घरेलू अपशिष्ट जल के अवायवीय उपचार में, प्रतिधारण समय 2 घंटे से अधिक, एनोक्सिक प्रतिधारण समय 2 घंटे से अधिक और एरोबिक टैंक प्रतिधारण समय 6 घंटे से अधिक बनाए रखा जाता है। ऐसा लगता है कि अवायवीय और एनोक्सिक अवधारण समय कार्बनिक पदार्थों को बेहतर ढंग से हटाने के लिए हैं। यदि कार्बनिक पदार्थ की मात्रा कम है, तो क्या अवधारण समय को कम करने की आवश्यकता है? और यदि कार्बनिक पदार्थ की मात्रा अधिक है, तो क्या अवधारण समय को बढ़ाने की आवश्यकता है? यदि अवधारण समय बहुत लंबा या बहुत छोटा हो तो क्या प्रभाव पड़ेगा? ऐसा लगता है कि लंबे समय तक एरोबिक अवधारण समय अधिक प्रभावी अमोनिया नाइट्रोजन हटाने के लिए नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया के विकास को सुविधाजनक बनाने के लिए है। विशेषज्ञों, (लोकप्रिय विज्ञान स्पष्टीकरण) के लिए धन्यवाद!
दैनिक संचालन प्रबंधन में हाइड्रोलिक रिटेंशन टाइम (एचआरटी) को अक्सर नजरअंदाज कर दिया जाता है, फिर भी यह एक महत्वपूर्ण संदर्भ डेटा बिंदु है, विशेष रूप से नाइट्रोजन और फास्फोरस हटाने वाली प्रणालियों के लिए!
1. हाइड्रोलिक रिटेंशन टाइम (एचआरटी) क्या है?
हाइड्रोलिक रिटेंशन टाइम (संक्षिप्त रूप में एचआरटी) जल उपचार प्रक्रियाओं में इस्तेमाल किया जाने वाला शब्द है। यह उस औसत समय को संदर्भित करता है जब उपचारित किया जाने वाला अपशिष्ट जल रिएक्टर में रहता है, अर्थात, जैविक रिएक्टर में अपशिष्ट जल और सूक्ष्मजीवों के बीच औसत प्रतिक्रिया समय।
जैविक उपचार के लिए, एचआरटी को विशिष्ट प्रक्रिया की आवश्यकताओं को पूरा करना होगा। अन्यथा, यदि एचआरटी अपर्याप्त है, तो जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं अधूरी होंगी, जिससे उपचार दक्षता कमजोर हो जाएगी। इसके विपरीत, अत्यधिक लंबा एचआरटी सिस्टम में कीचड़ की उम्र बढ़ने का कारण बन सकता है।
तालिका: विभिन्न अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रियाओं के लिए एचआरटी
जब उपचार दक्षता खराब होती है, तो डिज़ाइन एचआरटी मान का उपयोग सत्यापन के लिए किया जा सकता है। एचआरटी का सत्यापन करते समय, प्रवाह दर में कीचड़ वापसी प्रवाह शामिल होना चाहिए। यदि एचआरटी बहुत छोटा है, तो अपशिष्ट जल प्रवाह दर को धीरे-धीरे कम किया जाना चाहिए; यदि यह बहुत बड़ा है, तो अपशिष्ट जल प्रवाह दर को धीरे-धीरे बढ़ाया जाना चाहिए। ध्यान दें कि सिस्टम पर शॉक लोड लगाने से बचने के लिए अपशिष्ट जल प्रवाह दर में कोई भी बदलाव धीरे-धीरे किया जाना चाहिए। अपशिष्ट जल उपचार की चुनौतीपूर्ण प्रकृति को देखते हुए, आने वाले अपशिष्ट जल प्रवाह दर को कम करना हल्के में नहीं लिया जाना चाहिए; समायोजन मुख्य रूप से रिटर्न प्रवाह दर पर किया जाना चाहिए।
पारंपरिक सक्रिय कीचड़ प्रक्रिया में, एचआरटी बड़े पैमाने पर अपशिष्ट जल उपचार की डिग्री निर्धारित करता है क्योंकि यह कीचड़ अवधारण समय निर्धारित करता है। हालाँकि, एमबीआर (मेम्ब्रेन बायोरिएक्टर) प्रक्रिया में, झिल्ली का पृथक्करण प्रभाव प्रतिक्रिया टैंक के भीतर सूक्ष्मजीवों को पूरी तरह से बनाए रखता है, जिससे हाइड्रोलिक अवधारण समय और कीचड़ की उम्र का पूर्ण पृथक्करण प्राप्त होता है!
2. हाइड्रोलिक रिटेंशन टाइम (एचआरटी) की गणना
अपशिष्ट जल उपचार में वास्तव में दो प्रकार के हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय होते हैं: एक को नाममात्र हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय कहा जाता है, और दूसरे को वास्तविक हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय कहा जाता है!
1. नाममात्र हाइड्रोलिक अवधारण समय
जैसा कि नाम से पता चलता है, यह परिभाषा के आधार पर गणना है: हाइड्रोलिक अवधारण समय प्रभावशाली प्रवाह दर से विभाजित अपशिष्ट जल उपचार प्रणाली की प्रभावी मात्रा के बराबर होता है।
यदि अपशिष्ट जल उपचार प्रणाली की प्रभावी मात्रा V (m³) है, और Q प्रति घंटा प्रभावशाली प्रवाह दर (m³/h) है, तो हाइड्रोलिक अवधारण समय का सूत्र है:
`एचआरटी=वी/क्यू`
2. वास्तविक हाइड्रोलिक अवधारण समय
वास्तविक हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय उस वास्तविक समय को संदर्भित करता है जब अपशिष्ट जल वास्तव में उपचार प्रणाली में रहता है, और इसे कीचड़ वापसी प्रवाह के लिए जिम्मेदार होना चाहिए:
यदि अपशिष्ट जल उपचार प्रणाली की प्रभावी मात्रा V (m³) है, Q प्रति घंटा प्रभावशाली प्रवाह दर (m³/h) है, और R कीचड़ पुनर्चक्रण अनुपात है, तो हाइड्रोलिक अवधारण समय का सूत्र है:
`एचआरटी=वी / [(1 + आर) क्यू]`
तो, नाइट्रोजन निष्कासन प्रणाली में, क्या एनोक्सिक टैंक के लिए वास्तविक हाइड्रोलिक अवधारण समय की गणना में आंतरिक पुनरावर्तन प्रवाह शामिल है? इस मुद्दे पर बहस हो चुकी है. आम तौर पर, एनोक्सिक टैंक के वास्तविक एचआरटी के सूत्र में आंतरिक पुनरावर्तन प्रवाह शामिल नहीं होता है। विनियम आम तौर पर केवल एनोक्सिक टैंक एचआरटी के लिए एक सीमा प्रदान करते हैं। एनोक्सिक टैंक एचआरटी की गणना के लिए, बाहरी रीसर्क्युलेशन अनुपात आर को बिना किसी विवाद के शामिल किया गया है; यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि प्रभावी प्रभावशाली प्रवाह दर (1+R)Q है।
इसलिए, एनोक्सिक टैंक एचआरटी को आम तौर पर एचआरटी=वी / [(1 + आर) क्यू] माना जाता है।
इस संबंध में कि क्या आंतरिक पुनर्चक्रण प्रवाह को एनोक्सिक टैंक एचआरटी के लिए गिना जाना चाहिए, एक स्थूल परिप्रेक्ष्य से, यदि आंतरिक पुनर्चक्रण अनुपात आर=4 या एन है, तो हम मानते हैं कि पानी 4 या एन बार पुन: परिचालित होता है। इसलिए, हालांकि प्रति पास अवधारण समय कम है, 4 या एन पास से अधिक का कुल समय समतुल्य हो जाता है, जो आंतरिक पुनरावर्तन के प्रभाव को प्रभावी ढंग से ऑफसेट करता है।
इसलिए, आंतरिक पुनरावर्तन प्रवाह सूत्र में शामिल नहीं है।
3. हाइड्रोलिक रिटेंशन टाइम (एचआरटी) की भूमिका
नाइट्रोजन निष्कासन पर एचआरटी का प्रभाव
A²/O प्रक्रिया में, पर्याप्त लंबी HRT की शर्तों के तहत, NH₃-N के लिए अच्छी निष्कासन दक्षता होती है। यदि एचआरटी बहुत कम है, तो प्रतिक्रिया टैंक में विभिन्न माइक्रोबियल आबादी को बढ़ने के लिए पर्याप्त समय नहीं मिलता है, कीचड़ बहुत जल्दी बह जाता है, और नाइट्रीकरण और डिनाइट्रीकरण दोनों प्रतिक्रियाएं पूरी तरह से आगे नहीं बढ़ती हैं। जब एचआरटी एक निश्चित मूल्य तक पहुंच जाता है, जो प्रत्येक रिएक्टर में प्रतिक्रियाओं को पूरी तरह से आगे बढ़ाने के लिए पर्याप्त है, तो एचआरटी को और बढ़ाने से नाइट्रोजन हटाने में अधिक महत्वपूर्ण सुधार प्रदान किए बिना केवल आर्थिक बोझ बढ़ता है।
हालाँकि, हाइब्रिड एमबीआर प्रक्रियाओं पर शोध ने संकेत दिया है कि परीक्षण की गई एचआरटी सीमा (4.97 घंटे - 8.70 घंटे) के भीतर, एचआरटी कम होने के कारण सिस्टम की टीएन हटाने की दक्षता बढ़ गई है। ऐसा इसलिए है क्योंकि लंबी एचआरटी स्थितियों के तहत, सिस्टम की कार्बनिक लोडिंग दर कम हो जाती है, जो बायोमास के अंतर्जात श्वसन को तेज कर सकती है, कीचड़ गतिविधि को प्रभावित कर सकती है, और अंततः सिस्टम की प्रदूषक हटाने की दक्षता को कम कर सकती है। एचआरटी को कम करने से सिस्टम की जैविक लोडिंग दर में वृद्धि हो सकती है, जिससे सिस्टम की डिनाइट्रीकरण क्षमता में वृद्धि हो सकती है और अंततः नाइट्रोजन हटाने के प्रदर्शन में सुधार हो सकता है।
फॉस्फोरस निष्कासन पर एचआरटी का प्रभाव
एसबीआर प्रक्रिया में, एचआरटी का PO₄³⁻-P निष्कासन दक्षता पर अपेक्षाकृत कम प्रभाव पड़ता है; यह प्रक्रिया PO₄³⁻-P के लिए महत्वपूर्ण निष्कासन प्रदर्शित नहीं करती है। ऐसा इसलिए हो सकता है क्योंकि डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया और पॉलीफॉस्फेट {{3}संचय करने वाले जीव (पीएओ) दोनों हेटरोट्रॉफ़िक हैं। डीनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया डीनाइट्रीकरण के लिए पीएओ से पहले वीएफए को ग्रहण और उपयोग कर सकते हैं, और पीएओ को डीनाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया की तुलना में कार्बन स्रोतों के लिए सख्त आवश्यकताएं होती हैं - आसानी से बायोडिग्रेडेबल कार्बनिक पदार्थ को डीनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया द्वारा अधिमानतः उपयोग किया जाता है। इससे पीएओ द्वारा कम कार्बन स्रोत को सोख लिया जाता है, तदनुसार कम वीएफए, जिसके परिणामस्वरूप अवायवीय परिस्थितियों में कम पीएचबी (पॉली- -हाइड्रॉक्सीब्यूटाइरेट) उत्पन्न होता है। नतीजतन, फॉस्फोरस रिलीज के लिए आवश्यक ऊर्जा अपेक्षाकृत कम हो जाती है।
ए²/ओ प्रक्रिया पर शोध से पता चलता है कि जैसे-जैसे एचआरटी बढ़ता है, टीपी हटाने की दक्षता आवश्यक रूप से लगातार नहीं बढ़ती है, बल्कि पहले बढ़ने और फिर घटने की प्रवृत्ति दिखाती है। जब एचआरटी 8 घंटे होता है, तो टीपी हटाने की दक्षता उच्चतम होती है, जो सर्वोत्तम निष्कासन प्रदर्शन का संकेत देती है। जब एचआरटी 12 घंटे तक बढ़ जाती है, तो टीपी हटाने की दक्षता में गिरावट की प्रवृत्ति दिखाई देती है, और फॉस्फोरस हटाने का प्रदर्शन खराब हो जाता है। यह इंगित करता है कि टीपी हटाने के लिए पर्याप्त लंबा एचआरटी फायदेमंद है। हालाँकि, जैसे-जैसे एचआरटी और बढ़ता है, टीपी हटाने की दर धीरे-धीरे कम हो जाती है, जिससे फॉस्फोरस हटाने पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है। ऐसा इसलिए हो सकता है क्योंकि यदि एचआरटी बहुत बड़ा है, तो इससे कीचड़ हो सकता है