अवायवीय अमोनिकरण का सिद्धांत और प्रभावित करने वाले कारक!

जब सीवेज ट्रीटमेंट में रहस्यमय लगने वाली तकनीकों की बात आती है, तो अवायवीय अमोनिकरण निश्चित रूप से उनमें से एक है। इसके बारे में सोचें, आमतौर पर हम सोचते हैं कि अमोनिया नाइट्रोजन से निपटने के लिए, या तो हमें इसे नाइट्रेट में बदलने के लिए जोरदार ढंग से हवा देने की आवश्यकता है (एरोबिक नाइट्रिफिकेशन), या हमें इसे नाइट्रोजन में बदलने के लिए एक कार्बन स्रोत खोजने की आवश्यकता है (डिनिट्रिफिकेशन)। हालांकि, अवायवीय अमोनिकरण आदर्श नहीं है। ऑक्सीजन मुक्त वातावरण में, यह सीधे अमोनिया नाइट्रोजन को नाइट्राइट नामक एक अन्य पदार्थ के साथ मिला सकता है, और अंततः इसे नाइट्रोजन में बदलकर बाहर निकल सकता है। यह प्रक्रिया न केवल हवा के लिए बिजली बचाती है, बल्कि कार्बन स्रोतों को जोड़ने पर पैसे भी बचाती है। यह बस सीवेज ट्रीटमेंट उद्योग में एक "पैसा बचाने वाला विशेषज्ञ" है, इसलिए हाल के वर्षों में इस पर विशेष ध्यान दिया गया है।

यह वास्तव में कैसे काम करता है? हमें पहले इसके पीछे के 'हीरो' - अवायवीय अमोनिया ऑक्सीकरण बैक्टीरिया को जानना होगा। यह कोई साधारण बैक्टीरिया नहीं है। इसका स्वभाव बहुत अजीब है, यह ठंड और गर्मी दोनों से डरता है, और विशेष रूप से "ओटाकू" है। यह अवायवीय कीचड़ या बायोफिल्म में रहना पसंद करता है, और बहुत धीरे-धीरे बढ़ता है, हमारे सामान्य सक्रिय कीचड़ में बैक्टीरिया की तुलना में बहुत धीमा। कभी-कभी इसे पुन: उत्पन्न होने में एक सप्ताह का समय लगता है। क्योंकि यह धीरे-धीरे बढ़ता है, इसलिए प्रसंस्करण प्रणाली में बैक्टीरिया के नष्ट हो जाने के बाद इसे ठीक करना मुश्किल होता है।

विशिष्ट प्रतिक्रिया प्रक्रिया, इसे सरल शब्दों में कहें तो, एक 'रासायनिक प्रतिक्रिया पार्टी' की तरह है। अवायवीय अमोनिया ऑक्सीकरण बैक्टीरिया अमोनिया नाइट्रोजन (NH4+) को "ईंधन" के रूप में और नाइट्राइट (NO2-) को "ऑक्सीकारक" के रूप में उपयोग करते हैं, और दोनों बैक्टीरिया के अंदर प्रतिक्रिया करते हैं। उनमें से, अमोनिया नाइट्रोजन इलेक्ट्रॉन खो देता है और ऑक्सीकृत हो जाता है, नाइट्राइट इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है और कम हो जाता है। अंत में, दोनों "लोग" तुरंत टकराते हैं, जिनमें से अधिकांश नाइट्रोजन (N2) में बदल जाते हैं और हवा में चले जाते हैं, जबकि शेष छोटा सा हिस्सा नाइट्रेट (NO3-) या पानी में बदल सकता है। पूरी प्रक्रिया एक अवायवीय वातावरण में की जाती है, बिना ऑक्सीजन का उपभोग किए या ग्लूकोज जैसे अतिरिक्त कार्बन स्रोतों को जोड़े। क्या यह विशेष रूप से कुशल नहीं है?

हालांकि, क्या यह 'पार्टी' सुचारू रूप से आयोजित की जा सकती है, यह कई कारकों से प्रभावित होती है। आइए उन पर एक-एक करके बात करते हैं।

सबसे पहले, तापमान। अवायवीय अमोनिया ऑक्सीकरण बैक्टीरिया के लिए सबसे आरामदायक तापमान शायद 30 ℃ और 35 ℃ के बीच होता है, जब वे सबसे कठिन काम करते हैं। यदि तापमान बहुत कम है, जैसे कि 15 ℃ से नीचे गिरना, तो बैक्टीरिया की गतिविधि बहुत कम हो जाएगी और प्रतिक्रिया की गति काफी धीमी हो जाएगी; लेकिन यदि तापमान बहुत अधिक है, 40 ℃ से अधिक, तो बैक्टीरिया "झुलस" सकते हैं या यहां तक कि सीधे मर भी सकते हैं। इसलिए वास्तविक संचालन में, विशेष रूप से उत्तर में सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट में, सर्दियों में प्रतिक्रिया टैंक को इन्सुलेट करने के तरीके खोजना आवश्यक है, अन्यथा उपचार प्रभाव निश्चित रूप से गिर जाएगा।

फिर पीएच मान है। यह बैक्टीरिया अम्लता और क्षारीयता के प्रति विशेष रूप से संवेदनशील है, जिसका इष्टतम पीएच रेंज लगभग 7.5 से 8.0 है, जो थोड़ा क्षारीय है। यदि पीएच बहुत कम है, जैसे कि 6.5 से नीचे गिरना, या बहुत अधिक है, 8.5 से अधिक, तो बैक्टीरिया की गतिविधि कम हो जाएगी। ऐसा इसलिए है क्योंकि पीएच परिवर्तन बैक्टीरिया कोशिकाओं के भीतर एंजाइमों की गतिविधि को प्रभावित कर सकते हैं। एंजाइम बैक्टीरिया के "उपकरण" की तरह होते हैं, और यदि उपकरण ठीक से काम नहीं करते हैं, तो काम स्वाभाविक रूप से नहीं किया जा सकेगा।

घुलित ऑक्सीजन भी है, जो अवायवीय अमोनिया ऑक्सीकरण बैक्टीरिया का "प्राकृतिक दुश्मन" है। इसके नाम में 'अवायवीय' शब्द इंगित करता है कि यह ऑक्सीजन नहीं देख सकता है। यहां तक कि पानी में थोड़ी मात्रा में घुलित ऑक्सीजन (जैसे 0.1mg/L से अधिक) भी जीवाणु गतिविधि को रोक सकती है, और गंभीर मामलों में, यहां तक कि जीवाणु मृत्यु का कारण भी बन सकती है। इसलिए प्रतिक्रिया टैंक में ऑक्सीजन को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, आमतौर पर यह सुनिश्चित करना कि घुलित ऑक्सीजन सांद्रता 0.1mg/L से कम हो। इसके लिए हवा के प्रवेश से बचने के लिए एक उचित पानी के प्रवेश विधि को डिजाइन करने की आवश्यकता होती है, और कभी-कभी ऑक्सीजन को हटाने के लिए नाइट्रोजन ब्लोइंग भी आवश्यक होती है।

अगला सब्सट्रेट सांद्रता है, जो अमोनिया नाइट्रोजन और नाइट्राइट की सांद्रता है। ये दोनों पदार्थ बैक्टीरिया का "भोजन" हैं, लेकिन बहुत अधिक नहीं, क्योंकि बहुत अधिक उन्हें "समर्थन" देगा। शोध में पाया गया है कि जब नाइट्राइट की सांद्रता एक निश्चित सीमा (जैसे 200mg/L या उससे अधिक) से अधिक हो जाती है, तो यह बैक्टीरिया की गतिविधि को रोक देगा; अमोनिया नाइट्रोजन की उच्च सांद्रता भी प्रभावी नहीं है, क्योंकि इसका निरोधात्मक प्रभाव भी हो सकता है। इसके अलावा, दोनों का अनुपात भी महत्वपूर्ण है। सामान्य तौर पर, अमोनिया नाइट्रोजन से नाइट्राइट का सांद्रता अनुपात 1:1 और 1:1.3 के बीच सबसे उपयुक्त होता है, जैसे खाना बनाते समय नमक और सोया सॉस का उचित अनुपात, जो व्यंजन को स्वादिष्ट बनाता है।

इसके अतिरिक्त, कीचड़ की उम्र भी महत्वपूर्ण है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, अवायवीय अमोनिया ऑक्सीकरण बैक्टीरिया धीरे-धीरे बढ़ते हैं, इसलिए सिस्टम में कीचड़ को "लंबे समय तक रखना" चाहिए, यानी, कीचड़ की उम्र पर्याप्त लंबी होनी चाहिए, आमतौर पर कम से कम 30 दिन रखी जाती है, अन्यथा यह थोड़ा बढ़ने के तुरंत बाद छुट्टी दे दी जाएगी, और पूल में जीवाणु गणना पर्याप्त नहीं होगी, जिससे उपचार प्रभाव में सुधार नहीं हो सकता है। यही कारण है कि अवायवीय अमोनिकरण प्रक्रियाएं ज्यादातर अनुक्रमिक बैच रिएक्टर (एसबीआर) या फ्लुइडाइज्ड बेड जैसे उपकरणों का उपयोग करती हैं जो कीचड़ को बनाए रख सकते हैं।

कुछ अवरोधक भी परेशानी पैदा कर सकते हैं, जैसे भारी धातुएं (जैसे तांबा, जस्ता, क्रोमियम), कुछ एंटीबायोटिक्स, और यहां तक कि अपशिष्ट जल से लाए गए विषाक्त कार्बनिक यौगिक, जो अवायवीय अमोनिया ऑक्सीकरण बैक्टीरिया को नुकसान पहुंचा सकते हैं। इसलिए पानी में प्रवेश करने से पहले, पूर्व-उपचार का एक अच्छा काम करना और इन हानिकारक पदार्थों को जितना संभव हो सके हटाने की कोशिश करना आवश्यक है, अन्यथा उन बैक्टीरिया को जिन्हें कड़ी मेहनत से पाला गया है, "जहर" दिया जा सकता है।

अंत में, हाइड्रोलिक रिटेंशन टाइम को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है। सीधे शब्दों में कहें तो, यह उस समय को संदर्भित करता है जो अपशिष्ट जल प्रतिक्रिया टैंक में रहता है। क्योंकि अवायवीय अमोनिया ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया विशेष रूप से तेज नहीं है और बैक्टीरिया धीरे-धीरे बढ़ते हैं, सीवेज को बैक्टीरिया को अमोनिया नाइट्रोजन और नाइट्राइट को "खाने" के लिए पर्याप्त समय देने के लिए थोड़ी देर के लिए पूल में रहना पड़ता है। यदि निवास समय बहुत कम है और सीवेज को बहने से पहले पूरी तरह से उपचारित नहीं किया जाता है, तो बहिर्वाह गुणवत्ता निश्चित रूप से मानक को पूरा नहीं करेगी।

आजकल, अवायवीय अमोनिकरण तकनीक को कई जगहों पर लागू किया गया है, जैसे कि कचरे से निकलने वाले लीचेट और पशुधन फार्म अपशिष्ट जल जैसे उच्च अमोनिया नाइट्रोजन अपशिष्ट जल का उपचार करना, जिसके विशेष रूप से अच्छे परिणाम हैं। लेकिन यह सर्वशक्तिमान भी नहीं है। उदाहरण के लिए, जब अपशिष्ट जल में नाइट्रेट पर्याप्त नहीं होता है, तो इसे पिछली अल्पकालिक नाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया के साथ जोड़ा जाना चाहिए। सबसे पहले, अमोनिया नाइट्रोजन का एक हिस्सा नाइट्राइट में परिवर्तित हो जाता है, और फिर अवायवीय अमोनिया बैक्टीरिया का उपयोग उपचार के लिए किया जाता है।

कुल मिलाकर, अवायवीय अमोनिकरण तकनीक एक "लागत प्रभावी और कुशल" सीवेज ट्रीटमेंट विशेषज्ञ की तरह है, लेकिन इसे अच्छी तरह से काम करने के लिए, तापमान पीएच、घुलित ऑक्सीजन को अच्छी तरह से समायोजित करना आवश्यक है, अन्यथा यह योगदान करने को तैयार नहीं होगा। तकनीक की बढ़ती परिपक्वता के साथ, हमें विश्वास है कि भविष्य में अधिक सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट इसका उपयोग करेंगे, जिससे हमारा जल वातावरण बेहतर होगा।