HRT Kalkulator - Hidravlični zadrževalni čas za obdelovalne sisteme

Kaj je hidravlični zadrževalni čas?

Hidravlični zadrževalni čas (HRT) je povprečni čas, v katerem se tekočina zadržuje v rezervoarju, bazenu ali reaktorju, preden izteče. Inženirji ga uporabljajo za določanje velikosti in preverjanje sistemov za čiščenje, kot so usedalniki za komunalno odpadno vodo, prezračevalni bazeni in usedalniki za pitno vodo. HRT se imenuje tudi čas zadrževanja ali čas bivanja.

Rezervoar s kratkim HRT se hitro izprazni. Rezervoar z dolgim HRT zadržuje vodo dolgo časa. Večina čistilnih procesov, kot so usedanje, dezinfekcija ali biološka razgradnja odpadkov, potrebuje za delovanje najmanj določen čas. HRT inženirju pove, ali rezervoar procesu zagotavlja dovolj časa.

Formula za hidravlični zadrževalni čas

HRT je enak prostornini rezervoarja, deljeni s pretokom skozenj.

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

• HRT je hidravlični zadrževalni čas, običajno izražen v urah.
• V je prostornina rezervoarja ali reaktorja, običajno izražena v kubičnih metrih (m³).
• Q je pretok skozi rezervoar, običajno izražen v kubičnih metrih na uro (m³/h).

Formula predpostavlja stalen pretok in nespremenljivo prostornino rezervoarja. Daje teoretično povprečje. Ne upošteva neenakomernega toka v rezervoarju, kar je obravnavano v nadaljevanju.

Enote

Ta kalkulator uporablja kubične metre (m³) za prostornino, kubične metre na uro (m³/h) za pretok in ure za rezultat. V praksi so pogoste tudi druge enote:

Kako izračunati hidravlični zadrževalni čas

1. Določite prostornino rezervoarja v kubičnih metrih. Uporabite prostornino, v kateri se med dotokom in odtokom dejansko zadržuje voda, ne prostornine do roba.
2. Določite pretok skozi rezervoar v kubičnih metrih na uro. Uporabite povprečni ali projektni pretok.
3. Prostornino delite s pretokom. Rezultat je hidravlični zadrževalni čas v urah.

Obe števili morata biti večji od nič. Rezervoar brez prostornine ali sistem brez pretoka nima smiselnega zadrževalnega časa.

Primer izračuna

Rezervoar vsebuje 100 m³ vode. Voda teče skozenj s pretokom 10 m³ na uro.

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

Voda se v rezervoarju pred iztokom zadržuje povprečno 10 ur.

Drugi primer: primarni usedalnik vsebuje 200 m³ in vanj priteka 100 m³/h.

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

Dve uri spadata v razpon 1,5–2,5 ure, ki ga priročniki za projektiranje navajajo za primarni usedalnik.

Običajni razponi HRT v čistilnih sistemih

Priročniki za projektiranje navajajo približne razpone za običajne procese. Dejanske vrednosti so odvisne od konkretne odpadne vode ali vodnega vira, lokalnih predpisov in opreme.

Kratek HRT lahko povzroči, da proces ostane nedokončan, na primer da se trdne snovi ne usedejo ali da bakterije ne razgradijo odpadkov. Dolg HRT ni vedno boljši. Zahteva večji in dražji rezervoar, pri nekaterih bioloških procesih pa lahko mikroorganizmom zmanjka stalnega vira odpadkov, s katerim se prehranjujejo.

Zakaj se dejanski zadrževalni čas razlikuje od izračunane vrednosti

Formula HRT = V/Q daje teoretično povprečje ob predpostavki, da se voda skozi rezervoar pretaka enakomerno. Dejanski rezervoarji le redko delujejo tako. Dejanski zadrževalni čas od izračunanega običajno odmakneta dva pojava.

Kratkostičenje nastane, ko del vode najde neposredno pot od dotoka do odtoka in izteče precej hitreje od povprečja. Običajen vzrok je neustrezna namestitev dotoka in odtoka.

Mrtve cone so koti ali območja z majhnim pretokom, kjer se voda ujame in se skoraj ne premika. Ta voda se všteva v prostornino rezervoarja, vendar skoraj ne opravlja koristnega dela.

Zaradi teh pojavov je lahko dejanski povprečni zadrževalni čas v slabo zasnovanem rezervoarju precej krajši od izračunanega HRT. Inženirji to upoštevajo z usmerjevalnimi pregradami, ki vodo usmerijo po daljši poti, ali pa dejanski zadrževalni čas izmerijo s sledilnim preskusom: na dotoku dodajo sledilo, na primer barvilo ali sol, nato pa na odtoku skozi čas merijo njegovo koncentracijo, da ugotovijo, kako dolgo se voda dejansko zadržuje.

Pogosta vprašanja

Kaj je hidravlični zadrževalni čas v preprostem jeziku? To je povprečni čas, ki ga voda ali odpadna voda preživi v rezervoarju, preden izteče; izračuna se kot prostornina rezervoarja, deljena s pretokom.

Kakšna je razlika med HRT in SRT? HRT meri, kako dolgo tekočina ostane v rezervoarju. SRT, imenovan tudi starost blata, meri, kako dolgo trdni delci ali mikroorganizmi ostanejo v sistemu. V napravi z aktivnim blatom se lahko zelo razlikujeta, ker se trdne snovi pogosto vračajo v rezervoar, medtem ko tekočina še naprej teče skozenj.

Kaj se zgodi, če je HRT prekratek? Proces v rezervoarju se morda ne bo končal. V usedalniku se trdne snovi morda ne bodo usedle, preden voda izteče. V biološkem rezervoarju mikroorganizmi morda ne bodo imeli dovolj časa za razgradnjo odpadkov, počasi rastoče bakterije pa se lahko izperejo hitreje, kot se razmnožujejo.

Ali je lahko hidravlični zadrževalni čas predolg? Da. Rezervoar, ki je precej večji od potrebnega, je dražji za izgradnjo, v prezračevanih sistemih pa tudi za obratovanje. Pri nekaterih bioloških procesih lahko zelo dolg HRT zmanjša učinkovitost, ko organizmom zmanjka hrane.

Ali temperatura spreminja hidravlični zadrževalni čas? Temperatura ne spremeni izračunanega HRT, saj je ta odvisen samo od prostornine in pretoka. Spremeni pa učinek danega zadrževalnega časa, ker se biološke in kemijske reakcije v hladnejši vodi običajno upočasnijo.

Kako se izmeri dejanski zadrževalni čas v obstoječem rezervoarju? Inženirji izvedejo sledilni preskus. Na dotoku dodajo znano količino sledila, na primer barvila ali soli, nato pa skozi čas spremljajo njegovo koncentracijo na odtoku. Nastala krivulja pokaže, kako je zadrževalni čas dejansko porazdeljen med vodo, ki teče skozi rezervoar, in lahko razkrije kratkostičenje ali mrtve cone, ki jih preprosta formula ne zazna.

Viri

• Metcalf & Eddy, Inc. Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery, 5. izdaja, 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, 3. izdaja, John Wiley & Sons, 2012.