सक्रिय स्लज प्रक्रियाओं के लिए BOD, COD, F/M अनुपात, SRT, HRT और स्लज वॉल्यूम इंडेक्स सहित अपशिष्ट जल उपचार मापदंडों की गणना करें
अपशिष्ट जल उपचार गणना नगरपालिका और औद्योगिक जैविक उपचार प्रणालियों को डिजाइन, संचालित और अनुकूलित करने के लिए आवश्यक हैं। अपशिष्ट जल कैलकुलेटर महत्वपूर्ण प्रक्रिया मापदंडों का निर्धारण करने में सहायता करता है जो उपचार दक्षता, सूक्ष्मजीव स्वास्थ्य और विनियामक अनुपालन को प्रभावित करते हैं। प्रमुख गणनाएं बायोकेमिकल ऑक्सीजन डिमांड (BOD), केमिकल ऑक्सीजन डिमांड (COD), भोजन-से-सूक्ष्मजीव अनुपात (F/M), ठोस रिटेंशन टाइम (SRT), हाइड्रोलिक रिटेंशन टाइम (HRT), मिश्रित तरल निलंबित ठोस (MLSS), मिश्रित तरल वाष्पशील निलंबित ठोस (MLVSS), और स्लज वॉल्यूम इंडेक्स (SVI) को शामिल करती हैं। ये मापदंड जटिल रूप से जुड़े हुए हैं—F/M अनुपात BOD लोडिंग और सूक्ष्मजीव सांद्रता के बीच संबंध है; SRT बैक्टीरिया समुदाय उम्र और स्थिरता को नियंत्रित करता है; HRT अवायवीय टैंकों में कार्बनिक पदार्थों के साथ सूक्ष्मजीवों के संपर्क समय को निर्धारित करता है; SVI स्लज बसने की विशेषताओं को मापता है, जो ठोस-तरल अलगाव दक्षता को प्रभावित करता है। सक्रिय स्लज प्रक्रियाएं सबसे सामान्य जैविक अपशिष्ट जल उपचार विधि का प्रतिनिधित्व करती हैं, जहां सूक्ष्मजीवों की एक मिश्रित संस्कृति अवायवीय स्थितियों में कार्बनिक प्रदूषकों को चयापचय करती है। प्रभावी संचालन के लिए सूक्ष्मजीव जनसंख्या घनत्व, पोषक तत्व उपलब्धता, घुलित ऑक्सीजन स्तर, तापमान और pH को सावधानीपूर्वक संतुलित करने की आवश्यकता होती है। BOD लोडिंग प्रति दिन उपचार प्रणाली में प्रवेश करने वाले कार्बनिक पदार्थों की मात्रा को मापती है, आमतौर पर किलोग्राम BOD प्रति दिन या पाउंड प्रति दिन के रूप में व्यक्त की जाती है। हाइड्रोलिक लोडिंग दर प्रति दिन उपचारित प्रवाह की मात्रा का वर्णन करती है, जो प्रणाली क्षमता और विस्तार योजना को प्रभावित करती है। F/M अनुपात (किलोग्राम BOD प्रति किलोग्राम MLVSS प्रति दिन) सूक्ष्मजीव विकास चरण को नियंत्रित करता है—उच्च F/M (>0.5) तेजी से वृद्धि को बढ़ावा देता है लेकिन खराब प्रवाह स्थिरता; कम F/M (<0.2) स्थिर, अच्छी तरह से बसने वाले प्रवाह उत्पन्न करता है लेकिन बड़ी टैंक मात्रा की आवश्यकता होती है। SRT (दिनों में) सूक्ष्मजीवों की औसत निवास समय का प्रतिनिधित्व करता है—लंबा SRT (15-30 दिन) परिपक्व, विविध समुदायों को विकसित करता है जो कठिन प्रदूषकों को खराब करते हैं; छोटा SRT (3-5 दिन) तेजी से बढ़ने वाले बैक्टीरिया को पसंद करता है लेकिन धीमी डिग्रेडर्स को धोता है। HRT (घंटों में) अवायवीय टैंक में अपशिष्ट जल का औसत समय है—विशिष्ट मान 4-8 घंटे हैं; लंबे HRT बेहतर उपचार देते हैं लेकिन बड़ी टैंक मात्रा की आवश्यकता होती है।
विशिष्ट उपचार मापदंड नगरपालिका और औद्योगिक अपशिष्ट जल विशेषताओं के आधार पर भिन्न होते हैं। नगरपालिका सक्रिय स्लज सिस्टम आमतौर पर 0.2-0.5 के F/M अनुपात पर संचालित होते हैं, 1,500-3,000 mg/L का MLSS बनाए रखते हैं, 10-15 दिन का SRT लक्ष्य रखते हैं, और 4-8 घंटे का HRT उपयोग करते हैं। ये सेटिंग्स घरेलू सीवेज से मध्यम-शक्ति कार्बनिक पदार्थों के प्रभावी हटाने के लिए संतुलित होती हैं। विस्तारित वायु प्रक्रियाएं (0.05-0.15 F/M, 20-30 दिन SRT) अपशिष्ट स्लज उत्पादन को न्यूनतम करती हैं और BOD हटाने को अधिकतम करती हैं, छोटे समुदायों या पैकेज प्लांट के लिए आदर्श। उच्च दर सक्रिय स्लज (0.4-1.5 F/M, 5-10 दिन SRT) बड़ी प्रवाह मात्रा को कुशलता से संभालती है लेकिन मध्यम उपचार गुणवत्ता उत्पन्न करती है। औद्योगिक अपशिष्ट जल अक्सर विशेष उपचार रणनीतियों की आवश्यकता होती है। खाद्य प्रसंस्करण अपशिष्ट जल (डेयरी, शराब बनाना, मांस पैकिंग) में उच्च BOD (2,000-10,000+ mg/L) होता है और उच्च MLSS (3,000-6,000 mg/L) और लंबे SRT की आवश्यकता होती है। फार्मास्युटिकल और रासायनिक अपशिष्ट जल में विषाक्त यौगिक हो सकते हैं जो सूक्ष्मजीव गतिविधि को रोकते हैं, कम F/M अनुपात और बहुत लंबे SRT (30-60+ दिन) की मांग करते हैं ताकि विशेष डिग्रेडर्स का निर्माण हो सके। पेट्रोलियम रिफाइनरी और पेट्रोकेमिकल अपशिष्ट जल में हाइड्रोकार्बन, फिनोल और अमोनिया होते हैं, जिसके लिए बहु-चरणीय उपचार या विशेष बैक्टीरिया इनोकुलेशन की आवश्यकता होती है। पल्प और पेपर मिल अपशिष्ट जल में लिग्निन, टैनिन और सेलूलोज होते हैं, जिन्हें लंबे SRT (15-30 दिन) और अच्छे वायु मिश्रण की आवश्यकता होती है। BOD और COD माप कार्बनिक प्रदूषण के विभिन्न पहलुओं को पकड़ते हैं। BOD5 (5-दिन बायोकेमिकल ऑक्सीजन डिमांड) 5 दिनों में सूक्ष्मजीवों द्वारा जैविक रूप से डिग्रेडेबल कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण करने के लिए आवश्यक ऑक्सीजन को मापता है। COD (केमिकल ऑक्सीजन डिमांड) मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों का उपयोग करके लगभग सभी कार्बनिक पदार्थों को तेजी से ऑक्सीकृत करता है, परिणाम 2-3 घंटे में प्रदान करता है। COD आमतौर पर BOD से अधिक होता है क्योंकि यह जैविक रूप से गैर-डिग्रेडेबल यौगिकों को शामिल करता है। COD/BOD अनुपात बायोडिग्रेडेबिलिटी को इंगित करता है—नगरपालिका सीवेज के लिए 1.3-2.0; औद्योगिक अपशिष्ट जल 2.0-5.0+; कम अनुपात अच्छी बायोडिग्रेडेबिलिटी दर्शाता है। नाइट्रोजन और फॉस्फोरस मापदंड यूट्रोफिकेशन-संवेदनशील जल निकायों में निर्वहन के लिए महत्वपूर्ण हैं। जैविक पोषक तत्व हटाने (BNR) प्रक्रियाएं नाइट्रीफिकेशन (अमोनिया का नाइट्रेट में ऑक्सीकरण, 10-15 दिन SRT की आवश्यकता), डेनाइट्रीफिकेशन (नाइट्रेट का नाइट्रोजन गैस में कमी, अवायवीय क्षेत्रों की आवश्यकता), और फॉस्फोरस जमा (विशेष बैक्टीरिया, अवायवीय-अवायवीय साइकलिंग की आवश्यकता) को शामिल करती हैं। SVI (स्लज वॉल्यूम इंडेक्स, mL/g) 30 मिनट बसने के बाद स्लज घनत्व को मापता है—50-150 अच्छा है; <50 पिनपॉइंट प्रवाह (घने, गैर-बसने वाले सूक्ष्मजीव) को इंगित करता है; >200 बल्किंग स्लज (खराब बसने वाले, फिलामेंटस बैक्टीरिया) को दर्शाता है।
प्रभावी अपशिष्ट जल उपचार संचालन कई इंटरैक्टिंग कारकों को संतुलित करता है। ऑक्सीजन हस्तांतरण दर (OTR) को सूक्ष्मजीव ऑक्सीजन मांग से मेल खाना चाहिए—अपर्याप्त वायु फिलामेंटस बैक्टीरिया और प्रवाह में गंध को बढ़ावा देती है; अधिक वायु ऊर्जा बर्बाद करती है और प्रवाह तोड़ सकती है। घुलित ऑक्सीजन (DO) आमतौर पर अवायवीय टैंकों में 1.5-3.0 mg/L पर बनाए रखी जाती है—नाइट्रीफिकेशन के लिए उच्च (>2.0 mg/L); मानक कार्बनिक हटाने के लिए कम (1.0-2.0 mg/L)। तापमान सूक्ष्मजीव गतिविधि को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है—20-35°C पर इष्टतम; <10°C पर धीमा; >40°C पर अवरुद्ध। शीतकालीन संचालन अक्सर SRT बढ़ाने और F/M घटाने की आवश्यकता होती है ताकि गतिविधि में कमी को मुआवजा दिया जा सके। pH आमतौर पर 6.5-8.5 पर नियंत्रित होता है—अम्लीय स्थितियां (<6.0) बैक्टीरिया को रोकती हैं; क्षारीय स्थितियां (>9.0) अमोनिया विषाक्तता का कारण बनती हैं। पोषक तत्व संतुलन महत्वपूर्ण है—सूक्ष्मजीवों को BOD:N:P लगभग 100:5:1 के अनुपात में चाहिए; पोषक तत्व की कमी वृद्धि को सीमित करती है; अधिकता यूट्रोफिकेशन का कारण बन सकती है। विषाक्त पदार्थ (भारी धातुएं, विलायक, कीटनाशक) कम सांद्रता पर भी सूक्ष्मजीवों को रोक सकते हैं—औद्योगिक प्रीट्रीटमेंट विषाक्त पदार्थों को उपचार प्लांट में प्रवेश करने से रोकता है। स्लज बर्बाद दर (WAS) SRT को नियंत्रित करती है—बहुत कम बर्बादी SRT बढ़ाती है और MLSS जमा करती है; बहुत अधिक बर्बादी सूक्ष्मजीवों को धोती है और उपचार को नुकसान पहुंचाती है। रिटर्न सक्रिय स्लज (RAS) दर MLSS को बनाए रखती है—विशिष्ट रूप से प्रवाह प्रवाह का 25-100%, सेकेंडरी क्लैरिफायर सेटलिंग विशेषताओं के आधार पर। प्रक्रिया नियंत्रण रणनीतियां लक्षित मापदंडों को बनाए रखने में मदद करती हैं। लक्ष्य F/M अनुपात सेटिंग करना और MLSS को समायोजित करना (RAS और WAS दरों के माध्यम से) प्रवाह स्थिरता को अनुकूलित करता है। SRT लक्ष्य स्थापित करना और WAS दरों को समायोजित करना सूक्ष्मजीव समुदाय संरचना को नियंत्रित करता है। DO सेट पॉइंट बनाए रखना (वायु नियंत्रण वाल्व या ब्लोअर गति के माध्यम से) ऊर्जा उपयोग को अनुकूलित करता है। SVI निगरानी प्रवाह समस्याओं का शीघ्र पता लगाती है—बढ़ता हुआ SVI क्लोरीनेशन, F/M कमी, या माइक्रोस्कोपी द्वारा फिलामेंट पहचान के साथ सुधारात्मक कार्रवाई को ट्रिगर करता है। बल्किंग स्लज समस्याएं (उच्च SVI, खराब बसना) अक्सर कम DO, कम F/M, पोषक तत्व की कमी या सल्फाइड विषाक्तता से उत्पन्न होती हैं—उपचारों में वायु बढ़ाना, RAS कम करना, पोषक तत्व जोड़ना या चयनात्मक बर्बादी शामिल हैं। पिनपॉइंट प्रवाह (कम SVI, घने कण) दुर्लभ है लेकिन उच्च DO, कम SRT या विशिष्ट अपशिष्ट जल रचनाओं से परिणाम हो सकता है। झाग समस्याएं फिलामेंटस बैक्टीरिया (नोकार्डिया, माइक्रोथ्रिक्स) या सर्फैक्टेंट्स से उत्पन्न होती हैं—नियंत्रण विधियों में वायु समायोजन, क्लोरीनेशन, या एंटी-फोमिंग एजेंट शामिल हैं। उन्नत उपचार प्रक्रियाएं मानक सक्रिय स्लज से परे जाती हैं। झिल्ली बायोरिएक्टर्स (MBR) सेकेंडरी क्लैरिफायर को माइक्रोफिल्ट्रेशन या अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली के साथ बदलते हैं, उच्च MLSS (8,000-12,000 mg/L) की अनुमति देते हैं और बेहतर प्रवाह गुणवत्ता उत्पादन करते हैं। अनुक्रमिक बैच रिएक्टर (SBR) भरने-प्रतिक्रिया-बसना-डिक्लेंट-बेकार चक्र में एक टैंक में सभी उपचार चरणों को एकीकृत करते हैं। चलती हुई बिस्तर बायोफिल्म रिएक्टर (MBBR) बायोफिल्म-लेपित मीडिया को जोड़ते हैं, सूक्ष्मजीव रिटेंशन बढ़ाते हैं और SRT बढ़ाते हैं।
अपशिष्ट जल प्रबंधन, पालतू जानवरों की देखभाल और जैविक विज्ञान के लिए विशेष कैलकुलेटर
Explore CategoryF/M अनुपात (भोजन-से-सूक्ष्मजीव अनुपात) सूक्ष्मजीव सांद्रता के सापेक्ष कार्बनिक लोडिंग को मापता है, जो किलोग्राम BOD प्रति किलोग्राम MLVSS (मिश्रित तरल वाष्पशील निलंबित ठोस) प्रति दिन के रूप में व्यक्त किया जाता है। यह मापदंड सूक्ष्मजीव विकास चरण, प्रवाह बसने की विशेषताओं, ऑक्सीजन मांग और उपचार दक्षता को नियंत्रित करता है। उच्च F/M अनुपात (0.5-1.5): बहुत सारा भोजन, कम बैक्टीरिया को इंगित करता है, जिसके परिणामस्वरूप तेजी से लॉग-चरण वृद्धि होती है। यह खराब प्रवाह बसने, उच्च प्रवाह BOD, उच्च ऑक्सीजन मांग और अधिक स्लज उत्पादन उत्पन्न करता है। उच्च दर सक्रिय स्लज सिस्टम जानबूझकर 0.4-1.5 पर उच्च F/M संचालित करते हैं ताकि बड़ी प्रवाह मात्रा को कुशलता से संभाला जा सके, लेकिन मध्यम उपचार गुणवत्ता स्वीकार करते हैं। मध्यम F/M अनुपात (0.2-0.5): संतुलित स्थितियां, पारंपरिक सक्रिय स्लज के लिए विशिष्ट। यह अच्छे प्रवाह बसने, स्थिर संचालन, 85-95% BOD हटाने और मध्यम ऑक्सीजन मांग उत्पन्न करता है। अधिकांश नगरपालिका उपचार प्लांट इस सीमा में संचालित होते हैं क्योंकि यह प्रदर्शन, लागत और विश्वसनीयता को संतुलित करता है। कम F/M अनुपात (<0.2): कम भोजन, बहुत सारे बैक्टीरिया, जो एंडोजेनस श्वसन ("भूखे" सूक्ष्मजीव अपने स्वयं के सेल सामग्री को खाते हैं) की ओर ले जाते हैं। यह बेहतरीन प्रवाह बसने, बहुत कम प्रवाह BOD, कम स्लज उत्पादन और कम ऑक्सीजन मांग उत्पन्न करता है। विस्तारित वायु सिस्टम जानबूझकर 0.05-0.15 पर कम F/M संचालित करते हैं ताकि स्लज बर्बाद कम हो और BOD हटाना अधिकतम हो। F/M को समायोजित करने से प्रक्रिया को बेहतर बनाने में मदद मिलती है। प्रवाह समस्याओं (बल्किंग) को कम करने के लिए, F/M बढ़ाएं (WAS दर बढ़ाकर MLSS कम करें)। स्लज उत्पादन कम करने के लिए, F/M घटाएं (WAS दर घटाकर MLSS बढ़ाएं)। प्रवाह गुणवत्ता में सुधार के लिए, F/M घटाएं (अधिक परिपक्व, स्थिर सूक्ष्मजीव समुदाय अनुमति दें)। F/M की गणना प्रवाह प्रवाह, प्रवाह BOD, अवायवीय टैंक मात्रा और MLVSS सांद्रता की आवश्यकता होती है। उदाहरण: 1 MGD प्रवाह, 200 mg/L प्रवाह BOD, 0.5 MG अवायवीय टैंक मात्रा, 2,400 mg/L MLVSS। BOD लोडिंग = 1 MGD × 200 mg/L × 8.34 = 1,668 lb BOD/day। MLVSS द्रव्यमान = 0.5 MG × 2,400 mg/L × 8.34 = 10,008 lb MLVSS। F/M = 1,668 ÷ 10,008 = 0.17 lb BOD/lb MLVSS/day (कम F/M, विस्तारित वायु सीमा)। F/M को समायोजित करने के लिए, MLSS को बदलें (RAS/WAS दरों के माध्यम से) या टैंक मात्रा बदलें (यदि डिजाइन अनुमति देता है)।
SRT (ठोस रिटेंशन टाइम), जिसे सूक्ष्मजीव सेल निवास समय या स्लज आयु भी कहा जाता है, प्रणाली में सूक्ष्मजीवों का औसत समय मापता है, दिनों में व्यक्त किया जाता है। SRT प्रणाली में सूक्ष्मजीव द्रव्यमान को बर्बाद दर से विभाजित करके गणना की जाती है। उदाहरण: यदि प्रणाली में 10,000 किलोग्राम MLSS है और आप प्रति दिन 500 किलोग्राम बर्बाद करते हैं, तो SRT = 10,000 ÷ 500 = 20 दिन। यह इंगित करता है कि सूक्ष्मजीव बर्बाद होने से पहले औसतन 20 दिनों तक प्रणाली में रहते हैं। SRT सूक्ष्मजीव समुदाय संरचना को गहराई से प्रभावित करता है। छोटा SRT (3-5 दिन): तेजी से बढ़ने वाले बैक्टीरिया (जैसे, हेटरोट्रॉफ जो सरल कार्बनिक पदार्थों को खाते हैं) हावी होते हैं। धीमी-विकास करने वाले जीव (जैसे, नाइट्रीफायर, विशेष डिग्रेडर्स) धो जाते हैं। यह सरल कार्बनिक हटाने के लिए उपयुक्त है लेकिन नाइट्रीफिकेशन या कठिन प्रदूषक डिग्रेडेशन के लिए नहीं। उच्च स्लज उत्पादन और मध्यम उपचार गुणवत्ता। मध्यम SRT (10-15 दिन): विविध सूक्ष्मजीव समुदाय विकसित होता है। नाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया स्थापित होता है (नाइट्रीफिकेशन के लिए आमतौर पर >8-10 दिन SRT आवश्यक)। अच्छा कार्बनिक हटाने, नाइट्रीफिकेशन, और स्थिर संचालन। विशिष्ट नगरपालिका सक्रिय स्लज के लिए। लंबा SRT (20-30+ दिन): परिपक्व, अत्यधिक विविध समुदाय। धीमी-विकास करने वाले विशेष डिग्रेडर्स फलते-फूलते हैं। बेहतरीन कार्बनिक हटाने, पूर्ण नाइट्रीफिकेशन, कठिन यौगिकों का डिग्रेडेशन। कम स्लज उत्पादन (एंडोजेनस श्वसन सेल द्रव्यमान कम करता है)। बल्किंग समस्याओं के लिए संवेदनशील यदि सही तरीके से प्रबंधित नहीं किया गया। विस्तारित वायु या BNR सिस्टम के लिए सामान्य। बहुत लंबा SRT (>30 दिन): अत्यंत परिपक्व, विविध समुदाय। बहुत कम स्लज उत्पादन। कठिन औद्योगिक अपशिष्ट जल के लिए उपयोग किया जाता है। प्रक्रिया अस्थिरता का जोखिम बढ़ाता है। SRT की गणना: SRT = (अवायवीय टैंक MLSS द्रव्यमान + सेकेंडरी क्लैरिफायर MLSS द्रव्यमान) ÷ (बर्बाद MLSS द्रव्यमान प्रति दिन + प्रवाह MLSS द्रव्यमान प्रति दिन)। आमतौर पर, प्रवाह MLSS नगण्य है, इसलिए सरलीकृत: SRT = कुल प्रणाली MLSS द्रव्यमान ÷ बर्बाद MLSS दर। SRT को समायोजित करने के लिए स्लज बर्बाद दर (WAS) को बदलें। SRT बढ़ाने के लिए, WAS कम करें। SRT घटाने के लिए, WAS बढ़ाएं। SRT तापमान को प्रभावित करता है: सर्दियों में अधिक SRT की आवश्यकता होती है (धीमी सूक्ष्मजीव गतिविधि को मुआवजा दें); गर्मियों में कम SRT पर्याप्त हो सकता है।
स्लज वॉल्यूम इंडेक्स (SVI) सक्रिय स्लज की बसने की विशेषताओं और घनत्व को मापता है, जो mL/g में व्यक्त किया जाता है। यह 30 मिनट बसने के बाद प्रति ग्राम निलंबित ठोस द्वारा कब्जा की गई मात्रा को इंगित करता है। SVI सेकेंडरी क्लैरिफायर प्रदर्शन, स्लज बर्बाद आवश्यकताओं और प्रवाह समस्याओं के शीघ्र पता लगाने को भविष्यवाणी करता है। SVI की गणना: एक 1-लीटर स्नातक सिलेंडर में मिश्रित तरल का एक नमूना लें। 30 मिनट बसने दें और बसे हुए स्लज की मात्रा (SV30, mL) रिकॉर्ड करें। मिश्रित तरल निलंबित ठोस (MLSS, mg/L या g/L) को मापें। SVI = (SV30 × 1,000) ÷ MLSS। उदाहरण: SV30 = 250 mL, MLSS = 2,500 mg/L = 2.5 g/L। SVI = (250 × 1,000) ÷ 2,500 = 100 mL/g। SVI श्रेणियां और निहितार्थ: उत्कृष्ट SVI (50-100 mL/g): घना, अच्छी तरह से बसने वाला स्लज। सेकेंडरी क्लैरिफायर कुशलता से संचालित होता है। स्पष्ट प्रवाह उत्पादन। कम RAS दरें आवश्यक (प्रवाह प्रवाह का 25-50%)। विशिष्ट स्वस्थ सक्रिय स्लज के लिए। अच्छा SVI (100-150 mL/g): स्वीकार्य बसना। सामान्य क्लैरिफायर प्रदर्शन। मध्यम RAS दरें (प्रवाह का 50-75%)। थोड़ा प्रवाह TSS हो सकता है लेकिन अभी भी परमिट सीमा के भीतर। खराब SVI (150-250 mL/g): धीमी बसना। क्लैरिफायर अधिभारित हो सकता है। उच्च RAS दरें आवश्यक (प्रवाह का 75-100%+)। प्रवाह TSS बढ़ता है। प्रारंभिक बल्किंग को इंगित करता है—सुधारात्मक कार्रवाई आवश्यक। बहुत खराब SVI (>250 mL/g): गंभीर बल्किंग स्लज। क्लैरिफायर विफल हो सकता है (स्लज कंबल उठता है, प्रवाह में निकलता है)। परमिट उल्लंघन संभव। तत्काल हस्तक्षेप आवश्यक। बल्किंग के सामान्य कारण: फिलामेंटस बैक्टीरिया (नोकार्डिया, माइक्रोथ्रिक्स, स्फेरोटिलस)—लंबे धागे प्रवाह बसने में हस्तक्षेप करते हैं। कम घुलित ऑक्सीजन—फिलामेंट को बढ़ावा देती है। कम F/M अनुपात—सब्सट्रेट के लिए फिलामेंट बेहतर प्रतिस्पर्धा करते हैं। पोषक तत्व की कमी (N या P)—असंतुलन फिलामेंट को पसंद करता है। सल्फाइड—Thiothrix जैसे सल्फर बैक्टीरिया को बढ़ावा देता है। बल्किंग को ठीक करना: DO बढ़ाएं (>2.0 mg/L)। F/M बढ़ाएं (WAS बढ़ाकर MLSS कम करें)। पोषक तत्व जोड़ें (यदि कमी पुष्टि हो)। RAS या WAS क्लोरीनेशन (चयनात्मक रूप से फिलामेंट को मारता है)। फिलामेंट प्रकार की पहचान करने के लिए माइक्रोस्कोपी (विशिष्ट उपचार मार्गदर्शित करती है)। कम SVI (<50 mL/g) समस्याएं: पिनपॉइंट प्रवाह—छोटे, घने कण जो खराब तरीके से बसते हैं और प्रवाह में निकलते हैं। कारण: बहुत उच्च DO, युवा स्लज (बहुत कम SRT), विशिष्ट अपशिष्ट जल रचनाएं। उपचार: DO कम करें, SRT बढ़ाएं, RAS दर समायोजित करें।
BOD (बायोकेमिकल ऑक्सीजन डिमांड) और COD (केमिकल ऑक्सीजन डिमांड) दोनों अपशिष्ट जल में कार्बनिक प्रदूषण को मापते हैं, लेकिन विभिन्न तरीकों और अवधारणाओं का उपयोग करते हैं। BOD (बायोकेमिकल ऑक्सीजन डिमांड): सूक्ष्मजीवों द्वारा जैविक रूप से डिग्रेडेबल कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकृत करने के लिए आवश्यक ऑक्सीजन को मापता है। मानक परीक्षण: BOD5 (5-दिन परीक्षण, 20°C पर इनक्यूबेट)। विधि: बैक्टीरिया इनोकुलम के साथ नमूना, 5 दिनों के लिए सील, प्रारंभिक और अंतिम घुलित ऑक्सीजन को मापें। BOD5 = प्रारंभिक DO - अंतिम DO। परीक्षण समय: 5 दिन (धीमा लेकिन जैविक रूप से प्रासंगिक)। यह मापता है: केवल जैविक रूप से डिग्रेडेबल कार्बनिक पदार्थ। उपचार प्रणालियों में वास्तविक सूक्ष्मजीव ऑक्सीजन मांग को प्रतिबिंबित करता है। विशिष्ट मान: घरेलू सीवेज 150-300 mg/L BOD5; उपचारित प्रवाह <10-30 mg/L। COD (केमिकल ऑक्सीजन डिमांड): मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट (पोटेशियम डाइक्रोमेट) का उपयोग करके रासायनिक रूप से लगभग सभी कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकृत करने के लिए आवश्यक ऑक्सीजन को मापता है। विधि: अम्लीय स्थितियों में मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट के साथ नमूना पचाएं (आमतौर पर 150°C पर 2 घंटे)। उपयोग किए गए ऑक्सीडेंट की मात्रा को मापें। परीक्षण समय: 2-3 घंटे (तेज)। यह मापता है: लगभग सभी कार्बनिक पदार्थ (जैविक रूप से डिग्रेडेबल और गैर-डिग्रेडेबल दोनों)। कुछ अकार्बनिक यौगिक भी ऑक्सीकृत होते हैं (जैसे, सल्फाइड, फेरस लोहा)। विशिष्ट मान: घरेलू सीवेज 300-600 mg/L COD; उपचारित प्रवाह <50-100 mg/L। प्रमुख अंतर: परीक्षण समय—BOD 5 दिन, COD 2-3 घंटे। विशिष्टता—BOD केवल बायोडिग्रेडेबल को मापता है; COD सभी कार्बनिक पदार्थों को मापता है। विधि—BOD जैविक (सूक्ष्मजीव); COD रासायनिक (मजबूत ऑक्सीडेंट)। मान—COD आमतौर पर BOD से अधिक होता है। COD/BOD अनुपात बायोडिग्रेडेबिलिटी को इंगित करता है: 1.3-2.0: आसानी से बायोडिग्रेडेबल (विशिष्ट घरेलू सीवेज)। जैविक उपचार अच्छी तरह से काम करता है। 2.0-3.0: मध्यम बायोडिग्रेडेबिलिटी (कुछ औद्योगिक अपशिष्ट जल)। जैविक उपचार अभी भी संभव लेकिन लंबे SRT की आवश्यकता हो सकती है। >3.0: खराब बायोडिग्रेडेबिलिटी (दुर्दम्य कार्बनिक पदार्थ)। जैविक उपचार संघर्ष कर सकता है; रासायनिक या भौतिक उपचार आवश्यक हो सकता है। उदाहरण: घरेलू सीवेज—BOD5 = 200 mg/L, COD = 400 mg/L, COD/BOD = 2.0। खाद्य प्रसंस्करण—BOD5 = 1,500 mg/L, COD = 2,500 mg/L, COD/BOD = 1.7 (बहुत बायोडिग्रेडेबल)। रासायनिक विनिर्माण—BOD5 = 100 mg/L, COD = 500 mg/L, COD/BOD = 5.0 (दुर्दम्य कार्बनिक पदार्थ)। व्यावहारिक उपयोग: BOD: विनियामक सीमा के लिए मानक (प्रवाह परमिट BOD5 निर्दिष्ट करते हैं)। प्रक्रिया नियंत्रण के लिए धीमा—5-दिन प्रतीक्षा व्यावहारिक नहीं। COD: त्वरित प्रक्रिया निगरानी के लिए बेहतर—2-3 घंटे में परिणाम। BOD का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किया जाता है (स्थानीय COD/BOD अनुपात स्थापित करें, फिर BOD की भविष्यवाणी करने के लिए COD को मापें)। उदाहरण: यदि प्लांट COD/BOD ऐतिहासिक रूप से 2.0 है, और COD = 160 mg/L, तो अनुमानित BOD = 160 ÷ 2.0 = 80 mg/L। कई प्लांट दैनिक प्रक्रिया नियंत्रण के लिए COD और साप्ताहिक विनियामक अनुपालन के लिए BOD5 का उपयोग करते हैं।
नाइट्रीफिकेशन एक जैविक प्रक्रिया है जहां नाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया अमोनिया (NH3) को नाइट्रेट (NO3-) में ऑक्सीकृत करते हैं, जिसमें दो चरण शामिल हैं: अमोनिया → नाइट्राइट (Nitrosomonas बैक्टीरिया द्वारा), फिर नाइट्राइट → नाइट्रेट (Nitrobacter बैक्टीरिया द्वारा)। नाइट्रीफिकेशन महत्वपूर्ण है क्योंकि अमोनिया जलीय जीवन के लिए विषैला है (विशेष रूप से मछली)—सतही जल निर्वहन के लिए अक्सर कम अमोनिया सीमा (आमतौर पर <1-5 mg/L NH3-N) की आवश्यकता होती है। नाइट्रीफिकेशन के लिए विशिष्ट स्थितियां: लंबा SRT (आमतौर पर >8-10 दिन न्यूनतम, 12-15+ दिन अधिक विश्वसनीय के लिए)। नाइट्रीफायर धीरे-धीरे बढ़ते हैं; छोटा SRT उन्हें धो देता है। पर्याप्त घुलित ऑक्सीजन (>2.0 mg/L, अधिमानतः 2.5-3.0 mg/L)। नाइट्रीफायर सख्त एरोब हैं; कम DO नाइट्रीफिकेशन को रोकता है। पर्याप्त क्षारीयता (100-150 mg/L CaCO3 न्यूनतम)। नाइट्रीफिकेशन प्रत्येक mg/L अमोनिया ऑक्सीकृत के लिए लगभग 7.1 mg/L क्षारीयता का उपभोग करता है। अपर्याप्त क्षारीयता pH गिराती है, नाइट्रीफायर को रोकती है। इष्टतम तापमान (15-35°C, इष्टतम 25-30°C)। ठंडा तापमान (<10°C) नाइट्रीफिकेशन को बहुत धीमा करता है। तटस्थ pH (6.5-8.5, इष्टतम 7.5-8.0)। कम pH (<6.5) नाइट्रीफायर को गंभीर रूप से रोकता है। नाइट्रीफिकेशन को शामिल करने के लिए कब: विनियामक आवश्यकताएं: यदि निर्वहन परमिट अमोनिया सीमा निर्दिष्ट करता है (सतही जल निर्वहन में सामान्य)। यूट्रोफिकेशन-संवेदनशील जल निकाय (झीलें, मुहाना, खाड़ियां) अक्सर नाइट्रोजन हटाने की आवश्यकता होती है। प्रक्रिया आवश्यकताएं: यदि डाउनस्ट्रीम प्रक्रियाएं कम अमोनिया पर निर्भर करती हैं (जैसे, कुछ पुनरुपयोग अनुप्रयोग)। यदि डेनाइट्रीफिकेशन वांछित है (डेनाइट्रीफिकेशन नाइट्रेट की आवश्यकता होती है, इसलिए नाइट्रीफिकेशन पहले होना चाहिए)। परिचालन विचार: यदि प्लांट पहले से ही लंबा SRT संचालित करता है (>10 दिन), तो नाइट्रीफिकेशन संभवतः पहले से ही हो रहा है—इष्टतम स्थितियां प्रदान करना आसान है। यदि प्लांट छोटा SRT (<8 दिन) संचालित करता है, तो नाइट्रीफिकेशन को शामिल करने के लिए महत्वपूर्ण परिवर्तन (SRT बढ़ाना, टैंक मात्रा बढ़ाना, DO बढ़ाना) आवश्यक हो सकते हैं। नाइट्रीफिकेशन के प्रभाव: ऑक्सीजन मांग बढ़ती है: नाइट्रीफिकेशन प्रत्येक mg/L अमोनिया-N ऑक्सीकृत के लिए लगभग 4.6 mg/L O2 का उपभोग करता है। कार्बनेसियस BOD हटाने (प्रति mg/L BOD लगभग 1.5 mg/L O2) से अधिक नाइट्रीजन ऑक्सीकरण (प्रति mg/L NH3-N लगभग 4.6 mg/L O2)। वायु आवश्यकताएं (और ऊर्जा लागत) महत्वपूर्ण रूप से बढ़ती हैं। क्षारीयता की खपत: नाइट्रीफिकेशन pH को कम करता है। यदि प्रवाह में कम क्षारीयता है, तो क्षारीयता जोड़ना (जैसे, चूना, सोडा ऐश) आवश्यक हो सकता है। स्लज उत्पादन थोड़ा कम होता है: नाइट्रीफायर धीरे-धीरे बढ़ते हैं और कम उपज उत्पन्न करते हैं। डिजाइन विचार: लंबे SRT की अनुमति देने के लिए बड़े अवायवीय टैंक आवश्यक हो सकते हैं। बढ़ी हुई ऑक्सीजन मांग को पूरा करने के लिए अधिक वायु क्षमता। क्षारीयता जोड़ने के लिए रासायनिक खुराक प्रणालियां। नाइट्रीफिकेशन विफलता के कारण: SRT बहुत छोटा—WAS दर कम करें, SRT 12-15+ दिन तक बढ़ाएं। DO बहुत कम—वायु बढ़ाएं, 2.5-3.0 mg/L लक्ष्य करें। अपर्याप्त क्षारीयता—चूना या सोडा ऐश जोड़ें। ठंडा तापमान—सर्दियों में SRT बढ़ाएं, हीटिंग पर विचार करें। विषाक्त शॉक लोड—नाइट्रीफायर विशेष रूप से कुछ औद्योगिक रसायनों के प्रति संवेदनशील हैं। नाइट्रीफिकेशन निगरानी: प्रवाह और प्रवाह अमोनिया—प्रभावी नाइट्रीफिकेशन परमिट सीमा (आमतौर पर <1-5 mg/L NH3-N) को पूरा करता है। नाइट्रेट उत्पादन—नाइट्रीफिकेशन नाइट्रेट उत्पादन में वृद्धि करता है। यदि नाइट्रेट उच्च है लेकिन अमोनिया कम है, तो नाइट्रीफिकेशन अच्छी तरह से काम कर रहा है। DO, pH, क्षारीयता—इष्टतम स्थितियां सुनिश्चित करें। SRT और MLSS—पर्याप्त नाइट्रीफायर प्रतिधारण की पुष्टि करें।