मैं. सिद्धांत
हेटरोट्रॉफ़िक बैक्टीरिया अपशिष्ट जल में सीओडी/बीओडी कार्बनिक प्रदूषकों का उपयोग कार्बन और ऊर्जा स्रोतों के रूप में करते हैं, उन्हें एरोबिक/एनारोबिक परिस्थितियों में विघटित करते हैं। इस प्रक्रिया में बड़े अणु → छोटे अणु → CO₂, पानी, मीथेन और जीवाणु कीचड़ शामिल होते हैं, इस प्रकार पानी से प्रदूषकों को हटा दिया जाता है।
1. एक्स्ट्रासेल्यूलर हाइड्रोलिसिस (मैक्रोमोलेक्यूल प्रीट्रीटमेंट)
अपशिष्ट जल में स्टार्च, तेल, प्रोटीन और सेलूलोज़ जैसे बड़े अणु कोशिका झिल्ली में प्रवेश नहीं कर सकते हैं। बैक्टीरिया बाह्य कोशिकीय एंजाइमों (एमाइलेज़, प्रोटीज़, लाइपेज़) का स्राव करते हैं:
• प्रोटीन → अमीनो एसिड
• पॉलीसेकेराइड → ग्लूकोज
• तेल → ग्लिसरॉल + फैटी एसिड केवल जब बड़े अणु घुलनशील छोटे कार्बनिक अणुओं में परिवर्तित हो जाते हैं तो उन्हें बैक्टीरिया द्वारा अवशोषित किया जा सकता है।
2. ट्रांसमेम्ब्रेन एक्टिव ट्रांसपोर्ट (सेल में प्रवेश)
छोटे कार्बनिक अणु वाहक प्रोटीन पर निर्भर होते हैं और कोशिका झिल्ली को पार करने और साइटोप्लाज्म में प्रवेश करने के लिए सक्रिय रूप से ऊर्जा का उपभोग करते हैं।
3. इंट्रासेल्युलर जैव रासायनिक चयापचय (कोर गिरावट, एरोबिक / एनारोबिक में विभाजित)
(1) एरोबिक बैक्टीरिया (सक्रिय कीचड़, एरोबिक टैंक, एमबीआर)
एरोबिक श्वसन: O₂ एक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है
1. ग्लाइकोलाइसिस: कार्बनिक पदार्थ → पाइरूवेट, एटीपी की थोड़ी मात्रा
2. ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र (टीसीए): पूर्ण ऑक्सीडेटिव अपघटन
3. इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला: O₂ H के साथ मिलकर H₂O उत्पन्न करता है
अंतिम उत्पाद: CO₂ + H₂O + नए बैक्टीरिया (प्रसार, अतिरिक्त कीचड़ बनाना)
अधिकांश नगरपालिका अपशिष्ट जल बीओडी को हटाने के लिए एरोबिक बैक्टीरिया पर निर्भर करता है।
(2) अवायवीय जीवाणु (अवायवीय टैंक, हाइड्रोलिसिस अम्लीकरण, यूएएसबी)
कोई आणविक ऑक्सीजन नहीं; CO₃²⁻/कार्बनिक पदार्थ इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता है, और प्रक्रिया तीन चरणों में आगे बढ़ती है:
1. हाइड्रोलाइटिक एसिड {{1} उत्पादक बैक्टीरिया: छोटे अणु → वाष्पशील फैटी एसिड (वीएफए) (एसिटिक एसिड, प्रोपियोनिक एसिड)
2. हाइड्रोजन {{1}एसिटिक एसिड का उत्पादन करने वाला {{2}बैक्टीरिया पैदा करने वाला: लंबी श्रृंखला वाला VFA → एसिटिक एसिड + H₂/CO₂
3. मीथेनोजेनिक बैक्टीरिया: एसिटिक एसिड/H₂ + CO₂ → CH₄ + CO₂ अंतिम उत्पाद: मीथेन + कार्बन डाइऑक्साइड + थोड़ी मात्रा में जीवाणु कोशिकाएं। उच्च सांद्रता वाले अपशिष्ट जल और कीचड़ का पाचन अवायवीय क्षरण पर निर्भर करता है।
(3) एनारोबिक डेनिट्रिफाइंग बैक्टीरिया (ए/ओ एनोक्सिक सेक्शन)
इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में O₂ के बजाय NO3- का उपयोग करते हुए, वे नाइट्रेट नाइट्रोजन को हटाने के साथ-साथ कार्बनिक पदार्थ को ख़राब करते हैं → N₂:
कार्बनिक पदार्थ + NO3- → CO2 + N2↑ + H2O
अनुप्रयोग: अपशिष्ट जल विनाइट्रीकरण प्रक्रिया
द्वितीय. कार्बनिक पदार्थ का अंतिम गंतव्य (3 प्रकार)
1. खनिजकरण (लगभग 70%): पूरी तरह से CO₂, H₂O और CH₄ में विघटित हो जाता है, जो गैस बन जाता है जो जल निकाय को छोड़ देता है;
2. आत्मसात और संश्लेषण (20% ~ 30%): कार्बनिक पदार्थ नई जीवाणु कोशिकाओं को संश्लेषित करते हैं, सक्रिय कीचड़/अतिरिक्त कीचड़ बन जाते हैं, जिसे द्वितीयक अवसादन टैंक में कीचड़ के माध्यम से पानी से हटा दिया जाता है।
3. छोटी मात्रा: अवशिष्ट मध्यवर्ती उत्पाद।
तृतीय. प्रमुख प्रभावशाली स्थितियों का पूरक
• एरोबिक: डीओ=2~3 मिलीग्राम/लीटर, पीएच 6.5~8.5, उपयुक्त तापमान 20~35 डिग्री;
• अवायवीय: सख्ती से अवायवीय, पीएच 6.8~7.5, मिथेनोगेंस 30~38 डिग्री पर पनपते हैं;
• पोषक तत्व अनुपात: बीओडी:एन:पी ≈ 100:5:1, नाइट्रोजन और फास्फोरस की कमी वाले बैक्टीरिया विकसित नहीं हो सकते हैं और क्षरण ख़राब होता है।