जैविक रूप से फास्फोरस हटाने के सिद्धांत और प्रक्रिया प्रौद्योगिकी

I. अपशिष्ट जल में फास्फोरस के रूप अपशिष्ट जल में फास्फोरस मुख्य रूप से तीन रूपों में मौजूद होता है: अकार्बनिक फॉस्फेट: H₂PO₄⁻, HPO₄²⁻, PO₄³⁻ पॉलीफॉस्फेट कार्बनिक फास्फोरस अपशिष्ट जल उपचार में, सभी बैक्टीरिया अपनी वृद्धि आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्यावरण से एक निश्चित मात्रा में फास्फोरस ग्रहण करते हैं। हालांकि, पॉलीफॉस्फेट जमा करने वाले जीव (PAOs) के रूप में जाने जाने वाले बैक्टीरिया का एक विशिष्ट समूह, जिसे फॉस्फेट-जमा करने वाले बैक्टीरिया या फास्फोरस-हटाने वाले बैक्टीरिया भी कहा जाता है, अपनी शारीरिक आवश्यकताओं से अधिक फास्फोरस ग्रहण कर सकते हैं, इसे पॉलीफॉस्फेट के रूप में बड़ी मात्रा में इंट्रासेल्युलर रूप से संग्रहीत करते हैं। इस फास्फोरस-समृद्ध कीचड़ को डिस्चार्ज करके, सिस्टम से फास्फोरस को हटाया जाता है। II. जैविक फास्फोरस हटाने के मुख्य सिद्धांत जैविक फास्फोरस हटाने का सार वैकल्पिक अवायवीय और वायवीय वातावरण के माध्यम से PAOs को एक "अवायवीय फास्फोरस रिलीज - वायवीय फास्फोरस अपटेक" चक्र के माध्यम से चलाना है।

1. अवायवीय फास्फोरस रिलीज चरण अवायवीय परिस्थितियों में, निम्नलिखित प्रमुख प्रक्रियाएं होती हैं: (1) अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थ को किण्वनकारी एसिडोजेनिक बैक्टीरिया द्वारा वाष्पशील फैटी एसिड (VFAs) में परिवर्तित किया जाता है। (2) इन प्रतिकूल अवायवीय परिस्थितियों में, PAOs अपने इंट्रासेल्युलर पॉलीफॉस्फेट भंडार को विघटित करते हैं। उत्पन्न ऊर्जा का आंशिक रूप से कोशिका रखरखाव के लिए और आंशिक रूप से VFAs को सक्रिय रूप से ग्रहण करने के लिए उपयोग किया जाता है, जिन्हें बाद में PHB (पॉली-β-हाइड्रॉक्सीब्यूटिरेट) के रूप में इंट्रासेल्युलर रूप से परिवर्तित और संग्रहीत किया जाता है। (3) पॉलीफॉस्फेट अपघटन से उत्पन्न अकार्बनिक फॉस्फेट को वापस अपशिष्ट जल में छोड़ा जाता है - यह "अवायवीय फास्फोरस रिलीज" का गठन करता है।
2. वायवीय फास्फोरस अपटेक चरण वायवीय वातावरण में प्रवेश करने पर: (1) PAOs संग्रहीत PHB को वायवीय रूप से चयापचय करते हैं, जिससे प्रसार और अन्य शारीरिक गतिविधियों को बढ़ावा देने के लिए पर्याप्त ऊर्जा निकलती है। (2) इस ऊर्जा का एक हिस्सा अपशिष्ट जल से फॉस्फेट के सक्रिय अपटेक को चलाता है, जो पॉलीफॉस्फेट के रूप में अत्यधिक मात्रा में इंट्रासेल्युलर रूप से जमा होते हैं - यह "वायवीय फास्फोरस अपटेक" का गठन करता है। (3) अतिरिक्त फास्फोरस ग्रहण करने वाले PAOs युक्त अपशिष्ट सक्रिय कीचड़, अपशिष्ट जल से हटाए गए फास्फोरस का प्रतिनिधित्व करता है। मुख्य डेटा: पारंपरिक सक्रिय कीचड़ प्रक्रियाएं केवल आत्मसात्करण के माध्यम से लगभग 12% -20% फास्फोरस हटाती हैं। इसके विपरीत, जैविक फास्फोरस हटाने के लिए डिज़ाइन की गई प्रणालियाँ 5% -6% (शुष्क भार) की कीचड़ फास्फोरस सामग्री प्राप्त कर सकती हैं, जिसमें हटाने की दरें आम तौर पर निर्वहन मानकों को पूरा करने के लिए पर्याप्त होती हैं। III. जैविक फास्फोरस हटाने को प्रभावित करने वाले कारक
3. घुलित ऑक्सीजन (DO) अवायवीय क्षेत्र: सख्ती से अवायवीय होना चाहिए; नाइट्रेट (NO₃⁻) भी अनुपस्थित होना चाहिए। वायवीय क्षेत्र: PAOs द्वारा पर्याप्त फास्फोरस अपटेक सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त घुलित ऑक्सीजन बनाए रखना चाहिए।
4. कीचड़ प्रतिधारण समय (SRT) SRT फास्फोरस हटाने की दक्षता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है - छोटा SRT बेहतर प्रदर्शन देता है: SRT = 30 दिन → ~40% हटाने की दर SRT = 17 दिन → ~50% हटाने की दर SRT = 5 दिन → 87% तक हटाने की दर
5. तापमान इष्टतम सीमा: 5-30°C।
6. pH मान इष्टतम सीमा: 6-8।
7. BOD₅ लोडिंग प्रभावी फास्फोरस हटाने के लिए BOD₅/TP अनुपात > 20 एक मौलिक आवश्यकता है। आसानी से बायोडिग्रेडेबल निम्न-आणविक-भार वाले कार्बनिक यौगिक मजबूत फास्फोरस रिलीज को प्रेरित करते हैं; अधिक पूर्ण अवायवीय रिलीज बाद में अधिक वायवीय अपटेक की ओर ले जाती है।
8. नाइट्रेट सांद्रता अवायवीय क्षेत्र में नाइट्रेट का स्तर 2 mg/L से नीचे बनाए रखा जाना चाहिए। जब COD/TKN > 10, तो नाइट्रेट के अवरोधक प्रभाव को कम किया जाता है।
9. ऑक्सीकरण-अपचयन क्षमता (ORP) 表格 क्षेत्र ORP सीमा वायवीय क्षेत्र +40 से +50 mV अवायवीय क्षेत्र -160 से -5 mV IV. जैविक फास्फोरस हटाने की प्रक्रियाएं
10. अवायवीय-ऑक्सीक प्रक्रिया (A/O प्रक्रिया) प्रक्रिया विशेषताएँ: हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय (HRT): 3-6 घंटे वातन टैंक में मिश्रित तरल निलंबित ठोस (MLSS): 2,700-3,000 mg/L फास्फोरस हटाने की दक्षता: ~70%; बहिःस्राव TP < 1 mg/L कीचड़ फास्फोरस सामग्री: ~4% (उच्च उर्वरक मूल्य) SVI < 100; अच्छी अवसादन क्षमता, बल्क करने के लिए प्रतिरोधी
11. फॉस्ट्रिप प्रक्रिया (संयुक्त जैविक-रासायनिक) फॉस्ट्रिप प्रक्रिया जैविक और रासायनिक फास्फोरस हटाने को एकीकृत करती है: (1) मुख्य प्रवाह पारंपरिक जैविक उपचार (अवायवीय-वायवीय) से गुजरता है। (2) वापसी सक्रिय कीचड़ की एक साइडस्ट्रीम एक स्ट्रिपिंग टैंक में प्रवेश करती है जहां अवायवीय परिस्थितियों में फास्फोरस छोड़ा जाता है। (3) फास्फोरस-समृद्ध सुपरनैटेंट के रासायनिक अवक्षेपण के लिए चूना मिलाया जाता है। (4) स्ट्रिप की गई कीचड़ को मुख्य प्रणाली में वापस कर दिया जाता है। फॉस्ट्रिप प्रक्रिया विशेषताएँ: उत्कृष्ट फास्फोरस हटाना; बहिःस्राव TP आम तौर पर < 1 mg/L उच्च कीचड़ फास्फोरस सामग्री: 2.1%-7.1% कम चूना खपत SVI < 100; कीचड़ आसानी से अवसादित, गाढ़ा और निर्जलित हो जाता है; उच्च पोषक तत्व/उर्वरक मूल्य; बल्क करने के लिए प्रतिरोधी निष्कर्ष जैविक फास्फोरस हटाने का मूल PAOs के चक्रीय "रिलीज-अपटेक" तंत्र में निहित है जो वैकल्पिक अवायवीय-वायवीय परिस्थितियों से प्रेरित होता है। अवायवीय फास्फोरस रिलीज की सीमा सीधे बाद के वायवीय अपटेक की क्षमता निर्धारित करती है; इसलिए, अवायवीय वातावरण (घुलित ऑक्सीजन और नाइट्रेट दोनों की अनुपस्थिति) का सख्त रखरखाव सफल जैविक फास्फोरस हटाने के लिए महत्वपूर्ण है। इसके अतिरिक्त, उचित SRT, पर्याप्त कार्बन स्रोत और उपयुक्त pH उच्च हटाने की दक्षता सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक कारक हैं।