Pidätysajan Laskuri - Vedenkäsittelyn & HRT-Työkalu

Viipymäajan laskin määrittää, kuinka kauan neste, yleensä vesi tai jätevesi, pysyy säiliössä, altaassa tai muussa varastointirakenteessa. Se toimii jakamalla rakenteen tilavuuden sen läpi kulkevalla virtaamalla. Tulosta kutsutaan viipymäajaksi eli hydrauliseksi viipymäajaksi (HRT), ja sitä käytetään vedenkäsittelyssä, jätevedenkäsittelyssä ja hulevesien hallinnassa.

Mikä on viipymäaika?

Viipymäaika on keskimääräinen aika, jonka vesihiukkanen viettää säiliössä tai altaassa ennen poistumistaan. Insinöörit käyttävät siitä myös nimityksiä pidätysaika ja viipymäaika. Se saadaan jakamalla altaan tilavuus sen läpi kulkevan veden virtaamalla.

Kaava olettaa ihanteellisen tilanteen. Vesi joko kulkee järjestyksessä kuin autot yksikaistaisessa tunnelissa (tätä kutsutaan tulppavirtaukseksi) tai uusi vesi sekoittuu tasaisesti kaikkeen säiliössä jo olevaan veteen (tätä kutsutaan täydellisen sekoittumisen virtaukseksi). Todelliset säiliöt vastaavat harvoin kumpaakaan tapausta täsmällisesti. Vesi voi oikaista tulon ja lähdön välillä, mitä kutsutaan oikovirtaukseksi. Säiliön jotkin kulmat ovat lähes liikkumattomia; näitä kutsutaan kuolleiksi alueiksi. Siksi aika, jonka vesi todellisuudessa viettää säiliössä, on usein laskettua viipymäaikaa lyhyempi.

Viipymäajan kaava

Peruskaava on:

Viipymäaika (t) = tilavuus (V) ÷ virtaama (Q)

• t = viipymäaika, yleensä tunteina
• V = säiliön tai altaan tilavuus
• Q = säiliön tai altaan läpi kulkeva virtaama

Tilavuudella ja virtaamalla on oltava yhteensopivat yksiköt ennen jakolaskua. Tämä laskin hoitaa muuntamisen automaattisesti. Tuettuja yksiköitä ovat:

Tilavuus: kuutiometrit (m³), litrat (L), Yhdysvaltain nestegallonat (gal)

• 1 m³ = 1 000 L
• 1 gal = täsmälleen 3,785411784 L, joten 1 m³ ≈ 264,17 gal

Virtaama: kuutiometrit tunnissa (m³/h), litrat minuutissa (L/min), Yhdysvaltain nestegallonat minuutissa (gal/min)

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

Aika: tunnit, minuutit, sekunnit

• 1 tunti = 60 minuuttia = 3 600 sekuntia

Viipymäajan laskeminen

1. Syötä säiliön tai altaan tilavuus ja valitse sen yksikkö.
2. Syötä säiliön läpi kulkeva virtaama ja valitse sen yksikkö.
3. Valitse tuloksen yksikkö: tunnit, minuutit tai sekunnit.
4. Laskin muuntaa tilavuuden kuutiometreiksi ja virtaaman kuutiometreiksi tunnissa ja jakaa sitten tilavuuden virtaamalla viipymäajan saamiseksi.

Laskuesimerkki

Esimerkki 1: kloorikosketusallas

Vedenkäsittelylaitoksella on kloorikosketusallas, jonka tilavuus on 500 m³. Vesi virtaa sen läpi nopeudella 100 m³/h.

Viipymäaika = 500 m³ ÷ 100 m³/h = 5 tuntia

Esimerkki 2: eriyksikköiset suureet

Säiliöön mahtuu 5 000 litraa vettä, joka virtaa sisään nopeudella 250 litraa minuutissa.

Muunna ensin kuutiometreiksi ja kuutiometreiksi tunnissa:

• 5 000 L = 5 m³
• 250 L/min × 0,06 = 15 m³/h

Viipymäaika = 5 m³ ÷ 15 m³/h = 0,33 tuntia eli 20 minuuttia

Esimerkki 3: gallonat

Uima-altaan suodatusjärjestelmään mahtuu 50 000 gallonaa (190 000 L) vettä, ja virtaama on 100 gallonaa (380 L) minuutissa.

Muunna kuutiometreiksi ja kuutiometreiksi tunnissa:

• 50 000 gal × 0,003785411784 ≈ 189,27 m³
• 100 gal/min × 0,22712470704 ≈ 22,71 m³/h

Viipymäaika = 189,27 m³ ÷ 22,71 m³/h ≈ 8,33 tuntia

Missä viipymäaikaa käytetään

Vedenkäsittely. Viipymäaika määrää, kuinka kauan vesi on kosketuksissa desinfiointiaineeseen, kuten klooriin. Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston kaltaiset viranomaiset määrittävät vähimmäiskosketusajat, jotta taudinaiheuttajat inaktivoituvat ennen käsitellyn veden päätymistä kuluttajille. Sedimentointialtaissa käytetään pidempiä viipymäaikoja, usein useita tunteja, jotta suspendoituneet hiukkaset ehtivät laskeutua.

Jätevedenkäsittely. Biologiset käsittelyprosessit, kuten aktiivilieteprosessit, tarvitsevat riittävän viipymäajan, jotta mikro-organismit voivat hajottaa orgaanista ainesta. Tämä hydraulinen viipymäaika eroaa lieteiän käsitteestä eli kiintoaineen viipymäajasta (SRT), joka mittaa, kuinka kauan mikro-organismit itse pysyvät järjestelmässä. SRT on yleensä paljon pidempi kuin aika, jonka vesi itse viettää järjestelmässä.

Hulevesien hallinta. Viivytysaltaat pidättävät valuntavettä myrskyjen jälkeen, jotta sedimentti ja epäpuhtaudet voivat laskeutua ennen veden vapauttamista. Pidempi viipymäaika poistaa yleensä enemmän hienojakoisia hiukkasia, mutta se edellyttää myös suurempaa allasta.

Muut järjestelmät. Viipymäaikaa käytetään myös kemiallisissa reaktoreissa, öljy-vesierottimissa ja rakennetuissa kosteikoissa sekä kaikissa järjestelmissä, joissa tietty tilavuus käsittelee jatkuvaa virtausta.

Yleiset virheet

• Keskimääräisen virtaaman käyttäminen huippuvirtaaman sijaan. Altaan on tarjottava riittävä viipymäaika suurimmalla virtaamalla, ei vain tavanomaisissa olosuhteissa.
• Oikovirtauksen huomiotta jättäminen. Todelliset altaat tarjoavat usein laskettua arvoa lyhyemmän tehokkaan viipymäajan, koska virtaus ei jakaudu tasaisesti säiliössä.
• Aikayksiköiden sekoittaminen. Minuuttien sekoittaminen tunteihin muuttaa tulosta kertoimella 60.
• Bruttotilavuuden käyttäminen nettotilavuuden sijaan. Laitteet, ohjauslevyt ja kertynyt sedimentti pienentävät vedelle tosiasiassa käytettävissä olevaa tilaa.

Usein kysyttyä

Mikä on viipymäaika vedenkäsittelyssä? Viipymäaika on keskimääräinen aika, jonka vesi viettää säiliössä tai altaassa. Se saadaan jakamalla tilavuus virtaamalla. Se osoittaa, onko prosessilla, kuten desinfioinnilla tai laskeutumisella, riittävästi aikaa toimia.

Onko viipymäaika sama asia kuin viipymisaika? Termejä käytetään usein toistensa synonyymeina. Jotkut insinöörit käyttävät termiä ”viipymäaika” lasketusta teoreettisesta arvosta ja termiä ”oleskeluaika” kuvaamaan sitä, kuinka kauan vesi todellisuudessa viipyy, kun oikovirtaus ja kuolleet alueet otetaan huomioon.

Miksi viipymäajalla on merkitystä? Monet käsittelyprosessit tarvitsevat toimiakseen vähimmäisajan. Kloori tarvitsee kontaktiaikaa taudinaiheuttajien inaktivoimiseksi. Hiukkaset tarvitsevat aikaa laskeutuakseen. Mikro-organismit tarvitsevat aikaa orgaanisen aineksen kuluttamiseen. Viranomaiset määrittävät useille näistä prosesseista vähimmäisviipymäajat.

Voiko viipymäaika olla liian pitkä? Kyllä. Liian pitkä viipymäaika voi edistää levien kasvua avoimissa altaissa, kuluttaa energiaa tarpeettomaan ilmastukseen ja kasvattaa rakennuskustannuksia liian suurten säiliöiden vuoksi.

Miksi todellinen viipymäaika säiliössä poikkeaa lasketusta arvosta? Oikovirtaus, kuolleet alueet, avoimiin altaisiin vaikuttava tuuli ja lämpötilakerrostuneisuus voivat kaikki lyhentää tehokasta viipymäaikaa laskettuun arvoon verrattuna.

Mitä gallonaa laskin käyttää? Yhdysvaltain nestegallonaa, joka on täsmälleen 3,785411784 litraa. Yhdistyneessä kuningaskunnassa käytettävä imperiaalinen gallona on suurempi, 4,54609 litraa, eikä se ole yksi vaihtoehdoista.

Mitä aikayksikköä pitäisi käyttää? Nopeat prosessit, kuten pikasekoitus, mitataan yleensä sekunteina tai minuutteina. Sedimentointi ja biologinen käsittely mitataan yleensä tunteina. Hitaat prosessit, kuten anaerobinen mädätys, mitataan päivinä.