При анаеробно третиране на битови отпадъчни води времето на задържане се поддържа за повече от 2 часа, времето за задържане на аноксична среда за повече от 2 часа и времето за задържане в аеробния резервоар за 6 часа. Изглежда, че анаеробните и аноксичните времена на задържане са за по-добро отстраняване на органичната материя. Ако съдържанието на органични вещества е ниско, трябва ли времето на задържане да се съкрати? И ако съдържанието на органични вещества е високо, трябва ли времето на задържане да се удължи? Какво би било въздействието, ако времето на задържане е твърде дълго или твърде кратко? Изглежда, че по-дългото аеробно време на задържане е за улесняване на растежа на нитрифициращи бактерии за по-ефективно отстраняване на амонячен азот. Благодаря ви, експерти, за (научно-популярното обяснение)!
Хидравличното време на задържане (HRT) често се пренебрегва при ежедневното управление на операциите, но въпреки това е важна референтна точка от данни, особено за системи за отстраняване на азот и фосфор!
1. Какво е хидравлично време на задържане (HRT)?
Хидравлично време на задържане (съкратено като HRT) е термин, използван в процесите на пречистване на водата. Отнася се за средното време, през което отпадъчните води, които трябва да бъдат пречистени, остават в реактора, т.е. средното време за реакция между отпадъчните води и микроорганизмите в биологичния реактор.
За биологично третиране ХЗТ трябва да отговаря на изискванията на конкретния процес. В противен случай, ако ХЗТ е недостатъчна, биохимичните реакции ще бъдат непълни, което ще доведе до по-слаба ефективност на лечението. Обратно, прекалено дългото ХЗТ може да причини стареене на утайки в системата.
Таблица: ХЗТ за различни процеси на пречистване на отпадъчни води
Когато ефективността на лечението е слаба, проектната стойност на HRT може да се използва за проверка. Когато се проверява ХЗТ, дебитът трябва да включва обратния поток на утайката. Ако HRT е твърде малък, дебитът на отпадъчните води трябва бавно да се намали; ако е твърде голям, дебитът на отпадъчните води трябва бавно да се увеличи. Имайте предвид, че всички промени в дебита на отпадъчните води трябва да се правят постепенно, за да се избегне налагането на шоково натоварване на системата. Като се има предвид предизвикателството на пречистването на отпадъчните води, намаляването на дебита на входящите отпадъчни води не трябва да се прави лекомислено; корекции трябва да се направят преди всичко на скоростта на обратния поток.
При конвенционалния процес на активна утайка HRT до голяма степен определя степента на пречистване на отпадъчните води, тъй като определя времето за задържане на утайката. Въпреки това, в процеса MBR (мембранен биореактор), ефектът на разделяне на мембраната напълно задържа микроорганизмите в реакционния резервоар, като по този начин се постига пълно разделяне на хидравличното време на задържане и възрастта на утайката!
2. Изчисляване на времето за хидравлично задържане (HRT)
Всъщност има два вида хидравлично време на задържане при пречистване на отпадъчни води: едното се нарича номинално хидравлично време на задържане, а другото е действително хидравлично време на задържане!
1. Номинално хидравлично време на задържане
Както подсказва името, това е изчислението, базирано на определението: хидравличното време на задържане е равно на ефективния обем на системата за пречистване на отпадъчни води, разделен на дебита на входящия поток.
Ако ефективният обем на системата за пречистване на отпадъчни води е V (m³), а Q е почасовият входящ дебит (m³/h), тогава формулата за хидравлично време на задържане е:
`HRT=V / Q`
2. Действително хидравлично време на задържане
Действителното хидравлично време на задържане се отнася до реалното време, в което отпадъчните води действително остават в системата за пречистване, и трябва да отчете обратния поток на утайката:
Ако ефективният обем на системата за пречистване на отпадъчни води е V (m³), Q е почасовият входящ дебит (m³/h) и R е коефициентът на рециркулация на утайката, тогава формулата за хидравлично време на задържане е:
`HRT=V / [(1 + R) Q]`
И така, в системата за отстраняване на азот вътрешният рециркулационен поток включен ли е в изчисляването на действителното хидравлично време на задържане за аноксичния резервоар? Този въпрос е обсъждан. Обикновено вътрешният рециркулационен поток не е включен във формулата за действителната HRT на аноксичния резервоар. Наредбите обикновено предоставят само обхват за HRT за аноксичен резервоар. За изчисляването на HRT на аноксичния резервоар коефициентът на външна рециркулация R е включен без спор; общоприето е, че ефективният входящ дебит е (1+R)Q.
Следователно HRT в аноксичния резервоар обикновено се счита за HRT=V / [(1 + R) Q].
Що се отнася до това дали вътрешният рециркулационен поток трябва да се брои за аноксичен резервоар HRT, от макроскопска гледна точка, ако коефициентът на вътрешна рециркулация r=4 или N, считаме, че водата е рециркулирана 4 или N пъти. Така че, въпреки че времето на задържане на преминаване е кратко, общото време за 4 или N преминавания се сумира, за да бъде еквивалентно, ефективно компенсирайки влиянието на вътрешната рециркулация.
Следователно вътрешният рециркулационен поток не е включен във формулата.
3. Ролята на хидравличното време на задържане (HRT)
Ефект на ХЗТ върху отстраняването на азот
В процеса A²/O, при условия на достатъчно дълъг HRT, има добра ефективност на отстраняване за NH3-N. Ако HRT е твърде кратък, различните микробни популации в реакционния резервоар нямат достатъчно време да растат, утайката се измива твърде бързо и реакциите на нитрификация и денитрификация не протичат напълно. Когато HRT достигне определена стойност, достатъчна за протичане на реакциите във всеки реактор, по-нататъшното увеличаване на HRT само добавя икономическа тежест, без да осигурява по-значително подобрение в отстраняването на азот.
Изследванията на хибридни MBR процеси обаче показват, че в рамките на тествания диапазон на HRT (4,97h - 8.70h), ефективността на премахване на TN на системата се увеличава с намаляване на HRT. Това е така, защото при продължителни условия на ХЗТ степента на органично натоварване на системата намалява, което може да засили ендогенното дишане на биомасата, да повлияе на активността на утайката и в крайна сметка да намали ефективността на отстраняване на замърсителите на системата. Намаляването на HRT може да увеличи степента на органично натоварване на системата, като по този начин подобри капацитета на системата за денитрификация и накрая подобри ефективността на отстраняване на азот.
Ефект на ХЗТ върху отстраняването на фосфора
В процеса на SBR, HRT има относително малко въздействие върху ефективността на отстраняване на PO₄³⁻-P; този процес не показва значително отстраняване效果 за PO₄³⁻-P. Това може да се дължи на факта, че и денитрифициращите бактерии, и полифосфат-акумулиращите организми (PAO) са хетеротрофни. Денитрифициращите бактерии могат да поемат и използват VFA преди PAO за денитрификация, а PAO имат по-строги изисквания за източници на въглерод от денитрифициращите бактерии – лесно биоразградимата органична материя се използва за предпочитане от денитрифициращи бактерии. Това води до по-малко източник на въглерод, адсорбиран от PAOs, съответно по-малко VFA, което води до по-малко PHB (поли- -хидроксибутират), генериран при анаеробни условия. Следователно енергията, необходима за освобождаване на фосфор, е относително намалена.
Изследванията на A²/O процеса показват, че с увеличаването на ХЗТ, ефективността на отстраняване на ТР не се увеличава непременно непрекъснато, а по-скоро показва тенденция първо да се увеличава и след това да намалява. Когато ХЗТ е 8 часа, ефективността на отстраняване на ТР е най-висока, което показва най-доброто представяне на отстраняване. Когато ХЗТ се повиши до 12 часа, ефективността на отстраняване на ТР показва тенденция на намаляване и ефективността на отстраняване на фосфор се влошава. Това показва, че достатъчно дългото ХЗТ е от полза за отстраняването на ТР. Въпреки това, с увеличаването на ХЗТ, степента на отстраняване на TP постепенно намалява, което може да има неблагоприятен ефект върху отстраняването на фосфора. Това може да се дължи на факта, че ако ХЗТ е твърде голям, това може да доведе до утайка