उच्च सांद्रता वाले अमोनियम नाइट्रोजन युक्त

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जल में अत्यधिक मात्रा में अमोनियम नाइट्रोजन के प्रवेश से जल में पोषक तत्वों की मात्रा बढ़ जाती है; इससे जल का सौंदर्य मूल्य कम हो जाता है। साथ ही, ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप बनने वाले नाइट्रेट एवं नाइट्राइट जैसे तत्व जलीय जीवों एवं मनुष्यों के स्वास्थ्य को भी प्रभावित करते हैं। इसलिए, अपशिष्ट जल से नाइट्रोजन हटाने संबंधी प्रक्रियाओं पर लोगों का व्यापक ध्यान है। वर्तमान में, नाइट्रोजन हटाने की प्रमुख विधियों में जैविक नाइट्रीकरण/डीनाइट्रीकरण, क्लोरीनीकरण, गैसीय निष्कासन, एवं आयन-विनिमय विधि आदि शामिल हैं। डाइजेस्टेड स्लज डिहाइड्रेशन तरल, कचरे से उत्पन्न तरल पदार्थ, उत्प्रेरक निर्माण कारखानों से निकलने वाला अपशिष्ट जल, मांस प्रसंस्करण से उत्पन्न अपशिष्ट जल, एवं सिंथेटिक अमोनिया उत्पादन से उत्पन्न अपशिष्ट जल में अमोनिया नाइट्रोजन की मात्रा बहुत अधिक होती है (500 मिलीग्राम/लीटर से अधिक; कभी-कभी तो हजारों मिलीग्राम/लीटर तक)। ऐसी स्थितियों में, मुक्त अमोनिया नाइट्रोजन के जैविक प्रभावों या लागत जैसे कारणों के कारण इन विधियों का उपयोग सीमित हो जाता है। उच्च सांद्रता वाले अमोनियम नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल के शोधन हेतु विधियों में भौतिक-रासायनिक विधियाँ, जैव-रासायनिक संयुक्त विधियाँ, एवं नई प्रकार की जैविक नाइट्रोज 1 भौतिकीय विधियाँ 1.1 डिस्टिलेशन विधि – क्षारीय वातावरण में, अमोनिया-नाइट्रोजन की गैसीय एवं तरल अवस्थाओं में सांद्रता के बीच के संतुलन का उपयोग करके पदार्थों को अलग करने की एक विधि है। आम तौर पर माना जाता है कि डिस्टिलेशन की दक्षता, तापमान, pH एवं गैस-तरल अनुपात से संबंधित होती है। 　　वांग वेनबिन एवं अन्य लोगों ने कचरे से निकलने वाले तरल पदार्थ में मौजूद अमोनिया-नाइट्रोजन को हटाने हेतु “डीस्टिलेशन” विधि का अध्ययन किया। डीस्टिलेशन प्रक्रिया की दक्षता को नियंत्रित करने वाले मुख्य कारक हैं – तापमान, गैस-तरल अनुपात, एवं pH मान। जब पानी का तापमान 25 ℃ से अधिक होता है, गैस-तरल अनुपात लगभग 3500 होता है, एवं फिल्ट्रेट का pH मान लगभग 10.5 होता है, तो 2000–4000 मिलीग्राम/लीटर तक की अमोनिया-नाइट्रोजन सांद्रता वाले कचरा-फिल्ट्रेट से 90% से अधिक प्रमाण में अमोनिया-नाइट्रोजन हटाया जा सकता है। कम तापमान पर, वेंटिलेशन विधि से अमोनिया-नाइट्रोजन को हटाने की दक्षता कम होती है। 　　वांग यूले एवं उनके सहयोगियों ने उर्वरक कारखानों से निकलने वाले उच्च सांद्रता वाले अमोनिया-नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल (जैसे 882 मिलीग्राम/लीटर) के उपचार हेतु अल्ट्रासोनिक तकनीक का उपयोग किया। सर्वोत्तम प्रक्रिया-परिस्थितियाँ ये हैं: pH = 11, अल्ट्रासोनिक उपचार का समय 40 मिनट, एवं गैस-जल अनुपात 1000:1। परीक्षणों के परिणामों से पता चला कि अल्ट्रासोनिक विकिरण के उपयोग से अमोनियम नाइट्रोजन को हटाने की क्षमता में काफी वृद्धि हुई। पारंपरिक विधियों की तुलना में, अमोनियम नाइट्रोजन को हटाने की दर 17% से 164% तक बढ़ गई; यह दर 90% से भी अधिक है। अल्ट्रासोनिक उपचार के बाद अमोनियम नाइट्रोजन की मात्रा 100 मिलीग्राम/लीटर से कम रह जाती है। 　　कम लागत में pH को क्षारीय स्तर पर लाने हेतु, अपशिष्ट जल में निश्चित मात्रा में कैल्शियम ऑक्साइड मिलाना आवश्यक है; लेकिन ऐसा करने से आसानी से स्केल बन जाता है। साथ ही, निकलने वाले अमोनिया नाइट्रोजन के कारण द्वितीयक प्रदूषण होने से बचने हेतु, डिस्टिलेशन टॉवर के बाद अमोनिया नाइट्रोजन को अवशोषित करने हेतु एक उपकरण लगाना आवश्यक है। इज़्ज़ेत एवं सहयोगियों ने UASB द्वारा पूर्व-संसाधित कचरे के फिल्ट्रेट (2240 मिलीग्राम/लीटर) के उपचार हेतु यह पाया कि pH = 11.5, अभिक्रिया समय 24 घंटे, एवं यांत्रिक मिश्रण हेतु गति 120 आर/मिनट होने पर भी अमोनियम नाइट्रोजन को 95% तक हटाया जा सकता है। जब pH = 12 होता है, तो एरेशन के माध्यम से अमोनियम नाइट्रोजन को हटाया जाता है; 17वें घंटे तक pH में कमी शुरू हो जाती है, एवं अमोनियम नाइट्रोजन को हटाने की दर केवल 85% ही होती है। इसके आधार पर यह माना जा सकता है कि डीनाइट्रिफिकेशन हेतु उपयोग की जाने वाली “ब्लोटिंग विधि” में मुख्य तंत्र यांत्रिक मिश्रण ही है, न कि वायु-विसरण द्वारा होने वाला मिश 1.2 ज़ियोलाइट डीअमोनिफिकेशन विधि – इस विधि में, ज़ियोलाइट में मौजूद धनात्मक आयनों का उपयोग अपशिष्ट जल में मौजूद NH4+ आयनों के साथ आदान-प्रदान हेतु किया जाता है; इससे नाइट्रोजन हटाया जा सकता है। ज़िलेना का उपयोग आमतौर पर कम सांद्रता वाले अमोनिया-युक्त अपशिष्ट जल, या सूक्ष्म मात्रा में भारी धातुओं वाले अपशिष्ट जल के शोधन हेतु किय हालाँकि, जियांग जियानगो एवं अन्य लोगों ने कचरे से निकलने वाले तरल पदार्थ में मौजूद अमोनिया नाइट्रोजन को हटाने हेतु ज़ियोलाइट अवशोषण विधि की प्रभावशीलता एव प्रारंभिक अध्ययनों के परिणामों से पता चला कि प्रति ग्राम ज़ियोलाइट 15.5 मिलीग्राम अमोनिया-नाइट्रोजन को अवशोषित करने की क्षमता रखता है। जब ज़ियोलाइट का आकार 30–16 मेश होता है, तो अमोनिया-नाइट्रोजन को हटाने की दर 78.5% तक पहुँच जाती है। जब अवशोषण का समय, उपयोग की जाने वाली मात्रा एवं ज़ियोलाइट का आकार समान रहता है, तो इनलेट जल में अमोनिया-नाइट्रोजन की सांद्रता जितनी अधिक होती है, अवशोषण की दर भी उतनी ही अधिक होती है। इस प्रकार, फिल्ट्रेट जल से अमोनिया-नाइट्रोजन को हटाने हेतु ज़ियोलाइट का उपयोग एक उपयुक्त विधि है। मिलान एवं सहयोगियों ने अवायवीय अपघटन के बाद प्राप्त सूअरों के अपशिष्ट जल को ज़ियोलाइट आयन-विनिमय विधि से शोधन करते समय पाया कि Na-Zeo, Mg-Zeo, Ca-Zeo, K-Zeo में से Na-Zeo ज़ियोलाइट सबसे प्रभावी है; इसके बाद Ca-Zeo आता है। आयन-विनिमय बेड की ऊँचाई बढ़ाने से अमोनिया-नाइट्रोजन हटाने की दर में वृद्धि होती है। आर्थिक कारकों एवं जल-संबंधी परिस्थितियों को ध्यान में रखते हुए, 450 पिक्सेल की ऊँचाई (H/D=4) उपयुक्त है; इसके अलावा, 7.8 BV/h से कम की सापेक्ष प्रवाह-दर भी उपयुक्त है। आयन विनिमय विधि, तरल में मौजूद अवक्षेपों की सांद्रता से काफी हद तक प्रभावित होती है। 　　ज़िलेट का उपयोग अमोनिया हटाने हेतु करते समय, ज़िलेट के पुनर्उपयोग की समस्या पर ध्यान देना आवश्यक है। आमतौर पर इसके लिए “पुनर्उपयोग हेतु तरल पदार्थों का उप जलाने की विधि का उपयोग करते समय, उत्पन्न होने वाली अमोनिया गैस को अवश्य ही संसाधित किया जाना चाह 1.3 झिल्ली-विभाजन तकनीक – अमोनिया एवं नाइट्रोजन को हटाने हेतु झिल्लियों की चयनात्मक पारगम्यता का उपयोग करने वाली एक विधि। यह विधि संचालन में आसान है; अमोनिया नाइट्रोजन की पुनर्प्राप्ति दर उच्च है, एवं इससे कोई द्वितीयक प्रदूषण नह जियांग झानपेंग एवं उनके सहयोगियों ने उच्च सांद्रता वाले अमोनियम नाइट्रोजन युक्त अकार्बनिक अपशिष्ट जल के शोधन हेतु इलेक्ट्रोडियालिसिस विधि एवं पॉलीप्रोपिलीन (PP) होलोफाइबर मेम्ब्रेन विधि का उपयोग किया; इससे अच्छे परिण इलेक्ट्रोडियालिसिस विधि के द्वारा 2000–3000 मिलीग्राम/लीटर सांद्रता वाले अमोनिया-नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल का शोधन किया जा सकता है; इस विधि से 85% से अधिक अमोनिया हटाया जा सकता है, एवं 8.9% सांद्रता वाला गाढ़ा अमोनिया घोल भी प्राप्त किया जा सकता है। इस विधि में प्रक्रिया सरल है; कोई रसायनों की आवश्यकता नहीं होती। प्रक्रिया के दौरान खपत होने वाली बिजली की मात्रा, अपशिष्ट जल में उपस्थित अमोनिया-नाइट्रोजन की सांद्रता के अनुपात में होती है। PP होलोफाइबर मेम्ब्रेन विधि से अमोनिया हटाने की दक्षता 90% से अधिक है; पुनर्प्राप्त किए गए सल्फ्यूरिक एसिड की सांद्रता लगभग 25% होती है। संचालन के दौरान क्षार मिलाना आवश्यक है; क्षार की मात्रा, अपशिष्ट जल में अमोनिया-नाइट्रोजन की सांद्रता के अनुपात में ह 　　इमल्शन झिल्ली, वह तरल झिल्ली है जो इमल्शन के रूप में मौजूद होती है; इसमें चयनात्मक पारगम्यता होती है, इसलिए इसका उपयोग तरल-तरल अलगाव हेतु किया जा सकता है। अलगाव की प्रक्रिया में, आमतौर पर एमल्शन झिल्ली (जैसे कि केरोसिन की झिल्ली) को ही अलगाव हेतु माध्यम के रूप में उपयोग में लाया जाता है। तेल की झिल्ली के दोनों ओर NH3 की सांद्रता में अंतर एवं विसरण की प्रक्रिया के कारण NH3 झिल्ली के भीतर जाता है; इस तरह ही अलगाव संभव हो पाता है। किसी वेट मेटलर्जी संयंत्र के कुल अपशिष्ट जल को तरल-झिल्ली विधि से शोधन किया जाता है; इस जल में NH4+-N की मात्रा 1000–1200 मिलीग्राम/लीटर होती है, एवं pH मान 6–9 होता है। इस प्रक्रिया में अल्कोहोल अमाइड पॉलीऑक्सीएथिलीन ईथर को सरफैक्टेंट के रूप में उपयोग में लाया जाता है, एवं इसकी मात्रा 4%–6% होती है। अपशिष्ट जल का pH मान 10–11 तक समायोजित किया जाता है; दूध-जल अनुपात 1:8–1:12 होता है, जबकि तेल-जल अनुपात 0.8–1.5 होता है। सल्फ्यूरिक एसिड की मात्रा 10% है, एवं अपशिष्ट जल में मौजूद अमोनियम नाइट्रोजन को एक ही चरण में 97% से अधिक दर से हटाया जा सकता है। 1.4 MAP अवक्षेपण विधि – इस विधि में निम्नलिखित रासायनिक अभिक्रिया का उपयोग किया जाता है: Mg2+ + NH4+ + PO43- → MgNH4PO4। सैद्धांतिक रूप से, उच्च सांद्रता वाले अमोनियम नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल में निश्चित अनुपात में फॉस्फेट एवं मैग्नीशियम लवण मिलाए जाते हैं; जब इनकी सांद्रता >2.5×10–13 हो जाती है, तो मैग्नीशियम अमोनियम फॉस्फेट (MAP) बनता है, जिससे अपशिष्ट जल से अमोनियम नाइट्रोजन हट जाता है। मू दागुआंग एवं उनके सहयोगियों ने, उच्च सांद्रता वाले अमोनियम नाइट्रोजन युक्त औद्योगिक अपशिष्ट जल से अमोनियम नाइट्रोजन हटाने हेतु, MgCl2·6H2O एवं Na2HP04·12H2O का उपयोग करके मैग्नीशियम अमोनियम फॉस्फेट नामक अवक्षेप बनाने की विधि का उपयोग किया। परिणामों से पता चला कि pH 8.91 होने, Mg2+, NH4+ एवं PO43- का मोल अनुपात 1.25:1:1 होने, अभिक्रिया का तापमान 25 ℃ होने, अभिक्रिया का समय 20 मिनट एवं अवक्षेपण का समय भी 20 मिनट होने की स्थिति में, अमोनिया की सांद्रता 9500 मिलीग्राम/लीटर से घटकर 460 मिलीग्राम/लीटर हो जाती है; इस प्रकार अमोनिया को हटाने की दर 95% से अधिक होती है। चूँकि अधिकांश अपशिष्ट जलों में मैग्नीशियम लवणों की मात्रा, फॉस्फेट एवं अमोनियम नाइट्रोजन की तुलना में कम होती है; इसलिए हालाँकि उत्पन्न होने वाला फॉस्फेट-अमोनियम-मैग्नीशियम खाद के रूप में उपयोग में आकर लागत को कुछ हद तक कम कर सकता है, फिर भी मैग्नीशियम लवणों को जोड़ने से होने वाला खर्च ही इस विधि को लागू करने में प्रमुख बाधा बना रहता है। समुद्री जल असीमित मात्रा में उपलब्ध है, एवं इसमें प्रचुर मात्रा में मैग्नीशियम लवण होते हैं। कुमाशिरो एवं सहयोगियों ने मैग्नीशियम आयनों के स्रोत के रूप में समुद्री जल का उपयोग करके अमोनियम मैग्नीशियम फॉस्फेट के क्रिस्टलीकरण प्रक्रम पर अध्ययन किया। नमकीन जल, नमक बनाने की प्रक्रिया में उत्पन्न होने वाला एक उप-उत्पाद है; इसमें मुख्य रूप से MgCl2 एवं अन्य अकार्बनिक यौगिक होते हैं। Mg2+ की मात्रा लगभग 32 ग्राम/लीटर है; जो समुद्री जल में पाए जाने वाले Mg2+ की मात्रा से 27 गुना अधिक है ली एवं सहयोगियों ने सूअर पालन केंद्रों से निकलने वाले अपशिष्ट जल के उपचार हेतु MgCl2, समुद्री जल एवं लवणीय घोल को क्रमशः Mg2+ के स्रोत के रूप में उपयोग में लाया। परिणामस्वरूप पता चला कि pH सबसे महत्वपूर्ण नियंत्रण मापदंड है; जब अंतिम pH मान लगभग 9.6 होता है, तो यह अभिक्रिया 10 मिनट के भीतर ही समाप्त हो जाती है। अपशिष्ट जल में N/P का असंतुलन होने के कारण, अन्य दो Mg2+ स्रोतों की तुलना में, लवणीय जल का फॉस्फोरस हटाने में प्रभाव तो समान ही है, लेकिन नाइट्रोजन हटाने में इसका प्रभाव थोड़ा कम है। 1.5 रासायनिक ऑक्सीकरण विधि – यह ऐसी विधि है, जिसमें शक्तिशाली ऑक्सीकारकों का उपयोग करके अमोनिया नाइट्रोजन में परिवर्तित किया जाता है, ताकि उसे हटाया जा सके। विन्यास-बिंदु पर क्लोरीन जोड़ने की विधि में, पानी में मौजूद अमोनिया एवं क्लोरीन की अभिक्रिया से अमोनिया गैस उत्पन्न होती है; इस विधि से जीवाणुनाश भी होता है। लेकिन इस प्रक्रिया में उत्पन्न होने वाला अतिरिक्त क्लोरीन मछलियों के लिए हानिकारक होता है, इसलिए अतिरिक्त क्लोरीन को हटाने हेतु विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है। ब्रोमाइडों की उपस्थिति में, ओज़ोन एवं अमोनिया नाइट्रोजन के बीच निम्नलिखित प्रतिक्रियाएँ होती हैं:
Br⁻ + O₃ + H⁺ → HBrO + O₂,
NH₃ + HBrO → NH₂Br + H₂O,
NH₂Br + HBrO → NHBr₂ + H₂O,
NH₂Br + NHBr₂ → N₂ + 3Br⁻ + 3H⁺. यांग एवं सहयोगियों ने 32 लीटर की क्षमता वाले निरंतर वायु-संचार प्रणाली का उपयोग करके सिंथेटिक अपशिष्ट जल (जिसमें अमोनिया की मात्रा 600 मिलीग्राम/लीटर थी) पर प्रयोग किए। इन प्रयोगों में Br/N, pH, एवं अमोनिया की प्रारंभिक सांद्रता के प्रभावों का अध्ययन किया गया, ताकि अधिकतम मात्रा में अमोनिया हटाया जा सके एवं NO3- की मात्रा कम से कम रह सके; ऐसी सर्वोत्तम प्रतिक्रिया परिस्थितियों का निर्धारण किया जा सके। पाया गया कि लॉगरिथमिक निर्देशांकों में, NFR (निकासी में NO3–N का अनुपात/इनलेट में अमोनियम नाइट्रोजन का अनुपात) एवं Br-/N के बीच रैखिक संबंध है। जब Br-/N > 0.4 होता है, एवं अमोनियम नाइट्रोजन का भार 3.6–4.0 किग्रा/(मी³·दिन) होता है, तो अमोनियम नाइट्रोजन के भार में कमी होने पर NFR भी कम हो जाता है। जब जल का pH = 6.0 होता है, तो NFR एवं BrO⁻–Br (विषाक्त उप-उत्पाद) की मात्रा सबसे कम होती है। BrO–Br को Na2SO3 की सहायता से मात्रात्मक रूप से विघटित किया जा सकता है; Na2SO3 की मात्रा को ORP के द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। 2. जैव-रासायनिक विधि: उच्च सांद्रता वाले अमोनिया-नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल के निपटान हेतु भौतिक-रासायनिक विधियों का उपयोग किया जा सकता है; लेकिन इन विधियों से अमोनिया-नाइट्रोजन की सांद्रता को पर्याप्त रूप से कम नहीं किया जा सकता (जैसे 100 मिलीग्राम/लीटर से कम)। जैविक नाइट्रोजन निष्कर्षण, उच्च सांद्रता वाले मुक्त अमोनिया या नाइट्राइट नाइट्रोजन के कारण प्रभावित हो जाता है। व्यावहारिक उपयोग में, जैव-रासायनिक विधियों का उपयोग किया जाता है; अर्थात् जैविक उपचार से पहले, उच्च सांद्रता वाले अमोनियम नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल का भौतिक-रासायनिक उपचार किया जाता है। 　　लू एवं उनके सहयोगियों ने उच्च सांद्रता वाले अमोनिया-नाइट्रोजन युक्त कचरे के फिल्ट्रेट को संसाधित करने हेतु “डिस्टिलेशन-ऑक्सीजन-रहित-ऑक्सीजनयुक्त प्रक्रिया” परिणामों से पता चला कि, pH=95 एवं 12 घंटे की समय-ावधि में डिस्टिलेशन प्रक्रिया के द्वारा अपशिष्ट जल से 60% से अधिक अमोनियम नाइट्रोजन हटाया जा सकता है। इसके बाद, ऑक्सीजन-रहित एवं ऑक्सीजन-युक्त जैविक उपचार प्रक्रियाओं के द्वारा अमोनियम नाइट्रोजन की मात्रा 1400 मिलीग्राम/लीटर से घटकर 19.4 मिलीग्राम/लीटर हो जाती है; जबकि COD की मात्रा में 90% से अधिक की कमी आ जाती है। होरान एवं सहयोगियों ने जैविक एक्टिवेटेड कार्बन फ्लो-बेड का उपयोग करके कचरे से उत्पन्न तरल पदार्थों का शोधन किया (COD: 800–2700 मिलीग्राम/लीटर, अमोनियम नाइट्रोजन: 220–800 मिलीग्राम/लीटर)। अध्ययन के परिणामों से पता चला कि, 0.71 किग्रा/(मी³·दिन) के अमोनियम नाइट्रोजन भार की स्थिति में, नाइट्रीकरण प्रक्रिया द्वारा 90% से अधिक अमोनियम नाइट्रोजन हट सकता है; COD का 70% हिस्सा हट सकता है, जबकि BOD पूरी तरह से हट जाता है। फिक्रेट एवं सहयोगियों ने अवक्षेपण हेतु चूने का उपयोग किया, एवं वायु द्वारा अशुद्धियों को हटाने की प्रक्रिया का उपयोग करके फिल्ट्रेटेड तरल पदार्थ की जैव-अपघटनीयता में सुधार किया। इसके बाद, ऑक्सीजन-आधारित जैव-अपघटन प्रक्रिया में अवशोषक पदार्थों (पाउडर रूप में एक्टिवेटेड कार्बन एवं ज़िल्का) का उपयोग किया गया। पाया गया कि 0–5 ग्राम/लीटर की सांद्रता पर, COD एवं अमोनियम नाइट्रोजन को हटाने की क्षमता अवशोषक पदार्थों की सांद्रता बढ़ने के साथ ही बढ़ जाती है। अमोनिया नाइट्रोजन को हटाने में, ज़ियोलाइट, एक्टिवेटेड कार्बन की तुलना में बेहतर है। 　　मेम्ब्रेन-बायोरिएक्टर तकनीक (MBR), मेम्ब्रेन-आधारित अलगाव तकनीक एवं पारंपरिक अपशिष्ट जल बायोरिएक्टरों को आपस में जोड़कर बनाया गया एक उन्नत एवं कुशल अपशिष्ट जल शोधन प्रणाली है। एमबीआर विधि से उपचार की दक्षता अधिक होती है; उपचारित जल को सीधे पुनः उपयोग में लाया जा सकता है। इस विधि में आवश्यक उपकरणों की संख्या कम होती है, जिससे आवश्यक स्थ इसकी कठिनाई यह है कि झिल्ली में पर्याप्त प्रवाह बना रहे, एवं झिल्ली से रिसाव न हो। ली होंगयान एवं उनके सहयोगियों ने एकीकृत मेम्ब्रेन बायोरिएक्टर का उपयोग करके उच्च सांद्रता वाले अमोनियम नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल के नाइट्रीकरण गुणों का अध अध्ययन के परिणामों से पता चलता है कि, जब मूल जल में अमोनिया-नाइट्रोजन की सांद्रता 2000 मिलीग्राम/लीटर हो, एवं इनपुट जल में अमोनिया-नाइट्रोजन का आयतन-भार 2.0 किलोग्राम/(मी³·दिन) हो, तो अमोनिया-नाइट्रोजन को 99% से अधिक दर से हटाया जा सकता है; ऐसी स्थिति में सिस्टम काफी स्थिर रहता है। रिएक्टर में उपस्थित सक्रिय सीवेज की नाइट्रीफिकरण दर, आधे वर्ष की अवधि में लगभग 0.36/दिन के स्तर पर ही स्थिर रही। 3. नए प्रकार की जैविक नाइट्रोजन-निष्कासन विधियाँ – हाल के वर्षों में देश-विदेश में कुछ नई नाइट्रोजन-निष्कासन तकनीकें विकसित हुई हैं; ऐसी तकनीकें उच्च सांद्रता वाले अमोनिया-युक्त अपशिष्ट जल के निपटान हेतु नए विकल्प प्रदान करती हैं। मुख्य रूप से, छोटी दूरी पर होने वाला नाइट्रिफिकेशन/डीनाइट्रिफिकेशन, एरोबिक डीनाइट्रिफिकेशन, एवं एनारोबिक अमोन 3.1 लघु-दूरी वाली नाइट्रीकरण/डीनाइट्रीकरण प्रक्रियाएँ – जैविक नाइट्रीकरण/डीनाइट्रीकरण, नाइट्रोजन हटाने हेतु सबसे अधिक उपयोग में आने वाली विधि है। चूँकि अमोनिया-नाइट्रोजन के ऑक्सीकरण हेतु बड़ी मात्रा में ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, इसलिए एरेशन प्रक्रिया पर होने वाला खर्च, इस नाइट्रोजन-निष्कासन विधि का मुख्य खर्च बन जाता ह शॉर्ट-रेंज नाइट्रिफिकेशन/रीनाइट्रिफिकेशन (अमोनिया नाइट्रोजन को सबनाइट्रेट नाइट्रोजन में ऑक्सीकृत करना, जिसके बाद रीनाइट्रिफिकेशन होता है), न केवल अमोनिया के ऑक्सीकरण हेतु आवश्यक ऑक्सीजन की मात्रा को कम करता है, बल्कि रीनाइट्रिफिकेशन हेतु आवश्यक कार्बन स्रोत की मात्रा को भी कम करता है। रुइज़ा एवं सहयोगियों ने सिंथेटिक अपशिष्ट जल (जिसमें उच्च मात्रा में अमोनियम नाइट्रोजन होता है) का उपयोग करके, सब-ऑक्साइड लवणों के संचय हेतु सर्वोत्तम परिस्थितियों का निर्धारण किया। एसिडाइट्स के संचय हेतु, pH एक महत्वपूर्ण नियंत्रण मापदंड नहीं है; क्योंकि pH 6.45 से 8.95 के बीच होने पर समस्त नाइट्रीकरण प्रक्रियाएँ एसिडाइट्स के रूप में ही होती हैं। जब pH 8.95 हो जाता है, तो नाइट्रीकरण प्रक्रिया रुक जाती है, एवं अमोनियम नाइट्रोजन का संचय होने लगता है। जब DO = 0.7 मिलीग्राम/लीटर होता है, तो 65% अमोनियम नाइट्रोजन, अमोनियम ऑक्साइड के रूप में संचित हो जाता है; एवं अमोनियम नाइट्रोजन का रूपांतरण दर 98% से अधिक होती है। DO1.7 मिलीग्राम/लीटर होने पर, सभी नाइट्रेट *ao एसिड रूप में परिवर्तित हो जाते हैं। लियू जुनशिन एवं अन्य लोगों ने, कम कार्बन-नाइट्रोजन अनुपात वाले उच्च सांद्रता वाले अमोनियम नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल के लिए, नाइट्राइट-आधारित एवं *AO एसिड-आधारित विधियों से नाइट्रोजन हटाने की प्रभावशीलता की तु परीक्षणों के परिणामों से पता चला कि सब-एसिड प्रकार की नाइट्रोजन हटाने की प्रक्रिया, कुल नाइट्रोजन हटाने की दक्षता में काफी सुधार करती है; अमोनियम नाइट्रोजन एवं नाइट्रेट नाइट्रोजन की मात्रा में लगभग आधा गुना वृद्धि हो जाती है इसके अलावा, pH एवं अमोनिया नाइट्रोजन की सांद्रता जैसे कारक, नाइट्रोजन हटाने की प्रक्रिया पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं। 　　लियू चाओशियांग एवं अन्य वैज्ञानिकों द्वारा कोकिंग अपशिष्ट जल के शोर्ट-रेंज नाइट्रीफिकेशन/डीनाइट्रीफिकेशन उपचार संबंधी प्रयोगों के परिणामों से पता चला कि, जब इनपुट जल में COD, अमोनियम नाइट्रोजन, TN एवं फेनॉल की सांद्रता क्रमशः 1201.6, 510.4, 540.1, 110.4 मिलीग्राम/लीटर होती है, तो आउटपुट जल में इन पदार्थों की औसत सांद्रता क्रमशः 197.1, 14.2, 181.5, 0.4 मिलीग्राम/लीटर होती है। इस प्रकार, इन पदार्थों को हटाने की दर क्रमशः 83.6%, 97.2%, 66.4%, 99.6% है। सामान्य जैविक नाइट्रोजन-निष्कासन प्रक्रियाओं की तुलना में, इस प्रक्रिया में अमोनिया-नाइट्रोजन का स्तर अधिक होता है; कम C/N अनुपात की स्थितियों में भी इस प्रक्रिया द्वारा TN को हटाने की दर बढ़ जाती है। 3.2 एनारोबिक अमोनिया ऑक्सीकरण (ANAMMOX) एवं पूर्ण स्वपोषी नाइट्रोजन निष्कासन (CANON) – एनारोबिक अमोनिया ऑक्सीकरण, ऐसी प्रक्रिया है जिसमें अवायवीय परिस्थितियों में अमोनिया, नाइट्राइट को इलेक्ट्रॉन ग्रहीता के रूप में उपयोग करके सीधे नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित हो जाता है। ANAMMOX की जैव-रासायनिक प्रतिक्रिया इस प्रकार है: NH4++NO2－→N2↑+2H2O। ANAMMOX बैक्टीरिया, विशेष रूप से अवायवीय/स्वपोषी बैक्टीरिया हैं; इसलिए ये NO2－ एवं कम C/N अनुपात वाले अमोनियम-युक्त अपशिष्ट जल के उपचार हेतु बहुत ही उपयुक्त हैं। पारंपरिक विधियों की तुलना में, एनारोबिक अमोनिया ऑक्सीकरण आधारित नाइट्रोजन निष्कासन विधि में प्रक्रिया सरल है; इसमें किसी बाहरी कार्बन स्रोत की आवश्यकता नहीं होती। इससे द्वितीयक प्रदूषण भी रोका जा सकता है, एवं इसके उपयोग की संभावनाएँ भी बहुत अच्छी हैं। एनारोबिक अमोनिया ऑक्सीकरण के उपयोग के मुख्य रूप दो हैं – CANON प्रक्रिया, एवं मध्यम तापमान वाली नाइट्रोसिफिकेशन प्रक्रिया (SHARON) के साथ संयोजन में इसका उपयोग, जिससे SHARON-ANAMMOX संयुक्त प्रक्रिया बनती है। कैनन प्रक्रिया, ऑक्सीजन-सीमित परिस्थितियों में, पूर्ण स्वपोषी सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके अमोनियम नाइट्रोजन एवं सबनाइट्रेटों को एक साथ हटाने की एक विधि है। प्रतिक्रिया-प्रक्रिया के दृष्टिकोण से, यह SHARON एवं ANAMMOX प्रक्रियाओं का संयोजन है; ऐसी प्रतिक्रियाएँ एक ही रिएक्टर में होती हैं। मेंग लियाओ एवं अन्य लोगों ने शेनज़ेन शहर के शियापिंग सॉलिड वेस्ट डंपिंग ग्राउंड में स्थित फिल्ट्रेशन प्लांट का निरीक्षण किया। वहाँ घुलनशील ऑक्सीजन की मात्रा लगभग 1 मिलीग्राम/लीटर रही, जबकि इनलेट वाटर में अमोनिया नाइट्रोजन की मात्रा स्लीकर्स एवं सहयोगियों के अध्ययनों से पता चला है कि ANAMMOX एवं CANON प्रक्रियाएँ दोनों ही गैस-उत्पन्नकारी रिएक्टरों में अच्छी तरह से कार्य कर सकती हैं, एवं इनके द्वारा नाइट्रोजन का रूपांतरण भी उच्च दर पर हो सकता है। घुलनशील ऑक्सीजन के स्तर को लगभग 0.5 मिलीग्राम/लीटर पर नियंत्रित रखा जाता है। गैस-एक्सट्रैक्शन तरीके वाले रिएक्टरों में, ANAMMOX प्रक्रिया द्वारा नाइट्रोजन हटाने की दर 8.9 किलोग्रामएन/ (मी³·दिन) होती है; जबकि CANON प्रक्रिया द्वारा यह दर 1.5 किलोग्रामएन/ (मी³·दिन) होती है। 3.3 ऑक्सीजन-आधारित एंटीनाइट्रिफिकेशन
पारंपरिक नाइट्रोजन-निष्कासन सिद्धांत के अनुसार, एंटीनाइट्रिफिकेशन करने वाले बैक्टीरिया उप-विषम ऑक्सीजन-प्रेमी बैक्टीरिया होते हैं। ऑक्सीजन उपस्थित होने पर इनकी श्वसन श्रृंखला में ऑक्सीजन ही अंतिम इलेक्ट्रॉन-ग्रहणकर्ता होती है; जबकि ऑक्सीजन की कमी होने पर *AO एसिड रूटाइड ही अंतिम इलेक्ट्रॉन-ग्रहणकर्ता बन जाता है। इसलिए, यदि एंटीनाइट्रिफिकेशन अभिक्रिया की जानी है, तो इसे ऑक्सीजन-रहित वातावरण में ही किया जाना आव हाल के वर्षों में, ऑक्सीजन-आधारित रिनिट्रिफिकेशन प्रक्रिया की खोज एवं रिपोर्टिंग लगातार होती रही है, जिसके कारण इस प्रक्रिया पर लोगों का ध्यान बढ़ता जा र कुछ ऑक्सीजन-प्रेमी एंटीनाइट्रिफिकेशन बैक्टीरिया अलग किए जा चुके हैं; इनमें से कुछ बैक्टीरिया ऑक्सीजन-प्रेमी एंटीनाइट्रिफिकेशन एवं हेटेरोट्रोफिक नाइट्रिफिकेशन दोनों क्रियाएँ एक साथ कर सकते हैं (जैसे कि रॉबर्टसन एवं सहयोगियों द्वारा अलग किया गया Tpantotropha.LMD82.5)। इस तरह, एक ही रिएक्टर में वास्तविक अर्थों में सिंक्रोनस नाइट्रीफिकेशन/नाइट्रिडेशन प्रक्रिया संभव हो जाती है; इससे प्रक्रिया सरल हो जाती है, एवं ऊर्जा की बचत भी होती है। 　　जिया जियानहुई एवं अन्य लोगों ने अमोनिया-नाइट्रोजन युक्त अपशिष्ट जल के उपचार हेतु सीक्वेंशियल बैच रिएक्टरों का उपयोग किया। परीक्षणों के परिणामों से ऑक्सीजन-आधारित रिडक्शन प्रक्रिया की उपस्थिति की पुष्टि हुई। मिश्रण में घुली हुई ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ने के साथ ही नाइट्रोजन हटाने की क्षमता कम हो जाती है; जब घुली हुई ऑक्सीजन की मात्रा 0.5 मिलीग्राम/लीटर होती है, तो कुल नाइट्रोजन को हटाने की दर 66.0% तक हो जाती है। 　　झाओ जोंगशेंग एवं अन्य वैज्ञानिकों द्वारा किए गए निरंतर प्रयोगों से पता चला है कि उच्च सांद्रता वाले अमोनियम नाइट्रोजन युक्त तरल पदार्थों के मामले में, सामान्य एक्टिव स्लज प्रणाली के द्वारा ऑक्सीजन-आधारित रिडक्टिव नाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया के द्वारा कुल नाइट्रोजन को 10% से अधिक तक नाइट्रीकरण अभिक्रिया की गति, घुलनशील ऑक्सीजन की सांद्रता में कमी के साथ कम हो जाती है। ； एंटीनाइट्रिफिकेशन अभिक्रिया की गति, घुलनशील ऑक्सीजन की सांद्रता में कमी के साथ बढ़ जाती है। नाइट्रीकरण एवं रिनाइट्रीकरण की गतिशीलता संबंधी विश्लेषणों से पता चलता है कि, जब घुलनशील ऑक्सीजन की मात्रा लगभग 0.14 मिलीग्राम/लीटर होती है, तब नाइट्रीकरण एवं रिनाइट्रीकरण की दरें समान हो जाती हैं; ऐसी स्थिति में “सिंक्रोनस नाइट्रीकरण-रिनाइट्रीकरण” घटना घटित होती है। इसकी दर 4.7 मिलीग्राम/(लीटर·घंटा) है, जबकि नाइट्रीकरण अभिक्रिया के लिए KN = 0.37 मिलीग्राम/लीटर है। ； एंटीनाइट्रिफिकेशन अभिक्रिया के लिए KD = 0.48 मिलीग्राम/लीटर है। 　　एंटीनाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया के दौरान N2O नामक ग्रीनहाउस गैस उत्पन्न होती है, जिससे नया प्रदूषण उत्पन्न होता है। इस संबंध में अभी तक पर्याप्त अध्ययन नहीं किए गए हैं; कई तकनीकें अभी भी प्रयोगशाला स्तर पर ही हैं। वास्तविक इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में इनका उपयोग करने हेतु और अध्ययन की आवश्यकता है। इसके अलावा, “पूर्ण-स्व-पोषी नाइट्रोजन-निर्मूलन प्रक्रिया”, “समकालिक नाइट्रीकरण/डीनाइट्रीकरण” जैसी प्रक्रियाएँ भी अभी परीक्षणात्मक चरण में ही हैं; लेकिन इनका उपयोग करने की बहुत संभावनाएँ हैं।