वर्तमान में, "नाइट्रोजन" एक महत्वपूर्ण विषय है जिसे सीवेज उपचार उद्योग में टाला नहीं जा सकता है। सीवेज उपचार संयंत्रों के कई संचालक सीओडी और फास्फोरस की तुलना में नाइट्रोजन पर सबसे अधिक ध्यान देते हैं, क्योंकि इसे हटाने में कठिनाई सबसे अधिक होती है। ऑपरेशन प्रक्रिया के दौरान, वे हर दिन इन नाइट्रोजन संकेतकों की निगरानी करते हैं: अमोनिया नाइट्रोजन, कुल नाइट्रोजन, नाइट्रेट नाइट्रोजन और नाइट्राइट नाइट्रोजन।
लेकिन अगर अचानक पूछा जाए: सीवेज में नाइट्रोजन कितने प्रकार की होती है? उनका रिश्ता क्या है?
कई लोग वास्तव में एक पल के लिए आश्चर्यचकित हो सकते हैं। अधिकांश लोगों को केवल "अमोनिया नाइट्रोजन, कुल नाइट्रोजन" की अच्छी समझ है, और अन्य प्रकार के नाइट्रोजन के बीच संबंध के बारे में स्पष्ट नहीं हैं। नाइट्रोजन संकेतकों की सूची बनाएं जिनके साथ हम सीवेज उपचार में संपर्क में आ सकते हैं, जिसमें अमोनिया नाइट्रोजन, कुल नाइट्रोजन, कार्बनिक नाइट्रोजन, अकार्बनिक नाइट्रोजन, नाइट्रेट नाइट्रोजन, नाइट्राइट नाइट्रोजन और केजेल्डहल नाइट्रोजन शामिल हैं।
इतने सारे नाइट्रोजन संकेतकों के साथ, कौन किसके साथ बातचीत करता है, कौन किसके साथ बातचीत करता है और कौन किसे शामिल करता है, के बीच संबंध जटिल हैं। दरअसल, नाइट्रोजन अपशिष्ट जल में पाया जाने वाला कोई साधारण पदार्थ नहीं है, बल्कि लगातार बदलती पारिवारिक व्यवस्था है। यदि सीवेज उपचार को एक यात्रा के रूप में देखा जाता है, तो सीवेज में नाइट्रोजन भी अपने स्वयं के "जीवन" का अनुभव कर रहा है। आज इस लेख में हम इसमें शामिल जटिल रिश्तों को सुलझाएंगे।
सीवेज में नाइट्रोजन को वास्तव में दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है
व्यापक वर्गीकरण परिप्रेक्ष्य से, अपशिष्ट जल में नाइट्रोजन को मुख्य रूप से दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है:
जैविक नाइट्रोजन
अकार्बनिक नाइट्रोजन
इन दो प्रकार के नाइट्रोजन को समझना अपशिष्ट जल में नाइट्रोजन के रूपों को समझने में पहला कदम है।
आइए सबसे पहले बात करते हैं जैविक नाइट्रोजन की। सीधे शब्दों में कहें तो कार्बनिक नाइट्रोजन कार्बनिक पदार्थों में छिपा हुआ नाइट्रोजन है
उदाहरण के लिए
प्रोटीन
एमिनो एसिड
यूरिया
जैविक अमीन
पेप्टाइड यौगिक
नाइट्रो यौगिक
ये पदार्थ घरेलू सीवेज, खाद्य अपशिष्ट जल और जलीय कृषि अपशिष्ट जल में बहुत आम हैं।
उदाहरण के लिए, मांस का एक टुकड़ा, बचे हुए चावल का एक कटोरा, सब्जी धोने का पानी और मानव मल सभी में बड़ी मात्रा में कार्बनिक नाइट्रोजन होता है।
और दूसरा प्रकार है: अकार्बनिक नाइट्रोजन
अपशिष्ट जल में अकार्बनिक नाइट्रोजन के तीन मुख्य रूप हैं:
अमोनिया नाइट्रोजन
नाइट्राइट नाइट्रोजन
नाइट्रेट नाइट्रोजन
ये तीन प्रकार के नाइट्रोजन सीवेज उपचार प्रक्रिया में सबसे आवश्यक रूप हैं। कई बार, जिन संकेतकों का हम परीक्षण करते हैं वे वास्तव में इन तीन प्रकार के नाइट्रोजन के आसपास केंद्रित होते हैं।
कार्बनिक नाइट्रोजन: नाइट्रोजन का "आदिम रूप"।
सीवेज उपचार संयंत्र में प्रवेश की शुरुआत में, अधिकांश नाइट्रोजन वास्तव में कार्बनिक नाइट्रोजन है।
क्योंकि घरेलू सीवेज स्वयं विभिन्न कार्बनिक यौगिकों से भरा होता है।
इन कार्बनिक नाइट्रोजन यौगिकों को सीधे हटाया नहीं जाएगा, वे पहले एक प्रक्रिया से गुजरेंगे: अमोनीकरण
सीधे शब्दों में कहें तो सूक्ष्मजीव कार्बनिक पदार्थों को विघटित करते हैं।
इस प्रक्रिया के दौरान, प्रोटीन और अमीनो एसिड जैसे पदार्थ धीरे-धीरे विघटित होते हैं, अंततः एक बहुत ही परिचित पदार्थ निकलते हैं: अमोनिया नाइट्रोजन। इसलिए, सीवेज उपचार प्रणालियों में, ऐसी स्थिति देखना आम है जहां अमोनिया नाइट्रोजन कम नहीं होती बल्कि बढ़ जाती है। कई नौसिखिए ऑपरेटर इस डेटा को देखकर बहुत घबरा जाएंगे, यह सोचकर कि सिस्टम में कोई समस्या है। दरअसल, यह अनावश्यक है, कभी-कभी ऐसा सिर्फ इसलिए होता है क्योंकि सिस्टम में कार्बनिक नाइट्रोजन विघटित हो रहा है।
दूसरे शब्दों में, कार्बनिक नाइट्रोजन अमोनिया नाइट्रोजन में परिवर्तित हो रहा है। ,
अमोनिया नाइट्रोजन (एनएच ∝ - एन): सीवेज उपचार संयंत्रों के लिए सबसे परिचित संकेतक
यदि सीवेज में नाइट्रोजन का "नायक" है, तो यह अमोनिया नाइट्रोजन होना चाहिए। क्योंकि लगभग सभी सीवेज उपचार संयंत्र इस सूचक पर ध्यान केंद्रित करेंगे। अमोनिया नाइट्रोजन महत्वपूर्ण होने के दो कारण हैं।
एक कारण यह है कि इसका पर्यावरण पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। पानी में प्रवेश करने के बाद, अमोनिया नाइट्रोजन बड़ी मात्रा में घुलित ऑक्सीजन का उपभोग करता है और मछली के लिए जहरीला भी हो सकता है।
दूसरा कारण यह है कि अमोनिया नाइट्रोजन विनाइट्रीकरण प्रतिक्रिया का प्रारंभिक बिंदु है।
जैविक उपचार प्रणालियों में, अमोनिया नाइट्रोजन का उपयोग एक विशेष प्रकार के बैक्टीरिया द्वारा किया जाता है जिसे नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया कहा जाता है
एरोबिक परिस्थितियों में, नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया धीरे-धीरे अमोनिया नाइट्रोजन का ऑक्सीकरण करेंगे। हालाँकि, यह प्रक्रिया एक चरण में पूरी नहीं होती है। लेकिन यह दो चरणों वाली प्रक्रिया है।
नाइट्राइट नाइट्रोजन (NO ₂⁻ - N): विनाइट्रीकरण प्रक्रिया में "मध्यवर्ती स्टेशन"
अमोनिया नाइट्रोजन ऑक्सीकरण का पहला उत्पाद नाइट्राइट नाइट्रोजन है, जो वास्तव में कई अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में अस्थिर है। क्योंकि एक बार बनने के बाद, यह आमतौर पर तेजी से ऑक्सीकरण करता रहता है।
लेकिन कुछ मामलों में, नाइट्राइट नाइट्रोजन अचानक बढ़ सकती है।
उदाहरण के लिए
नाइट्रीकरण प्रणाली प्रभावित होती है
अपर्याप्त घुलित ऑक्सीजन
तापमान परिवर्तन
अस्थिर कीचड़ आयु
इस बिंदु पर, सिस्टम में नाइट्राइट नाइट्रोजन जमा हो सकता है।
नाइट्राइट नाइट्रोजन की एक विशेषता है: यह अमोनिया नाइट्रोजन से अधिक विषैला होता है।
यदि सांद्रता बहुत अधिक है, तो यह न केवल सूक्ष्मजीवों को प्रभावित कर सकती है, बल्कि प्रवाह की गुणवत्ता पर भी प्रभाव डाल सकती है।
बहुत से ऑपरेटर नाइट्राइट नाइट्रोजन में वृद्धि देखकर घबरा जाते हैं।
नाइट्रेट नाइट्रोजन (NO ∝⁻ - N): विनाइट्रीकरण का अंतिम चरण
नाइट्रीकरण प्रतिक्रिया के दूसरे चरण में, नाइट्राइट नाइट्रोजन का ऑक्सीकरण जारी रहेगा।
अंतिम गठन: नाइट्रेट नाइट्रोजन
इस प्रक्रिया में ऑक्सीजन और अन्य प्रकार के बैक्टीरिया की भागीदारी की भी आवश्यकता होती है।
जब सिस्टम स्थिर रूप से चलता है, तो अधिकांश अमोनिया नाइट्रोजन अंततः नाइट्रेट नाइट्रोजन में बदल जाएगा।
लेकिन मामला अभी ख़त्म नहीं हुआ है. यदि यह यहीं रुक जाए तो नाइट्रोजन अभी भी पानी में बनी रहेगी।
इसलिए सीवेज उपचार संयंत्र को अभी भी एक और कदम की आवश्यकता है: विनाइट्रीकरण।
हाइपोक्सिक परिस्थितियों में, डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया धीरे-धीरे नाइट्रेट नाइट्रोजन को कम कर देते हैं।
अंत में एक गैस उत्पन्न होती है: नाइट्रोजन
नाइट्रोजन पानी से निकलकर हवा में वापस आ जाएगी।
इस बिंदु पर, नाइट्रोजन वास्तव में हटा दिया जाता है।
कुल नाइट्रोजन (टीएन) वास्तव में नाइट्रोजन परिवार का एक बड़ा संग्रह है
सीवेज उपचार से पहले ऑनलाइन निगरानी प्रणाली में, कुल नाइट्रोजन निगरानी अब एक निश्चित वस्तु है जिस पर बिजली नहीं गिर सकती है, जो इसके महत्व को दर्शाता है। जब कई लोगों का पहली बार इस संकेतक से सामना होता है तो उन्हें थोड़ा अमूर्तपन महसूस हो सकता है। वास्तव में इसे समझना काफी आसान है। कुल नाइट्रोजन, नाइट्रोजन के सभी रूपों का योग है:
जैविक नाइट्रोजन
अमोनिया नाइट्रोजन
नाइट्राइट नाइट्रोजन
नाइट्रेट नाइट्रोजन
वे मिलकर पानी में कुल नाइट्रोजन सामग्री बनाते हैं। कभी-कभी किसी प्रणाली में अमोनिया नाइट्रोजन पहले से ही बहुत कम होती है, लेकिन कुल नाइट्रोजन अभी भी अधिक होती है।
इसका कारण अक्सर यह होता है कि नाइट्रेट नाइट्रोजन को और हटाया नहीं गया है। यही कारण है कि कई सीवेज उपचार संयंत्रों को डिनाइट्रिफिकेशन सिस्टम स्थापित करने की आवश्यकता होती है।
जैविक नाइट्रोजन से नाइट्रोजन तक: एक संपूर्ण यात्रा
यदि सीवेज में नाइट्रोजन परिवर्तन की प्रक्रिया को एक मार्ग के रूप में प्लॉट किया जाए, तो यह मोटे तौर पर इस प्रकार होगी:
यह मार्ग वास्तव में वही है जिसे हम अक्सर जैविक विनाइट्रीकरण प्रक्रिया के रूप में संदर्भित करते हैं।
प्रतीत होता है कि यह एक सरल रास्ता है, इसके पीछे अनगिनत सूक्ष्मजीवों द्वारा मिलकर पूरा किया गया एक जटिल प्रोजेक्ट है।
प्रत्येक चरण के लिए उपयुक्त पर्यावरणीय परिस्थितियों की आवश्यकता होती है।
विघटित ऑक्सीजन
तापमान
कार्बन स्रोत
कीचड़ उम्र
ये सभी कारक इस 'नाइट्रोजन यात्रा' को प्रभावित करेंगे।
निष्कर्ष के तौर पर
सीवेज उपचार में, "नाइट्रोजन" एक साधारण संकेतक नहीं है। यह लगातार बदलती श्रृंखला की तरह है।
कार्बनिक पदार्थ में नाइट्रोजन से, अमोनिया नाइट्रोजन में, फिर नाइट्रेट नाइट्रोजन में, और अंत में हवा में लौटने वाली नाइट्रोजन गैस में।
पूरी प्रक्रिया वास्तव में एक माइक्रोबियल प्रभुत्व चक्र है।
जब हम वास्तव में नाइट्रोजन के इन विभिन्न रूपों को समझते हैं, तो सीवेज उपचार प्रणालियों में कई घटनाओं को समझना आसान हो जाता है।
उदाहरण के लिए
अमोनिया नाइट्रोजन अचानक क्यों बढ़ जाती है?
नाइट्राइट क्यों जमा होता है
कुल नाइट्रोजन को मानक को पूरा करना हमेशा कठिन क्यों होता है?
कई परिचालन समस्याओं के उत्तर वास्तव में इन 'नाइट्रोजन परिवर्तनों' के भीतर छिपे हैं।