Bei der anaeroben Behandlung von häuslichem Abwasser beträgt die Verweilzeit mehr als 2 Stunden, die anoxische Verweilzeit mehr als 2 Stunden und die aerobe Tankverweilzeit 6 Stunden. Es scheint, dass die anaeroben und anoxischen Verweilzeiten einer besseren Entfernung organischer Stoffe dienen. Muss die Verweilzeit verkürzt werden, wenn der Gehalt an organischer Substanz gering ist? Und muss bei einem hohen Gehalt an organischer Substanz die Verweilzeit verlängert werden? Welche Auswirkungen hätte es, wenn die Aufbewahrungszeit zu lang oder zu kurz wäre? Es scheint, dass eine längere aerobe Verweilzeit das Wachstum nitrifizierender Bakterien für eine effektivere Entfernung von Ammoniakstickstoff fördern soll. Vielen Dank, Experten, für die (populärwissenschaftliche Erklärung)!
Die hydraulische Verweilzeit (HRT) wird im täglichen Betriebsmanagement oft übersehen, ist jedoch ein wichtiger Referenzdatenpunkt, insbesondere für Systeme zur Stickstoff- und Phosphorentfernung!
1. Was ist die hydraulische Retentionszeit (HRT)?
Die hydraulische Verweilzeit (abgekürzt HRT) ist ein Begriff, der in Wasseraufbereitungsprozessen verwendet wird. Dabei handelt es sich um die durchschnittliche Verweildauer des zu behandelnden Abwassers im Reaktor, also die durchschnittliche Reaktionszeit zwischen dem Abwasser und den Mikroorganismen im biologischen Reaktor.
Für die biologische Behandlung muss die HRT den Anforderungen des spezifischen Prozesses entsprechen. Andernfalls sind die biochemischen Reaktionen bei unzureichender HRT unvollständig, was zu einer schwächeren Behandlungseffizienz führt. Umgekehrt kann eine zu lange HRT zu einer Schlammalterung im System führen.
Tabelle: HRT für verschiedene Abwasserbehandlungsprozesse
Wenn die Behandlungseffizienz schlecht ist, kann der Design-HRT-Wert zur Überprüfung verwendet werden. Bei der Überprüfung der HRT sollte die Durchflussrate den Schlammrückfluss umfassen. Wenn die HRT zu klein ist, sollte der Abwasserdurchfluss langsam verringert werden; ist er zu groß, sollte der Abwasserdurchfluss langsam erhöht werden. Beachten Sie, dass Änderungen der Abwasserdurchflussrate schrittweise vorgenommen werden sollten, um eine Stoßbelastung des Systems zu vermeiden. Angesichts der Herausforderungen der Abwasseraufbereitung sollte die Verringerung der Durchflussmenge des ankommenden Abwassers nicht leichtfertig erfolgen; Anpassungen sollten in erster Linie an der Rücklaufmenge vorgenommen werden.
Im herkömmlichen Belebtschlammverfahren bestimmt die HRT maßgeblich den Grad der Abwasserbehandlung, da sie die Verweilzeit des Schlamms bestimmt. Beim MBR-Verfahren (Membran-Bioreaktor) werden die Mikroorganismen jedoch durch die Trennwirkung der Membran vollständig im Reaktionsbehälter zurückgehalten, wodurch eine vollständige Trennung von hydraulischer Verweilzeit und Schlammalter erreicht wird!
2. Berechnung der hydraulischen Verweilzeit (HRT)
Es gibt tatsächlich zwei Arten von hydraulischen Verweilzeiten bei der Abwasserbehandlung: die eine wird als nominale hydraulische Verweilzeit bezeichnet und die andere als tatsächliche hydraulische Verweilzeit!
1. Nominale hydraulische Verweilzeit
Wie der Name schon sagt, basiert die Berechnung auf der Definition: Die hydraulische Verweilzeit entspricht dem effektiven Volumen der Abwasserbehandlungsanlage dividiert durch die Zuflussrate.
Wenn das effektive Volumen des Abwasserbehandlungssystems V (m³) beträgt und Q die stündliche Zuflussrate (m³/h) ist, lautet die Formel für die hydraulische Verweilzeit:
`HRT=V / Q`
2. Tatsächliche hydraulische Verweilzeit
Die tatsächliche hydraulische Verweilzeit bezieht sich auf die tatsächliche Verweildauer des Abwassers im Aufbereitungssystem und muss den Schlammrückfluss berücksichtigen:
Wenn das effektive Volumen des Abwasserbehandlungssystems V (m³) beträgt, Q die stündliche Zuflussrate (m³/h) und R das Schlammrezirkulationsverhältnis ist, lautet die Formel für die hydraulische Verweilzeit:
`HRT=V / [(1 + R) Q]`
Wird also in einem Stickstoffentfernungssystem der interne Rezirkulationsfluss in die Berechnung der tatsächlichen hydraulischen Verweilzeit für den anoxischen Tank einbezogen? Dieses Problem wurde diskutiert. Im Allgemeinen ist der interne Rezirkulationsfluss nicht in der Formel für die tatsächliche HRT des anoxischen Tanks enthalten. Die Vorschriften geben in der Regel nur einen Bereich für die HRT in anoxischen Tanks vor. Für die Berechnung der anoxischen Tank-HRT wird unumstritten das externe Rezirkulationsverhältnis R einbezogen; Es wird allgemein angenommen, dass die effektive Zuflussrate (1+R)Q beträgt.
Daher wird die HRT des anoxischen Tanks im Allgemeinen als HRT=V / [(1 + R) Q] betrachtet.
Bezüglich der Frage, ob der interne Rezirkulationsfluss für den HRT des anoxischen Tanks gezählt werden sollte, gehen wir aus makroskopischer Sicht davon aus, dass das Wasser vier- oder N-mal rezirkuliert wird, wenn das interne Rezirkulationsverhältnis r=4 oder N ist. Obwohl also die Verweilzeit pro Durchlauf kurz ist, summiert sich die Gesamtzeit über 4 oder N Durchgänge zu einer gleichwertigen Zeit, wodurch der Einfluss der internen Rezirkulation effektiv ausgeglichen wird.
Daher ist der interne Rezirkulationsstrom nicht in der Formel enthalten.
3. Die Rolle der hydraulischen Verweilzeit (HRT)
Wirkung von HRT auf die Stickstoffentfernung
Im A²/O-Prozess gibt es unter Bedingungen einer ausreichend langen HRT eine gute Entfernungseffizienz für NH₃-N. Wenn die HRT zu kurz ist, haben die verschiedenen Mikrobenpopulationen im Reaktionsbecken nicht genügend Zeit zum Wachsen, der Schlamm wird zu schnell ausgewaschen und sowohl die Nitrifikations- als auch die Denitrifikationsreaktion laufen nicht vollständig ab. Wenn die HRT einen bestimmten Wert erreicht, der ausreicht, damit die Reaktionen in jedem Reaktor vollständig ablaufen, führt eine weitere Erhöhung der HRT nur zu einer zusätzlichen wirtschaftlichen Belastung, ohne zu einer deutlicheren Verbesserung der Stickstoffentfernung zu führen.
Untersuchungen zu hybriden MBR-Prozessen haben jedoch gezeigt, dass innerhalb des getesteten HRT-Bereichs (4,97 h - 8.70h) die TN-Entfernungseffizienz des Systems mit abnehmender HRT zunahm. Dies liegt daran, dass unter langen HRT-Bedingungen die organische Beladungsrate des Systems abnimmt, was die endogene Atmung der Biomasse verstärken, die Schlammaktivität beeinträchtigen und letztendlich die Schadstoffentfernungseffizienz des Systems verringern kann. Eine Reduzierung der HRT kann die organische Beladungsrate des Systems erhöhen, wodurch die Denitrifikationskapazität des Systems erhöht und schließlich die Leistung bei der Stickstoffentfernung verbessert wird.
Wirkung der HRT auf die Phosphorentfernung
Im SBR-Verfahren hat HRT einen relativ geringen Einfluss auf die Effizienz der PO₄³⁻-P-Entfernung; Dieser Prozess zeigt keine signifikante Entfernung von PO₄³⁻-P. Dies könnte daran liegen, dass sowohl denitrifizierende Bakterien als auch polyphosphatakkumulierende Organismen (PAOs) heterotroph sind. Denitrifizierende Bakterien können VFAs vor PAOs zur Denitrifikation aufnehmen und nutzen, und PAOs stellen strengere Anforderungen an Kohlenstoffquellen als denitrifizierende Bakterien – leicht biologisch abbaubare organische Stoffe werden von denitrifizierenden Bakterien bevorzugt verwendet. Dies führt dazu, dass weniger Kohlenstoffquellen von PAOs adsorbiert werden, entsprechend weniger VFA, was dazu führt, dass unter anaeroben Bedingungen weniger PHB (Poly- -hydroxybutyrat) erzeugt wird. Dadurch ist der Energieaufwand für die Phosphorfreisetzung relativ gering.
Untersuchungen zum A²/O-Prozess zeigen, dass mit zunehmender HRT die TP-Entfernungseffizienz nicht unbedingt kontinuierlich zunimmt, sondern vielmehr einen Trend zeigt, der zuerst zunimmt und dann abnimmt. Wenn die HRT 8 Stunden beträgt, ist die TP-Entfernungseffizienz am höchsten, was auf die beste Entfernungsleistung hinweist. Wenn die HRT auf 12 Stunden ansteigt, zeigt die TP-Entfernungseffizienz einen rückläufigen Trend und die Phosphorentfernungsleistung verschlechtert sich. Dies weist darauf hin, dass eine ausreichend lange HRT für die TP-Entfernung von Vorteil ist. Mit zunehmender HRT nimmt jedoch die TP-Entfernungsrate allmählich ab, was sich negativ auf die Phosphorentfernung auswirken kann. Dies könnte daran liegen, dass ein zu großer HRT zu Schlammbildung führen kann