HRT Skaičiuoklė - Hidraulinis Sulaikymo Laikas Valymo Sistemoms

Kas yra hidraulinis sulaikymo laikas?

Hidraulinis sulaikymo laikas (HRT) – tai vidutinis laikas, kurį skystis išbūna talpykloje, baseine ar reaktoriuje prieš ištekėdamas. Inžinieriai jį naudoja projektuodami ir tikrindami valymo sistemas, pavyzdžiui, nuotekų nusodintuvus, aeracijos baseinus ir geriamojo vandens sedimentacijos talpyklas. HRT taip pat vadinamas sulaikymo laiku arba buvimo laiku.

Talpykla, kurios HRT trumpas, greitai ištuštėja. Talpykla, kurios HRT ilgas, ilgai išlaiko vandenį. Daugumai valymo procesų, pavyzdžiui, nusodinimui, dezinfekcijai ar biologiniam teršalų skaidymui, reikia minimalaus laiko, kad jie vyktų. HRT parodo inžinieriui, ar talpykla suteikia procesui pakankamai laiko.

Hidraulinio sulaikymo laiko formulė

HRT lygus talpyklos tūriui, padalytam iš per ją tekančio srauto debito.

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

• HRT – hidraulinis sulaikymo laikas, paprastai išreiškiamas valandomis.
• V – talpyklos arba reaktoriaus tūris, paprastai išreiškiamas kubiniais metrais (m³).
• Q – per talpyklą tekančio srauto debitas, paprastai išreiškiamas kubiniais metrais per valandą (m³/h).

Formulėje daroma prielaida, kad srauto debitas yra pastovus, o talpyklos tūris – nekintamas. Ji pateikia teorinį vidurkį. Formulėje neatsižvelgiama į netolygų srautą talpyklos viduje; tai aptariama toliau.

Matavimo vienetai

Šis skaičiuotuvas tūriui naudoja kubinius metrus (m³), debitui – kubinius metrus per valandą (m³/h), o rezultatui – valandas. Praktikoje taip pat dažnai naudojami kiti vienetai:

Kaip apskaičiuoti hidraulinį sulaikymo laiką

1. Nustatykite talpyklos tūrį kubiniais metrais. Naudokite tūrį, kuriame iš tikrųjų yra vandens tarp įtekėjimo ir ištekėjimo angų, o ne tūrį iki krašto.
2. Nustatykite per talpyklą tekančio srauto debitą kubiniais metrais per valandą. Naudokite vidutinį arba projektinį debitą.
3. Padalykite tūrį iš debito. Gautas rezultatas – hidraulinis sulaikymo laikas valandomis.

Abu skaičiai turi būti didesni už nulį. Talpykla, kurios tūris lygus nuliui, arba sistema, kurioje nėra srauto, neturi prasmingo sulaikymo laiko.

Išspręstas pavyzdys

Talpykloje yra 100 m³ vandens. Vanduo per ją teka 10 m³ per valandą.

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

Vanduo talpykloje vidutiniškai išbūna 10 valandų, prieš ištekėdamas.

Antrasis pavyzdys: pirminiame nusodintuve yra 200 m³ tūrio, o į jį patenka 100 m³/h debitas.

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

Dvi valandos patenka į pirminiams nusodintuvams projektavimo vadovuose nurodomą intervalą nuo 1,5 iki 2,5 valandų.

Tipiniai HRT intervalai valymo sistemose

Projektavimo vadovuose pateikiami apytiksliai dažniausiai taikomų procesų intervalai. Faktinės vertės priklauso nuo konkrečių nuotekų ar vandens šaltinio, vietos taisyklių ir įrangos.

Dėl trumpo HRT procesas gali likti neužbaigtas, pavyzdžiui, kietosios dalelės gali nenusėsti arba bakterijos gali nesuskaidyti teršalų. Ilgesnis HRT ne visada yra geresnis. Tam reikia didesnės ir brangesnės talpyklos, o kai kuriuose biologiniuose procesuose gali pritrūkti maisto mikroorganizmams, kuriems būtinas nuolatinis teršalų tiekimas.

Kodėl faktinis sulaikymo laikas skiriasi nuo apskaičiuotos vertės

Formulė HRT = V/Q pateikia teorinį vidurkį, darant prielaidą, kad vanduo per talpyklą juda tolygiai. Tikros talpyklos retai veikia būtent taip. Du reiškiniai paprastai lemia, kad faktinis sulaikymo laikas skiriasi nuo apskaičiuotojo.

Trumpasis tekėjimas susidaro, kai dalis vandens randa tiesioginį kelią nuo įtekėjimo iki ištekėjimo angos ir pasišalina daug greičiau nei vidutiniškai. Dažniausia priežastis – netinkamai išdėstytos įtekėjimo ir ištekėjimo angos.

Negyvosios zonos – tai kampai arba mažo srauto sritys, kuriose vanduo įstringa ir beveik nejuda. Šis vanduo įskaičiuojamas į talpyklos tūrį, tačiau mažai prisideda prie naudingo proceso.

Kartu šie reiškiniai reiškia, kad prastai suprojektuotoje talpykloje tikrasis vidutinis sulaikymo laikas gali būti gerokai trumpesnis už apskaičiuotą HRT. Inžinieriai tai koreguoja naudodami pertvaras, kurios priverčia vandenį tekėti ilgesniu keliu, arba išmatuoja faktinį sulaikymo laiką naudodami žymiklio tyrimą: įtekėjimo vietoje įpilama dažiklio arba druskos žymiklio, o jo koncentracija laikui bėgant matuojama ištekėjimo vietoje, taip nustatant, kiek laiko vanduo iš tikrųjų išbūna talpykloje.

Dažnai užduodami klausimai

Kas yra hidraulinis sulaikymo laikas paprastai tariant? Tai vidutinis laikas, kurį vanduo arba nuotekos praleidžia talpykloje prieš ištekėdami; jis apskaičiuojamas talpyklos tūrį padalijus iš debito.

Kuo skiriasi HRT ir SRT? HRT matuoja, kiek laiko skystis išbūna talpykloje. Kietųjų dalelių sulaikymo laikas (SRT), dar vadinamas dumblo amžiumi, matuoja, kiek laiko sistemoje išbūna kietosios dalelės arba mikroorganizmai. Aktyviojo dumblo įrenginyje šie du laikai gali labai skirtis, nes kietosios dalelės dažnai grąžinamos į talpyklą, o skystis toliau teka per sistemą.

Kas nutinka, jei HRT yra per trumpas? Talpykloje vykstantis procesas gali nepasibaigti. Nusodintuve kietosios dalelės gali nespėti nusėsti, kol vanduo neišteka. Biologinėje talpykloje mikroorganizmams gali nepakakti laiko suskaidyti teršalams, o lėtai augančios bakterijos gali būti išplaunamos greičiau, nei spėja daugintis.

Ar hidraulinis sulaikymo laikas gali būti per ilgas? Taip. Gerokai didesnė, nei reikia, talpykla kainuoja daugiau ją įrengiant, o aeruojamose sistemose – ir daugiau energijos eksploatuojant. Kai kuriuose biologiniuose procesuose labai ilgas HRT taip pat gali sumažinti našumą, kai organizmams pritrūksta maisto.

Ar temperatūra keičia hidraulinį sulaikymo laiką? Temperatūra nekeičia apskaičiuoto HRT, nes jis priklauso tik nuo tūrio ir debito. Tačiau ji keičia tai, kokį rezultatą galima pasiekti per tam tikrą sulaikymo laiką, nes biologinės ir cheminės reakcijos šaltame vandenyje paprastai vyksta lėčiau.

Kaip išmatuojamas faktinis sulaikymo laikas esamoje talpykloje? Inžinieriai atlieka žymiklio tyrimą. Įtekėjimo vietoje įpilamas žinomas žymiklio, pavyzdžiui, dažiklio arba druskos, kiekis, o jo koncentracija ištekėjimo vietoje stebima laikui bėgant. Gauta kreivė parodo, kaip sulaikymo laikas iš tikrųjų pasiskirsto tarp per talpyklą tekančio vandens, todėl galima nustatyti trumpąjį jungimą arba neveikos zonas, kurių paprasta formulė neatskleidžia.

Šaltiniai

• Metcalf & Eddy, Inc. Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery, 5-asis leidimas. McGraw-Hill Education, 2014.
• JAV aplinkos apsaugos agentūra. Primer for Municipal Wastewater Treatment Systems, EPA 832-R-04-001, 2004.
• Crittenden, J. C. ir kt. MWH's Water Treatment: Principles and Design, 3-iasis leidimas. John Wiley & Sons, 2012.