नाइट्रोजन एवं फॉस्फोरस हटाने संबंधी प
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A/O प्रक्रिया को नाइट्रोजन एवं फॉस्फोरस हटाने हेतु उपयोग में लाने की योजना है। नाइट्रोजन एवं फॉस्फोरस हटाने हेतु कौन-सी प्रक्रिया सबसे प्रभावी है? उम्मीद है कि जिन्हें इसे चलाने का अनुभव है, वे अपना अनुभव साझा
इस पोस्ट को अंतिम बार zhaolijun द्वारा 2015-10-29 15:25 पर संपादित किया गया। नाइट्रोजन एवं फॉस्फोरस हटाने हेतु उपयोग में आने वाली प्रक्रिया “A/A/O” प्रक्रिया है। एवं अवायवीय/अल्प-ऑक्सीजन/अधिक-ऑक्सीजन प्रक्रियाएँ ऑक्सीजनयुक्त क्षेत्र से नाइट्रोजन हटाने हेतु उस पदार्थ को ऑक्सीजनरहित क्षेत्र में भेजा जाता है; जबकि डाइ-सेटलमेंट टैंक में मौजूद कीचड़ को फॉस्फोरस हटाने हेतु एनारोबिक क्षेत्र में भेजा जाता है। उम्मी
A2O अपशिष्ट जल शोधन प्रक्रिया में फॉस्फोरस एवं नाइट्रोजन हटाने संबंधी प्रक्रियाओं के नियंत्रण हेतु विधियों का अन्वेषण ________________________________________ (2005-11-23 10:07:49)
1. A2O प्रक्रिया द्वारा अपशिष्ट जल शोधन की संक्षिप्त जानकारी
A2O जैविक नाइट्रोजन/फॉस्फोरस हटाने वाली प्रक्रिया, पारंपरिक एक्टिव स्लज प्रक्रिया, जैविक अपघटन/विपरीत अपघटन प्रक्रियाओं, एवं जैविक फॉस्फोरस हटाने वाली प्रक्रियाओं का संयोजन है। इस प्रक्रिया का आरेख चित्र 1 में दिया गया है। जैविक टैंकों को एरेशन उपकरणों, प्रोपेलरों (एनारोबिक/अल्ट्राऑक्सिक चरणों में), एवं रिफ्लक्स चैनलों की मदद से एनारोबिक चरण, अल्ट्राऑक्सिक चरण, एवं ऑक्सिजनयुक्त चरणों में विभाजित किया जाता है। इस प्रक्रिया में, BOD5, SS, एवं विभिन्न रूपों में मौजूद नाइट्रोजन एवं फॉस्फोरस को धीरे-धीरे हटा दिया जाता है। A2O जैविक नाइट्रोजन/फॉस्फोरस हटाने वाली प्रणाली में, सक्रिय कीचड़ में मुख्य रूप से नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया, रिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया एवं पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया होते हैं। ऑक्सीजनयुक्त वातावरण में, नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया, आने वाले जल में मौजूद अमोनियम नाइट्रोजन एवं कार्बनिक नाइट्रोजन को जैविक नाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया के माध्यम से नाइट्रेट में परिवर्तित कर देते हैं। ； ऑक्सीजन-रहित क्षेत्रों में, एंटीनाइट्रिफिकेशन बैक्टीरिया, आंतरिक प्रवाह द्वारा आने वाले *AO एसिडों को जैविक एंटीनाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया के माध्यम से नाइट्रोजन में परिवर्तित कर देते हैं; इस प्रकार नाइट्रोजन हवा में चला जाता है, और इस तरह नाइट्रोजन हटाने का उद्देश्य पूरा हो जाता है ； एनारोबिक चरण में, पॉलीफॉस्फेट-उत्पादक बैक्टीरिया फॉस्फोरस को मुक्त करते हैं, एवं कम स्तर के फैटी एसिड जैसे आसानी से विघटित होने वाले कार ； जबकि ऑक्सीजनयुक्त वातावरण में, पॉलीफॉस्फेट-उत्पादक बैक्टीरिया अतिरिक्त मात्रा में फॉस्फोरस को अवशोषित कर लेते हैं, एवं शेष सीवेज के माध्यम से उस फॉस उपरोक्त तीनों प्रकार के बैक्टीरिया, BOD5 को हटाने में सहायक होते हैं; लेकिन वास्तव में BOD5 को हटाने में एंटीनाइट्रिफिकेशन बैक्टीरिया ही मुख्य भूमिका निभाते हैं। चित्र 1: A2O प्रक्रिया में जैविक उपचार चरणों का आरेख।
2. A2O टैंकों में निगरानी एवं नियंत्रण हेतु आवश्यक मापदंडों का निर्धारण।
A2O जैविक प्रक्रिया द्वारा सीवेज के शोधन की दक्षता, DO, आंतरिक प्रवाह अनुपात r, बाहरी प्रवाह अनुपात R, कीचड़ की आयु SRT, सीवेज का तापमान एवं pH मान आदि पर निर्भर है। आम तौर पर, एनारोबिक टैंकों में DO का स्तर 0.2 मिलीग्राम/लीटर से कम होता है; ऑक्सीजन-रहित टैंकों में यह स्तर 0.5 मिलीग्राम/लीटर से कम होता है। जबकि एरोबिक टैंकों में DO का स्तर 2.0 मिलीग्राम/लीटर से अधिक होता है। ； स्लर्ज मिश्रण का pH मान 7 से अधिक है। ； एसआरटी 8–15 दिन है। हालाँकि, A2O जैविक फॉस्फोरस/नाइट्रोजन निष्कासन प्रक्रिया, मूल रूप से कई जैविक ऑक्सीकरण-अपचयन अभिक्रियाओं का समूह है। A2O जैविक टैंक के विभिन्न खंडों में मौजूद मिश्रणों का ORP (ऑक्सीकरण-अपचयन मान), टैंक में मौजूद विभिन्न पैरामीटरों में होने वाले परिवर्तनों को दर्शाता है। मिश्रण में DO का मान जितना अधिक होता है, ORP का मान भी उतना ही अधिक होता है। ； जब फॉस्फेट आयन एवं मुक्त फॉस्फोरस मौजूद होते हैं, तो ORP का मान फॉस्फेट आयनों एवं मुक्त फॉस्फोरस की सांद्रता बढ़ने के साथ कम हो जाता है। आमतौर पर, A–A–O जैविक प्रक्रियाओं में फॉस्फोरस एवं नाइट्रोजन हटाने हेतु, एनारोबिक चरण में ORP मान –250 mV से कम होना चाहिए; ऑक्सीजन-रहित चरण में यह मान लगभग –100 mV रहना चाहिए; जबकि ऑक्सीजन-युक्त चरण में यह मान 40 mV से अधिक होना चाहिए। यदि एनारोबिक चरण में ORP मान बढ़ जाता है, तो इसका अर्थ है कि DO मान बहुत अधिक है। ऐसा अधिक रिफ्लक्स अनुपात के कारण हो सकता है; क्योंकि इससे अधिक ऑक्सीजन आती है, एवं रिफ्लक्स स्लज में अधिक नाइट्रोजन भी आता है। इसके अलावा, अत्यधिक मिश्रण गति के कारण भी हवा में मौजूद ऑक्सीजन घुल सकती है। यदि ऑक्सीजन-कमी वाले क्षेत्र में ORP मान बढ़ जाता है, तो इसका अर्थ है कि DO मान बहुत अधिक है। ऐसा संभवतः अधिक रिटर्न रेशियो के कारण होता है; क्योंकि इससे अधिक मात्रा में ऑक्सीजन आ जाती है। इसके अलावा, अत्यधिक मिश्रण गति के कारण भी हवा में मौजूद ऑक्सीजन पानी में मिल जाती है ऊपर बताए गए A2O टैंक में विभिन्न पैरामीटरों में होने वाले परिवर्तनों के, सीवेज के फॉस्फोरस एवं नाइट्रोजन निष्कासन प्रक्रिया पर पड़ने वाले प्रभावों के आधार पर, उचित मापन उपकरणों का चयन किया जाना चाहिए। ऐसे उपकरणों के द्वारा सीवेज शोधन प्रक्रिया के दौरान विभिन्न पैरामीटरों में होने वाले परिवर्तनों की निगरानी की जा सकती है; इससे सीवेज शोधन संयंत्रों के संचालन हेतु आवश्यक जानकारी प्राप्त होती है। आमतौर पर A2O प्रक्रिया में निम्नलिखित डेटा की जाँच आवश्यक होती है:
**इनलेट जल:** जल की मात्रा Q, COD, COD5, pH, जल का तापमान T।
**A2O टैंक का अवायवीय चरण:** घुलनशील ऑक्सीजन DO, ऑक्सीकरण-अपचयन मान ORP।
**A2O टैंक का अल्प-ऑक्सीजन चरण:** घुलनशील ऑक्सीजन DO, ऑक्सीकरण-अपचयन मान ORP।
**A2O टैंक का अधिक-ऑक्सीजन चरण:** घुलनशील ऑक्सीजन DO, ऑक्सीकरण-अपचयन मान ORP, MLSS।
**आउटलेट जल:** COD, COD5।
ऊपर बताए गए मानक उपकरणों एवं प्रक्रिया नियंत्रण विधियों के आधार पर, हम ORP एवं DO को मुख्य नियंत्रण मापदंडों के रूप में उपयोग करने की सलाह देते हैं; ताकि एरेशन सिस्टम, इनर रिफ्लक्स सिस्टम, आउटर रिफ्लक्स सिस्टम, एवं अतिरिक्त सीवेज के निपटान संबंधी प्रणालियों को नियंत्रित किया जा सके। इससे फॉस्फोरस एवं नाइट्रोजन को प्रभावी ढंग से हटाया जा सकता है, सीवेज में मौजूद BOD5 की मात्रा कम की जा सकती है, एवं ऊर्जा की बचत भी हो सकती है। इस प्रकार पूरी प्रणाली कुशल एवं स्थिर रूप से कार्य कर सकती है। 3. A2O अपशिष्ट जल शोधन प्रक्रिया का नियंत्रण तरीका: A2O अपशिष्ट जल शोधन प्रक्रिया में, A2O टैंकों का पारंपरिक नियंत्रण इस प्रकार होता है – DO मान का PID नियंत्रण (आने वाली हवा की मात्रा), एवं MLSS का PID नियंत्रण (रिफ्लक्स अनुपात)। ये दोनों ही एकल पैरामीटरों पर आधारित नियंत्रण व्यवस्थाएँ हैं। हालाँकि, अपशिष्ट जल के शोधन की प्रक्रिया में बहुत अधिक विलंब होता है, एवं इस प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले कई कारक भी होते हैं। इसलिए, किसी एक विशिष्ट कारक के आधार पर पूरी प्रक्रिया को नियंत्रित करना संभव नहीं है। सीवेज शोधन प्रक्रिया में, बायोटैंकों में वायु संचार हेतु आवश्यक नियंत्रण प्रणालियों, एवं गंदे पानी के पुनर्प्रवाह हेतु आवश्यक नियंत्रण प्रणालियों को संचालित करना अत्यंत जटिल प्रक्रियाएँ हैं। स्वतंत्र, एकल बंद-लूप नियंत्रण का उपयोग करके नियंत्रण संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल है। नियंत्रण तकनीकों में लगातार होने वाले विकास के साथ-साथ, अपशिष्ट जल शोधन प्रक्रिया के दौरान भी बड़ी मात्रा में डेटा एकत्र होता रहता है। इससे नियंत्रण प्रक्रियाओं हेतु आवश्यक गणनाएँ करना, एवं “फजी प्रणाली” का उपयोग करके नियंत्रण संभव हो जाता है। (1) एरोबिक टैंकों में वायु आपूर्ति का स्वचालित नियंत्रण: मौसम, इनलेट पानी की गुणवत्ता, इनलेट पानी का तापमान, इनलेट पानी की मात्रा, एरोबिक टैंकों में DO का स्तर, आउटलेट पानी में COD, BOD5, NH3-N, TOP, TKN, SS आदि के आधार पर, वायु आपूर्ति की मात्रा निर्धारित की जाती है। अर्थात्, एयर वाल्वों की खुलने की मात्रा, एवं फैनों की संख्या एवं उनकी गति भी इन कारकों के आधार पर ही निर्धारित की जाती है। प्रक्रिया नियंत्रण को स्वचालित रूप से समायोजित किया जाता है, जिससे “फजी प्रकार का नियंत्रण” संभव हो पाता है। नियंत्रण प्रणाली, ऑनलाइन (या मैन्युअल रूप से मापे गए इनपुट पैरामीटरों) के माध्यम से DO, पानी की मात्रा, pH आदि मानों, साथ ही निकलने वाले पानी में COD, BOD5, NH3-N, TOP, TKN, SS आदि मानों को मापकर प्रारंभिक नियंत्रण योजना तैयार करती है; इसके बाद इन प्रारंभिक मानों के आधार पर वाल्वों की खुलने की दर एवं फैनों की गति को नियंत्रित किया जाता है। ； जब यह उपकरण कुछ समय तक स्थिर रूप से काम करता है, और ऑनलाइन मीटर द्वारा प्राप्त मापदंडों के मान आवश्यक मानों तक नहीं पहुँचते, तो मापदंडों के अधिक या कम होने के आधार पर आउटपुट मानों में स्वचालित रूप से सुधार किया जाता है। ； यदि किसी निश्चित समयावधि में कुछ आवश्यकताएँ पूरी हो जाती हैं, तो उस समयावधि को “नियंत्रण विलंब” के रूप में माना जा सकता है। आवश्यकताओं के सबसे निकटतम मानों को डेटाबेस में दर्ज किया जाता है; इस प्रकार एक नियंत्रण रिकॉर्ड बन जाता है। हम इस डेटाबेस को “नियंत्रण प्रणाली विशेषज्ञ डेटाबेस” कहते हैं। यदि मानव द्वारा सर्वोत्तम संचालन विधि निर्धारित की जाती है, तो उसे भी कंप्यूटर में दर्ज किया जा सकता है, ताकि वह भी विशेषज्ञ डेटाबेस में शामिल हो सके विभिन्न प्रकार की इनलेट स्थितियों में सर्वोत्तम नियंत्रण विधियाँ डेटाबेस में संग्रहीत रहती हैं। कंप्यूटर इन आंकड़ों का विश्लेषण करके, उस सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट के लिए विशिष्ट एरेशन नियंत्रण प्रणाली संबंधी जानकारी एवं विशेषज्ञ प्रणाली तैयार करता है। नियंत्रण आरेख नीचे दिया गया है: चित्र II: A2O टैंक की एरेशन प्रणाली के नियंत्रण तंत्र का आरेख। नियंत्रण प्रणाली के संचालन के दौरान, लगातार डेटा एकत्र किया जाता है; साथ ही, संचालन करने वाले कर्मचारी भी संचालन से संबंधित डेटा को एकत्र करते हैं। इन डेटाओं को कंप्यूटर में दर्ज किया जाता है, एवं कंप्यूटर द्वारा इन डेटाओं का विश्लेषण करके विभिन्न नियंत्रण विधियाँ निर्धारित की जाती हैं। इन विधियों के आधार पर स्वचालित नियंत्रण किया जाता है, या संचालन करने वाले कर्मचारियों को उचित नियंत्रण मोड चुनने हेतु संकेत दिए जाते हैं। (2) फॉस्फोरस एवं नाइट्रोजन हटाने संबंधी प्रणालियों का स्वचालित नियंत्रण: मौसम, इनलेट जल की गुणवत्ता, इनलेट जल की मात्रा, बायोटैंकों में विभिन्न बिंदुओं पर DO, ORP, PH के मान, एवं आउटलेट जल में COD, BOD, TON, TOP जैसे मापदंडों के आधार पर, डेटा को स्वचालित रूप से एकत्र किया जाता है, संग्रहीत किया जाता है, एवं उसके आधार पर आवश्यक समायोजन किए जाते हैं। विभिन्न परिस्थितियों के अनुसार आंतरिक/बाहरी रिफ्लक्स अनुपात निर्धारित किए जाते हैं। सभी डेटा विशेषज्ञ डेटाबेस में संग्रहीत किए जाते हैं; इसके आधार पर आंतरिक/बाहरी रिफ्लक्स पंपों की संख्या, फ्रीक्वेंसी-वेरिएबल पंपों की गति, एवं वॉटर-जेट पंपों की संख्या निर्धारित की जाती है। तालिकाओं के आधार पर गणनाएँ की जाती हैं, जिससे “फजी नियंत्रण” संभव हो पाता है। नियंत्रण प्रणाली, ऑनलाइन मापनों के आधार पर DO, पानी की मात्रा, PH, ORP, MLSS आदि मानों, एवं मानव द्वारा दिए गए इनपुट पैरामीटरों के आधार पर प्रारंभिक नियंत्रण योजना तैयार करती है। इस प्रारंभिक मान के आधार पर ही आंतरिक/बाहरी रिटर्न पंपों की संख्या, एवं फ्रीक्वेंसी-वेरिएबल पंपों की गति निर्धारित की जाती है। ； जब यह उपकरण कुछ समय तक स्थिर रूप से काम करता है, और ऑनलाइन मीटर द्वारा प्राप्त मापदंडों के मान आवश्यक मानों तक नहीं पहुँचते, तो मापदंडों के अधिक या कम होने के आधार पर आउटपुट मानों में स्वचालित रूप से सुधार किया जाता है। ； यदि किसी निश्चित समयावधि में कुछ आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके, तो उस समयावधि को “नियंत्रण विलंब” के रूप में माना जा सकता है। ； यदि मानव द्वारा सर्वोत्तम संचालन विधि निर्धारित की जाती है, तो उसे भी कंप्यूटर में दर्ज किया जा सकता है, ताकि वह नियंत्रण प्रणाली के डेटाबेस में शामिल हो सके। विभिन्न प्रकार की इनलेट स्थितियों में सर्वोत्तम नियंत्रण विधियाँ डेटाबेस में संग्रहीत रहती हैं। कंप्यूटर इन आंकड़ों का विश्लेषण करके, उस सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट के लिए विशिष्ट “स्लज रिफ्लक्स कंट्रोल सिस्टम” संबंधी जानकारी एवं विशेषज्ञ प्रणाली तैयार करता है। फजी नियंत्रण हेतु किसी निश्चित मान की आवश्यकता नहीं होती। इसकी मुख्य नियंत्रण प्रक्रिया का आरेख नीचे दिया गया है: चित्र 3: A2O प्रक्रिया में रिफ्लक्स सिस्टम का नियंत्रण आरेख।
4. निष्कर्ष: अपशिष्ट जल शोधन प्रक्रिया के नियंत्रण में जटिलताओं के कारण, कोई भी नियंत्रण विधि दीर्घकालिक संचालन अनुभव पर ही आधारित होती है। पारंपरिक PID नियंत्रण विधियों के सफल उपयोग के उदाहरण बहुत कम हैं; आमतौर पर विभिन्न मौसमों के अनुसार मानव द्वारा ही नियंत्रण विधियाँ निर्धारित की जाती हैं। फ़ाज़ी नियंत्रण विधियों एवं मानवीय अनुभव का उपयोग करके A2O प्रक्रिया के नियंत्रण हेतु एक विशेषज्ञ डेटाबेस तैयार किया जाता है। कंप्यूटर द्वारा स्वचालित रूप से आवश्यक जानकारी एकत्र की जाती है, जिससे अपेक्षाकृत सटीक नियंत्रण योजनाएँ तैयार होती हैं। इससे जल की गुणवत्ता में सुधार होता है, कर्मचारियों पर पड़ने वाला भार कम होता है; साथ ही, संचालन करने वाले कर्मचारियों की व्यावसायिक दक्षता में भी कमी आती है। ； इसके अलावा, सिस्टम पर अधिक सटीक नियंत्रण संभव हो गया, जिससे उपकरणों की कार्यक्षमता में वृद्धि हुई एवं ऊर्जा की खपत कम हो गई; इस प्रकार संचालन लागतों में भी कमी आई।
1. A2O प्रक्रिया द्वारा अपशिष्ट जल शोधन की संक्षिप्त जानकारी
A2O जैविक नाइट्रोजन/फॉस्फोरस हटाने वाली प्रक्रिया, पारंपरिक एक्टिव स्लज प्रक्रिया, जैविक अपघटन/विपरीत अपघटन प्रक्रियाओं, एवं जैविक फॉस्फोरस हटाने वाली प्रक्रियाओं का संयोजन है। इस प्रक्रिया का आरेख चित्र 1 में दिया गया है। जैविक टैंकों को एरेशन उपकरणों, प्रोपेलरों (एनारोबिक/अल्ट्राऑक्सिक चरणों में), एवं रिफ्लक्स चैनलों की मदद से एनारोबिक चरण, अल्ट्राऑक्सिक चरण, एवं ऑक्सिजनयुक्त चरणों में विभाजित किया जाता है। इस प्रक्रिया में, BOD5, SS, एवं विभिन्न रूपों में मौजूद नाइट्रोजन एवं फॉस्फोरस को धीरे-धीरे हटा दिया जाता है। A2O जैविक नाइट्रोजन/फॉस्फोरस हटाने वाली प्रणाली में, सक्रिय कीचड़ में मुख्य रूप से नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया, रिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया एवं पॉलीफॉस्फेट बैक्टीरिया होते हैं। ऑक्सीजनयुक्त वातावरण में, नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया, आने वाले जल में मौजूद अमोनियम नाइट्रोजन एवं कार्बनिक नाइट्रोजन को जैविक नाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया के माध्यम से नाइट्रेट में परिवर्तित कर देते हैं। ； ऑक्सीजन-रहित क्षेत्रों में, एंटीनाइट्रिफिकेशन बैक्टीरिया, आंतरिक प्रवाह द्वारा आने वाले *AO एसिडों को जैविक एंटीनाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया के माध्यम से नाइट्रोजन में परिवर्तित कर देते हैं; इस प्रकार नाइट्रोजन हवा में चला जाता है, और इस तरह नाइट्रोजन हटाने का उद्देश्य पूरा हो जाता है ； एनारोबिक चरण में, पॉलीफॉस्फेट-उत्पादक बैक्टीरिया फॉस्फोरस को मुक्त करते हैं, एवं कम स्तर के फैटी एसिड जैसे आसानी से विघटित होने वाले कार ； जबकि ऑक्सीजनयुक्त वातावरण में, पॉलीफॉस्फेट-उत्पादक बैक्टीरिया अतिरिक्त मात्रा में फॉस्फोरस को अवशोषित कर लेते हैं, एवं शेष सीवेज के माध्यम से उस फॉस उपरोक्त तीनों प्रकार के बैक्टीरिया, BOD5 को हटाने में सहायक होते हैं; लेकिन वास्तव में BOD5 को हटाने में एंटीनाइट्रिफिकेशन बैक्टीरिया ही मुख्य भूमिका निभाते हैं। चित्र 1: A2O प्रक्रिया में जैविक उपचार चरणों का आरेख।
2. A2O टैंकों में निगरानी एवं नियंत्रण हेतु आवश्यक मापदंडों का निर्धारण।
A2O जैविक प्रक्रिया द्वारा सीवेज के शोधन की दक्षता, DO, आंतरिक प्रवाह अनुपात r, बाहरी प्रवाह अनुपात R, कीचड़ की आयु SRT, सीवेज का तापमान एवं pH मान आदि पर निर्भर है। आम तौर पर, एनारोबिक टैंकों में DO का स्तर 0.2 मिलीग्राम/लीटर से कम होता है; ऑक्सीजन-रहित टैंकों में यह स्तर 0.5 मिलीग्राम/लीटर से कम होता है। जबकि एरोबिक टैंकों में DO का स्तर 2.0 मिलीग्राम/लीटर से अधिक होता है। ； स्लर्ज मिश्रण का pH मान 7 से अधिक है। ； एसआरटी 8–15 दिन है। हालाँकि, A2O जैविक फॉस्फोरस/नाइट्रोजन निष्कासन प्रक्रिया, मूल रूप से कई जैविक ऑक्सीकरण-अपचयन अभिक्रियाओं का समूह है। A2O जैविक टैंक के विभिन्न खंडों में मौजूद मिश्रणों का ORP (ऑक्सीकरण-अपचयन मान), टैंक में मौजूद विभिन्न पैरामीटरों में होने वाले परिवर्तनों को दर्शाता है। मिश्रण में DO का मान जितना अधिक होता है, ORP का मान भी उतना ही अधिक होता है। ； जब फॉस्फेट आयन एवं मुक्त फॉस्फोरस मौजूद होते हैं, तो ORP का मान फॉस्फेट आयनों एवं मुक्त फॉस्फोरस की सांद्रता बढ़ने के साथ कम हो जाता है। आमतौर पर, A–A–O जैविक प्रक्रियाओं में फॉस्फोरस एवं नाइट्रोजन हटाने हेतु, एनारोबिक चरण में ORP मान –250 mV से कम होना चाहिए; ऑक्सीजन-रहित चरण में यह मान लगभग –100 mV रहना चाहिए; जबकि ऑक्सीजन-युक्त चरण में यह मान 40 mV से अधिक होना चाहिए। यदि एनारोबिक चरण में ORP मान बढ़ जाता है, तो इसका अर्थ है कि DO मान बहुत अधिक है। ऐसा अधिक रिफ्लक्स अनुपात के कारण हो सकता है; क्योंकि इससे अधिक ऑक्सीजन आती है, एवं रिफ्लक्स स्लज में अधिक नाइट्रोजन भी आता है। इसके अलावा, अत्यधिक मिश्रण गति के कारण भी हवा में मौजूद ऑक्सीजन घुल सकती है। यदि ऑक्सीजन-कमी वाले क्षेत्र में ORP मान बढ़ जाता है, तो इसका अर्थ है कि DO मान बहुत अधिक है। ऐसा संभवतः अधिक रिटर्न रेशियो के कारण होता है; क्योंकि इससे अधिक मात्रा में ऑक्सीजन आ जाती है। इसके अलावा, अत्यधिक मिश्रण गति के कारण भी हवा में मौजूद ऑक्सीजन पानी में मिल जाती है ऊपर बताए गए A2O टैंक में विभिन्न पैरामीटरों में होने वाले परिवर्तनों के, सीवेज के फॉस्फोरस एवं नाइट्रोजन निष्कासन प्रक्रिया पर पड़ने वाले प्रभावों के आधार पर, उचित मापन उपकरणों का चयन किया जाना चाहिए। ऐसे उपकरणों के द्वारा सीवेज शोधन प्रक्रिया के दौरान विभिन्न पैरामीटरों में होने वाले परिवर्तनों की निगरानी की जा सकती है; इससे सीवेज शोधन संयंत्रों के संचालन हेतु आवश्यक जानकारी प्राप्त होती है। आमतौर पर A2O प्रक्रिया में निम्नलिखित डेटा की जाँच आवश्यक होती है:
**इनलेट जल:** जल की मात्रा Q, COD, COD5, pH, जल का तापमान T।
**A2O टैंक का अवायवीय चरण:** घुलनशील ऑक्सीजन DO, ऑक्सीकरण-अपचयन मान ORP।
**A2O टैंक का अल्प-ऑक्सीजन चरण:** घुलनशील ऑक्सीजन DO, ऑक्सीकरण-अपचयन मान ORP।
**A2O टैंक का अधिक-ऑक्सीजन चरण:** घुलनशील ऑक्सीजन DO, ऑक्सीकरण-अपचयन मान ORP, MLSS।
**आउटलेट जल:** COD, COD5।
ऊपर बताए गए मानक उपकरणों एवं प्रक्रिया नियंत्रण विधियों के आधार पर, हम ORP एवं DO को मुख्य नियंत्रण मापदंडों के रूप में उपयोग करने की सलाह देते हैं; ताकि एरेशन सिस्टम, इनर रिफ्लक्स सिस्टम, आउटर रिफ्लक्स सिस्टम, एवं अतिरिक्त सीवेज के निपटान संबंधी प्रणालियों को नियंत्रित किया जा सके। इससे फॉस्फोरस एवं नाइट्रोजन को प्रभावी ढंग से हटाया जा सकता है, सीवेज में मौजूद BOD5 की मात्रा कम की जा सकती है, एवं ऊर्जा की बचत भी हो सकती है। इस प्रकार पूरी प्रणाली कुशल एवं स्थिर रूप से कार्य कर सकती है। 3. A2O अपशिष्ट जल शोधन प्रक्रिया का नियंत्रण तरीका: A2O अपशिष्ट जल शोधन प्रक्रिया में, A2O टैंकों का पारंपरिक नियंत्रण इस प्रकार होता है – DO मान का PID नियंत्रण (आने वाली हवा की मात्रा), एवं MLSS का PID नियंत्रण (रिफ्लक्स अनुपात)। ये दोनों ही एकल पैरामीटरों पर आधारित नियंत्रण व्यवस्थाएँ हैं। हालाँकि, अपशिष्ट जल के शोधन की प्रक्रिया में बहुत अधिक विलंब होता है, एवं इस प्रक्रिया को प्रभावित करने वाले कई कारक भी होते हैं। इसलिए, किसी एक विशिष्ट कारक के आधार पर पूरी प्रक्रिया को नियंत्रित करना संभव नहीं है। सीवेज शोधन प्रक्रिया में, बायोटैंकों में वायु संचार हेतु आवश्यक नियंत्रण प्रणालियों, एवं गंदे पानी के पुनर्प्रवाह हेतु आवश्यक नियंत्रण प्रणालियों को संचालित करना अत्यंत जटिल प्रक्रियाएँ हैं। स्वतंत्र, एकल बंद-लूप नियंत्रण का उपयोग करके नियंत्रण संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल है। नियंत्रण तकनीकों में लगातार होने वाले विकास के साथ-साथ, अपशिष्ट जल शोधन प्रक्रिया के दौरान भी बड़ी मात्रा में डेटा एकत्र होता रहता है। इससे नियंत्रण प्रक्रियाओं हेतु आवश्यक गणनाएँ करना, एवं “फजी प्रणाली” का उपयोग करके नियंत्रण संभव हो जाता है। (1) एरोबिक टैंकों में वायु आपूर्ति का स्वचालित नियंत्रण: मौसम, इनलेट पानी की गुणवत्ता, इनलेट पानी का तापमान, इनलेट पानी की मात्रा, एरोबिक टैंकों में DO का स्तर, आउटलेट पानी में COD, BOD5, NH3-N, TOP, TKN, SS आदि के आधार पर, वायु आपूर्ति की मात्रा निर्धारित की जाती है। अर्थात्, एयर वाल्वों की खुलने की मात्रा, एवं फैनों की संख्या एवं उनकी गति भी इन कारकों के आधार पर ही निर्धारित की जाती है। प्रक्रिया नियंत्रण को स्वचालित रूप से समायोजित किया जाता है, जिससे “फजी प्रकार का नियंत्रण” संभव हो पाता है। नियंत्रण प्रणाली, ऑनलाइन (या मैन्युअल रूप से मापे गए इनपुट पैरामीटरों) के माध्यम से DO, पानी की मात्रा, pH आदि मानों, साथ ही निकलने वाले पानी में COD, BOD5, NH3-N, TOP, TKN, SS आदि मानों को मापकर प्रारंभिक नियंत्रण योजना तैयार करती है; इसके बाद इन प्रारंभिक मानों के आधार पर वाल्वों की खुलने की दर एवं फैनों की गति को नियंत्रित किया जाता है। ； जब यह उपकरण कुछ समय तक स्थिर रूप से काम करता है, और ऑनलाइन मीटर द्वारा प्राप्त मापदंडों के मान आवश्यक मानों तक नहीं पहुँचते, तो मापदंडों के अधिक या कम होने के आधार पर आउटपुट मानों में स्वचालित रूप से सुधार किया जाता है। ； यदि किसी निश्चित समयावधि में कुछ आवश्यकताएँ पूरी हो जाती हैं, तो उस समयावधि को “नियंत्रण विलंब” के रूप में माना जा सकता है। आवश्यकताओं के सबसे निकटतम मानों को डेटाबेस में दर्ज किया जाता है; इस प्रकार एक नियंत्रण रिकॉर्ड बन जाता है। हम इस डेटाबेस को “नियंत्रण प्रणाली विशेषज्ञ डेटाबेस” कहते हैं। यदि मानव द्वारा सर्वोत्तम संचालन विधि निर्धारित की जाती है, तो उसे भी कंप्यूटर में दर्ज किया जा सकता है, ताकि वह भी विशेषज्ञ डेटाबेस में शामिल हो सके विभिन्न प्रकार की इनलेट स्थितियों में सर्वोत्तम नियंत्रण विधियाँ डेटाबेस में संग्रहीत रहती हैं। कंप्यूटर इन आंकड़ों का विश्लेषण करके, उस सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट के लिए विशिष्ट एरेशन नियंत्रण प्रणाली संबंधी जानकारी एवं विशेषज्ञ प्रणाली तैयार करता है। नियंत्रण आरेख नीचे दिया गया है: चित्र II: A2O टैंक की एरेशन प्रणाली के नियंत्रण तंत्र का आरेख। नियंत्रण प्रणाली के संचालन के दौरान, लगातार डेटा एकत्र किया जाता है; साथ ही, संचालन करने वाले कर्मचारी भी संचालन से संबंधित डेटा को एकत्र करते हैं। इन डेटाओं को कंप्यूटर में दर्ज किया जाता है, एवं कंप्यूटर द्वारा इन डेटाओं का विश्लेषण करके विभिन्न नियंत्रण विधियाँ निर्धारित की जाती हैं। इन विधियों के आधार पर स्वचालित नियंत्रण किया जाता है, या संचालन करने वाले कर्मचारियों को उचित नियंत्रण मोड चुनने हेतु संकेत दिए जाते हैं। (2) फॉस्फोरस एवं नाइट्रोजन हटाने संबंधी प्रणालियों का स्वचालित नियंत्रण: मौसम, इनलेट जल की गुणवत्ता, इनलेट जल की मात्रा, बायोटैंकों में विभिन्न बिंदुओं पर DO, ORP, PH के मान, एवं आउटलेट जल में COD, BOD, TON, TOP जैसे मापदंडों के आधार पर, डेटा को स्वचालित रूप से एकत्र किया जाता है, संग्रहीत किया जाता है, एवं उसके आधार पर आवश्यक समायोजन किए जाते हैं। विभिन्न परिस्थितियों के अनुसार आंतरिक/बाहरी रिफ्लक्स अनुपात निर्धारित किए जाते हैं। सभी डेटा विशेषज्ञ डेटाबेस में संग्रहीत किए जाते हैं; इसके आधार पर आंतरिक/बाहरी रिफ्लक्स पंपों की संख्या, फ्रीक्वेंसी-वेरिएबल पंपों की गति, एवं वॉटर-जेट पंपों की संख्या निर्धारित की जाती है। तालिकाओं के आधार पर गणनाएँ की जाती हैं, जिससे “फजी नियंत्रण” संभव हो पाता है। नियंत्रण प्रणाली, ऑनलाइन मापनों के आधार पर DO, पानी की मात्रा, PH, ORP, MLSS आदि मानों, एवं मानव द्वारा दिए गए इनपुट पैरामीटरों के आधार पर प्रारंभिक नियंत्रण योजना तैयार करती है। इस प्रारंभिक मान के आधार पर ही आंतरिक/बाहरी रिटर्न पंपों की संख्या, एवं फ्रीक्वेंसी-वेरिएबल पंपों की गति निर्धारित की जाती है। ； जब यह उपकरण कुछ समय तक स्थिर रूप से काम करता है, और ऑनलाइन मीटर द्वारा प्राप्त मापदंडों के मान आवश्यक मानों तक नहीं पहुँचते, तो मापदंडों के अधिक या कम होने के आधार पर आउटपुट मानों में स्वचालित रूप से सुधार किया जाता है। ； यदि किसी निश्चित समयावधि में कुछ आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके, तो उस समयावधि को “नियंत्रण विलंब” के रूप में माना जा सकता है। ； यदि मानव द्वारा सर्वोत्तम संचालन विधि निर्धारित की जाती है, तो उसे भी कंप्यूटर में दर्ज किया जा सकता है, ताकि वह नियंत्रण प्रणाली के डेटाबेस में शामिल हो सके। विभिन्न प्रकार की इनलेट स्थितियों में सर्वोत्तम नियंत्रण विधियाँ डेटाबेस में संग्रहीत रहती हैं। कंप्यूटर इन आंकड़ों का विश्लेषण करके, उस सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट के लिए विशिष्ट “स्लज रिफ्लक्स कंट्रोल सिस्टम” संबंधी जानकारी एवं विशेषज्ञ प्रणाली तैयार करता है। फजी नियंत्रण हेतु किसी निश्चित मान की आवश्यकता नहीं होती। इसकी मुख्य नियंत्रण प्रक्रिया का आरेख नीचे दिया गया है: चित्र 3: A2O प्रक्रिया में रिफ्लक्स सिस्टम का नियंत्रण आरेख।
4. निष्कर्ष: अपशिष्ट जल शोधन प्रक्रिया के नियंत्रण में जटिलताओं के कारण, कोई भी नियंत्रण विधि दीर्घकालिक संचालन अनुभव पर ही आधारित होती है। पारंपरिक PID नियंत्रण विधियों के सफल उपयोग के उदाहरण बहुत कम हैं; आमतौर पर विभिन्न मौसमों के अनुसार मानव द्वारा ही नियंत्रण विधियाँ निर्धारित की जाती हैं। फ़ाज़ी नियंत्रण विधियों एवं मानवीय अनुभव का उपयोग करके A2O प्रक्रिया के नियंत्रण हेतु एक विशेषज्ञ डेटाबेस तैयार किया जाता है। कंप्यूटर द्वारा स्वचालित रूप से आवश्यक जानकारी एकत्र की जाती है, जिससे अपेक्षाकृत सटीक नियंत्रण योजनाएँ तैयार होती हैं। इससे जल की गुणवत्ता में सुधार होता है, कर्मचारियों पर पड़ने वाला भार कम होता है; साथ ही, संचालन करने वाले कर्मचारियों की व्यावसायिक दक्षता में भी कमी आती है। ； इसके अलावा, सिस्टम पर अधिक सटीक नियंत्रण संभव हो गया, जिससे उपकरणों की कार्यक्षमता में वृद्धि हुई एवं ऊर्जा की खपत कम हो गई; इस प्रकार संचालन लागतों में भी कमी आई।