कम -लोड ब्लोअर वातन बेसिन: तकनीकी बुनियादी बातें और परिचालन प्रबंधन गाइड

कम लोड ब्लोअर वातन बेसिन के तकनीकी बुनियादी सिद्धांत और परिचालन प्रबंधन

1. सिंहावलोकन

1.1 ब्लोअर वातन बेसिन का संचालन सिद्धांत

आमतौर पर चीन में उपयोग किए जाने वाले ब्लोअर वातन में मुख्य रूप से फैला हुआ, सर्पिल और सूक्ष्म वातन प्रकार शामिल हैं। एक वातन बेसिन में आम तौर पर एक वातन प्रणाली, बेसिन संरचना और इनलेट/आउटलेट पोर्ट शामिल होते हैं, जो सक्रिय कीचड़ अपशिष्ट जल उपचार में एक महत्वपूर्ण संरचना के रूप में कार्य करते हैं। सामान्य वातन विधियाँ यांत्रिक और ब्लोअर वातन हैं। ब्लोअर वातन प्रणालियों में आम तौर पर विशेष वायुयान और ब्लोअर शामिल होते हैं। बेसिनों को अक्सर कई डिब्बों में विभाजित किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक स्वतंत्र प्रभावशाली फ़ीड में सक्षम होता है। अपशिष्ट जल बेसिन में प्रवेश करता है और विपरीत छोर से बाहर निकल जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान, हवा को कंप्रेसर के माध्यम से बेसिन तल पर डिफ्यूज़र तक पहुंचाया जाता है और बुलबुले के रूप में छोड़ा जाता है।

1.2 ब्लोअर वातन बेसिन पर संबंधित अनुसंधान

चेंग डंडन एट अल द्वारा अनुसंधान। पाया गया कि चीन के नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों (डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी) में वातन ब्लोअर कुल ऊर्जा का लगभग 60% उपभोग करते हैं। वातायन प्रणाली को बुद्धिमान पीआईडी ​​बंद के साथ एकीकृत करना {{3}घुलनशील ऑक्सीजन (डीओ) के लिए लूप नियंत्रण और ब्लोअर ऊर्जा बचत रणनीतियों को लागू करना डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी वातन प्रणालियों में उच्च ऊर्जा खपत को प्रभावी ढंग से संबोधित कर सकता है, जिससे इसे 30% से अधिक कम किया जा सकता है।

लियू ज़ियाओकी एट अल। ऊर्जा की खपत को कम करते हुए उपचार के दौरान अपशिष्ट जल में ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ाने के लिए बिखरे हुए प्रवाह वाले वायुयानों का उपयोग किया गया। इससे एकसमान जलवायु मिश्रण और वितरण भी प्राप्त हुआ, जिससे एरेटर इंस्टालेशन लेवलिंग के लिए सटीक आवश्यकता कम हो गई।

चांग काई एट अल. मूल वायु संग्रह मोड को संशोधित करके पारंपरिक वातन बेसिन प्रणाली के प्रदर्शन में सुधार किया गया। उन्होंने पारंपरिक माइक्रोपोरस एरेटर को उच्च ऑक्सीजन स्थानांतरण क्षमता वाले सिलिकॉन प्लेट माइक्रोपोरस एरेटर से बदल दिया और सिंगल{3}पास स्ट्रेट{4}फ्लो वातन बेसिन को तीन{5}पास सर्पेंटाइन फ्लो बेसिन से प्रतिस्थापित किया। सटीक वातन नियंत्रण को शामिल करने से सिस्टम में और वृद्धि हुई है, जिससे पारंपरिक ब्लोअर वातन विधियों में उच्च ऊर्जा खपत, कम दक्षता और खराब द्रव्यमान हस्तांतरण के मुद्दों का समाधान हुआ है।

1.3 ब्लोअर वातन बेसिन का परिचालन प्रबंधन

अपशिष्ट जल उपचार में ब्लोअर वातन बेसिन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। "विभिन्न अपशिष्ट धाराओं के लिए अलग-अलग उपचार" के सिद्धांत का पालन करते हुए, एक विशिष्ट WWTP की खारा अपशिष्ट जल उपचार इकाई मुख्य रूप से वायुमंडलीय वैक्यूम आसवन, छीने गए शुद्ध पानी, क्षारीय तटस्थता अपशिष्ट जल और कुछ सतह पर तैरनेवाला और उच्च लवणता वाले अपशिष्ट जल को संभालती है। इस इकाई में तीन चरण वाली जैविक उपचार प्रणाली है, जिसमें द्वितीयक चरण के रूप में ब्लोअर वातन बेसिन है। इसकी प्रभावशाली औसत रासायनिक ऑक्सीजन मांग (सीओडी) लगातार 100 मिलीग्राम/लीटर से नीचे है, जो इसे कम लोड सक्रिय कीचड़ प्रक्रिया के रूप में वर्गीकृत करती है। उपकरण उन्नयन के अलावा, इष्टतम संचालन बनाए रखने के लिए प्रक्रिया मापदंडों के सावधानीपूर्वक नियंत्रण और समायोजन की आवश्यकता होती है।

2. सुविधा अवलोकन

2.1 खारा अपशिष्ट जल उपचार इकाई प्रक्रिया प्रवाह

इकाई एक "समानीकरण + तेल पृथक्करण + दो-चरण प्लवनशीलता + तीन-चरणीय जैविक उपचार" प्रक्रिया का उपयोग करती है, जिसमें उपचारित अपशिष्ट को एक पॉलिशिंग इकाई में भेजा जाता है। तेल विभाजक एक संयुक्त क्षैतिज प्रवाह और झुकी हुई प्लेट डिजाइन का उपयोग करता है। दो प्लवनशीलता चरण क्रमशः भंवर गुहिकायन वायु प्लवनशीलता (सीएएफ) और आंशिक भाटा दबाव विघटित वायु प्लवनशीलता (डीएएफ) का उपयोग करते हैं। तीन जैविक चरण क्रमिक रूप से हैं: शुद्ध ऑक्सीजन वातन टैंक III, ब्लोअर वातन टैंक, और माध्यमिक जैव रासायनिक टैंक (ईएम -बीएएफ)। प्रक्रिया प्रवाह को इसमें दिखाया गया हैचित्र 1.

2.2 ब्लोअर वातन बेसिन विवरण

ब्लोअर वातन बेसिन एक पुनर्निर्मित सुविधा है जिसे मूल रूप से 1995 में एक तैलीय अपशिष्ट जल उपचार इकाई के हिस्से के रूप में बनाया गया था। यह 3,888 वर्ग मीटर की प्रभावी मात्रा और लगभग 17.6 घंटे के वर्तमान हाइड्रोलिक अवधारण समय (एचआरटी) के साथ एक पारंपरिक प्लग प्रवाह वातन डिजाइन का उपयोग करता है। बेसिन दो समानांतर ट्रेनों में संचालित होता है, प्रत्येक में चार डिब्बे होते हैं। सक्रिय कीचड़ चयापचय के लिए ऑक्सीजन प्रदान करने के लिए केन्द्रापसारक ब्लोअर द्वारा आपूर्ति किए गए एरेटर को नीचे स्थापित किया जाता है। यह दो सेकेंडरी क्लीरिफायर (Φ18m x 5m) से भी सुसज्जित है।

तीन - चरण वाली जैविक प्रणाली के भीतर:

• चरण 1 (शुद्ध ऑक्सीजन वातन टैंक III): प्राथमिक कार्य सीओडी हटाना है।
• स्टेज 2 (ब्लोअर वातन टैंक): प्राथमिक कार्य अमोनिया नाइट्रोजन (NH₃-N) को हटाना है, द्वितीयक कार्य आगे COD को हटाना है।
• चरण 3 (माध्यमिक जैव रासायनिक टैंक - ईएम-बीएएफ): अंतिम पानी की गुणवत्ता सुनिश्चित करते हुए, प्रवाहित COD और NH₃{0}}N को और अधिक चमकाने का कार्य।

2.3 ब्लोअर वातन बेसिन प्रभावशाली और प्रवाह गुणवत्ता

ब्लोअर वातन बेसिन का प्रभाव शुद्ध ऑक्सीजन वातन टैंक III से आता है, प्रदूषक सीमा के साथ: CODcr 300 mg/L से कम या उसके बराबर, NH₃{1}}N 30 mg/L से कम या उसके बराबर, निलंबित ठोस (SS) 50 mg/L से कम या उसके बराबर।

इसका प्रवाह माध्यमिक बायोकेमिकल टैंक को सीमा के साथ खिलाता है: CODcr 120 mg/L से कम या उसके बराबर, NH₃-N 30 mg/L से कम या उसके बराबर, SS 50 mg/L से कम या उसके बराबर।

सेकेंडरी बायोकेमिकल टैंक से अंतिम प्रवाह को मिलना चाहिए: CODcr 70 mg/L से कम या उसके बराबर, पेट्रोलियम 5 mg/L से कम या उसके बराबर, NH₃-N 3 mg/L से कम या उसके बराबर।

पूरे 2021 में, बेसिन का औसत प्रभावशाली CODcr 67.094 mg/L था, और औसत NH₃-N 23.098 mg/L था, दोनों डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा करते थे। हालाँकि, उल्लेखनीय रूप से कम प्रभावशाली सीओडी के कारण सक्रिय कीचड़ के लिए कार्बन स्रोत की कमी हो गई, जिससे इसका सामान्य चयापचय प्रभावित हुआ। इसके विपरीत, मिश्रित शराब में पर्याप्त अमोनिया नाइट्रोजन और कम कार्बनिक प्रदूषक सांद्रता ने नाइट्रीकरण को बढ़ावा दिया, जो प्रभावी ढंग से आगे बढ़ा।

3. परिचालन प्रभावित करने वाले कारक और नियंत्रण उपाय

3.1 कम प्रभावशाली भार और कीचड़ उम्र बढ़ने का प्रभाव

डिज़ाइन सीमा (300 मिलीग्राम/लीटर से कम या उसके बराबर) और माइक्रोबियल कार्बन मांग (लगभग {{3%) मिलीग्राम/लीटर बीओडी₅){4}} दोनों के नीचे 67.094 मिलीग्राम/लीटर पर प्रभावशाली सीओडी के साथ सक्रिय कीचड़ में कार्बन स्रोत की कमी का अनुभव हुआ। कम भार के कारण कीचड़ का विकास धीमी गति से हुआ, जिससे इसकी उम्र बढ़ने और ढीली संरचना बनने का खतरा हो गया। पुराना, मृत कीचड़ से बना मैल द्वितीयक स्पष्टीकरण सतह पर तैर रहा है। मैल संग्रह उपकरण की कमी के कारण, यह मैल अपशिष्ट जल के साथ बह गया, जिससे गंदगी पैदा हुई, सीओडी और एसएस सीमा पार हो गई, और बाद में डाउनस्ट्रीम सेकेंडरी बायोकेमिकल टैंक पर ओवरलोड हो गया, जिससे इसकी अंतिम अपशिष्ट गुणवत्ता प्रभावित हुई।

countermeasure: ऑपरेटिंग टीम ने मिश्रित शराब निलंबित ठोस (एमएलएसएस) एकाग्रता को नियंत्रित किया। 30 मिनट के स्लज वॉल्यूम इंडेक्स (एसवीआई) परीक्षण के लिए 1000 एमएल स्नातक सिलेंडर का उपयोग करके, उन्होंने एसवीआई को 20% के आसपास बनाए रखा, जो लगभग 2 ग्राम/लीटर के एमएलएसएस के अनुरूप है। यह कीचड़ की उम्र बढ़ने, तैरने और पानी की गुणवत्ता में गिरावट को रोकने के साथ संतुलित प्रदूषक हटाने की दक्षता है। धीमी गति से कीचड़ वृद्धि का मतलब न्यूनतम और दुर्लभ कीचड़ बर्बादी है, जिससे नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया को उनके न्यूनतम पीढ़ी के समय से अधिक निवास समय की अनुमति मिलती है, जिससे नाइट्रीकरण को और बढ़ावा मिलता है।

3.2 घुलित ऑक्सीजन (डीओ) नियंत्रण का प्रभाव

सक्रिय कीचड़ में सूक्ष्मजीव मुख्य रूप से एरोबिक होते हैं, जिन्हें आमतौर पर 1 - 3 मिलीग्राम/एल के बीच डीओ की आवश्यकता होती है। कॉर्पोरेट मानकों ने पारंपरिक प्लग-फ्लो वातन बेसिन के लिए डीओ रेंज 2-4 मिलीग्राम/लीटर निर्धारित की है, नाइट्रीकरण के लिए डीओ की आवश्यकता आमतौर पर 2.0 मिलीग्राम/लीटर से कम नहीं होती है। वर्तमान कम प्रभावशाली भार और एमएलएसएस एकाग्रता में और कमी ने डीओ मांग को कम कर दिया, जिससे नियंत्रण चुनौतीपूर्ण हो गया। पूर्ण मिश्रण बनाए रखने से अक्सर डीओ को 4 मिलीग्राम/लीटर से ऊपर बढ़ाया जाता है, जबकि लक्ष्य सीमा के भीतर डीओ को नियंत्रित करने से कभी-कभी कुछ क्षेत्रों में अपर्याप्त मिश्रण होता है, जिससे कीचड़ जमा हो जाता है।

इसके अलावा, उच्च डीओ कार्बनिक पदार्थ के अपघटन को तेज करता है, जिससे कीचड़ की उम्र बढ़ जाती है। इसलिए, व्यवहार में, डीओ को 3 मिलीग्राम/लीटर के आसपास नियंत्रित किया जाता है। इसके अतिरिक्त, मिश्रण की एकरूपता में सुधार करने, निष्क्रिय फ़्लॉक्स को फिर से सक्रिय करने और सक्रिय बायोमास को बनाए रखने के लिए सभी वायु वाल्वों को लगभग मासिक रूप से समायोजित किया जाता है।

3.3 जल तापमान का प्रभाव

तापमान सूक्ष्मजीवी गतिविधि को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। उपयुक्त तापमान गतिविधि को बढ़ावा देता है, जबकि कम तापमान इसे रोकता या कम करता है, और उच्च तापमान शरीर विज्ञान को बदल सकता है या मृत्यु का कारण बन सकता है। इस प्रणाली में, थर्मोफिलिक बैक्टीरिया मुख्य कार्यात्मक समूह हैं। सिस्टम सुरक्षा के लिए, तापमान आमतौर पर 15-35 डिग्री के बीच बनाए रखा जाता है, हालांकि उपयुक्त सीमा 10-45 डिग्री है। 30 डिग्री से अधिक तापमान नाइट्रिफायर प्रोटीन को विकृत कर सकता है, जिससे उनकी गतिविधि कम हो सकती है। सक्रिय कीचड़ में COD को नष्ट करने वाले और नाइट्रिफाइंग दोनों प्रकार के बैक्टीरिया होते हैं, नाइट्रीकरण की इष्टतम सीमा 5-30 डिग्री होती है।

खारे अपशिष्ट जल के प्रभाव में उच्च तापमान वाली धाराएँ होती हैं। पिछली घटनाओं में लगातार कई दिनों तक तापमान 40 डिग्री से अधिक रहा, जिससे कीचड़ का विघटन हुआ, सीओडी {{3}डिग्रेडर्स और नाइट्रिफायर्स की मृत्यु हुई, और सिस्टम ध्वस्त हो गया। इसके बाद, कीचड़ के तापमान की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए डिस्चार्ज तापमान को सख्ती से नियंत्रित करने के लिए 40 डिग्री से अधिक नहीं होने के लिए इक्वलाइजेशन टैंक एफ्लुएंट लाइन पर एक थर्मामीटर स्थापित किया गया था। 2021 में नाइट्रिफिकेशन को प्रभावित करने वाली कोई समान घटना नहीं हुई।

3.4 क्षारीयता का प्रभाव

प्रासंगिक उद्यम मानकों के अनुसार, अमोनिया हटाने के लिए सक्रिय कीचड़ का उपयोग करते समय, अमोनिया नाइट्रोजन अनुपात में प्रभावशाली कुल क्षारीयता 7.14 से कम नहीं होनी चाहिए; अन्यथा, क्षारीयता को पूरक किया जाना चाहिए। 30 मिलीग्राम/लीटर के डिज़ाइन प्रभावशाली NH₃-N और 23.098 mg/L के वास्तविक औसत के साथ, आवश्यक कुल क्षारीयता 214.2 mg/L से कम नहीं है। वर्तमान में, प्रभावशाली क्षारीयता अपर्याप्त है, प्रक्रिया की मांगों को पूरा करने के लिए दैनिक सोडा ऐश (Na₂CO₃) जोड़ने की आवश्यकता होती है।

3.5 पीएच और विषाक्त पदार्थों का प्रभाव

Activated sludge microorganisms thrive in a pH range of 6.5–8.5. Below pH 4.5, protozoa largely disappear, most microbial activity is inhibited, fungi become dominant, floc structure is destroyed, and sludge bulking can occur. Above pH 9, metabolism is severely affected, causing floc disintegration and bulking. Wastewater with pH >10 या<5 should be neutralized before entering the aeration basin.

एरोबिक माइक्रोबियल चयापचय पीएच परिवर्तनों को मध्यम रूप से बफर कर सकता है। उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन यौगिक का उपयोग नाइट्रीकरण के दौरान पीएच को कम कर सकता है, जबकि डीकार्बाक्सिलेशन क्षारीय एमाइन का उत्पादन करता है, जिससे पीएच बढ़ता है। यह लंबे समय तक हल्के अम्लीय/क्षारीय अपशिष्ट जल के अनुकूलन की अनुमति देता है। अपशिष्ट जल की अंतर्निहित क्षारीयता पीएच गिरावट को रोकने में भी मदद करती है।

हालाँकि, भारी पीएच बदलाव (उदाहरण के लिए, अम्लीय प्रणाली में अचानक क्षारीय प्रवाह) रोगाणुओं को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है और संचालन को बाधित कर सकता है। इसलिए, निराकरण की आवश्यकता विशिष्ट मामले पर निर्भर करती है। मामूली, लगातार पीएच उतार-चढ़ाव, विशेष रूप से कमजोर एसिड/क्षार के साथ, तटस्थता की आवश्यकता नहीं हो सकती है। बड़े उतार-चढ़ाव के लिए pH को तटस्थ में समायोजित करने की आवश्यकता होती है।

नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया अत्यधिक पीएच संवेदनशील होते हैं, इष्टतम नाइट्रीकरण पीएच 7.2-8.0 पर होता है, जबकि सामान्य रोगाणु 6.5-8.5 पसंद करते हैं। विशिष्ट औद्योगिक अपशिष्ट जल के लिए, जहरीले पदार्थ के प्रकार अक्सर तय होते हैं, लेकिन सांद्रता और निर्वहन की मात्रा में उतार-चढ़ाव होता है। संतुलन के अलावा, प्रभावशाली विषाक्त पदार्थ के स्तर की निगरानी और नियंत्रण किया जाना चाहिए। कीचड़ अनुकूलन के बाद, अनुकूलन डिग्री और परिचालन अनुभव के आधार पर अधिकतम प्रभावशाली एकाग्रता सीमा स्थापित की जानी चाहिए। लंबे समय तक अधिकता के लिए प्रवाह को कम करने, कीचड़ रीसाइक्लिंग को बढ़ाने, या माइक्रोबियल विषाक्तता और उपचार विफलता को रोकने के लिए ऑक्सीजनेशन को बढ़ाने जैसे उपायों की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, बेसिन के प्रवाह में माइक्रोबियल विषाक्तता पैदा करने वाला कोई जहरीला पदार्थ नहीं पाया गया है।

3.6 प्रभावशाली शॉक भार का प्रभाव

प्रभावशाली COD मामूली उतार-चढ़ाव के साथ स्थिर रूप से कम रहता है, और NH₃-N और कुल नाइट्रोजन (TN) भी लंबी अवधि में अपेक्षाकृत स्थिर सीमा के भीतर रहते हैं। नाइट्रिफ़ायर जनसंख्या अपेक्षाकृत स्थिर रहती है। हालाँकि, उनकी धीमी वृद्धि दर के कारण, प्रभावशाली NH₃-N या TN में अचानक, महत्वपूर्ण वृद्धि बेसिन की निष्कासन क्षमता को संतृप्त कर सकती है, जिससे प्रवाहित NH₃-N और TN गुणवत्ता से समझौता हो सकता है।

सैद्धांतिक रूप से, माइक्रोबियल एन और पी की मांग 100:5:1 के बीओडी₅:एन:पी अनुपात का अनुसरण करती है। हालाँकि, एन और पी सामग्री औद्योगिक अपशिष्ट जल के प्रकार के साथ बहुत भिन्न होती है। कुछ अपशिष्ट जल में एन और पी की मात्रा अधिक होती है, जिसे मानकों को पूरा करने के लिए हटाने की आवश्यकता होती है। अन्य में कमी है, चयापचय को सीमित करने से बचने के लिए पूरकता की आवश्यकता होती है। कम एन/पी अपशिष्ट जल का उपचार करने वाले ऑपरेटिंग बेसिन के लिए, लगभग 10 मिलीग्राम/एल एनएच₃{7}एन और 5 मिलीग्राम/एल फॉस्फेट का प्रभावशाली स्तर माइक्रोबियल जरूरतों को पूरा कर सकता है। इनके नीचे लंबे समय तक रहने पर बढ़ी हुई एन/पी खुराक की आवश्यकता होती है।

दैनिक संचालन के लिए सभी प्रभावशाली धाराओं और इक्वलाइज़ेशन टैंक के प्रवाह के साथ-साथ समायोजन टैंकों से रीसायकल प्रवाह में NH₃{0}}N और TN की नज़दीकी निगरानी की आवश्यकता होती है, ताकि डाउनस्ट्रीम पॉलिशिंग यूनिट पर ओवरलोडिंग और अंतिम डिस्चार्ज जल सुरक्षा को खतरे से बचाया जा सके।

4. निष्कर्ष

खारे अपशिष्ट जल उपचार इकाई में कोर नाइट्रिफिकेशन रिएक्टर के रूप में, ब्लोअर वातन बेसिन को पानी के तापमान, प्रभावशाली NH₃-N, और TN की दैनिक निगरानी की आवश्यकता होती है। एमएलएसएस सांद्रता का सख्त नियंत्रण, डीओ को 3 मिलीग्राम/लीटर के आसपास बनाए रखना और पर्याप्त क्षारीयता सुनिश्चित करना आवश्यक है। इन अनुकूलित उपायों के तहत, सिस्टम उत्कृष्ट प्रवाह गुणवत्ता के साथ स्थिर रूप से चलता है: औसत COD 54.213 mg/L, NH₃{5}}N 9.678 mg/L, और SS 23.849 mg/L, जो पूरी तरह से सेकेंडरी बायोकेमिकल टैंक की प्रभावशाली आवश्यकताओं को पूरा करता है। उपकरण की विश्वसनीयता और सिस्टम उपचार दक्षता सुनिश्चित करने के लिए कई पहलुओं से चल रहे परीक्षण, सारांश और अनुकूलन भी महत्वपूर्ण हैं।