अपशिष्ट जल शोधन तकनीक संबंधी मूलभूत प्रश्नोत
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इस पोस्ट को सबसे अंत में zhaolijun ने 2016-5-10 08:37 पर संपादित किया।1. जब जैव-रासायनिक विधि से अपशिष्ट जल का शोधन किया जा रहा हो, एवं जैव-रासायनिक टैंक पर अतिरिक्त भार पड़ने के कारण सूक्ष्मजीव क्षतिग्रस्त हो जाएं, तो क्या उपाय किए जाने चाहिए? जैव-रासायनिक टैंकों में, संचालन के दौरान, जब सूक्ष्मजीवों पर पानी की मात्रा/सांद्रता जैसे कारकों का दबाव पड़ता है, तो COD हटाने की दर में अचानक गिरावट आ जाती है। गंभीर स्थिति में, जैविक भराव सामग्री से सीवेज अलग हो जाता है, जिससे निकलने वाला पानी गंदा हो जाता है। ऐसी स्थिति में तुरंत पानी देना बंद कर देना चाहिए, एवं सल्फर लोड को कम करने हेतु बायोकेमिकल टैंक में पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन डालना आवश्यक है। पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन की मात्रा, प्रति 100 मीटर³ बायोकेमिकल टैंक की क्षमता के हिसाब से 10 किलोग्राम होनी चाहिए। जब सीवेज की अवक्षेपण क्षमता पुनः सामान्य हो जाती है, तो “सीवेज के प्रजनन हेतु त्वरित विधि” का उपयोग किया जा सकता है। इस विधि में जैव-रासायनिक टैंक में घरेलू अपशिष्ट जल, खाली शराब, या सूखे आटे से बना गीला पेस्ट डाला जाता है। प्रति 100 मीटर³ जैव-रासायनिक टैंक की क्षमता के हिसाब से 5-10 किलोग्राम सूखा आटा डाला जाता है। 2-3 दिनों बाद पानी डालना शुरू किया जाता है, एवं धीरे-धीरे पानी की मात्रा बढ़ाई जाती है, जब तक कि सूक्ष्मजीव पुनः सामान्य अवस्था में न आ जाएँ। 2. छुट्टियों के कारण या अस्थायी रूप से उत्पादन बंद होने के कारण जब कोई औद्योगिक अपशिष्ट जल उत्पन्न ही न हो, तो जैव-रासायनिक टैंक कैसे काम करेगा? छुट्टियों के दौरान या अस्थायी रूप से उत्पादन बंद होने के कारण अपशिष्ट जल उत्पन्न न होने की स्थिति *** कंपनी में अक्सर देखने को मिलती है। ऐसी स्थितियों में, हम जैव-रासायनिक टैंक में घरेलू अपशिष्ट जल डाल सकते हैं, या नदी का पानी भी डाल सकते हैं; साथ ही सूखे आटे से बने पेस्ट का उपयोग करके सूक्ष्मजीवों के विकास एवं प्रजनन को बनाए रख सकते हैं। बायोकेमिकल टैंक में, प्रति 100 घन मीटर आयतन के हिसाब से 5-10 किलोग्राम सूखा आटा डाला जा सकता है; या फिर अपशिष्ट अल्कोहल भी इसी अनुपात में डाला जा सकता है। प्रतिदिन 4-8 घंटे तक ऑक्सीजन दी जानी चाहिए। 4. शीतकाल में बायोकेमिकल टैंक कैसे कार्य करता है?
हम जानते हैं कि सूक्ष्मजीवों के विकास एवं प्रजनन हेतु उपयुक्त तापमान 16-30°C है। जब तापमान 10°C से नीचे आ जाता है, तो अपशिष्ट जल के शुद्धीकरण की प्रक्रिया कमजोर हो जाती है। आम तौर पर, प्रत्येक 10°C की गिरावट पर COD के निवारण दर में 10% की कमी आ जाती है। तो सर्दियों में, बायोकेमिकल टैंक कैसे काम करता है? एक तरीका यह है कि नियंत्रण टैंक में भाप प्रवाहित की जाए, ताकि जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं हेतु आवश्यक तापमान बढ़ सके। ； दूसरी विधि यह है कि बायोकेमिकल टैंक में अतिरिक्त जैविक अपशिष्ट मिलाया जाए; इससे अपशिष्ट की सांद्रता बढ़ेगी एवं अपशिष्ट भार कम होगा। यदि पानी का तापमान 6-7°C पर बना रहे, तो सक्रिय जैविक अपशिष्ट अपना शुद्धिकरण कार्य प्रभावी रूप से कर सकेगा। 5. स्लज पूल में मौजूद स्लज को कैसे निर्जलीकृत किया जाता है? कचरे को पानी से अलग करने की मुख्य विधियों में वैक्यूम फिल्ट्रेशन, प्रेशर फिल्ट्रेशन, सेंट्रीफ्यूजेशन एवं प्राकृतिक सुखाने की विधि शामिल हैं। शंघाई शिनयी बैलुडा फार्मास्यूटिकल्स लिमिटेड, दबाव-फिल्ट्रेशन विधि का उपयोग करती है। इस विधि में, विशेष उपकरणों – प्लेट-फ्रेम फिल्टरेटरों के द्वारा सिस्टम में उत्पन्न होने वाले रासायनिक कचरे एवं अवशिष्ट कचरे को दबाव डालकर फिल्टर किया जाता है। ऐसा करने से कचरे में मौजूद जल की मात्रा आम तौर पर 80-85% तक कम हो जाती है। 6. SBR जैव-रासायनिक टैंक में मौजूद अतिरिक्त सीवेज को सीवेज टैंक में कैसे भेजा जाए? एसबीआर जैव-रासायनिक टैंक में मौजूद अतिरिक्त सीवेज को नियमित रूप से सीवेज टैंक में भेजना आवश्यक है; अन्यथा इससे एसबीआर जैव-रासायनिक टैंक की सामान्य कार्यप्रणाली प्रभावित होगी, एवं जैव-रासायनिक प्रक्रिया से प्राप्त पानी की गुणवत्ता भी कीचड़ निकालते समय, पहले SBR जैव-रासायनिक टैंक एवं कीचड़ टैंक के बीच के पाइपों के वाल्व खोल दिए जाते हैं। इसके बाद, SBR टैंक में मौजूद पानी के दबाव का उपयोग करके शेष कीचड़ को कीचड़ टैंक में भेज दिया जाता है। कीचड़ निकालने की प्रक्रिया समाप्त होने के बाद, SBR टैंक एवं कीचड़ टैंक के बीच स्थित कीचड़ पाइपलाइन के वाल्वों को बंद कर देना चाहिए। 7. बायोकेमिकल टैंक में पोटैशियम डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट की मात्रा कितनी होनी चाहिए? कार्बन एवं फॉस्फोरस के 100:1 के अनुपात के आधार पर ही इसकी गणना की जाती है (वजन के आधार पर)। वास्तव में, यहाँ “कार्बन” से तात्पर्य BOD5 से ही है। अतः, यदि बायोकेमिकल टैंक में प्रतिदिन 240 टन पानी आता है, एवं BOD5 की सांद्रता 250 मिलीग्राम/लीटर है, तो प्रतिदिन आने वाले पानी में BOD5 की मात्रा 240 × 0.25 = 60 किलोग्राम होगी। प्रतिदिन आवश्यक फॉस्फोरस की मात्रा 60 ÷ 100 = 0.6 किलोग्राम होगी। इसे पोटैशियम डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट के रूप में व्यक्त करने पर यह मात्रा 0.6 × 136 ÷ 31 = 2.6 किलोग्राम/दिन होगी। गणना को आसान बनाने हेतु, हम निम्नलिखित सरलीकृत सूत्र का उपयोग कर सकते हैं। W = BOD5 × Q × 0.044 ÷ 1000
W = COD × B/C × Q × 0.044 ÷ 1000
जहाँ:
COD – जैव-रासायनिक जल में COD का मान है; इसकी इकाई mg/L है। ； BOD5 – यह जैव-रासायनिक अपशिष्ट जल में मौजूद BOD5 की मात्रा है; इसकी इकाई mg/L है। ； B/C – यह एक आयामहीन मान है। ； प्रश्न – जैव-रासायनिक अपशिष्ट जल की मात्रा, इकाई: टन/दिन ； W – पोटैशियम डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट की प्रतिदिन की मात्रा, इकाई: किलोग्राम/दिन ； 8. जब सूक्ष्मजीवों की संख्या में भारी कमी आ जाती है, तो क्या करना चाहिए? जब सूक्ष्मजीव गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं, एवं उनकी बड़ी संख्या में मृत्यु हो जाती है, एवं उन्हें बचाना संभव नहीं रह जाता, तो तुरंत स्थानीय पर्यावरण संरक्षण विभाग को इसकी सूचना देनी आवश्यक है; साथ ही तुरंत ही एक्टिव स्लज को बदलना भी आव फिर कारणों का पता लगाकर, ऐसी घटनाओं के दोबारा होने से रोका जाना चाहिए। 9. बायोकेमिकल टैंक में प्रतिदिन कितना यूरिया डालना चाहिए? उचित पोषण अनुपात है: कार्बन:नाइट्रोजन:फॉस्फोरस = 100:5:1। कार्बन एवं नाइट्रोजन के 100:5 के अनुपात के आधार पर ही यह अनुपात निर्धारित किया जाता है (वजन के आधार पर)। वास्तव में, यहाँ “कार्बन” से तात्पर्य BOD5 से है। अतः, यदि जैव-रासायनिक टैंक में प्रतिदिन 240 टन पानी आता है, एवं BOD5 की सांद्रता 250 मिलीग्राम/लीटर है, तो प्रतिदिन BOD5 की मात्रा 240 टन × 0.25 किलोग्राम/टन = 60 किलोग्राम होगी। प्रतिदिन आवश्यक नाइट्रोजन की मात्रा 60 ÷ 100 × 5 = 3 किलोग्राम होगी। यूरिया के रूप में इसकी मात्रा 3 × 44 ÷ 14 = 9.4 किलोग्राम/दिन होगी। गणना को आसान बनाने हेतु, हम निम्नलिखित सरलीकृत सूत्र का उपयोग कर सकते हैं। W = BOD5 × Q × 0.157 ÷ 1000
W = COD × B/C × Q × 0.157 ÷ 1000
जहाँ:
COD – जैव-रासायनिक जल में COD का मान है; इसकी इकाई mg/L है। ； BOD5 – यह जैव-रासायनिक अपशिष्ट जल में मौजूद BOD5 की मात्रा है; इसकी इकाई mg/L है। ； B/C – यह एक आयामहीन मान है। ； प्रश्न – जैव-रासायनिक अपशिष्ट जल की मात्रा, इकाई: टन/दिन ； W – यूरिया की दैनिक मात्रा, इकाई: किलोग्राम/दिन ； चूँकि *** कंपनी के अपशिष्ट जल में पहले से ही नाइट्रोजन की एक निश्चित मात्रा मौजूद होती है, इसलिए संचालन के दौरान यूरिया मिलाने की आवश्यकता नहीं होती। 10. एडजस्टमेंट टैंक में सीवेज के COD सांद्रता को 700 मिलीग्राम/लीटर से कम रखने की आवश्यकता क्यों है? रेगुलेटिंग टैंक से निकलने वाला अपशिष्ट जल ही बायोकेमिकल प्रवेश जल है; इसकी COD सांद्रता का निर्धारण आमतौर पर प्रयोगात्मक मानों एवं डिज़ाइन मापदंडों के आधार पर किया जाता है। उन अपशिष्ट जलों के लिए, जिन्हें जैव-रासायनिक तरीकों से आसानी से संसाधित किया जा सकता है, ट्रीटमेंट टैंक में उस अपशिष्ट जल का COD स्तर आमतौर पर 1000 मिलीग्राम/लीटर के आसपास ही रहता है। जबकि औद्योगिक अपशिष्ट जलों, खासकर उन अपशिष्ट जलों के लिए, जिन्हें जैविक रूप से विघटित करना कठिन है, उनका COD स्तर आमतौर पर 500-800 मिलीग्राम/लीटर की सीमा में ही रहता है। अन्यथा, जैव-रासायनिक प्रणाली के स्थिर संचालन की गारंटी देना कठिन होगा; साथ ही, उपचारित जल के निर्धारित उत्सर्जन मानदंडों को पूरा करना भी कठिन होगा। शंघाई शिनयी बैलुडा फार्मास्यूटिकल्स लिमिटेड के उत्पादन प्रक्रम में उपयोग होने वाले जैव-रासायनिक तरल पदार्थों की COD सांद्रता (700 मिलीग्राम/लीटर), प्रयोगात्मक मापनों के आधार पर ही निर्धारित की गई है। 11. सीवेज को कैसे प्रशिक्षित/अनुकूलित किया जाए? जैव-रासायनिक कल्चर विकसित करने हेतु आवश्यक समय, अपशिष्ट जल के तापमान एवं गुणवत्ता पर निर्भर जब पानी का तापमान 15°C से अधिक होता है, तो बैक्टीरियों के विकास की प्रक्रिया तेज़ हो जाती है; जबकि पानी का तापमान 15°C से कम होने पर बैक्टीरियों के अनुकूलन में अधिक समय लगता है। इसलिए, बैक्टीरियों के विकास हेतु मई से नवंबर के बीच का समय उपयुक्त माना जाता है (यांग्त्से नदी के क्षेत्र में)। अपशिष्ट जल की गुणवत्ता के हिसाब से, जो जल विषरहित एवं हानिरहित होता है, एवं जिसे आसानी से जैविक रूप से विघटित किया जा सकता है, उसके लिए जैविक विघटन की प्रक्रिया में आमतौर पर 10-20 दिन लगते हैं। जबकि विषाक्त एवं हानिकारक जल, जिसे जैविक रूप से विघटित करना कठिन है, के लिए इस प्रक्रिया में लगभग 30-60 दिन, या उससे भी अधिक समय लगता है। जब स्वच्छ पानी का उपयोग करके परीक्षण पूरा हो जाता है, तो ऐसे अपशिष्ट जल, जिनके जैव-अपघटन की क्षमता अच्छी होती है, में सीधे ही सूक्ष्मजीवों को विकसित किया जा सकता है। ； रासायनिक अपशिष्ट जल, या ऐसे अपशिष्ट जल जिनकी जैव-अपघटन क्षमता कम होती है, के मामले में चरणबद्ध तरीके से जीवाणुओं का प्रजनन किया जाना चाहिए। इसके लिए निम्नलिखित चरण अपनाए जाने चाहिए:
(1) तेज़ गति से प्रजनन। तेज़ वृद्धि का उद्देश्य, सल्फर को जल्दी से फिलर पर विकसित होने में मदद करना है। आम तौर पर, खरीदे गए अपशिष्ट पदार्थों में मौजूद सूक्ष्मजीव, जल निकालने या परिवहन के दौरान कुछ हद तक क्षतिग्रस्त हो जाते हैं। नए वातावरण में उनके लिए पुनर्प्राप्ति एवं वृद्धि हेतु एक अनुकूल वातावरण आवश्यक होता है। यदि इस समय सीधे रासायनिक अपशिष्ट जल का उपयोग किया जाए, तो इसके परिणामस्वरूप सूक्ष्मजीवों की बड़ी संख्या में मृत्यु हो जाएगी। अतः, पहले चरण में जैविक अपशिष्ट जल, ग्लूकोज, या सूखे आटे से बनी चिपचिपी मिश्रण का उपयोग करके सूक्ष्मजीवों का विकास किया जा सकता है। (प्रारंभिक 3-5 दिनों में, प्रत्येक 100 घन मीटर जैविक टैंक के लिए 5-10 किलोग्राम सूखा आटा डाला जा सकता है।) प्रतिदिन दो बार हवा दी जानी चाहिए; प्रत्येक बार 8 घंटे तक हवा देने से सूक्ष्मजीवों का विकास तेजी से होता है। इस विधि को “त्वरित विकास विधि” कहा जाता है। तेज़ वृद्धि की अवधि में, बायोकेमिकल टैंक में मौजूद अपशिष्ट जल को “स्लर्ज ट्रेनिंग पाइप” के माध्यम से बाहर निकाला जा सकता है। पानी निकालने से पहले एरेशन प्रक्रिया बंद कर देनी चाहिए; स्लर्ज के 4-8 घंटे तक नीचे बैठने के बाद ही पानी निकाला जा सकता है। तेज़ वृद्धि की अवधि आमतौर पर 7-10 दिन होती है। जैव-रासायनिक टैंकों में, संचालन के दौरान, जब सूक्ष्मजीवों पर कोई भार पड़ता है, एवं COD हटाने की दर या SV में अचानक कमी आ जाती है, तब भी “तेज़ वृद्धि विधि” का उपयोग करके सूक्ष्मजीवों के पुनरुत्थान एवं विकास में मदद की जा सकती है। (3) अपशिष्ट जल का अनुकूलन। जब सीवेज मटेरियल फिलर पर विकसित हो जाता है, तो प्रतिदिन 100 मीटर³ क्षमता वाले बायोकेमिकल टैंक में 20-30 किलोग्राम तक सूखा आटा डाला जा सकता है। साथ ही, बायोकेमिकल टैंक में जैविक जल या अपशिष्ट जल भी पंप किया जाता है। प्रारंभ में, अपशिष्ट जल की मात्रा को प्रति 100 घन मीटर बायोरिएक्टर के आयतन के हिसाब से 1-2% के अनुपात में पंप किया जा सकता है। इसके बाद, हर दो दिनों में अपशिष्ट जल की मात्रा में 2% की वृद्धि की जा सकती है; ऐसा तब तक किया जाएगा, जब तक कि निर्धारित अपशिष्ट जल मात्रा प्राप्त न हो जाए। जैसे-जैसे अपशिष्ट जल की मात्रा बढ़ती जाती है, ग्लूकोज या सूखे आटे की मात्रा, या घरेलू सीवेज की मात्रा को भी उचित रूप से कम करना आवश्यक है; या फिर अपशिष्ट अल्कोहल को भी उचित अनुपात में ही डाला जा सकता है (1 किलोग्राम अपशिष्ट अल्कोहल के लिए 1.5 किलोग्राम COD)। बैक्टीरिया को प्रशिक्षित करने की अवधि में, हर दिन COD का मापन आवश्यक है। यदि COD कम होने की दर या SV में अचानक गिरावट देखी जाए, तो तुरंत अपशिष्ट जल की मात्रा को कम कर देना चाहिए; जब तक कि COD कम होने की दर 50% से अधिक न हो जाए एवं SV में और कोई गिरावट न हो। जब ऑक्सीजनयुक्त टैंक में सामान्य रूप से अपशिष्ट जल आता है, तो COD को हटाने की दर 80% से अधिक रहती है। यदि उपचारित जल में COD की सांद्रता 200 मिलीग्राम/लीटर से कम होती है, तो इसे इस तरह समझा जा सकता है कि जैव-रासायनिक टैंक सही ढंग से काम कर रहा है। स्लज को अनुकूलित करने की अवधि में, भार (जैसे अधिक मात्रा में पानी, उच्च सांद्रता) के कारण होने वाले प्रभावों से बचना आवश्यक है। जब बैक्टीरिया का विकास पूरा हो जाए, तब ही सामान्य रूप से कार्य किया जा सकता है। 12. बायोकेमिकल टैंक में सीवेज को कैसे डाला जाए? फिल्म कैसे लगाएं? यदि सूखे स्लर्ज का उपयोग करके बैक्टीरिया विकसित किए जाएं, तो सबसे पहले एरेशन टैंक में साफ पानी या नदी का पानी भरा जाता है, एवं उसमें ऑक्सीजन डाली जाती है। इसके बाद, तैयार किए गए सूखे स्लर्ज को धीरे-धीरे एरेशन टैंक में डाला जाता है। सभी सामग्रियों को डालने के बाद, 2-4 घंटों तक ऑक्सीजन देना जारी रखें। ऑक्सीजन देने की प्रक्रिया समाप्त होने के बाद, 2 घंटे तक चुपचाप रहने दें, फिर ऊपर आए हुए तरल पदार्थ को निकाल दें। इस प्रक्रिया को 2-3 बार दोहराया जा सकता है; जब तक कि ऊपर आया हुआ तरल पदार्थ स्वच्छ एवं पारदर्शी न हो जाए। इस प्रक्रिया को “स्लज वॉशिंग”, “स्लज एक्टिवेशन” या “स्लज मेम्ब्रेनिंग” कहा जाता है। सीवेज को सक्रिय करने के बाद, पोषक तत्वों युक्त पानी या कम सांद्रता वाले अपशिष्ट जल का उपयोग करके इसे अनुकूलित किया जाता है। 13. पहली बार, बायोकेमिकल टैंक में कितनी मात्रा में स्लज डालना आवश्यक है? यदि सूखे स्लर्ज का उपयोग करके बैक्टीरिया विकसित किए जाएं, तो हमें जैव-रासायनिक टैंक में स्लर्ज की सांद्रता को लगभग 3 ग्राम/लीटर, अर्थात् 3 किलोग्राम/मी³ रखना होगा। चूँकि सूखे स्लर्ज में जल-सांद्रता 80% होती है, इसलिए एरेशन टैंक में कम से कम 15 किलोग्राम/मी³ की मात्रा में सूखा स्लर्ज डालना आवश्यक है। अर्थात् 100 मी³ के टैंक में लगभग 1.5 टन सूखा स्लर्ज डालना होगा। 14. बायोकेमिकल टैंक में किस प्रकार की सक्रिय सीवेज का उपयोग किया जाना चाहिए? अर्थात्, सक्रिय अवसाद का विकास तब होता है, जब सक्रिय अवसाद बनाने वाले सूक्ष्मजीवों को उचित वृद्धि की परिस्थितियाँ प्रदान की जाती हैं। ऐसी परिस्थितियों में, कुछ समय बाद सक्रिय अवसाद बनना शुरू हो जाता है; इसकी मात्रा भी धीरे-धीरे बढ़ती जाती है, और अंततः वह ऐसी सांद्रता तक पहुँच जाता है, जिसकी अपशिष्ट जल के उपचार हेतु आवश्यकता होती है। घरेलू सीवेज ट्रीटमेंट प्लांटों में बैक्टीरिया विकसित करने की प्रक्रिया काफी सरल होती है; जबकि विषाक्त/हानिकारक औद्योगिक अपशिष्ट जल में ऐसा करना काफी कठिन होता है। ऐसी स्थितियों में स्लज को अनुकूलित करने में भी अधिक समय लगता है। आम तौर पर, औद्योगिक अपशिष्ट जल के लिए हम “शुष्क स्लज” का उपयोग बैक्टीरिया विकसित करने हेतु करते हैं… यानी, सामान्य रूप से कार्यरत सीवेज ट्रीटमेंट प्लांटों से प्राप्त शुष्क स्लज (जिसमें जल-सांद्रता लगभग 80% होती है; डिहाइड्रेशन के दौरान कोई रसायन नहीं डाला जाता) का उपयोग बैक्टीरिया विकसित करने हेतु किया जाता है। ताकि बैक्टीरिया जल्द से जल्द विषाक्त/हानिकारक औद्योगिक अपशिष्ट जल के अनुकूल हो सकें, ऐसे में उसी प्रकार के, या उसी तरह के सीवेज शोधन संयंत्रों में निकाले गए सूखे कचरे को ही बैक्टीरिया के स्रोत के रूप में उपयोग में लाना बेहतर होगा। 15. न्यूट्रलाइजेशन सेडिमेंटेशन टैंक से कीचड़ को कैसे निकाला जाता है? जब न्यूट्रलाइजेशन एवं अवक्षेपण टैंक में मौजूद अपशिष्ट जल में चूना मिलाकर इसे अवक्षेपित किया जाता है, तो कीचड़ एवं जल पूरी तरह से अलग हो जाते हैं; रासायनिक अवशेष भी रिएक्शन टैंक के निचले भाग में जम जाते हैं। कीचड़ निकालते समय, पहले सेडिमेंटेशन टैंक के नीचे स्थित कीचड़-पाइपों के वाल्व एवं सेडिमेंटेशन टैंक के ही कीचड़-पाइपों के वाल्व खोल देने चाहिए। जल-दबाव का उपयोग करके कीचड़ को रिएक्शन टैंक से बाहर निकालकर सेडिमेंटेशन टैंक में भेजा जाता है। कीचड़ निकालने की प्रक्रिया पूरी होने के बाद, दोनों टैंकों के कीचड़-पाइपों के वाल्व बंद कर देने चाहिए। फिर सीवेज वाल्व खोलकर शुद्ध तरल पदार्थ को नियंत्रण टैंक में डाला जाता है। न्यूट्रलाइजेशन सेडिमेंटेशन टैंक में एक डेकेंटर लगा होता है। इसकी संरचना ऐसी है कि रबर के वलय के नीचे एक नली लगी होती है; इस नली का दूसरा छोर टैंक के निचले हिस्से में स्थित अपशिष्ट जल निकासी नली से जुड़ा होता है। इसका कार्य-तंत्र यह है कि रबर का वलय पानी की सतह पर तैरता रहता है, एवं पानी के ऊपर-नीचे होने के साथ ही यह भी ऊपर-नीचे होता रहता ह चूँकि कीचड़ एवं पानी का अलगाव हमेशा पानी की सतह से ही शुरू होता है, इसलिए जैसे ही पानी की सतह पर शुद्ध तरल पदार्थ बनता है, वह नली के माध्यम से टैंक से बाहर निकल जाता है। इस प्रकार, जल निकासी एवं कीचड़-पानी का अलगाव एक ही समय में होता है; इसलिए कीचड़ को पूरी तरह अलग करने का इंतज़ार करने की आवश्यकता नहीं होती, जिससे समय की बचत होती है। हालाँकि, इसे संचालित करते समय ध्यान रखना आवश्यक है कि मिश्रण को मिलाते समय, वॉटर स्किमर को पानी की सतह से ऊपर रखना चाहिए, ताकि कीचड़ नली में न जा सके। 16. न्यूट्रलाइजेशन/सेडिमेंटेशन टैंक से निकलने वाले पानी का pH मान क्यों जरूर 9 से अधिक होना चाहिए? लोहा-कार्बन युक्त अपशिष्ट जल में बड़ी मात्रा में फेरस सल्फेट होता है। यदि इसे हटाया न गया, तो इससे बायोकेमिकल टैंकों में मौजूद सूक्ष्मजीवों की वृद्धि एवं प्रजनन प्रभावित होगा। इसलिए हमें चूने का उपयोग करके अपशिष्ट जल के pH मान को 5-6 से बढ़ाकर 9 से अधिक करना होगा; ताकि जल में घुलनशील फेरस सल्फेट, अघुलनशील हाइड्रॉक्साइड ऑफ फेरस एवं कैल्शियम सल्फेट में बदल जाए। इसके बाद कोएग्युलेशन विधि के द्वारा इन पदार्थों को नीचे गिरा दिया जाता है, ताकि बायोकेमिकल टैंकों में जाने वाले अपशिष्ट जल में फेरस सल्फेट न रहे। हाइड्रॉक्साइड आयरन के अवक्षेपों का निर्माण मुख्य रूप से अपशिष्ट जल के pH मान पर निर्भर है। जब अपशिष्ट जल का pH मान 6.5 होता है, तो हाइड्रॉक्साइड आयरन का कुछ हिस्सा अवक्षेपित होने लगता है। लेकिन अपशिष्ट जल में मौजूद हाइड्रॉक्साइड आयरन को पूरी तरह से अवक्षेपित करने हेतु, अपशिष्ट जल का pH मान 9.7 होना आवश्यक है। अतः, न्यूट्रलाइजेशन के दौरान अपशिष्ट जल का pH मान 9 से अधिक रखना आवश्यक है; ऐसा करने से बायोकेमिकल टैंक में आने वाले अपशिष्ट जल में फेरस आयनों की मात्रा को न्यूनतम स्तर पर रखा जा सकता है। 17. पतला सल्फ्यूरिक अम्ल कैसे तैयार करें? सबसे पहले, अपशिष्ट एसिड तैयार करने वाले टैंक में साफ पानी डालें। इसके बाद, धीरे-धीरे 98% घनत्व वाला सल्फ्यूरिक एसिड डालें, ताकि 50%-60% घनत्व वाला पतला सल्फ्यूरिक एसिड तैयार हो जाए। पतले सल्फ्यूरिक एसिड तैयार करते समय निम्नलिखित तीन बातों का ध्यान रखना आवश्यक है: 98% घना सल्फ्यूरिक एसिड हो या तैयार किया गया पतला सल्फ्यूरिक एसिड, दोनों ही अत्यधिक क्षारक होते हैं। 98% सल्फ्यूरिक एसिड में तो अत्यधिक जल-अवशोषण क्षमता भी होती है; इससे त्वचा को चोट पहुँच सकती है। इसलिए, काम करते समय हमेशा उचित सुरक्षा उपकरण पहनना आवश्यक है। गाढ़े सल्फ्यूरिक एसिड को पतला करने की प्रक्रिया में बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है। इसलिए, गाढ़े सल्फ्यूरिक एसिड में पानी डालना बिल्कुल भी उचित नहीं है; बल्कि गाढ़े सल्फ्यूरिक एसिड को ही धीरे-धीरे पानी में मिलाना चाहिए। चूँकि गाढ़े सल्फ्यूरिक एसिड को पतला करने की प्रक्रिया में बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है, इसलिए तैयारी हेतु उपयोग में आने वाले प्लास्टिक के उत्पादों (जैसे पानी के पंप, पाइप आदि) को पहले ही हटा देना आवश्यक है; ताकि वे गर्मी के कारण विकृत न हों एवं क्षतिग्रस्त न हों। 18. अपशिष्ट जल के शोधन हेतु कौन-कौन से रासायनिक पदार्थों की आवश्यकता होती है? ***उपचार स्टेशनों में उपयोग होने वाली दवाओं/रसायनों की मात्रा संबंधी जानकारी (संदर्भ हेतु)
| औषधि/रसायन का नाम | मानक | आवश्यक मात्रा | बाजार मूल्य |
|——|——|——|——|
98% सल्फ्यूरिक एसिड (औद्योगिक उपयोग हेतु) | 20 किग्रा/दिन | 0.5 रुपये/किग्रा |
कैल्शियम ऑक्साइड (CaO >93%), 25 किग्रा पैकेज में | 12.5 किग्रा/दिन | 0.75 रुपये/किग्रा |
पोटैशियम डाइहाइड्रोफॉस्फेट | 2-3 किग्रा/दिन | 5 रुपये/किग्रा |
ग्रेन्युलर एक्टिवेटेड कार्बन – 17# ग्रेन, Φ3-4, L=4-8 मिमी | 5 टन/1-2 वर्ष | 2500 रुपये/किग्रा |
पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन – 670 मॉडल, 20 किग्रा पैकेज में | 100 किग्रा | 6000 रुपये/किग्रा |
कास्ट आयरन के टुकड़े | 25 टन/1-2 वर्ष | 1100 रुपये/किग्रा |
जैव-रासायनिक कचरा (जिसमें जल-सांद्रता 81% है) | 10 टन (एक बार में) | 150 रुपये/किग्रा |
19. सीवेज डिहाइड्रेशन सिस्टम में कौन-कौन से मुख्य तकनीकी संकेतक होते हैं? अपशिष्ट जल के उपचार की क्षमता: 8 टन/दिन
जल निकासी से पहले अपशिष्ट जल की सांद्रता: 3%
जल निकासी के बाद अपशिष्ट जल की सांद्रता: 20%
20. जैव-रासायनिक उपचार प्रक्रिया में कौन-कौन से मुख्य तकनीकी संकेतक होते हैं? (1) नियंत्रण टैंक
अधिकतम जल संग्रहण क्षमता: 120 टन
pH मान: 6-8
COD नियंत्रण सीमा: 700 मिलीग्राम/लीटर
BOD5 नियंत्रण सीमा: 250 मिलीग्राम/लीटर
(2) जैव-रासायनिक संपर्क ऑक्सीकरण टैंक
संचालन विधि: निरंतर प्रवाह विधि
अधिकतम जल शोधन क्षमता: 120 टन/दिन
जल के ठहरने का समय: 20 घंटे
वायुयुक्तीकरण का समय: ≥16 घंटे
निकलने वाले जल में COD मान: ≤300 मिलीग्राम/लीटर
(3) SBR जैव-रासायनिक टैंक
संचालन विधि: आंतरालिक संचालन विधि
अधिकतम जल शोधन क्षमता: 120 टन/दिन
जल के ठहरने का समय: 20 घंटे
इनलेट जल का समय: 6 घंटे
वायुयुक्तीकरण का समय: 4 घंटे
डिस्चार्ज जल का समय: 2 घंटे
निकलने वाले जल में COD मान: ≤100 मिलीग्राम/लीटर
निकलने वाले जल में BOD5 मान: ≤30 मिलीग्राम/लीटर
21. पूर्व-शोधन प्रक्रिया में कौन-कौन से मुख्य तकनीकी संकेतक होते हैं? (1) आयरन-कार्बन इलेक्ट्रोलिसिस सेल
प्रक्रिया में उपयोग होने वाले गाढ़े अपशिष्ट जल की मात्रा: 20 टन/दिन
इनलेट पानी का pH: 2-3
आउटलेट पानी का pH: 5-6
प्रतिक्रिया समय: >8 घंटे
(2) न्यूट्रलाइजेशन/सेडिमेंटेशन टैंक
प्रक्रिया में उपयोग होने वाले गाढ़े अपशिष्ट जल की मात्रा: 20 टन/दिन
इनलेट पानी का pH: 5-6
आउटलेट पानी का pH: >9
चूने के पाउडर की मात्रा: 0.8 किलोग्राम/टन अपशिष्ट जल
न्यूट्रलाइजेशन समय: 2 घंटे
22. पूरी अपशिष्ट जल शोधन प्रक्रिया को कितने चरणों में विभाजित किया गया है? पूरी अपशिष्ट जल शोधन प्रक्रिया दो चरणों में विभाजित है: प्रारंभिक उपचार चरण (आयरन-कार्बन माइक्रोइलेक्ट्रोलिसिस – न्यूट्रलाइजेशन एवं कोगुलेशन) एवं जैविक उपचार चरण (बायोलॉजिकल कॉन्टैक्ट ऑक्सीडेशन टैंक – SBR जैविक प्रक्रिया)। 23. बायोकार्बन विधि (PACT विधि) क्या है? कुछ ऐसे औषधीय अपशिष्ट जल हैं, जिन्हें जैविक रूप से विघटित करना कठिन है। ऐसे अपशिष्ट जल के उपचार के बाद भी, उसमें मौजूद COD का स्तर **प्रथम श्रेणी के उत्सर्जन मानदंडों (100 मिलीग्राम/लीटर) से नीचे लाना कठिन है। इसलिए, उपचारित जल में मौजूद अशुद्धियों को हटाने हेतु कणिकाकृत सक्रिय कार्बन का उपयोग आवश्यक है। लेकिन, कणीय एक्टिवेटेड कार्बन द्वारा अपशिष्ट जल के शोधन हेतु उपयोग की जाने वाली इस विधि में एक गंभीर कमी है – अर्थात् इसकी लागत बहुत अधिक है। इसका मूल कारण यह है कि कणीय एक्टिवेटेड कार्बन, COD को अवशोषित करने की क्षमता लगभग 10% ही रखता है (वजन-प्रतिशत के हिसाब से)। अर्थात्, एक टन एक्टिवेटेड कार्बन, अपशिष्ट जल में मौजूद COD के लगभग 100 किलोग्राम ही अवशोषित कर सकता है। चूँकि कणिकामय सक्रिय कार्बन को पुनर्उपयोग में लाना कठिन है एवं इसके उपचार हेतु लागत अधिक है, इसलिए देश में कणिकामय सक्रिय कार्बन के उपचार तकनीकों का उपयोग अभी तक व्यापक रूप से नहीं हो पाया है। तो, क्या ऐसी नई तकनीक विकसित की जा सकती है, जिससे सक्रिय कार्बन की गतिशील अवशोषण क्षमता में काफी वृद्धि हो सके, एवं अपशिष्ट जल के उपचार की लागत में भी कमी आ सके? ड्यूपॉन्ट कंपनी द्वारा सबसे पहले विकसित की गई “पाउडर्ड एक्टिवेटेड कार्बन ट्रीटमेंट प्रक्रिया” इस नई तकनीक का एक उदाहरण है। बायोकार्बन विधि को “पीएसीटी विधि” या “पीएसीएसबीआर जैव-रासायनिक विधि” भी कहा जाता है। विदेशों में इसे सीवेज के जैव-रासायनिक उपचार हेतु सबसे आशाजनक नई विधि माना जाता है। जैव-रासायनिक प्रक्रिया में, पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन को एरिएशन टैंक में डाला जाता है; इसके बाद यह कार्बनयुक्त कचरे के साथ मिल जाता है। कचरा-संघनन टैंक से निकलने वाले अवशिष्ट कचरे को कचरा-निर्जलीकरण उपकरणों में भेजा जाता है। एरोबिक टैंक में, सक्रिय कार्बन पाउडर की सतह पर सक्रिय सीवेज चिपक जाता है। सक्रिय कार्बन पाउडर के बड़े सतही क्षेत्रफल एवं उसकी उच्च अवशोषण क्षमता के कारण, सीवेज की अवशोषण क्षमता में वृद्धि हो जाती है। विशेष रूप से, सक्रिय सीवेज एवं सक्रिय कार्बन पाउडर की सतह के बीच घुलनशील ऑक्सीजन एवं अपघटनशील पदार्थों की सांद्रता में काफी वृद्धि हो जाती है; इससे COD के अपघटन की दर भी बढ़ जाती है। आम तौर पर, PACT सिस्टम में एक्टिवेटेड कार्बन द्वारा COD को अवशोषित करने की क्षमता 100-350% (वजन-प्रतिशत) होती है; अर्थात्, एक किलोग्राम पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन 1.0-3.5 किलोग्राम COD को अवशोषित कर सकता है। इसके अलावा, PACT विधि ऐसे विषाक्त एवं हानिकारक कार्बनिक प्रदूषकों को भी नष्ट कर सकती है, जिन्हें जैविक रूप से नष्ट करना कठिन है। हमारे इंजीनियरिंग परीक्षणों के अनुभव के आधार पर, SBR ऑक्सीकरण जैविक टैंक में नियमित रूप से (हर 15-30 दिनों में) निर्धारित मात्रा में पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन डालने से बेहतरीन उपचार परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं। वास्तव में, पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन एवं ग्रेन्युलर एक्टिवेटेड कार्बन की अधिशोषण प्रक्रिया एक ही होती है। लेकिन SBR जैव-रासायनिक टैंक में पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन डालने से निम्नलिखित फायदे होते हैं: निवेश लागत में कमी। ； इसका उपयोग आसान एवं सरल है। ； एक्टिवेटेड कार्बन का उपयोग-दर अधिक है। ； इस विधि से, पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन पर जैविक झिल्लियाँ बनने से होने वाली रुकावटों, एवं पानी निकलने की दर पर पड़ने वाले नकारात्मक प्रभावों से बचा जा सकता है। पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन-एक्टिव स्लज सिस्टम में, एक्टिव स्लज पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन की सतह पर चिपक जाता है। पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन के बड़े सतही क्षेत्रफल एवं उसकी उच्च अवशोषण क्षमता के कारण, एक्टिव स्लज एवं पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन की सतह के बीच घुलनशील ऑक्सीजन एवं अपघटनशील पदार्थों की सांद्रता में काफी वृद्धि हो जाती है; इससे COD के अपघटन की दर भी बढ़ जाती है। आम तौर पर, सीओडी को हटाने से (अपशिष्ट जल के प्रकार के आधार पर), 10-40% तक सुधार हो सकता है। ； चूँकि अपशिष्ट जल में मौजूद विषाक्त/हानिकारक कार्बनिक पदार्थ पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन द्वारा अवशोषित हो जाते हैं, इसलिए अपशिष्ट जल में ऐसे विषाक्त/हानिकारक पदार्थों की सांद्रता को कम स्तर पर बनाए रखा जा सकता है। इससे जैव-रासायनिक उपचार प्रणाली का सुचारू रूप से कार्य करना संभव हो जाता है। ； अमोनिया-नाइट्रोजन स्तर में वृद्धि को रोकने, एवं निकलने वाले पानी में अमोनिया-नाइट्रोजन स्तर को मानक स्तर पर बनाए रखने हेतु यह बहुत ही प्रभावी है। हमने *** कारखाने द्वारा उत्पन्न होने वाले अपशिष्ट जल को PAC-SBR विधि से शोधित किया। परिणामों से पता चला कि PAC-SBR विधि से अपशिष्ट जल का अच्छी तरह शोधन होता है, एवं इस विधि से शोधित जल **प्रथम श्रेणी के उत्सर्जन मानकों** को पूरा करता है। *** कंपनी की अपशिष्ट जल शोधन प्रणाली के लिए, यदि SBR जैव-रासायनिक प्रक्रिया से प्राप्त जल, निर्धारित मानकों के अनुरूप न हो, तो हम SBR जैव-रासायनिक टैंक में थोड़ी मात्रा में पाउडर एक्टिवेटेड कार्बन डाल सकते हैं; ऐसा करने से जैव-रासायनिक शोधन प्रक्रिया की दक्षता बढ़ जाती है, एवं शोधित जल निर्धारित मानकों के अनुरूप हो जाता है।
24. शेष सीवेज की मात्रा का अनुमान कैसे लगाया जाए? सूक्ष्मजीवों के चयापचय प्रक्रिया में, कुछ कार्बनिक पदार्थ (BOD) सूक्ष्मजीवों द्वारा उपयोग में लाए जाते हैं; इनके द्वारा नया कोशिकाद्रव्य बनता है, जिससे मर चुके सूक्ष्मजीवों की जगह ली जा सकती है। अतः, शेष सीवेज की मात्रा, विघटित हुए BOD की मात्रा से संबंधित है; दोनों के बीच संबंध मौजूद है। इंजीनियरिंग डिज़ाइन के समय, आमतौर पर यह ध्यान में रखा जाता है कि प्रति किलोग्राम BOD5 के शोधन हेतु 0.6-0.8 किलोग्राम अतिरिक्त सीवेज उत्पन्न होता है (100%)। जब इसे 80% जल-सांद्रता वाले सूखे सीवेज के रूप में व्यक्त किया जाए, तो यह मात्रा 3-4 किलोग्राम होती है। 25. अतिरिक्त सीवेज क्यों उत्पन्न होता है? जैव-रासायनिक उपचार प्रक्रिया में, सक्रिय कीचड़ में मौजूद सूक्ष्मजीव, अपशिष्ट जल में मौजूद कार्बनिक पदार्थों को लगातार नष्ट करते रहते हैं। उपभोग हुए कार्बनिक पदार्थों में से, कुछ कार्बनिक पदार्थ ऑक्सीकृत होकर सूक्ष्मजीवों की जैविक गतिविधियों हेतु आवश्यक ऊर्जा प्रदान करते हैं; जबकि अन्य कार्बनिक पदार्थों का उपयोग सूक्ष्मजीवों द्वारा नए कोशिकाद्रव्य के निर्माण हेतु किया जाता है। इस प्रकार सूक्ष्मजीवों की संख्या बढ़ती है। चयापचय प्रक्रिया के दौरान कुछ पुराने सूक्ष्मजीव मर जाते हैं; इसी कारण अवशिष्ट अपशिष्ट पदार्थ उत्पन्न होते हैं। 26. अपशिष्ट जल में, सूक्ष्मजीवों के लिए आवश्यक विभिन्न पोषक तत्वों का अनुपात कितना होता है? सूक्ष्मजीवों को भी, जानवरों एवं पौधों की तरह, विकसित होने एवं प्रजनन करने हेतु आवश्यक पोषक तत्वों की आवश्यकता होती है। सूक्ष्मजीवों के लिए आवश्यक पोषक तत्व मुख्य रूप से कार्बन (C), नाइट्रोजन (N) एवं फॉस्फोरस (P) हैं। अपशिष्ट जल में इन पोषक तत्वों का अनुपात निश्चित होना आवश्यक है; ऑक्सीजन-आधारित जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं हेतु आमतौर पर C:N = 100:5:1 (वजन अनुपात) होता है। 27. जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं में, अपशिष्ट जल में मौजूद पोषक तत्वों को बार-बार क्यों पूरा करने की आवश्यकता होती है? प्रदूषकों को हटाने हेतु जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है; इसमें मुख्य रूप से सूक्ष्मजीवों की चयापचय प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। सूक्ष्मजीवों की कोशिकाओं के निर्माण एवं अन्य जैविक प्रक्रियाओं हेतु पर्याप्त मात्रा में एवं उचित प्रकार के पोषक तत्वों (जिसमें सूक्ष्म तत्व भी शामिल हैं) की आवश्यकता होती है। रासायनिक उद्योग से निकलने वाले अपशिष्ट जल के मामले में, उत्पादित उत्पादों की एकरूपता के कारण अपशिष्ट जल की संरचना भी एकरूप ही होती है; इसमें सूक्ष्मजीवों के लिए आवश्यक पोषक तत्वों की कमी होती है। उदाहरण के लिए, *** कंपनी के उत्पादन प्रक्रिया में उत्पन्न होने वाले अपशिष्ट जल में केवल कार्बन एवं नाइट्रोजन ही होता है; फॉस्फोरस नहीं होता। ऐसा अपशिष्ट जल सूक्ष्मजीवों के चयापचय की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर पाता। इसलिए, सूक्ष्मजीवों के चयापचय प्रक्रम को सुचारू बनाने एवं सूक्ष्मजीवी कोशिकाओं के निर्माण हेतु अपशिष्ट जल में फॉस्फोरस मिलाना आवश्यक है। यह ठीक वैसा ही है, जैसे कि कोई व्यक्ति चावल एवं आटा खाने के साथ-साथ पर्याप्त मात्रा में विटामिन भी लेता है। 28. जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं में, सूक्ष्मजीवों को आवश्यक ऑक्सीजन कौन प्रदान करता है? जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं में, सूक्ष्मजीवों को आवश्यक ऑक्सीजन मुख्य रूप से रोटरी पंपों द्वारा ही प्रदान की जाती है। 29. अपशिष्ट जल में घुलनशील ऑक्सीजन की मात्रा किन कारकों से प्रभावित होती है? जल में घुले हुए ऑक्सीजन की सांद्रता को हेनरी के नियम के द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। जब घुलन-संतुलन प्राप्त हो जाता है, तो:
C = KH × P
जहाँ, C = घुलन-संतुलन की स्थिति में जल में ऑक्सीजन की घुलनशीलता है। ； P, वायुमंडल में ऑक्सीजन का आंशिक दबाव है। ； KH हेनरी गुणांक है, जो तापमान पर निर्भर है। ； ऑक्सीजन के घुलने की प्रक्रिया को संतुलित रखने हेतु एरेशन की प्रक्रिया को बढ़ाया जाता है; लेकिन इसी दौरान एक्टिव स्लज भी पानी में मौजूद ऑक्सीजन को उपयोग में ले लेता ह अतः, अपशिष्ट जल में वास्तविक रूप से घुलित ऑक्सीजन की मात्रा, जल के तापमान, प्रभावी जल-गहराई (जो दबाव को प्रभावित करती है), वायु-प्रवाह की मात्रा, अवसादों की सांद्रता, लवणता आदि कारकों पर निर्भर है। 30. घुलित ऑक्सीजन (DO) का क्या अर्थ है?
घुलित ऑक्सीजन (DO), पानी में घुली हुई ऑक्सीजन की मात्रा को दर्शाता है; इसकी इकाई mg/L है। विभिन्न जैव-रासायनिक प्रसंस्करण विधियों के लिए घुलनशील ऑक्सीजन की आवश्यकताएँ भी अलग-अलग होती हैं। सह-ऑक्सीजनीय जैव-रासायनिक प्रक्रिया में, पानी में घुलनशील ऑक्सीजन की मात्रा आमतौर पर 0.2-2.0 मिलीग्राम/लीटर के बीच होती है; जबकि SBR ऑक्सीजनीय जैव-रासायनिक प्रक्रिया में, यह मात्रा आमतौर पर 2.0-8.0 मिलीग्राम/लीटर के बीच होती है। इसलिए, ऑक्सीजन-सहिष्णु टैंकों के संचालन के दौरान वेंटिलेशन की मात्रा कम होनी चाहिए, एवं वेंटिलेशन का समय भ ； जबकि SBR ऑक्सीकरण टैंक में कार्य करते समय, वायु प्रवाह की मात्रा एवं समय कहीं अधिक होता है; लेकिन हम कॉन्टैक्ट ऑक्सीकरण विधि का उपयोग करते हैं, तथा घुलित ऑक्सीजन की मात्रा 2.0-4.0 मिलीग्राम/लीटर के बीच नियंत्रित की जाती है। 31. अवसादन सूचकांक (SVI)? अवसादन सूचकांक (SVI), जिसे पूरा नाम “अवसादन आयतन सूचकांक” है; यह 1 ग्राम शुष्क अवसाद का, नम अवस्था में व्याप्त आयतन है, जिसे मिलीलीटर में व्यक्त किया जाता है। इसकी गणना निम्न सूत्र से की जाती है:
**SVI = SV × 10 / MLSS**
SVI, अवसाद के घनत्व के प्रभाव को दूर करता है; इससे सक्रिय अवसाद की संघनन एवं अवसादन क्षमता का बेहतर आकलन होता है। सामान्यतः माना जाता है कि:
- जब 60 < SVI < 100 हो, तो अवसाद का अवसादन अच्छा होता है।
- जब 100 < SVI < 200 हो, तो अवसाद का अवसादन सामान्य होता है।
- जब 200 < SVI < 300 हो, तो अवसाद फैलने की प्रवृत्ति रखता है।
- जब SVI > 300 हो, तो अवसाद पूरी तरह फैल चुका होता है।
32. अवसादन अनुपात (SV)? स्लज डिपोजिशन रेशियो (SV), एरेटर टैंक में मौजूद मिश्रण के 100 मिलीलीटर के मापने वाले पात्र में 30 मिनट तक स्थिर अवस्था में रहने के बाद, जमे हुए स्लज एवं मिश्रण के आयतन के बीच का अनुपात (% ) है। इसलिए इसे कभी-कभी SV30 के रूप में भी दर्शाया जाता है। आम तौर पर, बायोकेमिकल टैंक में SV का स्तर 20-40% के बीच होता है। अवसादन अनुपात का निर्धारण करना अपेक्षाकृत सरल है; यह सक्रिय अवसाद का मूल्यांकन करने हेतु एक महत्वपूर्ण संकेतक है। इसका उपयोग अतिरिक्त अवसाद के निर्वहन एवं अवसाद-फैलाव जैसी असामान्य घटनाओं को नियंत्रित करने हेतु भी किया जाता है। जाहिर है, SV का संबंध अपशिष्ट जल की सांद्रता से भी है। 33. मिश्रण में उपस्थित वाष्पशील निलंबित ठोस पदार्थ (MLVSS) क्या है? मिश्रण में उपस्थित वाष्पशील निलंबित ठोस पदार्थ (MLVSS), वह मात्रा है जो प्रति इकाई आयतन में बायोरिएक्टर में मौजूद सूखे अवशेषों में उपस्थित वाष्पशील पदार्थों का वजन है; इसकी इकाई भी मिलीग्राम/लीटर है। चूँकि इसमें एक्टिव स्लज में मौजूद अकार्बनिक पदार्थ शामिल नहीं होते, इसलिए यह एक्टिव स्लज में मौजूद सूक्ष्मजीवों की संख्या को अधिक सटीक रूप से दर्शाता है। 34. मिश्रण द्रव में निलंबित ठोस पदार्थ (MLSS) से क्या अभिप्राय है? मिश्रण में निलंबित ठोस पदार्थ (MLSS) को अपशिष्ट जल की सांद्रता भी कहा जाता है। इसका अर्थ है, एक इकाई आयतन में मौजूद सूखे अपशिष्ट पदार्थों का वजन; इसकी इकाई मिलीग्राम/लीटर है। इसका उपयोग सक्रिय अपशिष्ट जल की सांद्रता को निर्धारित करने हेतु किया जाता है। इसमें कार्बनिक पदार्थ एवं अकार्बनिक पदार्थ दोनों शामिल हैं। आम तौर पर, SBR जैव-रासायनिक टैंक में MLSS का मान 2000-4000 मिलीग्राम/लीटर के आसपास रखना उचित होता है। 35. जब माइक्रोस्कोप से जीवों का निरीक्षण किया जाता है, तो किस प्रकार के सूक्ष्मजीव यह दर्शाते हैं कि जैव-रासायनिक प्रसंस्करण प्रक्रिया सफल रही है? सूक्ष्म जीवों (जैसे रोटिफेरा, नेमाटोड आदि) की उपस्थिति से पता चलता है कि सूक्ष्मजीव समुदाय अच्छी तरह से विकसित हो रहा है, एवं एक्टिव स्लज की पारिस्थितिकी तंत्र भी स्थिर है। ऐसी स्थिति में जैव-रासायनिक उपचार का प्रभाव सबसे बेहतर होता है; यह ठीक उसी तरह है, जैसे किसी ऐसी नदी में, जहाँ अक्सर बड़ी मछलियाँ पकड़ी जाती हैं, वहाँ छोटी मछलियाँ एवं कीड़े भी अच्छी तरह से विकसित होते हैं। 36. एक्टिव स्लज विधि एवं बायोफिल्म विधि में प्रयोग होने वाले एक्टिव स्लज का मूल्यांकन कैसे किया जाए? एक्टिव स्लर्ज विधि एवं बायोफिल्म विधि में, एक्टिव स्लर्ज के विकास का मूल्यांकन अलग-अलग तरीकों से किया जाता है। बायोफिल्म विधि में, सक्रिय कीचड़ के विकास का मूल्यांकन मुख्य रूप से सूक्ष्मदर्शी द्वारा जैविक संरचनाओं के प्रत्यक्ष निरीक्षण से किया जाता है। एक्टिव स्लज विधि में, एक्टिव स्लज के विकास का मूल्यांकन करने हेतु, जीवों को माइक्रोस्कोप से देखने के अतिरिक्त, अन्य महत्वपूर्ण मापदंड भी हैं; जैसे – मिश्रित तरल में निलंबित ठोस पदार्थ (MLSS), मिश्रित तरल में वाष्पशील निलंबित ठोस पदार्थ (MLVSS), स्लज का अवसादन अनुपात (SV), स्लज अवसादन सूचकांक (SVI) आदि। 37. सक्रिय अवसाद क्या है?
सूक्ष्मजीवों के दृष्टिकोण से, जैव-रासायनिक टैंक में मौजूद अवसाद, विभिन्न प्रकार के जैव-सक्रिय सूक्ष्मजीवों से मिलकर बना एक जैविक समूह है। यदि सीवेज में मौजूद कणों को माइक्रोस्कोप से देखा जाए, तो उनमें कई प्रकार के सूक्ष्मजीव पाए जाते हैं – बैक्टीरिया, कवक, प्रोटोजोआ एवं परजीवी (जैसे रोटिफेरा, कीड़ों के लार्वा आदि)। ये सभी एक भोजन-श्रृंखला का हिस्सा हैं। बैक्टीरिया एवं कवक, जटिल कार्बनिक यौगिकों को विघटित करके अपनी गतिविधियों हेतु आवश्यक ऊर्जा प्राप्त करते हैं, एवं अपने शरीर का निर्माण भी करते हैं। प्रोटोजोआ, बैक्टीरिया एवं कवकों को खाते हैं; इन्हें फिर मेटाजोआ द्वारा खाया जाता है। मेटाजोआ, सीधे ही बैक्टीरिया पर निर्भर रहकर भी जीवित रह सकते हैं। ऐसे सूक्ष्मजीवों से भरपूर, कार्बनिक पदार्थों को विघटित करने की क्षमता वाले कणों को “सक्रिय कीचड़” कहा जाता है। सक्रिय सीवेज में, सूक्ष्मजीवों के अलावा, कुछ अकार्बनिक पदार्थ भी होते हैं; साथ ही, ऐसे कार्बनिक पदार्थ भी होते हैं जो सक्रिय सीवेज पर चिपक जाते हैं, एवं जिन्हें सूक्ष्मजीवों द्वारा और अपघटित नहीं किया जा सकता (अर्थात् ये सूक्ष्मजीवों के चयापचय के अवशेष हैं)। सक्रिय सीवेज में जल-सामग्री की मात्रा आमतौर पर 98-99% होती है। सक्रिय अवसाद, अलुमिना के कणों की तरह, बहुत बड़ी सतही क्षेत्रफल रखता है; इसलिए इसमें कार्बनिक पदार्थों को अवशोषित करने एवं उन्हें ऑक्सीकृत करने की क्षमता भी बहुत अधिक होती है। 38. बायोफिल्म विधि एवं एक्टिव स्लर्ज विधि में क्या समानताएँ एवं अंतर हैं? बायोफिल्म विधि एवं एक्टिव स्लज विधि, जैव-रासायनिक उपचार हेतु प्रयोग में आने वाली दो अलग-अलग प्रकार की प्रक्रियाएँ हैं। दृश्य रूप से इनका मुख्य अंतर यह है कि बायोफिल्म विधि में सूक्ष्मजीवों को किसी विशेष कैरियर की आवश्यकता नहीं होती; सूक्ष्मजीव तरल में ही निलंबित रहते हैं। जबकि एक्टिव स्लज विधि में सूक्ष्मजीव किसी विशेष कैरियर पर ही स्थिर रहते हैं। हालाँकि, दोनों ही विधियों में अपशिष्ट जल को संसाधित करने एवं जल की गुणवत्ता को बेहतर बनाने की प्रक्रिया एक ही है। इसके अलावा, दोनों के जैविक अपशिष्ट भी ऑक्सीजनयुक्त सक्रिय अपशिष्ट हैं; एवं अपशिष्ट की संरचना में भी कुछ समानताएँ हैं। इसके अलावा, बायोफिल्म विधि में माइक्रोऑर्गेनिज्म, फिलर पर स्थिर रहते हैं; इस कारण एक स्थिर पारिस्थितिकी तंत्र बन सकता है। इन माइक्रोऑर्गेनिज्मों द्वारा उपयोग की जाने वाली ऊर्जा, एक्टिव स्लज विधि में मौजूद माइक्रोऑर्गेनिज्मों की तुलना में कम होती है। इसलिए, बायोफिल्म विधि में अवशिष्ट अपशिष्ट की मात्रा भी एक्टिव स्लज विधि की तुलना में कम होती है। शंघाई शिनयी बैलूडा फार्मास्युटिकल्स लिमिटेड में, कॉन्टैक्ट ऑक्सीडेशन टैंक में बायोफिल्म विधि का उपयोग किया जाता है; जबकि SBR बायोकेमिकल टैंक में एक्टिव स्लज विधि का उपयोग किया जाता है। 39. अपशिष्ट जल शोधन प्रक्रियाओं में जैविक उपचार के क्या उपयोग हैं? अपशिष्ट जल शोधन प्रक्रियाओं में उपयोग होने वाली सबसे लोकप्रिय एवं उपयोगी जैविक तकनीकों के दो मुख्य वर्ग हैं – एक को “सक्रिय सीवेज विधि” कहा जाता है, जबकि दूसरे को “जैविक झिल्ली विधि” कहा जाता है। सक्रिय कीचड़ विधि, निलंबित अवस्था में मौजूद जैविक समूहों की जैव-रासायनिक क्रियाओं के द्वारा अवायवीय अपशिष्ट जल के उपचार की एक विधि है। वृद्धि एवं प्रजनन के दौरान, सूक्ष्मजीव ऐसे समूह बना सकते हैं, जिनका सतही क्षेत्रफल काफी बड़ा होता है। ऐसे समूह, अपशिष्ट जल में मौजूद कोलॉइडीय या घुलित प्रदूषकों को अवशोषित कर सकते हैं। इन पदार्थों को कोशिकाओं द्वारा अवशोषित किया जाता है; ऑक्सीजन की उपस्थिति में इन पदार्थों का पूर्ण रूप से ऑक्सीकरण होता है, जिससे ऊर्जा, CO2 एवं H2O उत्पन्न होते हैं। एक्टिव स्लर्ज विधि में, स्लर्ज की सांद्रता आमतौर पर 4 ग्राम/लीटर होती है। जबकि बायोफिल्म विधि में, सूक्ष्मजीव भराव सामग्री की सतह पर चिपक जाते हैं, जिससे एक चिपचिपी बायोफिल्म बन जाती है। जैविक झिल्लियाँ आमतौर पर ढीली, फनल जैसी संरचना में होती हैं; इनमें कई सूक्ष्म छिद्र होते हैं, एवं इनका सतही क्षेत्रफल बहुत अधिक होता है। इनमें अवशोषण की क्षमता बहुत अधिक होती है, जिससे सूक्ष्मजीव उन अवशोषित कार्बनिक पदार्थों को आगे विघटित करके उनका उपयोग कर सकते हैं। प्रसंस्करण की प्रक्रिया में, पानी का प्रवाह एवं हवा की गति के कारण जैविक झिल्ली की सतह लगातार पानी के संपर्क में रहती है। अपशिष्ट जल में मौजूद कार्बनिक प्रदूषक एवं घुलनशील ऑक्सीजन, जैविक झिल्ली द्वारा अवशोषित हो जाते हैं। जैविक झिल्ली पर मौजूद सूक्ष्मजीव, इन कार्बनिक पदार्थों को लगातार विघटित करते रहते हैं। कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण के साथ-साथ जैविक झिल्ली भी लगातार चयापचय क्रियाओं से गुजरती रहती है। पुरानी हो चुकी जैविक झिल्लियाँ अलग होकर प्रसंस्कृत जल के साथ बाहर निकल जाती हैं, एवं अवक्षेपण टैंक में पानी से अलग हो जाती हैं। बायोफिल्म विधि में, सीवेज का सांद्रता स्तर आमतौर पर 6-8 ग्राम/लीटर होता है। स्लर्ज की सांद्रता बढ़ाकर, इस प्रकार उसके शोधन हेतु आवश्यक दक्षता में वृद्धि की जा सकती है। इसके लिए, एक्टिव स्लर्ज विधि को बायोफिल्म विधि के साथ जोड़ा जा सकता है; अर्थात् एक्टिव स्लर्ज टैंक में ऐसे पदार्थ मिलाए जा सकते हैं, जिन पर सूक्ष्मजीव विकसित हो सकें। ऐसे जैव-रिएक्टरों को “संयुक्त जैव-रिएक्टर” कहा जाता है। ऐसे रिएक्टरों में स्लर्ज की सांद्रता बहुत अधिक होती है – आमतौर पर लगभग 14 ग्राम/लीटर। 40. ऑक्सीजन-आधारित जैविक उपचार क्या है? “ऑक्सीजन-सहित जैव-रासायनिक उपचार” क्या है? दोनों में क्या अंतर है? जैव-रासायनिक प्रसंस्करण, सूक्ष्मजीवों की वृद्धि हेतु आवश्यक ऑक्सीजन की मात्रा के आधार पर, दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है – एरोबिक जैव-रासायनिक प्रसंस्करण एवं अवायवीय जैव-रासायनिक प्रसंस्करण। अवायवीय जैव-रासायनिक प्रसंस्करण को फिर से फैकल्टेटिव अवायवीय एवं अनाक्सिक जैव-रासायनिक प्रसंस्करण में विभाजित किया जा सकता है। एरोबिक जैव-रासायनिक प्रसंस्करण की प्रक्रिया में, एरोबिक सूक्ष्मजीवों को प्रचुर मात्रा में ऑक्सीजन की उपस्थिति में विकसित होना आवश्यक है, ताकि अपशिष्ट जल में मौजूद कार्बनिक पदार्थों को कम किया जा सके। ； ऑक्सीजन-सहिष्णु जैव-रासायनिक उपचार प्रक्रिया में, ऐसे सूक्ष्मजीवों को विकसित होने एवं प्रजनन करने हेतु केवल थोड़ी ही ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है; साथ ही ये सूक्ष्मजीव अपशिष्ट जल में मौजूद कार्बनिक पदार्थों को भी विघटित कर सकते हैं। यदि जल में ऑक्सीजन की मात्रा बहुत अधिक हो, तो ऐसे सूक्ष्मजीवों का विकास ठीक से नहीं हो पाता, जिससे कार्बनिक पदार्थों के विघटन की प्रक्रिया प्रभावित हो जाती है। ऑक्सीजन-सहिष्णु सूक्ष्मजीव, उच्च COD सांद्रता वाले अपशिष्ट जल के अनुकूल होते हैं; इनमें प्रवेश करने वाले जल में COD की सांद्रता 2000 मिलीग्राम/लीटर से भी अधिक हो सकती है। COD को हटाने की दर आम तौर पर 50-80% होती है। ； जबकि ऑक्सीजन-प्रेमी सूक्ष्मजीव केवल कम COD सांद्रता वाले अपशिष्ट जल में ही जीवित रह सकते हैं। इनपुट जल में COD की सांद्रता आमतौर पर 1000-1500 मिलीग्राम/लीटर से कम होती है। COD को हटाने की दर आमतौर पर 50-80% होती है। एनारोबिक एवं ऑक्सीजन-प्रेमी जैविक उपचार प्रक्रियाओं में समय भी ज्यादा नहीं लगता; आमतौर पर यह 12-24 घंटों के बीच ही होता है। लोग, अर्ध-ऑक्सीजनयुक्त जैव-रासायनिक प्रक्रिया एवं ऑक्सीजनयुक्त जैव-रासायनिक प्रक्रिया के बीच के अंतरों एवं समानताओं का लाभ उठाकर, इन दोनों प्रक्रियाओं को एक साथ उपयोग में लाते हैं। ऐसे में, जिन अपशिष्ट जलों में COD की मात्रा अधिक होती है, उन्हें पहले अर्ध-ऑक्सीजनयुक्त जैव-रासायनिक प्रक्रिया से ही शोधित किया जाता है; फिर इस प्रक्रिया से प्राप्त जल को ही ऑक्सीजनयुक्त जैव-रासायनिक प्रक्रिया हेतु इनपुट के रूप में उपयोग में लाया जाता है। ऐसी संयुक्त प्रक्रिया से जैव-रासायनिक प्रक्रिया हेतु आवश्यक स्थान कम हो जाता है, जिससे पर्यावरण संरक्षण हेतु आवश्यक निवेश कम हो जाता है, एवं दैनिक संचालन लागत भी कम हो जाती है। एनारोबिक जैव-रासायनिक उपचार एवं फेमोफिलिक जैव-रासायनिक उपचार के सिद्धांत एवं कार्य एक ही हैं। अवायवीय जैव-रासायनिक उपचार एवं सह-आवायवीय जैव-रासायनिक उपचार में अंतर यह है कि अवायवीय सूक्ष्मजीवों के विकास एवं कार्बनिक पदार्थों के विघटन हेतु किसी भी प्रकार की ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती। इसके अलावा, अवायवीय सूक्ष्मजीव उच्च COD सांद्रता वाले अपशिष्ट जल (4000-10000 मिलीग्राम/लीटर) में भी जीवित रह सकते हैं। एनारोबिक जैव-रासायनिक उपचार का नुकसान यह है कि इस प्रक्रिया में समय बहुत अधिक लगता है; अपशिष्ट जल को एनारोबिक जैव-रासायनिक टैंक में आम तौर पर 40 घंटों से अधिक समय तक रखना पड़ता है। 41. उच्च सांद्रता वाले लवणयुक्त अपशिष्ट जल का सूक्ष्मजीवों पर इतना अधिक प्रभाव क्यों पड़ता है? आइए, पहले ऑस्मोसिस संबंधी एक प्रयोग का वर्णन करते हैं: दो अलग-अलग सांद्रता वाले लवण घोलों को एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के द्वारा अलग किया जाता है। कम सांद्रता वाले लवण घोल में मौजूद जल अणु, अर्ध-पारगम्य झिल्ली से होकर उच्च सांद्रता वाले लवण घोल में जाते हैं; वहीं, उच्च सांद्रता वाले लवण घोल में मौजूद जल अणु भी अर्ध-पारगम्य झिल्ली से होकर कम सांद्रता वाले लवण घोल में जाते हैं, लेकिन उनकी संख्या कम होती है। इस कारण उच्च सांद्रता वाले लवण घोल की सतह का स्तर ऊपर उठ जाता है। जब दोनों ओर की सतहों के बीच का अंतर इतना बढ़ जाता है कि जल के प्रवाह को रोकने हेतु पर्याप्त दबाव उत्पन्न हो जाता है, तब ऑस्मोसिस प्रक्रिया रुक जाती है। ऐसी स्थिति में, दोनों ओर की सतहों के बीच उत्पन्न दबाव ही ऑस्मोटिक दबाव होता है। आम तौर पर, नमक की सांद्रता जितनी अधिक होती है, ऑस्मोटिक दबाव भी उतना ही अधिक होता है। लवणीय घोल में सूक्ष्मजीवों की स्थिति, ऑस्मोटिक दबाव संबंधी प्रयोगों के समान ही होती है। सूक्ष्मजीवों की मूलभूत संरचना कोशिकाएँ हैं। कोशिका-भित्ति, अर्ध-पारगम्य झिल्ली के समान कार्य करती है। जब क्लोराइड आयनों की सांद्रता 2000 मिलीग्राम/लीटर या उससे कम होती है, तो कोशिका-भित्ति 0.5-1.0 वायुमंद्र दबाव को सह सकती है। भले ही कोशिका-भित्ति एवं कोशिका-द्रव्यमान झिल्ली में कुछ हद तक मजबूती एवं लचीलापन हो, फिर भी कोशिका-भित्ति 5-6 वायुमंद्र दबाव से अधिक का दबाव सह नहीं सकती। लेकिन जब जलीय घोल में क्लोराइड आयनों की सांद्रता 5000 मिलीग्राम/लीटर से अधिक हो जाती है, तो ऑस्मोटिक दबाव लगभग 10-30 वायुमंडल तक बढ़ जाता है। इतने उच्च ऑस्मोटिक दबाव के कारण, सूक्ष्मजीवों के भीतर मौजूद जल अणु बड़ी मात्रा में बाहरी घोल में चले जाते हैं; इससे कोशिकाओं में पानी की कमी हो जाती है एवं कोशिकाओं की झिल्लियाँ अलग हो जाती हैं। गंभीर मामलों में सूक्ष्मजीव मर जाते हैं। रोजमर्रा की जिंदगी में, लोग सब्जियों एवं मछलियों को संरक्षित रखने हेतु नमक (सोडियम क्लोराइड) का उपयोग करते हैं; ऐसा करने से भोजन में मौजूद हानिकारक बैक्टीरिया नष्ट हो जाते हैं, और भोजन सुरक्षित रहता है। यही सिद्धांत इसक इंजीनियरिंग संबंधी आंकड़ों से पता चलता है कि जब अपशिष्ट जल में क्लोराइड आयनों की सांद्रता 2000 मिलीग्राम/लीटर से अधिक होती है, तो सूक्ष्मजीवों की गतिविधियाँ प्रभावित हो जाती हैं, एवं COD को हटाने की दर में भी काफी कमी आ जाती है। ； जब अपशिष्ट जल में क्लोराइड आयनों की सांद्रता 8600 मिलीग्राम/लीटर से अधिक हो जाती है, तो अवसादों का आयतन बढ़ जाता है; पानी पर बहुत सारा झाग उत्पन्न होता है, एवं सूक्ष्मजीव एक-एक करके मर जाते हैं। हालाँकि, लंबे समय तक प्रजनन करने के बाद, सूक्ष्मजीव उच्च सांद्रता वाले लवणीय जल में रहने एवं विकसित होने के लिए धीरे-धीरे अनुकूलित हो जाते हैं। अब तक, ऐसे सूक्ष्मजीवों को प्रशिक्षित किया जा चुका है, जो 10,000 मिलीग्राम/लीटर से अधिक की क्लोराइड या सल्फेट सांद्रता में भी जीवित रह सकते हैं। लेकिन, ऑस्मोटिक दबाव के सिद्धांत के अनुसार, वे सूक्ष्मजीव जो उच्च नमक सांद्रता वाले वातावरण में ही जीवित रह सकते हैं, उनके कोशिकाओं में नमक की मात्रा बहुत अधिक होती है। जब अपशिष्ट जल में नमक की मात्रा कम या बहुत कम हो जाती है, तो अपशिष्ट जल के जल अणु सूक्ष्मजीवों के शरीर में प्रवेश कर जाते हैं; इससे सूक्ष्मजीवों की कोशिकाएँ फूल जाती हैं, और गंभीर मामलों में वे मर भी जाते हैं। अतः, लंबे समय तक प्रजनन करने के दौरान उच्च सांद्रता वाले लवणीय जल में रहने एवं विकसित होने में सक्षम हो जाने वाले सूक्ष्मजीवों के लिए, जैव-रासायनिक जल में लवणों की सांद्रता को हमेशा एक निश्चित उच्च स्तर पर ही बनाए रखना आवश्यक है; इसे ऊपर-नीचे नहीं होने देना चाहिए। अन्यथा, सूक्ष्मजीवों की संख्या में भारी कमी आ जाएगी। 42. विलयनीय ऑक्सीजन क्या है? घुलनशील ऑक्सीजन एवं सूक्ष्मजीवों के बीच क्या संबंध है? जल में घुले हुए ऑक्सीजन को “घुलित ऑक्सीजन” कहा जाता है। जल में मौजूद जीव एवं अवायवीय सूक्ष्मजीवों के लिए, उनके जीवन हेतु आवश्यक ऑक्सीजन ही विलेय ऑक्सीजन है। विभिन्न सूक्ष्मजीवों की घुलित ऑक्सीजन की आवश्यकताएँ अलग-अलग होती हैं। अवायवीय सूक्ष्मजीवों को पर्याप्त मात्रा में घुलित ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। सामान्यतः, घुलित ऑक्सीजन की मात्रा 3 मिलीग्राम/लीटर के आसपास होनी चाहिए; न्यूनतम मात्रा 2 मिलीग्राम/लीटर से कम नहीं होनी चाहिए। ； ऑक्सीजन-प्रेमी सूक्ष्मजीवों के लिए घुलनशील ऑक्सीजन की मात्रा 0.2-2.0 मिलीग्राम/लीटर के बीच होनी आवश्यक है। ； जबकि अवायवीय सूक्ष्मजीवों के लिए घुलनशील ऑक्सीजन की मात्रा 0.2 मिलीग्राम/लीटर से कम होनी आवश्यक है। 43. सूक्ष्मजीवों के लिए सबसे उपयुक्त pH मान कौन-सी सीमा में होना चाहिए? सूक्ष्मजीवों की जैविक गतिविधियाँ, पदार्थों का चयापचय एवं pH मान आपस में घनिष्ठ रूप से संबंधित हैं। अधिकांश सूक्ष्मजीव, pH मान 4.5-9 के बीच ही रहने पर ही अच्छी तरह विकसित हो पाते हैं; जबकि उनके लिए सबसे उपयुक्त pH मान 6.5-7.5 के बीच होता है। जब pH 6.5 से कम हो जाता है, तो कवक, बैक्टीरिया के साथ प्रतिस्पर्धा करने लगते हैं। जब pH 4.5 तक गिर जाता है, तो कवक, जैव-रासायनिक तालाबों में पूरी तरह हावी हो जाते हैं; इसके परिणामस्वरूप सीवेज के अवक्षेपण पर गंभीर प्रभाव पड़ता है। ； जब pH 9 से अधिक हो जाता है, तो सूक्ष्मजीवों की चयापचय गति प्रभावित हो जाती है। विभिन्न सूक्ष्मजीवों के लिए pH मान की सहनशीलता की सीमाएँ अलग-अलग होती हैं। ऑक्सीजनयुक्त जैविक उपचार प्रक्रिया में, pH मान 6.5 से 8.5 के बीच हो सकता है। ； एनारोबिक जैव-प्रसंस्करण में, सूक्ष्मजीवों के लिए pH स्तर का पालन आवश्यक होता है; pH स्तर 6.7-7.4 के बीच होना चाहिए। 44. सूक्ष्मजीव, किस तापमान सीमा में सबसे अच्छी तरह से विकसित होते हैं? अपशिष्ट जल के जैविक उपचार में, सूक्ष्मजीवों के लिए सबसे उपयुक्त तापमान सीमा आमतौर पर 16-30°C होती है; अधिकतम तापमान 37-43°C होता है। जब तापमान 10°C से कम हो जाता है, तो सूक्ष्मजीव अब विकसित नहीं हो पाते। उपयुक्त तापमान सीमा में, प्रत्येक 10°C की तापमान वृद्धि पर सूक्ष्मजीवों की चयापचय दर में वृद्धि होती है, एवं COD के निपटान की दर भी लगभग 10% बढ़ जाती है। ； इसके विपरीत, प्रत्येक 10°C तापमान में कमी के साथ COD के निष्कासन की दर 10% कम हो जाती है। इसलिए, शीतकाल में COD के जैविक निष्कासन की दर अन्य ऋतुओं की तुलना में काफी कम रहती है। 45. सूक्ष्मजीव, किन-किन कारकों से संबंधित होते हैं? सूक्ष्मजीवों को जीवित रहने हेतु न केवल पोषक तत्वों की आवश्यकता होती है, बल्कि तापमान, pH मान, घुलनशील ऑक्सीजन, ऑस्मोटिक दबाव आदि जैसे उपयुक्त पर्यावरणीय कारकों की भी आवश्यकता होती है। यदि पर्यावरणीय परिस्थितियाँ सामान्य न हों, तो इसका सीधा प्रभाव सूक्ष्मजीवों की जीवन-गतिविधियों पर पड़ता है; इसके कारण वे उत्परिवर्तित हो सकते हैं या मर सकते हैं। 46. सूक्ष्मजीव, अपशिष्ट जल में मौजूद कार्बनिक प्रदूषकों को किस तरह विघटित करके हटा देते हैं? चूँकि अपशिष्ट जल में कार्बोहाइड्रेट, वसा, प्रोटीन आदि जैविक पदार्थ मौजूद होते हैं, इसलिए ये निर्जीव जैविक पदार्थ सूक्ष्मजीवों का भोजन बन जाते हैं। इनमें से कुछ पदार्थ अपघटित होकर कोशिकाओं के लिए आवश्यक पदार्थों में परिवर्तित हो जाते हैं (यह ‘संयोजन चयापचय’ है), जबकि अन्य पदार्थ अपघटित होकर जल, कार्बन डाइऑक्साइड आदि में परिवर्तित हो जाते हैं (यह ‘विघटन चयापचय’ है)। इस प्रक्रिया में अपशिष्ट जल में मौजूद जैविक प्रदूषक सूक्ष्मजीवों द्वारा अपघटित होकर हट जाते हैं। 47. अपशिष्ट जल के जैव-रासायनिक उपचार से क्या तात्पर्य है? अपशिष्ट जल का जैव-रासायनिक उपचार, अपशिष्ट जल शोधन प्रणाली में सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में से एक है; इसे संक्षेप में “जैव-रासायनिक शोधन” कहा जाता है। जैव-रासायनिक उपचार में, सूक्ष्मजीवों की जैविक गतिविधियों का उपयोग करके अपशिष्ट जल में मौजूद घुलनशील कार्बनिक पदार्थों एवं कुछ अघुलनशील कार्बनिक पदार्थों को प्रभावी ढंग से हटाया जाता है, जिससे जल शुद्ध हो जाता है। वास्तव में, हम जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं से अपरिचित नहीं हैं। प्राकृतिक जलाशयों में एक खाद्य शृंखला मौजूद है – बड़ी मछलियाँ छोटी मछलियों को खाती हैं, छोटी मछलियाँ झींगों को खाती हैं, झींगे कीड़ों को खाते हैं, कीड़े सूक्ष्मजीवों को खाते हैं, और सूक्ष्मजीव गंदे पानी को खाते हैं। यदि यह खाद्य शृंखला न हो, तो प्रकृति अव्यवस्थित हो जाएगी। प्राकृतिक नदियों में, ऐसे अनेक सूक्ष्मजीव होते हैं जो कार्बनिक पदार्थों पर निर्भर रहते हैं। ये सूक्ष्मजीव, दिन-रात लगातार उन कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण/अपचयन करते रहते हैं; जिन्हें मनुष्य नदियों में छोड़ते हैं – जैसे औद्योगिक अपशिष्ट, कीटनाशक एवं उर्वरक, मल आदि। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप ये कार्बनिक पदार्थ अकार्बनिक पदार्थों में परिवर्तित हो जाते हैं। यदि ऐसे सूक्ष्मजीव न हों, तो हमारे आसपास की नदियाँ कुछ महीनों से लेकर एक-दो वर्षों में ही दुर्गंधयुक्त नदियों में बदल जाएँगी। लेकिन चूँकि ये सूक्ष्मजीव बहुत छोटे एवं विखरे हुए होते हैं, इसलिए मनुष्य की आँखों से वे दिखाई नहीं देते। और अपशिष्ट जल के जैव-रासायनिक उपचार में, कृत्रिम परिस्थितियों में इस प्रक्रिया को तीव्र बनाया जाता है। लोग असंख्य सूक्ष्मजीवों को एक ही टैंक में इकट्ठा करते हैं; ऐसा वातावरण बनाया जाता है जिसमें सूक्ष्मजीवों के प्रजनन एवं वृद्धि हेतु अनुकूल परिस्थितियाँ होती हैं (जैसे तापमान, pH मान, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, फॉस्फोरस आदि पोषक तत्व)। इससे सूक्ष्मजीवों की संख्या में वृद्धि होती है, एवं कार्बनिक पदार्थों के अपघटन की गति एवं दक्षता भी बढ़ जाती है। इसके बाद, तालाब में सीवेज पानी भरा जाता है; इससे सीवेज पानी में मौजूद कार्बनिक पदार्थ, सूक्ष्मजीवों की जैविक गतिविधियों के कारण ऑक्सीकृत होकर नष्ट हो जाते हैं, जिससे सीवेज पानी शुद्ध हो जाता है। अन्य उपचार विधियों की तुलना में, जैव-रासायनिक विधि में कम ऊर्जा खपत, बिना रसायनों के उपयोग, अच्छे उपचार परिणाम एवं कम उपचार लागत जैसी विशेषताएँ हैं। 48. रासायनिक कचरे की मात्रा का अनुमान कैसे लगाया जाए? रासायनिक अभिक्रियाओं (जैसे: न्यूट्रलाइजेशन) एवं भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाओं (जैसे: रसायनों का उपयोग करके कोएगुलेशन) के माध्यम से उत्पन्न होने वाले कचरे को आमतौर पर “रासायनिक कचरा” कहा जाता है। लोहा-कार्बन युक्त जल को न्यूट्रलाइज़ एवं कोएग्युलेट करने के बाद जो सीवेज उत्पन्न होता है, वह मुख्य रूप से हाइड्रोजन ऑक्साइड आयरन एवं कैल्शियम सल्फेट से बना होता है। सीवेज की मात्रा की गणना, डाले गए सल्फ्यूरिक एसिड एवं चूने के पाउडर की मात्रा से की जा सकती है। इंजीनियरिंग में भी अनुभव का उपयोग करके अनुमान लगाया जा सकता है। आम तौर पर, यदि आयरन-कार्बन वाले जल में pH मान लगभग 2 हो, तो न्यूट्रलाइजेशन एवं कोएगुलेशन के बाद प्रति टन अपशिष्ट जल से उत्पन्न होने वाली रासायनिक कचरे की मात्रा (80% जल-सांद्रता वाली) लगभग 50 किलोग्राम होती है। 49. लोहा-कार्बन मिश्रण से प्राप्त जल को न्यूट्रलाइज करने हेतु चूने के पाउडर का उपयोग क्यों किया जाता है? जब अम्लीय जल का pH मूल्य सल्फ्यूरिक एसिड के उपयोग से 2 पर सेट किया जाता है, एवं उस जल को आयरन-कार्बन विधि से शोधित किया जाता है, तो सल्फ्यूरिक एसिड आयरन सल्फेट में बदल जाता है। इस प्रक्रिया में जल का pH मूल्य 2 से बढ़कर 5-6 हो जाता है। तो फिर आयरन-कार्बन विधि से शोधित जल को न्यूट्रलाइज करने हेतु चूने के पाउडर का उपयोग क्यों किया जाता है? या फिर, न्यूट्रलाइज़ करते समय क्या थोड़ा कम चूने का पाउडर इस्तेमाल किया जा सकता है? लोहा-कार्बन युक्त अपशिष्ट जल में बड़ी मात्रा में फेरस सल्फेट होता है। यदि इसे हटाया न गया, तो इससे बायोकेमिकल टैंकों में मौजूद सूक्ष्मजीवों की वृद्धि प्रभावित होगी। इसलिए हमें चूने का उपयोग करके अपशिष्ट जल के pH मान को 5-6 से बढ़ाकर 9 से अधिक करना होगा; ताकि जल में घुलनशील फेरस सल्फेट, अघुलनशील हाइड्रॉक्साइड ऑफ आयरन एवं कैल्शियम सल्फेट में परिवर्तित हो जाए। इसके बाद कोएग्युलेशन विधि के द्वारा इन पदार्थों को नीचे बैठा दिया जाता है, ताकि बायोकेमिकल टैंकों में जाने वाले जल में फेरस सल्फेट न रहे। क्या न्यूट्रलाइजेशन प्रक्रिया में चूने का पाउडर कम मात्रा में ही इस्तेमाल किया जा सकता है? हम प्रयोगशाला में एक तुलनात्मक प्रयोग कर सकते हैं। समान मात्रा में लौह-कार्बन युक्त जल (pH लगभग 2) एवं लौह-कार्बन रहित जल (pH 5-6) को दो अलग-अलग बीकरों में डाला गया। फिर, प्रत्येक बीकर में चूने का पाउडर धीरे-धीरे मिलाया गया। जब दोनों बीकरों में जल का pH मान 9 हो गया, तो पता चला कि दोनों बीकरों में उपयोग किया गया चूने का पाउडर की मात्रा समान थी। ऐसा इसलिए है, क्योंकि लोहा कोई अम्ल-निष्क्रियकारी पदार्थ नहीं है। सल्फ्यूरिक एसिड से बनने वाला आयरन सल्फेट भी एक अम्लीय पदार्थ ही है। आयरन सल्फेट को अम्ल-निष्क्रिय करने हेतु हाइड्रोऑक्साइड आयरन एवं कैल्शियम सल्फेट में परिवर्तित करने हेतु चूने का उपयोग आवश्यक है; इसकी मात्रा बिल्कुल भी कम नहीं होनी चाहिए। इसलिए, आयरन-कार्बन युक्त पानी के शोधन हेतु चूने का पाउडर जरूर डालना आवश्यक है। 50. अवशोषण क्या है? छिद्रयुक्त ठोस पदार्थों (जैसे एक्टिवेटेड कार्बन) या फ्लोकीय पदार्थों (जैसे पॉलीआयरन) का उपयोग करके, अपशिष्ट जल में मौजूद विषाक्त/हानिकारक पदार्थों को इन ठोस/फ्लोकीय पदार्थों की सतहों या सूक्ष्म छिद्रों में बाँध दिया जाता है; इस तरह जल की गुणवत्ता में सुधार होता है। इस प्रक्रिया को “अवशोषण उपचार” कहा जाता है। अवशोषित होने वाली सामग्री, अघुलनशील ठोस पदार्थ हो सकती है, या घुलनशील पदार्थ भी हो सकती है। अवशोषण उपचार की दक्षता उच्च होती है, एवं इससे प्राप्त पानी की गुणवत्ता भी अच्छी होती है; इसलिए इसका उपयोग अक्सर अपशिष्ट जल के गहन जैव-रासायनिक उपचार इकाई में अवशोषण उपचार को भी शामिल किया जा सकता है, ताकि जैव-रासायनिक उपचार की दक्षता में वृद्धि हो सके (उदाहरण के लिए, PACT विधि ऐसी ही एक विधि है)। 51. कंक्रीटीकरण क्या है? अवसादन एवं फ्लॉकुलेशन को एक साथ उपयोग में लाने की प्रक्रिया को कोएगुलेशन प्रक्रिया कहा जाता है। प्रयोगात्मक या इंजीनियरिंग उद्देश्यों हेतु अवक्षेपण प्रक्रिया का अक्सर उपयोग किया जाता है। इसमें, पहले पानी में आयरन सल्फेट जैसे रसायन मिलाए जाते हैं; इससे कोलॉइडी कणों के बीच की विद्युत-प्रतिकर्षण शक्ति कम हो जाती है। इसके बाद पॉलीऐक्रिलामाइड (PAM) मिलाया जाता है; इससे कण धीरे-धीरे बड़े होते हैं एवं दृश्यमान अवक्षेप बनते हैं। अंततः ये अवक्षेप नीचे बैठ जाते हैं। 52. अपशिष्ट जल के उपचार हेतु पॉलीआयरन का उपयोग क्यों किया जाता है? कोएग्युलेशन प्रक्रिया में पॉलीआयरन से हाइड्रॉक्साइड आयरन फ्लोक बनते हैं; ऐसे फ्लोकों में अपशिष्ट जल में मौजूद कार्बनिक पदार्थों को अवशोषित करने की उत्कृष्ट क्षमता होती है। प्रयोगात्मक आंकड़ों से पता चलता है कि पॉलीआयरन फ्लोकों के उपयोग से अपशिष्ट जल में मौजूद COD का 10%-20% तक हटाया जा सकता है। इससे जैव-रासायनिक उपचार प्रक्रियाओं पर पड़ने वाला बोझ कम हो जाता है, जिससे अपशिष्ट जल को मानकों के अनुरूप शोधित करना आसान हो जाता है। इसके अलावा, पॉलीआयरन का उपयोग करके संघनन-पूर्व-उपचार किया जा सकता है; इससे अपशिष्ट जल में मौजूद वे सूक्ष्म पदार्थ हट जाते हैं, जो सूक्ष्मजीवों के लिए हानिकारक एवं उनकी वृद्धि में बाधा डालने वाले होते हैं। ऐसा करने से जैव-रासायनिक टैंकों में सूक्ष्मजीव सही तरीके से कार्य कर पाते ह कई संघनन एजेंटों में, पॉलीआयरन की कीमत अपेक्षाकृत कम होती है (25-300 युआन/टन); इसलिए इसका उपयोग करके अपशिष्ट जल का शोधन करने की लागत कम हो जाती है। इसलिए यह प्रक्रियात्मक अपशिष्ट जल के शोधन हेतु उपयुक्त है। पॉलीआयरन एक अम्लीय पदार्थ है, जिसकी क्षारकता बहुत अधिक होती है; इसलिए इसके संसाधन हेतु उपयोग में आने वाले उपकरणों पर अवश्य ही रसायन-प्रतिर 53. फ्लोकुलेशन क्या है? फ्लॉक्युलेशन में, अपशिष्ट जल में उच्च आणविक भार वाले कोएग्युलेंट मिलाए जाते हैं; इन कोएग्युलेंटों के घुलने पर उच्च आणविक भार वाले पॉलिमर बनते हैं। इस उच्च-बहुलक की संरचना रैखिक होती है; इसके एक छोर पर एक सूक्ष्म कण होता है, जबकि दूसरे छोर पर दूसरा सूक्ष्म कण होता है। यह संरचना, आपस में दूर स्थित दोनों कणों के बीच एक “सेतु” का कार्य करती है; इससे कण धीरे-धीरे बड़े होते जाते हैं, और अंततः बड़े कणों का निर्माण होता है (जिसे आमतौर पर “फ्लॉक” कहा जाता है)। इससे कणों का अवसादन तेज हो जाता है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले फ्लॉकुलेंट्स में पॉलीऐक्रिलामाइड (PAM), पॉलीआयरन (PE) आदि शामिल हैं। 54. संघनन क्या है? अपशिष्ट जल में धनात्मक आवेश वाले अभिकर्मक मिलाए जाते हैं; इससे कोलॉइडी कणों के बीच धनात्मक आवेशों की संख्या बढ़ जाती है। इससे कोलॉइडी कणों के बीच का विद्युत-प्रतिकर्षण कम हो जाता है, एवं कण आपस में जुड़ जाते हैं। धनात्मक आवेश वाले अभिकर्मकों के उपयोग से कोलॉइडी कणों के आपस में जुड़ने की इस प्रक्रिया को “सांद्रण” कहा जाता है। आमतौर पर उपयोग में आने वाले संघनकों में एल्यूमिनियम सल्फेट, आयरन सल्फेट, अल्यूमिना, आयरन क्लोराइड आदि शामिल हैं। 55. कोलॉइडल कणों को कैसे अवक्षेपित किया जाए?
कोलॉइडल कणों को अवक्षेपित करने हेतु, उन कणों को आपस में संपर्क करने के लिए प्रेरित करना आवश्यक है; ताकि वे बड़े कणों में बदल जाएँ। ऐसा करने से उनका घनत्व 1 से अधिक हो जाता है, और वे अवक्षेपित हो जाते हैं। इसके लिए कई तरीके उपयोग में आते हैं; इंजीनियरिंग में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली तकनीकों में संघनन विधि, फ्लोकुलेशन विधि एवं कोएग्युलेशन विधि शामिल हैं। 56. अपशिष्ट जल में मौजूद कोलॉइडल कण क्यों स्वाभाविक रूप से नीचे नहीं गिरते? अपशिष्ट जल में मौजूद, घनत्व 1 से अधिक वाले अशुद्धियाँ, बड़े कण, एवं ऐसे कण जो आसानी से नीचे गिर सकते हैं, उन्हें स्वाभाविक गिरावट या सेंट्रीफ्यूजेशन जैसी विधियों के द्वारा हटाया जा सकता है। लेकिन, जिन कणों का घनत्व 1 से कम होता है, ऐसे सूक्ष्म कण या तो प्राकृतिक रूप से नीचे नहीं गिर पाते; जैसे कि कोलॉइडल कण, जिनका आकार 10⁻⁴ से 10⁻⁶ मिमी होता है। ऐसे कण पानी में बहुत ही स्थिर रहते हैं, इनका नीचे गिरने की गति बहुत ही धीमी होती है… 1 मीटर नीचे गिरने में इन्हें 200 साल लग जाते हैं। अवक्षेपण की धीमी गति के दो कारण हैं। (1) आम तौर पर, कोलॉइडल कणों पर ऋणात्मक आवेश होता है; सम-आवेशों के बीच आकर्षण न होने के कारण, कोलॉइडल कण एक-दूसरे से जुड़ नहीं पाते, और ऐसे में वे पानी में ही निलंबित रहते हैं। (2) कोलॉइडल कणों की सतह पर एक और परत होती है; यह परत भी आणविकों से बनी होती है। यह हाइड्रेटेड परत, कोलॉइडल कणों के आपस में संपर्क करने में बाधा डालती है, जिससे वे एक-दूसरे से चिपक नहीं पाते, एवं पानी में ही निलंबित रहते हैं।
यह वाकई बहुत ही अच्छा शैक्षणिक सामग्री है। धन्यवाद:):)