प्री-अवायवीय सूक्ष्म-छिद्र वातन ऑक्सीकरण खाई: उन्नत पोषक तत्व निष्कासन प्रौद्योगिकी

प्री-अवायवीय सूक्ष्म-छिद्र वातन ऑक्सीकरण खाई की सीवेज उपचार प्रौद्योगिकी

परिचय

का विश्लेषणपारंपरिक ऑक्सीकरण खाई प्रक्रियापता चलता है कि वातन की तीव्रता और प्रवाह पैटर्न को समायोजित और अनुकूलित करके, अपशिष्ट जल को एनारोबिक, एनोक्सिक और एरोबिक प्रतिक्रिया टैंकों के माध्यम से क्रमिक रूप से उपचारित किया जाता है, जिससे प्रभावी कार्बनिक पदार्थ निष्कासन सुनिश्चित होता है। हालाँकि, जैसे मुद्देउच्च समग्र निवेशऔरकम ऑक्सीजन स्थानांतरण दक्षताआम हैं, जिससे की ओर अग्रसर हैंउप-इष्टतम नाइट्रोजन और फास्फोरस को हटाना. इन सीमाओं को संबोधित करने के लिए, एनोक्सिक माइक्रोपोरस वातन ऑक्सीकरण खाई अपशिष्ट जल उपचार प्रौद्योगिकी पर गहन शोध किया गया है, जिसका उद्देश्य शहरी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों की परिचालन दक्षता को बढ़ाना और जल संसाधन उपयोग में सुधार करना है।

1. परियोजना अवलोकन

एक्स सिटी में अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र मुख्य रूप से घरेलू सीवेज और औद्योगिक अपशिष्ट जल का उपचार करता है, जिसमें बड़ी मात्रा में औद्योगिक अपशिष्ट होता है।डिज़ाइन की गई उपचार क्षमता 10×10⁴ m³/d है. प्रभावशाली और प्रवाही के लिए गुणवत्ता मानक दिखाए गए हैंतालिका नंबर एक. वर्तमान में, उपचारित अपशिष्ट का 30% ताप विद्युत संयंत्रों के लिए पुनः प्राप्त पानी के रूप में पुन: उपयोग किया जाता है, जबकि शेष 70% नदियों में छोड़ दिया जाता है। सतही जल कार्यात्मक वर्गीकरण और शहरी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रदूषक निर्वहन मानकों के आधार पर, संयंत्र को ग्रेड 1बी निर्वहन मानक को पूरा करना होगा। चल रहे शहरी आर्थिक विकास और बढ़ते अपशिष्ट जल निर्वहन के साथ, संयंत्र ने घरेलू अपशिष्ट जल के लिए इंटरसेप्टिव सीवेज उपचार लागू किया है, सीवर नेटवर्क का विस्तार किया है, और शहरी सतही जल स्रोतों के प्रदूषण को कम करने के लिए प्री-एनॉक्सिक माइक्रोपोरस वातन ऑक्सीकरण खाई प्रक्रिया को अपनाया है।

2. प्री-एनोक्सिक माइक्रोपोरस वातन ऑक्सीकरण खाई की प्रक्रिया प्रवाह

इस प्रक्रिया का मूल एक प्री{0}}एनोक्सिक टैंक और एक माइक्रोपोरस वातन ऑक्सीकरण खाई का संयोजन है। उपचार क्रम इस प्रकार है:अपशिष्ट जल → मोटे स्क्रीन → इनलेट पंप हाउस → ठीक स्क्रीन → भंवर ग्रिट कक्ष → एनारोबिक टैंक → एनोक्सिक/एरोबिक क्षेत्र → माध्यमिक अवसादन टैंक → कीटाणुशोधन टैंक → अपशिष्ट. द्वितीयक अवसादन टैंक से कीचड़ का एक हिस्सा अंतिम निपटान से पहले कीचड़ निर्जलीकरण सुविधा में छोड़ दिया जाता है। यह प्रक्रिया फॉस्फोरस रिलीज, जैविक नाइट्रोजन हटाने और फॉस्फोरस हटाने पर केंद्रित है।

2.1 फॉस्फोरस रिलीज

अवायवीय टैंक में, किण्वक बैक्टीरिया बायोडिग्रेडेबल मैक्रोमोलेक्यूल्स को छोटे आणविक मध्यवर्ती, मुख्य रूप से वाष्पशील फैटी एसिड (वीएफए) में परिवर्तित करते हैं। लंबे समय तक अवायवीय परिस्थितियों में, पॉलीफॉस्फेट जमा करने वाले जीव (पीएओ) धीरे-धीरे बढ़ते हैं और पॉलीफॉस्फेट को तोड़कर अपनी कोशिकाओं से फॉस्फेट को घोल में छोड़ते हैं। यह प्रक्रिया कम आणविक फैटी एसिड को पॉलीहाइड्रॉक्सीब्यूटाइरेट (पीएचबी) कणिकाओं में ग्रहण करने और परिवर्तित करने के लिए ऊर्जा प्रदान करती है।

2.2 जैविक नाइट्रोजन निष्कासन

एरोबिक परिस्थितियों में नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया द्वारा अमोनिया नाइट्रोजन को नाइट्राइट और नाइट्रेट में परिवर्तित किया जाता है। एनोक्सिक क्षेत्र में, डीनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया नाइट्रेट को नाइट्रोजन गैस में बदल देते हैं, जो वायुमंडल में जारी होता है। यह प्रक्रिया अपशिष्ट जल में नाइट्रोजन के स्तर को प्रभावी ढंग से कम करती है।

2.3 फॉस्फोरस हटाना

एरोबिक स्थितियों के तहत, पीएओ ऑर्थोफॉस्फेट को अवशोषित करने के लिए कार्बन स्रोतों और पीएचबी का उपयोग करते हैं, अपनी कोशिकाओं के भीतर पॉलीफॉस्फेट को संश्लेषित करते हैं। संचित फास्फोरस को बाद में अपशिष्ट कीचड़ के साथ सिस्टम से हटा दिया जाता है, जिससे कुशल फास्फोरस निष्कासन प्राप्त होता है।

पारंपरिक प्रक्रियाओं की तुलना में,पूर्व {{0}एनोक्सिक माइक्रोपोरस वातन ऑक्सीकरण खाई प्राथमिक अवसादन को समाप्त करके या इसकी अवधि को कम करके संचालन को सरल बनाती है. यह ग्रिट चैंबर से बड़े कार्बनिक कणों को कार्बन स्रोत की कमियों को संबोधित करते हुए जैविक प्रणाली में प्रवेश करने की अनुमति देता है। वैकल्पिक अवायवीय {{2}एनॉक्सिक -एरोबिक स्थितियाँ फिलामेंटस बैक्टीरिया के विकास को रोकती हैं, कीचड़ निपटान क्षमता में सुधार करती हैं, और नाइट्रोजन हटाने, फास्फोरस हटाने और कार्बनिक क्षरण को एकीकृत करती हैं। अवायवीय और एनोक्सिक क्षेत्र नाइट्रोजन और फास्फोरस को हटाने के लिए अनुकूल वातावरण बनाते हैं, जबकि एरोबिक क्षेत्र एक साथ फास्फोरस रिलीज और नाइट्रीकरण का समर्थन करते हैं। दक्षता सुनिश्चित करने के लिए एरोबिक ज़ोन की मात्रा की सावधानीपूर्वक गणना की जानी चाहिए:

कहाँ:

• X: माइक्रोबियल कीचड़ सांद्रता (मिलीग्राम/एल)
• Y: कीचड़ उपज गुणांक (किग्राएमएलएसएस/किग्राबीओडी)
• S_e​: प्रवाह एकाग्रता (मिलीग्राम/एल)
• S₀​: प्रभावशाली एकाग्रता (मिलीग्राम/एल)
• θ_C0: हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय
• Q: प्रभावशाली प्रवाह दर (एल/एस)
• V₀: एरोबिक रिएक्टर की प्रभावी मात्रा (एल)

3. प्री-एनोक्सिक माइक्रोपोरस वातन ऑक्सीकरण खाई प्रौद्योगिकी के मुख्य पहलू

3.1 प्री-एनोक्सिक टैंक प्रौद्योगिकी

प्री-एनॉक्सिक टैंक एनारोबिक सूक्ष्मजीवों को होस्ट करता है जो प्रारंभिक रूप से कार्बनिक पदार्थों को विघटित और परिवर्तित करते हैं, कीचड़ उत्पादन को कम करते हैं और बाद के उपचार चरणों पर भार को कम करते हैं।

3.1.1 प्रक्रिया प्रवाह

3.1.1.1 प्रभावशाली पूर्व उपचार

उन्नत जैविक स्क्रीन का उपयोग करके स्क्रीनिंग से प्लास्टिक, बाल और रसोई के कचरे जैसे निलंबित ठोस पदार्थों को हटा दिया जाता है। प्रवाह और गुणवत्ता विनियमन एकरूपता सुनिश्चित करते हैं, जबकि अवसादन (प्राकृतिक या रासायनिक सहायता से) निलंबित ठोस और कार्बनिक/अकार्बनिक पदार्थ को हटा देता है।

3.1.1.2 अवायवीय प्रतिक्रिया

नियंत्रित तापमान, पीएच, और अवधारण समय अवायवीय कीचड़ और अपशिष्ट जल के पूरी तरह से मिश्रण की सुविधा प्रदान करता है, जिससे कार्बनिक पदार्थ हटाने में वृद्धि होती है। अवायवीय रिएक्टर किण्वन को बढ़ावा देने के लिए मिश्रण या परिसंचरण का उपयोग करते हैं, जिससे CO₂, CH₄ और H₂S के अंश उत्पन्न होते हैं। गैस -तरल-ठोस पृथक्करण और टेल गैस उपचार का पालन करें।

3.1.1.3 पोस्ट-उपचार और प्रवाह

प्रतिरोधी अकार्बनिक और कार्बनिक प्रदूषकों का उपचार एरोबिक प्रक्रियाओं या सक्रिय कार्बन सोखना के माध्यम से किया जाता है। ऑनलाइन निगरानी माइक्रोबियल गतिविधि और पानी की गुणवत्ता संकेतक (उदाहरण के लिए, एफ/एम अनुपात, घुलित ऑक्सीजन) को ट्रैक करती है। एफ/एम अनुपात औसत 0.06 होना चाहिए; अवायवीय क्षेत्रों में घुलित ऑक्सीजन 0.5-1 मिलीग्राम/लीटर होनी चाहिए।

3.1.2 प्रक्रिया नियंत्रण

प्रमुख उपायों में शामिल हैं:

उच्च क्षरण क्षमता के साथ अवायवीय कीचड़ का संवर्धन और इष्टतम पोषक अनुपात (सी:एन:पी ≈ 100:5:1) बनाए रखना।

जैविक भार, तापमान (30-35 डिग्री), और पीएच (6.5-7.5) को नियंत्रित करना। जैविक भार 3-6 kgBOD₅/(m³·d) होना चाहिए।

माइक्रोबियल एकाग्रता और गतिविधि को बनाए रखने के लिए कीचड़ रीसाइक्लिंग को लागू करना। जल रहित कीचड़ को उर्वरक या चारे के रूप में पुनः उपयोग में लाया जा सकता है।

3.2 माइक्रोपोरस वातन ऑक्सीकरण खाई प्रौद्योगिकी

कीचड़ का उभार, जो अक्सर फिलामेंटस बैक्टीरिया या ज़ोग्लोआ विस्तार के कारण होता है, निपटान क्षमता को ख़राब करता है। निम्नलिखित समीकरण माइक्रोबियल वृद्धि का वर्णन करते हैं:

कहाँ:

• K_d: माइक्रोबियल क्षय गुणांक (डी^-1)
• एस: सब्सट्रेट एकाग्रता (मिलीग्राम/एल)
• K_s​: आधा-संतृप्ति गुणांक (मिलीग्राम/एल)
• Y: उपज गुणांक (kgMLSS/kgCOD)
• μ_{अधिकतम}: अधिकतम विशिष्ट विकास दर (डी^-1)
• μ: माइक्रोबियल विकास दर (डी^-1)
•  

कहाँ:

• S_मिन: स्थिर अवस्था में न्यूनतम सब्सट्रेट सांद्रता (मिलीग्राम/एल)
• K_d: माइक्रोबियल क्षय गुणांक (डी^-1)
• केएस: आधा -संतृप्ति गुणांक, यानी, सब्सट्रेट एकाग्रता जब μ=μmax/2μ=μअधिकतम/2 (मिलीग्राम/लीटर)
• Y: उपज गुणांक (kgMLSS/kgCOD)
• μ_{अधिकतम}: अधिकतम विशिष्ट विकास दर (डी^-1)

3.2.1 प्रक्रिया डिज़ाइन पैरामीटर

ऑक्सीकरण खाई में प्रवेश करने से पहले अपशिष्ट जल स्क्रीन, ग्रिट चैंबर और एनारोबिक टैंक (मिक्सर के साथ) से गुजरता है। माइक्रोपोरस एरेटर और जलमग्न प्रोपेलर वैकल्पिक एरोबिक/एनोक्सिक स्थितियां बनाते हैं। प्रणाली में दो अवायवीय टैंक (2.8h HRT) और चार ऑक्सीकरण खाई (8.64h HRT) शामिल हैं। कीचड़ की आयु 11.3 दिन है।

3.2.2 पायलट-स्केल डिवाइस डिज़ाइन

पायलट सिस्टम में एक वातित ग्रिट चैंबर, पंप, एनारोबिक चयनकर्ता, ऑक्सीकरण खाई, कीचड़ रिफ्लक्स पंप, सेकेंडरी सेटलर और अपशिष्ट पंप शामिल हैं। अवायवीय चयनकर्ता (2.35 वर्ग मीटर) में मिक्सर और मॉनिटर (ओआरपी, पीएच) के साथ तीन डिब्बे हैं। ऑक्सीकरण खाई (26.3 वर्ग मीटर) में कई इनलेट/आउटलेट और माइक्रोपोरस डिफ्यूज़र हैं। परीक्षण में प्रभावशाली औसत दिखाया गया: एसएस 160 मिलीग्राम/लीटर, सीओडी 448 मिलीग्राम/लीटर, टीपी 4 मिलीग्राम/लीटर।

निष्कर्ष

पूर्व {{0}एनोक्सिक और माइक्रोपोरस वातन ऑक्सीकरण खाई प्रौद्योगिकियों के एकीकरण से नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने में काफी सुधार होता है. भविष्य के प्रयासों में उपचार दक्षता को और बढ़ाने के लिए कीचड़ की आयु, घुलित ऑक्सीजन और कीचड़ भाटा अनुपात को अनुकूलित करने पर ध्यान केंद्रित किया जाना चाहिए।