При анаеробному очищенні побутових стічних вод час утримування підтримується більше 2 годин, час утримування в безкисневому стані - більше 2 годин, а час утримання в аеробному резервуарі - 6 годин. Схоже, що анаеробний і безкисневий час утримання призначений для кращого видалення органічних речовин. Якщо вміст органічних речовин низький, чи потрібно скоротити час утримання? І якщо вміст органічних речовин високий, чи потрібно подовжувати час утримання? Яким буде вплив, якщо час зберігання буде занадто довгим або занадто коротким? Схоже, що довший час аеробного утримування сприяє росту нітрифікуючих бактерій для більш ефективного видалення аміачного азоту. Дякую, знавці, за (науково-популярне пояснення)!
Гідравлічний час утримування (HRT) часто не враховується в повсякденному управлінні роботою, але він є важливою контрольною точкою даних, особливо для систем видалення азоту та фосфору!
1. Що таке час гідравлічного утримання (HRT)?
Гідравлічний час утримання (скорочено HRT) — це термін, який використовується в процесах очищення води. Це означає середній час, протягом якого стічні води, що підлягають обробці, залишаються в реакторі, тобто середній час реакції між стічними водами та мікроорганізмами в біологічному реакторі.
Для біологічного очищення ЗГТ має відповідати вимогам конкретного процесу. В іншому випадку, якщо ЗГТ недостатня, біохімічні реакції будуть неповними, що призведе до зниження ефективності лікування. І навпаки, надмірно тривала ЗГТ може спричинити старіння осаду в системі.
Таблиця: HRT для різних процесів очищення стічних вод
Якщо ефективність лікування низька, для перевірки можна використовувати проектне значення HRT. Під час перевірки HRT швидкість потоку повинна включати зворотний потік мулу. Якщо HRT занадто малий, швидкість потоку стічної води слід повільно зменшувати; якщо він занадто великий, швидкість потоку стічної води слід повільно збільшувати. Зауважте, що будь-які зміни в витраті стічної води слід робити поступово, щоб уникнути ударного навантаження на систему. Враховуючи складну природу очищення стічних вод, не слід легковажно зменшувати швидкість потоку вхідних стічних вод; в першу чергу слід відрегулювати швидкість зворотного потоку.
У звичайному процесі обробки з активним мулом HRT значною мірою визначає ступінь очищення стічних вод, оскільки він визначає час утримання мулу. Однак у процесі MBR (мембранний біореактор) ефект розділення мембрани повністю утримує мікроорганізми в реакційному резервуарі, таким чином досягаючи повного розділення часу гідравлічного утримування та старіння осаду!
2. Розрахунок часу гідравлічного утримання (HRT)
Фактично існує два типи гідравлічного часу утримування при очищенні стічних вод: один називається номінальним гідравлічним часом утримування, а інший – фактичним гідравлічним часом утримання!
1. Номінальний час гідравлічного утримання
Як випливає з назви, це розрахунок, заснований на визначенні: гідравлічний час утримування дорівнює ефективному об’єму системи очищення стічних вод, поділеному на швидкість потоку.
Якщо ефективний об’єм системи очищення стічних вод дорівнює V (м³), а Q – це погодинна витрата потоку (м³/год), то формула для гідравлічного часу утримування має вигляд:
`HRT=V / Q`
2. Фактичний час гідравлічного утримання
Фактичний гідравлічний час утримування відноситься до реального часу стічних вод, які фактично залишаються в системі очищення, і він повинен враховувати зворотний потік мулу:
Якщо ефективний об’єм системи очищення стічних вод дорівнює V (м³), Q — це погодинна швидкість потоку (м³/год), а R — коефіцієнт рециркуляції осаду, тоді формула для гідравлічного часу утримування має вигляд:
`HRT=V / [(1 + R) Q]`
Отже, у системі видалення азоту внутрішній рециркуляційний потік включається в розрахунок фактичного гідравлічного часу утримування для безкисневого бака? Це питання обговорювалося. Як правило, внутрішній рециркуляційний потік не входить у формулу для фактичного HRT безкисневого бака. Норми зазвичай передбачають лише діапазон для HRT безкисневого бака. Для розрахунку HRT у безкисневому резервуарі коефіцієнт зовнішньої рециркуляції R включається без суперечок; загальновизнано, що ефективна швидкість потоку дорівнює (1+R)Q.
Таким чином, безкисневий резервуар HRT зазвичай розглядається як HRT=V / [(1 + R) Q].
Стосовно того, чи слід рахувати внутрішній потік рециркуляції для HRT безкисневого бака, з макроскопічної точки зору, якщо коефіцієнт внутрішньої рециркуляції r=4 або N, ми вважаємо, що вода рециркулюється 4 або N разів. Таким чином, хоча час утримування за один прохід короткий, загальний час за 4 або N проходів у сумі є еквівалентним, ефективно компенсуючи вплив внутрішньої рециркуляції.
Тому внутрішній рециркуляційний потік у формулу не входить.
3. Роль часу гідравлічного утримання (HRT)
Вплив ЗГТ на видалення азоту
У процесі A²/O за умов достатньо тривалого HRT спостерігається хороша ефективність видалення NH₃-N. Якщо HRT занадто короткий, різноманітні мікробні популяції в реакційному резервуарі не мають достатньо часу для росту, мул вимивається занадто швидко, а реакції нітрифікації та денітрифікації не протікають повністю. Коли HRT досягає певного значення, достатнього для повного протікання реакцій у кожному реакторі, подальше підвищення HRT лише додає економічного тягаря, не забезпечуючи більш значного покращення видалення азоту.
Проте дослідження гібридних процесів MBR показали, що в межах випробуваного діапазону HRT (4,97 год - 8.70 год) ефективність видалення TN системи зросла, оскільки HRT зменшилася. Це пов’язано з тим, що в умовах тривалої ЗГТ рівень органічного навантаження системи зменшується, що може посилити ендогенне дихання біомаси, вплинути на активність мулу та, зрештою, знизити ефективність видалення забруднюючих речовин системи. Зменшення HRT може збільшити рівень органічного завантаження системи, тим самим підвищуючи здатність системи до денітрифікації та, нарешті, покращуючи ефективність видалення азоту.
Вплив ЗГТ на виведення фосфору
У процесі SBR HRT має відносно незначний вплив на ефективність видалення PO₄³⁻-P; цей процес не показує значного видалення效果 для PO₄³⁻-P. Це може бути тому, що денітрифікуючі бактерії та поліфосфат-акумулюючі організми (PAO) є гетеротрофними. Денітрифікуючі бактерії можуть поглинати та використовувати VFA перед PAO для денітрифікації, а PAO мають суворіші вимоги до джерел вуглецю, ніж денітрифікуючі бактерії – органічні речовини, що легко розкладаються, переважно використовуються денітрифікуючими бактеріями. Це призводить до того, що PAOs адсорбує менше джерела вуглецю, відповідно менше VFA, що призводить до меншої кількості PHB (полі- -гідроксибутирату), що утворюється в анаеробних умовах. Отже, енергія, необхідна для виділення фосфору, відносно зменшується.
Дослідження процесу A²/O показує, що зі збільшенням ЗГТ ефективність видалення TP не обов’язково зростає безперервно, а скоріше демонструє тенденцію спочатку до збільшення, а потім до зменшення. Коли HRT становить 8 годин, ефективність видалення TP є найвищою, що вказує на найкращу ефективність видалення. Коли HRT збільшується до 12 годин, ефективність видалення TP демонструє тенденцію до зниження, а ефективність видалення фосфору погіршується. Це вказує на те, що достатньо тривала ЗГТ є корисною для видалення ТП. Однак із подальшим підвищенням ЗГТ швидкість виведення TP поступово зменшується, що може негативно вплинути на виведення фосфору. Це може бути тому, що якщо HRT є занадто великим, це може призвести до відкладення