De retentietijd is een belangrijke parameter bij de behandeling van industrieel water en afvalwater. Het beschrijft de tijd die een medium - bijvoorbeeld water of afvalwater - in een specifiek behandelingsproces of -systeem blijft. De verblijftijd is doorslaggevend voor de efficiëntie van chemische, fysische en biologische processen, omdat het een directe invloed heeft op de reactietijd, de contacttijd met actieve stoffen of de bezinkingsefficiëntie.
In de praktijk wordt de retentietijd vaak hydraulische retentietijd (HRT) genoemd en deze speelt een doorslaggevende rol in het ontwerp van reactoren, bezinktanks, membraanmodules en andere technische systemen.
Inhoudsopgave
Definitie en berekening van verblijftijd
De verblijftijd t wordt berekend uit de verhouding van het volume van een systeem V tot de volumestroom :
- tStilstandtijd (in uren, minuten of seconden)
- VVolume van de reactor, tank of het systeem (in kubieke meter, m3)
- Q: Volumestroom van het medium (in kubieke meter per uur, m3/h)
Factoren die de verblijftijd beïnvloeden:
Systeemontwerp:
- Geometrie en grootte van de reactor of tank.
- Installaties zoals roerwerken of lamellenpakketten.
Bedrijfsparameters:
- Debiet en inlaatvoorwaarden.
- Variabiliteit van de afvalwaterstroom of aanvoer van ruw water.
Type proces:
- Chemische reacties, sedimentatie of biologische afbraakprocessen vereisen verschillende retentietijden.
Het belang van retentietijd in water- en afvalwatertechnologie
1. chemische processen
Precipitatie en flocculatie (CP-systemen)
De retentietijd is van cruciaal belang bij chemische neerslag en daaropvolgende flocculatie in CP-systemen. Beide processen dienen om opgeloste of colloïdale verontreinigingen om te zetten in vaste deeltjes, die vervolgens verwijderd kunnen worden door bezinking of filtratie.
Vorming en stabiliteit van vlokken:
Chemische precipitatie, bijvoorbeeld van zware metalen of fosfaten, vereist voldoende contacttijd met de precipitanten (bv. ijzer- of aluminiumzouten) om onoplosbare verbindingen te vormen. Vervolgens zorgen vlokmiddelenervoor dat de gevormde deeltjes samenklonteren tot grotere vlokken die gemakkelijk kunnen bezinken.- Als de verblijftijd te kort is, blijft de vlokvorming onvolledig, wat de bezinkingsefficiëntie vermindert en resulteert in een troebel effluent.
Optimale menging:
Een gelijkmatige verdeling van de chemicaliën in de reactor is essentieel. Roerders en statische mixers zorgen ervoor dat de precipitanten en flocculanten voldoende tijd hebben om in te werken.
Neutralisatie
Neutralisatie wordt gebruikt om de pH-waarde aan te passen aan een specifiek bereik dat vereist is voor daaropvolgende processen zoals neerslag, biologische afbraakprocessen of lozing in de openbare riolering.
Contacttijd met zuren of basen:
Om de pH-waarde van het medium gelijkmatig aan te passen, moet het zuur of de base voldoende tijd hebben om zich volledig met het water of afvalwater te mengen.Invloed van verblijftijd op reactie-uniformiteit:
- Als de verblijftijden te kort zijn, leidt dit tot pH-schommelingen die latere processen kunnen schaden.
- Een langere verblijftijd zorgt voor een gelijkmatige pH-verdeling en voorkomt plaatselijke overdosering van chemicaliën.
Foto: Ons CP-systeem ALMA CHEM MCW voor de verwijdering van zware metalen, AOX, koolwaterstoffen en cyanide
2. fysische processen
Sedimentatie
Bezinking is een fysisch proces waarbij vaste stoffen door de zwaartekracht uit de vloeistof worden verwijderd. Het wordt uitgevoerd in bezinktanks, lamellenklarifiers of bezinktanks.
Deeltjesgrootte en bezinkingssnelheid:
De verblijftijd moet voldoende zijn zodat deeltjes met verschillende bezinkingssnelheden de tijd hebben om naar de bodem van de tank te bezinken.- Fijne deeltjes hebben een langere verblijftijd nodig omdat hun zinksnelheid lager is.
- Lamellenafscheiders kunnen de effectieve retentietijd verhogen door het bezinkingsgebied te vergroten.
Als de verblijftijd te kort is:
De gesuspendeerde vaste stoffen blijven in het water en verhogen de troebelheid van het effluent, waardoor extra behandeling nodig is.
UV-behandeling
De verblijftijd speelt een belangrijke rol bij UV-behandeling, die vaak wordt gebruikt om water te desinfecteren.
Contacttijd met UV-straling:
Micro-organismen zoals bacteriën, virussen en parasieten worden geïnactiveerd door blootstelling aan UV-licht. De verblijftijd in de UV-kamer is cruciaal voor een voldoende dosis UV-straling.Invloed van de verblijftijd:
- Als de verblijftijd te kort is, blijft de stralingsdosis onvoldoende, waardoor volledige desinfectie niet mogelijk is.
- Optimale retentietijden zorgen voor volledige inactivatie van pathogene organismen en een hoge waterkwaliteit.
Foto: Onze bezinktank met ronde schraper en terugvoer van de biomassa naar de anaerobe behandelingsfase (proces: ALMA BHU GMR)
3. biologische processen
Actiefslibproces
Het actiefslibproces is een aëroob proces waarbij micro-organismen organische stoffen afbreken. De verblijftijd is een belangrijke factor voor de afbraakprestaties en de stabiliteit van het systeem.
Contacttijd tussen micro-organismen en substraten:
De verblijftijd bepaalt hoe lang de micro-organismen hebben om organische stoffen af te breken.Als de verblijftijd te kort is:
Organische stoffen worden niet volledig afgebroken, wat leidt tot een verhoogde COD- en BOD-belasting in het effluent.Optimalisatie van de verblijftijd:
Zorgvuldig ontwerp van de beluchtingstank zorgt ervoor dat de afbraak van organische ladingen efficiënt plaatsvindt en dat tegelijkertijd energie wordt bespaard voor beluchting.
Anaërobe reactoren
In anaerobe zuiveringsprocessen, zoals UASB-systemen (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), wordt organisch materiaal in afwezigheid van zuurstof afgebroken tot methaan en koolstofdioxide. De verblijftijd is bepalend voor de efficiëntie van dit proces.
Methaanproductie:
De micro-organismen hebben een bepaalde verblijftijd nodig om organische stoffen volledig af te breken en methaan te produceren.Als de retentietijd onvoldoende is:
Er blijven organische stoffen in het afvalwater achter en de methaanopbrengst daalt, waardoor de energie-efficiëntie van het systeem afneemt.
Biofiltratie
Biofiltratie is een ander biologisch proces dat gebruik maakt van de retentietijd voor de afbraak van organische stoffen en de verwijdering van verontreinigende stoffen.
Hoe het werkt:
Bij biofiltratiesystemen worden micro-organismen gekoloniseerd op een dragermateriaal waar het water doorheen stroomt. De retentietijd bepaalt hoe lang het water in contact blijft met de micro-organismen.Invloed van de verblijftijd:
- Een langere retentietijd maakt de volledige afbraak van organische stoffen en de verwijdering van verontreinigende stoffen zoals ammonium of nitraten mogelijk.
- Te korte verblijftijden leiden tot onvoldoende reinigingsprestaties.
Voordelen van biofiltratie:
Dankzij de hoge dichtheid van micro-organismen en het compacte ontwerp kunnen biofiltratiesystemen efficiënt werken, zelfs waar de ruimte beperkt is.
Afbeelding: Ons ALMA BHU BioFil biofiltratiesysteem voor het verwijderen van organische restverontreiniging vóór behandeling in omgekeerde osmose systemen (WaterReUse)
Optimalisatie van de verblijftijd
Een geoptimaliseerde verblijftijd garandeert de efficiëntie en kosteneffectiviteit van het behandelingsproces. Let op
Hydraulica en stromingsomstandigheden:
- Vermijden van dode ruimtes of kortsluitstromen, die de effectieve verblijftijd kunnen verkorten.
Grootte en capaciteit van de fabriek:
- De dimensionering van reactoren of tanks moet worden aangepast aan de verwachte volumestromen.
Automatisering en bewaking:
- Dankzij sensortechnologie en procesregeling kan de verblijftijd continu worden aangepast aan fluctuerende voercondities.
Procescombinaties:
- De combinatie van fysische, chemische en biologische processen kan de verblijftijd in afzonderlijke processtappen verkorten.
Foto: Onze ALMA BHU GMR anaerobe biogasinstallatie voor het opwekken van energie uit afvalwater
De uitdagingen
Variërende inlaatomstandigheden:
- Fluctuerende volumestromen of concentraties kunnen de effectieve verblijftijd sterk beïnvloeden.
Onvoldoende dimensionering:
- Een verkeerd ontwerp leidt tot overbelasting van het systeem of een inefficiënte werking.
Kortsluitstromen:
- Ongunstige stromingspatronen kunnen de werkelijke verblijftijd verkorten.
Conclusie
De verblijftijd is een fundamentele parameter in water- en afvalwaterzuivering die de efficiëntie en effectiviteit van een proces bepaalt. Van CP-installaties tot biologische behandelingssystemen, de optimale dimensionering en regeling van de retentietijd speelt een centrale rol bij het voldoen aan wettelijke vereisten en een economische werking.
Met moderne sensortechnologie, zorgvuldige planning en regelmatige procesoptimalisatie kunnen bedrijven ervoor zorgen dat hun systemen de vereiste retentietijd aanhouden en een betrouwbare en duurzame behandeling van water en afvalwater garanderen.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
