ग्रामीण घरेलू अपशिष्ट जल के उपचार के लिए A2O का प्रभाव-MBBR + निर्मित आर्द्रभूमि संयुक्त प्रक्रिया

ग्रामीण घरेलू अपशिष्ट जल के उपचार के लिए A2O-MBBR + CWs संयुक्त प्रौद्योगिकी का प्रभाव

हाल के वर्षों में, राज्य ग्रामीण पुनरोद्धार विकास रणनीति को गहराई से बढ़ावा दे रहा है, जिसमें रहने के माहौल में सुधार लाने और ग्रामीण घरेलू अपशिष्ट जल उपचार पर उच्च मांग रखने पर ध्यान केंद्रित किया गया है। वर्तमान में, ग्रामीण घरेलू अपशिष्ट जल उपचार की मुख्य प्रक्रियाओं में जैविक तरीके, पारिस्थितिक तरीके और संयुक्त प्रक्रियाएं शामिल हैं, जिनमें से अधिकांश शहरी अपशिष्ट जल उपचार से उत्पन्न होती हैं। हालाँकि, ग्रामीण क्षेत्रों में बिखरी हुई आबादी होती है, जिससे अपशिष्ट जल का उच्च फैलाव, संग्रह में कठिनाई, छोटे उपचार पैमाने, कम संसाधन उपयोग दर और अपर्याप्त उपचार सुविधाओं जैसी कई समस्याएं पैदा होती हैं। इसके अलावा, विभिन्न क्षेत्रों में अपशिष्ट जल की गुणवत्ता और मात्रा, भौगोलिक स्थिति, जलवायु और आर्थिक स्तर में महत्वपूर्ण अंतर मौजूद हैं, जिससे उपचार प्रौद्योगिकियों को मानकीकृत करना मुश्किल हो जाता है; शहरी अपशिष्ट जल उपचार प्रौद्योगिकियों को सरलता से अपनाना संभव नहीं है। ग्रामीण क्षेत्रों में अपशिष्ट जल संग्रहण के लिए बुनियादी ढाँचा, जैसे सीवर नेटवर्क, अक्सर अपर्याप्त होता है। संयुक्त सीवर ओवरफ्लो और भूजल घुसपैठ से अपशिष्ट जल संग्रहण आसानी से प्रभावित होता है, जिसके परिणामस्वरूप अपशिष्ट जल में कार्बनिक सांद्रता कम हो जाती है और जैविक नाइट्रोजन हटाने में कठिनाई बढ़ जाती है। ग्रामीण क्षेत्रों में अपशिष्ट जल की गुणवत्ता और मात्रा में बड़े उतार-चढ़ाव के कारण उपचार सुविधाओं में स्थिर बायोमास एकाग्रता बनाए रखना मुश्किल हो जाता है। इसके अलावा, सर्दियों का कम तापमान जैविक उपचार क्षमता को सीमित कर देता है, जिससे दक्षता कम हो जाती है और अस्थिर प्रवाह गुणवत्ता पारंपरिक सक्रिय कीचड़ प्रक्रियाओं में मानकों से अधिक हो जाती है। इसलिए, स्थानीय परिस्थितियों के लिए उपयुक्त अपशिष्ट जल उपचार प्रौद्योगिकियों को विकसित करने की तत्काल आवश्यकता है, जिसमें शॉक लोड के लिए मजबूत प्रतिरोध, स्थिर दीर्घकालिक संचालन, कम ऊर्जा खपत और उच्च उपचार दक्षता हो।

चीन के ग्रामीण क्षेत्र कम लागत वाली, आसान घरेलू अपशिष्ट जल उपचार तकनीकों को पसंद करते हैं, जिसमें जैविक + पारिस्थितिक संयुक्त प्रक्रियाएं एक प्रमुख अनुसंधान दिशा हैं। वर्तमान में, ग्रामीण क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले एकीकृत पैकेज्ड अपशिष्ट जल उपचार उपकरण मुख्य रूप से एनारोबिक एनोक्सिक (ए 2 ओ) और मूविंग बेड बायोफिल्म रिएक्टर (एमबीबीआर) जैसी प्रक्रियाओं का उपयोग करते हैं। अध्ययनों से पता चलता है कि एमबीबीआर प्रक्रिया सटीक परिचालन नियंत्रण की तुलना में सुविधा डिजाइन पर अधिक निर्भर करती है, जिसके लिए विनियमन के लिए किसी पेशेवर तकनीकी कर्मचारी की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे यह संचालन और रखरखाव के लिए सुविधाजनक हो जाता है। यह ग्रामीण घरेलू अपशिष्ट जल उपचार की व्यावहारिक जरूरतों के लिए अधिक उपयुक्त है जहां तकनीकी कर्मचारी दुर्लभ हैं। इसके फायदों में उच्च बायोमास सांद्रता, शॉक लोड के लिए मजबूत प्रतिरोध, उच्च उपचार दक्षता और छोटे पदचिह्न शामिल हैं। लुओ जियावेन एट अल द्वारा अनुसंधान। इंगित करता है कि A2O प्रक्रिया में MBBR मीडिया को जोड़ने से इसकी अपशिष्ट जल उपचार क्षमता में काफी सुधार हो सकता है। झोउ झेंगबिंग और अन्य ने, एक वास्तविक ग्रामीण घरेलू अपशिष्ट जल परियोजना में, दो {{16} चरणीय अवायवीय/एनोक्सिक - जैविक वातित फिल्टर संयुक्त प्रक्रिया को डिजाइन किया, जो जीबी 18918 28 2002 "नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रदूषकों के निर्वहन मानक" के ग्रेड ए मानक को पूरा करते हुए स्थिर प्रवाह गुणवत्ता प्राप्त करती है। इसके अतिरिक्त, निर्मित आर्द्रभूमि (सीडब्ल्यू) का उपयोग अक्सर ग्रामीण घरेलू अपशिष्ट जल उपचार के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, झांग यांग एट अल। निर्मित आर्द्रभूमि को संशोधित करने के लिए भराव के रूप में बायोचार का उपयोग किया गया, जिससे टीएन, टीपी और सीओडी को हटाने की दर क्रमशः 99.41%, 91.40% और 85.09% तक पहुंच सकती है। हमारे समूह के पिछले शोध से यह भी पता चला है कि कीचड़ बायोचार भराव निर्मित आर्द्रभूमि के नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने के प्रदर्शन को बढ़ा सकता है, समग्र प्रणाली की उपचार दक्षता और प्रभावशीलता में सुधार कर सकता है, और प्रणाली को सदमे भार के प्रति अधिक प्रतिरोधी बना सकता है। उपरोक्त शोध के आधार पर, ग्रामीण घरेलू अपशिष्ट जल उपचार के लिए उपयुक्त एक संयुक्त तकनीक का पता लगाने और स्थिर बायोमास एकाग्रता को बनाए रखने में कठिनाई, शॉक लोड के प्रति कमजोर प्रतिरोध, और ग्रामीण अपशिष्ट जल उपचार सुविधाओं में उतार-चढ़ाव और मानकों से अधिक होने की संभावना जैसी चुनौतियों का समाधान करने के लिए, लेखक ने एक ए 2 ओ - एमबीबीआर प्रक्रिया को आगे रखा, इसे निलंबित बायोफिल्म वाहक के साथ भरकर एक एकीकृत स्थिर {{33} फिल्म सक्रिय कीचड़ (आईएफएएस) वातावरण बनाया, जिससे सिस्टम कीचड़ एकाग्रता में वृद्धि हुई। और उपचार दक्षता को बढ़ाना। ग्रामीण क्षेत्रों में तालाबों और गड्ढों जैसी उपलब्ध बेकार भूमि के पारिस्थितिक उपयोग को ध्यान में रखते हुए, और निर्मित आर्द्रभूमि को एक पॉलिशिंग उपचार प्रक्रिया के रूप में संयोजित करते हुए, मिश्रित आर्द्रभूमि की परिचालन स्थिरता को बढ़ाने के लिए कीचड़ बायोचार फिलर का उपयोग, नाइट्रिफाइड तरल को पुन: प्रसारित करना और जलमग्न पौधों को लगाने जैसे तरीकों को नियोजित किया गया था। इस प्रकार, एक A2O-MBBR + CWs संयुक्त प्रक्रिया का निर्माण किया गया।

इस अध्ययन में, उपचार वस्तु के रूप में हेफ़ेई में एक गांव के अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र से कच्चे अपशिष्ट जल का उपयोग करते हुए, A2O - MBBR + CWs संयुक्त प्रक्रिया का एक पायलट- स्केल प्रायोगिक सेटअप का निर्माण किया गया था। इसके उपचार प्रदर्शन पर मौसमी जल तापमान परिवर्तन के प्रभाव की जांच की गई। निष्कासन क्षमता और परिचालन स्थिरता का पता लगाने के लिए ऑपरेशन के दौरान प्रभाव और प्रवाह में प्रदूषक संकेतकों की निगरानी की गई। साथ ही, प्रक्रिया की आर्थिक व्यवहार्यता का विश्लेषण किया गया। इसका उद्देश्य चीन में ग्रामीण घरेलू अपशिष्ट जल उपचार परियोजनाओं में A2O + निर्मित आर्द्रभूमि संयुक्त प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग के लिए डेटा संदर्भ और आधार प्रदान करना है, और घरेलू अपशिष्ट जल उपचार को बढ़ावा देने और ग्रामीण क्षेत्रों में सुंदर, पारिस्थितिक रूप से रहने योग्य गांवों के निर्माण के लिए संदर्भ प्रदान करना है।

1. प्रायोगिक सेटअप और अनुसंधान विधियाँ

1.1 संयुक्त प्रक्रिया प्रवाह

A2O-MBBR + CWs संयुक्त प्रक्रिया प्रयोग ने एक A2O इकाई, एक कार्बन-आधारित उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि और एक पारिस्थितिक तालाब के श्रृंखला संचालन को अपनाया। A2O इकाई में एक चकरा देने वाला एनारोबिक एनोक्सिक संपर्क टैंक और एक एरोबिक झिल्ली टैंक (एमबीबीआर) शामिल था। बायोफिल्म बनाने के लिए सूक्ष्मजीवों के लिए लगाव सतह प्रदान करने के लिए चकित अवायवीय टैंक और एरोबिक एमबीबीआर टैंक के वातन क्षेत्र दोनों को निलंबित बायोफिल्म वाहक मीडिया से भर दिया गया था। टैंकों में सक्रिय कीचड़ और बायोफिल्म एक साथ मिलकर एक आईएफएएस सिस्टम बनाते हैं, जो सिस्टम बायोमास को स्थिर रूप से बनाए रख सकता है। चकित एनोक्सिक टैंक ने नाइट्रिफाइड तरल पुनर्चक्रण के माध्यम से डिनाइट्रीकरण प्रक्रिया को बढ़ाया। एरोबिक एमबीबीआर टैंक के नाइट्रीकरण प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए नीचे एक वातन प्रणाली थी। पूरक रासायनिक फॉस्फोरस हटाने के लिए टैंक के अंदर एक पॉली एल्यूमिनियम क्लोराइड (पीएसी) खुराक पोर्ट स्थापित किया गया था, जिससे फॉस्फोरस को कुशल तरीके से हटाया जा सके। सीडब्ल्यू इकाई में एक कार्बन आधारित उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि और एक जलमग्न पौधा पारिस्थितिक तालाब शामिल था। कार्बन आधारित उपसतह प्रवाह निर्मित आर्द्रभूमि ने तीन चरण भराव निस्पंदन प्रणाली को अपनाया। रुकावट को कम करने के लिए मीडिया को बैकवाश करने के लिए फिलर ज़ोन के निचले भाग में वातन डिस्क स्थापित की गई थीं। जलमग्न पादप पारिस्थितिक तालाब के तल पर चूना पत्थर की सब्सट्रेट परत थी और इसमें ठंड सहनशील जलमग्न पौधे वालिसनेरिया नटंस और पोटामोगेटन क्रिस्पस लगाए गए थे। सेटअप बाहर रखा गया था. मौसमी जल तापमान परिवर्तन की निगरानी के लिए पारिस्थितिक तालाब में एक थर्मामीटर स्थापित किया गया था। A2O-MBBR + CWs संयुक्त प्रक्रिया का विस्तृत प्रक्रिया प्रवाह दिखाया गया हैचित्र 1.

1.2 सेटअप डिज़ाइन और परिचालन पैरामीटर

प्रायोगिक सेटअप का निर्माण 10 मिमी मोटी पॉलीप्रोपाइलीन प्लेटों का उपयोग करके किया गया था। चकित अवायवीय टैंक वर्गाकार बायोफिल्म वाहक मीडिया से भरा हुआ था और उसमें चकरा देने वाली प्लेटें थीं। बफ़ल्ड एनोक्सिक टैंक के लिए मिश्रित शराब पुनःपरिसंचरण अनुपात 50% ~ 150% था, और इसमें बफ़ल प्लेटें भी थीं। एरोबिक एमबीबीआर टैंक को एक बैफल द्वारा एरोबिक वातन क्षेत्र और अवसादन क्षेत्र में विभाजित किया गया था। वातायन क्षेत्र एमबीबीआर निलंबित वाहक मीडिया से भरा हुआ था, जिसका हवा का अनुपात 6:1 से 10:1 था। अवसादन क्षेत्र में अवसादन सहायता के लिए एक पीएसी खुराक बंदरगाह और झुकी हुई प्लेटें थीं। कार्बन आधारित उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि: प्राथमिक भराव क्षेत्र चूना पत्थर (~5 सेमी व्यास), द्वितीयक भराव क्षेत्र जिओलाइट (~3 सेमी व्यास) से, और तृतीयक भराव क्षेत्र कीचड़ बायोचार भराव (~0.5~1.0 सेमी व्यास) से भरा हुआ था। प्रत्येक क्षेत्र के लिए भराव की ऊंचाई 75 सेमी थी। बाहरी कार्बन स्रोतों को जोड़ने, अवलोकन और रखरखाव/खाली करने जैसे कार्यों के लिए प्राथमिक और माध्यमिक भराव क्षेत्रों के बीच लगभग 4 सेमी चौड़ा एक गैप ज़ोन निर्धारित किया गया था (इस प्रयोग के दौरान कोई कार्बन स्रोत नहीं जोड़ा गया था)। जलमग्न संयंत्र पारिस्थितिक तालाब 20 सेमी की ऊंचाई पर चूना पत्थर भराव (~ 3 सेमी व्यास) से भरा हुआ था। जलमग्न पौधों को 10 सेमी की पंक्ति दूरी और 10 सेमी के पौधे के अंतर पर लगाया गया। प्रयोग में हेफ़ेई में एक गाँव के अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र से कच्चे अपशिष्ट जल को प्रभावशाली के रूप में इस्तेमाल किया गया। प्रायोगिक अवधि 25 मई 2022 से 17 जनवरी 2023 तक कुल 239 दिन थी। जलमग्न पौधों की कटाई 2 दिसंबर को एक बार की गई, लगभग हर 6 महीने में एक बार की आवृत्ति के साथ। डिज़ाइन की गई अपशिष्ट जल उपचार क्षमता 50~210 लीटर/दिन थी। सेटअप के विस्तृत डिज़ाइन पैरामीटर दिखाए गए हैंतालिका नंबर एक.

1.3 प्रायोगिक तरीके

1.3.1 प्रायोगिक डिज़ाइन

1.3.1.1 इष्टतम अपशिष्ट जल उपचार क्षमता परीक्षण

प्रायोगिक सेटअप (स्थिर प्रवाह गुणवत्ता) के सफल परीक्षण संचालन के बाद, इष्टतम अपशिष्ट जल उपचार क्षमता परीक्षण 25 मई, 2022 से 30 जून, 2022 तक आयोजित किया गया था। एक एरोबिक टैंक हवा को बनाए रखने की शर्तों के तहत 6:1 का वायु अनुपात, 100% का नाइट्रिफाइड तरल पुनर्चक्रण अनुपात, और लगभग 3.7 ग्राम / दिन पीएसी (Al2O3 सामग्री 28%) का उपयोग। सेटअप की अपशिष्ट जल उपचार क्षमता धीरे-धीरे बढ़ाई गई (50, 60, 70, 80, 100, 120, 150, 180, 210 एल/डी)। सेटअप की इष्टतम अपशिष्ट जल उपचार क्षमता का पता लगाने के लिए प्रवाह गुणवत्ता में परिवर्तन की निगरानी की गई। इस अवधि के दौरान, पानी का तापमान 24.5 ~ 27.1 डिग्री के बीच रहा। सर्दियों में स्थिर प्रवाह अनुपालन सुनिश्चित करने के लिए, अपनाया गया प्रवाह मानक जीबी 18918-2002 का ग्रेड ए मानक था "नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रदूषकों का निर्वहन मानक"।

1.3.1.2 संयुक्त प्रक्रिया समग्र उपचार प्रदर्शन परीक्षण

परीक्षण अवधि 1 जुलाई, 2022 से 17 जनवरी, 2023 तक थी। इष्टतम अपशिष्ट जल उपचार क्षमता 120 एल/डी निर्धारित की गई थी। एरोबिक टैंक में हवा का -से-पानी का अनुपात 6:1~10:1 था, और मिश्रित शराब पुनःपरिसंचरण अनुपात 50%~150% था। प्रभावशाली और बहिःस्राव जल गुणवत्ता संकेतक (टीएन, टीपी, एनओ)₃^--एन, एनएच₄⁺प्रत्येक प्रक्रिया इकाई से -एन, और सीओडी) की निगरानी की गई। परीक्षण अवधि के दौरान पानी के तापमान में बदलाव (मौसमी जलवायु से प्रभावित) दर्ज किया गया। ग्रामीण घरेलू अपशिष्ट जल के लिए A2O-MBBR + CWs संयुक्त प्रक्रिया के उपचार प्रदर्शन का विश्लेषण किया गया, और संयुक्त प्रक्रिया के प्रदर्शन पर मौसमी पानी के तापमान परिवर्तन के प्रभाव की जांच की गई।

1.3.2 नमूनाकरण

परीक्षण अवधि के दौरान, पानी की गुणवत्ता परीक्षण के लिए नमूने अनियमित रूप से (प्रति सप्ताह लगभग 1 ~ 2 बार) लिए गए। सेटअप प्रभावशाली, चकित अवायवीय एनोक्सिक टैंक अपशिष्ट, एरोबिक एमबीबीआर टैंक अपशिष्ट, कार्बन आधारित उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि अपशिष्ट, और जलमग्न संयंत्र पारिस्थितिक तालाब अपशिष्ट से नमूने एकत्र किए गए थे। सेटअप के इनलेट पाइप से प्रभावशाली नमूने लिए गए, और प्रत्येक इकाई के आउटलेट से अपशिष्ट नमूने लिए गए। जल गुणवत्ता सूचक परीक्षण नमूना लेने के उसी दिन पूरा कर लिया गया। परीक्षण किए गए संकेतकों में टीएन, टीपी, एनओ शामिल हैं₃^--एन, एनएच₄⁺-एन, और सीओडी। हर बार जब नमूने लिए गए, तो पारिस्थितिक तालाब में थर्मामीटर से पानी का तापमान दर्ज किया गया (0 ~ 32 डिग्री के बीच भिन्न)। मौसमी तापमान अंतर के साथ पारिस्थितिक तालाब में पानी का तापमान स्वाभाविक रूप से बदल गया। प्रायोगिक सेटअप के लिए डिज़ाइन किया गया अपशिष्ट मानक डीबी 34/3527-2019 "ग्रामीण घरेलू अपशिष्ट जल उपचार सुविधाओं के लिए जल प्रदूषकों के निर्वहन मानक" के ग्रेड ए मानक का पालन करता है। डिज़ाइन किए गए प्रभावशाली सांद्रता और प्रवाह मानकों का विवरण दिया गया हैतालिका 2.

1.3.3 जल गुणवत्ता विश्लेषण विधियाँ

पानी के नमूनों में टीएन सांद्रता एचजे 636-2012 "पानी की गुणवत्ता - कुल नाइट्रोजन का निर्धारण - क्षारीय पोटेशियम परसल्फेट पाचन यूवी स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधि" का उपयोग करके निर्धारित की गई थी। नहीं₃^--एन सांद्रता एचजे/टी 346-2007 "पानी की गुणवत्ता - नाइट्रेट नाइट्रोजन का निर्धारण - पराबैंगनी स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री (परीक्षण)" का उपयोग करके निर्धारित की गई थी। राष्ट्रीय राजमार्ग₄⁺-एन सांद्रता एचजे 535-2009 "पानी की गुणवत्ता - अमोनिया नाइट्रोजन का निर्धारण - नेस्लर के अभिकर्मक स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री" का उपयोग करके निर्धारित की गई थी। सीओडी का निर्धारण एचजे 828-2017 "पानी की गुणवत्ता - रासायनिक ऑक्सीजन मांग का निर्धारण - डाइक्रोमेट विधि" का उपयोग करके किया गया था। टीपी सांद्रता जीबी 11893-1989 "पानी की गुणवत्ता - कुल फास्फोरस का निर्धारण - अमोनियम मोलिब्डेट स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधि" का उपयोग करके निर्धारित की गई थी।

2. परिणाम और चर्चा

2.1 संयुक्त प्रक्रिया प्रदर्शन पर अपशिष्ट जल उपचार क्षमता का प्रभाव

जैसा कि दिखाया गया हैचित्र 2 (ए)(बी)जैसे-जैसे दैनिक अपशिष्ट जल उपचार क्षमता धीरे-धीरे 50 लीटर/दिन से बढ़कर 210 लीटर/दिन हो गई, टीएन और एनएच की निष्कासन क्षमताएं₄⁺-एन संयुक्त प्रक्रिया की प्रत्येक इकाई द्वारा घटती प्रवृत्ति दिखाई गई। टीएन हटाने की दर 91.55% (50 लीटर/दिन) से घटकर 52.17% (210 लीटर/दिन) हो गई, और एनएच₄⁺-एन निष्कासन दर 97.47% (70 लीटर/दिन) से घटकर 80.68% (210 लीटर/दिन) हो गई। ऐसा इसलिए है क्योंकि दैनिक अपशिष्ट जल उपचार क्षमता में वृद्धि से हाइड्रोलिक अवधारण समय कम हो जाता है, जिससे सूक्ष्मजीवों के लिए प्रदूषकों को नष्ट करने के लिए उपलब्ध समय कम हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उपचार प्रदर्शन खराब हो जाता है। उनमें से, A2O इकाई ने TN और NH में सबसे अधिक योगदान दिया₄⁺-एन निष्कासन। इस इकाई के लिए औसत प्रभावशाली टीएन सांद्रता 38.68 मिलीग्राम/लीटर थी, प्रवाह 16.87 मिलीग्राम/लीटर था, निष्कासन दर 56.29% थी। औसत प्रभावशाली एनएच₄⁺-एन सांद्रता 36.29 मिलीग्राम/लीटर थी, प्रवाह 5.50 मिलीग्राम/लीटर था, निष्कासन दर 84.85% थी। कार्बन आधारित उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि के लिए, औसत प्रभावशाली टीएन सांद्रता 16.87 मिलीग्राम/लीटर थी, प्रवाह 11.96 मिलीग्राम/लीटर था, निष्कासन दर 29.10% थी। जलमग्न संयंत्र पारिस्थितिक तालाब के लिए, औसत प्रभावशाली टीएन सांद्रता 11.96 मिलीग्राम/लीटर थी, प्रवाह 9.47 मिलीग्राम/लीटर था, निष्कासन दर 20.82% थी। कार्बन आधारित उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि का नाइट्रोजन हटाने का प्रदर्शन पारिस्थितिक तालाब की तुलना में बेहतर था क्योंकि उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि का अवायवीय एनोक्सिक वातावरण विनाइट्रीकरण के लिए अधिक उपयुक्त है। हालाँकि, एन.एच₄⁺-पारिस्थितिक तालाब को हटाने का प्रदर्शन उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि की तुलना में बेहतर था। औसत प्रभावशाली एनएच₄⁺कार्बन आधारित उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि के लिए -एन सांद्रता 5.50 मिलीग्राम/लीटर थी, प्रवाह 4.04 मिलीग्राम/लीटर था, निष्कासन दर केवल 26.53% थी। पारिस्थितिक तालाब के लिए, औसत प्रभावशाली एनएच₄⁺-एन सांद्रता 4.04 मिलीग्राम/लीटर थी, प्रवाह 2.38 मिलीग्राम/लीटर था, निष्कासन दर 41.07% थी। ऐसा इसलिए है क्योंकि पारिस्थितिक तालाब का एरोबिक वातावरण नाइट्रीकरण, अधिक एनएच परिवर्तित करने के लिए अधिक उपयुक्त है₄⁺-N में NO₃^--N, जिसके परिणामस्वरूप उच्चतर NH प्राप्त होता है₄⁺-एन निष्कासन दर. जब अपशिष्ट जल उपचार क्षमता 150 एल/डी तक पहुंच गई, तो अपशिष्ट टीएन एकाग्रता 15.11 मिलीग्राम/एल थी, जो जीबी 18918-2002 के ग्रेड ए मानक से अधिक थी। इसलिए, स्थिर टीएन अनुपालन सुनिश्चित करने के लिए, अधिकतम अपशिष्ट जल उपचार क्षमता 120 एल/डी थी। जब अपशिष्ट जल उपचार क्षमता 210 एल/डी तक पहुंच गई, तो प्रवाहित एनएच₄⁺-एन सांद्रता 7.07 मिलीग्राम/लीटर थी, जो जीबी 18918-2002 के ग्रेड ए मानक से अधिक थी। इसलिए, NH के लिए अधिकतम अपशिष्ट जल उपचार क्षमता₄⁺-एन अनुपालन 180 एल/डी था।

जैसा कि दिखाया गया हैचित्र 2 (सी), औसत प्रभावशाली सीओडी 100 मिलीग्राम/लीटर से नीचे था, जो कम कार्बनिक सामग्री का संकेत देता है। अपशिष्ट जल उपचार क्षमता में वृद्धि ने सीओडी हटाने को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं किया, सीओडी हटाने की दर 75% ~90% के बीच थी। जैसे ही अपशिष्ट जल उपचार क्षमता 50 एल/डी से बढ़कर 210 एल/डी हो गई, औसत प्रवाह सीओडी 19.16 मिलीग्राम/एल था, अधिकतम प्रवाह सीओडी 26.07 मिलीग्राम/एल के साथ, अभी भी जीबी 18918-2002 ग्रेड ए के 50 मिलीग्राम/लीटर मानक से काफी नीचे है। ए2ओ इकाई ने सीओडी हटाने में सबसे अधिक योगदान दिया क्योंकि एरोबिक में वातन उपकरण एमबीबीआर टैंक ने एरोबिक वातावरण बनाया, एरोबिक सूक्ष्मजीवों की जैव रासायनिक क्षमता को बढ़ाया और सीओडी हटाने को मजबूत किया। इसके अतिरिक्त, A2O इकाई में नाइट्रिफाइड तरल के पुनर्चक्रण ने चकित एनोक्सिक टैंक को अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थ को कार्बन स्रोत के रूप में उपयोग करने की अनुमति दी, जिससे डेनाइट्रीकरण को बढ़ाते हुए सीओडी का हिस्सा हटा दिया गया। कार्बन आधारित उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि ने सीओडी हटाने में दूसरा सबसे बड़ा योगदान दिया। इसका अवायवीय-एनोक्सिक वातावरण अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थों को कार्बन स्रोत के रूप में उपयोग करने के लिए अनुकूल है, जो कि डीनाइट्रीकरण को बढ़ाते हुए कार्बनिक पदार्थों के हिस्से को नष्ट कर देता है, यही कारण है कि इसमें बेहतर टीएन निष्कासन होता है। इसके अलावा, उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि की सब्सट्रेट परत कुछ कार्बनिक पदार्थों को सोख सकती है। पारिस्थितिक तालाब का सीओडी क्षरण पर सीमित प्रभाव पड़ा। पारिस्थितिक तालाब के लिए औसत प्रभावशाली सीओडी 22.21 मिलीग्राम/लीटर था, और सबसे आसानी से बायोडिग्रेडेबल कार्बनिक पदार्थ पहले ही नष्ट हो चुके थे, ऐसे कार्बनिक पदार्थ बचे थे जिन्हें नष्ट करना अधिक कठिन था।

जैसा कि दिखाया गया हैचित्र 2 (डी)जैसे-जैसे अपशिष्ट जल उपचार क्षमता में वृद्धि हुई, प्रवाहित टीपी सांद्रता स्थिर रही। अपशिष्ट जल उपचार क्षमता में वृद्धि ने टीपी निष्कासन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं किया। औसत प्रभावशाली टीपी सांद्रता 3.7 मिलीग्राम/लीटर थी, और औसत प्रवाह सांद्रता 0.18 मिलीग्राम/लीटर थी, औसत निष्कासन दर 95.14% थी, जो अच्छे टीपी निष्कासन का संकेत देती है। टीपी को मुख्य रूप से A2O इकाई में हटा दिया गया था। A2O इकाई के लिए प्रभावशाली टीपी सांद्रता 3.7 mg/L थी, और प्रवाह केवल 0.29 mg/L था, जो GB 18918-2002 ग्रेड A के 0.5 mg/L मानक से बेहतर था। ऐसा इसलिए है क्योंकि A2O इकाई में न केवल फास्फोरस-संचय करने वाले जीवों (PAOs) द्वारा जैविक फास्फोरस निष्कासन था, बल्कि 3.7 g/d की खुराक द्वारा रासायनिक फास्फोरस निष्कासन भी शामिल था। पीएसी. जैविक और रासायनिक फॉस्फोरस हटाने के संयोजन के परिणामस्वरूप A2O इकाई में 90% से अधिक फॉस्फोरस हटा दिया गया। उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि और पारिस्थितिक तालाब मुख्य रूप से फॉस्फोरस हटाने के लिए सब्सट्रेट सोखना, अवसादन, पौधे के अवशोषण और माइक्रोबियल क्षरण जैसे तंत्र पर निर्भर थे। इसके अलावा, आर्द्रभूमि में प्रवेश करने वाली टीपी सांद्रता पहले से ही 0.29 मिलीग्राम/लीटर जितनी कम थी, जिससे आगे निष्कासन और अधिक कठिन हो गया। इन संयुक्त कारणों से आर्द्रभूमि और पारिस्थितिक तालाब के सामान्य टीपी निष्कासन का प्रदर्शन हुआ।

इसलिए, जीबी 18918-2002 ग्रेड ए मानक के साथ सभी प्रवाह संकेतकों का स्थिर अनुपालन सुनिश्चित करने के लिए, इस प्रक्रिया के लिए इष्टतम अपशिष्ट जल उपचार क्षमता 120 एल/डी निर्धारित की गई थी।

2.2 संयुक्त प्रक्रिया का प्रदूषक निष्कासन प्रदर्शन

2.2.1 सीओडी हटाने का प्रदर्शन

जैसा कि दिखाया गया हैचित्र तीनसमग्र उपचार प्रदर्शन परीक्षण अवधि (1 जुलाई, 2022 से 17 जनवरी, 2023, अपशिष्ट जल उपचार क्षमता 120 एल/डी) के दौरान, पानी के तापमान में उतार-चढ़ाव की प्रवृत्ति देखी गई, जो 32 डिग्री से घटकर 0 डिग्री हो गई। सीओडी हटाने की दर में उतार-चढ़ाव आया, और पानी के तापमान में कमी का सीओडी हटाने पर कोई स्पष्ट प्रभाव नहीं पड़ा। के साथ संयुक्तचित्र 4, सीओडी हटाने की दर 66.16% ~ 82.51% के बीच भिन्न थी, जो मुख्य रूप से प्रभावशाली सीओडी एकाग्रता से प्रभावित थी। अध्ययनों से पता चलता है कि अवायवीय/एनोक्सिक स्थितियों में, सीओडी को हटाना मुख्य रूप से माइक्रोबियल क्रिया पर निर्भर करता है। A2O-MBBR+CWs प्रक्रिया अवायवीय {{7}एनॉक्सिक{{8}ऑक्सिक{{9}एनॉक्सिक{{10}ऑक्सिक स्थितियों के बीच वैकल्पिक होती है, जिससे सीओडी हटाने में वृद्धि होती है। ऑपरेशन के दौरान, जैसे ही पानी का तापमान कम हुआ, हालांकि प्रभावशाली सीओडी 80 ~ 136 मिलीग्राम/लीटर के बीच था, लेकिन प्रवाहित सीओडी 50 मिलीग्राम/लीटर से नीचे स्थिर रहा, जो डीबी 34/3527-2019 के ग्रेड ए मानक को पूरा करता है, जो अच्छे कार्बनिक क्षरण का संकेत देता है। A2O अनुभाग ने COD हटाने में सबसे अधिक योगदान दिया। चकित अवायवीय एनोक्सिक संपर्क टैंक की औसत सीओडी हटाने की दर 43.38% थी, जो कुल सीओडी हटाने का 65.43% थी। एरोबिक एमबीबीआर टैंक की औसत निष्कासन दर 14.69% थी, जो कुल का 19.87% थी। A2O अनुभाग ने COD को हटाने में 85% से अधिक योगदान दिया, चकित अवायवीय टैंक और एरोबिक MBBR टैंक में मीडिया के बड़े विशिष्ट सतह क्षेत्र, उच्च कीचड़ सांद्रता और बैक्टीरिया → प्रोटोजोआ → मेटाज़ोआ से खाद्य श्रृंखला के निर्माण से लाभ हुआ, जो पानी में कार्बनिक पदार्थों को प्रभावी ढंग से नष्ट कर देता है। आईएफएएस प्रणाली की उच्च जैव विविधता ने तापमान परिवर्तन के साथ भी अच्छा जैविक निष्कासन सुनिश्चित किया। इसके अतिरिक्त, चकित अवायवीय-एनोक्सिक संपर्क टैंक में अपशिष्ट जल में घुलनशील कार्बनिक पदार्थ का हिस्सा डीनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया द्वारा कार्बन स्रोत के रूप में उपयोग किया जाएगा। इस बीच, पुनः परिचालित मिश्रित शराब ने NO बढ़ा दिया₃^--बफ़ल्ड एनोक्सिक टैंक में एन सांद्रता, एनओ को परिवर्तित करने के लिए बैक्टीरिया को डीनाइट्रीकृत करके कार्बन स्रोतों के उपयोग को बढ़ावा देती है₃^--नहीं/नहीं₂^--N नाइट्रोजन गैस में। चकरा देने वाले अवायवीय एनोक्सिक संपर्क टैंक में उच्च सीओडी निष्कासन दर यह सत्यापित करती है कि यह प्रक्रिया अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थों को डेनिट्रिफिकेशन कार्बन स्रोत के रूप में कुशलतापूर्वक उपयोग कर सकती है। कार्बन आधारित उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि में औसत सीओडी हटाने की दर 7.18% थी, जो कुल सीओडी हटाने का 9.18% है। उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि का अवायवीय/एनोक्सिक वातावरण कार्बन स्रोत के रूप में कार्बनिक पदार्थों का उपयोग करने वाले सूक्ष्मजीवों के लिए अनुकूल है, जो विनाइट्रीकरण को बढ़ाते हुए सीओडी हटाने को प्राप्त करता है। संबंधित शोध से यह भी पता चलता है कि बायोचार फिलर इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण और अंतर-आणविक हाइड्रोजन बॉन्डिंग के माध्यम से कार्बनिक पदार्थों को सोख सकता है। इसलिए, उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि में कीचड़ बायोचार भराव कुछ कार्बनिक पदार्थों को भी सोख लेगा। जलमग्न पादप पारिस्थितिक तालाब में औसत सीओडी हटाने की दर केवल 3.68% थी क्योंकि तालाब में प्रवेश करने वाला सीओडी पहले से ही औसतन 30.59 मिलीग्राम/लीटर पर कम था, और इसमें ज्यादातर दुर्दम्य कार्बनिक पदार्थ शामिल थे, जो मुख्य रूप से सोखने और पौधे के अवशोषण द्वारा सीमित प्रभाव के साथ हटा दिए गए थे।

2.2.2 नाइट्रोजन निष्कासन प्रदर्शन

जैसा कि दिखाया गया हैचित्र तीन, क्योंकि पानी का तापमान धीरे-धीरे 32 डिग्री से घटकर 12 डिग्री हो गया, टीएन और एनएच₄⁺-एन निष्कासन दरों में उतार-चढ़ाव आया। औसत टीएन हटाने की दर 75.61% तक पहुंच गई, और औसत एनएच₄⁺-एन निष्कासन दर 95.70% तक पहुंच गई। जब पानी का तापमान 12 डिग्री से नीचे चला गया, तो टीएन और एनएच₄⁺-एन निष्कासन दर में तेजी से गिरावट देखी गई, लेकिन औसत निष्कासन दर अभी भी क्रमशः 58.56% और 80.40% तक पहुंच गई। ऐसा इसलिए है क्योंकि मौसमी पानी के तापमान में कमी से माइक्रोबियल गतिविधि बाधित होती है, जिससे डिनाइट्रीकरण प्रदर्शन कमजोर हो जाता है। संयुक्त प्रक्रिया संचालन अवधि (1 जुलाई, 2022 से 17 जनवरी, 2023) के दौरान प्रभावशाली और प्रवाह प्रदूषक सांद्रता के सांख्यिकीय परिणामों के अनुसारटेबल तीन, औसत प्रभावशाली टीएन और एनएच₄⁺-एन सांद्रता क्रमशः 36.56 मिलीग्राम/लीटर और 32.47 मिलीग्राम/लीटर थी। राष्ट्रीय राजमार्ग₄⁺-एन का हिस्सा टीएन का 88.81% है। प्रभावशाली सं₃^--एन (0.01 मिलीग्राम/लीटर) लगभग नगण्य था। औसत प्रवाह टीएन और एनएच₄⁺-एन सांद्रता क्रमशः 11.69 मिलीग्राम/लीटर और 3.5 मिलीग्राम/लीटर थी, दोनों डीबी 34/3527-2019 के ग्रेड ए मानक को पूरा करते थे। औसत प्रवाह नं₃^--एन सांद्रता 6.03 मिलीग्राम/लीटर थी, जो इस प्रक्रिया की अच्छी नाइट्रीकरण क्षमता को दर्शाती है, जो एनएच को परिवर्तित करती है₄⁺-N से NO₃^--एन. हालाँकि, NO का संचय₃^--एन से पता चलता है कि अभी भी और अधिक विनाइट्रीकरण की गुंजाइश है। जैसा कि दिखाया गया हैचित्र 5 (ए), A2O सेक्शन में TN निष्कासन सबसे अधिक था। चकित अवायवीय एनोक्सिक संपर्क टैंक की औसत टीएन हटाने की दर 44.25% थी, और एरोबिक एमबीबीआर टैंक की औसत टीएन हटाने की दर 9.55% थी। यह एरोबिक क्षेत्र में नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया और एनोक्सिक क्षेत्र में डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया की संयुक्त क्रिया का परिणाम है। कार्बन आधारित निर्मित आर्द्रभूमि की औसत टीएन निष्कासन दर 11.07% थी, क्योंकि इसकी कार्बन स्रोतों को छोड़ने की क्षमता और इसका अवायवीय/एनोक्सिक वातावरण एक निश्चित नाइट्रोजन निष्कासन क्षमता को बनाए रखते हुए, विनाइट्रीकरण के लिए अनुकूल है। जलमग्न पादप पारिस्थितिक तालाब में सामान्य निष्कासन प्रदर्शन के साथ औसत टीएन निष्कासन दर केवल 3.54% थी, क्योंकि इसका एरोबिक वातावरण विनाइट्रीकरण के लिए अनुकूल नहीं है। जैसा कि दिखाया गया हैचित्र 5 (बी), एनएच₄⁺-एन निष्कासन मुख्य रूप से A2O अनुभाग में पूरा किया गया था। चकित अवायवीय एनोक्सिक संपर्क टैंक में NH था₄⁺-एन निष्कासन दर 59.46%, और एरोबिक एमबीबीआर टैंक में एनएच था₄⁺-एन निष्कासन दर 24.24%। A2O खंड कुल NH का 93.57% है₄⁺-एन निष्कासन। उच्च एनएच₄⁺-ए2ओ अनुभाग में एन निष्कासन एरोबिक एमबीबीआर टैंक में निरंतर वातन के कारण होता है, जिससे नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया एनएच को परिवर्तित करने के लिए डीओ का पूरी तरह से उपयोग कर पाते हैं।₄⁺-N से NO₃^--एन. फिर इसे एनोक्सिक टैंक में पुनः परिचालित किया जाता है, जहां डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया NO को परिवर्तित करते हैं₃^--एन से एन2 हटाने के लिए। परीक्षण अवधि के दौरान, औसत टीएन हटाने की दर 68.40% थी, और औसत एनएच₄⁺-एन निष्कासन दर 89.45% थी, जो अच्छे नाइट्रोजन निष्कासन प्रदर्शन को दर्शाता है।

जैसा कि दिखाया गया हैचित्र तीनजैसे ही पानी का तापमान 32 डिग्री से घटकर 0 डिग्री हो गया, टीएन हटाने की दर अधिकतम 79.19% से घटकर 51.38% हो गई। के साथ संयुक्तचित्र 5 (ए), when water temperature was >20 डिग्री, औसत टीएन निष्कासन दर 75% से अधिक हो गई, औसत प्रवाह सांद्रता 8.41 मिलीग्राम/लीटर के साथ, क्योंकि माइक्रोबियल गतिविधि 20 ~ 32 डिग्री रेंज में अधिक है, जिससे बेहतर डिनाइट्रीकरण होता है, जो झांग ना एट अल के शोध के अनुरूप है। जब पानी का तापमान 20 डिग्री से घटकर 5 डिग्री हो गया, तो औसत टीएन निष्कासन दर घटकर 65.44% हो गई, और औसत प्रवाह एकाग्रता बढ़कर 12.70 मिलीग्राम/लीटर हो गई। जब पानी का तापमान 0~5 डिग्री था, तो औसत टीएन निष्कासन दर घटकर 52.75% हो गई, और औसत प्रवाह सांद्रता 17.62 मिलीग्राम/लीटर तक बढ़ गई, जो टीएन निष्कासन पर एक निश्चित प्रभाव का संकेत देता है। अध्ययनों से पता चलता है कि जैसे-जैसे पानी का तापमान घटता है, माइक्रोबियल गतिविधि बाधित होती है। जब पानी का तापमान<5.6°C, microorganisms are basically dormant, and population numbers sharply decrease, limiting pollutant degradation. When water temperature <4°C, microorganisms begin to die. However, in this process, even when water temperature dropped to 0°C, the TN removal rate still reached 51.52%, and effluent always met the Grade A standard of DB 34/3527-2019. This is because the IFAS system in the A2O section maintained high biomass concentration. During the test period, MLSS concentration in the baffled anaerobic-anoxic contact tank and aerobic MBBR tank reached 6,000~8,000 mg/L. Additionally, recirculation of nitrified liquid further enhanced denitrification. Furthermore, wastewater passed sequentially through the limestone, zeolite, and sludge biochar filler zones of the subsurface flow wetland, where anaerobic and aerobic reactions occurred simultaneously. Various organics adsorbed on filler surfaces and the slow-release of carbon sources from biochar filler promoted denitrification, further enhancing nitrogen removal. Research indicates that biochar can increase the abundance and diversity of denitrifying microorganisms in wetlands. Also, due to its structure, subsurface flow wetlands have some thermal insulation effect, helping maintain internal microbial activity. Under the influence of multiple factors, the combined process exhibited strong resistance to low-temperature shock, maintaining over 50% TN removal even at 0°C. In summary, when water temperature is >5 डिग्री, टीएन निष्कासन प्रदर्शन अच्छा है, 15 मिलीग्राम/लीटर से नीचे प्रवाह स्थिर है। इस बिंदु पर, अन्य प्रदूषकों को हटाने पर विचार करते हुए, अपशिष्ट जल उपचार क्षमता को उचित रूप से बढ़ाया जा सकता है।

जैसा कि दिखाया गया हैचित्र तीन, जैसे-जैसे पानी का तापमान धीरे-धीरे कम होता गया, एन.एच₄⁺-एन निष्कासन दर अधिकतम 99.52% से घटकर न्यूनतम 74.77% हो गई, और अपशिष्ट एनएच₄⁺-एन सांद्रता न्यूनतम 0.17 मिलीग्राम/लीटर से बढ़कर 8.40 मिलीग्राम/लीटर हो गई। पानी का तापमान घटने से नाइट्रिफाइंग और नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया की गतिविधि बाधित होती है, जिससे एनएच कम हो जाता है₄⁺-N removal. However, when water temperature >12 डिग्री, औसत प्रवाह एनएच₄⁺-एन सांद्रता 1.58 मिलीग्राम/लीटर थी। जब पानी का तापमान 12 डिग्री से कम या उसके बराबर हो, तो औसत प्रवाह NH₄⁺-N सांद्रता बढ़कर 6.58 mg/L हो गई, लेकिन प्रवाह NH₄⁺-एन हमेशा डीबी 34/3527-2019 के ग्रेड ए मानक को पूरा करता है। जब पानी का तापमान 20~32 डिग्री था, तो औसत NH₄⁺-एन निष्कासन दर 96% से अधिक हो गई। के साथ संयुक्तचित्र 5 (बी), अपशिष्ट एनएच₄⁺-इस श्रेणी में एन सांद्रता 2 मिलीग्राम/लीटर से कम थी, जो उच्च नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया गतिविधि और उत्कृष्ट समग्र एनएच का संकेत देती है।₄⁺-एन निष्कासन। जब पानी का तापमान धीरे-धीरे 20 डिग्री से घटकर 12 डिग्री हो गया, तो औसत एन.एच₄⁺-N removal rate still exceeded 90%, showing good removal, as research indicates water temperature >12 डिग्री नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया के विकास, नाइट्रिफिकेशन को बढ़ावा देने के लिए उपयुक्त है। इसलिए, एनएच₄⁺-एन ने 12~20 डिग्री रेंज में उच्च निष्कासन दर बनाए रखी। जब पानी का तापमान धीरे-धीरे 12 डिग्री से घटकर 0 डिग्री हो गया, तो औसत एन.एच₄⁺-एन निष्कासन दर अभी भी 80% तक पहुंच गई है। मौजूदा शोध से पता चलता है कि नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया 0 डिग्री पर नाइट्रिफाइंग क्षमता लगभग खो देते हैं। हालाँकि, इस अध्ययन के नतीजे बताते हैं कि 0 डिग्री पर भी, NH₄⁺-एन निष्कासन दर 75% से अधिक हो गई है, जो कम तापमान पर इस प्रक्रिया के अच्छे नाइट्रीकरण प्रदर्शन को दर्शाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि इस अध्ययन के A2O - MBBR अनुभाग में IFAS प्रणाली में लगभग 1 महीने तक की लंबी बायोफिल्म कीचड़ की आयु होती है, जिससे जैव रासायनिक टैंक में नाइट्रीकरण दर पारंपरिक सक्रिय कीचड़ प्रक्रियाओं की तुलना में तापमान से बहुत कम प्रभावित होती है, जिससे कम सर्दियों के तापमान पर नाइट्रीकरण प्रदर्शन में काफी सुधार होता है। वेई ज़ियाओहान एट अल द्वारा अनुसंधान। यह भी इंगित करता है कि गैर-अनुपालक NH का मुख्य कारण₄⁺-कम पानी के तापमान की स्थिति में एन प्रवाह अपर्याप्त सक्रिय कीचड़ आयु है, नाइट्रिफायर गतिविधि पर तापमान का प्रभाव गौण है। इसलिए, हालांकि पानी का तापमान घटने से कुछ हद तक नाइट्रिफायर गतिविधि प्रभावित हुई, लेकिन इस प्रक्रिया में पर्याप्त कीचड़ आयु ने एनएच सुनिश्चित किया₄⁺-कम तापमान पर एन निष्कासन। परीक्षण अवधि के दौरान, औसत प्रवाह NH₄⁺-एन सांद्रता 3.50 मिलीग्राम/लीटर थी, और संयुक्त प्रक्रिया ने अच्छा और स्थिर नाइट्रीकरण प्रदर्शन प्रदर्शित किया।

2.2.3 फॉस्फोरस निष्कासन प्रदर्शन

जैसा कि दिखाया गया हैचित्र तीनपानी के तापमान में बदलाव के साथ टीपी हटाने की दर में थोड़ा अंतर आया, जो 94% से ऊपर स्थिर रही। के साथ संयुक्तचित्र 6, प्रभावशाली टीपी सांद्रता 3.03~4.14 मिलीग्राम/लीटर के बीच थी, और प्रवाही टीपी सांद्रता 0.14~0.28 मिलीग्राम/लीटर तक थी, जो डीबी 34/3527-2019 के ग्रेड ए मानक को पूरा करती है। यह प्रक्रिया जैविक फास्फोरस निष्कासन (पीएओ द्वारा) और रासायनिक फास्फोरस निष्कासन (पीएसी द्वारा) की संयुक्त क्रिया पर निर्भर करती है। जब पानी का तापमान कम हो जाता है, तो पीएओ गतिविधि बाधित हो जाती है, जिससे जैविक फास्फोरस निष्कासन प्रभावित होता है। हालाँकि, यह प्रक्रिया 3.7 ग्राम/दिन पीएसी की खुराक देकर रासायनिक फास्फोरस हटाने की पूरक है, एक स्थिर टीपी हटाने की दर को बनाए रखती है और संयुक्त प्रक्रिया में फास्फोरस हटाने पर पानी के तापमान परिवर्तन के प्रभाव को कम करती है। A2O यूनिट में सबसे अच्छा टीपी हटाने का प्रदर्शन था। अवायवीय एनोक्सिक इकाई प्रवाह औसत टीपी सांद्रता 2.48 मिलीग्राम/लीटर थी, जिसकी निष्कासन दर 32.61% थी। एरोबिक इकाई प्रवाह औसत टीपी सांद्रता 0.29 मिलीग्राम/लीटर थी, निष्कासन दर 59.51% थी। A2O इकाई के लिए कुल टीपी निष्कासन दर 92.12% थी। A2O-MBBR अनुभाग का भ्रमित करने वाला डिज़ाइन बड़े पैमाने पर पुनर्चक्रित मिश्रित शराब में मौजूद नाइट्रेट नाइट्रोजन को हटा सकता है, जिससे अवायवीय पीएओ को अवायवीय अनुभाग में फॉस्फोरस को अधिक अच्छी तरह से जारी करने और एरोबिक अनुभाग में फॉस्फोरस को पूरी तरह से अवशोषित करने की अनुमति मिलती है, जिससे जैविक फॉस्फोरस निष्कासन में वृद्धि होती है। इसके अतिरिक्त, एरोबिक एमबीबीआर टैंक के एक तरफ खुराक देकर रासायनिक फास्फोरस हटाने से एक स्थिर टीपी हटाने की दर बनी रही, जिसमें प्रवाह की गुणवत्ता डीबी 34/3527 - 2019 के ग्रेड ए मानक से काफी बेहतर थी। ए2ओ-एमबीबीआर अनुभाग में जैविक फॉस्फोरस निष्कासन मुख्य रूप से तब होता है जब चकित अवायवीय टैंक में पीएओ कार्बनिक पदार्थों और वाष्पशील फैटी एसिड के हिस्से को पॉलीहाइड्रॉक्सील्कनोएट्स (पीएचए) में परिवर्तित करने के लिए कार्बन स्रोतों का उपयोग करते हैं। जब अपशिष्ट जल अवायवीय टैंक से एरोबिक एमबीबीआर टैंक में प्रवाहित होता है, तो पीएओ फॉस्फोरस ग्रहण को पूरा करने के लिए इलेक्ट्रॉन दाताओं के रूप में पीएचए का उपयोग करते हैं। हालाँकि, जैविक फास्फोरस हटाने का प्रदर्शन पीएओ गतिविधि से आसानी से प्रभावित होता है, और कम पानी का तापमान पीएओ गतिविधि को सीमित करता है। इसलिए, स्थिर फास्फोरस निष्कासन प्राप्त करने के लिए, प्रक्रिया डिजाइन में रासायनिक फास्फोरस निष्कासन को शामिल किया गया था। इसके अतिरिक्त, कार्बन-आधारित उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि में सब्सट्रेट परत द्वारा सोखना और पारिस्थितिक तालाब में जलमग्न पौधों की वृद्धि भी कुछ फास्फोरस को अवशोषित करती है।

संक्षेप में, परीक्षण अवधि के दौरान सेटअप अच्छे समग्र प्रदूषक हटाने के प्रदर्शन के साथ स्थिर रूप से संचालित हुआ। A2O-MBBR + CWs की संयुक्त प्रक्रिया ने TN, NH के लिए 68.40%, 89.45%, 73.94% और 94.04% की औसत निष्कासन दर हासिल की।₄⁺-एन, सीओडी, और टीपी, क्रमशः। औसत प्रवाह सांद्रता क्रमशः 11.69 mg/L, 3.50 mg/L, 26.9 mg/L, और 0.22 mg/L थी, जो सभी DB 34/3527-2019 के ग्रेड ए मानक को पूरा करते हैं। वू क्यूओंग एट अल द्वारा अनुसंधान। इंगित करता है कि A2O-MBBR सक्रिय कीचड़ और बायोफिल्म की एक मिश्रित प्रक्रिया है, जिसमें बड़ी माइक्रोबियल मात्रा, लंबी कीचड़ आयु, उच्च वॉल्यूमेट्रिक लोडिंग, छोटी मात्रा और पदचिह्न, शॉक लोड के लिए मजबूत प्रतिरोध, अच्छी प्रवाह गुणवत्ता और स्थिर संचालन शामिल है। इसके अलावा, सर्दियों में बायोफिल्म प्रक्रियाओं का डिनाइट्रीकरण प्रदर्शन सक्रिय कीचड़ प्रक्रियाओं की तुलना में बेहतर होता है, जो इसे सर्दियों में कम तापमान वाले अपशिष्ट जल के उपचार के लिए अधिक उपयुक्त बनाता है। इस अध्ययन में A2O-MBBR अनुभाग के अच्छे प्रदूषक निष्कासन प्रदर्शन का मुख्य कारण भी यही है। इस अध्ययन में A2O-MBBR + CWs संयुक्त प्रक्रिया A2O-MBBR प्रक्रिया के आधार पर एक CWs पॉलिशिंग उपचार क्षेत्र जोड़ती है, जो प्रक्रिया के समग्र शुद्धिकरण प्रदर्शन और परिचालन स्थिरता को और बढ़ाती है। टीएन और एनएच को हटाना₄⁺-एन मौसमी पानी के तापमान परिवर्तन से कम प्रभावित था, जबकि सीओडी और टीपी को हटाना मौसमी पानी के तापमान से लगभग अप्रभावित था। परीक्षण अवधि के दौरान, इसने शॉक लोड के प्रति मजबूत प्रतिरोध प्रदर्शित किया, जिससे यह घरेलू अपशिष्ट जल की गुणवत्ता और मात्रा में बड़े उतार-चढ़ाव वाले ग्रामीण क्षेत्रों में उपयोग के लिए उपयुक्त हो गया।

2.3 संयुक्त प्रक्रिया का आर्थिक विश्लेषण

इस संयुक्त प्रक्रिया की लागत में मुख्य रूप से निर्माण लागत और अपशिष्ट जल उपचार संचालन लागत शामिल है। निर्माण लागत प्रायोगिक सेटअप स्थापित करने के लिए थी, जिसमें टैंक बॉडी, सहायक विद्युत उपकरण, मीडिया, जलमग्न संयंत्र और पाइप फिटिंग की खरीद शामिल थी, कुल मिलाकर लगभग 3,000 CNY। प्रयोग के दौरान 0.18 m³/d की अधिकतम अपशिष्ट जल उपचार क्षमता के आधार पर, उपचारित अपशिष्ट जल की प्रति m³ निर्माण लागत लगभग 16,700 CNY है। संचालन लागत मुख्य रूप से सेटअप संचालन से उत्पन्न होती है, जिसमें उपकरण ऊर्जा खपत, रासायनिक लागत, कीचड़ निपटान लागत और श्रम लागत शामिल है। विद्युत उपकरण में शामिल हैं: फ़ीड पंप (पावर 2 डब्ल्यू, क्यू =2.8 एम³/डी), रीसर्क्युलेशन पंप (पावर 2 डब्लू, क्यू =2.8 एम³/डी), एरेटर (पावर 5 डब्लू, वातन दर =5 एल/मिनट), और पेरिस्टाल्टिक खुराक पंप (पावर 2 डब्ल्यू)। वास्तविक अधिकतम उपयोग शक्ति के आधार पर गणना की गई: फ़ीड पंप 0.13 डब्ल्यू, रीसर्क्युलेशन पंप 0.19 डब्ल्यू, एरेटर 1.25 डब्ल्यू, डोजिंग पंप 2 डब्ल्यू। कुल वास्तविक उपयोग शक्ति 0.00357 किलोवाट है, दैनिक बिजली खपत 0.086 किलोवाट है। उपचारित अपशिष्ट जल के प्रति वर्ग मीटर बिजली की खपत 0.48 kWh है। 0.7 CNY/kWh की औद्योगिक बिजली कीमत का उपयोग करते हुए, बिजली की लागत 0.33 CNY/m³ है। पीएसी रसायन की लागत लगभग 2.4 सीएनवाई/किग्रा है, उपयोग 3.7 ग्राम/दिन है। प्रति वर्ग मीटर अपशिष्ट जल के लिए आवश्यक PAC की मात्रा 20.56 ग्राम है, लागत 0.05 CNY/m³ है। कीचड़ निपटान लागत=कीचड़ मात्रा × इकाई मात्रा कीचड़ निपटान लागत। प्रति टन पानी में सूखा कीचड़ उत्पादन 0.09 किलोग्राम है। 60 सीएनवाई/टन के नगरपालिका डब्ल्यूडब्ल्यूटीपी कीचड़ परिवहन और निपटान इकाई मूल्य के आधार पर, प्रति टन पानी कीचड़ निपटान लागत=0.09 किग्रा × 0.06 सीएनवाई/किलो {{43%) सीएनवाई। चूंकि पायलट सेटअप को ऑपरेशन के बाद केवल आवधिक निरीक्षण की आवश्यकता होती थी, इसलिए वास्तविक इंजीनियरिंग अनुभव के आधार पर श्रम लागत का अनुमान लगाया गया था। प्रतिदिन 10,000 टन का संयंत्र 1 ~ 2 व्यक्तियों द्वारा संचालित किया जाता है। यह मानते हुए कि एक व्यक्ति का वेतन 3,000 CNY/माह है, 2 व्यक्तियों के लिए, श्रम लागत संकेतक लगभग 0.02 CNY/टन पानी है। लागत विवरण में दिखाया गया हैतालिका 4. संक्षेप में, ऑपरेशन उपचार लागत लगभग 0.46 CNY/m³ है। हालाँकि, जैसे-जैसे अपशिष्ट जल उपचार क्षमता बढ़ती है, प्रति टन पानी के निर्माण और संचालन की लागत कम हो जाएगी। पायलट परीक्षण के दौरान निर्माण और संचालन लागत केवल संदर्भ के लिए है।

3. निष्कर्ष

A2O-MBBR + CWs संयुक्त प्रक्रिया ने ग्रामीण घरेलू अपशिष्ट जल उपचार के लिए अच्छा प्रदर्शन दिखाया। टीपी और सीओडी को हटाना पानी के तापमान में बदलाव से काफी हद तक अप्रभावित था। टीएन, एनएच के लिए औसत निष्कासन दरें₄⁺-N, TP, and COD reached 68.4%, 89.45%, 94.02%, and 73.94%, respectively. When water temperature ≤5°C, effluent quality stably met the Grade A standard of DB 34/3527-2019. When water temperature >5 डिग्री, प्रवाह गुणवत्ता जीबी 18918-2002 के ग्रेड ए मानक "नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रदूषकों का निर्वहन मानक" को पूरा कर सकती है। यह प्रक्रिया डिनाइट्रीकरण को बढ़ाने के लिए सिस्टम के भीतर कार्बन स्रोत के रूप में कार्बनिक पदार्थों का कुशलतापूर्वक उपयोग कर सकती है, जिससे 0 डिग्री से कम पानी के तापमान पर भी 50% से अधिक टीएन निष्कासन को बनाए रखा जा सकता है।

A2O-MBBR + CWs संयुक्त प्रक्रिया के लिए सर्दियों में इष्टतम अपशिष्ट जल उपचार क्षमता 120 लीटर/दिन थी, और गैर--सर्दियों के मौसम में 180 लीटर/दिन थी। मौसमी जल तापमान परिवर्तन (धीरे-धीरे 32 डिग्री से 0 डिग्री तक घटने) का संयुक्त प्रक्रिया द्वारा नाइट्रोजन हटाने पर केवल एक निश्चित प्रभाव पड़ा। टीएन हटाने की दर 79.19% से घटकर 51.38% हो गई, और एनएच₄⁺-एन हटाने की दर 99.52% से घटकर 74.77% हो गई। यहां तक ​​कि 0 डिग्री पर भी, प्रवाह की गुणवत्ता डीबी 34/3527-2019 के ग्रेड ए मानक और एनएच से मेल खाती है₄⁺-एन निष्कासन दर अभी भी 74.77% तक पहुंच गई है। यह आईएफएएस प्रणाली से लाभान्वित होता है, जहां 1 महीने तक की कीचड़ आयु ने कम तापमान पर नाइट्रीकरण सुनिश्चित किया। परीक्षण अवधि के दौरान प्रक्रिया स्थिर रूप से संचालित हुई, जिसमें पानी के तापमान में परिवर्तन के प्रति मजबूत प्रतिरोध प्रदर्शित हुआ।

अपफ्रंट A2O-MBBR प्रक्रिया में माइक्रोबियल अटैचमेंट के लिए दो प्रकार के निलंबित बायोफिल्म कैरियर का उपयोग किया गया, जिससे एक IFAS प्रणाली का निर्माण हुआ। कार्बन आधारित उपसतह प्रवाह आर्द्रभूमि में कीचड़ बायोचार, चूना पत्थर और जिओलाइट सहित कई मीडिया फिलर्स का उपयोग किया गया, जिससे सूक्ष्मजीवों के लिए पर्याप्त लगाव सतह प्रदान करते हुए इसके निस्पंदन प्रदर्शन में वृद्धि हुई, जिससे इसकी जैविक उपचार क्षमता में सुधार हुआ। IFAS के साथ अपफ्रंट A2O-MBBR प्रक्रिया में उच्च बायोमास सांद्रता है। रियर सीडब्ल्यू कंपोजिट वेटलैंड एक पॉलिशिंग उपचार चरण के रूप में कार्य करता है, जो आगे अपशिष्ट जल का उपचार करता है, जिससे समग्र प्रणाली शॉक लोड के प्रति अधिक प्रतिरोधी हो जाती है।

A2O-MBBR + CWs संयुक्त प्रक्रिया गुणवत्ता और मात्रा में बड़े उतार-चढ़ाव वाले ग्रामीण क्षेत्रों में घरेलू अपशिष्ट जल के उपचार के लिए उपयुक्त है। यह लगभग 0.46 CNY/m³ की उपचार लागत के साथ स्थिर और कुशलतापूर्वक संचालित होता है। इसके अलावा, A2O-MBBR+CWs प्रक्रिया अनुभागों को विभिन्न प्रवाह मानकों, परिदृश्यों और उद्देश्यों के अनुसार लचीले ढंग से समायोजित किया जा सकता है। यह संयुक्त प्रक्रिया चीन में ग्रामीण घरेलू अपशिष्ट जल उपचार परियोजनाओं के लिए डेटा संदर्भ और आधार प्रदान कर सकती है, ग्रामीण क्षेत्रों में बेकार बंजर भूमि के लिए संसाधन उपयोग मार्ग प्रदान कर सकती है, और राष्ट्रीय प्रवृत्ति के तहत व्यापक बाजार अनुप्रयोग क्षमता रखती है (ग्रामीण पर्यावरणीय गुणवत्ता में सुधार पर अत्यधिक जोर देती है)।