کم-لوڈ بلور ایریشن بیسن: تکنیکی بنیادی باتیں اور آپریشنل مینجمنٹ گائیڈ

کم-لوڈ بلور ایریشن بیسن کا تکنیکی بنیادی اور آپریشنل انتظام

1. جائزہ

1.1 بلور ایریشن بیسنز کا آپریٹنگ اصول

بلور ایریشن، عام طور پر چین میں استعمال ہوتا ہے، بنیادی طور پر پھیلا ہوا، سرپل، اور مائکرو پورس ہوا کی قسمیں شامل ہیں۔ ایک ایریشن بیسن میں عام طور پر ہوا بازی کا نظام، بیسن کا ڈھانچہ، اور انلیٹ/آؤٹ لیٹ پورٹس شامل ہوتے ہیں، جو فعال کیچڑ کے گندے پانی کے علاج میں کلیدی ڈھانچے کے طور پر کام کرتے ہیں۔ عام ہوا بازی کے طریقے مکینیکل اور بلور ایریشن ہیں۔ بلور ایریشن سسٹم عام طور پر خصوصی ایریٹرز اور بلورز پر مشتمل ہوتا ہے۔ بیسن کو اکثر متعدد حصوں میں تقسیم کیا جاتا ہے، ہر ایک آزاد اثر پذیر فیڈ کے قابل ہوتا ہے۔ گندا پانی بیسن میں داخل ہوتا ہے اور مخالف سرے سے باہر نکلتا ہے۔ اس عمل کے دوران، ہوا کو کمپریسر کے ذریعے بیسن کے نیچے ڈفیوزر تک پہنچایا جاتا ہے اور اسے بلبلوں کے طور پر چھوڑا جاتا ہے۔

1.2 بلور ایریشن بیسنز پر متعلقہ تحقیق

چینگ ڈنڈن وغیرہ کی تحقیق۔ نے پایا کہ چین کے میونسپل ویسٹ واٹر ٹریٹمنٹ پلانٹس (WWTPs) میں، ہوا بازی کرنے والے کل توانائی کا تقریباً 60% استعمال کرتے ہیں۔ ہوا بازی کے نظام کو ذہین PID کلوزڈ-لوپ کنٹرول برائے تحلیل آکسیجن (DO) کے ساتھ مربوط کرنا اور بلوئر انرجی کو لاگو کرنا-ڈبلیو ڈبلیو ٹی پی ایریشن سسٹمز میں توانائی کی زیادہ کھپت کو مؤثر طریقے سے نمٹا سکتا ہے، جس سے اس میں 30% سے زیادہ کی کمی واقع ہو سکتی ہے۔

Liu Xiaoqi et al. توانائی کی کھپت کو کم کرتے ہوئے علاج کے دوران گندے پانی میں آکسیجن کی مقدار بڑھانے کے لیے منتشر فلو ایریٹرز کا استعمال کیا۔ اس سے ہوا میں یکساں پانی کا اختلاط اور تقسیم بھی ہوا، جس سے ایریٹر کی تنصیب کے لیے درستگی کی ضرورت کم ہو گئی۔

چانگ کائی وغیرہ۔ اصل ایئر کلیکشن موڈ میں ترمیم کر کے روایتی ایریشن بیسن سسٹم کی کارکردگی کو بہتر بنایا۔ انہوں نے روایتی مائیکرو پورس ایریٹرز کو ہائی آکسیجن-منتقلی کارکردگی والے سلیکون پلیٹ مائکرو پورس ایریٹرز کے ساتھ تبدیل کیا اور سنگل-پاس سٹریٹ-فلو ایریشن بیسنز کو تین-پاس سرپینٹائن فلو بیسنز سے بدل دیا۔ ہوا بازی کے عین مطابق کنٹرول کو شامل کرنے سے نظام میں مزید اضافہ ہوا، جس سے توانائی کی زیادہ کھپت، کم کارکردگی، اور روایتی بلوئر ایریشن طریقوں میں بڑے پیمانے پر منتقلی کے مسائل کو حل کیا گیا۔

1.3 بلور ایریشن بیسنز کا آپریشنل انتظام

بلور ایریشن بیسن بڑے پیمانے پر گندے پانی کے علاج میں استعمال ہوتے ہیں۔ "مختلف فضلہ کی ندیوں کے لیے علیحدہ علاج" کے اصول پر عمل کرتے ہوئے، WWTP کا ایک مخصوص نمکین گندے پانی کی صفائی کا یونٹ بنیادی طور پر ماحولیاتی-ویکیوم ڈسٹلیشن، سٹریپڈ پیوریفائیڈ واٹر، الکائیلیشن نیوٹرلائزیشن ویسٹ واٹر، اور کچھ سپرنٹنٹ}اور ہائی فلو کو ہینڈل کرتا ہے۔ اس یونٹ میں ثانوی مرحلے کے طور پر بلور ایریشن بیسن کے ساتھ تین-مرحلہ حیاتیاتی علاج کا نظام موجود ہے۔ اس کی بااثر اوسط کیمیکل آکسیجن ڈیمانڈ (COD) مستقل طور پر 100 mg/L سے کم ہے، اسے ایک کم-لوڈ ایکٹیویٹڈ سلج کے عمل کے طور پر درجہ بندی کرتا ہے۔ سازوسامان کے اپ گریڈ کے علاوہ، زیادہ سے زیادہ آپریشن کو برقرار رکھنے کے لیے محتاط کنٹرول اور عمل کے پیرامیٹرز کی ایڈجسٹمنٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔

2. سہولت کا جائزہ

2.1 نمکین گندے پانی کے علاج کے یونٹ کے عمل کا بہاؤ

یہ یونٹ ایک "ایکویلائزیشن + آئل سیپریشن + ٹو-اسٹیج فلوٹیشن + تھری-اسٹیج بائیولوجیکل ٹریٹمنٹ" کے عمل کو استعمال کرتا ہے، جس میں ٹریٹ شدہ فضلہ پالش کرنے والے یونٹ کو بھیجا جاتا ہے۔ تیل الگ کرنے والا ایک مشترکہ افقی بہاؤ اور مائل پلیٹ ڈیزائن کا استعمال کرتا ہے۔ فلوٹیشن کے دو مراحل بالترتیب Vortex Cavitation Air Flotation (CAF) اور Partial Reflux Pressurized Dissolved Air Flotation (DAF) کا استعمال کرتے ہیں۔ تین حیاتیاتی مراحل ترتیب وار ہیں: خالص آکسیجن ایریشن ٹینک III، بلور ایریشن ٹینک، اور سیکنڈری بائیو کیمیکل ٹینک (EM-BAF)۔ عمل کے بہاؤ میں دکھایا گیا ہے۔تصویر 1.

2.2 بلور ایریشن بیسن کی تفصیل

بلوئر ایریشن بیسن ایک دوبارہ تعمیر شدہ سہولت ہے جو اصل میں 1995 میں تیل والے گندے پانی کی صفائی کے یونٹ کے حصے کے طور پر بنائی گئی تھی۔ یہ 3,888 m³ کے مؤثر حجم اور تقریباً 17.6 گھنٹے کے موجودہ ہائیڈرولک ریٹینشن ٹائم (HRT) کے ساتھ روایتی پلگ-فلو ایریشن ڈیزائن کا استعمال کرتا ہے۔ بیسن دو متوازی ٹرینوں میں چلتی ہے، ہر ایک میں چار ڈبے ہوتے ہیں۔ Aerators نیچے نصب کیے جاتے ہیں، جو سینٹرفیوگل بلورز کے ذریعے فراہم کیے جاتے ہیں تاکہ فعال کیچڑ کے تحول کے لیے آکسیجن فراہم کی جا سکے۔ یہ دو ثانوی کلیفائرز (Φ18m x 5m) سے بھی لیس ہے۔

تین مراحل کے حیاتیاتی نظام کے اندر-:

• مرحلہ 1 (خالص آکسیجن ایریشن ٹینک III): بنیادی کام COD کو ہٹانا ہے۔
• مرحلہ 2 (بلور ایریشن ٹینک): بنیادی کام امونیا نائٹروجن (NH₃-N) کو ہٹانا ہے، ثانوی فنکشن مزید COD کو ہٹانا ہے۔
• مرحلہ 3 (ثانوی بایو کیمیکل ٹینک - EM-BAF): پانی کے حتمی معیار کو یقینی بناتے ہوئے، فضلہ COD اور NH₃-N کو مزید پالش کرنے کے کام۔

2.3 بلور ایریشن بیسن انفلوئنٹ اور ایفلوئنٹ کوالٹی

بلور ایریشن بیسن کا اثر خالص آکسیجن ایریشن ٹینک III سے آتا ہے، جس میں آلودگی کی حد ہوتی ہے: CODcr 300 mg/L سے کم یا اس کے برابر، NH₃{1}}N 30 mg/L سے کم یا اس کے برابر، معطل سالڈز (SS) 5mg/L سے کم یا اس کے برابر۔

اس کا فضلہ سیکنڈری بائیو کیمیکل ٹینک کو خوراک دیتا ہے، حد کے ساتھ: CODcr 120 mg/L سے کم یا اس کے برابر، NH₃-N 30 mg/L سے کم یا اس کے برابر، SS 50 mg/L سے کم یا اس کے برابر۔

ثانوی بائیو کیمیکل ٹینک سے حتمی اخراج کو پورا کرنا ضروری ہے: CODcr 70 mg/L سے کم یا اس کے برابر، پیٹرولیم 5 mg/L سے کم یا اس کے برابر، NH₃-N 3 mg/L سے کم یا اس کے برابر۔

2021 کے دوران، بیسن کا اوسط اثر انگیز CODcr 67.094 mg/L تھا، اور اوسط NH₃-N 23.098 mg/L تھا، دونوں ڈیزائن کی ضروریات کو پورا کرتے ہیں۔ تاہم، خاص طور پر کم اثر والے COD نے چالو کیچڑ کے لیے کاربن سورس کی کمی کو جنم دیا، جس سے اس کے عام میٹابولزم متاثر ہوئے۔ اس کے برعکس، مخلوط شراب میں کافی امونیا نائٹروجن اور کم نامیاتی آلودگی کے ارتکاز نے نائٹریفیکیشن کو ترجیح دی، جو مؤثر طریقے سے آگے بڑھی۔

3. آپریشنل متاثر کرنے والے عوامل اور کنٹرول کے اقدامات

3.1 کم اثر والے بوجھ اور کیچڑ کی عمر بڑھنے کا اثر

اثر انگیز COD کے ساتھ 67.094 mg/L-دونوں ڈیزائن کی حد سے نیچے (300mg/L سے کم یا اس کے برابر) اور مائکروبیل کاربن ڈیمانڈ (تقریبا. 100 mg/L BOD₅)-چالو کیچڑ نے کاربن ماخذ کی کمی کا تجربہ کیا۔ کم بوجھ کے نتیجے میں کیچڑ کی سست نشوونما ہوتی ہے، جس سے یہ عمر بڑھنے کا خطرہ بنتا ہے اور ایک ڈھیلا ڈھانچہ بناتا ہے۔ بوڑھا، مردہ کیچڑ ثانوی واضح کرنے والی سطح پر تیرتا ہوا کیچڑ بناتا ہے۔ گندگی کو جمع کرنے کے آلات کی کمی کی وجہ سے، یہ گندگی، گندگی پیدا کرنے، COD اور SS کی حد سے تجاوز کرنے، اور اس کے نتیجے میں نیچے کی دھارے کے ثانوی بائیو کیمیکل ٹینک کو اوورلوڈ کرنے، اس کے اخراج کے آخری معیار کو متاثر کرنے کا سبب بنتا ہے۔

جوابی اقدام: آپریٹنگ ٹیم نے مخلوط شراب کے معطل شدہ سالڈز (MLSS) کے ارتکاز کو کنٹرول کیا۔ 30 منٹ کے سلج والیوم انڈیکس (SVI) ٹیسٹ کے لیے 1000 mL گریجویٹ سلنڈر کا استعمال کرتے ہوئے، انہوں نے SVI کو تقریباً 20% برقرار رکھا، جو تقریباً 2 g/L کے MLSS کے مساوی ہے۔ کیچڑ کی عمر بڑھنے، تیرنے اور پانی کے معیار کو خراب ہونے سے روکنے کے ساتھ یہ متوازن آلودگی کو ہٹانے کی کارکردگی۔ کیچڑ کی سست نشوونما کا مطلب کم سے کم اور کبھی کبھار کیچڑ کا ضیاع ہے، جس سے نائٹریفائنگ بیکٹیریا کو ان کے کم از کم جنریشن کے وقت سے زیادہ رہائش کا وقت ملتا ہے، جس سے نائٹریفیکیشن کو مزید فروغ ملتا ہے۔

3.2 تحلیل شدہ آکسیجن (DO) کنٹرول کا اثر

فعال کیچڑ میں مائکروجنزم بنیادی طور پر ایروبک ہوتے ہیں، عام طور پر 1-3 ملی گرام/L کے درمیان DO کی ضرورت ہوتی ہے۔ کارپوریٹ معیارات روایتی پلگ فلو ایریشن بیسنز کے لیے DO ​​کی حد 2-4 mg/L پر متعین کرتے ہیں، نائٹریفیکیشن کے لیے DO ​​کی ضرورت ہوتی ہے عام طور پر 2.0 mg/L سے کم نہیں ہوتی۔ موجودہ کم اثر انگیز بوجھ اور مزید کم ہونے والے MLSS ارتکاز نے DO کی طلب کو کم کر دیا، جس سے کنٹرول کو چیلنج کرنا پڑا۔ مکمل اختلاط کو برقرار رکھنے سے اکثر DO کو 4 mg/L سے اوپر بڑھایا جاتا ہے، جبکہ ہدف کی حد کے اندر DO کو کنٹرول کرنے سے بعض اوقات کچھ علاقوں میں ناکافی اختلاط کا باعث بنتا ہے، جس کی وجہ سے کیچڑ جمع ہوتا ہے۔

مزید برآں، ہائی ڈی او نامیاتی مادے کے گلنے کے عمل کو تیز کرتا ہے، کیچڑ کی عمر کو بڑھاتا ہے۔ لہذا، عملی طور پر، DO تقریباً 3 mg/L کنٹرول کیا جاتا ہے۔ مزید برآں، اختلاط کی یکسانیت کو بہتر بنانے، غیر فعال فلوکس کو دوبارہ فعال کرنے، اور فعال بایوماس کو برقرار رکھنے کے لیے تمام ایئر والوز کو تقریباً ماہانہ ایڈجسٹ کیا جاتا ہے۔

3.3 پانی کے درجہ حرارت کا اثر

درجہ حرارت مائکروبیل سرگرمی کو نمایاں طور پر متاثر کرتا ہے۔ مناسب درجہ حرارت سرگرمی کو فروغ دیتا ہے، جبکہ کم درجہ حرارت اسے روکتا یا کم کرتا ہے، اور زیادہ درجہ حرارت جسمانیات کو تبدیل کر سکتا ہے یا موت کا سبب بن سکتا ہے۔ اس نظام میں، تھرموفیلک بیکٹیریا اہم فعال گروپ ہیں۔ سسٹم کی حفاظت کے لیے، درجہ حرارت کو عام طور پر 15–35 ڈگری کے درمیان برقرار رکھا جاتا ہے، حالانکہ مناسب حد 10–45 ڈگری ہے۔ 30 ڈگری سے زیادہ نائٹریفائر پروٹین کو ختم کر سکتا ہے، ان کی سرگرمی کو کم کر سکتا ہے۔ چالو کیچڑ میں COD-ڈیگریڈنگ اور نائٹریفائینگ بیکٹیریا دونوں ہوتے ہیں، نائٹریفیکیشن کے ساتھ 5–30 ڈگری کی حد کم ہوتی ہے۔

نمکین گندے پانی کا اثر اعلی-درجہ حرارت کی ندیوں پر مشتمل ہے۔ ماضی کے واقعات میں لگاتار دنوں کا اثر درجہ حرارت 40 ڈگری سے زیادہ تھا، جس کے نتیجے میں کیچڑ کا ٹوٹنا، COD-ڈیگریڈرز اور نائٹریفائرز کی موت، اور سسٹم کا ٹوٹ جانا۔ اس کے بعد، کیچڑ کے درجہ حرارت کی ضروریات کو پورا کرتے ہوئے خارج ہونے والے درجہ حرارت کو 40 ڈگری سے زیادہ نہ ہونے پر سختی سے کنٹرول کرنے کے لیے ایکویلائزیشن ٹینک کے اخراج کی لائن پر ایک تھرمامیٹر نصب کیا گیا۔ 2021 میں نائٹریفیکیشن کو متاثر کرنے والا کوئی ایسا ہی واقعہ پیش نہیں آیا۔

3.4 الکلائنٹی کا اثر

متعلقہ انٹرپرائز معیارات کے مطابق، امونیا کو ہٹانے کے لیے چالو کیچڑ کا استعمال کرتے وقت، امونیا نائٹروجن کا تناسب 7.14 سے کم نہیں ہونا چاہیے۔ دوسری صورت میں، الکلائنٹی کو پورا کرنا ضروری ہے. ڈیزائن پر اثر انداز NH₃-N 30 mg/L اور اصل اوسط 23.098 mg/L کے ساتھ، مطلوبہ کل الکلینٹی 214.2 mg/L سے کم نہیں ہے۔ فی الحال، اثر انگیز الکلائنٹی ناکافی ہے، جس میں عمل کے تقاضوں کو پورا کرنے کے لیے روزانہ سوڈا ایش (Na₂CO₃) کے اضافے کی ضرورت ہوتی ہے۔

3.5 پی ایچ اور زہریلے مادوں کا اثر

Activated sludge microorganisms thrive in a pH range of 6.5–8.5. Below pH 4.5, protozoa largely disappear, most microbial activity is inhibited, fungi become dominant, floc structure is destroyed, and sludge bulking can occur. Above pH 9, metabolism is severely affected, causing floc disintegration and bulking. Wastewater with pH >10 یا<5 should be neutralized before entering the aeration basin.

ایروبک مائکروبیل میٹابولزم پی ایچ تبدیلیوں کو اعتدال سے بفر کر سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، نائٹروجن کمپاؤنڈ کا استعمال نائٹریفیکیشن کے دوران pH کو کم کر سکتا ہے، جبکہ decarboxylation alkaline amines پیدا کرتا ہے، pH کو بڑھاتا ہے۔ یہ ہلکے تیزابی/الکلین گندے پانی کے ساتھ طویل مدتی-مسلسل ہونے کی اجازت دیتا ہے۔ گندے پانی کی موروثی الکلائنٹی پی ایچ کی کمی کو روکنے میں بھی مدد کرتی ہے۔

تاہم، پی ایچ کی سخت تبدیلیاں (مثلاً، تیزابی نظام میں اچانک الکلائن کی آمد) جرثوموں پر نمایاں طور پر اثر انداز ہو سکتی ہے اور آپریشن میں خلل ڈال سکتی ہے۔ لہذا، غیر جانبداری کی ضرورت مخصوص کیس پر منحصر ہے. معمولی، مسلسل پی ایچ اتار چڑھاؤ، خاص طور پر کمزور تیزاب/بیسز کے ساتھ، غیر جانبداری کی ضرورت نہیں ہو سکتی ہے۔ بڑے اتار چڑھاو کو پی ایچ ایڈجسٹمنٹ کو نیوٹرل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔

نائٹریفائنگ بیکٹیریا انتہائی pH-حساس ہوتے ہیں، زیادہ سے زیادہ نائٹریفیکیشن کے ساتھ pH 7.2–8.0، جبکہ عام جرثومے 6.5–8.5 کو ترجیح دیتے ہیں۔ مخصوص صنعتی گندے پانی کے لیے، زہریلے مادوں کی قسمیں اکثر طے کی جاتی ہیں، لیکن ارتکاز اور خارج ہونے والے مادوں کی مقدار میں اتار چڑھاؤ آتا ہے۔ برابری کے علاوہ، زہریلے مادے کی اثر انگیز سطحوں کی نگرانی اور کنٹرول کرنا ضروری ہے۔ کیچڑ کی آمیزش کے بعد، زیادہ سے زیادہ متاثر کن ارتکاز کی حد اکلیمیشن ڈگری اور آپریشنل تجربے کی بنیاد پر قائم کی جانی چاہیے۔ طویل حد سے تجاوز کرنے کے لیے ایسے اقدامات کی ضرورت ہوتی ہے جیسے انفلو کو کم کرنا، کیچڑ کو ری سائیکل کرنا، یا مائکروبیل پوائزننگ اور علاج کی ناکامی کو روکنے کے لیے آکسیجن کو بڑھانا۔ فی الحال، بیسن کے اثر میں مائکروبیل زہر کا باعث بننے والے کسی زہریلے مادے کا پتہ نہیں چل سکا ہے۔

3.6 متاثر کن شاک بوجھ کا اثر

اثر انگیز COD معمولی اتار چڑھاو کے ساتھ مستحکم طور پر کم رہتا ہے، اور NH₃-N اور ٹوٹل نائٹروجن (TN) بھی طویل عرصے تک نسبتاً مستحکم حدود میں رہتے ہیں۔ نائٹریفائر کی آبادی نسبتاً مستحکم ہے۔ تاہم، ان کی سست شرح نمو کی وجہ سے، بااثر NH₃-N یا TN میں اچانک، نمایاں اضافہ بیسن کے اخراج کی صلاحیت کو سیر کر سکتا ہے، جس سے فضلہ NH₃-N اور TN کے معیار پر سمجھوتہ ہو سکتا ہے۔

نظریاتی طور پر، مائکروبیل N اور P کی طلب 100:5:1 کے BOD₅:N:P تناسب کی پیروی کرتی ہے۔ تاہم، صنعتی گندے پانی کی قسم کے ساتھ N اور P کا مواد بہت مختلف ہوتا ہے۔ کچھ گندے پانیوں میں N اور P زیادہ ہوتے ہیں، جنہیں معیار پر پورا اترنے کے لیے ہٹانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ دوسروں میں کمی ہے، میٹابولزم کو محدود کرنے سے بچنے کے لیے اضافی خوراک کی ضرورت ہوتی ہے۔ کم N/P گندے پانی کو ٹریٹ کرنے والے آپریٹنگ بیسنز کے لیے، تقریباً 10 mg/L NH₃-N اور 5 mg/L فاسفیٹ کی بااثر سطح مائکروبیل ضروریات کو پورا کر سکتی ہے۔ ان سے نیچے کی طویل سطحوں کو N/P خوراک میں اضافہ کی ضرورت ہوتی ہے۔

روزانہ آپریشن کے لیے تمام متاثر کن دھاروں میں NH₃-N اور TN کی کڑی نگرانی کی ضرورت ہوتی ہے اور ایکولائزیشن ٹینک کے اخراج کے ساتھ ساتھ ایڈجسٹمنٹ ٹینکوں کے ری سائیکل بہاؤ میں، تاکہ نیچے کی طرف چمکانے والے یونٹ کو اوور لوڈ ہونے سے روکا جا سکے اور حتمی خارج ہونے والے پانی کی حفاظت کو خطرہ ہو۔

4. نتیجہ

نمکین گندے پانی کو صاف کرنے والے یونٹ میں بنیادی نائٹریفیکیشن ری ایکٹر کے طور پر، بلور ایریشن بیسن کو پانی کے درجہ حرارت، اثر انگیز NH₃-N، اور TN کی روزانہ قریب سے نگرانی کی ضرورت ہوتی ہے۔ MLSS ارتکاز پر سخت کنٹرول، DO کو 3 mg/L کے ارد گرد برقرار رکھنا، اور مناسب الکلائنٹی اضافے کو یقینی بنانا ضروری ہے۔ ان بہتر بنائے گئے اقدامات کے تحت، نظام بہترین اخراج کے معیار کے ساتھ مستحکم طور پر چلتا ہے: اوسط COD 54.213 mg/L، NH₃-N 9.678 mg/L، اور SS 23.849 mg/L، مکمل طور پر ثانوی بائیو کیمیکل ٹینک کے اثر کی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔ آلات کی وشوسنییتا اور نظام کے علاج کی کارکردگی کو مزید یقینی بنانے کے لیے جاری جانچ، خلاصہ، اور متعدد پہلوؤں سے اصلاح بھی بہت اہم ہے۔