A2O प्रक्रिया, अर्थात् अवायवीय-एनोक्सिक-ऑक्सी प्रक्रिया, कार्बनिक पदार्थ, नाइट्रोजन और फास्फोरस को एक साथ हटाने के लिए उपयुक्त है। यह प्रक्रिया एक प्रणाली में अलग-अलग वातावरण बनाती है ताकि विभिन्न कार्यों वाले सूक्ष्मजीव एक साथ नाइट्रोजन हटाने और फास्फोरस हटाने के लिए एक साथ काम कर सकें। बेशक, प्रत्येक प्रक्रिया के अपने फायदे, नुकसान और सीमाएँ हैं। आज हम संचालन में A2O प्रक्रिया के फायदे और नुकसान पर चर्चा करेंगे।
लाभ
1. एक साथ नाइट्रोजन निष्कासन और फास्फोरस निष्कासन: सीवेज उपचार का फोकस नाइट्रोजन निष्कासन और फास्फोरस निष्कासन है। A2O प्रक्रिया एक उपचार प्रक्रिया में तीन अलग-अलग वातावरण, एनारोबिक, एनोक्सिक और एरोबिक स्थापित करके विभिन्न कार्यों वाले सूक्ष्मजीवों के लिए उपयुक्त रहने की स्थिति प्रदान करती है, ताकि डिनाइट्रीकरण और फास्फोरस हटाने की प्रक्रिया एक साथ की जा सके। अवायवीय क्षेत्र में, पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया फॉस्फोरस छोड़ते हैं और कार्बनिक पदार्थों को अवशोषित करते हैं; एनोक्सिक क्षेत्र में, डीनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया डीनाइट्रीकरण द्वारा डीनाइट्रिफाई करते हैं; एरोबिक क्षेत्र में, नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया अमोनिया नाइट्रोजन को नाइट्रेट नाइट्रोजन में परिवर्तित करने के लिए नाइट्रिफाई करते हैं, और पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया अत्यधिक फास्फोरस को अवशोषित करते हैं। यह तुल्यकालिक उपचार विधि सीवेज से नाइट्रोजन और फास्फोरस को प्रभावी ढंग से हटा सकती है और संबंधित सीवेज निर्वहन मानकों को पूरा कर सकती है।
2. स्थिर संचालन: A2O प्रक्रिया का एक लंबा इतिहास है और दीर्घकालिक व्यावहारिक अनुप्रयोग और निरंतर सुधार के बाद यह अपेक्षाकृत परिपक्व स्तर तक विकसित हुई है। इसका प्रक्रिया प्रवाह अपेक्षाकृत सरल, संचालित करने और नियंत्रित करने में अपेक्षाकृत आसान है, और इसके लिए ऑपरेटरों से उच्च तकनीकी कौशल की आवश्यकता नहीं होती है। साथ ही, इस प्रक्रिया में पानी की गुणवत्ता और पानी की मात्रा में उतार-चढ़ाव के लिए एक निश्चित बफरिंग क्षमता होती है। जब प्रभावशाली पानी की गुणवत्ता और पानी की मात्रा एक निश्चित सीमा तक बदल जाती है, तब भी यह अपेक्षाकृत स्थिर उपचार प्रभाव को बनाए रख सकता है, ताकि मानक से अधिक गंभीर पानी की गुणवत्ता या उपचार प्रणाली के पतन का कारण न बने।
3. शॉक लोड प्रतिरोध: सीवेज उपचार की प्रक्रिया में, प्रभावशाली पानी की गुणवत्ता और पानी की मात्रा में अक्सर काफी उतार-चढ़ाव होता है, जैसे कि औद्योगिक अपशिष्ट जल का अचानक निर्वहन और बरसात के मौसम के दौरान पानी की मात्रा में पर्याप्त वृद्धि। A2O प्रक्रिया कुछ हद तक इन झटकों का सामना कर सकती है क्योंकि इसके आंतरिक माइक्रोबियल समुदाय में एक निश्चित अनुकूलनशीलता और स्व-नियमन क्षमता होती है। माइक्रोबियल समुदाय के गतिशील परिवर्तनों और प्रक्रिया मापदंडों के स्वचालित समायोजन के माध्यम से, सीवेज उपचार संयंत्र के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए सामान्य उपचार प्रभाव को थोड़े समय में बहाल किया जा सकता है।
नुकसान
1. जटिल रिफ्लो प्रणाली: A2O प्रक्रिया में नाइट्रोजन और फास्फोरस को हटाने के लिए बड़े आंतरिक और बाहरी रिफ्लो की आवश्यकता होती है। आंतरिक रिफ्लो का अर्थ एरोबिक क्षेत्र के अंत में नाइट्रेट युक्त मिश्रित तरल को एनोक्सिक क्षेत्र में लौटाना है ताकि डिनाइट्रीकरण के लिए इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता प्रदान किए जा सकें; बाह्य पुनर्प्रवाह का अर्थ है सिस्टम में पर्याप्त माइक्रोबियल बायोमास बनाए रखने के लिए द्वितीयक अवसादन टैंक के तल पर मौजूद कीचड़ को अवायवीय क्षेत्र में लौटाना। हालाँकि, यह जटिल रिफ्लो प्रणाली न केवल उपकरण निवेश और परिचालन लागत को बढ़ाती है, बल्कि यह सुनिश्चित करने के लिए सटीक नियंत्रण और विनियमन की भी आवश्यकता होती है कि रिफ्लो का अनुपात और प्रवाह प्रक्रिया आवश्यकताओं को पूरा करता है। यदि रिफ्लो को ठीक से नियंत्रित नहीं किया जाता है, तो इससे ख़राब डिनाइट्रीकरण और फॉस्फोरस निष्कासन प्रभाव हो सकता है, और यहां तक कि संपूर्ण उपचार प्रणाली के स्थिर संचालन पर भी असर पड़ सकता है।
2. कार्बन स्रोत प्रतिस्पर्धा: A2O प्रक्रिया में, कार्बन स्रोतों के लिए डिनाइट्रीकरण और फॉस्फोरस हटाने की प्रक्रियाओं के बीच एक प्रतिस्पर्धी संबंध है। नाइट्रेट नाइट्रोजन की कमी को प्राप्त करने के लिए डिनाइट्रीकरण प्रक्रिया को इलेक्ट्रॉन दाताओं के रूप में पर्याप्त कार्बन स्रोतों की आवश्यकता होती है; और पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया को भी अवायवीय फास्फोरस रिलीज चरण के दौरान कार्बनिक पदार्थों को निगलने और संग्रहीत करने के लिए पर्याप्त कार्बन स्रोतों की आवश्यकता होती है। हालाँकि, वास्तविक सीवेज में, कार्बन स्रोत अक्सर सीमित होता है। यदि कार्बन स्रोत अपर्याप्त है, तो डिनाइट्रिफिकेशन अपर्याप्त होगा, नाइट्रेट नाइट्रोजन को प्रभावी ढंग से हटाया नहीं जा सकता है, और पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया फास्फोरस को पूरी तरह से जारी और अवशोषित नहीं कर सकते हैं, इस प्रकार नाइट्रोजन और फास्फोरस को हटाने को प्रभावित करते हैं।
3. कीचड़ आयु विरोधाभास: विभिन्न कार्यों वाले सूक्ष्मजीवों की A2O प्रक्रिया में अलग-अलग इष्टतम कीचड़ आयु होती है। उदाहरण के लिए, नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया धीरे-धीरे बढ़ते हैं और सिस्टम में उनकी संख्या और गतिविधि सुनिश्चित करने के लिए लंबी कीचड़ आयु की आवश्यकता होती है; जबकि पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया तेजी से बढ़ते हैं, और कीचड़ की कम उम्र उनके फॉस्फोरस हटाने के प्रभाव के लिए फायदेमंद होती है। हालाँकि, एक एकीकृत उपचार प्रणाली में, एक ही समय में विभिन्न सूक्ष्मजीवों की कीचड़ आयु आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल है। यदि नाइट्रीकरण प्रभाव को सुनिश्चित करने के लिए कीचड़ की आयु बढ़ा दी जाती है, तो इससे पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया की अत्यधिक वृद्धि हो सकती है और फॉस्फोरस हटाने के प्रभाव में कमी हो सकती है; इसके विपरीत, यदि फॉस्फोरस हटाने के प्रभाव को बेहतर बनाने के लिए कीचड़ की उम्र कम कर दी जाती है, तो यह नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया की संख्या और गतिविधि को प्रभावित कर सकता है, जिससे नाइट्रिफिकेशन प्रभाव प्रभावित हो सकता है।
4. कम फास्फोरस हटाने की दक्षता: कम फास्फोरस हटाने की दक्षता का मुख्य कारक यह है कि अवायवीय क्षेत्र में पर्यावरणीय स्थितियाँ पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया की गतिविधि को पूरी तरह से उत्तेजित करने में विफल रहती हैं। पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया की सामान्य चयापचय प्रक्रिया आसानी से नष्ट होने वाले कार्बनिक पदार्थों को अवशोषित करना और अवायवीय परिस्थितियों में फास्फोरस छोड़ना है, जबकि एरोबिक परिस्थितियों में अत्यधिक फास्फोरस ग्रहण कर लिया जाता है। हालाँकि, यदि अवायवीय क्षेत्र में स्थितियाँ आदर्श नहीं हैं, जैसे कि बहुत अधिक घुलनशील ऑक्सीजन, अपर्याप्त कार्बन स्रोत या बहुत कम निवास समय, तो पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया के चयापचय तंत्र में सीधे हस्तक्षेप किया जाएगा। अत्यधिक घुली हुई ऑक्सीजन पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया की अवायवीय फास्फोरस रिलीज प्रक्रिया को बाधित करेगी, अपर्याप्त कार्बन स्रोत इसकी ऊर्जा जरूरतों को पूरा नहीं कर सकता है, और बहुत कम निवास समय पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया को उनके कार्यों को पूरी तरह से करने से रोक देगा, जो फास्फोरस हटाने की दक्षता को गंभीर रूप से प्रभावित करेगा।
5. कीचड़ का जमाव: कीचड़ का ढेर आमतौर पर फिलामेंटस बैक्टीरिया की अत्यधिक वृद्धि के कारण होता है। कुछ विशिष्ट परिस्थितियों में, जैसे कि कम भार, कम तापमान या बहुत लंबी कीचड़ आयु, फिलामेंटस बैक्टीरिया को अन्य फ्लोकुलेंट बैक्टीरिया पर प्रतिस्पर्धात्मक लाभ होता है, इस प्रकार अधिक प्रजनन होता है। फिलामेंटस बैक्टीरिया की बड़े पैमाने पर वृद्धि कीचड़ की संरचना को बदल देगी, इसे ढीला बना देगी और कीचड़ के अवसादन प्रदर्शन को कम कर देगी। इससे न केवल कीचड़ और पानी को अलग करना मुश्किल हो जाएगा और प्रवाह की गुणवत्ता प्रभावित होगी, बल्कि कीचड़ की हानि भी हो सकती है और संपूर्ण उपचार प्रणाली की स्थिरता और उपचार प्रभाव कमजोर हो सकता है।
6. उच्च ऊर्जा खपत: A2O प्रक्रिया में, सूक्ष्मजीवों की चयापचय गतिविधियों का समर्थन करने के लिए एरोबिक चरण में बड़ी मात्रा में ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, जिसे आमतौर पर ब्लोअर द्वारा लगातार आपूर्ति की जाती है। हालाँकि, ब्लोअर के संचालन में बहुत अधिक विद्युत ऊर्जा की खपत होती है। इसके अलावा, सिस्टम में सूक्ष्मजीवों के वितरण और प्रतिक्रिया की एकरूपता बनाए रखने के लिए, कीचड़ वापसी और मिश्रण प्रक्रिया में भी बहुत अधिक ऊर्जा की खपत होती है। उच्च ऊर्जा खपत से न केवल सीवेज उपचार की लागत बढ़ती है, बल्कि पर्यावरण पर भी एक निश्चित बोझ पड़ता है।
7. प्रभावशाली स्थितियों के प्रति संवेदनशीलता: A2O प्रक्रिया प्रभाव में कार्बनिक पदार्थों और पोषक तत्वों की सांद्रता में परिवर्तन के प्रति उच्च संवेदनशीलता दिखाती है। प्रभाव की संरचना में उतार-चढ़ाव, जैसे कार्बनिक पदार्थ की एकाग्रता में अचानक वृद्धि या कमी, और नाइट्रोजन और फास्फोरस जैसे पोषक तत्वों के अनुपात में असंतुलन, माइक्रोबियल समुदाय की मूल संतुलन स्थिति को बाधित कर सकता है। इससे कुछ सूक्ष्मजीवों का विकास अवरुद्ध हो जाएगा, जबकि अन्य अतिवृद्धि हो सकते हैं, जिससे संपूर्ण उपचार प्रणाली की स्थिरता और उपचार दक्षता प्रभावित होगी। विशेष रूप से प्रभावशाली पानी की गुणवत्ता में बड़े बदलाव के मामले में, सूक्ष्मजीवों को नई पर्यावरणीय परिस्थितियों के अनुकूल होने में लंबा समय लग सकता है, इस दौरान उपचार प्रभाव काफी कम हो सकता है।
सुधार के उपाय
1. रिफ्लो अनुपात को अनुकूलित करें: सटीक गणना और वास्तविक समय की निगरानी के माध्यम से, प्रभावशाली पानी की गुणवत्ता, पानी की मात्रा और उपचार आवश्यकताओं के अनुसार आंतरिक और बाहरी रिफ्लो का इष्टतम अनुपात निर्धारित करें। साथ ही, रिफ्लो प्रवाह के सटीक समायोजन को प्राप्त करने के लिए उन्नत नियंत्रण तकनीकों, जैसे परिवर्तनीय आवृत्ति गति विनियमन, बुद्धिमान नियंत्रण प्रणाली इत्यादि को अपनाएं। नाइट्रोजन हटाने और फास्फोरस हटाने के प्रभाव को सुनिश्चित करने के आधार पर, रिफ्लो की ऊर्जा खपत को कम करें और सिस्टम की संचालन दक्षता में सुधार करें। इसके अलावा, विभिन्न परिचालन स्थितियों और उपचार आवश्यकताओं के अनुकूल होने के लिए सिमुलेशन प्रयोगों और वास्तविक ऑपरेशन डेटा के विश्लेषण के माध्यम से रिफ्लो रणनीति को लगातार अनुकूलित किया जा सकता है।
2. पूरक कार्बन स्रोत: जब सीवेज में कार्बन स्रोत अपर्याप्त होता है, तो बाहरी रूप से कार्बन स्रोत जोड़कर डिनाइट्रीकरण और फास्फोरस हटाने के प्रभाव में सुधार किया जा सकता है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले कार्बन स्रोतों में मेथनॉल, सोडियम एसीटेट, ग्लूकोज आदि शामिल हैं। कार्बन स्रोत का चयन करते समय, इसकी लागत, बायोडिग्रेडेबिलिटी और सिस्टम माइक्रोबियल समुदाय पर प्रभाव पर विचार करने की आवश्यकता है। साथ ही, अत्यधिक कार्बन स्रोत जोड़, या उपचार प्रभाव को प्रभावित करने वाले अपर्याप्त जोड़ के कारण होने वाले अपशिष्ट और माध्यमिक प्रदूषण से बचने के लिए कार्बन स्रोत जोड़ की मात्रा और समय को सटीक रूप से नियंत्रित करना भी आवश्यक है। कार्बन स्रोत जोड़ रणनीति को अनुकूलित करके, कार्बन स्रोत प्रतिस्पर्धा समस्या को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है और नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने की दक्षता में सुधार किया जा सकता है।
3. खंडित जल प्रवेश: प्रवेश जल को कई बिंदुओं में विभाजित करना और विभिन्न प्रतिक्रिया क्षेत्रों में प्रवेश करना कार्बन स्रोत और घुलित ऑक्सीजन को अधिक उचित रूप से वितरित कर सकता है, और कार्बन स्रोत प्रतिस्पर्धा और घुलित ऑक्सीजन के असमान वितरण की समस्याओं को कम कर सकता है। उदाहरण के लिए, विनाइट्रीकरण के लिए पर्याप्त कार्बन स्रोत प्रदान करने के लिए इनलेट पानी के एक हिस्से को सीधे एनोक्सिक क्षेत्र में पेश किया जा सकता है; पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया की जरूरतों को पूरा करने के लिए इनलेट पानी के दूसरे हिस्से को अवायवीय क्षेत्र में पेश किया जा सकता है। खंडित जल प्रवेश द्वारा, सिस्टम की कार्बन स्रोतों की उपयोग दक्षता में सुधार किया जा सकता है और नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने के प्रभाव में सुधार किया जा सकता है। साथ ही, इसे इनलेट पानी की गुणवत्ता और पानी की मात्रा में परिवर्तन के अनुसार खंडित पानी इनलेट के अनुपात और प्रवाह को गतिशील रूप से समायोजित करने के लिए वास्तविक समय की निगरानी और स्वचालित नियंत्रण तकनीक के साथ भी जोड़ा जा सकता है, ताकि अधिक सटीक नियंत्रण प्राप्त किया जा सके और अनुकूलन.
4. बेहतर प्रक्रिया विन्यास: उदाहरण के लिए, उल्टे A2O प्रक्रिया का उपयोग एनोक्सिक ज़ोन को प्रक्रिया के सामने के छोर पर रखने, डिनाइट्रीकरण की कार्बन स्रोत की मांग को पूरा करने को प्राथमिकता देने और डिनाइट्रीकरण दक्षता में सुधार करने के लिए किया जाता है। या यूसीटी (केप टाउन विश्वविद्यालय) प्रक्रिया का उपयोग नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने के प्रभाव को और अधिक अनुकूलित करने के लिए एक एनोक्सिक टैंक और आंतरिक रीसर्क्युलेशन जोड़ने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, कीचड़ सांद्रता और उपचार दक्षता में सुधार और फर्श की जगह को कम करने के लिए झिल्ली बायोरिएक्टर (एमबीआर) जैसी नई प्रौद्योगिकियों को जोड़ा जा सकता है। प्रक्रिया विन्यास में सुधार करके, यह विभिन्न जल गुणवत्ता स्थितियों और उपचार आवश्यकताओं को बेहतर ढंग से अनुकूलित कर सकता है, और A2O प्रक्रिया के प्रदर्शन और प्रतिस्पर्धात्मकता में सुधार कर सकता है।
5. बफर जोन लागू करें: प्रभावशाली संरचना में उतार-चढ़ाव से निपटने के लिए लचीला बफर जोन डिजाइन करें। प्रभावशाली जल गुणवत्ता की निगरानी और पूर्व चेतावनी को मजबूत करें, और प्रक्रिया समायोजन के लिए पहले से तैयारी करें। पानी की गुणवत्ता में उतार-चढ़ाव को कम करने के लिए प्रभावशाली पानी को समरूप और समान रूप से उपचारित करने के लिए विनियमन टैंक स्थापित करें। मजबूत पालतूकरण और अनुकूलनशीलता के साथ सूक्ष्मजीव समुदायों को विकसित करें। निगरानी और नियंत्रण बढ़ाएँ प्रक्रिया मापदंडों को गतिशील रूप से समायोजित करने के लिए ऑनलाइन सेंसर और उन्नत प्रक्रिया नियंत्रण रणनीतियों का उपयोग करें।
6. फॉस्फोरस हटाने की दक्षता में सुधार: सख्त अवायवीय वातावरण सुनिश्चित करने के लिए अवायवीय क्षेत्र के डिजाइन को अनुकूलित करें, और ऑक्सीजन प्रवेश को कम करने के लिए सीलिंग उपायों का उपयोग करें। यह सुनिश्चित करने के लिए कि पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया के पास पर्याप्त कार्बन स्रोत है, प्रभावशाली कार्बन स्रोत के प्रकार और एकाग्रता को उचित रूप से समायोजित करें। पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया की पूर्ण प्रतिक्रिया सुनिश्चित करने के लिए अवायवीय क्षेत्र के हाइड्रोलिक अवधारण समय को उचित रूप से बढ़ाएं
7. कीचड़ जमा करने की दर में सुधार करें: लंबे समय तक कम भार वाले संचालन से बचने के लिए उचित कीचड़ भार को नियंत्रित करें। कम तापमान वाले वातावरण के अनुकूल होने के लिए इन्सुलेशन उपाय करें या ऑपरेटिंग मापदंडों को समायोजित करें। कीचड़ की आयु को यथोचित रूप से नियंत्रित करें और पुराने कीचड़ के हिस्से को नियमित रूप से निर्वहन करें।
8. उच्च ऊर्जा खपत में सुधार: ऑक्सीजन के उपयोग में सुधार के लिए अधिक ऊर्जा-बचत वातन उपकरण, जैसे कि माइक्रोपोरस एरेटर का उपयोग करें। वातन नियंत्रण प्रणाली को अनुकूलित करें और वास्तविक समय में पानी की गुणवत्ता और घुलित ऑक्सीजन की मांग के अनुसार वातन मात्रा को समायोजित करें।
सारांश
सीवेज उपचार में A2O प्रक्रिया का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और इसकी व्यावहारिकता स्पष्ट है। यह अलग-अलग वातावरण स्थापित करके समकालिक नाइट्रोजन और फास्फोरस को हटा सकता है, और प्रक्रिया प्रवाह परिपक्व है, ऑपरेशन नियंत्रण अपेक्षाकृत सरल है, ऑपरेटरों के लिए तकनीकी आवश्यकताएं अधिक नहीं हैं, और पानी की गुणवत्ता और पानी की मात्रा में उतार-चढ़ाव होने पर एक निश्चित बफरिंग क्षमता होती है . आंतरिक माइक्रोबियल समुदाय एक निश्चित सीमा तक शॉक लोड के अनुकूल होने के लिए स्व-विनियमन भी कर सकता है। बेशक, नुकसान भी स्पष्ट हैं, जैसे जटिल रिफ्लो प्रणाली, कार्बन स्रोत प्रतिस्पर्धा, कीचड़ उम्र विरोधाभास, कम फास्फोरस हटाने की दक्षता, कीचड़ सूजन, उच्च ऊर्जा खपत, और प्रभावशाली स्थितियों के प्रति संवेदनशीलता। इन कमियों के लिए हम उन्हें नियंत्रित करने के उपाय ढूंढ सकते हैं। जैसे कि रिफ्लो अनुपात को अनुकूलित करना, कार्बन स्रोत को पूरक करना, चरणबद्ध जल प्रवेश, प्रक्रिया विन्यास में सुधार, बफर जोन रणनीति को लागू करना आदि। मुख्य बात यह है कि हम इसे कैसे संचालित करते हैं। बेशक, यहीं पर फ्रंट-लाइन उत्पादन कर्मियों का मूल्य भी प्रतिबिंबित होता है।