El temps de retenció hidràulica (HRT) fa referència al temps mitjà de residència de les aigües residuals a l'estructura de tractament segons el llenguatge escrit. En termes senzills, és el temps que experimenten les aigües residuals des de l'entrada a la instal·lació de tractament fins a la sortida de la instal·lació. El mètode de càlcul habitual és dividir el volum efectiu de l'estructura de tractament per la quantitat d'aigües residuals que entren a l'estructura per unitat de temps.
HRT=Volum efectiu del reactor V/Volum d'aigua processat per unitat de temps Q
Per tant, quan construïm l'estructura, hem de tenir en compte completament el volum de tractament diari, la concentració de contaminants i els requisits que s'han d'assolir després del tractament.
El volum de tractament determina la mida de la piscina. La concentració de contaminants afecta el temps i les condicions necessàries per a la reacció. Les concentracions elevades poden requerir temps de reacció més llargs o processos de tractament més complexos, que requereixen volums més grans de la piscina o una agitació, aireació i altres instal·lacions més efectives per garantir una reacció completa.
Els diferents indicadors de qualitat de l'aigua de l'efluent determinen el procés de tractament seleccionat i els paràmetres de disseny del dipòsit, com ara el temps de retenció hidràulica i la càrrega de fangs.
Per descomptat, en les nostres operacions de producció reals, el temps de retenció hidràulica també es veu afectat per molts altres factors. Per exemple, la qualitat i la quantitat de l'aigua afluent, els canvis de temperatura estacionals.
- L'efecte de la temperatura sobre la TRH
La temperatura afecta l'activitat dels microorganismes. A baixes temperatures, la taxa metabòlica dels microorganismes disminueix, que pot disminuir a menys del 50% de l'activitat a l'estiu, donant lloc a un augment d'aproximadament 1,5 vegades la TRH necessària per mantenir la mateixa eficiència del tractament.
- L'efecte de la qualitat de l'aigua d'afluència en la HRT
Les altes concentracions de càrregues contaminants requereixen una HRT més llarga per garantir un temps de biodegradació suficient.
- L'efecte de la proporció de nutrients (C:N:P) sobre la TRH
Una proporció de nutrients desequilibrada inhibirà el creixement de microorganismes i afectarà l'eficiència del tractament d'aigües residuals. Per exemple, una relació C:N baixa pot conduir a una nitrificació limitada, que s'ha de compensar augmentant la HRT per garantir l'eliminació efectiva del nitrogen.
- L'efecte del pH sobre la TRH
El rang de pH adequat pot augmentar l'activitat metabòlica dels microorganismes, reduint així la TRH necessària. Al contrari, un valor de pH inadequat reduirà l'activitat microbiana i augmentarà els requisits de TRH. Per exemple, ajustar el valor del pH de 7,5 a 6,5 pot augmentar l'HRT del procés de nitrificació en un 20%, perquè els bacteris nitrificants són més sensibles als canvis de pH.
- Efecte de les substàncies tòxiques sobre la TRH
La presència de metalls pesants o compostos orgànics tòxics a l'afluent inhibirà l'activitat microbiana i augmentarà els requisits de HRT.
Aleshores, quins efectes tindrà el temps de retenció hidràulica en el nostre procés?
En primer lloc, enumerem diversos efectes possibles de la TRH massa curta:
a. Efecte de tractament deficient: temps insuficient perquè les aigües residuals entren en contacte i reaccionin amb els microorganismes, el que resulta en una eliminació insuficient de contaminants com la matèria orgànica, el nitrogen i el fòsfor, i és difícil complir amb els estàndards de qualitat de l'aigua efluent.
b. Creixement microbià limitat: els microorganismes no disposen de temps suficient per absorbir nutrients i realitzar activitats metabòliques, que poden afectar el seu creixement i reproducció, reduint així l'activitat biològica i l'estabilitat del sistema de tractament.
c. Domesticació de fangs difícil: no és propici per a la domesticació i adaptació de comunitats microbianes, i és difícil formar comunitats bacterianes dominants que s'adaptin a la qualitat específica de l'aigua.
d. Resistència a l'impacte feble: es redueix la capacitat del sistema de tractament per fer front als impactes, com ara les fluctuacions en la qualitat de l'aigua afluent i el volum d'aigua, i és propens a produir-se un funcionament inestable.
e. Augmentar la càrrega del tractament posterior: a causa del tractament previ insuficient, més contaminants entren a la unitat de tractament posterior, augmentant la dificultat i el cost del tractament posterior.
f. No afavoreix la formació i l'estabilitat del biofilm: per al procés de tractament amb el mètode del biofilm, un temps de retenció hidràulic massa curt pot no permetre que el biofilm creixi i maduri completament, afectant el seu efecte de tractament.
g. Afectació de la reacció dels agents químics: si hi ha un enllaç per afegir agents químics per al tractament, un temps de retenció hidràulica massa curt pot provocar una barreja desigual de l'agent i les aigües residuals, una reacció insuficient i reduir l'efecte d'ús de l'agent.
Els efectes d'un TRH massa llarg poden ser:
a, creixement excessiu de microorganismes al sistema, HRT massa llarg pot provocar l'envelliment i la inflació dels fangs, reduir el rendiment de sedimentació dels fangs i augmentar la concentració de sòlids en suspensió (SS) a l'efluent. La relació entre l'edat dels fangs (SRT) i la TRH mostra que l'SRT hauria de ser almenys 2-3 vegades d'HRT per mantenir l'activitat dels fangs. Per descomptat, una breu ampliació del temps de retenció hidràulica no sol causar massa impacte negatiu, perquè el sistema de tractament té un cert amortiment i adaptabilitat.
b. El temps de retenció de les aigües residuals al dipòsit d'aireació augmenta. Si la intensitat de l'aireació no s'ajusta en conseqüència, és fàcil provocar una ventilació excessiva. Consumeix més electricitat i augmenta els costos d'explotació. Feu que l'estructura del floc de fangs solta, cosa que no afavoreix el tractament de sedimentació posterior.
c. Augmentar els costos d'infraestructures i d'explotació Per tal d'aconseguir un temps de retenció hidràulic excessivament llarg, pot ser necessari construir un volum més gran de dipòsits de tractament, la qual cosa augmenta la inversió en infraestructures. També suposa un major consum d'energia i costos de manteniment.
d. L'entorn anaeròbic es destrueix: si el temps de retenció és massa llarg, l'oxigen es pot barrejar a la zona que hauria d'haver estat a l'entorn anaeròbic, afectant el procés d'alliberament de fòsfor dels bacteris polifosfats, reduint així l'efecte d'eliminació de fòsfor. També pot provocar un creixement excessiu d'altres microorganismes, competir amb els bacteris polifosfats per nutrients i espai vital limitats, afectar el creixement i el metabolisme dels bacteris polifosfats i interferir amb l'eficiència d'eliminació de fòsfor.
e. Fermentació anaeròbica de fangs: massa temps pot provocar una fermentació anaeròbica dels fangs precipitats, produir metà i altres gasos, fer que els fangs surin i afectar l'efecte de la precipitació.
f. Falla de l'agent químic: si s'utilitzen agents químics en el procés de precipitació, un temps de retenció hidràulic massa llarg pot provocar que l'agent es descomposi o reaccioni amb altres substàncies i falli, afectant l'efecte de la precipitació.
g. Desequilibri nutricional. Els nutrients de les aigües residuals es poden consumir en excés, donant lloc a un desequilibri en la proporció de nutrients necessària per al creixement microbià, que no afavoreix el metabolisme i la reproducció normals dels microorganismes.
Normalment utilitzem els mètodes següents per allargar el temps de retenció hidràulica.
Reduir la quantitat d'aigua a tractar: aquesta és una manera més directa, però pot afectar l'eficiència i l'escala del tractament.
Augmentar el volum del dipòsit de reacció: ampliant o renovant el dipòsit de reacció, augmenta el seu volum efectiu, allargant així el temps de retenció hidràulica. Si canvieu el mode de flux dins del reactor, com ara l'ús d'un disseny en forma d'U o de múltiples càmeres, es pot augmentar la trajectòria de flux de les aigües residuals dins del reactor, ampliant així l'HRT.
Ajustar el cabal d'entrada i sortida: reduir el cabal d'entrada o reduir el cabal de sortida també pot aconseguir una ampliació del temps de retenció hidràulica. Quan s'allarga el temps de retenció hidràulica controlant que el cabal de sortida sigui més petit, si el cabal d'entrada es manté sense canvis, el nivell de líquid a la piscina augmentarà. Això imposa certs requisits a la capacitat del dipòsit. Si la capacitat del dipòsit és massa petita, l'augment del nivell de líquid pot comportar una sèrie de problemes, com ara augmentar el risc de desbordament i afectar el funcionament normal del sistema de tractament. També hi ha maneres d'augmentar el temps de retenció hidràulica en poc temps ajustant la relació de refluig, però això sol provocar altres problemes.
Ampliar correctament el temps de retenció hidràulica dins d'un rang raonable sol ser beneficiós per a l'eliminació de contaminants. Això permet que les aigües residuals tinguin més temps de contacte i reacció suficient amb microorganismes, productes químics, etc., la qual cosa ajuda a millorar la degradació de la matèria orgànica i l'eficiència d'eliminació de nitrogen i fòsfor.
Per exemple, per a alguna matèria orgànica difícil de degradar, un temps de retenció hidràulic més llarg pot augmentar la seva probabilitat de descompondre's; en el procés de desnitrificació biològica i eliminació de fòsfor, també pot proporcionar condicions més favorables per al creixement i el metabolisme dels microorganismes, millorant així l'efecte d'eliminació de nitrogen i fòsfor.
El temps de retenció hidràulica del cos del dipòsit es troba en el rang comú:
- Tanc anaeròbic: 1-2 hores Dipòsit de sedimentació de coagulació 1.5 - 3 hores
- Dipòsit anòxic: 2-4 hores Dipòsit regulador: 4 - 24 hores
- Tanc de desinfecció: 0.5 - 2 hores.
- Filtre de fibra: 0.5 - 1 hora
- Tanc aeròbic: 4-8 hores
- Dipòsit d'acidificació: 4-6 hores,
- Dipòsit de decantació de sorra: entre 30 segons i 2 minuts
Les dades anteriors són només de referència. L'HRT real s'ha d'ajustar segons les característiques específiques de les aigües residuals, els objectius de tractament i les condicions ambientals, i fer referència a les normes nacionals i locals pertinents. Quan es dissenyen i operen plantes de tractament d'aigües residuals, l'optimització s'ha de dur a terme en combinació amb les condicions reals. Cal tenir en compte que aquests temps són valors orientatius teòrics i pot ser que s'hagin d'ajustar segons les condicions reals en funcionament real.