При анаэробной очистке бытовых сточных вод время удерживания поддерживается более 2 часов, бескислородное время удерживания - более 2 часов, а время удерживания в аэробных резервуарах - 6 часов. Похоже, что анаэробное и бескислородное время удерживания предназначены для лучшего удаления органических веществ. Если содержание органических веществ низкое, нужно ли сокращать время удерживания? А если содержание органики высокое, нужно ли увеличивать время удерживания? Каковы будут последствия, если время хранения окажется слишком длинным или слишком коротким? Похоже, что более длительное время аэробного удержания способствует росту нитрифицирующих бактерий и более эффективному удалению аммиачного азота. Спасибо, знатоки, за (научно-популярное объяснение)!
Гидравлическое время удерживания (HRT) часто упускается из виду при ежедневном управлении операциями, однако оно является важным справочным показателем, особенно для систем удаления азота и фосфора!
1. Что такое время гидравлического удержания (HRT)?
Время гидравлического удержания (сокращенно HRT) — это термин, используемый в процессах очистки воды. Оно относится к среднему времени, в течение которого подлежащие очистке сточные воды остаются в реакторе, т.е. к среднему времени реакции между сточными водами и микроорганизмами в биологическом реакторе.
Для биологической очистки ЗГТ должна соответствовать требованиям конкретного процесса. В противном случае при недостаточной ЗГТ биохимические реакции будут неполными, что приведет к снижению эффективности лечения. И наоборот, слишком длительная HRT может вызвать старение осадка в системе.
Таблица: HRT для различных процессов очистки сточных вод
Когда эффективность лечения низкая, для проверки можно использовать расчетное значение HRT. При проверке HRT скорость потока должна включать обратный поток ила. Если HRT слишком мала, скорость потока сточных вод следует медленно уменьшать; если он слишком велик, скорость потока сточных вод следует постепенно увеличивать. Обратите внимание, что любые изменения расхода сточных вод следует производить постепенно, чтобы избежать ударной нагрузки на систему. Учитывая сложный характер очистки сточных вод, к снижению расхода поступающих сточных вод не следует относиться легкомысленно; в первую очередь следует внести коррективы в скорость обратного потока.
В традиционном процессе с активным илом HRT во многом определяет степень очистки сточных вод, поскольку она определяет время удерживания ила. Однако в процессе MBR (мембранный биореактор) эффект разделения мембраны полностью удерживает микроорганизмы внутри реакционного резервуара, тем самым достигая полного разделения времени гидравлического удерживания и возраста ила!
2. Расчет времени гидравлического удержания (HRT)
На самом деле существует два типа времени гидравлического удержания при очистке сточных вод: один называется номинальным временем гидравлического удержания, а другой — фактическим гидравлическим временем удерживания!
1. Номинальное время гидравлического удержания
Как следует из названия, это расчет, основанный на определении: время гидравлического удержания равно эффективному объему системы очистки сточных вод, разделенному на скорость приходящего потока.
Если эффективный объем системы очистки сточных вод равен V (м³), а Q — часовой расход притока (м³/ч), то формула для времени гидравлического удержания имеет вид:
`HRT=В / Q`
2. Фактическое время гидравлического удержания
Фактическое время гидравлического удержания относится к реальному времени, в течение которого сточные воды фактически остаются в системе очистки, и оно должно учитывать обратный поток осадка:
Если эффективный объем системы очистки сточных вод равен V (м³), Q — часовой расход притока (м³/ч), а R — коэффициент рециркуляции ила, то формула для времени гидравлического удерживания имеет вид:
`HRT=V / [(1 + R) Q]`
Итак, в системе удаления азота включен ли поток внутренней рециркуляции в расчет фактического времени гидравлического удержания в бескислородном резервуаре? Этот вопрос обсуждался. Как правило, поток внутренней рециркуляции не включается в формулу фактической HRT бескислородного резервуара. Правила обычно предусматривают только диапазон HRT для бескислородного резервуара. Для расчета HRT бескислородного резервуара коэффициент внешней рециркуляции R учитывается без споров; общепринято, что эффективный расход притока равен (1+R)Q.
Таким образом, HRT в бескислородном резервуаре обычно рассматривается как HRT=V / [(1 + R) Q].
Что касается того, следует ли учитывать поток внутренней рециркуляции для бескислородного резервуара HRT, с макроскопической точки зрения, если коэффициент внутренней рециркуляции r=4 или N, мы считаем, что вода рециркулируется 4 или N раз. Таким образом, хотя время удерживания за один проход невелико, общее время за 4 или N проходов в сумме оказывается эквивалентным, что эффективно компенсирует влияние внутренней рециркуляции.
Поэтому поток внутренней рециркуляции в формулу не включается.
3. Роль времени гидравлического удержания (HRT)
Влияние ЗГТ на удаление азота
В процессе A²/O в условиях достаточно продолжительной HRT наблюдается хорошая эффективность удаления NH₃-N. Если время HRT слишком короткое, различные микробные популяции в реакционном резервуаре не успевают вырасти, осадок вымывается слишком быстро, а реакции нитрификации и денитрификации не протекают в полной мере. Когда HRT достигает определенного значения, достаточного для полного протекания реакций в каждом реакторе, дальнейшее увеличение HRT только добавляет экономическое бремя, не обеспечивая более существенного улучшения удаления азота.
Однако исследования гибридных процессов MBR показали, что в тестируемом диапазоне HRT (4,97 ч - 8.70 ч) эффективность удаления TN системой увеличивается по мере снижения HRT. Это связано с тем, что в условиях длительной HRT скорость загрузки системы органическими веществами снижается, что может активизировать эндогенное дыхание биомассы, повлиять на активность ила и в конечном итоге снизить эффективность удаления загрязняющих веществ из системы. Снижение HRT может увеличить скорость загрузки системы органическими веществами, тем самым повышая производительность системы по денитрификации и, наконец, улучшая эффективность удаления азота.
Влияние ЗГТ на удаление фосфора
В процессе SBR ЗГТ оказывает относительно небольшое влияние на эффективность удаления PO₄³⁻-P; этот процесс не показывает значительного удаления PO₄³⁻-P. Возможно, это связано с тем, что денитрифицирующие бактерии и полифосфатаккумулирующие организмы (ПАО) являются гетеротрофными. Денитрифицирующие бактерии могут поглощать и использовать ЛЖК раньше ПАО для денитрификации, а ПАО предъявляют более строгие требования к источникам углерода, чем денитрифицирующие бактерии - легко биоразлагаемые органические вещества предпочтительно используются денитрифицирующими бактериями. Это приводит к тому, что ПАО адсорбирует меньше источника углерода и, соответственно, меньше ЛЖК, что приводит к меньшему количеству ПОБ (поли- -гидроксибутирата), образующегося в анаэробных условиях. Следовательно, энергия, необходимая для высвобождения фосфора, относительно снижается.
Исследования процесса A²/O показывают, что по мере увеличения HRT эффективность удаления TP не обязательно увеличивается постоянно, а скорее демонстрирует тенденцию сначала к увеличению, а затем к снижению. Когда HRT составляет 8 часов, эффективность удаления TP является самой высокой, что указывает на лучшую эффективность удаления. Когда HRT увеличивается до 12 часов, эффективность удаления TP имеет тенденцию к снижению, а эффективность удаления фосфора ухудшается. Это указывает на то, что достаточно длительная ЗГТ полезна для выведения ТП. Однако по мере дальнейшего повышения ЗГТ скорость выведения ТФ постепенно снижается, что может отрицательно сказаться на выведении фосфора. Это может быть связано с тем, что слишком большое значение HRT может привести к образованию осадка.