Ved anaerob behandling af husspildevand holdes retentionstiden i mere end 2 timer, den anoxiske retentionstid i mere end 2 timer og den aerobe tankretentionstid i 6 timer. Det ser ud til, at de anaerobe og anoxiske retentionstider er for bedre fjernelse af organisk stof. Hvis indholdet af organisk stof er lavt, skal retentionstiden så forkortes? Og hvis indholdet af organisk stof er højt, skal retentionstiden så forlænges? Hvad ville virkningen være, hvis opbevaringstiden er for lang eller for kort? Det ser ud til, at en længere aerob retentionstid er for at lette væksten af nitrificerende bakterier for mere effektiv ammoniak-nitrogenfjernelse. Tak, eksperter, for den (populærvidenskabelige forklaring)!
Hydraulic Retention Time (HRT) overses ofte i den daglige driftsstyring, men det er et vigtigt referencedatapunkt, især for nitrogen- og fosforfjernelsessystemer!
1. Hvad er Hydraulic Retention Time (HRT)?
Hydraulic Retention Time (forkortet HRT) er et udtryk, der bruges i vandbehandlingsprocesser. Det refererer til den gennemsnitlige tid, som spildevandet, der skal renses, forbliver i reaktoren, dvs. den gennemsnitlige reaktionstid mellem spildevandet og mikroorganismerne i den biologiske reaktor.
Til biologisk behandling skal HRT opfylde kravene i den specifikke proces. Ellers, hvis HRT er utilstrækkelig, vil de biokemiske reaktioner være ufuldstændige, hvilket fører til en svagere behandlingseffektivitet. Omvendt kan en for lang HRT forårsage ældning af slam i systemet.
Tabel: HRT for forskellige spildevandsbehandlingsprocesser
Når behandlingseffektiviteten er dårlig, kan design-HRT-værdien bruges til verifikation. Ved verificering af HRT bør strømningshastigheden inkludere slamreturstrømmen. Hvis HRT er for lille, bør spildevandsstrømningshastigheden langsomt reduceres; hvis det er for stort, bør spildevandsflowet langsomt øges. Bemærk, at eventuelle ændringer i spildevandsstrømningshastigheden skal foretages gradvist for at undgå at påføre systemet en stødbelastning. I betragtning af spildevandsbehandlingens udfordrende karakter bør reduktion af den indkommende spildevandsstrøm ikke ske let; justeringer bør primært foretages i returstrømningshastigheden.
I den konventionelle aktiverede slamproces bestemmer HRT i høj grad graden af spildevandsbehandling, fordi den bestemmer slamtilbageholdelsestiden. Men i MBR (Membrane Bioreactor)-processen tilbageholder separationseffekten af membranen mikroorganismer fuldstændigt i reaktionstanken, hvorved der opnås fuldstændig adskillelse af den hydrauliske retentionstid og slamalderen!
2. Beregning af hydraulisk retentionstid (HRT)
Der er faktisk to typer af hydraulisk retentionstid i spildevandsbehandling: den ene kaldes den nominelle hydrauliske retentionstid, og den anden er den faktiske hydrauliske retentionstid!
1. Nominel hydraulisk retentionstid
Som navnet antyder, er dette beregningen baseret på definitionen: den hydrauliske retentionstid er lig med det effektive volumen af spildevandsbehandlingssystemet divideret med den indgående strømningshastighed.
Hvis det effektive volumen af spildevandsbehandlingssystemet er V (m³), og Q er den timelige strømningshastighed (m³/h), så er formlen for hydraulisk retentionstid:
`HRT=V/Q`
2. Faktisk hydraulisk retentionstid
Den faktiske hydrauliske retentionstid refererer til den realtids spildevand, der faktisk forbliver i behandlingssystemet, og det skal tage højde for slamreturstrømmen:
Hvis det effektive volumen af spildevandsbehandlingssystemet er V (m³), Q er den timelige indgående strømningshastighed (m³/h), og R er slamrecirkulationsforholdet, så er formlen for hydraulisk retentionstid:
`HRT=V / [(1 + R) Q]`
Så i et nitrogen-fjernelsessystem, er det interne recirkulationsflow inkluderet i beregningen af den faktiske hydrauliske retentionstid for den anoxiske tank? Dette spørgsmål er blevet diskuteret. Generelt er det interne recirkulationsflow ikke inkluderet i formlen for den faktiske HRT for den anoxiske tank. Forskrifter giver typisk kun et område for den anoxiske tank HRT. Til beregning af den anoxiske tank HRT er det eksterne recirkulationsforhold R inkluderet uden tvivl; det er generelt accepteret, at den effektive strømningshastighed er (1+R)Q.
Derfor betragtes den anoxiske tank HRT generelt som HRT=V / [(1 + R) Q].
Med hensyn til om det interne recirkulationsflow skal tælles for den anoxiske tank HRT, set fra et makroskopisk perspektiv, hvis det interne recirkulationsforhold r=4 eller N, vurderer vi, at vandet recirkuleres 4 eller N gange. Så selvom retentionstiden pr. gennemløb er kort, er den samlede tid over 4 eller N gennemløb ækvivalent, hvilket effektivt opvejer indflydelsen fra den interne recirkulation.
Derfor er det interne recirkulationsflow ikke inkluderet i formlen.
3. Rollen af hydraulisk retentionstid (HRT)
Effekt af HRT på nitrogenfjernelse
I A²/O-processen, under forhold med en tilstrækkelig lang HRT, er der god fjernelseseffektivitet for NH₃-N. Hvis HRT er for kort, har de forskellige mikrobielle populationer i reaktionstanken ikke tid nok til at vokse, slam udvaskes for hurtigt, og både nitrifikations- og denitrifikationsreaktioner forløber ikke fuldt ud. Når HRT når en vis værdi, tilstrækkelig til at reaktionerne i hver reaktor kan forløbe fuldt ud, tilføjer yderligere forøgelse af HRT kun økonomisk byrde uden at give en mere signifikant forbedring af nitrogenfjernelse.
Forskning i hybride MBR-processer har dog vist, at inden for det testede HRT-område (4,97 timer - 8.70t) steg systemets TN-fjernelseseffektivitet, efterhånden som HRT faldt. Dette skyldes, at under lange HRT-forhold falder systemets organiske belastningshastighed, hvilket kan intensivere endogen respiration af biomasse, påvirke slamaktiviteten og i sidste ende reducere systemets effektivitet til fjernelse af forurenende stoffer. Reduktion af HRT kan øge systemets organiske belastningshastighed og derved forbedre systemets denitrifikationskapacitet og til sidst forbedre nitrogenfjernelsesevnen.
Effekt af HRT på fosforfjernelse
I SBR-processen har HRT en relativt lille indvirkning på PO₄³⁻-P-fjernelseseffektiviteten; denne proces viser ikke signifikant fjernelse效果 for PO₄³⁻-P. Dette kan skyldes, at denitrificerende bakterier og polyphosphat-akkumulerende organismer (PAO'er) begge er heterotrofe. Denitrificerende bakterier kan optage og udnytte VFA'er før PAO'er til denitrifikation, og PAO'er har strengere krav til kulstofkilder end denitrificerende bakterier - let biologisk nedbrydeligt organisk stof bruges fortrinsvis af denitrificerende bakterier. Dette fører til, at mindre kulstofkilde adsorberes af PAO'er, tilsvarende mindre VFA, hvilket resulterer i mindre PHB (poly- -hydroxybutyrat) dannet under anaerobe forhold. Som følge heraf er den energi, der kræves til fosforfrigivelse, relativt reduceret.
Forskning i A²/O-processen viser, at efterhånden som HRT stiger, øges TP-fjernelseseffektiviteten ikke nødvendigvis kontinuerligt, men viser snarere en tendens til først at øge og derefter falde. Når HRT er 8 timer, er TP-fjernelseseffektiviteten den højeste, hvilket indikerer den bedste fjernelsesydelse. Når HRT stiger til 12 timer, viser effektiviteten af TP-fjernelse en faldende tendens, og ydeevnen til fosforfjernelse forringes. Dette indikerer, at en tilstrækkelig lang HRT er gavnlig for TP-fjernelse. Men efterhånden som HRT øges yderligere, falder TP-fjernelseshastigheden gradvist, hvilket kan have en negativ effekt på fosforfjernelsen. Dette kan skyldes, at hvis HRT er for stort, kan det føre til slam