अपशिष्ट जल उपचार में सीओडी और अमोनिया नाइट्रोजन अपघटन के सिद्धांत और उनके अपघटन को प्रभावित करने वाले कारक

1सीओडी के विघटन का सिद्धांत

सीओडी पानी में ऑक्सीकरण योग्य कार्बनिक पदार्थों और कम करने योग्य अकार्बनिक पदार्थों की कुल मात्रा को संदर्भित करता है। अपघटन का मूल कार्बनिक पदार्थ को हानिरहित छोटे अणुओं में तोड़ना है,जिसे दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है

1जैव रासायनिक अपघटन: एरोबिक सूक्ष्मजीव (जैसे सक्रिय कीचड़ में फ्लोकुलेन्ट बैक्टीरिया) कार्बनिक पदार्थों का चयापचय करते हैं, उन्हें CO2 और H2O में तोड़ते हैं जबकि अपनी कोशिकाओं का संश्लेषण करते हैं।अशक्त सूक्ष्मजीव मैक्रोमोलेक्यूलर कार्बनिक पदार्थ को मीथेन में विघटित करते हैंयह आसानी से अपघटित सीओडी (उदाहरण के लिए, घरेलू अपशिष्ट जल में कार्बोहाइड्रेट और प्रोटीन) पर लागू होता है।

2भौतिक और रासायनिक अपघटन: अग्निरोधक सीओडी (जैसे औद्योगिक अपशिष्ट जल में सुगंधित हाइड्रोकार्बन और हेटरोसाइक्लिक यौगिकों) के लिए, उन्नत ऑक्सीकरण (फेंटन,ओजोन ऑक्सीकरण) का प्रयोग कार्बनिक पदार्थों के रासायनिक बंधन को तोड़ने के लिए किया जाता है, या अवशोषण (सक्रिय कार्बन) का उपयोग सीधे प्रदूषकों को अलग करने के लिए किया जाता है, जिससे जल निकायों में सीओडी मूल्य कम हो जाता है।

रासायनिक ऑक्सीजन मांग (सीओडी) की संरचना में मुख्य रूप से जल निकायों में () शामिल है।
ए. सभी कार्बनिक पदार्थ
B. कार्बनिक पदार्थ जो मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों द्वारा ऑक्सीकृत किया जा सकता है + आंशिक रूप से कम करने योग्य अकार्बनिक पदार्थ
C. सभी अकार्बनिक पदार्थ
डी. रिस्कल्सिटेंट ऑर्गेनिक मैटर का अपघटन II. अमोनिया नाइट्रोजन अपघटन के सिद्धांत

अमोनिया नाइट्रोजन (NH3-N) की अपघटन में मुख्य रूप से नाइट्रोजन तत्वों का परिवर्तन शामिल है, जिसमें जैव रासायनिक मार्ग प्रमुख विधि है,जबकि विशिष्ट मामलों में कभी-कभी भौतिक-रासायनिक दृष्टिकोणों का उपयोग किया जाता है

जैव रासायनिक नाइट्रिफिकेशन-डेनिट्रिफिकेशन

नाइट्रिफिकेशनः उपयुक्त पीएच (7.5-8.5) और तापमान (15-30°C) के साथ एरोबिक परिस्थितियों में,ऑटोट्रॉफिक नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया (नाइट्राइट ऑक्सीकरण बैक्टीरिया + नाइट्रेट ऑक्सीकरण बैक्टीरिया) पहले NH3-N को नाइट्राइट नाइट्रोजन (NO2−-N) में परिवर्तित करते हैं, फिर इसे नाइट्रेट नाइट्रोजन (NO3−-N) में परिवर्तित करें।

विघटन प्रतिक्रिया: हेटरोट्रॉफिक विघटन करने वाले बैक्टीरिया, एनोक्सिक परिस्थितियों में, एक इलेक्ट्रॉन स्वीकारक के रूप में नाइट्रेट नाइट्रोजन का उपयोग करते हैं, इसे एन 2 में कम करते हैं, जो वायुमंडल में जारी किया जाता है,इस प्रकार नाइट्रोजन हटाने को पूरा.

2भौतिककरण विधि

◦ स्ट्रिपिंग विधिः अपशिष्ट जल का पीएच 10.5-11 पर समायोजित करें।5, अमोनिया आयनों (NH4+) को मुक्त अमोनिया (NH3) में परिवर्तित करता है और वायुमंडल में अमोनिया को हवा के माध्यम से हटा देता है।

ब्रेकपॉइंट क्लोरीनेशन विधिः कम सांद्रता वाले अमोनिया नाइट्रोजन अपशिष्ट जल के आपातकालीन उपचार के लिए उपयुक्त अमोनिया नाइट्रोजन को एन 2 में ऑक्सीकृत करने के लिए क्लोरीन जैसे ऑक्सीडेंट जोड़ना।

सीओडी के क्षरण को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक

जल की गुणवत्ता की विशेषताएंः आसानी से अपघटित सीओडी (कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन) माइक्रोबियल गतिविधि से काफी प्रभावित होती है; कठिन-से-अपघटित सीओडी (सुगंधित हाइड्रोकार्बन,हेटरोसाइक्लिक यौगिकों) उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं की ऑक्सीकरण तीव्रता पर निर्भर करता है, जिसे पारंपरिक जैव रासायनिक तरीकों से प्रभावी ढंग से विघटित नहीं किया जा सकता है।

2सूक्ष्मजीवों की स्थितिः एरोबिक प्रक्रियाओं के लिए पर्याप्त मात्रा में विघटित ऑक्सीजन (DO 2-4mg/L) और उचित कीचड़ एकाग्रता (MLSS 2000-4000mg/L) की आवश्यकता होती है।एनेरोबिक प्रक्रियाओं के लिए ऑक्सीजन रहित वातावरण और उपयुक्त कीचड़ प्रतिधारण समय (एसआरटी) की आवश्यकता होती हैअसंतुलित सूक्ष्मजीव आबादी सीधे विघटन दक्षता को कम करेगी।

3पर्यावरणीय मापदंडः पानी का तापमान (सर्वोत्तम सीमाः 20-35°C), पीएच (6.5-8.5) कम तापमान या मजबूत एसिड/अलकलीज माइक्रोबियल चयापचय को बाधित कर सकते हैं; विषाक्त पदार्थ (भारी धातु,फेनोल) बैक्टीरियल आबादी को नुकसान पहुंचा सकते हैं।, जिससे सीओडी हटाने की दक्षता में भारी गिरावट आई है।

4प्रक्रिया संचालनः जैव रासायनिक तरीकों में हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय (एचआरटी) और रिफ्लक्स अनुपात, साथ ही रासायनिक अभिकर्मकों की खुराक (जैसे,फेनटन अभिकर्मक में Fe2+ से H2O2 अनुपात) और भौतिक रासायनिक तरीकों में प्रतिक्रिया समय, सभी सीओडी अपघटन दक्षता को प्रभावित करते हैं।

4अमोनिया नाइट्रोजन अपघटन को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक

नाइट्रोसेशन बैक्टीरिया गतिविधिः नाइट्रोसेशन बैक्टीरिया ऑटोट्रॉफिक होते हैं, धीरे-धीरे बढ़ते हैं, और पर्यावरण की परिस्थितियों के प्रति संवेदनशील होते हैं।उन्हें पर्याप्त विघटित ऑक्सीजन (DO ≥2mg/L) और अधिक समय तक कीचड़ प्रतिधारण की आवश्यकता होती है (SRT 10-20d)एनोक्सिक परिस्थितियों या अत्यधिक कम कीचड़ प्रतिधारण समय नाइट्रोसेशन प्रतिक्रिया में ठहराव का कारण बन सकता है।

2पर्यावरणीय मापदंडः पानी का तापमान (15-30°C), 10°C से नीचे, नाइट्रिफिकेशन दरों को काफी कम करता है; पीएच (7.5-8.5), अम्लीय परिस्थितियां नाइट्रिफिकेशन बैक्टीरिया गतिविधि को बाधित करती हैं;विषाक्त पदार्थ (जैसे भारी धातुएं), साइनाइड) सीधे नाइट्राइफायर बैक्टीरिया को मारता है।

3. डिनिट्रीफिकेशन की शर्तें: डिनिट्रीफिकेशन बैक्टीरिया के लिए ऑक्सीजन की कमी वाले वातावरण और पर्याप्त कार्बन स्रोत (सी/एन अनुपात ≥ 5: 1) की आवश्यकता होती है। अपर्याप्त कार्बन स्रोत पूर्ण डिनिट्रीफिकेशन को रोकता है,अमोनिया नाइट्रोजन रूपांतरण से अवशिष्ट नाइट्रेट नाइट्रोजन और कुल नाइट्रोजन मानकों को पूरा करने में कठिनाई के लिए अग्रणी.

4प्रक्रिया मापदंडः नाइट्रिफिकेशन चरण में हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय और वायुकरण तीव्रता, साथ ही पीएच समायोजन सटीकता (10.5-11.5) और भौतिकी-रासायनिक विधि (स्ट्रिपिंग विधि) में वायुकरण वायु मात्रा, सभी अमोनिया नाइट्रोजन हटाने की दक्षता को प्रभावित करते हैं।

V. आम प्रभावकारी कारक

• प्रभावशाली भार: सीओडी और अमोनिया नाइट्रोजन सांद्रता में अत्यधिक उतार-चढ़ाव, जो उपचार प्रक्रिया क्षमता से अधिक है, के परिणामस्वरूप अपशिष्ट जल की गुणवत्ता में वृद्धि होगी।

• पूर्व उपचार प्रभावः यदि पूर्व उपचार प्रक्रियाएं जैसे कि ग्रिट्स और ग्रिट कक्ष निष्क्रिय ठोस पदार्थों और बड़े कण अशुद्धियों को प्रभावी ढंग से हटाने में विफल रहते हैं, तो वे रिएक्टरों को बंद कर सकते हैं,द्रव्यमान हस्तांतरण दक्षता को कम करना, और अप्रत्यक्ष रूप से गिरावट के प्रदर्शन को कम करते हैं।