Verweilzeitrechner - Wasseraufbereitung & HRT-Tool

Ein Rechner für die Aufenthaltszeit ermittelt, wie lange eine Flüssigkeit, gewöhnlich Wasser oder Abwasser, in einem Tank, Becken oder einer anderen Rückhaltestruktur verbleibt. Dazu wird das Volumen der Struktur durch den hindurchfließenden Volumenstrom geteilt. Das Ergebnis wird Aufenthaltszeit oder hydraulische Verweilzeit (HRT) genannt und in der Wasseraufbereitung, Abwasserbehandlung und Regenwasserbewirtschaftung verwendet.

Was ist die Aufenthaltszeit?

Die Aufenthaltszeit ist die durchschnittliche Zeit, die ein Wasserteilchen in einem Tank oder Becken verbringt, bevor es dieses verlässt. Fachleute nennen sie auch Verweilzeit oder Aufenthaltsdauer. Sie entspricht dem Beckenvolumen geteilt durch den durch das Becken fließenden Volumenstrom.

Die Formel setzt einen idealen Fall voraus. Entweder bewegt sich das Wasser geordnet hindurch, ähnlich wie Autos in einem einspurigen Tunnel (dies wird Kolbenströmung genannt), oder neues Wasser vermischt sich gleichmäßig mit dem bereits vorhandenen Wasser (dies wird vollständige Durchmischung genannt). Reale Tanks entsprechen keinem dieser Fälle genau. Wasser kann zwischen Zulauf und Ablauf eine Abkürzung nehmen; dieses Problem wird als Kurzschlussströmung bezeichnet. In einigen Ecken eines Tanks bewegt sich das Wasser kaum; diese Bereiche werden Totzonen genannt. Deshalb ist die tatsächliche Verweilzeit des Wassers in einem Tank oft kürzer als die berechnete Aufenthaltszeit.

Formel für die Aufenthaltszeit

Die grundlegende Formel lautet:

Aufenthaltszeit (t) = Volumen (V) ÷ Volumenstrom (Q)

• t = Aufenthaltszeit, gewöhnlich in Stunden
• V = Volumen des Tanks oder Beckens
• Q = Volumenstrom durch den Tank oder das Becken

Volumen und Volumenstrom müssen vor der Division in zueinander passenden Einheiten angegeben werden. Dieser Rechner führt die Umrechnung automatisch durch. Unterstützt werden:

Volumen: Kubikmeter (m³), Liter (L), US-Flüssiggallonen (gal)

• 1 m³ = 1.000 L
• 1 Gallone = exakt 3,785411784 L, daher entspricht 1 m³ ungefähr 264,17 Gallonen

Volumenstrom: Kubikmeter pro Stunde (m³/h), Liter pro Minute (L/min), US-Flüssiggallonen pro Minute (gal/min)

• 1 m³/h ≈ 16,67 L/min
• 1 m³/h ≈ 4,40 Gallonen/min

Zeit: Stunden, Minuten, Sekunden

• 1 Stunde = 60 Minuten = 3.600 Sekunden

Aufenthaltszeit berechnen

1. Geben Sie das Volumen des Tanks oder Beckens ein und wählen Sie die Einheit aus.
2. Geben Sie den Volumenstrom durch den Tank ein und wählen Sie die Einheit aus.
3. Wählen Sie die Einheit für das Ergebnis aus: Stunden, Minuten oder Sekunden.
4. Der Rechner rechnet das Volumen in Kubikmeter und den Volumenstrom in Kubikmeter pro Stunde um und teilt anschließend das Volumen durch den Volumenstrom, um die Aufenthaltszeit zu ermitteln.

Durchgerechnetes Beispiel

Beispiel 1: Chlor-Kontaktbecken

Eine Wasseraufbereitungsanlage verfügt über ein Chlor-Kontaktbecken mit einem Volumen von 500 m³. Das Wasser fließt mit 100 m³/h hindurch.

Aufenthaltszeit = 500 m³ ÷ 100 m³/h = 5 Stunden

Beispiel 2: Unterschiedliche Einheiten

Ein Tank fasst 5.000 Liter; das Wasser fließt mit 250 Litern pro Minute hinein.

Zuerst erfolgt die Umrechnung in Kubikmeter und Kubikmeter pro Stunde:

• 5.000 L = 5 m³
• 250 L/min × 0,06 = 15 m³/h

Aufenthaltszeit = 5 m³ ÷ 15 m³/h = 0,33 Stunden oder 20 Minuten

Beispiel 3: Gallonen

Eine Schwimmbadfilteranlage fasst 50.000 Gallonen (190.000 l) und hat einen Volumenstrom von 100 Gallonen (380 l) pro Minute.

Umrechnung in Kubikmeter und Kubikmeter pro Stunde:

• 50.000 Gallonen × 0,003785411784 ≈ 189,27 m³
• 100 Gallonen/min × 0,22712470704 ≈ 22,71 m³/h

Aufenthaltszeit = 189,27 m³ ÷ 22,71 m³/h ≈ 8,33 Stunden

Einsatzbereiche der Aufenthaltszeit

Wasseraufbereitung. Die Aufenthaltszeit bestimmt, wie lange das Wasser mit einem Desinfektionsmittel wie Chlor in Kontakt bleibt. Aufsichtsbehörden wie die US-Umweltschutzbehörde legen Mindestkontaktzeiten fest, damit Krankheitserreger inaktiviert werden, bevor das aufbereitete Wasser die Verbraucher erreicht. Sedimentationsbecken haben längere Aufenthaltszeiten, oft mehrere Stunden, damit sich Schwebstoffe absetzen können.

Abwasserbehandlung. Biologische Behandlungsverfahren wie Belebtschlammanlagen benötigen eine ausreichende Aufenthaltszeit, damit Mikroorganismen organische Stoffe abbauen können. Diese hydraulische Aufenthaltszeit unterscheidet sich von der Schlammalterzeit (SRT), die misst, wie lange die Mikroorganismen selbst im System verbleiben. Die SRT ist gewöhnlich deutlich länger als die Zeit, die das Wasser dort verbringt.

Regenwasserbewirtschaftung. Rückhaltebecken halten den Abfluss nach Stürmen zurück, damit sich Sedimente und Schadstoffe absetzen können, bevor das Wasser abgeleitet wird. Eine längere Aufenthaltszeit entfernt im Allgemeinen mehr feine Partikel, erfordert jedoch auch ein größeres Becken.

Weitere Systeme. Die Aufenthaltszeit gilt auch für chemische Reaktoren, Öl-Wasser-Abscheider und künstlich angelegte Feuchtgebiete sowie für jedes System, in dem ein festes Volumen einen kontinuierlichen Volumenstrom verarbeitet.

Häufige Fehler

• Verwendung des mittleren statt des Spitzenvolumenstroms. Ein Becken muss auch beim maximalen Volumenstrom eine ausreichende Aufenthaltszeit gewährleisten, nicht nur unter typischen Bedingungen.
• Nichtberücksichtigung von Kurzschlussströmungen. Reale Becken bieten oft eine geringere effektive Aufenthaltszeit als berechnet, weil sich der Volumenstrom nicht gleichmäßig im Tank verteilt.
• Verwechslung von Zeiteinheiten. Eine Verwechslung von Minuten und Stunden verändert das Ergebnis um den Faktor 60.
• Verwendung des Bruttovolumens statt des Nettovolumens. Ausrüstung, Leitbleche und angesammelte Sedimente verringern den Raum, der dem Wasser tatsächlich zur Verfügung steht.

Häufig gestellte Fragen

Was ist die Aufenthaltszeit in der Wasseraufbereitung? Die Aufenthaltszeit ist die durchschnittliche Zeit, die Wasser in einem Tank oder Becken verbringt; sie wird ermittelt, indem das Volumen durch den Volumenstrom geteilt wird. Sie zeigt, ob ein Verfahren wie Desinfektion oder Sedimentation ausreichend Zeit für seine Wirkung hat.

Ist die Aufenthaltszeit dasselbe wie die Verweilzeit? Die Begriffe werden häufig gleichbedeutend verwendet. Manche Fachleute verwenden „Aufenthaltszeit“ für den berechneten theoretischen Wert und „Verweilzeit“ für die tatsächliche Verweildauer des Wassers unter Berücksichtigung von Kurzschlussströmungen und Totzonen.

Warum ist die Aufenthaltszeit wichtig? Viele Behandlungsverfahren benötigen eine Mindestzeit, um zu wirken. Chlor braucht eine Kontaktzeit, um Krankheitserreger zu inaktivieren. Partikel benötigen Zeit zum Absinken. Mikroorganismen brauchen Zeit, um organische Stoffe abzubauen. Aufsichtsbehörden legen für mehrere dieser Verfahren Mindestaufenthaltszeiten fest.

Kann die Aufenthaltszeit zu lang sein? Ja. Eine übermäßig lange Aufenthaltszeit kann das Algenwachstum in offenen Becken fördern, durch unnötige Belüftung Energie verschwenden und wegen überdimensionierter Tanks die Baukosten erhöhen.

Wodurch unterscheidet sich die tatsächliche Aufenthaltszeit in einem Tank vom berechneten Wert? Kurzschlussströmungen, Totzonen, Windeinwirkung auf offene Becken und Temperaturschichtungen können die effektive Aufenthaltszeit gegenüber dem berechneten Wert verkürzen.

Welche Gallone verwendet der Rechner? Die US-Flüssiggallone, die exakt 3,785411784 Liter entspricht. Die im Vereinigten Königreich verwendete imperiale Gallone ist größer und entspricht 4,54609 Litern; sie gehört nicht zu den verfügbaren Optionen.

Welche Zeiteinheit sollte ich verwenden? Schnelle Prozesse wie die Schnellmischung werden gewöhnlich in Sekunden oder Minuten gemessen. Sedimentation und biologische Behandlung werden meist in Stunden angegeben. Langsame Prozesse wie die anaerobe Schlammfaulung werden in Tagen gemessen.