ในการบำบัดน้ำเสียในครัวเรือนแบบไม่ใช้ออกซิเจน เวลากักเก็บจะคงอยู่นานกว่า 2 ชั่วโมง เวลากักเก็บแบบไร้ออกซิเจนนานกว่า 2 ชั่วโมง และเวลากักเก็บถังแอโรบิกเป็นเวลา 6 ชั่วโมง ดูเหมือนว่าเวลากักเก็บแบบไม่ใช้ออกซิเจนและขาดออกซิเจนจะช่วยให้สามารถกำจัดอินทรียวัตถุได้ดีขึ้น หากปริมาณอินทรียวัตถุต่ำ จำเป็นต้องลดระยะเวลาการเก็บรักษาลงหรือไม่? และหากปริมาณอินทรียวัตถุสูง จำเป็นต้องขยายเวลาการเก็บรักษาหรือไม่? หากระยะเวลาการเก็บรักษานานเกินไปหรือสั้นเกินไปจะเกิดผลกระทบอย่างไร ดูเหมือนว่าเวลากักเก็บแอโรบิกที่นานขึ้นจะช่วยให้การเจริญเติบโตของแบคทีเรียไนตริไฟดิ้งเพื่อการกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ขอบคุณผู้เชี่ยวชาญสำหรับ (คำอธิบายทางวิทยาศาสตร์ยอดนิยม)!
เวลากักเก็บไฮดรอลิก (HRT) มักถูกมองข้ามในการจัดการการปฏิบัติงานในแต่ละวัน แต่ก็เป็นจุดข้อมูลอ้างอิงที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับระบบกำจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัส!
1. เวลากักเก็บไฮดรอลิก (HRT) คืออะไร?
เวลากักเก็บไฮดรอลิก (ย่อว่า HRT) เป็นคำที่ใช้ในกระบวนการบำบัดน้ำ หมายถึงเวลาเฉลี่ยที่น้ำเสียที่จะบำบัดยังคงอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์ กล่าวคือ เวลาเฉลี่ยในการทำปฏิกิริยาระหว่างน้ำเสียและจุลินทรีย์ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ
สำหรับการบำบัดทางชีวภาพ HRT จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของกระบวนการเฉพาะ มิฉะนั้น หาก HRT ไม่เพียงพอ ปฏิกิริยาทางชีวเคมีจะไม่สมบูรณ์ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการรักษาลดลง ในทางกลับกัน HRT ที่ยาวเกินไปอาจทำให้เกิดการเสื่อมสภาพของตะกอนในระบบได้
ตาราง: HRT สำหรับกระบวนการบำบัดน้ำเสียต่างๆ
เมื่อประสิทธิภาพการรักษาต่ำ สามารถใช้ค่า HRT ที่ออกแบบเพื่อตรวจสอบได้ เมื่อตรวจสอบตัวประกัน อัตราการไหลควรรวมการไหลกลับของตะกอนด้วย หากตัวประกันมีขนาดเล็กเกินไป อัตราการไหลของน้ำเสียควรลดลงอย่างช้าๆ หากมีมากเกินไปควรเพิ่มอัตราการไหลของน้ำเสียอย่างช้าๆ โปรดทราบว่าการเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลของน้ำเสียควรค่อยๆ ดำเนินการเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดแรงกระแทกต่อระบบ เนื่องจากธรรมชาติของการบำบัดน้ำเสียมีความท้าทาย การลดอัตราการไหลของน้ำเสียที่เข้ามาจึงไม่ควรทำอย่างง่ายๆ ควรทำการปรับเปลี่ยนอัตราการไหลย้อนกลับเป็นหลัก
ในกระบวนการตะกอนเร่งแบบทั่วไป HRT จะกำหนดระดับการบำบัดน้ำเสียเป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากจะกำหนดเวลากักเก็บตะกอน อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการ MBR (เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเมมเบรน) ผลการแยกตัวของเมมเบรนจะคงจุลินทรีย์ไว้ภายในถังปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์ จึงสามารถแยกเวลากักเก็บไฮดรอลิกและอายุของตะกอนได้อย่างสมบูรณ์!
2. การคำนวณเวลากักเก็บไฮดรอลิก (HRT)
จริงๆ แล้วระยะเวลากักเก็บไฮดรอลิกในการบำบัดน้ำเสียมีสองประเภท: ประเภทหนึ่งเรียกว่าเวลากักเก็บไฮดรอลิกที่กำหนด และอีกประเภทคือเวลากักเก็บไฮดรอลิกจริง!
1. เวลากักเก็บไฮดรอลิกที่กำหนด
ตามชื่อที่แนะนำ นี่คือการคำนวณตามคำจำกัดความ: เวลากักเก็บไฮดรอลิกเท่ากับปริมาตรประสิทธิผลของระบบบำบัดน้ำเสียหารด้วยอัตราการไหลของน้ำที่ไหลเข้า
หากปริมาตรที่มีประสิทธิผลของระบบบำบัดน้ำเสียคือ V (m³) และ Q คืออัตราการไหลที่ไหลเข้ารายชั่วโมง (m³/h) ดังนั้นสูตรสำหรับเวลากักเก็บไฮดรอลิกจะเป็น:
`HRT=V / Q`
2. เวลากักเก็บไฮดรอลิกตามจริง
เวลากักเก็บไฮดรอลิกตามจริงหมายถึงเวลาจริงที่น้ำเสียยังคงอยู่ในระบบบำบัด และจำเป็นต้องคำนึงถึงการไหลกลับของตะกอนด้วย:
หากปริมาตรที่มีประสิทธิผลของระบบบำบัดน้ำเสียคือ V (m³) Q คืออัตราการไหลที่ไหลเข้ารายชั่วโมง (m³/h) และ R คืออัตราส่วนการหมุนเวียนของตะกอน ดังนั้นสูตรสำหรับเวลากักเก็บไฮดรอลิกคือ:
`HRT=V / [(1 + R) Q]`
ดังนั้น ในระบบกำจัดไนโตรเจน การไหลหมุนเวียนภายในจะรวมอยู่ในการคำนวณเวลากักเก็บไฮดรอลิกตามจริงสำหรับถังอะโนซิกหรือไม่ ปัญหานี้ได้รับการถกเถียงกัน โดยทั่วไป อัตราการหมุนเวียนภายในจะไม่รวมอยู่ในสูตรสำหรับ HRT ที่แท้จริงของถังที่เป็นพิษ กฎระเบียบโดยทั่วไปจะระบุช่วงสำหรับถัง HRT ที่เป็นพิษเท่านั้น สำหรับการคำนวณ HRT ของถังที่เป็นพิษ อัตราส่วนการหมุนเวียนภายนอก R จะรวมอยู่ด้วยโดยไม่มีข้อโต้แย้ง เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าอัตราการไหลที่มีอิทธิพลที่มีประสิทธิผลคือ (1+R)Q
ดังนั้นโดยทั่วไปถัง HRT ที่เป็นพิษจึงถูกพิจารณาว่าเป็น HRT=V / [(1 + R) Q]
ว่าควรนับการไหลหมุนเวียนภายในสำหรับถัง HRT ที่ไม่เป็นพิษหรือไม่ จากมุมมองมหภาค หากอัตราส่วนการหมุนเวียนภายใน r=4 หรือ N เราจะพิจารณาว่าน้ำถูกหมุนเวียน 4 หรือ N ครั้ง ดังนั้น แม้ว่าเวลาการเก็บรักษาต่อรอบจะสั้น แต่เวลารวมที่มากกว่า 4 หรือ N รอบก็รวมกันแล้วเท่ากัน ซึ่งชดเชยอิทธิพลของการหมุนเวียนภายในได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ดังนั้นอัตราการหมุนเวียนภายในจึงไม่รวมอยู่ในสูตร
3. บทบาทของเวลากักเก็บไฮดรอลิก (HRT)
ผลของ HRT ต่อการกำจัดไนโตรเจน
ในกระบวนการ A²/O ภายใต้เงื่อนไขของ HRT ที่ยาวเพียงพอ จะมีประสิทธิภาพในการกำจัด NH₃-N ที่ดี หาก HRT สั้นเกินไป ประชากรจุลินทรีย์ต่างๆ ในถังปฏิกิริยาจะมีเวลาไม่เพียงพอที่จะเติบโต ตะกอนจะถูกชะล้างออกเร็วเกินไป และทั้งปฏิกิริยาไนตริฟิเคชันและปฏิกิริยาดีไนตริฟิเคชั่นจะดำเนินการได้ไม่เต็มที่ เมื่อ HRT ถึงค่าที่กำหนด ซึ่งเพียงพอสำหรับปฏิกิริยาในแต่ละเครื่องปฏิกรณ์ที่จะดำเนินต่อไปได้เต็มที่ การเพิ่ม HRT อีกเพียงแต่จะเพิ่มภาระทางเศรษฐกิจโดยไม่ได้ให้การปรับปรุงการกำจัดไนโตรเจนอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้น
อย่างไรก็ตาม การวิจัยเกี่ยวกับกระบวนการ MBR แบบไฮบริดได้ระบุว่าภายในช่วง HRT ที่ทดสอบ (4.97 ชั่วโมง - 8.70 ชั่วโมง) ประสิทธิภาพการกำจัด TN ของระบบเพิ่มขึ้นเมื่อ HRT ลดลง เนื่องจากภายใต้สภาวะ HRT ที่ยาวนาน อัตราการโหลดสารอินทรีย์ของระบบจะลดลง ซึ่งสามารถเพิ่มความเข้มข้นของการหายใจภายในของชีวมวล ส่งผลกระทบต่อกิจกรรมของตะกอน และท้ายที่สุดจะลดประสิทธิภาพการกำจัดมลพิษของระบบในที่สุด การลดตัวประกันจะช่วยเพิ่มอัตราการโหลดสารอินทรีย์ของระบบ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความสามารถในการดีไนตริฟิเคชันของระบบ และเพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดไนโตรเจนในที่สุด
ผลของตัวประกันต่อการกำจัดฟอสฟอรัส
ในกระบวนการ SBR HRT มีผลกระทบค่อนข้างน้อยต่อประสิทธิภาพการกำจัด PO₄³⁻-P กระบวนการนี้ไม่แสดงการลบที่สำคัญ效果สำหรับ PO₄³⁻-P อาจเป็นเพราะแบคทีเรียที่ทำลายไนตริไฟนิ่งและสิ่งมีชีวิตที่สะสมโพลีฟอสเฟต- (PAO) ต่างก็เป็นเฮเทอโรโทรฟิกทั้งคู่ แบคทีเรียที่ทำการดีไนตริไฟติ้งสามารถดูดซับและใช้ VFA ก่อน PAO เพื่อทำการดีไนตริฟิเคชัน และ PAO มีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับแหล่งคาร์บอนมากกว่าแบคทีเรียที่ทำการดีไนตริไฟติ้ง โดยที่อินทรียวัตถุที่ย่อยสลายทางชีวภาพได้ง่ายจะถูกใช้เป็นพิเศษโดยแบคทีเรียที่ทำการดีไนตริไฟติ้ง สิ่งนี้ส่งผลให้แหล่งคาร์บอนถูกดูดซับโดย PAO น้อยลง และ VFA น้อยลงตามลำดับ ส่งผลให้ PHB (โพลี- -ไฮดรอกซีบิวทีเรต) เกิดขึ้นน้อยลงภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน ดังนั้นพลังงานที่จำเป็นสำหรับการปลดปล่อยฟอสฟอรัสจึงลดลงค่อนข้างมาก
การวิจัยเกี่ยวกับกระบวนการ A²/O แสดงให้เห็นว่าเมื่อ HRT เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการกำจัด TP ไม่จำเป็นต้องเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่จะแสดงแนวโน้มของการเพิ่มขึ้นครั้งแรกแล้วลดลง เมื่อ HRT อยู่ที่ 8 ชม. ประสิทธิภาพการกำจัด TP จะสูงที่สุด ซึ่งบ่งบอกถึงประสิทธิภาพการกำจัดที่ดีที่สุด เมื่อ HRT เพิ่มขึ้นเป็น 12 ชั่วโมง ประสิทธิภาพการกำจัด TP จะแสดงแนวโน้มลดลง และประสิทธิภาพการกำจัดฟอสฟอรัสจะลดลง สิ่งนี้บ่งชี้ว่า HRT ที่ยาวเพียงพอจะเป็นประโยชน์ต่อการกำจัด TP อย่างไรก็ตาม เมื่อ HRT เพิ่มขึ้น อัตราการกำจัด TP จะค่อยๆ ลดลง ซึ่งอาจส่งผลเสียต่อการกำจัดฟอสฟอรัส อาจเป็นเพราะหาก HRT มีขนาดใหญ่เกินไป อาจทำให้เกิดตะกอนได้