एचआरटी कैलकुलेटर - उपचार प्रणालियों के लिए हाइड्रोलिक रिटेंशन समय

हाइड्रॉलिक रिटेंशन टाइम क्या है?

हाइड्रॉलिक रिटेंशन टाइम (HRT) वह औसत समय है, जिसके दौरान कोई द्रव बाहर निकलने से पहले टैंक, बेसिन या रिएक्टर के अंदर रहता है। इंजीनियर इसका उपयोग अपशिष्ट जल के क्लैरिफ़ायर, वातन बेसिन और पेयजल अवसादन टैंक जैसी उपचार प्रणालियों का डिज़ाइन तैयार करने और उनकी जाँच करने के लिए करते हैं। HRT को डिटेंशन टाइम या रेज़िडेंस टाइम भी कहा जाता है।

कम HRT वाला टैंक जल्दी खाली हो जाता है। अधिक HRT वाला टैंक पानी को लंबे समय तक रोककर रखता है। अवसादन, कीटाणुशोधन या अपशिष्ट के जैविक अपघटन जैसी अधिकांश उपचार प्रक्रियाओं को काम करने के लिए न्यूनतम समय चाहिए। HRT इंजीनियर को बताता है कि टैंक प्रक्रिया के लिए पर्याप्त समय देता है या नहीं।

हाइड्रॉलिक रिटेंशन टाइम का सूत्र

HRT, टैंक के आयतन को उसमें से बहने की प्रवाह दर से विभाजित करने के बराबर होता है।

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

• HRT हाइड्रॉलिक रिटेंशन टाइम है, जिसे आमतौर पर घंटों में व्यक्त किया जाता है।
• V टैंक या रिएक्टर का आयतन है, जिसे आमतौर पर घन मीटर (m³) में व्यक्त किया जाता है।
• Q टैंक में से बहने की प्रवाह दर है, जिसे आमतौर पर घन मीटर प्रति घंटा (m³/h) में व्यक्त किया जाता है।

यह सूत्र स्थिर प्रवाह दर और निश्चित टैंक आयतन मानता है। इससे सैद्धांतिक औसत प्राप्त होता है। यह टैंक के अंदर असमान प्रवाह को ध्यान में नहीं रखता, जिसकी चर्चा नीचे की गई है।

इकाइयाँ

यह कैलकुलेटर आयतन के लिए घन मीटर (m³), प्रवाह दर के लिए घन मीटर प्रति घंटा (m³/h), और परिणाम के लिए घंटे का उपयोग करता है। व्यवहार में अन्य इकाइयाँ भी आम हैं:

हाइड्रॉलिक रिटेंशन टाइम की गणना कैसे करें

1. टैंक का आयतन घन मीटर में ज्ञात करें। उस आयतन का उपयोग करें जिसमें वास्तव में प्रवेश और निकास के बीच पानी रहता है, न कि किनारे तक के पूरे आयतन का।
2. टैंक में से बहने की प्रवाह दर घन मीटर प्रति घंटा में ज्ञात करें। औसत या डिज़ाइन प्रवाह दर का उपयोग करें।
3. आयतन को प्रवाह दर से विभाजित करें। परिणाम घंटों में हाइड्रॉलिक रिटेंशन टाइम होता है।

दोनों संख्याएँ शून्य से अधिक होनी चाहिए। बिना आयतन वाले टैंक या बिना प्रवाह वाली प्रणाली का कोई सार्थक रिटेंशन टाइम नहीं होता।

उदाहरण सहित गणना

एक टैंक में 100 m³ पानी है। उसमें से पानी 10 m³ प्रति घंटा की दर से बहता है।

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

पानी बाहर निकलने से पहले औसतन 10 घंटे तक टैंक में रहता है।

दूसरा उदाहरण: एक प्राथमिक क्लैरिफ़ायर में 200 m³ पानी समाता है और उसमें 100 m³/h की प्रवाह दर आती है।

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

दो घंटे प्राथमिक क्लैरिफ़ायर के लिए डिज़ाइन मैनुअलों में दी गई 1.5 से 2.5 घंटे की सीमा के भीतर आता है।

उपचार प्रणालियों में सामान्य HRT सीमाएँ

डिज़ाइन मैनुअल सामान्य प्रक्रियाओं के लिए अनुमानित सीमाएँ देते हैं। वास्तविक मान विशिष्ट अपशिष्टजल या जलस्रोत, स्थानीय नियमों और उपकरणों पर निर्भर करते हैं।

कम HRT के कारण कोई प्रक्रिया अधूरी रह सकती है, जैसे ठोस पदार्थों का अवसादन पूरा न होना या बैक्टीरिया द्वारा अपशिष्ट का अपघटन पूरा न होना। अधिक HRT हमेशा बेहतर नहीं होता। इसके लिए बड़ा और महँगा टैंक चाहिए, और कुछ जैविक प्रक्रियाओं में यह उन सूक्ष्मजीवों के लिए भोजन की निरंतर आपूर्ति कम कर सकता है जिन्हें बढ़ने के लिए अपशिष्ट चाहिए।

वास्तविक रिटेंशन टाइम गणना किए गए मान से अलग क्यों होता है

HRT = V/Q सूत्र यह मानकर सैद्धांतिक औसत देता है कि पानी टैंक में समान रूप से बहता है। वास्तविक टैंक शायद ही इस तरह काम करते हैं। आमतौर पर दो प्रभाव वास्तविक रिटेंशन टाइम को गणना किए गए मान से अलग कर देते हैं।

शॉर्ट-सर्किटिंग तब होती है जब कुछ पानी प्रवेशद्वार से निकास तक सीधा रास्ता खोज लेता है और औसत से बहुत जल्दी बाहर निकल जाता है। इसका सामान्य कारण प्रवेशद्वार और निकास का खराब स्थान-निर्धारण है।

डेड ज़ोन ऐसे कोने या कम-प्रवाह वाले क्षेत्र होते हैं जहाँ पानी फँस जाता है और बहुत कम चलता है। वह पानी टैंक के आयतन में तो शामिल होता है, लेकिन उपयोगी कार्य बहुत कम करता है।

इन दोनों प्रभावों के कारण खराब ढंग से डिज़ाइन किए गए टैंक में वास्तविक औसत रिटेंशन टाइम गणना किए गए HRT से काफी कम हो सकता है। इंजीनियर इसका सुधार बैफल लगाकर करते हैं, जो पानी को लंबे रास्ते से बहने के लिए मजबूर करते हैं, या ट्रेसर अध्ययन से वास्तविक रिटेंशन टाइम मापते हैं: प्रवेशद्वार पर डाई या नमक ट्रेसर डाला जाता है और समय के साथ निकास पर उसकी सांद्रता मापी जाती है, ताकि यह पता लगाया जा सके कि पानी वास्तव में कितनी देर तक अंदर रहता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

सरल शब्दों में हाइड्रॉलिक रिटेंशन टाइम क्या है? यह वह औसत समय है, जिसके दौरान पानी या अपशिष्टजल बाहर बहने से पहले टैंक के अंदर रहता है। इसकी गणना टैंक के आयतन को प्रवाह दर से विभाजित करके की जाती है।

HRT और SRT में क्या अंतर है? HRT यह मापता है कि द्रव टैंक में कितनी देर रहता है। ठोस पदार्थों का रिटेंशन टाइम (SRT), जिसे स्लज एज भी कहा जाता है, यह मापता है कि ठोस कण या सूक्ष्मजीव प्रणाली में कितनी देर रहते हैं। सक्रिय कीचड़ संयंत्र में दोनों बहुत अलग हो सकते हैं, क्योंकि ठोस पदार्थों को अक्सर टैंक में वापस लौटाया जाता है, जबकि द्रव लगातार टैंक से होकर बहता रहता है।

यदि HRT बहुत कम हो तो क्या होता है? टैंक के अंदर चल रही प्रक्रिया पूरी नहीं हो सकती। क्लैरिफ़ायर में पानी के बाहर निकलने से पहले ठोस पदार्थ अवसादित नहीं हो सकते। जैविक टैंक में सूक्ष्मजीवों के पास अपशिष्ट का अपघटन करने के लिए पर्याप्त समय नहीं हो सकता, और धीमी गति से बढ़ने वाले बैक्टीरिया के पुनरुत्पादन से तेज़ी से बहकर बाहर निकल जाने की संभावना होती है।

क्या हाइड्रॉलिक रिटेंशन टाइम बहुत अधिक हो सकता है? हाँ। आवश्यकता से बहुत बड़ा टैंक बनाने में अधिक लागत आती है और वातित प्रणालियों में उसे चलाने के लिए अधिक ऊर्जा भी लगती है। कुछ जैविक प्रक्रियाओं में, जीवों का भोजन समाप्त हो जाने पर बहुत लंबा HRT प्रदर्शन को कम कर सकता है।

क्या तापमान हाइड्रॉलिक रिटेंशन टाइम बदलता है? तापमान गणना किए गए HRT को नहीं बदलता, क्योंकि वह केवल आयतन और प्रवाह दर पर निर्भर करता है। हालांकि, तापमान यह बदलता है कि दिए गए रिटेंशन टाइम में प्रक्रिया कितना परिणाम देगी, क्योंकि ठंडे पानी में जैविक और रासायनिक अभिक्रियाएँ सामान्यतः धीमी हो जाती हैं।

मौजूदा टैंक में वास्तविक रिटेंशन टाइम कैसे मापा जाता है? इंजीनियर ट्रेसर अध्ययन करते हैं। डाई या नमक जैसे ट्रेसर की ज्ञात मात्रा प्रवेशद्वार पर डाली जाती है और निकास पर उसकी सांद्रता को समय के साथ दर्ज किया जाता है। इससे बनने वाला वक्र दिखाता है कि टैंक से गुजरने वाले पानी में रिटेंशन टाइम वास्तव में कैसे वितरित है। इससे शॉर्ट-सर्किटिंग या डेड ज़ोन का पता चल सकता है, जिन्हें सरल सूत्र नहीं दिखाता।

संदर्भ

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