זמן החזקה הידראולי (HRT) מתייחס לזמן השהייה הממוצע של שפכים במבנה הטיפול לפי השפה הכתובה. במילים פשוטות, זה הזמן שהביוב חווה מכניסה למתקן הטיהור ועד לזרימה החוצה מהמתקן. שיטת החישוב המקובלת היא לחלק את הנפח האפקטיבי של מבנה הטיפול בכמות הביוב הנכנסת למבנה ליחידת זמן.
HRT=נפח אפקטיבי של כור V / נפח מים מעובד ליחידת זמן Q
לכן, כאשר אנו בונים את המבנה, עלינו להתחשב במלואו בנפח הטיפול היומי, בריכוז המזהמים ובדרישות שיש להשיג לאחר הטיפול.
נפח הטיפול קובע את גודל הבריכה. ריכוז המזהמים משפיע על הזמן והתנאים הנדרשים לתגובה. ריכוזים גבוהים עשויים לדרוש זמני תגובה ארוכים יותר או תהליכי טיפול מורכבים יותר, אשר דורשים נפחי בריכה גדולים יותר או ערבוב יעיל יותר, אוורור ומתקנים אחרים כדי להבטיח תגובה מלאה.
מדדי איכות המים השונים של הקולחים קובעים את תהליך הטיפול הנבחר ואת הפרמטרים העיצוביים של המיכל, כגון זמן החזקה הידראולי ועומס הבוצה.
כמובן, בפעולות הייצור שלנו בפועל, זמן השמירה ההידראולי מושפע גם מגורמים רבים אחרים. לדוגמה, איכות וכמות המים הזורמים, שינויי טמפרטורה עונתיים.
- השפעת הטמפרטורה על HRT
הטמפרטורה משפיעה על פעילותם של מיקרואורגניזמים. בטמפרטורות נמוכות, קצב חילוף החומרים של המיקרואורגניזמים יורד, מה שעשוי לרדת לפחות מ-50% מהפעילות בקיץ, וכתוצאה מכך לעלייה של פי 1.5 בערך מה-HRT הנחוץ לשמירה על אותה יעילות טיפול.
- השפעת איכות המים המשפיעה על HRT
ריכוזים גבוהים של עומסי מזהמים דורשים HRT ארוך יותר כדי להבטיח זמן פירוק ביולוגי מספיק.
- השפעת יחס תזונה (C:N:P) על HRT
יחס תזונתי לא מאוזן יעכב את צמיחתם של מיקרואורגניזמים וישפיע על יעילות הטיפול בשפכים. לדוגמה, יחס C:N נמוך עשוי להוביל לניטריפיקציה מוגבלת, אשר יש לפצות על ידי הגדלת HRT כדי להבטיח הסרת חנקן יעילה.
- השפעת ה-pH על HRT
טווח ה-pH המתאים יכול להגביר את הפעילות המטבולית של מיקרואורגניזמים, ובכך להפחית את ה-HRT הנדרש. להיפך, ערך pH לא מתאים יקטין את פעילות החיידקים ויגביר את דרישות הטיפול הורמונלי. לדוגמה, התאמת ערך ה-pH מ-7.5 ל-6.5 עשויה להגביר את ה-HRT של תהליך הניטריפיקציה בכ-20%, מכיוון שחיידקים מחנקים רגישים יותר לשינויי pH.
- השפעת חומרים רעילים על HRT
נוכחות של מתכות כבדות או תרכובות אורגניות רעילות במי השפעת תעכב את הפעילות המיקרוביאלית ותגביר את דרישות ה-HRT.
אז אילו השפעות יהיו לזמן שמירה הידראולי על התהליך שלנו?
ראשית, אנו מפרטים מספר השפעות אפשריות של טיפול הורמונלי קצר מדי:
א. השפעת טיפול לקויה: זמן לא מספיק לביוב למגע ולהגיב עם מיקרואורגניזמים, וכתוצאה מכך להסרה לא מספקת של מזהמים כמו חומרים אורגניים, חנקן וזרחן, וקשה לעמוד בתקני איכות מי הקולחין.
ב. גדילה מוגבלת של חיידקים: למיקרואורגניזמים אין מספיק זמן לספוג חומרי הזנה ולבצע פעילות מטבולית, העלולה להשפיע על גדילתם ורבייתם, ובכך להפחית את הפעילות הביולוגית והיציבות של מערכת הטיפול.
ג. ביות בוצה קשה: הוא אינו תורם לביות והסתגלות של קהילות מיקרוביאליות, וקשה ליצור קהילות חיידקים דומיננטיות המסתגלות לאיכות מים ספציפית.
ד. עמידות פגיעה חלשה: יכולתה של מערכת הטיפול להתמודד עם השפעות כגון תנודות באיכות המים המשפיעים ובנפח המים פוחתת, ונוטה להתרחש פעולה לא יציבה.
ה. להגדיל את נטל הטיפולים הבאים: עקב טיפול מקדים לא מספיק, נכנסים יותר מזהמים ליחידת הטיפול העוקבת, מה שמגדיל את הקושי והעלות של הטיפול הבא.
ו. לא תורם להיווצרות ויציבות של ביופילם: לתהליך הטיפול בשיטת הביופילם, זמן שמירה הידראולי קצר מדי עלול לא לאפשר לביופילם לגדול ולהתבגר במלואו, מה שישפיע על השפעת הטיפול שלו.
ז. השפעה על התגובה של חומרים כימיים: אם קיים קישור להוספת חומרים כימיים לטיפול, זמן שמירה הידראולי קצר מדי עלול לגרום לערבוב לא אחיד של החומר והביוב, לתגובה לא מספקת ולהפחית את השפעת השימוש בחומר.
ההשפעות של טיפול הורמונלי ארוך מדי עשויות להיות:
א, צמיחה מופרזת של מיקרואורגניזמים במערכת, HRT ארוך מדי עלול לגרום להזדקנות ולנפיחות של הבוצה, להפחית את ביצועי השקיעה של הבוצה ולהגביר את ריכוז המוצקים המרחפים (SS) בשפכים. הקשר בין גיל בוצה (SRT) ל-HRT מראה ש-SRT צריך להיות לפחות 2-3 פעמים של HRT כדי לשמור על פעילות הבוצה. כמובן, הארכה קצרה של זמן השמירה ההידראולית לרוב אינה גורמת להשפעה שלילית רבה מדי, מכיוון שלמערכת הטיפול יש חציצה ויכולת הסתגלות מסוימת.
ב. זמן השמירה של הביוב במיכל האוורור גדל. אם עוצמת האוורור אינה מותאמת בהתאם, קל לגרום לאוורור מוגזם. לצרוך יותר חשמל ולהגדיל את עלויות התפעול. הפוך את מבנה גוש הבוצה לרופף, דבר שאינו תורם לטיפול בשקיעה לאחר מכן.
ג. הגדלת עלויות תשתית ותפעול על מנת להשיג זמן שמירה הידראולי ארוך מדי, ייתכן שיהיה צורך לבנות נפח גדול יותר של מיכלי טיפול, מה שמגדיל את ההשקעה בתשתיות. המשמעות היא גם צריכת אנרגיה גבוהה יותר ועלויות תחזוקה.
ד. הסביבה האנאירובית נהרסת: אם זמן השמירה ארוך מדי, חמצן עלול להתערבב באזור שאמור היה להיות בסביבה האנאירובית, להשפיע על תהליך שחרור הזרחן של חיידקי פוליפוספט, ובכך להפחית את אפקט סילוק הזרחן. זה גם עלול לגרום למיקרואורגניזמים אחרים לצמוח יתר על המידה, להתחרות בחיידקי פוליפוספט על רכיבי תזונה ומרחב מחיה מוגבלים, להשפיע על הצמיחה והמטבוליזם של חיידקי פולי-פוספט, ולהפריע ליעילות סילוק הזרחן.
ה. תסיסה אנאירובית של בוצה: זמן רב מדי עלול לגרום לתסיסה אנאירובית של הבוצה המשקעת, לייצר מתאן וגזים אחרים, לגרום לבוצה לצוף ולהשפיע על אפקט המשקעים.
ו. כשל של חומר כימי: אם נעשה שימוש בחומרים כימיים בתהליך המשקעים, זמן שמירה הידראולי ארוך מדי עלול לגרום לחומר להתפרק או להגיב עם חומרים אחרים ולהיכשל, ולהשפיע על אפקט המשקעים.
ז. חוסר איזון תזונתי. החומרים התזונתיים בביוב עלולים להצטמצם יתר על המידה, וכתוצאה מכך חוסר איזון ביחס התזונתי הנדרש לצמיחת חיידקים, אשר אינו תורם לחילוף חומרים נורמלי ורבייה של מיקרואורגניזמים.
בדרך כלל אנו משתמשים בשיטות הבאות כדי להאריך את זמן השמירה ההידראולית.
הפחת את כמות המים לטיפול: זוהי דרך ישירה יותר, אך היא עשויה להשפיע על יעילות הטיפול ועל קנה המידה.
הגדל את נפח מיכל התגובה: על ידי הרחבה או שיפוץ של מיכל התגובה, הגדל את הנפח האפקטיבי שלו, ובכך האריך את זמן האחזקה ההידראולית. על ידי שינוי מצב הזרימה בתוך הכור, כגון שימוש בצורת U או עיצוב רב-תאי, ניתן להגדיל את נתיב הזרימה של הביוב בתוך הכור, ובכך להרחיב את ה-HRT.
התאם את זרימת הכניסה והיציאה: הפחתת זרימת הכניסה או הפחתת זרימת היציאה יכולה גם להשיג הארכה של זמן השמירה ההידראולית. כאשר זמן השמירה ההידראולית מוארך על ידי שליטה בזרימת היציאה לקטן יותר, אם זרימת הכניסה תישאר ללא שינוי, מפלס הנוזל בבריכה יעלה. זה מציב דרישות מסוימות על קיבולת המיכל. אם קיבולת המיכל קטנה מדי, העלייה במפלס הנוזל עלולה להביא לשורה של בעיות, כגון הגדלת הסיכון לגלישה ופגיעה בפעולה הרגילה של מערכת הטיפול. ישנן גם דרכים להגדיל את זמן השמירה ההידראולית תוך זמן קצר על ידי התאמת יחס הזרימה החוזרת, אך זה בדרך כלל גורם לבעיות אחרות.
הארכה נכונה של זמן השמירה ההידראולית בטווח סביר מועילה בדרך כלל להסרת מזהמים. זה מאפשר לביוב לקבל יותר זמן מגע ותגובה עם מיקרואורגניזמים, כימיקלים וכו', מה שעוזר לשפר את הפירוק של חומרים אורגניים ויעילות סילוק החנקן והזרחן.
לדוגמה, עבור חומר אורגני שקשה להתפרק, זמן שמירה הידראולי ארוך יותר יכול להגדיל את הסיכוי שלו להתפרק; בתהליך של דניטריפיקציה ביולוגית והסרת זרחן, זה יכול גם לספק תנאים נוחים יותר לצמיחה ולמטבוליזם של מיקרואורגניזמים, ובכך לשפר את השפעת ההסרה של חנקן וזרחן.
זמן השמירה ההידראולי של גוף המיכל הוא בטווח הנפוץ:
- מיכל אנאירובי: 1-2 שעות מיכל שקיעת קרישה 1.5 - 3 שעות
- מיכל אנוקסי: 2-4 שעות מיכל ויסות: 4 - 24 שעות
- מיכל חיטוי: 0.5 - 2 שעות.
- מסנן סיבים: 0.5 - 1 שעה
- מיכל אירובי: 4-8 שעות
- מיכל החמצה: 4-6 שעות,
- מיכל שיקוע חול: בין 30 שניות ל-2 דקות
הנתונים לעיל הם רק לעיון. יש להתאים את ה-HRT בפועל בהתאם למאפייני הביוב הספציפיים, יעדי הטיפול ותנאי הסביבה, ולהתייחס לתקנים לאומיים ומקומיים רלוונטיים. בעת תכנון והפעלת מכוני טיהור שפכים, יש לבצע אופטימיזציה בשילוב עם התנאים בפועל. יש לציין כי זמנים אלו הם ערכים מנחים תיאורטיים וייתכן שיהיה צורך להתאים אותם בהתאם לתנאים בפועל בפעולה בפועל.