En el tractament anaeròbic d'aigües residuals domèstiques, el temps de retenció es manté durant més de 2 hores, el temps de retenció anòxica durant més de 2 hores i el temps de retenció del tanc aeròbic durant 6 hores. Sembla que els temps de retenció anaeròbic i anòxic són per a una millor eliminació de la matèria orgànica. Si el contingut de matèria orgànica és baix, s'ha d'escurçar el temps de retenció? I si el contingut de matèria orgànica és elevat, cal allargar el temps de retenció? Quin seria l'impacte si el temps de retenció és massa llarg o massa curt? Sembla que un temps de retenció aeròbic més llarg és facilitar el creixement de bacteris nitrificants per a una eliminació més eficaç del nitrogen amoníac. Gràcies, experts, per la (explicació científica popular)!
El temps de retenció hidràulica (HRT) sovint es passa per alt en la gestió de l'operació diària, però és un punt de dades de referència important, especialment per als sistemes d'eliminació de nitrogen i fòsfor.
1. Què és el temps de retenció hidràulica (HRT)?
El temps de retenció hidràulic (abreujat com a HRT) és un terme utilitzat en els processos de tractament d'aigua. Es refereix al temps mitjà que l'aigua residual a tractar roman al reactor, és a dir, el temps mitjà de reacció entre l'aigua residual i els microorganismes del reactor biològic.
Per al tractament biològic, l'HRT ha de complir els requisits del procés específic. En cas contrari, si la TRH és insuficient, les reaccions bioquímiques seran incompletes, la qual cosa comportarà una eficiència del tractament més feble. Per contra, una HRT excessivament llarga pot provocar l'envelliment dels fangs del sistema.
Taula: HRT per a diferents processos de tractament d'aigües residuals
Quan l'eficiència del tractament és baixa, el valor de disseny HRT es pot utilitzar per a la verificació. Quan es verifica l'HRT, el cabal hauria d'incloure el flux de retorn del fang. Si l'HRT és massa petit, el cabal d'aigua residual s'ha de reduir lentament; si és massa gran, el cabal d'aigua residual s'ha d'augmentar lentament. Tingueu en compte que qualsevol canvi en el cabal d'aigua residual s'ha de fer gradualment per evitar imposar una càrrega de xoc al sistema. Donada la naturalesa difícil del tractament d'aigües residuals, la reducció del cabal d'aigua residual entrant no s'ha de fer a la lleugera; Els ajustos s'han de fer principalment al cabal de retorn.
En el procés convencional de fangs activats, l'HRT determina en gran mesura el grau de tractament de les aigües residuals perquè determina el temps de retenció del fang. Tanmateix, en el procés MBR (Membrane Bioreactor), l'efecte de separació de la membrana reté completament els microorganismes dins del dipòsit de reacció, aconseguint així una separació completa del temps de retenció hidràulica i l'edat del fang!
2. Càlcul del temps de retenció hidràulica (HRT)
En realitat, hi ha dos tipus de temps de retenció hidràulica en el tractament d'aigües residuals: un s'anomena temps de retenció hidràulica nominal i l'altre és el temps de retenció hidràulica real.
1. Temps nominal de retenció hidràulica
Com el seu nom indica, aquest és el càlcul basat en la definició: el temps de retenció hidràulica és igual al volum efectiu del sistema de tractament d'aigües residuals dividit pel cabal d'afluent.
Si el volum efectiu del sistema de tractament d'aigües residuals és V (m³) i Q és el cabal d'afluent horari (m³/h), la fórmula del temps de retenció hidràulica és:
`HRT=V/Q`
2. Temps real de retenció hidràulica
El temps real de retenció hidràulica es refereix a les aigües residuals en temps real que romanen realment al sistema de tractament i ha de tenir en compte el flux de retorn dels fangs:
Si el volum efectiu del sistema de tractament d'aigües residuals és V (m³), Q és el cabal d'afluent horari (m³/h) i R és la relació de recirculació de fangs, aleshores la fórmula del temps de retenció hidràulica és:
`HRT=V / [(1 + R) Q]`
Per tant, en un sistema d'eliminació de nitrogen, s'inclou el flux de recirculació interna en el càlcul del temps real de retenció hidràulica del dipòsit anòxic? Aquesta qüestió ha estat debatuda. Generalment, el flux de recirculació interna no s'inclou a la fórmula per a la HRT real del dipòsit anòxic. Les regulacions normalment només proporcionen un rang per al tanc anòxic HRT. Per al càlcul de l'HRT del dipòsit anòxic, s'inclou indiscutiblement la relació de recirculació externa R; generalment s'accepta que el cabal d'afluent efectiu és (1+R)Q.
Per tant, el tanc anòxic HRT es considera generalment com HRT=V / [({1 + R) Q].
Pel que fa a si s'ha de comptar el cabal de recirculació interna per al tanc anòxic HRT, des d'una perspectiva macroscòpica, si la relació de recirculació interna r=4 o N, considerem que l'aigua es recircula 4 o N vegades. Així, tot i que el temps de retenció per passada és curt, el temps total de més de 4 o N passades és equivalent, compensant efectivament la influència de la recirculació interna.
Per tant, el cabal de recirculació interna no està inclòs a la fórmula.
3. El paper del temps de retenció hidràulica (HRT)
Efecte de la TRH sobre l'eliminació de nitrogen
En el procés A²/O, en condicions d'un TRH prou llarg, hi ha una bona eficiència d'eliminació de NH₃-N. Si l'HRT és massa curt, les diverses poblacions microbianes del dipòsit de reacció no tenen prou temps per créixer, el fang es renta massa ràpidament i les reaccions tant de nitrificació com de desnitrificació no es desenvolupen completament. Quan l'HRT arriba a un cert valor, suficient perquè les reaccions de cada reactor continuïn completament, augmentar encara més l'HRT només afegeix una càrrega econòmica sense proporcionar una millora més significativa en l'eliminació de nitrogen.
Tanmateix, la investigació sobre processos MBR híbrids ha indicat que dins del rang de TRH provat (4,97 h - 8.70 h), l'eficiència d'eliminació de TN del sistema augmenta a mesura que disminueix la HRT. Això es deu al fet que en condicions de HRT llargues, la taxa de càrrega orgànica del sistema disminueix, cosa que pot intensificar la respiració endògena de la biomassa, afectar l'activitat dels fangs i, finalment, reduir l'eficiència d'eliminació de contaminants del sistema. La reducció de la HRT pot augmentar la taxa de càrrega orgànica del sistema, millorant així la capacitat de desnitrificació del sistema i, finalment, millorant el rendiment d'eliminació de nitrogen.
Efecte de la TRH sobre l'eliminació de fòsfor
En el procés SBR, la TRH té un impacte relativament petit en l'eficiència d'eliminació de PO₄³⁻-P; aquest procés no mostra una eliminació significativa效果 de PO₄³⁻-P. Això pot ser perquè els bacteris desnitrificants i els organismes-acumuladors de polifosfats (PAO) són tots dos heteròtrofs. Els bacteris desnitrificants poden absorbir i utilitzar VFA abans que els PAO per a la desnitrificació, i els PAO tenen requisits més estrictes per a les fonts de carboni que els bacteris desnitrificants: la matèria orgànica fàcilment biodegradable s'utilitza preferentment pels bacteris desnitrificadors. Això fa que les PAO adsorbeixin menys font de carboni i, per tant, menys VFA, el que resulta en menys PHB (poli- -hidroxibutirat) generat en condicions anaeròbiques. En conseqüència, l'energia necessària per alliberar fòsfor es redueix relativament.
La investigació sobre el procés A²/O mostra que a mesura que augmenta la TRH, l'eficiència d'eliminació de TP no necessàriament augmenta contínuament, sinó que mostra una tendència d'augmentar primer i després de disminuir. Quan la TRH és de 8 hores, l'eficiència d'eliminació de TP és la més alta, cosa que indica el millor rendiment d'eliminació. Quan la HRT augmenta a 12 h, l'eficiència d'eliminació de TP mostra una tendència a la disminució i el rendiment d'eliminació de fòsfor es deteriora. Això indica que una TRH prou llarga és beneficiosa per a l'eliminació de TP. Tanmateix, a mesura que la TRH augmenta encara més, la taxa d'eliminació de TP disminueix gradualment, cosa que pot tenir un efecte advers en l'eliminació de fòsfor. Això podria ser perquè si la HRT és massa gran, pot provocar fangs