सर्वोत्तम उपचार दक्षता प्राप्त करने के लिए एरोबिक और एनारोबिक प्रक्रियाओं का मिलान कैसे किया जा सकता है?

अवायवीय प्रक्रिया:
मुख्य रूप से विघटित कार्बनिक पदार्थ (बीओडी₅/सीओडी) की उच्च सांद्रता को कुशलतापूर्वक हटाने और इसे बायोगैस (एक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत) में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार है, जबकि बाद के एरोबिक उपचार इकाइयों पर कार्बनिक भार को काफी कम कर देता है। अवायवीय प्रक्रियाओं में नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने की क्षमता सीमित होती है और थोड़ी मात्रा में अवशिष्ट कीचड़ उत्पन्न हो सकता है।

एरोबिक प्रक्रिया:
मुख्य रूप से अवशिष्ट कार्बनिक पदार्थ (विशेष रूप से दुर्दम्य कार्बनिक पदार्थ) को गहराई से हटाने, अमोनिया नाइट्रोजन (नाइट्रीकरण) को कुशल हटाने, फास्फोरस हटाने (जैविक फास्फोरस हटाने) और निलंबित ठोस पदार्थों (एसएस) और गंधों को और कम करने के लिए जिम्मेदार है, जबकि कार्बनिक पदार्थों को प्रभावी ढंग से खनिज बनाते हैं। कीचड़ का उत्पादन अपेक्षाकृत अधिक है।

मिलान सिद्धांत:
अवायवीय प्रक्रिया, एक प्रीट्रीटमेंट इकाई के रूप में, सीओडी/बीओडी हटाने के अधिकांश भार को सहन करती है, जबकि एरोबिक प्रक्रिया, एक पॉलिशिंग इकाई के रूप में, निर्वहन मानकों के अनुपालन को सुनिश्चित करने के लिए अवशिष्ट प्रदूषकों (विशेष रूप से नाइट्रोजन और फास्फोरस) को हटा देती है। अवायवीय चरण एरोबिक चरण में प्रवेश करने वाले भार को कम करता है, जिससे समग्र स्थिरता और दक्षता में सुधार होता है।

अवायवीय प्रक्रिया:
उच्च -सांद्रण वाले जैविक अपशिष्ट जल (सीओडी > 1500 मिलीग्राम/लीटर या अधिक) के उपचार के लिए विशेष रूप से उपयुक्त। यह उच्च जैविक लोडिंग स्थितियों के तहत उच्च दक्षता और कम ऊर्जा खपत प्रदान करता है और बायोगैस का उत्पादन करता है। हालाँकि, यह कम सांद्रता वाले अपशिष्ट जल के लिए कम प्रभावी है, इसकी शुरुआत अपेक्षाकृत धीमी है और यह विषाक्त पदार्थों के प्रति अधिक संवेदनशील है।

एरोबिक प्रक्रिया:
मध्यम - से निम्न {{1}सांद्रता वाले जैविक अपशिष्ट जल (सीओडी <1000 मिलीग्राम/ली) के लिए सबसे उपयुक्त। इसमें मजबूत अनुकूलनशीलता, तेज़ स्टार्ट अप और हाइड्रोलिक और कार्बनिक शॉक लोड (वायु नियंत्रण के माध्यम से) के प्रति अपेक्षाकृत अच्छी सहनशीलता है। हालाँकि, वातन आवश्यकताओं के कारण इसमें उच्च ऊर्जा खपत होती है, यह बड़ी मात्रा में कीचड़ पैदा करता है, और उच्च सांद्रता वाले अपशिष्ट जल का उपचार करते समय कीचड़ जमा होने का खतरा होता है।

मिलान सिद्धांत:
लोड में कमी और ऊर्जा पुनर्प्राप्ति के लिए उच्च सांद्रता वाले अपशिष्ट जल को पहले अवायवीय इकाई में उपचारित किया जाता है। कम कार्बनिक सांद्रता वाला अवायवीय प्रवाह आगे के उपचार के लिए एरोबिक इकाई में प्रवेश करता है। यह संयोजन प्रत्येक प्रक्रिया की इष्टतम ऑपरेटिंग रेंज का पूरी तरह से उपयोग करता है और भार की एक विस्तृत श्रृंखला का इलाज करने वाली एकल प्रक्रिया की दक्षता बाधाओं से बचाता है।

फास्फोरस निकालना:
इष्टतम विन्यास आम तौर पर अवायवीय (फॉस्फोरस रिलीज) → एरोबिक (फॉस्फोरस ग्रहण) होता है, जैसा कि ए/ओ या ए²/ओ प्रक्रियाओं में होता है। अवायवीय स्थितियां पॉलीफॉस्फेट जमा करने वाले जीवों (पीएओ) द्वारा फॉस्फोरस रिलीज को बढ़ावा देती हैं, जबकि एरोबिक स्थितियां अत्यधिक फॉस्फोरस ग्रहण करने में सक्षम बनाती हैं, जिसे बाद में फॉस्फोरस समृद्ध कीचड़ के निर्वहन के माध्यम से हटा दिया जाता है।

नाइट्रोजन निष्कासन:
प्रभावी नाइट्रोजन हटाने के लिए एरोबिक नाइट्रिफिकेशन (NH₄⁺ → NO₃⁻) और एनोक्सिक डिनाइट्रिफिकेशन (NO₃⁻ → N₂) के संयोजन की आवश्यकता होती है। जब कम सी/एन अनुपात वाला अवायवीय प्रवाह एनोक्सिक या एरोबिक इकाई में प्रवेश करता है, तो डिनाइट्रीकरण का समर्थन करने के लिए, एक अतिरिक्त कार्बन स्रोत की आवश्यकता हो सकती है, जो आंतरिक पुनर्चक्रण या बाहरी खुराक के माध्यम से आपूर्ति की जाती है।

अवायवीय प्रक्रिया:
मुख्य लाभ बायोगैस उत्पादन के माध्यम से ऊर्जा पुनर्प्राप्ति है, जिसमें परिचालन ऊर्जा की खपत बेहद कम होती है क्योंकि वातन की आवश्यकता नहीं होती है। यह अवायवीय उपचार को अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए एक संभावित ऊर्जा केंद्र बनाता है।

एरोबिक प्रक्रिया:
वातन प्राथमिक ऊर्जा उपभोक्ता है, जो आमतौर पर कुल संयंत्र ऊर्जा खपत का 50-70% होता है।

मिलान सिद्धांत:
अवायवीय चरण में उत्पादित बायोगैस को पुनः प्राप्त किया जा सकता है और बिजली उत्पादन और हीटिंग के लिए उपयोग किया जा सकता है, जिससे एरोबिक चरण की उच्च ऊर्जा खपत को आंशिक रूप से या पूरी तरह से संतुलित किया जा सकता है।

मुख्य मोड: एनारोबिक → एरोबिक (एओ)
सबसे आम और प्रभावी विन्यास, अपशिष्ट जल के लिए उपयुक्त है जहां कार्बनिक पदार्थों को हटाना मुख्य उद्देश्य है, आंशिक नाइट्रोजन और फास्फोरस को हटाने के साथ (उदाहरण के लिए, औद्योगिक अपशिष्ट जल और उच्च सांद्रता वाले नगरपालिका सीवेज)।

उन्नत नाइट्रोजन और फास्फोरस निष्कासन: एनारोबिक → एनोक्सिक → एरोबिक (ए²/ओ और वेरिएंट)
एक साथ और कुशल नाइट्रोजन और फास्फोरस निष्कासन को प्राप्त करने के लिए एक एनोक्सिक ज़ोन जोड़ा जाता है। अवायवीय क्षेत्र मुख्य रूप से फॉस्फोरस रिलीज और प्रारंभिक हाइड्रोलिसिस {{1}अम्लीकरण की सुविधा प्रदान करता है।

जटिल अपशिष्ट जल:
पूर्व उपचार → अवायवीय → एरोबिक → उन्नत उपचार
दुर्दम्य या विषाक्त पदार्थों वाले अपशिष्ट जल के लिए, पूर्व-उपचार (उदाहरण के लिए, जमावट-अवसादन या हाइड्रोलिसिस {{2}अम्लीकरण) और उन्नत पोस्ट {{3}उपचार (उदाहरण के लिए, ओजोन ऑक्सीकरण, सक्रिय कार्बन सोखना, या झिल्ली निस्पंदन) की आवश्यकता हो सकती है।

कीचड़ उपचार:
अतिरिक्त एरोबिक कीचड़ → अवायवीय पाचन
अवायवीय पाचन अतिरिक्त कीचड़ को स्थिर करता है, कीचड़ की मात्रा को कम करता है, और अतिरिक्त बायोगैस को पुनर्प्राप्त करता है।

जैविक भार वितरण:
Most biodegradable COD (typically >70%) को अवायवीय अवस्था में हटा दिया जाना चाहिए। इसके लिए प्रभावशाली सांद्रता और अपशिष्ट जल विशेषताओं के आधार पर अवायवीय रिएक्टर एचआरटी के उचित डिजाइन की आवश्यकता होती है।

एचआरटी मिलान:
एनारोबिक एचआरटी आम तौर पर लंबा (कई घंटे से कई दिनों तक) होता है, जबकि एरोबिक एचआरटी छोटा (कई घंटे) होता है। अवायवीय उपचार में हाइड्रोलिसिस, अम्लीकरण और मेथनोजेनेसिस के साथ-साथ एरोबिक उपचार में नाइट्रीकरण और खनिजकरण के लिए पर्याप्त प्रतिधारण समय प्रदान किया जाना चाहिए।

कीचड़ पुनःपरिसंचरण:
उचित मिश्रित शराब निलंबित ठोस (एमएलएसएस) सांद्रता बनाए रखने के लिए कीचड़ को एरोबिक क्षेत्र से एनोक्सिक या एनारोबिक क्षेत्र में पुन: प्रसारित किया जाता है।

नाइट्रिफाइड शराब पुनर्चक्रण:
A²/O और इसी तरह की प्रक्रियाओं में, NO₃⁻ से भरपूर नाइट्रिफाइड शराब को डिनाइट्रीकरण का समर्थन करने के लिए एरोबिक ज़ोन से एनोक्सिक ज़ोन में पुन: प्रसारित किया जाता है। रीसर्क्युलेशन अनुपात एक महत्वपूर्ण परिचालन पैरामीटर है।

अवायवीय प्रवाह पुनर्चक्रण (वैकल्पिक):
कभी-कभी इसका उपयोग प्रभावशाली सांद्रता, क्षारीयता या पीएच को समायोजित करने के लिए किया जाता है।

पीएच नियंत्रण:
अवायवीय प्रक्रियाएं 6.8-7.2 की इष्टतम सीमा के साथ पीएच के प्रति संवेदनशील होती हैं, और सावधानीपूर्वक निगरानी और समायोजन की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए, क्षारीयता अनुपूरण)। एरोबिक प्रक्रियाएं व्यापक पीएच रेंज (6.5-8.5) के भीतर संचालित होती हैं, लेकिन नाइट्रीकरण क्षारीयता का उपभोग करता है और पीएच में कमी का कारण बन सकता है।

घुलित ऑक्सीजन (डीओ) नियंत्रण:
एरोबिक ज़ोन में सटीक डीओ नियंत्रण (आमतौर पर 1.5-3.0 मिलीग्राम/लीटर) अत्यधिक वातन से बचते हुए कार्बनिक ऑक्सीकरण और नाइट्रीकरण के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन सुनिश्चित करता है, जो डेनाइट्रीकरण और अपशिष्ट ऊर्जा को रोक सकता है।