لیبارٹری سے لے کر بڑے-پیمانے پر 300,000 m³/d پر، یہ ٹیکنالوجی کس طرح کم کاربن-سے-نائٹروجن کے تناسب کے ساتھ گندے پانی میں ڈینیٹریفیکیشن کے مسئلے کو حل کرتی ہے؟
گندے پانی کی صفائی کی صنعت میں کام کرنے والوں کے لیے، فی الحال ایک دوہرا چیلنج ہے: ایک طرف، شہری گندے پانی کے اخراج کے معیارات مسلسل سخت ہوتے جا رہے ہیں، جس سے کل نائٹروجن اور کل فاسفورس کے اخراج کی ضروریات میں اضافہ ہوتا جا رہا ہے، جس سے صنعت کے لیے انتہائی ناقص پانی کی ضرورت ہوتی ہے۔ دوسری طرف، کم کاربن-سے-نائٹروجن کا تناسب چین میں شہری گندے پانی میں موجود ہے۔ روایتی عمل خارجی کاربن ذرائع پر انحصار کرتے ہیں تاکہ ڈینیٹریفیکیشن کی کارکردگی کو یقینی بنایا جا سکے، جو نہ صرف آپریٹنگ اخراجات میں نمایاں طور پر اضافہ کرتا ہے بلکہ اضافی کاربن کے اخراج کا دباؤ بھی لاتا ہے، جو کہ "دوہری-کاربن" اسٹریٹجک ہدف سے متصادم ہے۔
روایتی AAO عملوں میں، گندے پانی میں زیادہ تر نامیاتی کاربن کے ذرائع ایروبک مرحلے میں ہوا بازی اور آکسیڈیشن کے ذریعے ضائع ہو جاتے ہیں، جس سے کاربن کے ناکافی ذرائع ڈینیٹریفیکیشن کے لیے رہ جاتے ہیں، جس سے "معیار اور کارکردگی میں بہتری + آلودگی اور کاربن کے اخراج کو کم کرنے" کی صنعت کی تبدیلی کی ضروریات کو پورا کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔ تیزی سے ابھرتا ہوا انیروبک-آکسک-اونوکسک (AOA) عمل، جس میں بیرونی کاربن ذرائع کے بغیر گہرے نائٹروجن اور فاسفورس کے اخراج کو حاصل کرنے کی اپنی بنیادی طاقت ہے، آہستہ آہستہ لیبارٹری تحقیق سے بڑے-پیمانے پر انجینئرنگ پریکٹس کی طرف منتقل ہو گیا ہے، جو کہ ایک ہارس واٹر علاج کی صنعت میں "ایک ہارس واٹر علاج" بن گیا تھا۔
کور ڈکرپشن: رد عمل کی ترتیب میں صرف ایک تبدیلی، AOA کا جادو کیا ہے؟
بہت سے لوگ سوچتے ہیں کہ AOA، روایتی AAO عمل کے مقابلے میں، کیوں صرف "ایروبک" اور "اونوکسک" کے رد عمل کی ترتیب کو الٹ دیتا ہے، ایک کوالٹیٹو کامیابی حاصل کرتا ہے۔ اس کا جواب اس کے منفرد "پہلے اسٹور، پھر استعمال کریں" کے اندرونی کاربن ماخذ-نائٹروجن اور فاسفورس کو ہٹانے کے طریقہ کار میں مضمر ہے۔
روایتی AAO (Anaerobically-Anaerobic-Aerobic) عمل ایک anaerobic-anoxic-aerobic بہاؤ کو ملازمت دیتے ہیں۔ گندے پانی میں آسانی سے بایوڈیگریڈیبل نامیاتی کاربن کے زیادہ تر ذرائع ایروبک مرحلے میں ہوا کے دوران اندھا دھند آکسائڈائزڈ اور گل جاتے ہیں۔ انوکسک مرحلے میں بہت کم کاربن درحقیقت ڈینیٹریفیکیشن کے لیے دستیاب ہوتا ہے، جو خلا کو پُر کرنے کے لیے بیرونی کاربن ذرائع جیسے سوڈیم ایسیٹیٹ کے اضافے پر مجبور کرتا ہے، جس سے ایک شیطانی چکر پیدا ہوتا ہے کہ "جتنے زیادہ کاربن کے ذرائع نایاب ہوں گے، اتنے ہی زیادہ وہ شامل کیے جائیں گے؛ قیمت جتنی زیادہ ہوگی، کاربن کا اخراج اتنا ہی زیادہ ہوگا۔"
اس کے برعکس، AAO عمل، اپنے تین-اسٹیج اینیروبک-ایروبک-اینوکسک لے آؤٹ کے ساتھ، کاربن کے ماخذ کے استعمال کے راستے کو مکمل طور پر از سر نو تشکیل دیتا ہے، اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ ہر کاربن ماخذ کو مؤثر طریقے سے استعمال کیا جائے:
1. انیروبک اسٹیج: ماخذ-کاربن پر مبنی لاکنگ
بااثر میں آسانی سے بایوڈیگریڈیبل COD کو ترجیحی طور پر اندرونی کاربن ذرائع جیسے PHA میں تبدیل کیا جاتا ہے اور مائکروجنزموں میں محفوظ کیا جاتا ہے۔ یہ بنیادی طور پر مائکروجنزموں کے لیے "ڈینیٹریفیکیشن ایمونیشن" پہلے سے تیار کرتا ہے، کاربن کے فضلے کو ماخذ سے روکتا ہے۔
2. ایروبک اسٹیج: پریسجن نائٹریفیکیشن
یہ مرحلہ امونیا نائٹروجن کے لیے نائٹریفیکیشن کا پورا عمل مکمل کرتا ہے۔ اس کے ساتھ ہی، ہوا کے وقت اور تحلیل شدہ آکسیجن کے ارتکاز کو درست طریقے سے کنٹرول کرکے، یہ مائکروجنزموں کے اندر ذخیرہ شدہ اندرونی کاربن کے ماخذ کی ضرورت سے زیادہ آکسیکرن کو روکتا ہے، جس سے بعد میں ڈینیٹریفیکیشن کے لیے کافی ذخائر کو یقینی بنایا جاتا ہے۔
3. پوسٹ-Anoxic مرحلہ: Endogenous Denitrification
مائیکروجنزم نائٹریٹ نائٹروجن کو ختم کرنے کے لیے اپنے پہلے سے ذخیرہ شدہ اندرونی کاربن ماخذ کو استعمال کرتے ہیں۔ پورا عمل بیرونی کاربن ذرائع پر انحصار نہیں کرتا ہے، بنیادی طور پر کم-کاربن-سے-نائٹروجن تناسب والے گندے پانی میں کاربن کے ناکافی ماخذ کے صنعت کے درد کو حل کرتا ہے۔
سخت تصدیق: 100,000 سے 300,000 m³/d تک، یہ پروجیکٹ لاگو کیے گئے ہیں اور نتائج دکھا رہے ہیں۔
ٹیکنالوجی کی تاثیر انجینئرنگ کی مشق سے ثابت ہوتی ہے۔ فی الحال، AOA عمل کو پورے چین کے متعدد شہروں میں گندے پانی کی صفائی کے پلانٹس میں بڑے پیمانے پر لاگو کیا گیا ہے، جس میں مختلف منظرناموں جیسے نئے پروجیکٹس، اپ گریڈ، برسات کے موسم کے اثرات، اور کم-درجہ حرارت کے آپریشن کا احاطہ کیا گیا ہے، جو انتہائی قابل اعتماد آپریشنل نتائج فراہم کرتے ہیں۔
پیداواری جانچ کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ 202% سے زیادہ پانی کے بوجھ کے ساتھ انتہائی سخت حالات میں بھی، AOA کے عمل کے اخراج کا معیار نمایاں طور پر خراب نہیں ہوا: امونیا نائٹروجن، کل نائٹروجن، اور کل فاسفورس کے اخراج کی شرحوں میں صرف معمولی، قابل کنٹرول اتار چڑھاؤ کا سامنا کرنا پڑا، اور اخراج معیاری کنسنٹ کے اندر ہی رہا۔ صرف بنیادی کیچڑ کی واپسی کے تناسب، ہوا کے-سے-پانی کے تناسب اور کیچڑ کے ارتکاز کو ایڈجسٹ کرنے سے، نظام برسات کے موسم میں پانی کے حجم کے نمایاں اتار چڑھاو کے پیچیدہ حالات کے مطابق، تیزی سے مستحکم کام پر واپس آ سکتا ہے۔
مکمل-منظر کی موافقت: ریٹروفٹس کے ساتھ ہم آہنگ، کم ہینڈل-درجہ حرارت کی کارروائیاں
نئے منصوبوں کے علاوہ، AOA عمل موجودہ گندے پانی کی صفائی کے پلانٹس کو اپ گریڈ کرنے میں بھی مضبوط مطابقت کا مظاہرہ کرتا ہے۔ چونگ کنگ میں گندے پانی کی صفائی کے پلانٹ میں 1500 m³/d ORBAL آکسیڈیشن ڈچ-AOA پروسیس ریٹروفٹ مکمل کرنے کے بعد، کل نائٹروجن ہٹانے کی شرح اصل AAO عمل کے 71.52% سے بڑھ کر 83.01% تک پہنچ گئی، بغیر کسی بیرونی کاربن، ریموجن اور اموجن، ریموجن کے ماخذ اور اموجن کے اثرات کی ضرورت کے۔ فاسفورس روایتی عمل سے جامع طور پر برتر تھے۔
شمالی / سطح مرتفع علاقوں میں سردیوں کے کم درجہ حرارت کی وجہ سے کم ہونے والی ڈینیٹریفیکیشن سرگرمی کے صنعت کے درد کے نقطہ نظر کو حل کرتے ہوئے، گیانگ میں 40,000 m³/d AOA پراسیس ویسٹ واٹر ٹریٹمنٹ پلانٹ، 430 دنوں تک پانی کا درجہ حرارت 11 ڈگری تک کم رکھنے کے حالات میں کام کر رہا ہے، پھر بھی 40% نائٹروجن کے ساتھ 40% حصہ حاصل کیا خارج ہونے والا کل نائٹروجن 4.13 mg/L پر مستحکم ہے۔ AAO پراسیس ویسٹ واٹر ٹریٹمنٹ پلانٹس کے مقابلے میں ایک ہی بااثر ذریعہ کے ساتھ، اخراج کی کل نائٹروجن میں 54.62%، حیاتیاتی ٹینک کی بجلی کی کھپت میں 24%، کیمیکل کی کھپت میں 39%، اور کیچڑ کی پیداوار میں 7% کی کمی واقع ہوئی۔
معیارات کو پورا کرنے سے آگے: AOA عمل کے مستقبل میں اپ گریڈ کا امکان
فی الحال، AOA کے عمل نے ایک نسبتاً مکمل تکنیکی نظام تشکیل دیا ہے، لیکن اس کی صلاحیت اس سے کہیں زیادہ پھیلی ہوئی ہے۔ کم توانائی کی کھپت اور کم کاربن کے اخراج کے لیے گندے پانی کی صفائی کی صنعت کی ترقی کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، صنعت نے تکنیکی اپ گریڈ کی صلاحیت کو مزید تلاش کرنے کے لیے نئی نائٹروجن ہٹانے والی ٹیکنالوجیز کے ساتھ AOA عمل کے انضمام کی تلاش شروع کر دی ہے۔
متعدد مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ AOA (خودکار ہوا بازی) ٹیکنالوجی کا شارٹ-کٹ نائٹریفیکیشن اور اینیروبک امونیم آکسیڈیشن (ANAO) ٹیکنالوجیز کے ساتھ جوڑا گیا نظام کم COD/TN تناسب کے ساتھ شہری گندے پانی کے علاج میں نائٹروجن ہٹانے کی غیر معمولی کارکردگی کو ظاہر کرتا ہے AOA عمل پر مبنی مربوط نظام، مستحکم آپریشن کے بعد، 2.3 ملی گرام/L تک کم سے کم نائٹروجن کی مقدار کو حاصل کرتا ہے، جس میں نائٹروجن کے اخراج کی کل شرح 95.8% تک زیادہ ہوتی ہے۔ ایک ترمیم شدہ AOA مسلسل بہاؤ کا نظام، ایسی حالتوں میں جہاں بااثر COD/TN کا تناسب 3.2 تک کم ہو، Ffluent TN (4.6±1.5) mg/L اور کل فاسفورس (0.2±0.2) mg/L کے ساتھ، ANAO-%{10}} tromoval کے لیے دوبارہ ملائے جانے والے اکاؤنٹ کے ساتھ اعلی درجے کے علاج کے اثرات حاصل کرتا ہے۔
یہ دریافتیں AOA عمل کا استعمال کرتے ہوئے قریب-صفر کاربن ذریعہ اور قریب-صفر توانائی کی کھپت والے گندے پانی کے علاج کے مستقبل کے حصول کے لامحدود امکانات فراہم کرتی ہیں، اور میرے ملک کی گندے پانی کی صفائی کی صنعت کی کم-کاربن تبدیلی کے لیے بنیادی تکنیکی مدد بھی فراہم کرتی ہیں۔
نتیجہ
کم کاربن کے ساتھ گندے پانی سے نائٹروجن کے اخراج کے مسئلے کو حل کرنے سے لے کر - سے - نائٹروجن کے تناسب سے صنعت کی تبدیلی کی ضروریات کو "آلودگی میں کمی اور کاربن میں کمی کے ذریعے ہم آہنگی کی کارکردگی میں بہتری" کے لیے، AOA کے عمل نے اپنے فیلڈ ٹریٹمنٹ میں انجن کی بنیادی قدر کا مظاہرہ کیا ہے۔ مسلسل تکنیکی تکرار اور بڑے-پیمانے کے فروغ کے ساتھ، AOA عمل میرے ملک میں شہری گندے پانی کی صفائی کے پلانٹس کی تعمیر اور اپ گریڈنگ کے لیے ترجیحی حل بنتا جا رہا ہے، جس سے صنعت کو "اخراج کے معیارات پر پورا اترنے" سے "سبز، کم کاربن کی کارکردگی" اور بہتر بنانے کے اعلی-معیاری ترقی کے مرحلے کی طرف گامزن ہو رہا ہے۔
