چالو کیچڑ کا عمل سب سے زیادہ استعمال ہونے والی حیاتیاتی گندے پانی کی صفائی کی ٹیکنالوجی ہے۔ ایک فعال کیچڑ کے نظام میں، گندے پانی کو صاف کرنے والے مائکروجنزم ایک معطل نشوونما کی حالت میں ہوتے ہیں-وہ چھوٹے گروہوں میں اکٹھے ہوتے ہیں، فلوکس بناتے ہیں، اور پانی کے بہاؤ کے ساتھ منتھلی ہوئی ہوا کے نیچے مخلوط شراب میں معطل ہو جاتے ہیں۔ مائکروجنزم اور گندا پانی مکمل رابطے میں آتے ہیں، پانی میں آلودگی کو ختم کرتے ہیں.
یہ نظام بہت اچھا کام کرتا ہے، لیکن اس میں ایک خرابی ہے: یہ نازک ہے۔ اگر متاثرہ گندے پانی کا حجم اچانک بڑھ جاتا ہے، اس کا ارتکاز اچانک بڑھ جاتا ہے، یا پانی کا درجہ حرارت اچانک گر جاتا ہے، یا pH میں زبردست اتار چڑھاؤ آتا ہے، تو مائیکرو آرگنزم "کارروائی" کر سکتے ہیں-علاج کا اثر کم ہو جائے گا، یا یہاں تک کہ کیچڑ کا بلکنگ بھی ہو جائے گا، جس سے نظام کے معمول کے عمل کو متاثر ہو گا۔
لہذا، انجینئروں نے سوچا کہ کیا وہ اپنے نقطہ نظر کو تبدیل کر سکتے ہیں، مائکروجنزموں کو پانی میں مسلسل تیرنے کے بجائے ایک مقررہ جگہ پر "بسنے" کی اجازت دیتے ہیں؟
یہ بائیو فلم کا عمل ہے۔ سیدھے الفاظ میں، بائیو فلم کا عمل گندے پانی کے علاج کے لیے فلٹر میڈیا یا کیریئر پر بڑھنے والے مائکروجنزموں کا استعمال کرتا ہے۔
بائیو فلم ٹیکنالوجی کا بنیادی خیال آسان ہے: مائکروجنزموں کو مقررہ "گھروں" کے ساتھ فراہم کریں جہاں وہ آباد ہو سکیں، دوبارہ پیدا کر سکیں اور "مائکروبیل کمیونٹی" تشکیل دے سکیں۔ گندا پانی اس کمیونٹی سے بہتا ہے، اور اندر کی آلودگی کو "مقامی" استعمال کرتے ہیں۔
ان "گھروں" کو پیشہ ورانہ طور پر پیکنگ میٹریل یا کیریئر کہا جاتا ہے۔ مختلف بائیو فلم کے عمل بالکل مختلف کیریئر استعمال کرتے ہیں۔ سب سے عام قسمیں ہیں:
پہلی قسم: بائیولوجیکل کانٹیکٹ آکسیڈیشن میں پیکنگ میٹریل - ٹینک میں لٹکی ہوئی "پلاسٹک فلیمینٹ بالز"
رابطہ آکسیڈیشن ٹینک پیکنگ مواد کے تاروں سے بھرا ہوا ہے، جو پلاسٹک کے بڑے برشوں سے مشابہ ہے۔ گندے پانی کو ٹینک کے نیچے سے ہوا دی جاتی ہے اور اوپر کی طرف بہایا جاتا ہے، جس کی وجہ سے یہ پیکنگ مواد پانی میں آہستہ سے ڈولتا ہے، جسے پیلے رنگ کے-بھورے بائیو فلم سے ڈھانپا جاتا ہے۔ اس قسم کے پیکنگ مواد کی سطح کا ایک بڑا مخصوص رقبہ ہوتا ہے۔ 1 مکعب میٹر 800 سے 900 مربع میٹر "رہنے کی جگہ" فراہم کر سکتا ہے۔
دوسری قسم: حیاتیاتی گھومنے والی ڈسکس میں ڈسکس - "گھومنے والی ڈسکس"
حیاتیاتی گھومنے والی ڈسکس پیکنگ مواد استعمال نہیں کرتی ہیں۔ ان کے "گھر" خود ڈسکس ہیں - درجنوں بڑی ڈسکس، 2 سے 3 میٹر قطر، ایک گھومنے والی شافٹ پر ایک ساتھ جڑی ہوئی ہیں اور رفتار میں کمی کے ساتھ ایک موٹر کے ذریعے آہستہ آہستہ گھمائی جاتی ہیں۔ پہلی قسم میں حیاتیاتی فلٹر ڈسک شامل ہے، آدھا گندے پانی میں ڈوبا ہوا ہے اور آدھا ہوا کے سامنے ہے۔ مائکروجنزم ڈسک کے دونوں طرف بڑھتے ہیں، جب ڈوب جاتے ہیں تو آلودگیوں کو جذب کرتے ہیں اور سطح کے سامنے آنے پر ہوا سے آکسیجن جذب کرتے ہیں۔ اس ڈیزائن میں نسبتاً کم توانائی کی کھپت ہے، اس میں کوئی اضافی ہوا کی ضرورت نہیں ہے، اور یہ کام کرنے میں اقتصادی ہے۔
تیسری قسم: بائیولوجیکل ایریٹڈ فلٹر (BAF) کے لیے پیکنگ میٹریل - "چھوٹے سیرامک کنکروں سے بنا فلٹر بیڈ"
بی اے ایف 3 سے 6 ملی میٹر قطر کے چھوٹے سیرامک کنکروں کا استعمال کرتا ہے، جو ٹینک میں چھوٹے کنکروں کی طرح ڈھیر ہوتے ہیں۔ گندا پانی نیچے سے اوپر کی طرف بہتا ہے، جب کہ نیچے سے ہوا کا اخراج بیک وقت ہوتا ہے۔ اس چھوٹے پارٹیکل ڈیزائن کے دو فائدے ہیں: اول، ایک بڑا مخصوص سطح کا رقبہ، جس کے نتیجے میں فی یونٹ حجم زیادہ بایوماس ہوتا ہے۔ دوم، ذرات کے درمیان خلاء کو ٹھوس ٹھوس ٹریپ کرتا ہے، جس سے BAF کے اخراج کو غیر معمولی طور پر واضح ہو جاتا ہے۔
چوتھی قسم: بائیولوجیکل بائیو فلٹر (ایم بی بی آر) کے لیے پیکنگ میٹریل - "پانی میں گرتی ہوئی پلاسٹک کی چھوٹی چادریں"
MBBR معلق چھوٹی پلاسٹک شیٹس کا استعمال کرتا ہے، جس کی شکل چھوٹے پہیوں یا سلنڈروں کی طرح ہوتی ہے، جس کی کثافت پانی سے ہلکی ہوتی ہے۔ ہوا کے دوران، یہ پیکنگ مواد ٹینک میں مسلسل گرتا اور بہتا رہتا ہے، جس سے بائیو فلم کو حرکت کرتے وقت گندے پانی سے رابطہ ہوتا ہے۔ پیکنگ مواد مسلسل حرکت میں ہے؛ عمر رسیدہ بائیو فلم کو رگڑ دیا جاتا ہے، اور نئی بائیو فلم مسلسل بڑھ رہی ہے، جس سے دستی بیک واشنگ کی ضرورت ختم ہو جاتی ہے۔ اس میں خود کو صاف کرنے کی مضبوط صلاحیتیں ہیں اور یہ ٹینک کو بند نہیں کرے گی۔
پانچویں قسم: حیاتیاتی فلوائزڈ بیڈ کا کیریئر - "چھوٹے ذرات دلیہ کی طرح گرتے ہیں"
حیاتیاتی فلوائزڈ بستر اس سے بھی چھوٹے کیریئرز کا استعمال کرتے ہیں، عام طور پر 0.3 سے 1 ملی میٹر ریت، فعال کاربن، یا کوک کے ذرات۔ تیز رفتار پانی یا ہوا کے بہاؤ سے چلتے ہوئے، یہ چھوٹے ذرات دلیے کی طرح مسلسل گرتے اور سیال ہوتے ہیں۔ کیونکہ کیریئر انتہائی چھوٹا ہے، ہر کیوبک میٹر کیریئر 2000 سے 3000 مربع میٹر رہنے کی جگہ فراہم کر سکتا ہے، جس کے نتیجے میں بائیو فلم کے تمام عملوں میں سب سے زیادہ مائکروبیل ارتکاز اور حجمی لوڈنگ کی شرح ہوتی ہے۔ یہ انتہائی اعلی علاج کی کارکردگی اور ایک بہت ہی چھوٹے نقش کا حامل ہے، لیکن اس کا ڈیزائن اور آپریشن بھی نسبتاً پیچیدہ ہے۔
ان مختلف قسم کے "گھروں" میں سے ہر ایک کے اپنے قابل اطلاق منظرنامے ہوتے ہیں۔ کانٹیکٹ آکسیڈیشن چھوٹے سے درمیانے درجے کے گندے پانی کی صفائی کے لیے موزوں ہے، MBBR ریٹروفٹنگ اور توسیع کے لیے موزوں ہے، BAF جدید علاج کے لیے موزوں ہے، حیاتیاتی گھومنے والی ڈسکس چھوٹے-حجم، توانائی-بچت کے منظرناموں کے لیے موزوں ہیں، اور حیاتیاتی فلوڈائزڈ بیڈز کے لیے موزوں ہیں-صنعتی یا ہائی سینٹریوا کے ساتھ۔ محدود جگہ.
1. بائیو فلم کیسے "بڑھتی ہے"؟
جب پیکنگ میٹریل کو گندے پانی میں رکھا جاتا ہے اور گندا پانی اس میں سے گزرتا رہتا ہے تو یہ عمل شروع ہو جاتا ہے۔
مرحلہ 1: مائیکرو آرگنزم گزرتے ہیں اور بس جاتے ہیں۔
گندے پانی میں بڑی تعداد میں مائکروجنزم ہوتے ہیں۔ جیسے ہی وہ پیکنگ مواد کی سطح پر بہتے ہیں، کچھ پھنس جاتے ہیں۔ یہ ابتدائی منسلکہ الیکٹرو اسٹاٹک تعاملات اور وین ڈیر والز فورسز پر انحصار کرتا ہے۔
مرحلہ 2: عارضی تصفیہ سے لے کر طویل-ٹرم سیٹلمنٹ تک
پھنسے ہوئے مائکروجنزم ایک چپچپا مادہ خارج کرنا شروع کر دیتے ہیں جسے extracellular polymeric substances (APIs) کہتے ہیں۔ یہ مادہ گلو کی طرح کام کرتا ہے، پیکنگ میٹریل کی سطح پر مائکروجنزموں کو مضبوطی سے ٹھیک کرتا ہے، بائیو فلم کا "آرکیٹیکچرل فریم ورک" بناتا ہے۔
مرحلہ 3: آباد ہونا اور پھیلاؤ پھیلانا
آباد ہونے کے بعد، مائکروجنزم بڑھنا اور دوبارہ پیدا کرنا شروع کر دیتے ہیں۔ ایک دو بن جاتا ہے، دو چار ہو جاتے ہیں… جلد ہی، مائکروبیل فلم کی ایک پتلی تہہ پیکنگ میٹریل کی سطح کو ڈھانپ لیتی ہے۔ یہ بائیو فلم ہے۔
مرحلہ 4: ایک بالغ کمیونٹی کی تشکیل
وقت گزرنے کے ساتھ، بایوفیلم موٹی ہو جاتی ہے، اور اس کے اندر "رہائشی" زیادہ متنوع ہو جاتے ہیں. نہ صرف بیکٹیریا بلکہ فنگس، پروٹوزوا اور میٹازوآ بھی ظاہر ہوں گے۔ ان میں ایک فوڈ چین بنتا ہے: بیکٹیریا آلودگی کھاتے ہیں، پروٹوزوا بیکٹیریا کھاتے ہیں، اور میٹازووا پروٹوزوا کھاتے ہیں۔ اس طرح ایک مکمل چھوٹا ماحولیاتی نظام قائم ہوتا ہے۔
اس عمل کو پیشہ ورانہ طور پر بائیو فلم کی تشکیل کہا جاتا ہے۔ عام شہری گندے پانی کے لیے، مناسب درجہ حرارت کے تحت، بائیو فلم کی تشکیل تقریباً 7 سے 20 دنوں میں مکمل ہو سکتی ہے۔
2. بایوفلم کا ڈھانچہ
اگرچہ بائیو فلم صرف ایک پتلی جھلی ہے، لیکن اس کی اندرونی ساخت کافی تہہ دار ہے۔ گندے پانی کے معیار اور آکسیجن کی فراہمی کے حالات پر منحصر ہے، یہ ہمیشہ تین مکمل تہوں کی تشکیل نہیں کر سکتا۔ کچھ منظرناموں میں، صرف ایک ایروبک اور ایک انیروبک پرت بن سکتی ہے۔
پیکنگ میٹریل کے قریب ترین پرت انیروبک پرت ہے۔ یہ تہہ گندے پانی سے سب سے دور ہے، جس کی وجہ سے آکسیجن کو پھیلانا مشکل ہو جاتا ہے۔ یہ بنیادی طور پر anaerobic بیکٹیریا کی طرف سے آباد ہے. انہیں آکسیجن کی ضرورت نہیں ہوتی، پیچیدہ نامیاتی مادے کو گل کر توانائی حاصل کرتے ہیں، لیکن ان کی سڑنے کی کارکردگی نسبتاً کم ہے۔
گندے پانی کے قریب ترین پرت ایروبک پرت ہے۔ اس تہہ میں نسبتاً وافر مقدار میں آکسیجن ہے، اور یہ ایروبک بیکٹیریا سے آباد ہے، جو اس عمل میں "بنیادی قوت" ہیں۔ نامیاتی مادے کا انحطاط بنیادی طور پر یہاں ہوتا ہے۔
اگر گندے پانی کو ڈینیٹریفیکیشن کی ضرورت ہوتی ہے، تو درمیان میں ایک انوکسک تہہ بن جائے گی، جہاں فیکلٹیٹیو بیکٹیریا ڈینیٹریفیکیشن کر سکتے ہیں، نائٹریٹ کو نائٹروجن گیس میں تبدیل کر سکتے ہیں۔ یہ خاص طور پر اس تہہ دار ڈھانچے کی وجہ سے ہے کہ بائیو فلم بیک وقت ایک ہی پرت کے اندر ایروبک اور انیروبک رد عمل کو مکمل کر سکتی ہے
3. بائیو فلم کی تجدید
بائیو فلم غیر معینہ مدت تک نہیں بڑھتے ہیں۔ جب وہ ایک خاص موٹائی تک پہنچ جاتے ہیں، تو وہ علیحدہ اور تجدید ہو جائیں گے۔ اس کی بنیادی وجہ یہ ہے کہ اندر کی انیروبک تہہ تیزی سے موٹی ہوتی جارہی ہے۔ جب anaerobic تہہ ایک خاص موٹائی تک پہنچ جاتی ہے تو، کیریئر کی سطح کے قریب مائکروجنزم، غذائیت کے لیے نامیاتی مادے کی کمی، ایک endogenous سانس لینے کے مرحلے میں داخل ہو جاتے ہیں، جس سے کیریئر سے منسلک ہونے کی ان کی صلاحیت کمزور ہو جاتی ہے۔ بیرونی پانی کے بہاؤ کی قینچ قوت کے تحت، عمر رسیدہ بائیو فلم پیچوں میں الگ ہو جائے گی۔ علیحدہ بائیو فلم پانی کے بہاؤ کے ساتھ بہہ جاتی ہے، اور نئے مائکروجنزم فوری طور پر علیحدہ جگہوں سے منسلک ہو جاتے ہیں۔ اس طرح، پرانی بائیو فلم الگ ہو جاتی ہے اور نئی بائیو فلم بڑھتی ہے، جس سے بایوفلم کی اعلیٰ سطح کی سرگرمی برقرار رہتی ہے۔
اس طریقہ کار کے نتیجے میں کیچڑ کی پیداوار کی شرح کو چالو کیچڑ کے عمل کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم کیا جاتا ہے۔ اگرچہ وقتاً فوقتاً کیچڑ کو ہٹانا ابھی بھی ضروری ہے، لیکن یہ فعال کیچڑ کے عمل کے لیے درکار بار بار اور درست کنٹرول کی ضرورت کو ختم کرتا ہے، آپریشن اور انتظام کو کافی حد تک آسان بناتا ہے۔
4. چالو کیچڑ اور بائیو فلم کے عمل کا موازنہ
متحرک کیچڑ میں، مخلوط شراب میں مائکروجنزموں کو معطل کر دیا جاتا ہے، جبکہ بائیو فلم میں، مائکروجنزم پیکنگ مواد پر متحرک ہوتے ہیں۔ جھٹکے کے بوجھ کے خلاف مزاحمت کے حوالے سے، چالو کیچڑ کے عمل عام طور پر کم موثر ہوتے ہیں، پانی کے معیار اور مقدار میں اتار چڑھاو آسانی سے علاج کی کارکردگی میں کمی کا باعث بنتا ہے۔ بائیو فلم کے عمل بہت زیادہ مضبوط اور زیادہ مضبوط ہیں۔
کم ارتکاز والے گندے پانی کے ساتھ موافقت کے لحاظ سے، فعال کیچڑ والے مائکروجنزم کم خوراک کا شکار ہوتے ہیں، جس کے نتیجے میں سرگرمی میں کمی واقع ہوتی ہے۔ بائیو فلم کے عمل بہت کم اثر انداز ہونے کے باوجود بھی اعلی سرگرمی کو برقرار رکھتے ہیں۔
کیچڑ کے بلکنگ کے بارے میں، کیچڑ کو متحرک کرنے کے عمل سے کیچڑ بلکنگ کا خطرہ ہوتا ہے۔ بائیوفیلم کے عمل ایسا نہیں کرتے، جیسا کہ مائکروجنزموں کو متحرک کیا جاتا ہے۔
بایوماس فی یونٹ حجم کے لحاظ سے، فعال کیچڑ کے عمل سے عام طور پر 2 سے 4 گرام فی لیٹر پیدا ہوتا ہے، جب کہ بائیو فلم کے عمل 10 سے 20 گرام فی لیٹر تک پہنچ سکتے ہیں، جو 3 سے 5 گنا زیادہ ہے۔
بیک وقت نائٹریفیکیشن اور ڈینیٹریفیکیشن میں، چالو کیچڑ کے عمل کو مختلف ٹینکوں کے درمیان دوبارہ گردش کی ضرورت ہوتی ہے۔ بایوفلم کا عمل، اس کی سطحی ساخت کی وجہ سے، اسے ایک ہی ٹینک میں حاصل کر سکتا ہے۔
کس طرح منتخب کرنے کے لئے؟ سیدھے الفاظ میں: مستحکم میونسپل گندے پانی کی بڑی مقدار کے لیے، چالو کیچڑ کا عمل ایک پختہ ٹیکنالوجی ہے۔ حجم اور معیار میں بڑے اتار چڑھاو کے ساتھ گندے پانی کے لیے، کم ارتکاز، یا بیک وقت denitrification کی ضرورت ہوتی ہے، بائیو فلم کا عمل زیادہ فائدہ مند ہے۔
5. بائیوفیلم کے عمل کے اہم عمل
اہم عمل میں شامل ہیں: حیاتیاتی رابطہ آکسیڈیشن، ایم بی بی آر، ہوا سے چلنے والا حیاتیاتی فلٹر (بی اے ایف)، حیاتیاتی گھومنے والی ڈسک، حیاتیاتی فلوائزڈ بیڈ، اور روایتی حیاتیاتی فلٹرز (عام، زیادہ-لوڈ، ٹاور کی قسم)۔ اگرچہ یہ عمل شکل میں مختلف ہیں، لیکن ان کا بنیادی اصول وہی ہے-جو مائکروجنزموں کو ایک کیریئر سے منسلک ہونے کی اجازت دیتا ہے تاکہ وہ ایک بائیو فلم بنا سکے، اس جھلی کو گندے پانی کو صاف کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔
بنیادی فرق دوگنا ہیں: پہلا، "ہاؤس" کی قسم-فکسڈ ڈسکس، ٹینک کو بھرنے والا سامان، چھوٹے سیرامک کے ذرات فلٹر کی تہہ میں ڈھیر، چھوٹے پلاسٹک کی چادروں کو گڑبڑانا، یا مائع شدہ مائکرو پارٹیکلز؛ دوسرا، آکسیجن کیسے فراہم کی جاتی ہے-قدرتی وینٹیلیشن، ڈسک کی گردش، یا مصنوعی ہوا بازی۔
بائیو فلم کے عمل میں مائکروجنزموں کے لیے رہائش گاہیں بنانا شامل ہے، جس سے وہ گندے پانی کے علاج میں مدد کرتے ہیں۔
ایک بار جب مائکروجنزم اپنے "گھروں" میں چلے جاتے ہیں، تو وہ اپنے آپ کو لنگر انداز کرنے، بڑھنے اور دوبارہ پیدا کرنے کے لیے ایک چپچپا مادہ خارج کرتے ہیں، جس سے ایک ساختی بائیو فلم-بنتی ہے جو نامیاتی مادے کو خراب کرنے کے لیے ذمہ دار ایک بیرونی ایروبک پرت ہے، اور ایک اندرونی انیروبک پرت جو مزید گلنے کے لیے ذمہ دار ہے (ایک انوکسک پرت، پانی کے درمیان معیار پر منحصر ہے)۔ گندا پانی بہتا ہے، اور آلودگی آہستہ آہستہ ہر تہہ سے جذب ہو جاتی ہے۔ جیسے جیسے بائیو فلم ایک خاص موٹائی تک بڑھتی ہے، پرانی پرتیں الگ ہو جاتی ہیں، اور نئی بنتی رہتی ہیں۔ کیچڑ کے بلکنگ یا بار بار کیچڑ کے اخراج کی ایڈجسٹمنٹ کے بارے میں فکر کرنے کی ضرورت نہیں ہے، جس سے آپریشن اور انتظام بہت آسان ہو جائے گا!