जैविक उपचार अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थ को अपघटित करने के लिए सूक्ष्मजीवों का उपयोग है, जो मुख्यतः अवायवीय और वायवीय जैविक उपचार में विभाजित है।.
अवायवीय जैविक उपचारअवायवीय जैविक उपचार का सिद्धांत ऑक्सीजन-रहित वातावरण में अवायवीय सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके कार्बनिक पदार्थों का चयापचय करना है, जिन्हें मीथेन (CH4), कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) और कुछ अन्य मध्यवर्ती उत्पादों में परिवर्तित किया जाता है। इस प्रक्रिया को अवायवीय पाचन कहा जाता है।.
एरोबिक जैविक उपचार: वायुमंडलीय ऑक्सीजन की उपस्थिति में, सूक्ष्मजीव श्वसन के माध्यम से कार्बनिक पदार्थ को कार्बन डाइऑक्साइड और जल में परिवर्तित करते हैं, साथ ही अमोनिया नाइट्रोजन और फॉस्फोरस जैसे प्रदूषकों को भी हटाते हैं।.
अवायवीय उपचार प्रक्रिया के दौरान निम्नलिखित मापदंडों की निगरानी की जानी चाहिए:
पीएच
अवायवीय सूक्ष्मजीव पर्यावरण के pH के प्रति संवेदनशील होते हैं, विशेषकर अम्लीय या क्षारीय परिस्थितियों में, जहाँ उनकी चयापचय गतिविधि बाधित हो सकती है। अधिकांश अवायवीय सूक्ष्मजीवों के लिए इष्टतम pH सीमा 6.5–8.0 है। pH की निगरानी यह निर्धारित करने में मदद करती है कि प्रणाली उपयुक्त पर्यावरणीय परिस्थितियों में है या नहीं, और अत्यधिक अम्लीकरण या क्षारीकरण को रोकती है।.
घुली हुई ऑक्सीजन (डीओ)
अवायवीय उपचार के दौरान घुलित ऑक्सीजन लगभग शून्य के समीप होनी चाहिए, क्योंकि अवायवीय सूक्ष्मजीव ऑक्सीजन-रहित वातावरण में विकसित होते हैं। यदि घुलित ऑक्सीजन की सांद्रता बहुत अधिक हो, तो यह अवायवीय सूक्ष्मजीवों की गतिविधि को बाधित कर सकती है। अवायवीय वातावरण सुनिश्चित करने के लिए DO सांद्रता को आमतौर पर ऑक्सीजन इलेक्ट्रोड विधि (जैसे DO सेंसर) का उपयोग करके मापा जाता है।.
रासायनिक ऑक्सीजन मांग (सीओडी)
COD अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थ की सांद्रता का एक महत्वपूर्ण संकेतक है। अवायवीय उपचार का उद्देश्य सूक्ष्मजीवी गतिविधि के माध्यम से कार्बनिक पदार्थ को अपघटित करना है, जिससे अपशिष्ट जल में COD की मात्रा कम हो जाती है। COD की नियमित निगरानी अवायवीय उपचार प्रक्रिया की प्रदूषक अपवर्जन दक्षता का आकलन करने और यह निर्धारित करने में मदद करती है कि वांछित उपचार स्तर प्राप्त हो चुका है या नहीं।.
कुल नाइट्रोजन (TN) और अमोनिया नाइट्रोजन (NH₃-N)
नाइट्रोजन स्रोत, जैसे अमोनिया नाइट्रोजन, एनारोबिक उपचार प्रक्रिया के दौरान भी अपघटित हो सकते हैं, विशेष रूप से उन अनुकूल परिस्थितियों में जहाँ एनारोबिक डिनिट्रिफिकेशन नाइट्रोजन को हटा सकता है। कुल नाइट्रोजन और अमोनिया नाइट्रोजन की सांद्रता की निगरानी करने से नाइट्रोजन हटाने की दक्षता का मूल्यांकन करने और अत्यधिक नाइट्रोजन को निचले जल निकायों में प्रवेश करने से रोकने में मदद मिलती है, जो यूट्रोफिकेशन का कारण बन सकता है।.
तापमान
तापमान सीधे अवायवीय सूक्ष्मजीवों की सक्रियता को प्रभावित करता है। अवायवीय पाचन प्रक्रिया 30-40°C (मेसोफिलिक अवायवीय पाचन) के तापमान सीमा में सबसे अधिक कुशल होती है। अत्यधिक ऊँचे या अत्यधिक निम्न तापमान प्रतिक्रिया दर और उपचार प्रभावशीलता को प्रभावित कर सकते हैं। तापमान को इष्टतम सीमा के भीतर बनाए रखना अवायवीय प्रक्रिया के सुचारू संचालन के लिए महत्वपूर्ण है।.
KACISE के लगभग सभी जल गुणवत्ता सेंसर तापमान सेंसर से सुसज्जित हैं।.
एरोबिक उपचार प्रक्रिया के दौरान निम्नलिखित मापदंडों की निगरानी की जानी चाहिए:
घुली हुई ऑक्सीजन (डीओ)
घुले हुए ऑक्सीजन का स्तर एरोबिक सूक्ष्मजीवों के चयापचय के लिए आवश्यक है। सूक्ष्मजीवों को कार्बनिक पदार्थों को अपघटित करने के लिए एरोबिक श्वसन हेतु ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। यदि घुले हुए ऑक्सीजन का सांद्रण बहुत कम हो, तो यह सूक्ष्मजीवी गतिविधि में कमी ला सकता है, जिससे उपचार की दक्षता प्रभावित होती है। यदि घुले हुए ऑक्सीजन का सांद्रण बहुत अधिक हो, तो यह ऊर्जा की बर्बादी कर सकता है। घुलनशील ऑक्सीजन का स्तर आमतौर पर DO सेंसरों का उपयोग करके वास्तविक समय में निगरानी किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह उपयुक्त सीमा (आमतौर पर 2-4 मिलीग्राम/लीटर) के भीतर बना रहे।.
पीएच
pH सूक्ष्मजीवों की चयापचय गतिविधि और कार्बनिक पदार्थों के अपघटन की दक्षता को प्रभावित करता है। वायवीय सूक्ष्मजीव तटस्थ या हल्के क्षारीय वातावरण में सबसे अधिक सक्रिय होते हैं। अत्यधिक अम्लीय या क्षारीय परिस्थितियाँ सूक्ष्मजीवीय गतिविधि को बाधित कर सकती हैं और यहां तक कि प्रणाली की विफलता का कारण बन सकती हैं। सामान्य सूक्ष्मजीवीय चयापचय सुनिश्चित करने के लिए इसे आमतौर पर 6.5–8.5 की सीमा में बनाए रखा जाता है।.
रासायनिक ऑक्सीजन मांग (सीओडी)
रासायनिक ऑक्सीजन मांग (सीओडी) अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थों की सांद्रता का एक सामान्य संकेतक है। उच्च सीओडी मान जल में कार्बनिक प्रदूषकों की उच्च सांद्रता को इंगित करता है। एरोबिक उपचार का मुख्य उद्देश्य इन कार्बनिक पदार्थों को हटाना और COD को कम करना है। इनकमिंग और आउटगोइंग जल के COD सांद्रता की नियमित निगरानी एरोबिक उपचार की प्रभावशीलता का आकलन करने में मदद करती है। एरोबिक उपचार अपशिष्ट जल में COD को महत्वपूर्ण रूप से कम कर सकता है, और निकास जल का COD आमतौर पर नियामक मानकों को पूरा करना आवश्यक होता है।.
जैव रासायनिक ऑक्सीजन मांग (बीओडी)
BOD जल में कार्बनिक पदार्थ के अपघटन के लिए जैविक ऑक्सीजन की मांग को दर्शाता है। यह जल गुणवत्ता और प्रदूषण स्तर का एक महत्वपूर्ण संकेतक है। एरोबिक उपचार के दौरान, सूक्ष्मजीव BOD में मौजूद कार्बनिक पदार्थ को एरोबिक श्वसन के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड और जल में अपघटित करते हैं। उपचार प्रणाली की अपमार्जन दक्षता का मूल्यांकन करने के लिए BOD मानों का नियमित मापन किया जाता है। BOD5 (पाँच-दिवसीय जैविक ऑक्सीजन माँग) आमतौर पर सबसे अधिक निगरानी किया जाने वाला संकेतक है।.
अमोनिया नाइट्रोजन (NH₃-N)
अमोनिया नाइट्रोजन अपशिष्ट जल में एक सामान्य नाइट्रोजन प्रदूषक है। एरोबिक सूक्ष्मजीव नाइट्रिफिकेशन के माध्यम से अमोनिया नाइट्रोजन को नाइट्रेट में परिवर्तित कर सकते हैं। जब अमोनिया नाइट्रोजन की सांद्रता बहुत अधिक होती है, तो यह सूक्ष्मजीवी गतिविधि को बाधित कर सकती है और उपचार की दक्षता को प्रभावित कर सकती है। अमोनिया नाइट्रोजन की सांद्रता की निगरानी करने से सिस्टम से इसके प्रभावी निष्कासन को सुनिश्चित किया जाता है, जिससे पर्यावरण में द्वितीयक प्रदूषण को रोका जा सकता है।.
कुल नाइट्रोजन (टीएन)
कुल नाइट्रोजन में अमोनिया नाइट्रोजन, नाइट्रेट नाइट्रोजन और नाइट्रोजन के अन्य रूप शामिल हैं। एरोबिक उपचार में नाइट्रिफिकेशन अभिक्रियाएं अमोनिया नाइट्रोजन को नाइट्रेट नाइट्रोजन में परिवर्तित करती हैं। हालांकि, अत्यधिक नाइट्रिफिकेशन से नाइट्रेट नाइट्रोजन का संचय हो सकता है। कुल नाइट्रोजन सांद्रता की निगरानी, विशेष रूप से उन प्रणालियों में जहाँ नाइट्रोजन हटाने की प्रक्रिया शामिल है, सुचारू नाइट्रिफिकेशन सुनिश्चित करती है और अत्यधिक नाइट्रोजन संचय को रोकती है।.
तापमान
तापमान का सूक्ष्मजीवों की चयापचय दर और उपचार दक्षता पर महत्वपूर्ण प्रभाव होता है। सामान्यतः, सूक्ष्मजीव 20-35°C के तापमान सीमा में सबसे अधिक सक्रिय होते हैं। यदि तापमान बहुत अधिक या बहुत कम हो, तो यह सूक्ष्मजीवी वृद्धि और अपशिष्ट जल के उपचार की दक्षता को प्रभावित करेगा। प्रतिक्रियाकारक के तापमान की निगरानी करने और यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह इष्टतम सीमा के भीतर बना रहे, तापमान सेंसरों का उपयोग किया जाता है।.
कुल निलंबित ठोस पदार्थ (टीएसएस)
TSS पानी में निलंबित ठोस पदार्थों की सांद्रता को दर्शाता है। एरोबिक उपचार के दौरान, अपशिष्ट जल में निलंबित ठोस पदार्थ आमतौर पर सूक्ष्मजीवों (जैसे सक्रिय कीचड़) द्वारा अपघटित हो जाते हैं। अत्यधिक TSS से सिस्टम में जाम हो सकता है, जिससे अपशिष्ट जल का प्रवाह प्रभावित होता है। TSS सांद्रता की निगरानी निलंबित ठोस पदार्थों के अत्यधिक संचय को रोकती है, जिससे रिएक्टर के भीतर सूक्ष्मजीवी गतिविधि और अपशिष्ट जल की प्रवाही क्षमता सुनिश्चित होती है।.
मिश्रित शराब निलंबित ठोस पदार्थ (MLSS)
MLSS मिश्रित द्रव में निलंबित ठोस पदार्थों की सांद्रता को दर्शाता है, जिसमें सक्रिय कीचड़ और अपचित कार्बनिक पदार्थ शामिल हैं। MLSS की सांद्रता एरोबिक उपचार प्रणाली की दक्षता को प्रभावित करती है। पानी में कार्बनिक पदार्थ को अपघटित करने के लिए पर्याप्त सूक्ष्मजीवों की संख्या सुनिश्चित करने हेतु MLSS की सांद्रता आमतौर पर 2000–5000 मिलीग्राम/लीटर की सीमा में नियंत्रित की जाती है।.
