कोयला खदान घरेलू अपशिष्ट जल उपचार में संशोधित एएओ प्रक्रिया का अनुप्रयोग
कोयला खदानों में घरेलू अपशिष्ट जल मुख्य रूप से स्टाफ कैंटीन, शयनगृह, कार्यालय, कपड़े धोने के कमरे और बाथरूम से निकलता है, जिसमें स्नान जल निकासी कुल मात्रा का 55% से अधिक है। नहाने के पानी का स्त्राव अपेक्षाकृत केंद्रित होता है, जिससे प्रवाह में महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव होता है। कम कार्बनिक सांद्रता और उच्च निलंबित ठोस (एसएस) द्वारा विशेषता, स्नान जल निकासी सामान्य घरेलू सीवेज से काफी भिन्न होती है। अन्य अपशिष्ट जल धाराओं के साथ इसका क्रमबद्ध निर्वहन पैटर्न पानी की गुणवत्ता में पर्याप्त परिवर्तनशीलता में योगदान देता है।
चीन में अधिकांश कोयला खदानें दूरदराज के इलाकों में स्थित हैं जहां कीचड़ परिवहन लागत अधिक है। इसलिए, कम कीचड़ उपज वाली उपचार प्रक्रियाओं का चयन किया जाना चाहिए। जैसे-जैसे खदानें विकसित होती हैं और कर्मचारियों की संख्या बढ़ती है, अपशिष्ट जल का प्रवाह अक्सर मूल डिजाइन क्षमता से अधिक हो जाता है, जिससे समान पदचिह्न के भीतर पानी की गुणवत्ता और मात्रा में परिवर्तन के लिए मजबूत अनुकूलन क्षमता वाली प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। शून्य डिस्चार्ज के साथ उपचारित अपशिष्ट के पूर्ण पुन: उपयोग की आवश्यकता वाली कठोर पर्यावरणीय नीतियों के तहत, प्रक्रियाओं को उच्च और स्थिर अपशिष्ट गुणवत्ता प्रदान करनी चाहिए।
वर्तमान में, नगर निगम के अपशिष्ट जल उपचार में एएओ (एनेरोबिक-एनोक्सिक-ऑक्सिक) प्रक्रिया पसंदीदा विकल्प है। यह आलेख कोयला खदान घरेलू अपशिष्ट जल के लिए एक संशोधित एएओ प्रक्रिया (एएओ + निलंबित वाहक प्रक्रिया) की अद्वितीय विशेषताओं के आधार पर अनुप्रयोग प्रभावशीलता का विश्लेषण करता है।
1. संशोधित एएओ प्रक्रिया
एएओ प्रक्रिया एक साथ नाइट्रोजन और फास्फोरस को हटाने के लिए सबसे सरल प्रवाह विन्यास है। फिलामेंटस बैक्टीरिया बारी-बारी से अवायवीय, एनोक्सिक और एरोबिक स्थितियों में बड़े पैमाने पर प्रसार नहीं कर सकते हैं, जिससे कीचड़ को बढ़ने से रोका जा सकता है। इसमें किसी रासायनिक मिश्रण की आवश्यकता नहीं है, केवल अवायवीय और एनोक्सिक टैंकों में हल्का मिश्रण होता है, जिसके परिणामस्वरूप परिचालन लागत कम होती है। कीचड़ में फास्फोरस की मात्रा अधिक होती है, जिससे इसका उर्वरक मूल्य अच्छा होता है।
However, nitrogen removal and phosphorus removal in the AAO process are interdependent and often conflicting. Nitrifying bacteria require a long sludge age, while phosphorus removal needs a short sludge age. Limited by the sludge age required for simultaneous脱氮, enhancing phosphorus removal, especially in low-carbon wastewater, is challenging. Denitrification efficiency relates to the internal recycle ratio; excessive ratios offer limited improvement, while insufficient ratios reduce effectiveness. Typically requiring >200%, यह आंतरिक रीसायकल महत्वपूर्ण ऊर्जा की खपत करता है। द्वितीयक स्पष्टीकरण में प्रवेश करने वाले प्रवाह को एनारोबिक स्थितियों और फॉस्फोरस रिलीज को रोकने के लिए एक निश्चित घुलनशील ऑक्सीजन (डीओ) स्तर बनाए रखना चाहिए, फिर भी पुनर्नवीनीकरण मिश्रित शराब के माध्यम से एनोक्सिक टैंक में डिनाइट्रिफिकेशन में हस्तक्षेप से बचने के लिए इतना अधिक नहीं होना चाहिए।
संशोधित एएओ प्रक्रिया (एएओ + निलंबित वाहक प्रक्रिया) इन कमियों को प्रभावी ढंग से कम करती है। यह जैविक टैंकों में माइक्रोबियल द्रव्यमान को बढ़ाता है, वॉल्यूमेट्रिक लोडिंग को बढ़ाता है, हाइड्रोलिक रिटेंशन टाइम (एचआरटी) और कीचड़ रिटेंशन टाइम (एसआरटी) का पूर्ण पृथक्करण प्राप्त करता है, हाइड्रोलिक और कार्बनिक शॉक लोड के लचीलेपन को मजबूत करता है, कम कार्बन स्रोतों के साथ भी अच्छी गुणवत्ता वाला प्रवाह प्रदान करता है, कम और अधिक स्थिर कीचड़ पैदा करता है (डाउनस्ट्रीम कीचड़ हैंडलिंग क्षमता आवश्यकताओं को कम करता है)। अपशिष्ट जल गुणवत्ता मानकों को पूरा कर सकता है "शहरी पुनर्चक्रण जल का पुन: उपयोग-शहरी विविध जल के लिए जल गुणवत्ता मानक" (जीबी/टी 18920-2020) और कोयला धुलाई के लिए "कोयला तैयारी इंजीनियरिंग के डिजाइन के लिए कोड" (जीबी 50359-2016)। होउ फेंग एट अल। भूमिगत अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र में एएओ+निलंबित वाहक प्रक्रिया को लागू किया गया, जिससे "नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रदूषकों के निर्वहन मानक" (जीबी 18918-2002) के अनुसार ग्रेड 1ए मानकों को प्राप्त किया गया, प्रमुख संकेतकों (सीओडी, बीओडी5, एनएच3-एन, टीपी) के साथ "सतह जल के लिए पर्यावरणीय गुणवत्ता मानकों" (जीबी 3838-2002) के अनुसार कक्षा IV मानकों तक पहुंच गया। हाओ रुइगांग एट अल। कोयला खदान घरेलू अपशिष्ट जल संयंत्र के विस्तार में "ए/ओ बायो-कॉन्टैक्ट ऑक्सीडेशन + छिद्रित भंवर फ्लोक्यूलेशन + इच्छुक ट्यूब अवसादन + सक्रिय रेत निस्पंदन" का उपयोग किया गया, जिससे ग्रेड 1 ए से बेहतर अपशिष्ट गुणवत्ता प्राप्त हुई। यान ज़ियू एट अल। मौजूदा कोयला खदान घरेलू अपशिष्ट जल उपचार को फिर से तैयार करने के लिए बायोफिल्म प्रक्रियाओं का उपयोग करके भी अच्छे परिणाम प्राप्त हुए। संशोधित एएओ प्रक्रिया न्यूनतम संशोधनों के साथ मौजूदा संयंत्रों में क्षमता वृद्धि और अपशिष्ट गुणवत्ता में सुधार की अनुमति देती है।
इस प्रक्रिया में एनोक्सिक और एरोबिक टैंकों में निलंबित वाहक जोड़ना, सक्रिय कीचड़ और बायोफिल्म प्रक्रियाओं के लाभों का संयोजन शामिल है। इसमें उच्च वॉल्यूमेट्रिक लोडिंग, बड़े बायोमास, उच्च उपचार दक्षता, पर्यावरण संरक्षण के लिए मजबूत अनुकूलनशीलता, बढ़ी हुई प्रक्रिया स्थिरता और अच्छे पोषक तत्व हटाने की सुविधा है। यह अत्यधिक विशिष्ट सक्रिय बायोफिल्म बनाता है, प्रति रिएक्टर मात्रा और स्थिरता में दक्षता बढ़ाता है, जिससे छोटे रिएक्टरों की अनुमति मिलती है। स्लोफ़िंग बायोफिल्म कीचड़ में अधिक प्रोटोजोआ/मेटाज़ोआ होता है, इसमें उच्च घनत्व और बड़े कण आकार होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अच्छी निपटान क्षमता होती है और ठोस तरल पदार्थ आसानी से अलग हो जाता है। यह पूर्ण एसआरटी - एचआरटी पृथक्करण को सक्षम बनाता है, कीचड़ के जमाव को समाप्त करता है, और घुलनशील कार्बनिक पदार्थों से भरपूर अपशिष्ट जल के लिए उपयुक्त है।
2.1 केस स्टडी
ज़िचांग शहर से लगभग 16 किमी दूर, यानान शहर में एक कोयला खदान में 1200 m³/d की डिज़ाइन क्षमता वाला एक घरेलू अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र है। प्रक्रिया इस प्रकार है: "स्क्रीन + इक्वलाइज़ेशन टैंक + सस्पेंडेड कैरियर्स के साथ एएओ + उन्नत उपचार (जमावट-अवसादन-निस्पंदन) + कीटाणुशोधन"। कीचड़ का उपचार "ग्रेविटी थिकनिंग + स्क्रू प्रेस डीवाटरिंग" के माध्यम से किया जाता है। कोयला धोने के पानी के लिए अपशिष्ट पदार्थ *GB/T 18920-2020* और GB 50359-2016 की सख्त सीमाओं को पूरा करता है। उपचारित पानी का उपयोग खदान की हरियाली और कोयला तैयार करने वाले संयंत्र में मेकअप पानी के रूप में किया जाता है। डिज़ाइन प्रभावशाली/प्रभावी गुणवत्ता में हैतालिका नंबर एक. प्रक्रिया प्रवाह को इसमें दिखाया गया हैचित्र 1.
अपशिष्ट जल एक स्क्रीन (5 मिमी अंतर, 75 डिग्री स्थापना कोण) के माध्यम से एक इक्वलाइज़ेशन टैंक (L×B×H=14.0 m×6.0 m×6.0 m, प्रभावी गहराई 2.95 m, आयतन 247.8 m³, HRT 4.13 h) में गुजरता है, जो GB 50810-2012 आवश्यकताओं को पूरा करता है। दो मिक्सर जमने से रोकते हैं। तीन सबमर्सिबल पंप (2 ड्यूटी +1 स्टैंडबाय, क्यू =32.5 मी³/घंटा, एच {{14 }} मी, एन {{15 }} किलोवाट) पानी को जैविक टैंकों तक उठाते हैं।
जैविक प्रणाली में दो समानांतर रेलगाड़ियाँ होती हैं। प्रति ट्रेन:
- अवायवीय टैंक: L×B×H=2.0 m×5.0 m×5.0 मीटर, प्रभावी गहराई 4.5 मीटर, HRT 1.5 घंटा।
- एनोक्सिक टैंक: एल×बी×एच=4.0 मीटर×5.0 मीटर×5.0 मीटर, प्रभावी गहराई 4.25 मीटर, एचआरटी 2.83 घंटे।
- एरोबिक टैंक: L×B×H=15.0 m×5.0 m×5.0 मीटर, प्रभावी गहराई 4.0 मीटर, HRT 10.0 घंटे। कुल प्रणाली HRT 15.75 घंटे है। एरोबिक टैंक में निलंबित वाहक (भरण अनुपात 80%, विशिष्ट सतह क्षेत्र 600 वर्ग मीटर/वर्ग मीटर) स्थापित किए गए हैं। डिज़ाइन वायु-से-जल अनुपात 13.7:1 है। तीन रूट्स ब्लोअर (2 ड्यूटी +1 स्टैंडबाय, क्यू =6.84 मी³/मिनट, एन =11 किलोवाट, पी =44.1 केपीए) का उपयोग किया जाता है। कीचड़ पुनर्चक्रण अनुपात 100% है, मिश्रित शराब पुनर्चक्रण अनुपात 200% है।
दो आयताकार परिधीय -इनलेट/आउटलेट सेकेंडरी क्लीरिफायर (L×B×H=5.0 m×5.0 m×3.5 m प्रत्येक) की सतह लोडिंग दर 1.2 m³/(m²·h) और HRT 2.5 घंटे है।
एक एकीकृत जल शोधक (जमावट, अवसादन, निस्पंदन का संयोजन) आगे एसएस और फास्फोरस हटाने के लिए उन्नत उपचार प्रदान करता है।
कीचड़ उपचार में गुरुत्वाकर्षण गाढ़ा करना (Φ2.5 मीटर × 5.0 मीटर कार्बन स्टील टैंक) और उसके बाद स्क्रू प्रेस डीवाटरिंग शामिल है। पॉलीएक्रिलामाइड (पीएएम) को पानी निकालने से पहले 3.0-5.0 किग्रा/टी सूखे ठोस की खुराक दी जाती है। दैनिक जल रहित कीचड़ केक 150 किलोग्राम से कम या उसके बराबर होता है जिसमें नमी की मात्रा 80% से कम या उसके बराबर होती है, साइट से बाहर ले जाया जाता है।
कीटाणुशोधन के लिए क्लीयर वेल इनलेट पर ऑन-साइट क्लो2 जनरेटर (प्रभावी क्लोरीन खुराक 120 ग्राम/घंटा) का उपयोग किया जाता है। स्पष्ट कुएं की प्रभावी मात्रा 250 वर्ग मीटर है, जो 4.2 घंटे का संपर्क समय प्रदान करता है।
संयंत्र व्यापक ऑनलाइन निगरानी (प्रवाह मीटर, अवशिष्ट क्लोरीन, पीएच, डीओ, सीओडी, मैलापन, कीचड़ स्तर / एकाग्रता) और पंप, ब्लोअर, बैकवाशिंग, रासायनिक खुराक और मिश्रण के लिए स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों से सुसज्जित है, जो बुद्धिमान, अप्राप्य संचालन सुनिश्चित करता है।
2.2 प्रदर्शन विश्लेषण
संयंत्र ने 2021 में कमीशनिंग पूरी की और दो वर्षों से अधिक समय से संचालित है। वास्तविक 2024 प्रभावशाली/प्रवाह गुणवत्ता को दिखाया गया हैतालिका 2.
प्रभावशाली बीओडी5/एन अनुपात 5.5 है, जो कम कार्बन {{2}से {{3}नाइट्रोजन (सी/एन) अनुपात वाले अपशिष्ट जल का संकेत देता है, जो गर्मियों में वर्षा घुसपैठ और आदत में बदलाव के कारण और कम हो जाता है। यानान में अत्यधिक सर्दियों का तापमान -21 डिग्री तक पहुंच सकता है। वास्तविक प्रवाह की गुणवत्ता डिजाइन से बेहतर है, निष्कासन दर तक पहुंच गई है: सीओडी 97.8%, बीओडी 5 99.7%, एसएस 99.7%, एनएच3-एन 93.5%, टीपी 87.10%, सफाई और कोयला धुलाई के मानकों को पूरा करता है।
एनोक्सिक/एरोबिक टैंकों में सक्रिय बायोफिल्म द्रव्यमान 125 ग्राम/वर्ग मीटर वाहक के बराबर है, जो पारंपरिक सक्रिय कीचड़ के 13 ग्राम/लीटर एमएलएसएस के चार गुना के बराबर है। सूक्ष्मजीव अंतर्जात श्वसन चरण में हैं, जिसके परिणामस्वरूप दैनिक कीचड़ का उत्पादन पारंपरिक तरीकों का लगभग 1/3 होता है, जिसमें बेहतर निपटान क्षमता होती है, जिससे छोटे कीचड़ उपचार उपकरणों की अनुमति मिलती है।
यद्यपि जैव -संपर्क ऑक्सीकरण कीचड़ पुनर्चक्रण के बिना संचालित हो सकता है, जिओंग रेन एट अल द्वारा अनुसंधान। दर्शाता है कि रीसाइक्लिंग वाले सिस्टम सीओडी, टीएन, एनएच 3-एन, एसएस के लिए उच्च निष्कासन दर प्राप्त करते हैं और कीचड़ उपज को 29.6% तक कम करते हैं। इस डिज़ाइन में मिश्रित शराब रीसाइक्लिंग को शामिल किया गया है, जिसमें प्रवाह की गुणवत्ता के आधार पर परिचालन लचीलापन शामिल है।
प्लांट (1200 m³/d) का क्षेत्रफल 1350.3 m² है, जिसमें 20 मिलियन CNY का पूंजी निवेश और 1.05 CNY/m³ की परिचालन लागत है।
पारंपरिक एएओ की तुलना में, जिसे प्रभावी कम तापमान संचालन के लिए विस्तारित एसआरटी की आवश्यकता होती है, यह संशोधित प्रक्रिया वाहकों के साथ जैविक समुदाय को समृद्ध करते हुए एक साथ पोषक तत्वों को हटाने की सादगी को बरकरार रखती है। एसआरटी {{2}एचआरटी पृथक्करण जैव स्थिरता को बढ़ाता है, कम सी/एन और कम तापमान स्थितियों के तहत विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करता है। स्थिर प्रवाह को बहुत कम या बिना कीचड़ के पुनर्चक्रण के साथ बनाए रखा जा सकता है, जिससे स्वस्थानी कीचड़ में कमी और कीचड़ प्रबंधन लागत कम हो जाती है। इसकी सादगी और भारीपन की कमी इसे कोयला खदान के घरेलू अपशिष्ट जल उपचार के लिए अत्यधिक उपयुक्त बनाती है।
3. एएओ प्रक्रिया के लिए अनुकूलन अनुसंधान
संशोधित एएओ प्रक्रियाएं आम तौर पर "आउटडोर अपशिष्ट जल इंजीनियरिंग के डिजाइन के लिए मानक" (जीबी 50014-2021) में मापदंडों के अनुसार डिजाइन की जाती हैं। हालाँकि, कोयला खदान अपशिष्ट जल के लिए विशिष्ट परिचालन मापदंडों (एचआरटी, एसआरटी, वातन, रीसायकल अनुपात, एमएलएसएस) के अनुकूलन को भविष्य के डिजाइन और संचालन के लिए इष्टतम स्थितियों की पहचान करने की आवश्यकता है।
पारंपरिक एएओ में, कीचड़ को एरोबिक से एनारोबिक टैंक में पुनर्चक्रित किया जाता है, जिसमें नाइट्रेट और उच्च डीओ होता है, जो जैविक फास्फोरस निष्कासन को बाधित कर सकता है। केप टाउन विश्वविद्यालय (यूसीटी) प्रक्रिया पर विचार किया जा सकता है, जहां कीचड़ को एनोक्सिक टैंक में पुनर्नवीनीकरण किया जाता है, नाइट्रिफाइड शराब को एनोक्सिक टैंक में, और जैव -पी निष्कासन को बढ़ाने के लिए एनोक्सिक से एनारोबिक टैंक में एक अतिरिक्त रीसाइक्लिंग जोड़ा जाता है।
कीचड़ उपचार किसी संयंत्र की परिचालन लागत का 50-60% हो सकता है। यथास्थान कीचड़ न्यूनीकरण प्रौद्योगिकियों को अपनाया जाना चाहिए। संशोधित एएओ बायो {{5}टैंकों में उच्च एमएलएसएस एक उच्च एफ/एम अनुपात की ओर ले जाता है, जहां चयापचय को बाधित किया जा सकता है, कीचड़ में कमी को बढ़ावा दिया जा सकता है और कीचड़ प्रबंधन लागत को कम किया जा सकता है। भविष्य का ध्यान माइक्रो{8}लिसिस, ऑक्सिक{9}सेटलिंग{10}एनेरोबिक (ओएसए) प्रक्रिया के माध्यम से क्रिप्टिक विकास जैसी स्वस्थानी कमी तकनीकों को लागू करने और कोयला खदान अपशिष्ट जल उपचार में चयापचय को बाधित करने पर होना चाहिए।
यह प्रक्रिया कोयला खदानों में मौजूदा एएओ संयंत्रों की रेट्रोफिटिंग के लिए उपयुक्त है। एनोक्सिक/एरोबिक टैंकों में वाहक जोड़ने से अपशिष्ट गुणवत्ता में सुधार हो सकता है, क्षमता बढ़ सकती है और सिस्टम स्थिरता बढ़ सकती है। कठोर अपशिष्ट आवश्यकताओं वाले संयंत्रों के लिए, द्वितीयक स्पष्टीकरण को एमबीआर प्रणाली से बदलने से पानी की गुणवत्ता में और सुधार हो सकता है।
4. निष्कर्ष
- संशोधित एएओ प्रक्रिया स्थिरता बढ़ाने, क्षमता बढ़ाने या सख्त मानकों को पूरा करने के लिए कोयला खदानों में मौजूदा एएओ सिस्टम को अपग्रेड करने के लिए उपयुक्त है।
- कोयला खदान के घरेलू अपशिष्ट जल का उपचार करते समय, अपशिष्ट जल एक साथ सड़क जल/हरियाली के लिए *जीबी/टी 18920-2002* मानकों और कोयला धोने के पानी के लिए जीबी 50359-2016 मानकों को पूरा कर सकता है, जो पानी की गुणवत्ता और मात्रा में परिवर्तन के लिए मजबूत अनुकूलनशीलता का प्रदर्शन करता है।
- यह प्रक्रिया अच्छी निपटान क्षमता और आसान पृथक्करण के साथ स्थिर कीचड़ पैदा करती है, कम कीचड़ उत्पन्न करती है, और कीचड़ उपचार लागत को कम करती है।