زمان ماند هیدرولیک (HRT) به میانگین زمان ماندن فاضلاب در ساختار تصفیه بر اساس زبان نوشتاری اشاره دارد. به عبارت ساده، زمانی است که فاضلاب از ورود به تاسیسات تصفیه تا خروج از تاسیسات تجربه می کند. روش معمول محاسبه، تقسیم حجم موثر سازه تصفیه بر میزان فاضلاب ورودی به سازه در واحد زمان است.
HRT=حجم موثر راکتور V / حجم آب پردازش شده در واحد زمان Q
بنابراین، هنگام ساخت سازه، باید حجم تصفیه روزانه، غلظت آلاینده ها و الزاماتی را که باید پس از تصفیه به دست آوریم، کاملاً در نظر بگیریم.
حجم درمان اندازه استخر را تعیین می کند. غلظت آلاینده ها بر زمان و شرایط لازم برای واکنش تأثیر می گذارد. غلظتهای بالا ممکن است به زمانهای واکنش طولانیتر یا فرآیندهای تصفیه پیچیدهتر نیاز داشته باشد، که به حجمهای بزرگتر یا هم زدن، هوادهی و سایر امکانات مؤثرتر برای اطمینان از واکنش کامل نیاز دارد.
شاخص های مختلف کیفیت آب پساب، فرآیند تصفیه انتخاب شده و پارامترهای طراحی مخزن، مانند زمان ماند هیدرولیک و بار لجن را تعیین می کند.
البته، در عملیات تولید واقعی ما، زمان نگهداری هیدرولیک نیز تحت تأثیر بسیاری از عوامل دیگر است. به عنوان مثال، کیفیت و کمیت آب ورودی، تغییرات دمای فصلی است.
- تاثیر دما بر HRT
دما بر فعالیت میکروارگانیسم ها تأثیر می گذارد. در دماهای پایین، میزان متابولیسم میکروارگانیسم ها کاهش می یابد که ممکن است در تابستان به کمتر از 50 درصد از فعالیت کاهش یابد و در نتیجه حدود 1.5 برابر HRT لازم برای حفظ راندمان تیمار افزایش یابد.
- تأثیر کیفیت آب ورودی بر HRT
غلظت بالای بارهای آلاینده به HRT طولانی تری نیاز دارد تا از زمان تجزیه زیستی کافی اطمینان حاصل شود.
- تأثیر نسبت مواد مغذی (C:N:P) بر HRT
نسبت مواد مغذی نامتعادل از رشد میکروارگانیسم ها جلوگیری کرده و بر کارایی تصفیه فاضلاب تأثیر می گذارد. برای مثال، نسبت پایین C:N ممکن است منجر به نیتریفیکاسیون محدود شود، که باید با افزایش HRT جبران شود تا از حذف موثر نیتروژن اطمینان حاصل شود.
- تاثیر pH بر HRT
محدوده pH مناسب می تواند فعالیت متابولیکی میکروارگانیسم ها را افزایش داده و در نتیجه HRT مورد نیاز را کاهش دهد. در مقابل، مقدار نامناسب pH باعث کاهش فعالیت میکروبی و افزایش نیاز به HRT می شود. به عنوان مثال، تنظیم مقدار pH از 7.5 به 6.5 ممکن است HRT فرآیند نیتریفیکاسیون را تا حدود 20٪ افزایش دهد، زیرا باکتری های نیتریفیکاسیون به تغییرات pH حساس تر هستند.
- اثر مواد سمی بر HRT
وجود فلزات سنگین یا ترکیبات آلی سمی در پساب باعث مهار فعالیت میکروبی و افزایش نیاز به HRT می شود.
بنابراین زمان ماند هیدرولیک چه تأثیری بر فرآیند ما خواهد داشت؟
ابتدا چندین اثر احتمالی HRT خیلی کوتاه را فهرست می کنیم:
الف اثر تصفیه ضعیف: زمان ناکافی برای تماس فاضلاب و واکنش با میکروارگانیسمها، در نتیجه حذف ناکافی آلایندهها مانند مواد آلی، نیتروژن و فسفر و دشواری در برآوردن استانداردهای کیفیت آب پساب.
ب رشد محدود میکروبی: میکروارگانیسمها زمان کافی برای جذب مواد مغذی و انجام فعالیتهای متابولیکی ندارند که ممکن است بر رشد و تولید مثل آنها تأثیر بگذارد و در نتیجه فعالیت بیولوژیکی و پایداری سیستم تصفیه را کاهش دهد.
ج اهلیسازی لجن دشوار: برای اهلیسازی و سازگاری جوامع میکروبی مساعد نیست و تشکیل جوامع باکتریایی غالب که با کیفیت خاص آب سازگار شوند، دشوار است.
د مقاومت در برابر ضربه ضعیف: توانایی سیستم تصفیه برای مقابله با ضربه هایی مانند نوسانات کیفیت آب ورودی و حجم آب کاهش می یابد و عملیات ناپایدار مستعد رخ دادن است.
ه. افزایش بار درمان بعدی: به دلیل ناکافی بودن تصفیه اولیه، آلاینده های بیشتری وارد واحد تصفیه بعدی می شود و سختی و هزینه تصفیه بعدی را افزایش می دهد.
f. برای تشکیل و پایداری بیوفیلم مناسب نیست: برای فرآیند تصفیه با استفاده از روش بیوفیلم، زمان ماند هیدرولیکی خیلی کوتاه ممکن است اجازه رشد و بلوغ کامل بیوفیلم را ندهد و بر اثر درمان آن تأثیر بگذارد.
g. تأثیرگذاری بر واکنش عوامل شیمیایی: اگر پیوندی برای افزودن مواد شیمیایی برای تصفیه وجود داشته باشد، زمان ماند هیدرولیکی خیلی کوتاه ممکن است باعث اختلاط ناهموار عامل و فاضلاب، واکنش ناکافی و کاهش اثر استفاده از عامل شود.
اثرات HRT بیش از حد طولانی ممکن است به شرح زیر باشد:
الف، رشد بیش از حد میکروارگانیسم ها در سیستم، HRT بیش از حد طولانی ممکن است باعث پیری و تورم لجن شود، عملکرد ته نشینی لجن را کاهش دهد و غلظت جامدات معلق (SS) در پساب را افزایش دهد. رابطه بین سن لجن (SRT) و HRT نشان می دهد که SRT باید حداقل 2-3 برابر HRT باشد تا فعالیت لجن حفظ شود. البته، تمدید کوتاه مدت زمان نگهداری هیدرولیک معمولاً تأثیر منفی زیادی ایجاد نمی کند، زیرا سیستم تصفیه دارای بافر و سازگاری خاصی است.
ب زمان ماندگاری فاضلاب در مخزن هوادهی افزایش می یابد. اگر شدت هوادهی متناسب با آن تنظیم نشود، ایجاد هوادهی بیش از حد آسان است. مصرف برق بیشتر و افزایش هزینه های عملیاتی. ساختار لجن لجن را شل کنید، که برای عملیات ته نشینی بعدی مساعد نیست.
ج افزایش زیرساخت ها و هزینه های عملیاتی برای دستیابی به زمان نگهداری هیدرولیک بیش از حد طولانی، ممکن است نیاز به ساخت حجم بیشتری از مخازن تصفیه باشد که سرمایه گذاری زیرساختی را افزایش می دهد. همچنین به معنای مصرف انرژی و هزینه های نگهداری بالاتر است.
د محیط بیهوازی تخریب میشود: اگر زمان ماند بیش از حد طولانی باشد، ممکن است اکسیژن در ناحیهای که باید در محیط بیهوازی قرار میگرفت مخلوط شود و بر فرآیند آزادسازی فسفر باکتریهای پلیفسفات تأثیر بگذارد و در نتیجه اثر حذف فسفر کاهش یابد. همچنین ممکن است باعث رشد بیش از حد سایر میکروارگانیسم ها، رقابت با باکتری های پلی فسفات برای مواد مغذی و فضای زندگی محدود شود، بر رشد و متابولیسم باکتری های پلی فسفات تأثیر بگذارد و در راندمان حذف فسفر اختلال ایجاد کند.
ه. تخمیر بی هوازی لجن: بیش از حد طولانی ممکن است باعث تخمیر بی هوازی لجن رسوبی شود، متان و گازهای دیگر تولید کند، لجن را شناور کند و بر اثر بارش تأثیر بگذارد.
f. خرابی عامل شیمیایی: اگر از عوامل شیمیایی در فرآیند بارش استفاده شود، زمان ماند بیش از حد هیدرولیک ممکن است باعث تجزیه یا واکنش عامل با مواد دیگر و از کار افتادن آن شود که بر اثر بارش تأثیر می گذارد.
g. عدم تعادل مواد مغذی مواد مغذی موجود در فاضلاب ممکن است بیش از حد مصرف شود، که منجر به عدم تعادل در نسبت مواد مغذی مورد نیاز برای رشد میکروبی می شود، که برای متابولیسم طبیعی و تولید مثل میکروارگانیسم ها مفید نیست.
معمولاً برای افزایش زمان نگهداری هیدرولیک از روش های زیر استفاده می کنیم.
کاهش مقدار آبی که باید تصفیه شود: این یک راه مستقیم تر است، اما ممکن است بر راندمان و مقیاس تصفیه تأثیر بگذارد.
افزایش حجم مخزن واکنش: با گسترش یا نوسازی مخزن واکنش، حجم موثر آن را افزایش دهید و در نتیجه زمان نگهداری هیدرولیک را افزایش دهید. با تغییر حالت جریان در داخل راکتور، مانند استفاده از طراحی U شکل یا چند محفظه، می توان مسیر جریان فاضلاب را در داخل راکتور افزایش داد و در نتیجه HRT را افزایش داد.
تنظیم جریان ورودی و خروجی: کاهش جریان ورودی یا کاهش جریان خروجی نیز می تواند به افزایش زمان نگهداری هیدرولیک منجر شود. هنگامی که زمان نگهداری هیدرولیک با کنترل جریان خروجی برای کوچکتر شدن افزایش می یابد، اگر جریان ورودی بدون تغییر باقی بماند، سطح مایع در استخر افزایش می یابد. این الزامات خاصی را برای ظرفیت مخزن ایجاد می کند. اگر ظرفیت مخزن خیلی کم باشد، افزایش سطح مایع ممکن است مجموعه ای از مشکلات را به همراه داشته باشد، مانند افزایش خطر سرریز و تأثیر بر عملکرد عادی سیستم تصفیه. همچنین راه هایی برای افزایش زمان ماند هیدرولیک در زمان کوتاه با تنظیم نسبت جریان مجدد وجود دارد، اما معمولاً این کار باعث بروز مشکلات دیگری می شود.
افزایش مناسب زمان ماند هیدرولیک در محدوده معقول معمولاً برای حذف آلاینده ها مفید است. این به فاضلاب اجازه می دهد تا تماس و زمان واکنش کافی با میکروارگانیسم ها، مواد شیمیایی و غیره داشته باشد که به بهبود تجزیه مواد آلی و راندمان حذف نیتروژن و فسفر کمک می کند.
به عنوان مثال، برای برخی از مواد آلی که تجزیه آنها دشوار است، زمان ماند هیدرولیکی طولانی تر می تواند احتمال تجزیه آن را افزایش دهد. در فرآیند نیتروژن زدایی بیولوژیکی و حذف فسفر، همچنین می تواند شرایط مطلوب تری را برای رشد و متابولیسم میکروارگانیسم ها فراهم کند و در نتیجه اثر حذف نیتروژن و فسفر را بهبود بخشد.
زمان نگهداری هیدرولیک بدنه مخزن در محدوده رایج است:
- مخزن بی هوازی: 1-2 ساعت مخزن رسوب انعقادی 1.{2}} ساعت
- مخزن بدون اکسیژن: 2-4 ساعت مخزن تنظیم: 4 - 24 ساعت
- مخزن ضد عفونی: 0.5 - 2 ساعت.
- فیلتر فیبر: 0.5 - 1 ساعت
- تانک هوازی: 4-8 ساعت
- مخزن اسیدی شدن: 4-6 ساعت،
- مخزن ته نشینی ماسه: بین 30 ثانیه تا 2 دقیقه
داده های فوق فقط برای مرجع هستند. HRT واقعی باید با توجه به ویژگی های فاضلاب خاص، اهداف تصفیه و شرایط محیطی تنظیم شود و به استانداردهای ملی و محلی مربوطه مراجعه شود. هنگام طراحی و بهره برداری از تصفیه خانه های فاضلاب، بهینه سازی باید در ترکیب با شرایط واقعی انجام شود. لازم به ذکر است که این زمان ها مقادیر راهنمای نظری هستند و ممکن است نیاز به تنظیم با توجه به شرایط واقعی در عملیات واقعی داشته باشند.