शहरी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में आम तौर पर प्रयुक्त प्रक्रियाओं का व्यापक विश्लेषण

शहरी अपशिष्ट जल उपचार का मुख्य उद्देश्य अपशिष्ट जल से सीओडी, बीओडी₅, टीएन और टीपी जैसे प्रदूषकों को हटाना है ताकि डिस्चार्ज मानकों को पूरा किया जा सके ("शहरी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रदूषकों के निर्वहन मानक" जीबी 18918 - 2002 के क्लास ए मानक का मुख्यधारा पालन)। वर्तमान मुख्यधारा की प्रक्रियाएं जैविक उपचार पर केंद्रित हैं, जो पूर्व-उपचार और उन्नत उपचार इकाइयों के साथ मिलकर "प्री-ट्रीटमेंट - मुख्य उपचार - उन्नत उपचार - कीचड़ निपटान" की एक पूरी प्रक्रिया बनाती हैं। निम्नलिखित छह सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाओं का विस्तृत परिचय प्रदान करता है, जिसमें उनके सिद्धांतों, प्रमुख मापदंडों, फायदे और नुकसान और लागू परिदृश्यों को शामिल किया गया है, साथ ही तकनीकी विवरण और इंजीनियरिंग व्यवहार्यता पर भी विचार किया गया है।

1. प्रक्रिया सिद्धांत

कोर के रूप में सक्रिय कीचड़ का उपयोग करते हुए, एरोबिक स्थितियों के तहत, सूक्ष्मजीव अपशिष्ट जल में कार्बनिक प्रदूषकों को सोखते हैं और उनका क्षरण करते हैं, जिससे कीचड़ के माध्यम से अपशिष्ट जल का शुद्धिकरण होता है। कोर प्रक्रिया: बार स्क्रीन → ग्रिट चैंबर → प्राथमिक अवसादन टैंक → वातन टैंक → माध्यमिक अवसादन टैंक → कीटाणुशोधन और निर्वहन; अवशिष्ट कीचड़ को सांद्रित किया जाता है, पानी निकाला जाता है और फिर उसका निपटान किया जाता है।

2. मुख्य डिज़ाइन पैरामीटर
* हाइड्रोलिक रिटेंशन टाइम (एचआरटी): 8-12 घंटे, वातन टैंक में एचआरटी 6 घंटे से अधिक या उसके बराबर;
* कीचड़ अवधारण समय (एसआरटी): 3-5डी (केवल नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने के कार्यों के बिना, कार्बनिक पदार्थ हटाने पर लागू);
* ऑर्गेनिक लोडिंग (F/M): 0.2-0.4kgBOD₅/(kgMLSS·d);
* वातन टैंक में एकाग्रता करें: 2-3mg/L, मजबूर वातन या यांत्रिक वातन का उपयोग करके।

3. फायदे और नुकसान
* लाभ: परिपक्व प्रौद्योगिकी, स्थिर संचालन, कार्बनिक पदार्थ के उपचार में उच्च दक्षता (बीओडी₅ हटाने की दर 85%-90%), और अपेक्षाकृत कम निवेश लागत;
*नुकसान: कोई नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने का कार्य नहीं, जिससे वर्तमान क्लास ए मानकों को पूरा करना मुश्किल हो जाता है; बड़े पैमाने पर कीचड़ का उत्पादन, फिलामेंटस उभार की संभावना; बड़े पदचिह्न और अपेक्षाकृत उच्च ऊर्जा खपत।

4. लागू परिदृश्य
* कम डिस्चार्ज मानकों वाले प्रारंभिक निर्मित अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए उपयुक्त, या औद्योगिक अपशिष्ट जल के लिए प्रीट्रीटमेंट इकाई के रूप में; वर्तमान में, इसे नई परियोजनाओं में शायद ही कभी अकेले उपयोग किया जाता है, लेकिन अधिकतर प्रक्रिया सुधार के लिए एक बुनियादी मॉड्यूल के रूप में उपयोग किया जाता है।

1. प्रक्रिया सिद्धांत
A²O (अवायवीय -एनोक्सिक{{1}एरोबिक) प्रक्रिया तीन क्षेत्रों की सहक्रियात्मक क्रिया के माध्यम से नाइट्रोजन और फास्फोरस को एक साथ हटाने का लक्ष्य रखती है: फास्फोरस जमा करने वाले बैक्टीरिया एनारोबिक क्षेत्र में फास्फोरस छोड़ते हैं, डीनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया एनोक्सिक क्षेत्र में नाइट्रोजन को हटाते हैं, और नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया नाइट्रिफाई करते हैं और फास्फोरस जमा करने वाले बैक्टीरिया एरोबिक क्षेत्र में फास्फोरस को अवशोषित करते हैं। संशोधित संस्करण (एक पूर्व एनोक्सिक टैंक के साथ) नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने के प्रभाव को बढ़ाते हुए, डेनाइट्रीकरण और फास्फोरस हटाने के बीच कार्बन स्रोत प्रतिस्पर्धा की समस्या को हल करता है। कोर प्रक्रिया: प्रीट्रीटमेंट → एनारोबिक टैंक → प्री-एनोक्सिक टैंक → एनोक्सिक टैंक → एरोबिक टैंक → सेकेंडरी सेडीमेंटेशन टैंक → एडवांस्ड ट्रीटमेंट → डिस्चार्ज।

2. मुख्य डिज़ाइन पैरामीटर

कुल एचआरटी: 10-12 घंटे, अवायवीय:एनोक्सिक:एरोबिक एचआरटी अनुपात=1:3:5;
कीचड़ अवधारण समय (एसआरटी): परिवेश के तापमान पर 10-12 दिन, कम तापमान पर 15 दिन (नाइट्रीकरण और फास्फोरस हटाने की आवश्यकताओं को संतुलित करने के लिए);
पुनर्चक्रण अनुपात: मिश्रित शराब पुनर्परिसंचरण अनुपात 200%-300% (परिवर्तनीय आवृत्ति समायोज्य), कीचड़ पुनर्परिसंचरण अनुपात 50%-80%;
नियंत्रण करें: एनारोबिक ज़ोन 0.2mg/L से कम या उसके बराबर, एनोक्सिक ज़ोन 0.5mg/L से कम या उसके बराबर, एरोबिक ज़ोन 2-3mg/L।

3. फायदे और नुकसान

लाभ: उत्कृष्ट नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने की दक्षता (टीएन हटाने की दर 70%-80%, टीपी हटाने की दर 80%-90%), लगातार क्लास ए मानकों को पूरा करना; परिपक्व प्रौद्योगिकी, मध्यम परिचालन लागत, बड़े जल गुणवत्ता में उतार-चढ़ाव वाले नगरपालिका अपशिष्ट जल के लिए उपयुक्त;
नुकसान: नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने के बीच पैरामीटर विसंगतियां मौजूद हैं (एसआरटी, रीसर्क्युलेशन अनुपात आवश्यकताएं संघर्ष); कम -कार्बन स्रोत अपशिष्ट जल के लिए बाहरी कार्बन स्रोत जोड़ने की आवश्यकता होती है; थोड़ा बड़ा पदचिह्न.

4. लागू परिदृश्य

वर्तमान में शहरी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के नए निर्माण, विस्तार और उन्नयन के लिए पसंदीदा प्रक्रिया, विशेष रूप से नाइट्रोजन और फास्फोरस उत्सर्जन के एक साथ नियंत्रण की आवश्यकता वाली नगरपालिका अपशिष्ट जल परियोजनाओं के लिए उपयुक्त है। इसे औद्योगिक अपशिष्ट जल की थोड़ी मात्रा वाले जटिल अपशिष्ट जल के लिए भी अनुकूलित किया जा सकता है (बायोडिग्रेडेबिलिटी गुणांक का समायोजन आवश्यक है)।

1. प्रक्रिया सिद्धांत

यह प्रक्रिया जैविक उपचार के साथ झिल्ली पृथक्करण तकनीक को जोड़ती है, कुशल कीचड़ {{0}जल पृथक्करण प्राप्त करने के लिए द्वितीयक अवसादन टैंक को झिल्ली मॉड्यूल के साथ प्रतिस्थापित करती है। कोर प्रवाह: प्रीट्रीटमेंट → जैविक टैंक (ए²ओ, एसबीआर, आदि कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग किया जा सकता है) → झिल्ली टैंक → कीटाणुशोधन और निर्वहन। झिल्ली मॉड्यूल सूक्ष्मजीवों को बनाए रख सकते हैं, जैविक टैंक में उच्च एमएलएसएस एकाग्रता बनाए रख सकते हैं और नाइट्रिफिकेशन और कार्बनिक पदार्थ हटाने को बढ़ा सकते हैं।

2. मुख्य डिज़ाइन पैरामीटर

एमएलएसएस एकाग्रता: 6000-8000 मिलीग्राम/लीटर (पारंपरिक प्रक्रियाओं से काफी अधिक);
कीचड़ अवधारण समय (एसआरटी): 20-30 दिन (उन्नत नाइट्रीकरण, कम तापमान, कम सी/एन अपशिष्ट जल के लिए उपयुक्त);
झिल्ली फ्लक्स: 10-20 एल/(एम²·एच), नियमित भौतिक/रासायनिक सफाई की आवश्यकता;
ऊर्जा खपत: 0.6-1.0 kWh/m³ (वातन और झिल्ली चूषण ऊर्जा खपत सहित)।

3. फायदे और नुकसान

लाभ: उत्कृष्ट प्रवाह गुणवत्ता (टीएन 8 मिलीग्राम/लीटर से कम या उसके बराबर, टीपी 0.3 मिलीग्राम/लीटर से कम या उसके बराबर), लगभग कक्षा IV जल गुणवत्ता में अपग्रेड करने की आवश्यकताओं को पूरा करना; पदचिह्न पारंपरिक प्रक्रियाओं का केवल 1/3-1/2 है; कीचड़ हानि का कोई जोखिम नहीं, उच्च परिचालन स्थिरता;
नुकसान: उच्च झिल्ली मॉड्यूल लागत (कुल निवेश का 30% -40% के लिए लेखांकन); जटिल रखरखाव (रुकने की संभावना), उच्च परिचालन लागत; पारंपरिक जैविक प्रक्रियाओं की तुलना में अधिक ऊर्जा खपत।

4. लागू परिदृश्य

सीमित भूमि संसाधनों वाले शहरी मुख्य क्षेत्रों, कड़े प्रवाह मानकों के साथ परियोजनाओं को अपग्रेड करने, या कम तापमान और कम सी/एन अनुपात जैसे विशेष जल गुणवत्ता परिदृश्यों के लिए उपयुक्त; विकेंद्रीकृत अपशिष्ट जल उपचार (जैसे, आवासीय समुदाय, औद्योगिक पार्क) पर भी लागू होता है।

1. प्रक्रिया सिद्धांत

रिंग के आकार के खाई रिएक्टर का उपयोग करते हुए, अपशिष्ट जल वातन के लिए घूमने वाले ब्रश या डिस्क के माध्यम से खाई के भीतर फैलता है, जिससे कार्बनिक पदार्थों के क्षरण और विनाइट्रीकरण को प्राप्त करने के लिए वैकल्पिक एरोबिक और एनोक्सिक क्षेत्र बनते हैं। सामान्य विन्यास में कैरोसेल ऑक्सीकरण खाई, ओरबल ऑक्सीकरण खाई, और एकीकृत ऑक्सीकरण खाई (माध्यमिक अवसादन टैंक सहित) शामिल हैं।

2. मुख्य डिज़ाइन पैरामीटर

कुल एचआरटी: 15-25 घंटे (लंबा हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय, सदमे भार के लिए मजबूत प्रतिरोध);
कीचड़ अवधारण समय (एसआरटी): 10-20डी (नाइट्रोजन हटाने की आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त);
ऑर्गेनिक लोडिंग (F/M): 0.05-0.15kgBOD₅/(kgMLSS·d);
घुलित ऑक्सीजन: खाई के भीतर क्रमिक वितरण (एरोबिक क्षेत्र में 2-3 मिलीग्राम/लीटर, एनोक्सिक क्षेत्र में 0.5-1 मिलीग्राम/लीटर)।

3. फायदे और नुकसान

लाभ: शॉक लोड के लिए अत्यधिक मजबूत प्रतिरोध, पानी की गुणवत्ता और मात्रा में बड़े उतार-चढ़ाव के साथ अपशिष्ट जल के लिए उपयुक्त; सरल संचालन और प्रबंधन, कम रखरखाव लागत; अच्छा नाइट्रोजन हटाने का प्रभाव (टीएन हटाने की दर 70%-75%);
नुकसान: कमजोर फास्फोरस हटाने का प्रभाव (सहायक रासायनिक फास्फोरस हटाने की आवश्यकता है); बड़े पदचिह्न, उच्च ऊर्जा खपत; अपर्याप्त परिचालन लचीलापन.

4. लागू परिदृश्य
छोटे और मध्यम आकार के शहरों (मात्रा 50,000-500,000 m³/d) में अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों, पानी की गुणवत्ता में बड़े उतार-चढ़ाव वाले जटिल अपशिष्ट जल (औद्योगिक अपशिष्ट जल की थोड़ी मात्रा सहित), या सीमित संचालन और प्रबंधन क्षमताओं वाली परियोजनाओं के लिए उपयुक्त।

1. प्रक्रिया सिद्धांत

एक आंतरायिक रिएक्टर का उपयोग करते हुए, एक ही टैंक के भीतर पांच चरण पूरे होते हैं: प्रभाव, वातन (एरोबिक), अवसादन, प्रवाह निर्वहन और निष्क्रिय अवधि। समय आवंटन के माध्यम से कार्बनिक पदार्थ का क्षरण, नाइट्रोजन और फास्फोरस का निष्कासन प्राप्त किया जाता है। संशोधित संस्करण (CAST, CASS प्रक्रियाएं) कीचड़ निपटान प्रदर्शन और फॉस्फोरस हटाने की दक्षता को बढ़ाने के लिए एक चयन क्षेत्र और एक पूर्व प्रतिक्रिया क्षेत्र जोड़ते हैं।

2. मुख्य डिज़ाइन पैरामीटर:
एक परिचालन चक्र: 4-6 घंटे (वातन के 2-3 घंटे और अवसादन के 1-1.5 घंटे सहित);
कीचड़ अवधारण समय (एसआरटी): 10-15 दिन;
एमएलएसएस एकाग्रता: 3000-5000 मिलीग्राम/लीटर;
जल निकासी अनुपात: 1/3-1/2 (प्रत्येक जल निकासी टैंक की मात्रा के 1/2 से अधिक नहीं होनी चाहिए)।

3. फायदे और नुकसान

लाभ: छोटे पदचिह्न (एक अलग माध्यमिक अवसादन टैंक की कोई आवश्यकता नहीं); पानी की गुणवत्ता के आधार पर समायोज्य चक्र मापदंडों के साथ लचीला संचालन; छोटे से मध्यम पानी की मात्रा के लिए उपयुक्त, एक साथ नाइट्रोजन और फास्फोरस को हटाने में सक्षम।
नुकसान: स्वचालित नियंत्रण के लिए उच्च आवश्यकताएं (प्रत्येक चरण के समय पर सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है); अपर्याप्त प्रवाह गुणवत्ता स्थिरता, ऑपरेटिंग मापदंडों से आसानी से प्रभावित; उपकरण का तेजी से घिस जाना (वाल्व और पंपों का बार-बार चालू होना - बंद होना)।

4. लागू परिदृश्य
छोटे और मध्यम आकार के शहरी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों (पानी की मात्रा 100,000 m³/d से कम या उसके बराबर), विकेन्द्रीकृत अपशिष्ट जल उपचार परियोजनाओं (जैसे समुदाय और औद्योगिक पार्क), या महत्वपूर्ण जल गुणवत्ता में उतार-चढ़ाव वाले परिदृश्यों के लिए उपयुक्त, जिनके लिए ऑपरेटिंग मोड के लचीले समायोजन की आवश्यकता होती है।

1. प्रक्रिया सिद्धांत
सभी जैविक उपचार चरणों (सीओडी क्षरण, नाइट्रोजन निष्कासन, फास्फोरस निष्कासन, कीचड़ स्थिरीकरण) को एक ही जैविक टैंक में एकीकृत करता है। ज़ोन डिज़ाइन और उच्च दक्षता वातन प्रणाली के माध्यम से, एक साथ नाइट्रोजन और फास्फोरस को हटाने और कीचड़ में कमी हासिल की जाती है। मुख्य आकर्षण बायोडॉप वातन प्रणाली (बड़े {{3%) क्षेत्र का महीन फोम वातन) है, जिसमें उच्च ऑक्सीजन स्थानांतरण दक्षता है और इसे बनाए रखना आसान है।

2. मुख्य डिज़ाइन पैरामीटर
ऊर्जा खपत: 0.075 kWh/m³ (पारंपरिक प्रक्रियाओं की तुलना में काफी कम, पर्याप्त ऊर्जा बचत लाभ प्रदर्शित करता है);
एमएलएसएस सांद्रता: 8 ग्राम/लीटर (उच्च कीचड़ सांद्रता, उपचार दक्षता को बढ़ाना);
ऑक्सीजन स्थानांतरण क्षमता: 5 kgO₂/kWh, ऑक्सीजन की मांग 0.2-0.3 mg/L;
कुल एचआरटी: 8-12 घंटे, नियमित नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त।

3. फायदे और नुकसान
लाभ: उत्कृष्ट ऊर्जा बचत प्रभाव (ऊर्जा की खपत पारंपरिक प्रक्रियाओं का केवल 1/5 - 1/8 है); उच्च एकीकरण, छोटे पदचिह्न; कम कीचड़ उत्पादन, जटिल कीचड़ निपटान की आवश्यकता को समाप्त करना; वातन प्रणाली का आसान रखरखाव (बिना डाउनटाइम के ऑनलाइन साफ ​​किया जा सकता है); नुकसान: उच्च तकनीकी सीमा, मुख्य उपकरण आयात पर निर्भर हैं; विशिष्ट जल गुणों के लिए उपयुक्त, उच्च-नमक और अड़ियल अपशिष्ट जल के अनुकूलता को और अधिक सत्यापन की आवश्यकता है।

4. लागू परिदृश्य
नवनिर्मित नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों (ऊर्जा संरक्षण और खपत में कमी लाने वाले) और औद्योगिक पार्क अपशिष्ट जल उपचार परियोजनाओं के लिए उपयुक्त। इसे जर्मनी, चेक गणराज्य और मेरे देश में शंघाई और हेबेई प्रांतों में सफलतापूर्वक लागू किया गया है।

शहरी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रक्रियाओं के चयन के लिए पाँच प्रमुख कारकों पर व्यापक विचार की आवश्यकता होती है: जल गुणवत्ता विशेषताएँ, निर्वहन मानक, जल मात्रा, भूमि संसाधन और परिचालन लागत। मूल तर्क इस प्रकार है:

• जल गुणवत्ता और निर्वहन मानक: क्लास ए मानकों को पूरा करने के लिए एक साथ नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने के लिए, संशोधित A²O और MBR प्रक्रियाओं को प्राथमिकता दी जाती है; चतुर्थ श्रेणी की पानी की गुणवत्ता को उन्नत करने के लिए, एमबीआर प्रक्रियाओं को प्राथमिकता दी जाती है; बड़े उतार-चढ़ाव वाले पानी की गुणवत्ता के लिए, ऑक्सीकरण खाई और संशोधित एसबीआर प्रक्रियाओं को प्राथमिकता दी जाती है।
• Water Volume: Large wastewater treatment plants (>500,000 m³/d) संशोधित A²O और ऑक्सीकरण खाई प्रक्रियाओं को प्राथमिकता दें; छोटे और मध्यम आकार के अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र (10,000-500,000 m³/d) A²O, संशोधित SBR, या BioDopp प्रक्रियाओं को चुन सकते हैं; विकेन्द्रीकृत परियोजनाएँ (<10,000 m³/d) prioritize SBR and MBR processes.
• भूमि और लागत: शहरी मुख्य क्षेत्रों में जहां भूमि दुर्लभ है, एमबीआर, एसबीआर और बायोडॉप प्रक्रियाओं को प्राथमिकता दी जाती है; सीमित बजट के लिए, संशोधित A²O और ऑक्सीकरण खाई प्रक्रियाओं को प्राथमिकता दी जाती है; दीर्घावधि ऊर्जा बचत के लिए, बायोडॉप प्रक्रियाओं पर विचार किया जा सकता है।
• संचालन और प्रबंधन: सीमित परिचालन और प्रबंधन क्षमताओं वाले संयंत्रों के लिए, ऑक्सीकरण खाई और संशोधित A²O प्रक्रियाएं (संचालन में सरल) को प्राथमिकता दी जाती है; उच्च स्तर के स्वचालन वाले लोगों के लिए, संशोधित एमबीआर और एसबीआर प्रक्रियाएं उपयुक्त हैं।

संक्षेप में, संशोधित A²O प्रक्रिया, स्थिर नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने, मध्यम लागत और व्यापक अनुकूलन क्षमता के अपने फायदे के साथ, शहरी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए मुख्यधारा की पसंद बनी हुई है; एमबीआर प्रक्रिया उन्नयन और कॉम्पैक्ट लेआउट आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त है; और बायोडॉप जैसी नई प्रक्रियाएं ऊर्जा संरक्षण और उत्सर्जन में कमी के लिए नई दिशाएं प्रदान करती हैं, और भविष्य में उनके अनुप्रयोग परिदृश्यों का धीरे-धीरे विस्तार होगा।