उच्च अमोनिया-नाइट्रोजन वाले अपशिष्ट जल के

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इस पोस्ट को अंतिम बार O.K. द्वारा 2016-4-19 को 22:38 बजे संपादित किया गया। औद्योगिक विकास के साथ, कारखानों की संख्या में वृद्धि हुई है; इसके कारण देश भर में उच्च मात्रा में अमोनियम युक्त अपशिष्ट जल उत्पन्न हो रहा है। ऐसे अपशिष्ट जल की संरचना जटिल होती है, एवं इसकी विषाक्तता भी बहुत अधिक होती है। इसलिए यह पर्यावरण के लिए बहुत ही हानिकारक है। अमोनियम की अधिक मात्रा से जल में पोषक तत्वों की मात्रा बढ़ जाती है, एवं यह कैंसर पैदा करने में भी भूमिका निभाता है। उच्च अमोनिया-नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल ने पर्यावरण संरक्षण के क्षेत्र में, एवं दुनिया भर में चिंता का विषय बन गया है। इस समस्या के समाधान हेतु देश-विदेश में कई तरीके विकसित किए गए हैं; ये तरीके भौतिक, रासायनिक, जैविक आदि विभिन्न क्षेत्रों से संबंधित हैं। उच्च अमोनिया-नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल के शोधन हेतु, केवल एक ही प्रक्रिया से जल को पूरी तरह मानकों के अनुरूप बनाना संभव नहीं है। आमतौर पर, एक प्री-ट्रीटमेंट प्रक्रिया के साथ एक या अधिक गहन शोधन प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। प्री-ट्रीटमेंट हेतु कई प्रक्रियाएँ हैं, जैसे: वेपराइजेशन/स्टीमिंग विधि, मेम्ब्रेन अवशोषण तकनीक, उत्प्रेरक-आधारित आर्द्र ऑक्सीकरण विधि आदि। वहीं, गहन शोधन हेतु कई तकनीकें हैं, जैसे: रासायनिक अवक्षेपण विधि, जैविक नाइट्रोजन निष्कासन विधि, रासायनिक ऑक्सीकरण-अपचयन विधि, डिपॉइंट चलोरीनेशन विधि, विद्युत-विघटन विधि आदि। आम तौर पर, सबसे अधिक उपयोग में आने वाली विधियाँ हैं – डिस्टिलेशन (स्ट्रिपिंग) विधि + जैविक नाइट्रोजन निष्कासन विधि, डिस्टिलेशन (स्ट्रिपिंग) विधि + रासायनिक ऑक्सीकरण-अपचयन विधि; या फिर, यदि लिक्विड मेम्ब्रेन विधि को ठीक से लागू किया जाए एवं मेम्ब्रेन में कोई समस्या न हो, तो एक ही प्रक्रिया से लक्ष्य हासिल किया जा सकता है। वेंटिलेशन (स्ट्रिपिंग) विधि: वेंटिलेशन विधि में, पानी को हवा के संपर्क में लाया जाता है। पानी में मौजूद घटकों की वास्तविक सांद्रता एवं संतुलन सांद्रता के बीच के अंतर का उपयोग करके, अमोनिया-नाइट्रोजन को गैसीय अवस्था में स्थानांतरित किया जाता है; इस प्रकार अपशिष्ट जल से अमोनिया-नाइट्रोजन हट जाता है। आमतौर पर अमोनिया-नाइट्रोजन, अमोनियम आयनों (NH4+) एवं मुक्त अमोनिया (NH3) के रूप में ही मौजूद रहता है। जब अपशिष्ट जल का pH मान क्षारीय हो जाता है, तो आयनीय रूप में मौजूद अमोनियम, आणविक रूप में अमोनिया में परिवर्तित हो जाता है। इसके बाद हवा के द्वारा अमोनिया को बाहर निकाल दिया जाता है। यदि वायु के स्थान पर भाप का उपयोग किया जाए, तो उच्च तापमान की स्थितियों में अमोनिया (NH3) को अपशिष्ट जल से अलग करने की प्रक्रिया तेज हो जाती है। लेकिन भाप का उपयोग करने में लागत बहुत अधिक होती है; इसलिए आमतौर पर वायु का ही उपयोग किया जाता है। लेकिन व्यावहारिक रूप से, इसके उपयोग में प्रसंस्करण की दक्षता कम होती है; पानी में अवक्षेप बनने से संचालन प्रभावित होता है। इसके अलावा, ऊर्जा की खपत एवं रखरखाव का कार्य भी बहुत अधिक होता है, एवं ऐसी स्थितियों में द्वितीयक प्रदूषण भी होने की संभावन इस विधि का उपयोग अक्सर उच्च अमोनिया-नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल के पूर्व-शोधन हेतु किया रासायनिक ऑक्सीकरण-अपचयन विधि: इस विधि में नाइट्रोजन हटाने हेतु एक नया रसायन उपयोग में लाया जाता है। यह रसायन बहुत ही प्रभावी ऑक्सीकरण-अपचयन क्रियाओं को संभव बनाता है। नाइट्रोजन हटाने की प्रक्रिया में, नाइट्रोजन युक्त कार्बनिक पदार्थों, सल्फर एवं अन्य नाइट्रोजन युक्त अकार्बनिक पदार्थों में मौजूद नाइट्रोजन पहले NH3, NH2, NH रूप में परिवर्तित हो जाता है; फिर यह NO, NO2 रूप में परिवर्तित होता है, एवं अंत में N2 रूप में परिवर्तित हो जाता है। बेशक, इस विधि का उपयोग आमतौर पर उच्च सांद्रता वाले अमोनिया-नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल के द्वितीयक उपचार हेतु, एवं मध्यम/कम सांद्रता वाले अमोनिया-नाइट्रोजन युक्त अपश नाइट्रोजन हटाने की प्रक्रिया में, यदि उचित तरीके से दवाओं का उपयोग किया जाए, तो पानी में मौजूद अमोनिया-नाइट्रोजन को पूरी तरह हटाया जा सकता है, जिससे शून्य उत्सर्जन सं साथ ही, अभिक्रिया की प्रक्रिया में पर्यावरण के लिए हानिकारक कोई भी अपशिष्ट (ठोस अपशिष्ट) उत्पन्न नहीं होता। ठोस अपशिष्टों के निपटान के बारे में सोचने की कोई आवश्यकता ही नहीं है। तरल-झिल्ली विधि: अमोनिया युक्त अपशिष्ट जल के उपचार हेतु झिल्ली-अवशोषण विधि का सिद्धांत यह है कि जल-विरोधी सूक्ष्म-छिद्र वाली झिल्लियाँ (पॉलीप्रोपीलीन, पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन, पॉलीविनाइल फ्लोराइड) अमोनिया युक्त अपशिष्ट जल एवं H2SO4 को झिल्ली के दोनों ओर अलग कर देती हैं। अपशिष्ट जल के pH मान को समायोजित करके, अपशिष्ट जल में मौजूद आयनीय NH4+ आयन, आणविक रूप में वाष्पशील NH3 में परिवर्तित हो जाते हैं। झिल्ली के दोनों ओर NH3 की सांद्रता में अंतर के कारण, अपशिष्ट जल में मौजूद NH3 वाष्पीकृत हो जाता है। गैसीय NH3, झिल्ली के सूक्ष्म छिद्रों के माध्यम से झिल्ली की दूसरी ओर फैल जाता है। अवशोषक तरल पदार्थ एवं झिल्ली की सतह पर H2SO4 इसे अवशोषित कर लेता है; इस प्रक्रिया में गैर-वाष्पशील (NH4)2SO4 बनता है, जिसे पुनः प्राप्त किया जा सकता है। चूँकि अमोनिया, अपशिष्ट जल एवं अवशोषण द्रव में अलग-अलग रूपों में मौजूद होता है, इसलिए अपशिष्ट जल में मौजूद अमोनिया, अपने रूप बदलकर लगातार अवशोषण द्रव में पहुँचता रहता है; जब तक कि अवशोषण द्रव में मौजूद H2SO4 पूरी तरह अमोनिया द्वारा निष्क्रिय न हो जाए। ऐसी स्थिति में, उपचार के बाद अपशिष्ट जल में अमोनिया की मात्रा सैद्धांतिक रूप से शून्य हो सकती है। वर्तमान में, झिल्ली-आधारित अवशोषण प्रक्रिया में सबसे बड़ी चुनौती, झिल्ली में लीकेज रोकना है। उच्च प्रवाह दर सुनिश्चित करने हेतु, सामान्यतः माइक्रोपोरस झिल्लियों की मोटाई काफी कम होती है; इस कारण झिल्ली के दोनों ओर मौजूद जलीय घटक, दबाव के कारण आसानी से रिस सकते हैं।
जैविक नाइट्रोजन निष्कासन विधि: जैविक विधि में, अपशिष्ट जल में मौजूद अमोनिया नाइट्रोजन, विभिन्न सूक्ष्मजीवों की मदद से नाइट्रीकरण एवं रिवर्स नाइट्रीकरण जैसी प्रक्रियाओं के माध्यम से अंततः नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित हो जाता है; इस प्रकार अमोनिया नाइट्रोजन हट जाता है। वर्तमान में भी यह विधि काफी व्यापक रूप से उपयोग में आ रही है; मध्यम एवं कम सांद्रता वाले अमोनिया-नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल के उपचार हेतु यह काफी प्रभावी है। इसके लिए कई प्रक्रियाएँ उपलब्ध हैं, जैसे A/O, A2/O, SBR, IBR, AB आदि। जैविक विधि के नुकसान यह हैं कि इसके लिए अधिक जगह की आवश्यकता होती है; कम तापमान पर सूक्ष्मजीवों की गतिविधि कम हो जाती है, जिससे अमोनिया एवं नाइट्रोजन को हटाने क