जलीय कृषि अपशिष्ट जल उपचार के सिद्धांत और व्यवहार में प्रगति
लेखक: जैस्मीन
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जलीय कृषि अपशिष्ट जल मुख्य रूप से पशु मूत्र, खाद और जलीय कृषि के लिए प्रबंधन जल से बना होता है, और इसमें कार्बनिक पदार्थ, नाइट्रोजन, फास्फोरस और निलंबित ठोस पदार्थों के साथ-साथ नमक बनाने वाले कुछ तत्वों की उच्च सांद्रता होती है। मेरे देश की जलीय कृषि अपशिष्ट जल प्रौद्योगिकी में प्रमुख सफलताओं और अब तक व्यावहारिक अनुप्रयोगों में आने वाली समस्याओं की स्पष्ट समझ रखने के लिए, यह पेपर इस क्षेत्र के विषय के अलावा संसाधन उपयोग और जलीय कृषि अपशिष्ट के उन्नत उपचार के बीच की उलझन का सारांश प्रस्तुत करता है। . प्रदूषकों की सामग्री ने बहुत अधिक ध्यान आकर्षित किया है, साथ ही कुछ तकनीकी क्षेत्रों में प्रगति भी हुई है। अंत में, जलीय कृषि अपशिष्ट जल उपचार प्रौद्योगिकी के विकास और अनुप्रयोग के लिए कुछ सुझाव सामने रखे गए हैं।
पशुपालन मेरे देश की कृषि अर्थव्यवस्था का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। हालाँकि, मशीनीकरण के तेजी से विकास और पशुपालन के पैमाने के साथ, गंभीर पर्यावरणीय समस्याएं उत्पन्न हुई हैं, जिनमें से प्रजनन अपशिष्ट जल मुख्य प्रदूषण स्रोतों में से एक है। एक्वाकल्चर अपशिष्ट जल उच्च सांद्रता वाला कार्बनिक अपशिष्ट जल है जिसमें कार्बनिक पदार्थ, नाइट्रोजन, फास्फोरस और निलंबित ठोस पदार्थ, साथ ही भारी धातु, एंटीबायोटिक्स, एंटीबायोटिक प्रतिरोध जीन और रोगजनक सूक्ष्मजीव शामिल हैं। यदि ठीक से इलाज नहीं किया गया, तो इससे आसपास के वातावरण और पारिस्थितिकी में बदलाव आएगा, जिससे जानवरों को खतरा होगा। और मानव स्वास्थ्य. वर्तमान में, जलीय कृषि अपशिष्ट जल के लिए दो मुख्य उपचार मोड हैं: एक उन्नत अपशिष्ट जल उपचार (मानक निर्वहन) मोड है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से कम भूमि सुविधाओं वाले दक्षिणी खेतों में किया जाता है। जलीय कृषि अपशिष्ट जल ठोस-तरल पृथक्करण, अवायवीय/एरोबिक उपचार से गुजरता है और उन्नत उपचार के बाद, इसे मानक तक छुट्टी दे दी जाती है या पुनर्नवीनीकरण किया जाता है; दूसरा संसाधन उपयोग (उर्वरक, ऊर्जा) उपचार मोड है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से अधिक भूमि सुविधाओं वाले उत्तरी खेतों में किया जाता है, और अपशिष्ट जल अवसादन, अवायवीय किण्वन, आदि के माध्यम से हानिरहित होता है। उपचार के बाद, बायोगैस का उपयोग ऊर्जा उपयोग के लिए किया जाता है, और बायोगैस घोल का उपयोग कृषि भूमि संसाधन उपयोग के लिए किया जाता है। यह पेपर उत्पादन, वैज्ञानिक अनुसंधान और प्रबंधन में लगे कर्मियों के संदर्भ के लिए, मेरे देश में बड़े पैमाने पर जलीय कृषि उद्यमों में अपशिष्ट जल उपचार के कार्यान्वयन में दूर की जाने वाली वर्तमान स्थिति और तकनीकी समस्याओं का संक्षेप में वर्णन करता है।
1 संसाधन उपयोग और जलीय कृषि अपशिष्ट के उन्नत उपचार के बीच झिझक
एक्वाकल्चर अपशिष्ट जल उपचार अभी भी वह क्षेत्र है जिस पर सबसे अधिक ध्यान दिया गया है और पिछले दशक में एक्वाकल्चर उद्योग में पर्यावरण संरक्षण में सबसे अधिक निवेश किया गया है। बड़े पैमाने के जलीय कृषि उद्यमों को जलीय कृषि अपशिष्ट का निपटान करते समय संसाधन उपयोग और उन्नत उपचार के बीच चयन करना होगा। यद्यपि हाल के वर्षों में रोपण और प्रजनन के संयोजन और अपशिष्ट संसाधनों के उपयोग की वकालत और प्रोत्साहन किया गया है, विभिन्न कारणों से, कई जलीय कृषि उद्यमों के जीवित रहने के लिए जलीय कृषि अपशिष्ट जल, मानक निर्वहन या शून्य निर्वहन का उन्नत उपचार अभी भी आवश्यक है।
पर्यावरण संरक्षण समस्याओं का समाधान और संसाधनों का उपयोग पूरी तरह से समान अवधारणाएं नहीं हैं। उद्यमों के लिए, पर्यावरण संरक्षण समस्याओं को हल करने के लिए, उन्हें पहले पर्यावरणीय प्रभाव मूल्यांकन परमिट प्राप्त करना होगा, और फिर पर्यावरणीय प्रभाव मूल्यांकन की आवश्यकताओं के अनुसार कचरे के निपटान के लिए उपाय करना होगा और आवश्यकताओं को पूरा करना होगा; कानूनी अनुपालन, किफायती और प्रभावी यह मौखिक रूप से "कचरे को खजाने में बदलना" जितना आसान नहीं है। सबसे पहले, एक किफायती और प्रभावी दायरे (स्थानीय और आस-पास के उपयोग के सिद्धांत के अनुरूप) के भीतर पर्याप्त भूमि संसाधनों का होना आवश्यक है, और इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि "खजाने को चालू करना", यानी पीछे मूल्य वृद्धि औद्योगिक श्रृंखला का अंत कटे हुए उत्पादों के माध्यम से महसूस किया जाता है। यदि उत्पादित उत्पाद अपने स्वयं के उपयोग को साकार किए बिना या उन्हें बाजार मूल्य में परिवर्तित किए बिना केवल सैद्धांतिक उपज हैं, तो संसाधन उपयोग की व्यवहार्यता अध्ययन रिपोर्ट विकृत हो जाएगी; पर्यावरण संरक्षण के दृष्टिकोण से, द्वितीयक प्रदूषण (जल, मिट्टी और वायु सहित) को रोकें। वर्तमान में, मेरे देश में जलीय कृषि अपशिष्ट के संसाधन उपयोग को बढ़ावा देना मुश्किल है, जो निम्नलिखित कारकों से भी संबंधित है: सबसे पहले, जलीय कृषि उद्योग के लिए पर्यावरण मूल्यांकन दिशानिर्देशों की कमी है, और कई प्रासंगिक मानक हैं। उदाहरण के लिए, अधिकांश स्थानों के लिए आवश्यक है कि संसाधन उपयोग से पहले जलकृषि अपशिष्ट जल को "खेत की सिंचाई के लिए जल गुणवत्ता मानकों" (जीबी 5084-2005) को पूरा करना चाहिए। दूसरा, ऐतिहासिक कारणों से, कई बड़े पैमाने के खेतों के पास अब उनके आसपास पर्याप्त सहायक भूमि संसाधन नहीं हैं।
2 हॉट स्पॉट प्रदूषकों पर शोध
जलीय कृषि अपशिष्ट जल के उपचार में, वर्तमान पर्यावरण संरक्षण आवश्यकताओं [जैसे रासायनिक ऑक्सीजन मांग (सीओडी), अमोनिया नाइट्रोजन, कुल फास्फोरस (टीपी), आदि] के संकेतकों के अलावा, हाल के वर्षों में अनुसंधान और अभ्यास से पता चला है कि निम्नलिखित प्रदूषकों पर अधिक ध्यान देना आवश्यक है: ड्रग बैक्टीरिया और प्रतिरोध जीन (एआरजी), लवणता (लवणता), कुल नाइट्रोजन (टीएन), और अपशिष्ट जल उपचार के दौरान उत्पन्न कीचड़। जल उपचार प्रक्रिया में कीचड़ एक सामान्य उत्पाद है। खाद हटाने के तरीके में बदलाव और बैक-एंड प्रवाह मानक आवश्यकताओं में सुधार के कारण, कीचड़ उत्पादन आम तौर पर बढ़ जाता है। कीचड़ उपचार की कठिनाई इसकी उच्च जल सामग्री में निहित है। कई अध्ययनों से पता चला है कि यद्यपि वर्तमान जल उपचार प्रक्रिया के अंत में अपशिष्ट के रासायनिक संकेतक मानकों को पूरा करते हैं, फिर भी दवा प्रतिरोधी बैक्टीरिया और दवा प्रतिरोधी जीन के पर्यावरणीय जोखिम हैं। नमक के संचय से मिट्टी और फसलों को नुकसान होगा, इसलिए संसाधन उपयोग की प्रक्रिया में इससे बचाव करना आवश्यक है। कुछ स्थान जलीय कृषि अपशिष्ट जल से कुल नाइट्रोजन के निर्वहन को प्रतिबंधित करते हैं, जिससे वर्तमान तकनीकी स्तर के तहत जल उपचार की लागत में काफी वृद्धि होगी और उद्यमों पर बोझ काफी बढ़ जाएगा।
3 महत्वपूर्ण तकनीकी क्षेत्रों में विकास और सफलताएँ
वर्तमान में, आमतौर पर उपयोग की जाने वाली जलीय कृषि अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रियाओं में अवायवीय जैविक उपचार, एरोबिक जैविक उपचार, प्राकृतिक उपचार और उन्नत उपचार प्रौद्योगिकियां, सूक्ष्म शैवाल, झिल्ली पृथक्करण और अनुसंधान और विकास के तहत अन्य उपचार प्रौद्योगिकियां शामिल हैं, साथ ही बैक-एंड पानी से संबंधित खेत की सफाई भी शामिल है। इलाज। गोबर प्रक्रिया आदि को इस विशेषांक के अन्य लेखों में दर्शाया गया है। यह आलेख केवल एनामॉक्स, एक साथ नाइट्रीकरण और डीनाइट्रीकरण, और छोटी दूरी के नाइट्रीकरण और डीनाइट्रीकरण का संक्षेप में वर्णन करता है।
3.1 एनामोक्स प्रौद्योगिकी
एनामॉक्स तकनीक एक नई प्रकार की अवायवीय जैविक उपचार तकनीक है, जो एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें एनामॉक्स बैक्टीरिया सीधे अवायवीय वातावरण में अमोनिया नाइट्रोजन और नाइट्राइट को नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित करता है। एनामॉक्स तकनीक के प्रमुख बैक्टीरिया एनामॉक्स बैक्टीरिया हैं, जो अमोनिया नाइट्रोजन को हटाने के लिए एनारोबिक परिस्थितियों में जैव रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से जलीय कृषि अपशिष्ट जल में अमोनिया नाइट्रोजन को नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित कर सकते हैं। इसलिए, एनामॉक्स तकनीक एक अवायवीय जैविक उपचार तकनीक है, और एक साथ नाइट्रीकरण और डिनाइट्रीकरण तकनीक के प्रकार से भी संबंधित है। एनामॉक्स बैक्टीरिया की धीमी वृद्धि और कई प्रभावशाली कारकों के कारण, एनामॉक्स बैक्टीरिया की अवधारण को बढ़ाने और अन्य उपचार प्रौद्योगिकियों के साथ संयोजन करने, अपशिष्ट जल उपचार की दक्षता और स्थिरता में सुधार करने के लिए निश्चित बेड, सक्रिय कीचड़ बेड और झिल्ली बायोरिएक्टर का उपयोग अक्सर उत्पादन में किया जाता है। एनामॉक्स प्रौद्योगिकी में उच्च दक्षता और अर्थव्यवस्था के फायदे हैं, और जलीय कृषि अपशिष्ट जल के विनाइट्रीकरण की दिशा में इसके अनुप्रयोग की काफी संभावनाएं हैं, लेकिन लंबे स्टार्ट-अप समय और कई हस्तक्षेप कारकों जैसी समस्याएं हैं, जिन्हें आगे हल करने की आवश्यकता है। क्षेत्र कार्य की शर्तों के तहत, एनामोक्स तकनीकी स्थितियों की खोज और विनियमन में और सफलताओं की आवश्यकता है।
3.2 लघु-पथ नाइट्रीकरण और विनाइट्रीकरण प्रौद्योगिकी
एनोक्सिक/ऑक्सिक प्रक्रिया (एनोक्सी/ऑक्सिक, ए/ओ) मुख्य रूप से एनोक्सिक पूल और एरोबिक पूल सेट करके मुख्य रूप से डिनाइट्रीकरण (एनएच {{{{14 }}}}→NO2→NO3) और नाइट्रीकरण (NO3→NO2→N2) का एहसास कराती है। . अपशिष्ट जल से अमोनिया नाइट्रोजन निकालना। हालाँकि, अध्ययनों से पता चला है कि नाइट्राइट नाइट्रोजन का संचय पारंपरिक नाइट्रीकरण और डिनाइट्रीकरण प्रक्रिया में होगा [3]। इस प्रयोजन के लिए, कम दूरी के नाइट्रीकरण और विनाइट्रीकरण का सिद्धांत प्रस्तावित है। अमोनिया ऑक्सीकरण करने वाले बैक्टीरिया (नाइट्राइट बैक्टीरिया) के विकास को बढ़ावा देने और नाइट्राइट ऑक्सीकरण करने वाले बैक्टीरिया (नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया) के विकास को रोककर, कम दूरी के नाइट्रीकरण और डिनाइट्रीकरण (एनएच +4→NO2) की प्रक्रिया को साकार किया जाता है। →N2). अमोनिया ऑक्सीकरण करने वाले बैक्टीरिया का विकास चक्र नाइट्राइट ऑक्सीकरण करने वाले बैक्टीरिया की तुलना में छोटा होता है, जिनमें मिट्टी की उम्र, तापमान, पीएच और घुलित ऑक्सीजन अमोनिया ऑक्सीकरण करने वाले बैक्टीरिया और नाइट्राइट ऑक्सीकरण करने वाले बैक्टीरिया को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं। जब तापमान 28 डिग्री से अधिक होता है, तो यह अमोनिया ऑक्सीकरण बैक्टीरिया के विकास के लिए अनुकूल होता है और नाइट्राइट ऑक्सीकरण बैक्टीरिया के विकास को रोकता है; 8.0 के आसपास पीएच भी अमोनिया ऑक्सीकरण बैक्टीरिया के संचय के लिए अनुकूल है; अमोनिया ऑक्सीकरण करने वाले जीवाणुओं की घुली हुई ऑक्सीजन की कम सांद्रता के प्रति आत्मीयता नाइट्राइट ऑक्सीकरण करने वाले जीवाणुओं की तुलना में अधिक है[4-6]। सैद्धांतिक रूप से, कम दूरी के नाइट्रीकरण और डिनाइट्रीकरण से प्रतिक्रिया का समय कम हो जाता है, ऑक्सीजन और कार्बन स्रोतों की आपूर्ति बचती है और कीचड़ का उत्पादन कम हो जाता है [7]। हालाँकि, जल उपचार सुविधा के संचालन के दौरान, कीचड़ की आयु को कम करने के लिए कीचड़ के निर्वहन को बढ़ाने की आवश्यकता के कारण हर दिन बड़ी मात्रा में कीचड़ का उत्पादन होता है। इसके अलावा, कई प्रभावशाली कारकों के कारण इसकी स्थिरता में भी और सुधार की आवश्यकता है।
3.3 एक साथ नाइट्रीकरण और विनाइट्रीकरण प्रौद्योगिकी
एक साथ नाइट्रीकरण और विनाइट्रीकरण तकनीक जैविक पूल में घुलित ऑक्सीजन, पीएच और तापमान जैसे मापदंडों को नियंत्रित करके एक साथ नाइट्रीकरण और विनाइट्रीकरण का एहसास कराती है, और अपशिष्ट जल उपचार की दक्षता में सुधार करती है [8]। एक साथ नाइट्रीकरण और विनाइट्रीकरण के तंत्र में मैक्रो पर्यावरण सिद्धांत, सूक्ष्म पर्यावरण सिद्धांत और सूक्ष्म जीव विज्ञान सिद्धांत शामिल हैं [9]। मैक्रो-पर्यावरण सिद्धांत रिएक्टर में घुलित ऑक्सीजन की सांद्रता और एकरूपता को नियंत्रित करने, नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया और डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया दोनों के बढ़ने के लिए उपयुक्त वातावरण बनाने और नाइट्रिफिकेशन और डिनाइट्रिफिकेशन प्रक्रियाओं को सिंक्रनाइज़ करने को संदर्भित करता है। सूक्ष्म पर्यावरण सिद्धांत विघटित ऑक्सीजन सांद्रता, सक्रिय कीचड़ कण आकार और बायोफिल्म मोटाई जैसे मापदंडों को नियंत्रित करने को संदर्भित करता है, जो सक्रिय कीचड़ कणों और बायोफिल्म की सतह और आंतरिक परत, सतह एरोबिक नाइट्रिफिकेशन प्रतिक्रिया और आंतरिक परत हाइपोक्सिया पर एक विघटित ऑक्सीजन ढाल बनाता है। . विनाइट्रीकरण प्रतिक्रिया. माइक्रोबायोलॉजी सिद्धांत उन सूक्ष्मजीवों के उपयोग को संदर्भित करता है जो एक साथ नाइट्रीकरण और डीनाइट्रीकरण कर सकते हैं। अध्ययनों से पता चला है कि पर्यावरण में एरोबिक डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया और एनारोबिक नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया हैं, जैसे एनामॉक्स बैक्टीरिया, जो सीधे अमोनिया नाइट्रोजन को नाइट्रोजन में परिवर्तित कर सकते हैं।
उपरोक्त प्रौद्योगिकियों के अलावा, अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रिया में उच्च दक्षता वाले सूक्ष्मजीवों का अनुसंधान और अनुप्रयोग, अवायवीय प्रक्रिया में उत्पाद अवरोध का नियंत्रण, किण्वन प्रक्रिया की स्थितियों का अनुकूलन और स्वचालित नियंत्रण, फॉस्फोरस क्रिस्टलीकरण के टूटने से अपशिष्ट जल उपचार प्रणाली में पाइपलाइन रुकावट, रोकथाम और अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रिया में गंध का नियंत्रण प्रजनन, प्रसार और एंटी-सीपेज जैसी प्रौद्योगिकियों में सफलताओं से जोखिमों को नियंत्रित करने और लागत कम करने और दक्षता बढ़ाने में मदद मिलेगी।
4 सारांश और आउटलुक
कृषि अपशिष्ट जल उपचार प्रौद्योगिकियों में एरोबिक जैविक उपचार, अवायवीय जैविक उपचार, उन्नत उपचार और प्राकृतिक उपचार शामिल हैं। उनमें से, ए/ओ, अपफ्लो एनारोबिक स्लज बेड (यूएएसबी), अपफ्लो सॉलिड एनारोबिक रिएक्टर (यूएसआर), बायोगैस डाइजेस्टर, ऑक्सीकरण तालाब, रासायनिक ऑक्सीकरण और जमावट और अन्य प्रक्रिया प्रौद्योगिकियां अपेक्षाकृत परिपक्व और व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं। प्रत्येक उपचार पद्धति के अपने फायदे और सीमाएँ हैं। कृषि अपशिष्ट जल की विशेषताओं और स्थानीय नीतियों के अनुसार विभिन्न तकनीकी संयोजनों का चयन किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, उच्च अपशिष्ट जल निर्वहन मानकों वाले फार्म एनारोबिक + एरोबिक + उन्नत उपचार चुन सकते हैं। प्रौद्योगिकियों का संयोजन, पर्याप्त भूमि वाले खेत अपशिष्ट जल के हानिरहित उपचार के लिए अवायवीय उपचार तकनीक को प्राथमिकता दे सकते हैं। इसके अलावा, कुछ नई उपचार तकनीकों जैसे शॉर्ट-पाथ नाइट्रिफिकेशन और डिनाइट्रिफिकेशन, एक साथ नाइट्रिफिकेशन और डिनाइट्रिफिकेशन, एनामॉक्स, माइक्रोएल्गे उपचार और झिल्ली पृथक्करण में उच्च अनुप्रयोग संभावनाएं हैं, लेकिन उनके उपचार मापदंडों और स्थिरता मापदंडों को और अधिक शोध और अनुकूलन या आउटडोर इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों की आवश्यकता है।
पर्यावरण संरक्षण में वृद्धि के साथ, लोगों ने जलीय कृषि अपशिष्ट जल उपचार प्रौद्योगिकी के अनुसंधान और अनुप्रयोग के लिए उच्च आवश्यकताओं को सामने रखा है। नई अपशिष्ट जल उपचार तकनीक का अनुसंधान और विकास अभी भी भविष्य के अनुसंधान का फोकस है, विशेष रूप से कुशल, स्थिर और कम लागत वाली अपशिष्ट जल उपचार तकनीक की मजबूत बाजार मांग; मौजूदा अपशिष्ट जल उपचार प्रौद्योगिकी का सुधार भी भविष्य में अनुसंधान का फोकस है, जैसे एरोबिक या अवायवीय जैविक उपचार प्रौद्योगिकी में कार्यात्मक सूक्ष्मजीवों का विकास, और झिल्ली पृथक्करण प्रौद्योगिकी में उच्च दक्षता और टिकाऊ झिल्ली का अनुसंधान और विकास; साथ ही, जलीय कृषि अपशिष्ट जल का पुनर्चक्रण और ऊर्जा उपयोग एक महत्वपूर्ण अनुसंधान दिशा है, जैसे कि अपशिष्ट जल के पुनर्चक्रण की प्रक्रिया में सुरक्षा मूल्यांकन। बायोगैस बायोएनर्जी और बायोडीजल जैसी ऊर्जा उपयोग प्रौद्योगिकियों के अनुसंधान और विकास के लिए महत्वपूर्ण संदर्भ महत्व है। जलीय कृषि अपशिष्ट जल का सुरक्षित उपचार और उपयोग।