दक्षिणी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र में -सीटू क्षमता विस्तार के लिए एमबीबीआर प्रक्रिया रेट्रोफिट का विश्लेषण

दक्षिणी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र में एमबीबीआर प्रक्रिया रेट्रोफिट के प्रभाव का विश्लेषण

अक्टूबर 2023 में पीपुल्स रिपब्लिक ऑफ चाइना के आवास और शहरी ग्रामीण विकास मंत्रालय द्वारा जारी "2022 चीन शहरी निर्माण स्थिति बुलेटिन" से पता चलता है कि 2022 के अंत तक, चीन में अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों की उपचार क्षमता 216 मिलियन m³/d तक पहुंच गई थी, जो कि प्रति वर्ष 4.04% की वृद्धि थी। 2013 से लगातार 10 वर्षों तक उपचारित अपशिष्ट जल की कुल मात्रा में वृद्धि की प्रवृत्ति रही है। शहरों के तेजी से विकास के साथ अपशिष्ट जल निर्वहन में वृद्धि हुई है, और अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के विस्तार और नवीकरण के लिए आवश्यक भूमि और शहरी विकास भूमि के बीच विरोधाभास तेजी से प्रमुख होता जा रहा है।

मौजूदा अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों की क्षमता का विस्तार करने के लिए, पारंपरिक सक्रिय कीचड़ प्रक्रिया आम तौर पर संयंत्र विस्तार की विधि को अपनाती है। जैसे-जैसे विस्तार की मात्रा बढ़ती है, भूमि अधिग्रहण की लागत धीरे-धीरे बढ़ती है, और निर्माण अवधि बढ़ जाती है। मौजूदा अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र के भीतर उपचार क्षमता के दोहन को गहरा करना शहरी अपशिष्ट जल उपचार क्षमता को और बढ़ाने और शहरी विकास और भूमि उपयोग के बीच विरोधाभास को कम करने के लिए एक प्रभावी उपाय है। मूविंग बेड बायोफिल्म रिएक्टर (एमबीबीआर) की शुरुआत 1980 के दशक के अंत में नॉर्वे में हुई थी। यह कार्यात्मक बैक्टीरिया के संवर्धन को बढ़ाता है और इस प्रकार बायोफिल्म बनाने के लिए जैविक टैंक में निलंबित वाहक जोड़कर सिस्टम की उपचार क्षमता में सुधार करता है। मूल जैविक प्रणाली में "एम्बेडेड" होने में सक्षम होने की अपनी विशेषता के कारण, इसका व्यापक रूप से अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के उन्नयन और नवीनीकरण में उपयोग किया जाता है, जिससे नई भूमि को जोड़े बिना यथास्थान क्षमता वृद्धि प्राप्त की जा सकती है। इसके अलावा, मेम्ब्रेन बायोरिएक्टर (एमबीआर) और हाई कंसंट्रेशन कंपोजिट पाउडर कैरियर बायोलॉजिकल फ्लुइडाइज्ड बेड (एचपीबी) जैसी अन्य भूमि-बचत रेट्रोफिट प्रक्रियाओं की तुलना में, एमबीबीआर प्रक्रिया को समय-समय पर प्रतिस्थापन या वाहक की पुनःपूर्ति की आवश्यकता नहीं होती है, जो इसे आर्थिक रूप से अधिक लाभप्रद बनाती है।

यह लेख एक उदाहरण के रूप में दक्षिणी चीन में अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र में एमबीबीआर प्रक्रिया का उपयोग करके क्षमता विस्तार रेट्रोफिट पर आधारित है। यह रेट्रोफ़िट से पहले और बाद में संयंत्र के परिचालन प्रदर्शन, एमबीबीआर ज़ोन के नाइट्रीकरण प्रदर्शन और माइक्रोबियल समुदाय संरचना का विश्लेषण करता है, जो कि -सीटू क्षमता विस्तार में एमबीबीआर प्रक्रिया की व्यावहारिक भूमिका को स्पष्ट करता है। इसका उद्देश्य समान अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के डिजाइन और संचालन के लिए संदर्भ और सुझाव प्रदान करना है।

1 परियोजना अवलोकन

दक्षिणी चीन में एक अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र की कुल डिज़ाइन उपचार क्षमता 7.5×10⁴ m³/d है, चरण I की क्षमता 5×10⁴ m³/d और चरण II की क्षमता 2.5×10⁴ m³/d है। दोनों चरणों में शुरू में संशोधित बार्डेनफ़ो प्रक्रिया का उपयोग किया गया था। मुख्य उपचार लक्ष्य संग्रह क्षेत्र से घरेलू अपशिष्ट जल और एक औद्योगिक पार्क से आंशिक औद्योगिक अपशिष्ट जल हैं। प्रवाह की गुणवत्ता को "नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रदूषकों के निर्वहन मानक" (जीबी 18918-2002) में निर्दिष्ट ग्रेड ए मानक का पालन करना चाहिए। शहरी निर्माण और अर्थव्यवस्था के तेजी से विकास के साथ, अपशिष्ट जल निर्वहन बढ़ रहा है, और परियोजना पूरी क्षमता पर या उससे अधिक चल रही है। 2021 में, सरकारी अधिकारियों की आवश्यकता के अनुसार, परियोजना को मूल पैमाने के आधार पर अतिरिक्त 2.5×10⁴ m³/d तक अपनी क्षमता का विस्तार करने की आवश्यकता थी, जिससे कुल उपचार क्षमता 1×10⁵ m³/d तक पहुंच सके। प्रवाह मानक जीबी 18918-2002 का ग्रेड ए बना रहा। डिज़ाइन किए गए प्रभावशाली और प्रवाह गुणवत्ता को दिखाया गया हैतालिका नंबर एक.

इस परियोजना के आसपास का क्षेत्र कृषि भूमि है, और मूल संयंत्र स्थल के भीतर विस्तार के लिए अपर्याप्त आरक्षित भूमि थी। इसके अतिरिक्त, चरण II के प्रारंभिक निर्माण के दौरान, प्रीट्रीटमेंट इकाइयाँ पहले से ही 5×10⁴ m³/d की क्षमता के अनुसार बनाई गई थीं। इसलिए, इस रेट्रोफिट परियोजना का फोकस मौजूदा जैविक टैंकों की उपचार क्षमता का पूरी तरह से दोहन करना और जैविक टैंकों को संशोधित करने के लिए भूमि पर कब्जे को कम करना था। एमबीबीआर प्रक्रिया का उपयोग इसकी "एम्बेडेड" विशेषता के कारण अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों की क्षमता विस्तार और नवीनीकरण में व्यापक रूप से किया जाता है। उदाहरण के लिए, उत्तरी चीन में एक अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र ने क्षमता बढ़ाने के लिए एमबीबीआर प्रक्रिया का उपयोग किया, मौजूदा टैंक वॉल्यूम और प्रक्रिया प्रवाह के उपयोग को अधिकतम किया, जिससे ग्रेड ए मानकों को स्थिर रूप से पूरा करने के साथ {{8}सीटू क्षमता में 20% विस्तार प्राप्त हुआ। ग्वांगडोंग में एक अन्य संयंत्र ने जैविक उपचार प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए एमबीबीआर प्रक्रिया का उपयोग किया, जिससे डिस्चार्ज मानक की तुलना में बेहतर प्रवाह के साथ सीटू क्षमता विस्तार में 50% का अच्छा प्रभाव प्राप्त हुआ। इसलिए, अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र की वास्तविक जरूरतों को ध्यान में रखते हुए और भूमि उपयोग और संचालन जैसे कारकों का व्यापक मूल्यांकन करते हुए, एमबीबीआर प्रक्रिया को अंततः इस क्षमता विस्तार रेट्रोफिट के लिए उपचार प्रक्रिया के रूप में चुना गया था।

2 प्रक्रिया डिज़ाइन

2.1 प्रक्रिया प्रवाह

इस क्षमता विस्तार रेट्रोफिट का मूल एमबीबीआर के माध्यम से जैविक टैंकों की उपचार क्षमता को बढ़ाना था, जिससे प्रवाह में 100% वृद्धि के बावजूद प्रवाह मानकों का स्थिर अनुपालन सुनिश्चित हो सके। चूंकि मूल प्रीट्रीटमेंट और उन्नत उपचार इकाइयों का निर्माण पहले से ही 5×10⁴ m³/d की क्षमता के लिए किया गया था, इसलिए इस रेट्रोफिट ने मौजूदा सुविधाओं के पुन: उपयोग पर ध्यान केंद्रित किया। मुख्य संशोधन जैविक टैंक था, साथ ही प्रवाह में वृद्धि के बाद उपचार की मांग को पूरा करने के लिए एक नए माध्यमिक अवसादन टैंक का निर्माण किया गया था। रेट्रोफ़िट के बाद प्रक्रिया प्रवाह को दिखाया गया हैचित्र 1. इन्फ्लुएंट को मोटे/बारीक स्क्रीन और ग्रिट चैंबर के माध्यम से पूर्व-उपचार से गुजरना पड़ता है, फिर कार्बन, नाइट्रोजन, फास्फोरस और अन्य प्रदूषकों को हटाने के लिए संशोधित बार्डेनफो -एमबीबीआर टैंक में प्रवेश करता है। एसएस और टीपी मानकों के साथ स्थिर अनुपालन सुनिश्चित करने के लिए जैविक टैंकों से निकलने वाला अपशिष्ट अवसादन टैंकों और एक उच्च दक्षता स्पष्टीकरण से होकर गुजरता है। कीटाणुशोधन के बाद, अंतिम अपशिष्ट को पारिस्थितिक जल पुनःपूर्ति के लिए प्राप्त नदी में छोड़ दिया जाता है।

2.2 जैविक टैंक रेट्रोफिट

जैविक टैंक रेट्रोफ़िट योजना को दिखाया गया हैचित्र 2. उपचार प्रवाह को दोगुना करते समय, मूल अवायवीय और एनोक्सिक क्षेत्रों की मात्रा अपरिवर्तित रही। मूल एरोबिक क्षेत्र से मात्रा का 1% हिस्सा एक अतिरिक्त एनोक्सिक क्षेत्र बनाने के लिए विभाजित किया गया था, जिससे डिनाइट्रिफिकेशन मांग को पूरा करने के लिए समग्र एनोक्सिक क्षेत्र की मात्रा का विस्तार किया गया। एरोबिक एमबीबीआर ज़ोन बनाने के लिए निलंबित वाहकों को एरोबिक ज़ोन की शेष मात्रा में जोड़ा गया था। सहायक इनलेट/आउटलेट स्क्रीनिंग सिस्टम और एमबीबीआर-विशिष्ट मिक्सर स्थापित किए गए थे। निलंबित वाहकों के अच्छे द्रवीकरण को सुनिश्चित करने और जल प्रवाह के साथ उनके नुकसान को रोकने के लिए मूल श्रृंखला वातन प्रणाली को नीचे छिद्रित वातन प्रणाली से बदल दिया गया था। रेट्रोफिट के बाद, जैविक टैंकों का कुल हाइड्रोलिक रिटेंशन टाइम (एचआरटी) 8.82 घंटे है, जिसमें एनारोबिक जोन एचआरटी 1.13 घंटे, एनोक्सिक जोन एचआरटी 3.05 घंटे और एरोबिक जोन एचआरटी 4.64 घंटे है। कुल सिस्टम आंतरिक रीसायकल अनुपात 150% है, और कीचड़ आयु 16 दिन है।

Regarding equipment, 4 sets of submersible mixers were added to the anoxic zone (Power P = 4 kW, Impeller Diameter D = 620 mm). SPR-III type suspended carriers were added to the aerobic MBBR zone, with a diameter of (25.0 ± 0.5) mm, height of (10.0 ± 1.0) mm, effective specific surface area >800 वर्ग मीटर/वर्ग मीटर, और घनत्व 0.94 ~ 0.97 ग्राम/सेमी³। बायोफिल्म अटैचमेंट के बाद घनत्व पानी के बराबर हो जाता है, जो उद्योग मानक "जल उपचार के लिए उच्च {{4} घनत्व पॉलीथीन सस्पेंडेड कैरियर फिलर्स" (सीजे/टी 461 - 2014) का अनुपालन करता है। भरण अनुपात 45% है। सस्पेंडेड कैरियर के दो सेट {{12}विशिष्ट सबमर्सिबल मिक्सर जोड़े गए (पी=5.5 किलोवाट)। उठाने योग्य वातन प्रणालियों के बाईस सेट, स्थिर वातन प्रणालियों के 4 सेट, और महीन बुलबुला वायुयानों के 45 सेट जोड़े गए। दो आंतरिक रीसायकल पंपों को बदला गया (फ्लो क्यू=1600 मी³/घंटा, हेड एच {{17%) मी, पी=7.5 किलोवाट)।

2.3 नए माध्यमिक अवसादन टैंक का निर्माण

बढ़े हुए प्रवाह के कारण, मौजूदा माध्यमिक अवसादन टैंक अपशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सके। बढ़ी हुई उपचार क्षमता का समर्थन करने के लिए एक नए माध्यमिक अवसादन टैंक की आवश्यकता थी। आयताकार क्षैतिज प्रवाह प्रकार का उपयोग करते हुए नया टैंक मूल टैंक के अनुरूप है। प्रभावी टैंक की मात्रा 4900 वर्ग मीटर है, एचआरटी=7 एच के साथ। एक पंप - प्रकार का कीचड़ खुरचनी जोड़ा गया (ऑपरेटिंग स्पीड वी=0.8 मी/मिनट)। छह सबमर्सिबल अक्षीय प्रवाह पंप (बाह्य रीसायकल पंप) जोड़े गए (क्यू=180 एम³/घंटा, एच=4 मीटर, पी=5.5 किलोवाट)। दो अपशिष्ट कीचड़ पंप जोड़े गए (क्यू=105 एम³/घंटा, एच=11 मीटर, पी=7.5 किलोवाट)।

3 एमबीबीआर रेट्रोफिट प्रभाव का विश्लेषण

चरण II रेट्रोफिट से पहले और बाद में परिचालन प्रदर्शन, चरण I और चरण II का एक साथ परिचालन प्रदर्शन, चरण II में प्रक्रिया के साथ पानी की गुणवत्ता में परिवर्तन, और चरण II में बायोफिल्म और निलंबित कीचड़ चरणों की नाइट्रीकरण क्षमता का विश्लेषण सिस्टम की उपचार क्षमता पर एमबीबीआर रेट्रोफिट के वृद्धि प्रभाव का आकलन करने के लिए किया गया था।

3.1 परिचालन प्रदर्शन तुलना

रेट्रोफ़िट से पहले, चरण II पहले से ही अपने डिज़ाइन किए गए प्रवाह से ऊपर चल रहा था, वास्तविक औसत प्रवाह (3.02 ± 0.46) ×10⁴ m³/d के साथ। रेट्रोफिट के बाद, प्रवाह बढ़कर (5.31 ± 0.76) ×10⁴ m³/d हो गया, जो लगभग 76% की वास्तविक वृद्धि है। अधिकतम परिचालन प्रवाह 7.61×10⁴ m³/d तक पहुंच गया, जो डिज़ाइन मूल्य का 1.52 गुना है। रेट्रोफ़िट से पहले और बाद में प्रभावशाली और प्रवाह गुणवत्ता को दिखाया गया हैतालिका 2औरचित्र तीन. प्रभावशाली लोडिंग के संबंध में, रेट्रोफिट के बाद, अमोनिया नाइट्रोजन (एनएच₃-एन), कुल नाइट्रोजन (टीएन), सीओडी, और टीपी लोडिंग क्रमश: रेट्रोफिट से पहले के स्तर से 1.61, 1.66, 1.60 और 1.53 गुना तक बढ़ गई। वास्तविक प्रभावशाली/प्रवाह गुणवत्ता के संदर्भ में, रेट्रोफ़िट से पहले/बाद में प्रभावशाली NH₃-N और TN क्रमशः (22.15±3.73)/(20.17±4.74) mg/L और (26.28±4.07)/(23.19±3.66) mg/L थे। रेट्रोफिट से पहले/बाद में प्रवाहित NH₃-N और TN (0.16±0.14)/(0.14±0.08) mg/L और (8.62±1.79)/(7.01±1.76) mg/L थे, जिनकी औसत निष्कासन दर 99.28%/99.31% और 67.20%/69.77% थी। क्रमशः. रेट्रोफिट के बाद प्रवाह में पर्याप्त वृद्धि और प्रभावशाली लोडिंग के बावजूद, अपशिष्ट गुणवत्ता रेट्रोफिट से पहले की तुलना में अभी भी बेहतर थी। बढ़े हुए एनोक्सिक ज़ोन की मात्रा ने टीएन के अच्छे निष्कासन को सुनिश्चित किया, साथ ही रेट्रोफिट के बाद अपशिष्ट टीएन में और कमी आई। एरोबिक ज़ोन ने निलंबित वाहक बायोफिल्म के माध्यम से नाइट्रीकरण क्षमता में महत्वपूर्ण वृद्धि हासिल की। रेट्रोफिट से पहले की तुलना में एरोबिक ज़ोन की मात्रा में 20% की कमी और प्रवाह और प्रभावशाली लोडिंग में उल्लेखनीय वृद्धि के साथ भी, अत्यधिक कुशल NH₃-N निष्कासन को बनाए रखा गया था। रेट्रोफिट से पहले/बाद में प्रभावशाली सीओडी और टीपी क्रमशः (106.82±34.37)/(100.52±25.93) मिलीग्राम/लीटर और (2.16±0.54)/(1.96±0.49) मिलीग्राम/लीटर थे। रेट्रोफिट से पहले/बाद में प्रवाहित सीओडी और टीपी (10.76±2.04)/(11.15±3.65) मिलीग्राम/लीटर और (0.14±0.07)/(0.17±0.05) मिलीग्राम/लीटर थे, जिनकी औसत निष्कासन दर क्रमशः 89.93%/93.52% और 88.91%/91.33% थी। रेट्रोफ़िट के बाद, अपशिष्ट गुणवत्ता डिज़ाइन डिस्चार्ज मानक से काफी बेहतर बनी रही।

निम्न तापमान स्थितियों (न्यूनतम तापमान 12 डिग्री) के तहत चरण I और चरण II के प्रदर्शन की तुलना करने के लिए अगले वर्ष नवंबर से जनवरी तक परिचालन डेटा (रेट्रोफिट के बाद) का चयन किया गया था। दोनों चरणों के लिए प्रभावशाली और प्रवाह प्रदूषक सांद्रता को दिखाया गया हैचित्र 4. सर्दियों के कम तापमान की स्थिति में, दोनों प्रक्रियाओं से निकलने वाला अपशिष्ट डिज़ाइन डिस्चार्ज मानक से काफी बेहतर था। विशेष रूप से NH₃-N हटाने के लिए, जो कम तापमान के प्रति संवेदनशील है, प्रभावशाली NH₃{{4}N सांद्रता (18.98±4.57) mg/L के साथ, चरण I प्रवाह NH₃-N था (0.27±0.17) mg/L और चरण II था (0.29±0.15) mg/L, दोनों कम तापमान के लिए अच्छा प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं। विशेष रूप से, चरण II में एमबीबीआर रेट्रोफिट के बाद, एरोबिक ज़ोन एचआरटी चरण I में केवल 66.07% था, जिससे नाइट्रीकरण प्रदर्शन में महत्वपूर्ण सुधार हुआ।

3.2 एमबीबीआर जोन का प्रदर्शन विश्लेषण

प्रत्येक कार्यात्मक क्षेत्र के वास्तविक प्रभाव को और अधिक निर्धारित करने के लिए, चरण I और चरण II में प्रत्येक कार्यात्मक क्षेत्र के अंत से पानी के नमूने समानांतर माप के लिए लिए गए थे। परिणाम दिखाए गए हैंचित्र 5. प्रभावशाली NH₃-N सांद्रता 18.85 mg/L और 18.65 mg/L थी, और प्रवाही NH₃-N सांद्रता 0.35 mg/L और 0.21 mg/L थी, NH₃{7}}N निष्कासन दर क्रमशः 98.14% और 98.87% थी। नाइट्रोजन प्रोफ़ाइल परिवर्तनों से, चरण II में NH₃-N निष्कासन मुख्य रूप से एरोबिक एमबीबीआर क्षेत्र में हुआ। एमबीबीआर ज़ोन के प्रवाह में NH₃-N सांद्रता 0.31 mg/L थी, जो समग्र NH₃-N निष्कासन में 99.46% का योगदान करती है, जो डिज़ाइन डिस्चार्ज मानक से पहले से ही बेहतर है। बाद के एरोबिक सक्रिय कीचड़ क्षेत्र ने एक सुरक्षाकारी भूमिका निभाई। इसके अलावा, एरोबिक क्षेत्र में एमबीबीआर का उपयोग करने वाले अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र आमतौर पर एक साथ नाइट्रीकरण और विनाइट्रीकरण (एसएनडी) प्रदर्शित करते हैं। हालाँकि, इस परियोजना में, एरोबिक एमबीबीआर ज़ोन में कोई कुल अकार्बनिक नाइट्रोजन (टीआईएन) निष्कासन नहीं देखा गया, जो इस परियोजना में अपेक्षाकृत कम प्रभावशाली सब्सट्रेट एकाग्रता से संबंधित हो सकता है।

सिस्टम के नाइट्रीकरण प्रदर्शन पर निलंबित वाहकों को जोड़ने के प्रभाव की आगे की जांच करने के लिए, चरण I के एनोक्सिक ज़ोन प्रवाह से सतह पर तैरनेवाला लिया गया था। नाइट्रीकरण प्रदर्शन परीक्षण चरण I शुद्ध कीचड़, चरण II शुद्ध कीचड़, चरण II शुद्ध बायोफिल्म, और चरण II संयुक्त बायोफिल्म - कीचड़ प्रणाली पर आयोजित किए गए थे। वास्तविक परियोजना (वाहक भरण अनुपात, कीचड़ एकाग्रता, पानी का तापमान) के अनुरूप स्थितियों के तहत, इष्टतम नाइट्रीकरण प्रदर्शन निर्धारित करने के लिए डीओ को 6 मिलीग्राम/एल पर नियंत्रित किया जाता है। परिणाम दिखाए गए हैंटेबल तीन. चरण I शुद्ध कीचड़, चरण II शुद्ध कीचड़, चरण II शुद्ध बायोफिल्म, और चरण II संयुक्त बायोफिल्म - कीचड़ प्रणाली के लिए नाइट्रीकरण दरें क्रमशः 0.104, 0.107, 0.158, और 0.267 किग्रा/(m³·d) थीं। निलंबित वाहकों को जोड़ने से सिस्टम के नाइट्रीकरण प्रदर्शन में वृद्धि हुई। चरण II संयुक्त बायोफिल्म कीचड़ प्रणाली की नाइट्रीकरण दर चरण I शुद्ध सक्रिय कीचड़ प्रणाली की तुलना में 2.57 गुना तक पहुंच गई। इसके अलावा, शुद्ध बायोफिल्म लोड पहले से ही सक्रिय कीचड़ लोड से अधिक था, जिससे सिस्टम के शॉक लोड प्रतिरोध में काफी सुधार हुआ। द्वितीय चरण की संयुक्त प्रणाली में, बायोफिल्म ने प्रमुख स्थान रखते हुए नाइट्रीकरण में 59.92% योगदान दिया।

3.3 रेट्रोफिट का तर्कसंगत विश्लेषण

इस रेट्रोफिट के लिए संयुक्त बायोफिल्म कीचड़ एमबीबीआर प्रक्रिया का उपयोग करने की तर्कसंगतता का विश्लेषण करने के लिए, वाहक जोड़ के प्रभाव, सिस्टम के शॉक लोड प्रतिरोध और प्रवाह वृद्धि और वाहक जोड़ के बीच संबंध के संबंध में गणना की गई थी। यदि इस परियोजना के चरण II को रेट्रोफिट नहीं किया गया था और पारंपरिक सक्रिय कीचड़ प्रक्रिया का उपयोग किया गया था, जो डिज़ाइन किए गए प्रभावशाली/प्रवाह NH₃-N और चरण I सक्रिय कीचड़ (DO=6 mg/L) की इष्टतम वॉल्यूमेट्रिक नाइट्रीकरण दर के आधार पर किया गया था, तो गणना की गई प्रवाह NH₃-N एकाग्रता 5.55 mg/L होगी, जो प्रवाह मानक को पूरा करने में विफल रही। यदि चरण II संयुक्त प्रणाली परीक्षण से प्राप्त इष्टतम नाइट्रीकरण दर के आधार पर गणना की जाती है, तो डिज़ाइन किए गए प्रभावशाली प्रवाह पर, चरण II 55 मिलीग्राम/एल तक की अधिकतम प्रभावशाली NH₃{7}}N सांद्रता को सहन कर सकता है, जो डिज़ाइन मूल्य का 2.20 गुना है, जो सिस्टम के शॉक लोड प्रतिरोध को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है। इसलिए, इस रेट्रोफिट के लिए एमबीबीआर का उपयोग तर्कसंगत है और प्रभावी ढंग से अपशिष्ट मानकों के साथ स्थिर अनुपालन सुनिश्चित करता है। यदि चरण I को डिज़ाइन किए गए प्रभावशाली/प्रवाह प्रदूषक सांद्रता के आधार पर एमबीबीआर प्रक्रिया के साथ रेट्रोफिट किया गया था, तो उपचार प्रवाह को 1 गुना से अधिक बढ़ाया जा सकता है, जिससे अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों को तेजी से शहरी विकास से मेल खाने और सुचारू उन्नयन प्राप्त करने की संभावना मिलती है।

4 बायोफिल्म अटैचमेंट स्थिति और माइक्रोबियल विश्लेषण

इस परियोजना में निलंबित वाहकों पर बायोफिल्म अनुलग्नक दिखाया गया हैचित्र 6. बायोफिल्म वाहकों की आंतरिक सतह को समान रूप से लेपित करता है, वाहक छिद्रों में फ्लोकुलेंट सामग्री के बिना घना होता है। औसत मोटाई (345.78 ± 74.82) μm थी। औसत बायोफिल्म बायोमास (18.87 ± 0.93) ग्राम/वर्ग मीटर था, वाष्पशील निलंबित ठोस (वीएसएस)/एसएस अनुपात 0.68 ± 0.02 पर स्थिर था, और औसत वीएसएस (12.77 ± 0.61) ग्राम/वर्ग मीटर था।

सूक्ष्म दृष्टिकोण से सिस्टम उपचार क्षमता पर एमबीबीआर रेट्रोफिट के संवर्द्धन प्रभाव का पता लगाने के लिए, चरण I सक्रिय कीचड़, चरण II सक्रिय कीचड़ और बायोफिल्म के नमूने 16S एम्प्लिकॉन उच्च - थ्रूपुट अनुक्रमण के लिए लिए गए थे। सिस्टम के भीतर जीनस स्तर पर सूक्ष्मजीवों की सापेक्ष बहुतायत को दिखाया गया हैचित्र 7.

निलंबित वाहक बायोफिल्म पर प्रमुख नाइट्रिफाइंग जेनेरा क्रमशः 7.98% और 1.01% की सापेक्ष बहुतायत के साथ नाइट्रोस्पिरा और नाइट्रोसोमोनस थे। इसके विपरीत, चरण I और चरण II सक्रिय कीचड़ दोनों में प्रमुख नाइट्रिफाइंग जीनस नाइट्रोस्पिरा था, जिसकी सापेक्ष बहुतायत क्रमशः 1.05% और 1.27% थी। नाइट्रोस्पिरा अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में सबसे आम नाइट्रिफाइंग जीनस है। इसकी कई प्रजातियों में पूर्ण अमोनिया ऑक्सीकरण (कॉमामॉक्स) क्षमता साबित हुई है, जिसका अर्थ है कि एक एकल सूक्ष्मजीव अमोनिया से नाइट्रेट तक की प्रक्रिया को पूरा कर सकता है। बायोफिल्म के रूप में एमबीबीआर प्रक्रिया ने सक्रिय कीचड़ की तुलना में 7.58 गुना अधिक सापेक्ष बहुतायत के साथ नाइट्रोस्पिरा का कुशल संवर्धन हासिल किया, जो सिस्टम नाइट्रिफिकेशन प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए एक सूक्ष्म आधार प्रदान करता है। यह भी देखा जा सकता है कि बायोफिल्म (चरण II) के समान सिस्टम से सक्रिय कीचड़ में नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया की सापेक्ष बहुतायत चरण I शुद्ध सक्रिय कीचड़ प्रणाली की तुलना में थोड़ी अधिक थी। ऐसा इसलिए हो सकता है क्योंकि निलंबित वाहकों से बायोफिल्म को हटाने से गतिशील नवीनीकरण के दौरान सक्रिय कीचड़ का टीकाकरण हो गया, जिससे कीचड़ में नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया की सापेक्ष प्रचुरता बढ़ गई।

दोनों प्रणालियों में प्रमुख डिनाइट्रिफाइंग जेनेरा मुख्य रूप से सक्रिय कीचड़ में समृद्ध थे और संरचना में अपेक्षाकृत समान थे, जिनमें टेरिमोनस, फ्लेवोबैक्टीरियम, डेक्लोरोमोनास, हाइफोमाइक्रोबियम आदि शामिल थे। चरण I और चरण II में डिनाइट्रिफाइंग जेनेरा की सापेक्ष प्रचुरता क्रमशः 8.76% और 7.52% थी। कार्यात्मक दृष्टिकोण से, विनाइट्रीकरण के अलावा, टेरिमोनस के भीतर कुछ प्रजातियां एन्थ्रेसीन जैसे पदार्थों को निम्नीकृत कर सकती हैं; फ्लेवोबैक्टीरियम बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक (उदाहरण के लिए, PHBV) को ख़राब कर सकता है; हाइफोमाइक्रोबियम विनाइट्रीकरण के लिए विभिन्न विषैले और कठोर {{7}से {{8}डिग्रेडेबल कार्बनिक यौगिकों का उपयोग कर सकता है, जैसे कि डाइक्लोरोमेथेन, डाइमिथाइल सल्फाइड, मेथनॉल, आदि। इस परियोजना के प्रभाव में कुछ औद्योगिक अपशिष्ट जल शामिल है, जिससे दीर्घकालिक अनुकूलन के तहत कार्यात्मक माइक्रोबियल समुदायों की विशेषज्ञता प्राप्त होती है। यद्यपि इस परियोजना ने महत्वपूर्ण मैक्रोस्कोपिक एसएनडी प्रभावों का प्रदर्शन नहीं किया, फिर भी निलंबित वाहक बायोफिल्म पर कुछ डिनाइट्रिफाइंग कार्यात्मक समूह पाए गए, जिनमें हाइफोमाइक्रोबियम, डेक्लोरोमोनस, टेरिमोनस और ओएलबी13 शामिल हैं, जिनका कुल अनुपात 2.78% है। यह इंगित करता है कि बायोफिल्म एक निश्चित मोटाई तक पहुंचने के बाद, अंदर बने एनोक्सिक/एनारोबिक माइक्रोएन्वायरमेंट डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया के संवर्धन के लिए स्थितियां प्रदान कर सकते हैं, साथ ही एरोबिक एमबीबीआर क्षेत्र में एसएनडी घटना की संभावना भी प्रदान कर सकते हैं। इसके अलावा, प्रोटीनिक्लास्टिकम चरण I और चरण II कीचड़ में क्रमशः 1.09% और 1.18% की सापेक्ष प्रचुरता के साथ पाया गया था। इस प्रजाति में प्रोटीनयुक्त पदार्थों को विघटित करने और परिवर्तित करने की अच्छी क्षमता है। इसका संवर्धन इस परियोजना के संग्रह क्षेत्र के भीतर कई डेयरी उत्पाद उद्यमों की उपस्थिति से संबंधित हो सकता है।

विशेष रूप से, चरण I सक्रिय कीचड़ में कैंडिडैटस माइक्रोथ्रिक्स की सापेक्ष बहुतायत 3.72% तक पहुंच गई। यह सक्रिय कीचड़ में एक आम फिलामेंटस जीवाणु है, जो अक्सर कीचड़ के ढेर से जुड़ा होता है। हालाँकि, चरण II कीचड़ और बायोफिल्म में इसकी सापेक्ष प्रचुरता क्रमशः केवल 0.57% और 1.03% थी। एमबीबीआर प्रक्रिया के साथ रेट्रोफिटिंग के बाद, निलंबित वाहकों के द्रवीकरण का फिलामेंटस बैक्टीरिया पर कतरनी प्रभाव पड़ता है, जिससे सक्रिय कीचड़ में फिलामेंटस उभार की संभावना कम हो जाती है।

5 आर्थिक विश्लेषण

इस रेट्रोफिट से पहले और बाद में प्रति घन मीटर बिजली की खपत क्रमशः 0.227 kWh/m³ और 0.242 kWh/m³ थी। 0.66 RMB/(kWh) की बिजली कीमत पर, परिचालन बिजली लागत 0.150 RMB/m³ और 0.160 RMB/m³ थी। बिजली की खपत में वृद्धि मुख्य रूप से नए एनोक्सिक ज़ोन मिश्रण और नए माध्यमिक अवसादन टैंक से अतिरिक्त विद्युत उपकरण के कारण हुई। इस परियोजना में उपयोग किए जाने वाले फॉस्फोरस हटाने वाले रसायन पॉलीफेरिक क्लोराइड (पीएफसी) और पॉलीएक्रिलामाइड (पीएएम) हैं। रेट्रोफिट से पहले और बाद में खुराक एक समान रही: पीएफसी खुराक 2.21 टी/डी, लागत 0.014 आरएमबी/एम³; PAM खुराक 17.081 किग्रा/दिन, लागत 0.0028 RMB/m³। यह परियोजना विनाइट्रीकरण के लिए कच्चे प्रभाव में कार्बन स्रोत का पूरी तरह से उपयोग करती है। रेट्रोफ़िट से पहले या बाद में कोई बाहरी कार्बनिक कार्बन स्रोत नहीं जोड़ा गया था। रेट्रोफिट से पहले और बाद में प्रति घन मीटर प्रत्यक्ष बिजली और रासायनिक लागत क्रमशः 0.167 RMB/m³ और 0.177 RMB/m³ थी।

6 निष्कर्ष और आउटलुक

(1) दक्षिणी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र के द्वितीय चरण में भूमि की कमी जैसे मुद्दों को संबोधित करते हुए क्षमता विस्तार रेट्रोफिट के लिए एमबीबीआर प्रक्रिया का उपयोग किया गया। रेट्रोफ़िट के बाद, उपचार प्रवाह (3.02±0.46) ×10⁴ m³/d से बढ़कर (5.31±0.76) ×10⁴ m³/d हो गया, जिससे 76% इन-सीटू क्षमता विस्तार प्राप्त हुआ। अधिकतम परिचालन प्रवाह डिज़ाइन मूल्य के 1.52 गुना तक पहुंच गया, जिसमें डिज़ाइन डिस्चार्ज मानक की तुलना में अपशिष्ट पदार्थ स्थिर रूप से बेहतर था।

(2) एमबीबीआर प्रक्रिया को जैविक चरण में एम्बेड करके, अत्यधिक कुशल और स्थिर एनएच₃-एन निष्कासन सर्दियों के कम तापमान वाली परिस्थितियों में प्राप्त किया गया था, भले ही सक्रिय कीचड़ प्रक्रिया में एरोबिक एचआरटी केवल 66.07% था। MBBR ज़ोन ने NH₃-N हटाने में 99.46% योगदान दिया। यदि चरण II को समान प्रवाह और पानी की गुणवत्ता के तहत रेट्रोफिट नहीं किया गया होता, तो प्रवाह NH₃-N 5.55 mg/L तक पहुंच जाता। इसलिए, इस रेट्रोफिट के लिए एमबीबीआर का उपयोग आवश्यक और तर्कसंगत था।

(3) निलंबित वाहक बायोफिल्म ने कोर नाइट्रिफाइंग जीनस नाइट्रोस्पिरा के संवर्धन प्रभाव को बढ़ाया। बायोफिल्म में इसकी सापेक्ष प्रचुरता सक्रिय कीचड़ की तुलना में 7.58 गुना थी, जो सिस्टम नाइट्रिफिकेशन प्रदर्शन में सुधार के लिए एक सूक्ष्म आधार प्रदान करती है। इसके अतिरिक्त, बायोफिल्म में डिनाइट्रिफाइंग जेनेरा का संवर्धन एसएनडी घटना की संभावना प्रदान करता है।

इस परियोजना में यथास्थान क्षमता वृद्धि हासिल करने के लिए संयुक्त बायोफिल्म {{0}कीचड़ प्रक्रिया का उपयोग किया गया। हालाँकि, वास्तविक संचालन अभी भी सक्रिय कीचड़ की अवधारण और पुनर्प्राप्ति तक सीमित है, जिससे उपचार क्षमता में और वृद्धि नहीं हो पाती है। वर्तमान में, शुद्ध बायोफिल्म प्रक्रियाओं को वास्तविक परियोजनाओं में लागू किया गया है, सक्रिय कीचड़ को पूरी तरह से त्याग दिया गया है और कुशल प्रदूषक हटाने के लिए बायोफिल्म की उच्च लोड विशेषताओं का उपयोग किया गया है, जो सक्रिय कीचड़ सीमाओं से अप्रतिबंधित है। यह अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के नए निर्माण, नवीनीकरण या विस्तार के लिए एक नया समाधान प्रदान करता है।