Evsel atık suyun anaerobik arıtımında, alıkonma süresi 2 saatten fazla, anoksik alıkonma süresi 2 saatten fazla ve aerobik tankta alıkonma süresi 6 saatten fazla tutulur. Anaerobik ve anoksik alıkonma sürelerinin organik maddenin daha iyi uzaklaştırılması için olduğu görülmektedir. Organik madde içeriği düşükse bekletme süresinin kısaltılması gerekir mi? Peki organik madde içeriği yüksekse bekletme süresinin uzatılması gerekir mi? Saklama süresinin çok uzun ya da çok kısa olmasının etkisi ne olur? Daha uzun bir aerobik tutma süresinin, daha etkili amonyak nitrojen giderimi için nitrifikasyon bakterilerinin büyümesini kolaylaştırmak olduğu görülmektedir. (Popüler bilim açıklaması) için teşekkürler uzmanlar!
Hidrolik Alıkonma Süresi (HRT), günlük operasyon yönetiminde sıklıkla göz ardı edilir, ancak özellikle nitrojen ve fosfor giderme sistemleri için önemli bir referans veri noktasıdır!
1. Hidrolik Alıkonma Süresi (HRT) Nedir?
Hidrolik Alıkonma Süresi (HRT olarak kısaltılır), su arıtma proseslerinde kullanılan bir terimdir. Arıtılacak atık suyun reaktörde kaldığı ortalama süreyi, yani atık su ile biyolojik reaktördeki mikroorganizmalar arasındaki ortalama reaksiyon süresini ifade eder.
Biyolojik arıtma için HRT'nin spesifik prosesin gerekliliklerini karşılaması gerekir. Aksi halde HRT yetersizse biyokimyasal reaksiyonlar eksik kalacak ve tedavi etkinliği zayıflayacaktır. Tersine, aşırı uzun bir HRT, sistemde çamurun yaşlanmasına neden olabilir.
Tablo: Farklı Atık Su Arıtma Prosesleri için HRT
Arıtma etkinliği zayıf olduğunda tasarım HRT değeri doğrulama için kullanılabilir. HRT doğrulanırken akış hızı, çamur dönüş akışını da içermelidir. HRT çok küçükse atık su debisi yavaş yavaş azaltılmalıdır; çok büyükse atık su debisi yavaş yavaş artırılmalıdır. Sistemde şok yük oluşmasını önlemek için atık su akış hızındaki herhangi bir değişikliğin kademeli olarak yapılması gerektiğini unutmayın. Atık su arıtmanın zorlu doğası göz önüne alındığında, gelen atık su akış hızının azaltılması hafife alınmamalıdır; Öncelikle geri dönüş akış hızında ayarlamalar yapılmalıdır.
Geleneksel aktif çamur prosesinde HRT, çamurun tutulma süresini belirlediği için atık su arıtma derecesini büyük ölçüde belirler. Ancak MBR (Membran Biyoreaktör) prosesinde membranın ayırma etkisi, mikroorganizmaları reaksiyon tankı içerisinde tamamen tutar, böylece hidrolik bekletme süresi ile çamur yaşının tamamen ayrılması sağlanır!
2. Hidrolik Alıkonma Süresinin (HRT) Hesaplanması
Atık su arıtımında aslında iki tür hidrolik alıkonma süresi vardır: birine Nominal Hidrolik Alıkonma Süresi, diğerine ise Gerçek Hidrolik Alıkoyma Süresi denir!
1. Nominal Hidrolik Tutma Süresi
Adından da anlaşılacağı gibi bu, tanıma dayalı bir hesaplamadır: Hidrolik tutma süresi, atık su arıtma sisteminin etkin hacminin giriş akış hızına bölünmesine eşittir.
Atık su arıtma sisteminin etkin hacmi V (m³) ve Q saatlik giriş akış hızı (m³/h) ise, hidrolik tutma süresi formülü şöyledir:
'HRT=V / Q'
2. Gerçek Hidrolik Tutma Süresi
Gerçek hidrolik bekletme süresi, arıtma sisteminde gerçekte kalan atık suyun gerçek zamanlılığını ifade eder ve çamur dönüş akışını hesaba katması gerekir:
Atık su arıtma sisteminin etkin hacmi V (m³), Q saatlik giriş debisi (m³/h) ve R çamurun yeniden sirkülasyon oranı ise, hidrolik tutma süresi formülü şu şekildedir:
`HRT=V / [(1 + R) Q]'
Peki, bir nitrojen giderme sisteminde, anoksik tank için gerçek hidrolik tutma süresinin hesaplanmasına dahili devridaim akışı dahil ediliyor mu? Bu konu tartışıldı. Genel olarak iç devridaim akışı, anoksik tankın gerçek HRT'sine ilişkin formüle dahil edilmez. Yönetmelikler genellikle yalnızca anoksik tank HRT için bir aralık sağlar. Anoksik tank HRT'nin hesaplanması için harici devridaim oranı R tartışmasız olarak dahil edilir; Etkin giriş akış hızının (1+R)Q olduğu genel olarak kabul edilir.
Bu nedenle, anoksik tank HRT'si genellikle HRT=V / [(1 + R) Q] olarak kabul edilir.
Anoksik tank HRT için iç devridaim akışının sayılması gerekip gerekmediğine ilişkin olarak, makroskopik açıdan bakıldığında, iç devridaim oranı r=4 veya N ise, suyun 4 veya N kez devridaim edildiğini düşünüyoruz. Bu nedenle, geçiş başına tutma süresi kısa olmasına rağmen, 4 veya N geçişin üzerindeki toplam sürenin toplamı eşdeğer olur ve dahili devridaimin etkisini etkili bir şekilde dengeler.
Bu nedenle iç devridaim akışı formüle dahil edilmemiştir.
3. Hidrolik Alıkonma Süresinin (HRT) Rolü
HRT'nin Azot Giderimi Üzerindeki Etkisi
A²/O işleminde, yeterince uzun bir HRT koşulları altında, NH₃-N için iyi bir giderim verimliliği vardır. HRT çok kısaysa, reaksiyon tankındaki çeşitli mikrobiyal popülasyonların büyümesi için yeterli zaman yoktur, çamur çok hızlı yıkanır ve nitrifikasyon ve denitrifikasyon reaksiyonları tam olarak ilerlemez. HRT, her reaktördeki reaksiyonların tam olarak ilerlemesi için yeterli olan belirli bir değere ulaştığında, HRT'nin daha da arttırılması, nitrojen gideriminde daha önemli bir iyileşme sağlamadan yalnızca ekonomik yükü artırır.
Ancak hibrit MBR süreçleri üzerine yapılan araştırmalar, test edilen HRT aralığı (4,97sa - 8.70sa) dahilinde, HRT azaldıkça sistemin TN giderme verimliliğinin arttığını göstermiştir. Bunun nedeni, uzun HRT koşulları altında sistemin organik yükleme oranının azalması, bunun da biyokütlenin endojen solunumunu yoğunlaştırabilmesi, çamur aktivitesini etkileyebilmesi ve sonuçta sistemin kirletici giderme verimliliğini azaltabilmesidir. HRT'nin azaltılması sistemin organik yükleme oranını artırabilir, böylece sistemin denitrifikasyon kapasitesini artırabilir ve son olarak nitrojen giderme performansını iyileştirebilir.
HRT'nin Fosfor Giderimi Üzerine Etkisi
SBR sürecinde HRT'nin PO₄³⁻-P giderme verimliliği üzerinde nispeten küçük bir etkisi vardır; bu işlem PO₄³⁻-P için önemli bir kaldırma işlemi göstermez. Bunun nedeni, nitrifikasyon bakterileri ve polifosfat-biriktiren organizmaların (PAO'lar) her ikisinin de heterotrofik olmasıdır. Denitrifikasyon bakterileri, denitrifikasyon için PAO'lardan önce VFA'ları alabilir ve kullanabilir ve PAO'ların karbon kaynakları için denitrifikasyon bakterilerine göre daha katı gereksinimleri vardır - kolayca biyolojik olarak parçalanabilen organik madde, tercihen denitrifikasyon bakterileri tarafından kullanılır. Bu, PAO'lar tarafından daha az karbon kaynağının emilmesine, buna bağlı olarak daha az VFA'ya ve anaerobik koşullar altında daha az PHB'nin (poli- -hidroksibutirat) üretilmesine yol açar. Sonuç olarak fosfor salınımı için gereken enerji nispeten azalır.
A²/O süreci üzerine yapılan araştırmalar, HRT arttıkça TP giderim verimliliğinin mutlaka sürekli olarak artmadığını, bunun yerine önce artma, sonra azalma eğilimi gösterdiğini göstermektedir. HRT 8 saat olduğunda, TP giderme verimliliği en yüksek olur ve bu da en iyi çıkarma performansını gösterir. HRT 12 saate yükseldiğinde TP giderim verimliliği düşme eğilimi gösterir ve fosfor giderim performansı kötüleşir. Bu, yeterince uzun bir HRT'nin TP'nin uzaklaştırılmasında faydalı olduğunu göstermektedir. Ancak HRT daha da arttıkça TP giderim oranı giderek azalır ve bu da fosfor giderimini olumsuz yönde etkileyebilir. Bunun nedeni HRT'nin çok büyük olması çamur oluşumuna yol açabilmesi olabilir.