अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र को अर्ध-वर्ग IV मानकों पर अपग्रेड करने में BIOLAK प्रक्रिया का अनुप्रयोग
21वीं सदी की शुरुआत में चीन में पेश की गई, BIOLAK प्रक्रिया ने अपनी सरल संरचना और कम निवेश लागत के कारण नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार में व्यापक आवेदन प्राप्त किया। हाल के वर्षों में, डिस्चार्ज मानकों को कड़ा करने और बढ़ते स्वचालन के साथ, अधिकांश मौजूदा BIOLAK संयंत्रों को अपग्रेड का सामना करना पड़ रहा है। नाइट्रोजन और फॉस्फोरस निष्कासन में सुधार के लिए निलंबित वाहकों को जोड़ने, टैंकों को रेट्रोफिटिंग करने और कार्यात्मक क्षेत्रों को फिर से परिभाषित करने जैसे संवर्द्धन लागू किए गए हैं। जबकि नव निर्मित संयंत्र मुख्य रूप से A²/O और ऑक्सीकरण खाई प्रक्रियाओं को अपनाते हैं, विशेष रूप से कड़े उत्सर्जन मानकों के तहत, BIOLAK के वास्तविक प्रदर्शन पर कुछ रिपोर्टें हैं। BIOLAK प्रक्रिया टेम्पोरल एनोक्सिक और एरोबिक ज़ोन बनाने के लिए स्विंगिंग वातन श्रृंखलाओं का उपयोग करती है, जो अनिवार्य रूप से एक बहु-चरण ए/ओ प्रक्रिया के रूप में कार्य करती है। परिचालन अनुकूलन के माध्यम से, प्रवाह की गुणवत्ता स्थिर रूप से चतुर्थ श्रेणी के सतही जल मानक को पूरा कर सकती है।
1 परियोजना पृष्ठभूमि
हेबेई प्रांत में एक अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र अपनी मुख्य तकनीक के रूप में BIOLAK प्रक्रिया का उपयोग करता है। प्रवाह 18,000 से 22,000 m³/d तक है, औसतन 19,000 m³/d, मुख्य रूप से शहरी घरेलू सीवेज और थोड़ी मात्रा में कृषि प्रसंस्करण अपशिष्ट जल का उपचार करता है। डिज़ाइन किए गए प्रभावशाली और प्रवाह गुण दिखाए गए हैंतालिका नंबर एक. मूल निर्वहन मानक *"नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रदूषकों के निर्वहन मानक" (जीबी 18918-2002)* का ग्रेड ए मानक था। अपग्रेड के बाद, जिसमें डेनाइट्रीकरण और डीफॉस्फोराइजेशन को बढ़ाने के लिए अवायवीय क्षेत्र का विभाजन शामिल था, संयंत्र अब *"डाकिंग नदी बेसिन के लिए जल प्रदूषक निर्वहन मानकों" (DB13/2795-2018)* की प्रमुख नियंत्रण क्षेत्र सीमाओं का अनुपालन करता है। कुल नाइट्रोजन को छोड़कर, अन्य सभी संकेतक *"सतह जल के लिए पर्यावरणीय गुणवत्ता मानक" (जीबी 3838-2002)* में निर्दिष्ट चतुर्थ श्रेणी मानकों को पूरा करते हैं। प्रक्रिया प्रवाह को इसमें दिखाया गया हैचित्र 1.
कीटाणुशोधन के लिए संयंत्र सोडियम हाइपोक्लोराइट का उपयोग करता है। सीमेंट भट्ठों में सह-प्रसंस्करण के लिए ले जाए जाने से पहले कीचड़ को 60% से कम नमी की मात्रा तक उच्च दबाव प्लेट और फ्रेम निस्पंदन द्वारा साफ किया जाता है।
प्रदूषक हटाने में प्रत्येक उपचार इकाई के योगदान की गणना साहित्य से संदर्भित विशिष्ट तरीकों के साथ, द्रव्यमान संतुलन के आधार पर की गई थी।
2 परिचालन नियंत्रण अनुकूलन उपाय
प्रवाह स्थिरता को बढ़ाने और ऊर्जा और लागत बचत हासिल करने के लिए ऑपरेशन के दौरान कई अनुकूलन उपाय लागू किए गए थे।
2.1 उन्नत घुलनशील ऑक्सीजन (डीओ) नियंत्रण
मौजूदा BIOLAK रेट्रोफ़िट परियोजनाएँ अक्सर इसकी कमजोर ज़ोनिंग को मल्टी -स्टेज A/O वैरिएंट के रूप में नोट करती हैं, जिससे कम डिनाइट्रीकरण दक्षता होती है। इस परियोजना में, प्रवाहित अमोनिया नाइट्रोजन अनुपालन सुनिश्चित करते हुए, वातन क्षेत्र के अंत में अधिकतम डीओ 0.5-1.0 मिलीग्राम/लीटर पर बनाए रखा गया था, जो पारंपरिक डीओ नियंत्रण आवश्यकताओं से कम है।
2.2 बढ़ी हुई प्रक्रिया डेटा निगरानी
डीओ नियंत्रण और बाहरी कार्बन स्रोत खुराक का मार्गदर्शन करने के लिए, इष्टतम नियंत्रण रेंज निर्धारित करने के लिए अवायवीय क्षेत्र और BIOLAK टैंक के अंत में नाइट्रेट नाइट्रोजन और अमोनिया नाइट्रोजन की निगरानी की गई। ऑपरेशन के दौरान, अवायवीय क्षेत्र के अंत में नाइट्रेट नाइट्रोजन होने पर बाहरी कार्बन स्रोत की खुराक कम या बंद कर दी गई थी<2 mg/L, and increased when it was ≥2 mg/L. Similarly, blower output was reduced to lower DO to 0.5 mg/L when ammonia nitrogen at the end of the BIOLAK tank was ≤0.5 mg/L, and increased to raise DO to 1.0 mg/L when it was ≥0.5 mg/L. Adjustments to carbon source dosage and blower frequency were made every 8–16 hours, with each adjustment ranging from 5% to 15%.
2.3 आंतरिक प्रवाह नियंत्रण लक्ष्य निर्धारित करना
स्थिर अनुपालन सुनिश्चित करने के लिए, प्रत्येक प्रदूषक को नियंत्रित करने की कठिनाई के आधार पर, आंतरिक नियंत्रण लक्ष्य निर्वहन सीमा के 30% -80% पर निर्धारित किए गए थे। इन आंतरिक सीमाओं से अधिक होने पर अपशिष्ट सांद्रता को स्वीकार्य सीमा पर वापस लाने के लिए तत्काल प्रक्रिया पैरामीटर समायोजन शुरू हो गया। सीओडी, अमोनिया नाइट्रोजन, कुल नाइट्रोजन और कुल फास्फोरस के लिए वार्षिक आंतरिक नियंत्रण लक्ष्य क्रमशः 15 मिलीग्राम/लीटर, 0.5 मिलीग्राम/लीटर, 12 मिलीग्राम/लीटर और 0.12 मिलीग्राम/लीटर थे।
2.4 उचित कीचड़ सांद्रता बनाए रखना
कीचड़ की बर्बादी को प्रवाह, भार और मौसम के आधार पर समायोजित किया गया था। कीचड़ अवधारण समय (एसआरटी) 15-25 दिनों पर बनाए रखा गया था, और मिश्रित शराब निलंबित ठोस (एमएलएसएस) एकाग्रता 2,500-4,500 मिलीग्राम/लीटर पर रखी गई थी। विशेष रूप से, एमएलएसएस को गर्मियों और शरद ऋतु में 2,500-3,500 मिलीग्राम/लीटर पर नियंत्रित किया गया था, जिसमें लगभग 0.06 किग्रासीओडी/(किग्राएमएलएसएस·डी) कीचड़ भार था, और सर्दियों और वसंत में 3,500-4,500 मिलीग्राम/लीटर पर, लगभग 0.04 किग्रासीओडी/(किग्राएमएलएसएस·डी) कीचड़ भार के साथ नियंत्रित किया गया था।
2.5 उन्नत उपचार इकाइयों के संचालन का समायोजन
सर्दियों में कम तापमान ने फ्लोक्यूलेशन और अवसादन को प्रभावित किया। V-प्रकार के फिल्टरों की असामयिक बैकवॉशिंग से निलंबित ठोस पदार्थों और COD में वृद्धि हो सकती है। इसलिए, सर्दियों के ऑपरेशन के दौरान, जमाव प्रदर्शन के आधार पर बैकवाशिंग आवृत्ति में वृद्धि की गई थी, और जमावट टैंक से कीचड़ निर्वहन को निलंबित ठोस पदार्थों की सांद्रता को कम करने के लिए तेज किया गया था।
3 उपचार प्रदर्शन
वार्षिक प्रभावशाली सीओडी 109 से 248 मिलीग्राम/लीटर, औसत 176 मिलीग्राम/लीटर तक होता है। प्रवाहित सीओडी 9.5 से 20.1 मिलीग्राम/लीटर, औसत 12.1 मिलीग्राम/लीटर के बीच था। जब प्रवाहित सीओडी आंतरिक नियंत्रण लक्ष्य (15 मिलीग्राम/लीटर) से अधिक हो गया, तो निलंबित ठोस पदार्थों को कम करने के लिए फिल्टर बैकवाशिंग आवृत्ति बढ़ा दी गई। बेहतर जमावट दक्षता के लिए जमावट टैंक को उच्च घनत्व या चुंबकीय जमावट टैंक में अपग्रेड करने की सिफारिश की जाती है।
वार्षिक प्रभावशाली अमोनिया नाइट्रोजन 17.8 से 54.9 मिलीग्राम/लीटर, औसत 31.9 मिलीग्राम/लीटर तक होती है। प्रवाहित अमोनिया नाइट्रोजन 0.12 से 1.30 मिलीग्राम/लीटर तक थी, औसत 0.5 मिलीग्राम/लीटर। जब यह आंतरिक नियंत्रण लक्ष्य से अधिक हो गया, तो अनुकूलन उपायों के अनुसार वातन को समायोजित किया गया। पूरे वर्ष के दौरान अपशिष्ट गुणवत्ता स्थिर रूप से *DB13/2795-2018* की प्रमुख नियंत्रण क्षेत्र सीमाओं को पूरा करती रही।
कम प्रभावशाली कार्बन स्रोत सांद्रता के कारण, ऊर्जा और लागत बचत के लक्ष्य के साथ, नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने को बढ़ाने के लिए प्रक्रिया स्थितियों को अनुकूलित करने पर ध्यान केंद्रित किया गया था।
3.1 नियंत्रण अनुकूलन और कुल नाइट्रोजन निष्कासन करें
वार्षिक प्रभावशाली कुल नाइट्रोजन (टीएन) 20.3 से 55.6 मिलीग्राम/लीटर तक थी (देखें)चित्र 2), औसत 42.1 मिलीग्राम/लीटर। आंतरिक नियंत्रण लक्ष्य (12 मिलीग्राम/लीटर) के भीतर, प्रवाह टीएन 2.5 से 14.2 मिलीग्राम/लीटर तक था, जो औसतन 8.8 मिलीग्राम/लीटर था। औसत टीएन हटाने की दर 79.1% थी। 90% (कोई आंतरिक मिश्रित शराब रीसाइक्लिंग नहीं) के कीचड़ रीसायकल अनुपात के साथ, सैद्धांतिक डीनाइट्रीकरण दक्षता 47.4% थी, जो दर्शाता है कि अवायवीय चयनकर्ता से परे अन्य प्रक्रिया क्षेत्रों में भी डीनाइट्रीकरण हुआ। एक विशिष्ट चक्र में उपचार प्रक्रिया के साथ नाइट्रोजन में परिवर्तन दिखाया गया हैचित्र तीन.
एक सामान्य चक्र में, प्रभावशाली टीएन 42.0 मिलीग्राम/लीटर था, जिसमें अमोनिया और नाइट्रेट नाइट्रोजन का योग 35.2 मिलीग्राम/लीटर था। अवायवीय चयनकर्ता के बाद, टीएन 16.7 मिलीग्राम/लीटर था, जिसके परिणामस्वरूप सैद्धांतिक मूल्य के अनुरूप द्रव्यमान संतुलन के माध्यम से 43.5% निष्कासन दर हुई। BIOLAK टैंक ने 24.0% TN निष्कासन में योगदान दिया। द्वितीयक अवसादन टैंक में अपशिष्ट टीएन को और भी कम कर दिया गया, जिससे अतिरिक्त 11.3% निष्कासन में योगदान हुआ, मुख्य रूप से इसके लंबे हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय (8.6 घंटे) के कारण अंतर्जात कार्बन स्रोत संचालित डिनाइट्रीकरण की अनुमति मिली। अन्य इकाइयों ने 1.9% निष्कासन में योगदान दिया। अंतिम प्रवाह टीएन 8.1 मिलीग्राम/लीटर था, जिसकी कुल निष्कासन दर 80.7% थी।
परिचालन अनुभव से पता चलता है कि BIOLAK प्रक्रिया में TN हटाने के लिए DO नियंत्रण महत्वपूर्ण है। पारंपरिक प्रक्रियाओं में, डीओ को आम तौर पर एक चैनल संरचना में एरोबिक ज़ोन के अंत में मापा जाता है जहां डीओ क्रॉस -सेक्शन में अपेक्षाकृत समान होता है। हालाँकि, BIOLAK टैंक में, वातन क्षेत्र का अंत लगभग 70 मीटर चौड़ा है, ढलान किनारे से केंद्र तक डीओ बढ़ता है, जिसमें 0.5-1.0 मिलीग्राम/लीटर का अंतर होता है। इसलिए, डीओ जांच के स्थान पर सावधानीपूर्वक ध्यान देने की आवश्यकता है।
BIOLAK वातन क्षेत्र के अंत में अधिकतम DO को सख्ती से नियंत्रित करके, डिनाइट्रीकरण के लिए आवश्यक एनोक्सिक वातावरण को प्रभावी ढंग से सुनिश्चित किया गया था। अंतर्जात कार्बन स्रोतों का उपयोग करके एक साथ नाइट्रीकरण और डीनाइट्रीकरण (एसएनडी) प्राप्त किया गया, जिसके परिणामस्वरूप प्रभावी टीएन निष्कासन हुआ।
3.2 कुल फॉस्फोरस निष्कासन और परिचालन अनुकूलन
वार्षिक प्रभावशाली कुल फॉस्फोरस (टीपी) 1.47 से 4.80 मिलीग्राम/लीटर तक था (देखें)चित्र 4), औसत 2.99 मिलीग्राम/लीटर। एफ्लुएंट टीपी 0.04 से 0.17 मिलीग्राम/लीटर के बीच था। फास्फोरस हटाने वाले एजेंट की खुराक को आंतरिक नियंत्रण लक्ष्य (0.12 मिलीग्राम/लीटर) के आधार पर समायोजित किया गया था। औसत प्रवाह टीपी सांद्रता 0.07 मिलीग्राम/लीटर थी, जो निर्वहन मानक को स्थिर रूप से पूरा करती थी, औसत टीपी हटाने की दर 98.3% थी।
एक विशिष्ट चक्र में उपचार प्रक्रिया के साथ फॉस्फेट में परिवर्तन दिखाए गए हैंचित्र 5.
प्रभावशाली फॉस्फेट 2.70 मिलीग्राम/लीटर था, और रिटर्न कीचड़ फॉस्फेट 0.58 मिलीग्राम/लीटर था, जिससे एनारोबिक चयनकर्ता में प्रवेश करने वाला सैद्धांतिक फॉस्फेट 1.70 मिलीग्राम/लीटर हो गया। पॉलीफॉस्फेट जमा करने वाले जीवों (पीएओ) द्वारा अवायवीय फॉस्फोरस रिलीज के बाद, फॉस्फेट एकाग्रता 3.2 मिलीग्राम/एल तक पहुंच गई। फॉस्फेट सांद्रता अनुपात (अवायवीय क्षेत्र/प्रभाव में अधिकतम) 1.9 था, जो महत्वपूर्ण रिलीज का संकेत देता है। मुख्य कारण कम डीओ स्थितियों के तहत प्रभावी डिनाइट्रिफिकेशन था, जिसके परिणामस्वरूप एनारोबिक क्षेत्र में वापसी कीचड़ में कम नाइट्रेट एकाग्रता होती है, एक अच्छा एनारोबिक वातावरण बनाए रखा जाता है (ओआरपी आमतौर पर -200 एमवी से नीचे) और फॉस्फोरस रिलीज को बढ़ावा दिया जाता है।
BIOLAK वातन क्षेत्र के बाद, पर्याप्त फॉस्फोरस ग्रहण हुआ, जिससे अंत में फॉस्फेट सांद्रता 0.3 mg/L तक कम हो गई, जिससे 88.9% की जैविक फॉस्फोरस हटाने की दक्षता प्राप्त हुई। अवसादन और स्थिरीकरण टैंकों के बाद, फॉस्फेट सांद्रता बढ़कर 0.64 मिलीग्राम/लीटर हो गई। विश्लेषण से पता चलता है कि यह अवसादन टैंक में लंबे एचआरटी और बायोलैक टैंक में कड़ाई से नियंत्रित डीओ के कारण था, जिससे अवसादन टैंक में अवायवीय स्थिति पैदा हुई और द्वितीयक फॉस्फोरस रिलीज हुआ। जमावट इकाई में रासायनिक खुराक के बाद, प्रवाहित फॉस्फेट को घटाकर 0.06 मिलीग्राम/लीटर कर दिया गया। इसलिए, आर्थिक लागत और परिचालन जटिलता को ध्यान में रखते हुए, विनाइट्रीकरण को बढ़ाने के लिए कुछ जैविक फास्फोरस हटाने की दक्षता का त्याग करना समान पौधों के लिए एक व्यवहार्य अनुकूलन रणनीति है।
4 परिचालन लागत
प्रत्यक्ष परिचालन लागत में बिजली, रसायन और कीचड़ निपटान शामिल हैं। वार्षिक आँकड़ों के आधार पर, विशिष्ट बिजली खपत 0.66 kWh/m³ थी। 0.65 सीएनवाई/किलोवाट (पीक/ऑफ़{4}}पीक दरों के संयोजन के आधार पर) की बिजली कीमत के साथ, बिजली की लागत 0.429 सीएनवाई/एम³ थी। यह खपत "नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों की परिचालन गुणवत्ता के लिए मूल्यांकन मानक" के अनुसार उच्च स्तर पर है, जिसका मुख्य कारण वातन प्रणाली की थोड़ी कम ऑक्सीजन उपयोग दक्षता है। सोडियम एसीटेट, फास्फोरस हटाने वाले एजेंट, पीएएम, सोडियम हाइपोक्लोराइट और डीवाटरिंग रसायनों सहित रासायनिक लागत, कुल 0.151 CNY/m³ थी। विशिष्ट उपयोग और लागत को इसमें दिखाया गया हैतालिका 2.
कीचड़ मुख्य रूप से जैविक और रासायनिक (जमावट टैंक) स्रोतों से उत्पन्न होता है। उच्च दबाव प्लेट और फ्रेम निस्पंदन का उपयोग चूने और फेरिक क्लोराइड के साथ कंडीशनिंग एजेंट के रूप में किया जाता है। चूने की खुराक सूखे कीचड़ के वजन का लगभग 25% है। पानी रहित केक में नमी की मात्रा 60% होती है। दैनिक जल रहित कीचड़ का उत्पादन लगभग 9 टन है, जिसमें विशिष्ट शुष्क कीचड़ की उपज लगभग 0.15% है। कीचड़ परिवहन की लागत 250 CNY/टन है, जिसके परिणामस्वरूप कीचड़ निपटान लागत लगभग 0.118 CNY/m³ है। इसलिए, कुल प्रत्यक्ष उत्पादन लागत 0.698 CNY/m³ है।
प्र. 5। निष्कर्ष
① हेबेई प्रांत में एक अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र, नगर निगम के अपशिष्ट जल के उपचार के लिए BIOLAK प्रक्रिया का उपयोग करते हुए, *DB13/2795-2018* (अर्ध-श्रेणी IV सतह जल मानक) के प्रमुख नियंत्रण क्षेत्र की सीमाओं को पूरा करने वाली अपशिष्ट गुणवत्ता के साथ एक वर्ष तक लगातार संचालित होता है।
② मल्टी{0}}स्टेज ए/ओ प्रक्रिया के एक प्रकार के रूप में, BIOLAK वातन क्षेत्र के अंत में अधिकतम DO को 0.5-1.0 mg/L पर नियंत्रित करने से BIOLAK क्षेत्र में TN निष्कासन दर 24.0% और अवसादन टैंक में 11.3% हो गई। इसने महत्वपूर्ण नाइट्रोजन हटाने की क्षमता का प्रदर्शन करते हुए, एक साथ नाइट्रिफिकेशन {{6}डिनाइट्रीकरण और अंतर्जात कार्बन स्रोत डिनाइट्रीकरण प्राप्त किया।
③ BIOLAK प्रक्रिया के लिए प्रत्यक्ष परिचालन लागत 0.698 CNY/m³ थी। प्रक्रिया डेटा निगरानी और उचित आंतरिक नियंत्रण लक्ष्य निर्धारित करने सहित परिचालन अनुकूलन उपाय, समान अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में संचालन को अनुकूलित करने और ऊर्जा/लागत बचत प्राप्त करने के लिए संदर्भ प्रदान कर सकते हैं।