HRT Kalkulator - Hydraulisk Oppholdstid for Behandlingssystemer

Hva er hydraulisk oppholdstid?

Hydraulisk oppholdstid (HRT) er den gjennomsnittlige tiden en væske befinner seg i en tank, et basseng eller en reaktor før den strømmer ut. Ingeniører bruker den til å dimensjonere og kontrollere renseanlegg som sedimenteringsbassenger for avløpsvann, luftingsbassenger og sedimenteringsbassenger for drikkevann. HRT kalles også detensjonstid eller oppholdstid.

En tank med kort HRT tømmes raskt. En tank med lang HRT holder på vannet lenge. De fleste renseprosesser, som sedimentering, desinfeksjon eller biologisk nedbrytning av avfall, trenger en viss minimumstid for å virke. HRT forteller ingeniøren om en tank gir prosessen nok tid.

Formel for hydraulisk oppholdstid

HRT er lik tankens volum dividert med vannføringen gjennom den.

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

• HRT er den hydrauliske oppholdstiden, vanligvis angitt i timer.
• V er volumet til tanken eller reaktoren, vanligvis i kubikkmeter (m³).
• Q er vannføringen gjennom tanken, vanligvis i kubikkmeter per time (m³/h).

Formelen forutsetter en konstant vannføring og et fast tankvolum. Den gir et teoretisk gjennomsnitt. Den tar ikke hensyn til ujevn strømning inne i tanken, som omtales nedenfor.

Enheter

Denne kalkulatoren bruker kubikkmeter (m³) for volum, kubikkmeter per time (m³/h) for vannføring og timer som resultat. Andre enheter er vanlige i praksis:

Slik beregnes hydraulisk oppholdstid

1. Finn tankens volum i kubikkmeter. Bruk volumet som faktisk inneholder vann mellom innløpet og utløpet, ikke volumet opp til kanten.
2. Finn vannføringen gjennom tanken i kubikkmeter per time. Bruk den gjennomsnittlige vannføringen eller dimensjonerende vannføring.
3. Del volumet på vannføringen. Resultatet er den hydrauliske oppholdstiden i timer.

Begge tallene må være større enn null. En tank uten volum eller et system uten vannføring har ingen meningsfull oppholdstid.

Regneeksempel

En tank inneholder 100 m³ vann. Vannet strømmer gjennom den med 10 m³ per time.

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

Vannet blir i tanken i gjennomsnitt 10 timer før det strømmer ut.

Andre eksempel: Et primært avklaringsbasseng inneholder 200 m³ og mottar en vannføring på 100 m³/h.

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

To timer ligger innenfor intervallet på 1,5 til 2,5 timer som dimensjoneringshåndbøker angir for et primært avklaringsbasseng.

Typiske HRT-intervaller i renseanlegg

Dimensjoneringshåndbøker angir omtrentlige intervaller for vanlige prosesser. De faktiske verdiene avhenger av det spesifikke avløpsvannet eller vannkilden, lokale regler og utstyret.

En kort HRT kan føre til at en prosess ikke blir fullført, for eksempel at partikler ikke har rukket å sedimentere eller at bakterier ikke har rukket å bryte ned avfall. En lang HRT er ikke alltid bedre. Det krever en større og dyrere tank, og i noen biologiske prosesser kan det føre til at mikroorganismene som trenger en jevn tilførsel av avfall å ernære seg på, får for lite næring.

Hvorfor den faktiske oppholdstiden avviker fra den beregnede verdien

Formelen HRT = V/Q gir et teoretisk gjennomsnitt og forutsetter at vannet beveger seg jevnt gjennom tanken. Virkelige tanker fungerer sjelden slik. To effekter fører vanligvis til at den faktiske oppholdstiden avviker fra den beregnede.

Kortslutning oppstår når deler av vannet finner en direkte vei fra innløpet til utløpet og strømmer ut mye raskere enn gjennomsnittet. Dårlig plassering av innløp og utløp er den vanligste årsaken.

Dødsoner er hjørner eller områder med liten vannføring der vannet blir fanget og nesten ikke beveger seg. Dette vannet inngår i tankens volum, men utfører lite nyttig arbeid.

Til sammen innebærer disse effektene at den sanne gjennomsnittlige oppholdstiden i en dårlig utformet tank kan være langt lavere enn den beregnede HRT-en. Ingeniører korrigerer dette med ledevegger som tvinger vannet langs en lengre vei, eller måler den faktiske oppholdstiden med et sporforsøk: Et fargestoff eller et saltbasert sporstoff tilsettes ved innløpet, og konsentrasjonen måles ved utløpet over tid for å kartlegge hvor lenge vannet faktisk blir værende.

Ofte stilte spørsmål

Hva er hydraulisk oppholdstid forklart enkelt? Det er den gjennomsnittlige tiden vann eller avløpsvann befinner seg i en tank før det strømmer ut, beregnet som tankens volum dividert med vannføringen.

Hva er forskjellen mellom HRT og SRT? HRT måler hvor lenge væsken blir i en tank. Oppholdstid for slam (SRT), også kalt slam alder, måler hvor lenge faste partikler eller mikroorganismer blir værende i systemet. I et aktivslamanlegg kan de to tidene være svært forskjellige, fordi slammet ofte resirkuleres tilbake til tanken mens væsken fortsetter å strømme gjennom.

Hva skjer hvis HRT er for kort? Prosessen i tanken blir kanskje ikke fullført. I et avklaringsbasseng kan partikler forlate tanken før de rekker å sedimentere. I en biologisk tank kan mikroorganismene få for lite tid til å bryte ned avfall, og bakterier som vokser langsomt, kan bli vasket ut raskere enn de formerer seg.

Kan hydraulisk oppholdstid være for lang? Ja. En tank som er langt større enn nødvendig, koster mer å bygge og krever mer energi å drive i luftede systemer. I noen biologiske prosesser kan en svært lang HRT også redusere ytelsen når organismene går tom for næring.

Endrer temperaturen den hydrauliske oppholdstiden? Temperaturen endrer ikke den beregnede HRT-en, siden den bare avhenger av volum og vannføring. Den påvirker imidlertid hvor mye som oppnås i løpet av en gitt oppholdstid, fordi biologiske og kjemiske reaksjoner vanligvis går langsommere i kaldere vann.

Hvordan måles den faktiske oppholdstiden i en eksisterende tank? Ingeniører gjennomfører et sporforsøk. En kjent mengde sporstoff, for eksempel et fargestoff eller salt, tilsettes ved innløpet, og konsentrasjonen ved utløpet følges over tid. Den resulterende kurven viser hvordan oppholdstiden faktisk er fordelt mellom vannet som strømmer gjennom, og kan avdekke kortslutningsstrømning eller dødsoner som den enkle formelen ikke fanger opp.

Referanser

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