HRT Kalkulators - Hidrauliskais Aizturēšanas Laiks Attīrīšanas Sistēmām

Kas ir hidrauliskais aiztures laiks?

Hidrauliskais aiztures laiks (HRT) ir vidējais laiks, ko šķidrums pavada tvertnē, baseinā vai reaktorā, pirms izplūst. Inženieri to izmanto tādu attīrīšanas sistēmu kā notekūdeņu nostādinātāju, aerācijas baseinu un dzeramā ūdens sedimentācijas tvertņu projektēšanai un pārbaudei. HRT dēvē arī par aiztures laiku vai uzturēšanās laiku.

Tvertne ar īsu HRT ātri iztukšojas. Tvertne ar ilgu HRT ūdeni uzglabā ilgu laiku. Lielākajai daļai attīrīšanas procesu, piemēram, nostādināšanai, dezinfekcijai vai bioloģiskai atkritumu sadalīšanai, darbībai nepieciešams noteikts minimālais laiks. HRT inženierim parāda, vai tvertne nodrošina procesam pietiekami daudz laika.

Hidrauliskā aiztures laika formula

HRT ir vienāds ar tvertnes tilpumu, kas dalīts ar caurplūdes ātrumu tajā.

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

• HRT ir hidrauliskais aiztures laiks, parasti stundās.
• V ir tvertnes vai reaktora tilpums, parasti kubikmetros (m³).
• Q ir caurplūdes ātrums caur tvertni, parasti kubikmetros stundā (m³/h).

Formula pieņem, ka caurplūdes ātrums ir nemainīgs un tvertnes tilpums ir fiksēts. Tā sniedz teorētisku vidējo vērtību. Tā neņem vērā nevienmērīgu plūsmu tvertnē; šis aspekts aplūkots tālāk.

Mērvienības

Šis kalkulators tilpumam izmanto kubikmetrus (m³), caurplūdes ātrumam — kubikmetrus stundā (m³/h), bet rezultātam — stundas. Praksē ir izplatītas arī citas mērvienības:

Kā aprēķināt hidraulisko aiztures laiku

1. Nosakiet tvertnes tilpumu kubikmetros. Izmantojiet tilpumu, kurā faktiski atrodas ūdens starp ieplūdes un izplūdes vietu, nevis tilpumu līdz malai.
2. Nosakiet caurplūdes ātrumu caur tvertni kubikmetros stundā. Izmantojiet vidējo vai projektēto caurplūdes ātrumu.
3. Izdaliet tilpumu ar caurplūdes ātrumu. Rezultāts ir hidrauliskais aiztures laiks stundās.

Abiem skaitļiem jābūt lielākiem par nulli. Tvertnei bez tilpuma vai sistēmai bez plūsmas aiztures laiks nav jēgpilns.

Aprēķina piemērs

Tvertnē atrodas 100 m³ ūdens. Ūdens caur to plūst ar ātrumu 10 m³ stundā.

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

Ūdens tvertnē vidēji paliek 10 stundas, pirms izplūst.

Otrs piemērs: primārajā nostādinātājā ir 200 m³ tilpuma, un tā caurplūde ir 100 m³/h.

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

Divas stundas ietilpst projektēšanas rokasgrāmatās primārajam nostādinātājam norādītajā diapazonā no 1,5 līdz 2,5 stundām.

Tipiski HRT diapazoni attīrīšanas sistēmās

Projektēšanas rokasgrāmatas sniedz aptuvenus diapazonus biežāk izmantotajiem procesiem. Faktiskās vērtības ir atkarīgas no konkrētajiem notekūdeņiem vai ūdens avota, vietējiem noteikumiem un iekārtām.

Īss HRT var izraisīt procesa nepabeigtību, piemēram, cietās daļiņas var nenosēsties vai baktērijas var nepaspēt sadalīt atkritumus. Ilgāks HRT ne vienmēr ir labāks. Tam nepieciešama lielāka un dārgāka tvertne, un dažos bioloģiskajos procesos tas var izraisīt mikroorganismu barības trūkumu, jo tiem nepieciešama pastāvīga atkritumu pieplūde.

Kāpēc faktiskais aiztures laiks atšķiras no aprēķinātās vērtības

Formula HRT = V/Q sniedz teorētisku vidējo vērtību, pieņemot, ka ūdens caur tvertni plūst vienmērīgi. Reālas tvertnes reti darbojas šādi. Divi efekti parasti novirza faktisko aiztures laiku no aprēķinātās vērtības.

Īsceļa plūsma rodas, kad daļa ūdens atrod tiešu ceļu no ieplūdes līdz izplūdei un izplūst daudz ātrāk par vidējo. Parasti to izraisa nepareizs ieplūdes un izplūdes vietu novietojums.

Stagnācijas zonas ir stūri vai zemas plūsmas zonas, kur ūdens iestrēgst un gandrīz nekustas. Šis ūdens tiek ieskaitīts tvertnes tilpumā, taču veic maz lietderīga darba.

Kopā šie efekti nozīmē, ka slikti projektētā tvertnē patiesais vidējais aiztures laiks var būt ievērojami īsāks par aprēķināto HRT. Inženieri to novērš, izmantojot virzošās starpsienas, kas liek ūdenim plūst pa garāku ceļu, vai arī mēra faktisko aiztures laiku ar marķiera testu: ieplūdē pievieno krāsvielas vai sāls marķieri, bet izplūdē laika gaitā mēra tā koncentrāciju, lai noteiktu, cik ilgi ūdens faktiski paliek tvertnē.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kas vienkāršiem vārdiem ir hidrauliskais aiztures laiks? Tas ir vidējais laiks, ko ūdens vai notekūdeņi pavada tvertnē pirms izplūšanas; to aprēķina, dalot tvertnes tilpumu ar caurplūdes ātrumu.

Kāda ir atšķirība starp HRT un SRT? HRT mēra, cik ilgi šķidrums paliek tvertnē. Cieto daļiņu aiztures laiks (SRT), ko sauc arī par dūņu vecumu, mēra, cik ilgi sistēmā paliek cietās daļiņas vai mikroorganismi. Aktivēto dūņu iekārtā šie laiki var būt ļoti atšķirīgi, jo cietās vielas bieži tiek recirkulētas atpakaļ tvertnē, kamēr šķidrums turpina tai plūst cauri.

Kas notiek, ja HRT ir pārāk īss? Tvertnē notiekošais process var netikt pabeigts. Nostādinātājā cietās daļiņas var nenosēsties, pirms ūdens izplūst. Bioloģiskajā tvertnē mikroorganismiem var nepietikt laika atkritumu sadalīšanai, un lēni augošās baktērijas var tikt izskalotas ātrāk, nekā tās vairojas.

Vai hidrauliskais aiztures laiks var būt pārāk ilgs? Jā. Tvertne, kas ir daudz lielāka par nepieciešamo, maksā vairāk, un aerētās sistēmās tās darbināšanai vajag arī vairāk enerģijas. Dažos bioloģiskajos procesos ļoti ilgs HRT var arī samazināt efektivitāti, kad organismiem beidzas barība.

Vai temperatūra maina hidraulisko aiztures laiku? Temperatūra nemaina aprēķināto HRT, jo tas ir atkarīgs tikai no tilpuma un caurplūdes ātruma. Tā maina to, cik daudz iespējams sasniegt konkrētā aiztures laikā, jo bioloģiskās un ķīmiskās reakcijas aukstākā ūdenī parasti norit lēnāk.

Kā izmērīt faktisko aiztures laiku esošā tvertnē? Inženieri veic marķiera testu. Ieplūdē pievieno zināmu daudzumu marķiera, piemēram, krāsvielu vai sāli, un laika gaitā seko tā koncentrācijai izplūdē. Iegūtā līkne parāda, kā aiztures laiks faktiski sadalās starp caurplūstošo ūdeni, un var atklāt īsceļa plūsmu vai stagnācijas zonas, ko vienkāršā formula neuzrāda.

Atsauces

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