अपशिष्ट जल उपचार में काम करने वाले कई लोगों का अंतर्ज्ञान है: "सूक्ष्मजीव मुख्य शक्ति हैं, इसलिए अधिक कीचड़ का मतलब मजबूत उपचार क्षमता है।" यह उचित प्रतीत होता है, लेकिन वास्तविक संचालन में, यह अक्सर समस्याओं का कारण बनता है।
जो लोग साइट पर कमीशनिंग में शामिल रहे हैं, उन्होंने संभवतः इस परिदृश्य को देखा है: प्रवाह में उतार-चढ़ाव, कभी-कभी अमोनिया नाइट्रोजन मानकों से अधिक हो जाता है, और ऑपरेटर की पहली प्रतिक्रिया "अपर्याप्त कीचड़ एकाग्रता" होती है, जिससे कम या यहां तक कि कोई कीचड़ निर्वहन नहीं होता है। एमएलएसएस धीरे-धीरे 3000 से बढ़कर 4000, 5000 और 6000 मिलीग्राम/लीटर हो जाता है।
अजीब बात है, जबकि उच्च कीचड़ सांद्रता समस्या को हल करती है, यह नए मुद्दे पैदा करती है -द्वितीयक अवसादन टैंक से कीचड़ का अतिप्रवाह, अपशिष्ट एसएस मानकों से अधिक है, ब्लोअर आवृत्ति पहले से ही अधिकतम है, और एरोबिक टैंक में डीओ को नहीं बढ़ाया जा सकता है।
तो समस्या कहां है?
कीचड़ सांद्रता और सिस्टम क्षमता के बीच संबंध एक रैखिक नहीं है, बल्कि एक परवलय है।
ऑक्सीजन आपूर्ति बाधा: घुलित ऑक्सीजन स्थानांतरण का "अंतिम मील"।
सबसे पहले, वातन पर विचार करें: कीचड़ सांद्रता में प्रत्येक 1000 मिलीग्राम/लीटर वृद्धि के लिए, टैंक में ऑक्सीजन की खपत दर बढ़ जाती है। 1 किलोग्राम सक्रिय कीचड़ के दैनिक चयापचय को बनाए रखने के लिए लगभग 0.8-1.2 किलोग्राम ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। जब एमएलएसएस 3000 से 5000 तक बढ़ जाता है, तो टैंक में कुल बायोमास लगभग 70% बढ़ जाता है, जिससे समग्र ऑक्सीजन की मांग में वृद्धि होती है।
एक गहरा संकट सूक्ष्म स्तर पर ऑक्सीजन स्थानांतरण की सीमाओं में निहित है। जब एमएलएसएस एक निश्चित मूल्य से अधिक हो जाता है, तो सक्रिय कीचड़ फ्लॉक्स के कण आकार और घनत्व में काफी वृद्धि होती है। इससे ऑक्सीजन स्थानांतरण प्रतिरोध में तेजी से वृद्धि होती है, जिससे घुलित ऑक्सीजन स्थानांतरण की "अंतिम मील" समस्या पैदा होती है।
इस बिंदु पर, हालांकि एरोबिक टैंक में डीओ 2.0-3.0 मिलीग्राम/लीटर पर रह सकता है, फ्लॉक्स के अंदर की मात्रा का लगभग 60% पहले से ही एनोक्सिक स्थितियों की स्थिति में हो सकता है। नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया एक "खिड़की रहित इनडोर कमरे" में निचोड़े गए निवासियों की तरह हैं, जहां उनके क्षेत्र तक पहुंचने से पहले बाहरी हेटरोट्रॉफ़िक बैक्टीरिया द्वारा ऑक्सीजन का उपभोग किया जाता है। डीओ (घुलित कार्बनिक कार्बन) उपयोग दर में काफी गिरावट आती है, नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया गतिविधि दब जाती है, और अमोनिया नाइट्रोजन बढ़ने लगती है। इसके साथ ही, स्थानीय एनोक्सिक वातावरण फिलामेंटस बैक्टीरिया के प्रसार को आसान बनाता है, जिससे कीचड़ संरचना ढीली हो जाती है और निपटान प्रदर्शन खराब हो जाता है।
निपटान सीमा: माध्यमिक निपटान टैंक का "अधिभार" संकट
द्वितीयक निपटान टैंक को देखते हुए: कीचड़ की सघनता जितनी अधिक होगी, उतना ही अधिक ठोस पदार्थ द्वितीयक निपटान टैंक में प्रवेश करेगा। केंद्रीय इनलेट और आसपास के आउटलेट के साथ एक विशिष्ट माध्यमिक सेटलिंग टैंक के लिए सतह लोडिंग डिज़ाइन मान 0.8~1.2 m³/m²·h है, और ठोस लोडिंग आमतौर पर 4~6 किग्रा/m²·h पर नियंत्रित की जाती है।
एमएलएसएस (मिश्रित शराब सस्पेंडेड सॉलिड) में निरंतर वृद्धि से सीधे तौर पर सेकेंडरी सेटलिंग टैंक के सॉलिड लोडिंग में महत्वपूर्ण वृद्धि होगी, जो इसकी डिजाइन क्षमता सीमा से अधिक होगी। एक बार अतिभारित हो जाने पर, कीचड़-जल पृथक्करण प्रभाव कमजोर हो जाता है, सतह पर तैरनेवाला गंदला हो जाता है, और प्रवाहित एसएस मानक से अधिक हो जाता है। कभी-कभी, द्वितीयक निपटान टैंक की पूरी सतह पर महीन कीचड़ की एक परत तैरती है, और वापसी प्रवाह अनुपात को समायोजित करना अप्रभावी होता है। मानक से अधिक निलंबित कई अपशिष्ट पदार्थ जैविक उपचार अनुभाग में निहित नहीं हैं, बल्कि द्वितीयक निपटान टैंक की डिजाइन क्षमता से अधिक कीचड़ एकाग्रता में निहित हैं।
असंतुलित कीचड़ आयु: एकाग्रता के पीछे "उम्र बढ़ने" का जाल
एक और आसानी से नजरअंदाज किया जाने वाला कारक कीचड़ की उम्र है। निरंतर कीचड़ निर्वहन मात्रा के साथ, एमएलएसएस बढ़ने से कीचड़ की आयु बढ़ जाएगी।
अत्यधिक कीचड़ की उम्र कीचड़ की उम्र बढ़ने की ओर ले जाती है: सूक्ष्मजीव अंतर्जात श्वसन चरण में प्रवेश करते हैं, जिससे उनकी स्वयं की ऑक्सीजन खपत बढ़ जाती है, लेकिन प्रदूषकों को नष्ट करने में उनकी प्रभावी गतिविधि काफी कम हो जाती है। पुराने कीचड़ के गुच्छे बारीक और खंडित हो जाते हैं, धीरे-धीरे जमते हैं और आसानी से बहिःस्राव के साथ नष्ट हो जाते हैं।
"संतुलन बिंदु" ढूँढना: गतिशील नियंत्रण कुंजी है
व्यवहार में, "उचित एकाग्रता" हमेशा "उच्च एकाग्रता" से अधिक महत्वपूर्ण होती है। कोई एकल, सार्वभौमिक रूप से लागू इष्टतम कीचड़ एकाग्रता नहीं है; विशिष्ट परिचालन स्थितियों के आधार पर परिचालन मापदंडों को गतिशील रूप से समायोजित करने की आवश्यकता है:
प्रभावशाली भार: उच्च कार्बनिक भार स्थितियों के तहत, कीचड़ की सघनता को मामूली रूप से बढ़ाने से पानी की गुणवत्ता के झटके को रोका जा सकता है; लंबे समय तक कम प्रभाव वाले भार के तहत, अत्यधिक कीचड़ सांद्रता केवल पंखे की ऊर्जा खपत को बढ़ाएगी और कीचड़ निर्वहन रखरखाव पर दबाव बढ़ाएगी।
पानी के तापमान की स्थिति: सर्दियों में, कम तापमान माइक्रोबियल चयापचय गतिविधि को कम कर देता है, जिससे नाइट्रीकरण सुनिश्चित करने के लिए एमएलएसएस (मल्टी-लेयर स्लज सॉलिड्स) बायोमास में मध्यम वृद्धि होती है। गर्मियों में, उच्च पानी का तापमान और उच्च माइक्रोबियल गतिविधि कीचड़ की सघनता को कम कर देती है, जिससे वातन ऊर्जा की बचत होती है और कीचड़ के ढेर लगने का खतरा कम हो जाता है।
मुख्य बेंचमार्क: एफ/एम (फ़ीड-से-सूक्ष्मजीव अनुपात) पर ध्यान दें
यह निर्धारित करने के लिए कि कीचड़ की सघनता उचित है या नहीं, सबसे विश्वसनीय बेंचमार्क एकल एमएलएसएस मान पर सख्ती से ध्यान केंद्रित करने के बजाय एफ/एम अनुपात (फ़ीड-से-सूक्ष्मजीव अनुपात) है।
पारंपरिक नगरपालिका अपशिष्ट जल प्रणालियों के लिए, उपयुक्त एफ/एम रेंज आमतौर पर 0.1~0.2 किग्रा बीओडी₅/किग्रा एमएलएसएस·डी है (कुछ प्रक्रियाएं इसे 0.2~0.4 तक कम कर सकती हैं)।
0.05 से नीचे एफ/एम अनुपात माइक्रोबियल सब्सट्रेट की दीर्घकालिक कमी को इंगित करता है; लगातार भूखे रहने से कीचड़ तेजी से बूढ़ा हो जाएगा।
0.4 से ऊपर का एफ/एम अनुपात अपर्याप्त प्रभावी बायोमास भंडार को इंगित करता है, जिससे पानी की गुणवत्ता के झटके के दौरान बहिःस्राव मानकों से अधिक होने के प्रति अतिसंवेदनशील हो जाता है।
फ़ीड को स्थिर करने के लिए कीचड़ निर्वहन दर में दैनिक समायोजन {{0}से -सूक्ष्मजीव अनुपात एक निश्चित कीचड़ एकाग्रता का कठोरता से पालन करने की तुलना में कहीं अधिक वैज्ञानिक है। कई अच्छी तरह से स्थापित अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र वास्तविक स्थितियों के आधार पर अपनी कीचड़ सांद्रता को गतिशील रूप से समायोजित करते हैं: उपचार दक्षता बनाए रखने के लिए सर्दियों में एकाग्रता को मामूली रूप से बढ़ाते हैं, और ऊर्जा बचाने और कीचड़ जमाव को नियंत्रित करने के लिए गर्मियों में इसे कम करते हैं। ये अनगिनत परीक्षणों और त्रुटियों के बाद फ्रंटलाइन कर्मचारियों द्वारा संक्षेप में प्रस्तुत किए गए व्यावहारिक अनुभव हैं।
अंततः, कीचड़ सांद्रता केवल प्रक्रिया को समायोजित करने का एक साधन है, संचालन का अंतिम लक्ष्य कभी नहीं। हम वास्तव में जो हासिल करना चाहते हैं वह है दीर्घकालिक सिस्टम स्थिरता, लगातार अनुपालनशील प्रवाह, और नियंत्रणीय परिचालन लागत।
अत्यधिक उच्च और निम्न दोनों एमएलएसएस स्तर स्थिर सिस्टम संचालन के लिए हानिकारक हैं। इष्टतम कीचड़ सांद्रता वह है जो उचित सीमा के भीतर प्रवाह दर (एफ/एम) को बनाए रखती है, स्थिर और नियंत्रणीय घुलित ऑक्सीजन (डीओ) सुनिश्चित करती है, द्वितीयक अवसादन से कीचड़ के बहाव को रोकती है, और लगातार पानी की गुणवत्ता मानकों को पूरा करती है। यह मान डिज़ाइन संदर्भ मान से अधिक या कम हो सकता है, लेकिन उच्चतर निश्चित रूप से हमेशा बेहतर नहीं होता है।