अपशिष्ट जल उपचार के लिए अवायवीय पाचन प्रौद्योगिकी का तंत्र और फायदे/नुकसान

अवायवीय पाचन एक जैविक उपचार तकनीक है जो कार्बनिक पदार्थों को नष्ट करने के लिए जीवाणु एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करती है। प्रारंभ में, इस तकनीक का उपयोग मुख्य रूप से शहरी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में प्राथमिक अवसादन टैंकों से कीचड़ और अतिरिक्त सक्रिय कीचड़ के उपचार के लिए किया जाता था। तकनीकी प्रगति के साथ, जैविक अपशिष्ट जल उपचार और संसाधन उपयोग में इसके मूल्य का पुनर्मूल्यांकन किया जा रहा है।

अवायवीय पाचन एक जटिल जैव रासायनिक प्रक्रिया है। किण्वन के दृष्टिकोण से, इसे तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है; सूक्ष्मजीवविज्ञानी दृष्टिकोण से, इसे मुख्य रूप से दो क्रिया चरणों में विभाजित किया गया है।

1. किण्वन प्रक्रिया के तीन चरण

अम्लीय किण्वन चरण: जब अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थों की सांद्रता बहुत अधिक होती है और घुलित ऑक्सीजन समाप्त हो जाती है, तो अवायवीय अवस्था बनती है, कार्बोहाइड्रेट तेजी से विघटित होते हैं, जिससे एसिटिक एसिड, प्रोपियोनिक एसिड और ब्यूटिरिक एसिड जैसे कम फैटी एसिड का उत्पादन होता है। इस समय, पीएच मान तेजी से गिरकर 5.0-6.0 हो जाता है, और अपशिष्ट जल से तीव्र दुर्गंध निकलती है।

अम्लता कम करने की अवस्था: कार्बनिक अम्ल और नाइट्रोजनयुक्त यौगिक विघटित होने लगते हैं, जिससे अमोनिया और एमाइन जैसे पदार्थ उत्पन्न होते हैं। पीएच धीरे-धीरे बढ़कर 6.0-6.5 हो जाता है, और बीओडी झाग और ठोस तैरने के साथ अपने चरम पर पहुंच जाता है।

क्षारीय किण्वन चरण: यह पाचन का अंतिम चरण है। संचित कार्बनिक अम्ल मीथेन, कार्बन डाइऑक्साइड और अमोनिया में विघटित हो जाते हैं, और लगभग सभी फाइबर और नाइट्रोजन युक्त कार्बनिक पदार्थ विघटित हो जाते हैं। इस बिंदु पर, पीएच 7.5 से ऊपर बढ़ जाता है, बीओडी तेजी से गिर जाता है, और पाचन प्रक्रिया पूरी हो जाती है।

2. सूक्ष्म जीव विज्ञान में दो चरण

चरण 1 (एसिड उत्पादन चरण): एसिड पैदा करने वाले बैक्टीरिया (प्रकृति में व्यापक रूप से पाए जाने वाले ऐच्छिक और बाध्यकारी अवायवीय) की क्रिया के तहत, कार्बनिक पदार्थ निम्न फैटी एसिड, एल्डिहाइड, अल्कोहल आदि में विघटित हो जाते हैं। एसिड पैदा करने वाले बैक्टीरिया तेजी से प्रजनन करते हैं और पर्यावरण के लिए अत्यधिक अनुकूलनीय होते हैं।

चरण 2 (मीथेन किण्वन चरण): मेथनोगेंस पहले चरण के उत्पादों का उपयोग करते हैं, उन्हें मीथेन और कार्बन डाइऑक्साइड में विघटित करते हैं। मेथनोगेंस बेहद धीमी प्रजनन दर वाले बाध्य अवायवीय जीव हैं और पर्यावरणीय कारकों (पीएच, तापमान, विषाक्त पदार्थ) के प्रति बहुत संवेदनशील हैं।

मुख्य नियंत्रण बिंदु: अवायवीय पाचन के लिए नियंत्रण कारक मिथेनोजेन्स की प्रसार दर है। निरंतर किण्वन में, द्रवीकरण और गैसीकरण को एक गतिशील संतुलन बनाए रखना चाहिए। यदि पर्यावरण बाधित होता है, तो मीथेन किण्वन बंद हो जाता है, जिससे कम फैटी एसिड जमा हो जाता है और असामान्य पाचन होता है।

यद्यपि अवायवीय पाचन में निर्जलीकरण, सुखाने या भस्मीकरण की दिशा में जैविक अपशिष्ट उपचार की वर्तमान मुख्यधारा की प्रवृत्ति को देखते हुए इसके अनुप्रयोग में कुछ सीमाएँ हैं, लेकिन इसके अनूठे फायदे इसे वर्तमान ऊर्जा की कमी वाले वातावरण में महत्वपूर्ण बनाते हैं।

1. नुकसान विश्लेषण

प्रवाह को द्वितीयक उपचार की आवश्यकता होती है: पाचन पृथक्करण तरल में अवशिष्ट कार्बनिक पदार्थ की सांद्रता अधिक रहती है, जिसके लिए आगे उपचार की आवश्यकता होती है।

गंध की समस्या: सल्फर और नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल अपघटन अपघटन के दौरान हाइड्रोजन सल्फाइड और अमोनिया का उत्पादन करता है, जिससे दुर्गंध निकलती है।

आर्थिक सीमाएँ: कम सांद्रता वाले अपशिष्ट जल के लिए पारंपरिक अवायवीय पाचन किफायती नहीं है।

2. लाभ विश्लेषण

ऊर्जा की बचत: उत्पादित बायोगैस का उपयोग ईंधन के रूप में किया जा सकता है, जिसमें बिजली की लागत जैविक ऑक्सीकरण का केवल दसवां हिस्सा होती है।

कम और स्थिर कीचड़ उत्पादन: अतिरिक्त कीचड़ की मात्रा छोटी होती है, जिसमें उत्कृष्ट गाढ़ा करने और पानी निकालने के गुण होते हैं; पचा हुआ कीचड़ स्वच्छतापूर्ण और रासायनिक रूप से स्थिर होता है और इसका उपयोग अपशिष्ट या पशु चारे के रूप में किया जा सकता है।

उच्च उपचार क्षमता: अपशिष्ट जल में ठोस पदार्थों पर इसका महत्वपूर्ण द्रवीकरण प्रभाव पड़ता है।

परिचालन और उपकरण लाभ: उपकरण की संरचना सरल है, यह गंध प्रदूषण के बिना एक बंद प्रणाली में काम करता है, और इसे संचालित करने के लिए किसी विशेष तकनीकी कौशल की आवश्यकता नहीं होती है।

तकनीकी विस्तार: अवायवीय सक्रिय कीचड़ और द्रवीकृत बिस्तर प्रक्रियाओं के विकास के साथ, यह तकनीक धीरे-धीरे कम सांद्रता वाले अपशिष्ट जल के उपचार के लिए लागू हो रही है, और इसकी आर्थिक दक्षता में सुधार होने की उम्मीद है।