recirculare intern este inclus în calculul timpului real de retenție hidraulică pentru rezervorul anoxic? Această problemă a fost dezbătută. În general, debitul de recirculare intern nu este inclus în formula pentru HRT reală a rezervorului anoxic. Reglementările oferă de obicei doar o gamă pentru rezervorul anoxic HRT. Pentru calculul rezervorului anoxic HRT se include fără dispută raportul de recirculare extern R; este în general acceptat că debitul efectiv de influent este (1+R)Q.
Prin urmare, rezervorul anoxic HRT este în general considerat ca HRT=V / [(1 + R) Q].
În ceea ce privește dacă debitul de recirculare intern trebuie socotit pentru rezervorul anoxic HRT, din perspectivă macroscopică, dacă raportul de recirculare internă r=4 sau N, considerăm că apa este recirculată de 4 sau N ori. Deci, deși timpul de retenție pe trecere este scurt, timpul total de peste 4 sau N treceri se adună a fi echivalent, compensând efectiv influența recirculației interne.
Prin urmare, debitul de recirculare intern nu este inclus în formulă.
3. Rolul timpului de retenție hidraulică (HRT)
Efectul HRT asupra eliminării azotului
În procesul A²/O, în condițiile unei HRT suficient de lungi, există o eficiență bună de îndepărtare pentru NH₃-N. Dacă HRT este prea scurt, diferitele populații microbiene din rezervorul de reacție nu au timp suficient pentru a crește, nămolul este spălat prea repede și atât reacțiile de nitrificare, cât și de denitrificare nu au loc complet. Când HRT atinge o anumită valoare, suficientă pentru ca reacțiile din fiecare reactor să se desfășoare pe deplin, creșterea suplimentară a HRT adaugă doar o povară economică, fără a oferi o îmbunătățire mai semnificativă a eliminării azotului.
Cu toate acestea, cercetările asupra proceselor MBR hibride au indicat că în intervalul HRT testat (4,97 h - 8.70h), eficiența de îndepărtare a TN a sistemului a crescut pe măsură ce HRT a scăzut. Acest lucru se datorează faptului că în condiții HRT lungi, rata de încărcare organică a sistemului scade, ceea ce poate intensifica respirația endogenă a biomasei, poate afecta activitatea nămolului și, în cele din urmă, poate reduce eficiența de eliminare a poluanților a sistemului. Reducerea HRT poate crește rata de încărcare organică a sistemului, sporind astfel capacitatea de denitrificare a sistemului și, în final, îmbunătățind performanța de îndepărtare a azotului.
Efectul HRT asupra eliminării fosforului
În procesul SBR, HRT are un impact relativ mic asupra eficienței de îndepărtare a PO₄³⁻-P; acest proces nu prezintă o eliminare semnificativă效果 pentru PO₄³⁻-P. Acest lucru se poate datora faptului că bacteriile denitrificatoare și organismele care-acumulează polifosfat (PAO) sunt ambele heterotrofe. Bacteriile denitrificatoare pot absorbi și utiliza VFA înainte de PAO pentru denitrificare, iar PAO-urile au cerințe mai stricte pentru sursele de carbon decât bacteriile denitrificatoare – materia organică ușor biodegradabilă este folosită de preferință de bacteriile denitrificatoare. Acest lucru duce la o mai puțină sursă de carbon care este adsorbită de PAO, în mod corespunzător mai puțin VFA, rezultând mai puțin PHB (poli- -hidroxibutirat) generat în condiții anaerobe. În consecință, energia necesară pentru eliberarea fosforului este relativ redusă.
Cercetările privind procesul A²/O arată că, pe măsură ce HRT crește, eficiența de îndepărtare a TP nu crește neapărat în mod continuu, ci mai degrabă arată o tendință de creștere mai întâi și apoi de scădere. Când HRT este de 8 ore, eficiența de îndepărtare a TP este cea mai mare, indicând cea mai bună performanță de îndepărtare. Când HRT crește la 12 ore, eficiența de îndepărtare a TP arată o tendință de scădere, iar performanța de eliminare a fosforului se deteriorează. Acest lucru indică faptul că o HRT suficient de lungă este benefică pentru îndepărtarea TP. Cu toate acestea, pe măsură ce HRT crește în continuare, rata de eliminare a TP scade treptat, ceea ce poate avea un efect negativ asupra eliminării fosforului. Acest lucru se poate datora faptului că, dacă HRT este prea mare, poate duce la nămol