HRT Kalkulaator - Hüdrauliline Retentsiooniaeg Töötlemissüsteemidele

Mis on hüdrauliline viibeaeg?

Hüdrauliline viibeaeg (HRT) on keskmine aeg, mille vedelik viibib mahutis, basseinis või reaktoris enne väljavoolamist. Insenerid kasutavad seda puhastussüsteemide, näiteks reovee selitite, aeratsioonibasseinide ja joogivee settebasseinide dimensioneerimiseks ning kontrollimiseks. HRT-d nimetatakse ka kinnipidamisajaks või viibeajaks.

Lühikese HRT-ga mahuti tühjeneb kiiresti. Pika HRT-ga mahuti hoiab vett kaua. Enamik puhastusprotsesse, näiteks settimine, desinfitseerimine või jäätmete bioloogiline lagundamine, vajab toimimiseks minimaalset aega. HRT näitab insenerile, kas mahuti annab protsessile piisavalt aega.

Hüdraulilise viibeaja valem

HRT võrdub mahuti ruumala jagatuna seda läbiva vooluhulgaga.

$\text{HRT} = \frac{V}{Q}$

• HRT on hüdrauliline viibeaeg, tavaliselt tundides.
• V on mahuti või reaktori ruumala, tavaliselt kuupmeetrites (m³).
• Q on mahutit läbiv vooluhulk, tavaliselt kuupmeetrites tunnis (m³/h).

Valem eeldab püsivat vooluhulka ja muutumatut mahuti ruumala. See annab teoreetilise keskmise. See ei arvesta mahutis ebaühtlast voolamist, mida käsitletakse allpool.

Mõõtühikud

See kalkulaator kasutab ruumala jaoks kuupmeetreid (m³), vooluhulga jaoks kuupmeetreid tunnis (m³/h) ja tulemuse jaoks tunde. Praktikas kasutatakse ka muid ühikuid:

Kuidas arvutada hüdraulilist viibeaega

1. Leidke mahuti ruumala kuupmeetrites. Kasutage ruumala, mis mahutab tegelikult sisse- ja väljavoolu vahel vett, mitte ääreni ulatuvat ruumala.
2. Leidke mahutit läbiv vooluhulk kuupmeetrites tunnis. Kasutage keskmist või projekteeritud vooluhulka.
3. Jagage ruumala vooluhulgaga. Tulemuseks on hüdrauliline viibeaeg tundides.

Mõlemad arvud peavad olema nullist suuremad. Ruumalata mahutil või vooluta süsteemil ei ole mõtestatud viibeaega.

Näidisarvutus

Mahutis on 100 m³ vett. Vesi voolab sellest läbi kiirusega 10 m³ tunnis.

$\text{HRT} = \frac{100 \text{ m}^3}{10 \text{ m}^3/\text{h}} = 10 \text{ tundi}$

Vesi viibib mahutis enne väljumist keskmiselt 10 tundi.

Teine näide: esmane seliti mahutab 200 m³ ja sellesse suubub vooluhulgaga 100 m³/h.

$\text{HRT} = \frac{200 \text{ m}^3}{100 \text{ m}^3/\text{h}} = 2 \text{ tundi}$

Kaks tundi jääb projekteerimisjuhendites esmasele selitile antud vahemikku 1,5 kuni 2,5 tundi.

Puhastussüsteemide tüüpilised HRT-vahemikud

Projekteerimisjuhendid annavad levinud protsesside kohta ligikaudsed vahemikud. Tegelikud väärtused sõltuvad konkreetsest reoveest või veeallikast, kohalikest eeskirjadest ja seadmetest.

Lühike HRT võib jätta protsessi pooleli, näiteks võivad setted olla veel settimata või bakterid jäätmeid veel lagundamata. Pikk HRT ei ole alati parem. See nõuab suuremat ja kallimat mahutit ning mõnes bioloogilises protsessis võib see näljutada mikroorganisme, mis vajavad toiduks pidevat jäätmete juurdevoolu.

Miks tegelik viibeaeg erineb arvutatud väärtusest

Valem HRT = V/Q annab teoreetilise keskmise, eeldades, et vesi liigub mahutis ühtlaselt. Tegelikud mahutid toimivad harva nii. Tavaliselt viivad tegeliku viibeaja arvutatud väärtusest kõrvale kaks nähtust.

Lühisvool tekib siis, kui osa veest leiab sissevoolu ja väljavoolu vahel otsetee ning väljub keskmisest palju kiiremini. Tavaliselt põhjustab seda sisse- ja väljalasu halb paigutus.

Surnud tsoonid on nurgad või väikese vooluga alad, kuhu vesi jääb lõksu ja liigub vaevu. See vesi arvestatakse mahuti ruumala hulka, kuid teeb vähe kasulikku tööd.

Koos tähendavad need nähtused, et halvasti projekteeritud mahuti tegelik keskmine viibeaeg võib olla arvutatud HRT-st tunduvalt lühem. Insenerid korrigeerivad seda deflektoritega, mis sunnivad vett liikuma pikemat teed pidi, või mõõdavad tegelikku viibeaega märgiseuuringuga: sissevoolu juures lisatakse värvi- või soolamärgis ning selle kontsentratsiooni mõõdetakse aja jooksul väljavoolus, et kindlaks teha, kui kaua vesi tegelikult viibib.

Korduma kippuvad küsimused

Mis on hüdrauliline viibeaeg lihtsas sõnastuses? See on keskmine aeg, mille vesi või reovesi viibib mahutis enne väljavoolamist; see arvutatakse mahuti ruumala jagamisel vooluhulgaga.

Mis vahe on HRT-l ja SRT-l? HRT mõõdab, kui kaua vedelik mahutis viibib. Heljumi viibeaeg (SRT), mida nimetatakse ka muda vanuseks, mõõdab, kui kaua tahked osakesed või mikroorganismid süsteemis viibivad. Aktiivmudapuhastis võivad need kaks aega olla väga erinevad, sest tahked ained suunatakse sageli tagasi mahutisse, samal ajal kui vedelik voolab sellest pidevalt läbi.

Mis juhtub, kui HRT on liiga lühike? Mahutis toimuv protsess ei pruugi lõpule jõuda. Selitis ei pruugi setted enne vee väljumist välja settida. Bioloogilises mahutis ei pruugi mikroorganismidel olla piisavalt aega jäätmete lagundamiseks ning aeglase kasvuga bakterid võidakse välja uhtuda kiiremini, kui nad paljuneda jõuavad.

Kas hüdrauliline viibeaeg võib olla liiga pikk? Jah. Vajalikust palju suurem mahuti maksab rohkem ehitada ning aeratsioonisüsteemides ka rohkem käitada. Mõnes bioloogilises protsessis võib väga pikk HRT vähendada ka jõudlust, kui organismidel saab toit otsa.

Kas temperatuur muudab hüdraulilist viibeaega? Temperatuur ei muuda arvutatud HRT-d, sest see sõltub ainult ruumalast ja vooluhulgast. Küll aga muudab temperatuur seda, kui palju antud viibeaja jooksul saavutatakse, sest bioloogilised ja keemilised reaktsioonid kulgevad külmemas vees üldjuhul aeglasemalt.

Kuidas mõõdetakse tegelikku viibeaega olemasolevas mahutis? Insenerid teevad märgiseuuringu. Sissevoolu juures lisatakse teadaolev kogus märgist, näiteks värvi või soola, ning selle kontsentratsiooni väljavoolus jälgitakse aja jooksul. Saadud kõver näitab, kuidas viibeaeg tegelikult mahutit läbiva vee vahel jaotub, ning võib paljastada lühisvoolu või surnud tsoonid, mida lihtne valem ei näita.

Viited

• Metcalf & Eddy, Inc. Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery, 5. väljaanne. McGraw-Hill Education, 2014.
• U.S. Environmental Protection Agency. Primer for Municipal Wastewater Treatment Systems, EPA 832-R-04-001, 2004.
• Crittenden, J. C. jt. MWH's Water Treatment: Principles and Design, 3. väljaanne. John Wiley & Sons, 2012.