HRT Hesaplayıcı - Arıtma Sistemleri için Hidrolik Alıkoyma Süresi

Hidrolik bekletme süresi nedir?

Hidrolik bekletme süresi (HRT), bir akışkanın dışarı akmadan önce bir tank, havuz veya reaktör içinde kaldığı ortalama süredir. Mühendisler bunu atık su arıtma tesislerindeki çökeltme tankları, havalandırma havuzları ve içme suyu arıtma tesislerindeki çöktürme tankları gibi arıtma sistemlerini boyutlandırmak ve performanslarını değerlendirmek için kullanır. HRT, alıkonma süresi veya bekleme süresi olarak da adlandırılır.

HRT'si kısa olan bir tank hızla boşalır. HRT'si uzun olan bir tank suyu uzun süre tutar. Çöktürme, dezenfeksiyon veya atıkların biyolojik olarak parçalanması gibi çoğu arıtma işleminin çalışması için asgari bir süre gerekir. HRT, bir tankın işleme yeterli zamanı sağlayıp sağlamadığını mühendise gösterir.

Hidrolik bekletme süresi formülü

HRT, tank hacminin tanktan geçen debiye bölünmesine eşittir.

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

• HRT, genellikle saat cinsinden hidrolik bekletme süresidir.
• V, genellikle metreküp (m³) cinsinden tankın veya reaktörün hacmidir.
• Q, genellikle saatte metreküp (m³/h) cinsinden tanktan geçen debidir.

Formül, sabit bir debi ve değişmeyen bir tank hacmi varsayar. Teorik bir ortalama verir. Aşağıda ele alınan, tank içindeki düzensiz akışı hesaba katmaz.

Birimler

Bu hesaplayıcı hacim için metreküp (m³), debi için saatte metreküp (m³/h) ve sonuç için saat kullanır. Uygulamada başka birimler de yaygındır:

Hidrolik bekletme süresi nasıl hesaplanır?

1. Tankın hacmini metreküp cinsinden bulun. Kenara kadar olan hacmi değil, giriş ile çıkış arasında gerçekten su tutan hacmi kullanın.
2. Tanktan geçen debiyi saatte metreküp cinsinden bulun. Ortalama debiyi veya tasarım debisini kullanın.
3. Hacmi debiye bölün. Sonuç, saat cinsinden hidrolik bekletme süresidir.

Her iki sayı da sıfırdan büyük olmalıdır. Hacmi olmayan bir tankın veya akışı olmayan bir sistemin anlamlı bir bekletme süresi yoktur.

Uygulamalı örnek

Bir tankta 100 m³ su bulunuyor. Su tanktan saatte 10 m³ debiyle akıyor.

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

Su, tanktan çıkmadan önce ortalama 10 saat tankta kalır.

İkinci örnek: Bir ön çökeltme tankı 200 m³ hacmindedir ve 100 m³/h debi alır.

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

İki saat, tasarım kılavuzlarında ön çöktürme tankı için verilen 1,5 ile 2,5 saat aralığının içindedir.

Arıtma sistemlerinde tipik HRT aralıkları

Tasarım kılavuzları yaygın işlemler için yaklaşık aralıklar verir. Gerçek değerler belirli atık suya veya su kaynağına, yerel kurallara ve ekipmana bağlıdır.

Kısa bir HRT, çökelmemiş katılar veya atıkları parçalamamış bakteriler gibi bir işlemin tamamlanmadan kalmasına neden olabilir. Uzun bir HRT her zaman daha iyi değildir. Daha büyük ve daha pahalı bir tank gerektirir; ayrıca bazı biyolojik işlemlerde, beslenmek için sürekli atık beslemesine ihtiyaç duyan mikroorganizmalar besinsiz kalabilir.

Gerçek bekletme süresi hesaplanan değerden neden farklıdır?

HRT = V/Q formülü, suyun tank içinde eşit biçimde ilerlediğini varsayan teorik bir ortalama verir. Gerçek tanklar nadiren böyle çalışır. İki etki genellikle gerçek bekletme süresini hesaplanandan uzaklaştırır.

Kısa devre akışı, suyun bir bölümünün girişten çıkışa doğrudan bir yol bularak ortalamadan çok daha hızlı çıkmasıdır. Bunun yaygın nedeni, giriş ve çıkışın hatalı yerleştirilmesidir.

Ölü bölgeler, suyun hapsolduğu ve neredeyse hiç hareket etmediği köşeler veya düşük akışlı alanlardır. Bu su tankın hacimine dahil edilir, ancak yararlı bir iş yapmaz.

Bu etkiler birlikte, kötü tasarlanmış bir tanktaki gerçek ortalama bekletme süresinin hesaplanan HRT'nin oldukça altında kalabileceği anlamına gelir. Mühendisler bu sorunu, suyu daha uzun bir yol boyunca ilerlemeye zorlayan bölmeler kullanarak giderir veya gerçek bekletme süresini izleyici madde çalışmasıyla ölçer: Girişe bir boya ya da tuz izleyicisi eklenir ve suyun gerçekte ne kadar süre kaldığını belirlemek için çıkıştaki derişimi zaman içinde ölçülür.

Sık sorulan sorular

Hidrolik bekletme süresi basitçe nedir? Bir tanktan dışarı akmadan önce suyun veya atık suyun tank içinde geçirdiği ortalama süredir; tank hacminin debiye bölünmesiyle hesaplanır.

HRT ile SRT arasındaki fark nedir? HRT, sıvının tankta ne kadar süre kaldığını ölçer. Katı madde bekletme süresi (SRT), çamur yaşı olarak da adlandırılır ve katı parçacıkların ya da mikroorganizmaların sistemde ne kadar süre kaldığını ölçer. Aktif çamur tesisinde bu iki süre çok farklı olabilir; çünkü katılar genellikle tanka geri devredilirken sıvı tanktan akmaya devam eder.

HRT çok kısa olursa ne olur? Tank içindeki proses tamamlanmayabilir. Bir çöktürme tankında katı maddeler, su tanktan çıkmadan önce dibe çökmeyebilir. Biyolojik bir tankta mikroorganizmaların atıkları parçalamak için yeterli zamanı olmayabilir ve yavaş büyüyen bakteriler çoğalmalarından daha hızlı biçimde sistemden yıkanabilir.

Hidrolik bekletme süresi çok uzun olabilir mi? Evet. İhtiyaçtan çok daha büyük bir tankın yapım maliyeti daha yüksektir; havalandırmalı sistemlerde işletme için daha fazla enerji de gerekir. Bazı biyolojik işlemlerde, organizmaların besini tükendiğinde çok uzun bir HRT performansı azaltabilir.

Sıcaklık hidrolik bekletme süresini değiştirir mi? Sıcaklık, yalnızca hacim ve debiye bağlı olan hesaplanmış HRT'yi değiştirmez. Ancak belirli bir bekletme süresinin sağladığı etkiyi değiştirir; çünkü biyolojik ve kimyasal tepkimeler soğuk suda genellikle yavaşlar.

Mevcut bir tankta gerçek bekletme süresi nasıl ölçülür? Mühendisler bir izleyici madde çalışması yürütür. Boya veya tuz gibi bilinen miktarda bir izleyici madde girişe eklenir ve çıkıştaki derişimi zaman içinde izlenir. Elde edilen eğri, tanktan geçen suyun bekletme süresinin gerçekte nasıl dağıldığını gösterir; böylece basit formülün gözden kaçırdığı kısa devre akışı veya ölü bölgeler ortaya çıkarılabilir.

Kaynaklar

• Metcalf & Eddy, Inc. Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery, 5. baskı. McGraw-Hill Education, 2014.
• ABD Çevre Koruma Ajansı. Primer for Municipal Wastewater Treatment Systems, EPA 832-R-04-001, 2004.
• Crittenden, J. C. ve diğerleri. MWH's Water Treatment: Principles and Design, 3. baskı. John Wiley & Sons, 2012.