در تصفیه بی هوازی فاضلاب خانگی، زمان ماند بیش از 2 ساعت، زمان ماند بی هوازی بیش از 2 ساعت و زمان ماند تانک هوازی 6 ساعت حفظ می شود. به نظر می رسد زمان ماند بی هوازی و بدون اکسیژن برای حذف بهتر مواد آلی باشد. اگر محتوای مواد آلی کم باشد، آیا زمان ماند باید کوتاه شود؟ و اگر محتوای مواد آلی زیاد باشد، آیا زمان ماند نیاز به افزایش دارد؟ اگر زمان نگهداری خیلی طولانی یا خیلی کوتاه باشد چه تاثیری خواهد داشت؟ به نظر می رسد که زمان ماند هوازی طولانی تر برای تسهیل رشد باکتری های نیتریفیک کننده برای حذف موثرتر نیتروژن آمونیاکی است. با تشکر از شما، کارشناسان، برای (توضیحات علمی محبوب)!
زمان نگهداری هیدرولیک (HRT) اغلب در مدیریت عملیات روزانه نادیده گرفته می شود، با این حال این یک نقطه مرجع مهم داده است، به ویژه برای سیستم های حذف نیتروژن و فسفر!
1. زمان نگهداری هیدرولیک (HRT) چیست؟
زمان ماند هیدرولیک (به اختصار HRT) اصطلاحی است که در فرآیندهای تصفیه آب استفاده می شود. به میانگین زمان باقی ماندن فاضلاب تصفیهشده در راکتور اشاره دارد، یعنی میانگین زمان واکنش بین فاضلاب و میکروارگانیسمها در راکتور بیولوژیکی.
برای درمان بیولوژیکی، HRT باید الزامات فرآیند خاص را برآورده کند. در غیر این صورت، اگر HRT ناکافی باشد، واکنش های بیوشیمیایی ناقص خواهد بود و منجر به کارایی درمان ضعیف تر می شود. برعکس، HRT بیش از حد طولانی می تواند باعث پیری لجن در سیستم شود.
جدول: HRT برای فرآیندهای مختلف تصفیه فاضلاب
هنگامی که کارایی درمان ضعیف است، می توان از مقدار HRT طراحی برای تأیید استفاده کرد. هنگام تأیید HRT، نرخ جریان باید شامل جریان برگشتی لجن باشد. اگر HRT خیلی کوچک باشد، سرعت جریان فاضلاب باید به آرامی کاهش یابد. اگر بیش از حد بزرگ باشد، سرعت جریان فاضلاب باید به آرامی افزایش یابد. توجه داشته باشید که هرگونه تغییر در دبی فاضلاب باید به تدریج انجام شود تا از وارد شدن بار ضربه ای به سیستم جلوگیری شود. با توجه به ماهیت چالش برانگیز تصفیه فاضلاب، کاهش نرخ جریان فاضلاب ورودی نباید به سادگی انجام شود. تنظیمات اولیه باید در نرخ جریان برگشتی انجام شود.
در فرآیند لجن فعال معمولی، HRT تا حد زیادی درجه تصفیه فاضلاب را تعیین می کند زیرا زمان ماند لجن را تعیین می کند. با این حال، در فرآیند MBR (ممبران بیوراکتور)، اثر جداسازی غشاء به طور کامل میکروارگانیسمها را در مخزن واکنش حفظ میکند و در نتیجه به جداسازی کامل زمان ماند هیدرولیکی و سن لجن میرسد!
2. محاسبه زمان نگهداری هیدرولیک (HRT)
در واقع دو نوع زمان ماند هیدرولیک در تصفیه فاضلاب وجود دارد: یکی زمان ماند هیدرولیک اسمی و دیگری زمان ماند واقعی هیدرولیک!
1. اسمی زمان نگهداری هیدرولیک
همانطور که از نام آن پیداست، این محاسبه بر اساس این تعریف است: زمان نگهداری هیدرولیک برابر است با حجم موثر سیستم تصفیه فاضلاب تقسیم بر نرخ جریان ورودی.
اگر حجم موثر سیستم تصفیه فاضلاب V (m³) و Q نرخ جریان ورودی ساعتی (m³ / ساعت) باشد، فرمول زمان نگهداری هیدرولیک به صورت زیر است:
`HRT=V / Q`
2. زمان نگهداری هیدرولیک واقعی
زمان نگهداری هیدرولیک واقعی به زمان واقعی فاضلاب در سیستم تصفیه اشاره دارد و باید جریان برگشت لجن را در نظر بگیرد:
اگر حجم موثر سیستم تصفیه فاضلاب V (m³)، Q نرخ جریان ورودی ساعتی (m³/h) و R نسبت گردش مجدد لجن باشد، فرمول زمان ماند هیدرولیک به صورت زیر است:
`HRT=V / [(1 + R) Q]`
بنابراین، در یک سیستم حذف نیتروژن، آیا جریان چرخش داخلی در محاسبه زمان نگهداری هیدرولیکی واقعی برای مخزن اکسیژن گنجانده شده است؟ این موضوع مورد بحث قرار گرفته است. به طور کلی، جریان چرخش داخلی در فرمول HRT واقعی مخزن اکسیژن گنجانده نشده است. مقررات معمولاً فقط محدوده ای را برای HRT تانک بدون اکسیژن ارائه می کنند. برای محاسبه HRT مخزن اکسیژن، نسبت گردش مجدد خارجی R بدون اختلاف گنجانده شده است. به طور کلی پذیرفته شده است که نرخ جریان نفوذی موثر (1+R)Q است.
بنابراین، مخزن اکسیژن HRT به طور کلی به عنوان HRT=V / [(1 + R) Q] در نظر گرفته می شود.
با توجه به اینکه آیا جریان گردش داخلی باید برای HRT مخزن بدون اکسیژن محاسبه شود، از منظر ماکروسکوپی، اگر نسبت گردش داخلی r=4 یا N باشد، در نظر می گیریم که آب 4 یا N بار چرخش می شود. بنابراین، اگرچه زمان ماند در هر گذر کوتاه است، کل زمان بیش از 4 یا N پاس برابر است و به طور موثر تأثیر گردش مجدد داخلی را خنثی می کند.
بنابراین، جریان چرخش داخلی در فرمول گنجانده نشده است.
3. نقش زمان نگهداری هیدرولیک (HRT)
اثر HRT بر حذف نیتروژن
در فرآیند A²/O، تحت شرایط HRT به اندازه کافی طولانی، راندمان حذف خوبی برای NH3-N وجود دارد. اگر HRT خیلی کوتاه باشد، جمعیت های مختلف میکروبی در مخزن واکنش زمان کافی برای رشد ندارند، لجن خیلی سریع شسته می شود و هر دو واکنش نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی به طور کامل انجام نمی شوند. هنگامی که HRT به مقدار معینی می رسد که برای انجام کامل واکنش ها در هر راکتور کافی است، افزایش بیشتر HRT تنها بار اقتصادی را بدون ایجاد بهبود قابل توجهی در حذف نیتروژن اضافه می کند.
با این حال، تحقیقات روی فرآیندهای MBR ترکیبی نشان داده است که در محدوده آزمایششده HRT (4.97 ساعت - 8.70 ساعت)، با کاهش HRT، بازده حذف TN سیستم افزایش مییابد. این به این دلیل است که در شرایط طولانی HRT، نرخ بارگذاری آلی سیستم کاهش مییابد که میتواند تنفس درونزای زیست توده را تشدید کند، بر فعالیت لجن تأثیر بگذارد و در نهایت کارایی حذف آلایندهها را کاهش دهد. کاهش HRT می تواند نرخ بارگذاری آلی سیستم را افزایش دهد و در نتیجه ظرفیت نیتروژن زدایی سیستم و در نهایت بهبود عملکرد حذف نیتروژن را افزایش دهد.
تاثیر HRT بر حذف فسفر
در فرآیند SBR، HRT تأثیر نسبتا کمی بر راندمان حذف PO43-- دارد. این فرآیند حذف قابل توجهی 效果 برای PO₄3⁻-P را نشان نمی دهد. این ممکن است به این دلیل باشد که باکتریهای نیترات زداییکننده و ارگانیسمهای تجمعدهنده پلیفسفات (PAOs) هر دو هتروتروف هستند. باکتریهای نیتراتزدایی میتوانند VFA را قبل از PAO برای نیتراتزدایی جذب کرده و از آن استفاده کنند، و PAOها نسبت به باکتریهای نیتراتزدایی الزامات سختتری برای منابع کربن دارند – مواد آلی زیست تخریبپذیر ترجیحاً توسط باکتریهای نیتراتزدایی استفاده میشوند. این منجر به جذب منبع کربن کمتری توسط PAO میشود، یعنی VFA کمتری جذب میشود و در نتیجه PHB (پلی{6}}هیدروکسیبوتیرات) کمتری در شرایط بیهوازی تولید میشود. در نتیجه انرژی مورد نیاز برای آزادسازی فسفر نسبتاً کاهش می یابد.
تحقیقات روی فرآیند A²/O نشان میدهد که با افزایش HRT، راندمان حذف TP لزوماً به طور مداوم افزایش نمییابد، بلکه یک روند ابتدا افزایش و سپس کاهش را نشان میدهد. هنگامی که HRT 8 ساعت است، راندمان حذف TP بالاترین است، که نشان دهنده بهترین عملکرد حذف است. هنگامی که HRT به 12 ساعت افزایش می یابد، راندمان حذف TP روند کاهشی را نشان می دهد و عملکرد حذف فسفر بدتر می شود. این نشان می دهد که HRT به اندازه کافی طولانی برای حذف TP مفید است. با این حال، با افزایش بیشتر HRT، سرعت حذف TP به تدریج کاهش می یابد، که می تواند تأثیر نامطلوبی بر حذف فسفر داشته باشد. این ممکن است به این دلیل باشد که اگر HRT خیلی بزرگ باشد، می تواند منجر به لجن شود