گندے پانی کے علاج کے نظام میں فاسفورس کو ہٹانے کے عام طریقے اور اصول

فاسفورس-پانی کے پیچھے مجرم "موٹاپا"

اگر امونیا نائٹروجن آبی ذخائر کا "زہر" ہے، تو فاسفورس "کھاد" ہے۔ آبی ذخائر میں فاسفورس کا بہت زیادہ اخراج طحالب کے بے قابو ہونے کا سبب بنتا ہے، جس سے یوٹروفیکیشن ہوتا ہے اور بالآخر پانی کو "سبز دلیہ" میں تبدیل کر دیتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ کل فاسفورس کے لیے ماحولیاتی معیار تیزی سے سخت ہوتے جا رہے ہیں (کلاس اے کا معیار: 0.5 ملی گرام/L)۔

تو فاسفورس کو گندے پانی کے علاج کے نظام سے کیسے نکالا جاتا ہے؟

تین اہم طریقے ہیں: کیمیائی فاسفورس ہٹانا، حیاتیاتی فاسفورس ہٹانا، اور کچھ معاون ٹیکنالوجیز۔

1.1 بنیادی اصول
کیمیائی فاسفورس ہٹانے کا بنیادی حصہ ذرہ کی تبدیلی اور جذب کیچڑ کو ہٹانا ہے۔ گندے پانی میں کیمیکلز شامل کرنے سے، گھلنشیل فاسفیٹس ناقابل حل ذرات میں تبدیل ہو جاتے ہیں، جو پھر فعال کیچڑ کے ذریعے جذب ہوتے ہیں اور کیچڑ کو ہٹانے کے ذریعے ہٹا دیا جاتا ہے۔

یہ عمل درحقیقت دو مراحل پر مشتمل ہے:

ذرہ کی تبدیلی: تحلیل شدہ فاسفیٹ آئن (PO43-) دھاتی آئنوں کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہوئے ناقابل حل فاسفیٹ ذرات بناتے ہیں۔

جذب اور کیچڑ کو ہٹانا: باریک ذرات ایک دوسرے سے چپک جاتے ہیں یا فعال کیچڑ کے ذریعے جذب ہوتے ہیں، کیچڑ کو ہٹانے کے ذریعے کل فاسفورس کو کم کرتے ہیں۔

نوٹ: کچھ لوگوں کا خیال ہے کہ فاسفورس کو ہٹانے کا اصول گندے پانی میں دھاتی نمک کے ایجنٹوں کو شامل کرنا ہے، جس سے حل پذیر فاسفیٹ ناقابل حل ذرات بن جاتے ہیں، جو پھر تیز ہو کر خارج ہو جاتے ہیں۔ یہ اس مضمون میں پیش کیے گئے نقطہ نظر سے مختلف ہے۔

1.2 عام طور پر استعمال ہونے والے ایجنٹس اور رد عمل کے اصول

آئرن/ایلومینیم نمک فاسفورس کو ہٹانے کا بنیادی عنصر فاسفیٹ کے ساتھ دھاتی آئنوں کا رد عمل ہے جو غیر جانبدار اور تیزابیت والے حالات کے لیے موزوں طور پر گھلنشیل نمکیات بناتا ہے۔ دوسری طرف، چونے کے فاسفورس کو ہٹانا، کیلشیم فاسفیٹ پرسیپیٹیٹس بنانے کے لیے اعلی پی ایچ ماحول پر انحصار کرتا ہے، لیکن اس کے لیے اعلی پی ایچ اور بعد میں پی ایچ ایڈجسٹمنٹ کی ضرورت ہوتی ہے، اور اس سے کیچڑ کی ایک بڑی مقدار بھی پیدا ہوتی ہے۔

1.3 خوراک کے تین طریقے
کیمیکل فاسفورس کے اخراج کو خوراک کی جگہ کی بنیاد پر تین اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ میں ذاتی طور پر پوسٹ -فاسفورس ہٹانے کی سفارش کرتا ہوں، جو آزادانہ کنٹرول اور آسان ایڈجسٹمنٹ کی اجازت دیتا ہے۔

2.1 بنیادی کھلاڑی: پولی فاسفیٹ جمع کرنے والے جاندار (PAO)

حیاتیاتی فاسفورس کے اخراج میں اہم کردار ایک خاص قسم کے بیکٹیریا-پولی فاسفیٹ جمع کرنے والے جاندار (PAOs) ہیں۔ ان میں قابل ذکر صلاحیت ہے: ایروبک حالات میں، وہ گندے پانی سے فاسفورس کو ضرورت سے زیادہ مقدار میں جذب کر سکتے ہیں، جس کے نتیجے میں ان کے خلیوں میں فاسفورس کی سطح عام بیکٹیریا سے کئی گنا زیادہ ہو جاتی ہے۔

2.2 ٹو

PAOs کے فاسفورس کو ہٹانے کے عمل کے لیے متبادل انیروبک اور ایروبک ماحول کی ضرورت ہوتی ہے:

مرحلہ 1: انیروبک فاسفورس کی رہائی

بغیر تحلیل آکسیجن یا مالیکیولر آکسیجن کے انیروبک حالات میں، PAOs اپنے خلیوں کے اندر پولی فاسفیٹ کو آرتھو فاسفیٹس میں ہائیڈولائز کرتے ہیں، انہیں پانی میں چھوڑ دیتے ہیں۔

جاری ہونے والی توانائی کا استعمال پانی میں اتار چڑھاؤ والے فیٹی ایسڈز (VFAs) کو جذب کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، جو انٹرا سیلولر کاربن سورس اسٹوریج کمپاؤنڈ PHB کی ترکیب کرتا ہے۔

اس مرحلے کے دوران، پانی میں فاسفورس کا ارتکاز درحقیقت بڑھتا ہے-گھبرائیں نہیں، یہ بعد میں مزید "کھانے" کے لیے تیار کرنا ہے۔

مرحلہ 2: ایروبک فاسفورس کا استعمال

ایروبک ماحول میں داخل ہونے پر، پولی فاسفیٹ-جمع کرنے والے بیکٹیریا (PABs) توانائی حاصل کرنے کے لیے اپنے خلیوں کے اندر ذخیرہ شدہ PHB کو گل جاتے ہیں۔

وہ پانی سے گھلنشیل آرتھو فاسفیٹس کو ضرورت سے زیادہ جذب کرتے ہیں، انہیں اپنے خلیوں میں پولی فاسفیٹس کے طور پر ذخیرہ کرتے ہیں۔

جذب شدہ فاسفورس کی مقدار انیروبک مرحلے کے دوران جاری ہونے والی مقدار سے کہیں زیادہ ہے۔

تیسرا مرحلہ: کیچڑ کو ہٹانا اور فاسفورس کو ہٹانا

نتیجے میں فاسفورس سے بھرپور کیچڑ-اضافی کیچڑ کے طور پر خارج ہوتا ہے، اس طرح پانی سے فاسفورس مکمل طور پر خارج ہو جاتا ہے۔

توانائی کے نقطہ نظر سے، پی پی بیز انیروبک حالات میں نامیاتی مادے کو جذب کرکے توانائی حاصل کرنے کے لیے فاسفورس کو چھوڑتے ہیں، اور ایروبک حالات میں فاسفورس کو جذب کرکے توانائی حاصل کرنے کے لیے نامیاتی مادے کو کم کرتے ہیں، ایک مکمل توانائی کا دور بناتے ہیں۔

2.3 مرکزی دھارے میں شامل حیاتیاتی فاسفورس کو ہٹانے کے عمل

A²/O عمل اس وقت نائٹروجن اور فاسفورس کو ہٹانے کا سب سے عام بیک وقت عمل ہے۔ نائٹریفیکیشن ایروبک مرحلے میں، اینوکسک مرحلے میں ڈینیٹریفیکیشن، اور انیروبک مرحلے میں فاسفورس کا اخراج ہوتا ہے، تین قسم کے بیکٹیریا ہم آہنگی سے کام کرتے ہیں۔ تاہم، اس میں ایک موروثی خرابی ہے: لوٹے ہوئے کیچڑ میں موجود نائٹریٹ انیروبک زون میں داخل ہو سکتے ہیں، جس سے فاسفورس کو ہٹانے کی کارکردگی متاثر ہوتی ہے۔ اس سے نمٹنے کے لیے، ترمیم شدہ عمل جیسے UCT عمل اور الٹا A²/O تیار کیا گیا ہے۔

2.4 حیاتیاتی فاسفورس کے اخراج کو متاثر کرنے والے عوامل

pH کے اثر و رسوخ پر خصوصی توجہ دی جانی چاہئے: جب pH اچانک کم ہو جائے گا، فاسفورس کا ارتکاز انیروبک اور ایروبک دونوں زونوں میں تیزی سے بڑھ جائے گا۔ پی ایچ ڈراپ کی وجہ سے یہ فاسفورس کا اخراج "تباہ کن" ہے-نہ صرف غیر موثر، بلکہ بعد میں ایروبک فاسفورس لینے کی صلاحیت میں بھی کمی کا باعث بنتا ہے۔

2.5 دو مختلف فاسفورس ہٹانے کے عمل کا معاشی موازنہ

حیاتیاتی فاسفورس کو ہٹانے کے لیے کاربن کے ذرائع کی ضرورت ہوتی ہے۔ کچھ گندے پانی کو صاف کرنے والے پلانٹس کے لیے جن میں کاربن کے ذرائع کی کمی ہے، کیمیائی فاسفورس کا اخراج اقتصادی نقطہ نظر سے حیاتیاتی فاسفورس کے اخراج سے سستا ہے۔ تاہم، حیاتیاتی فاسفورس کو ہٹانے کا فائدہ یہ ہے کہ یہ کم کیچڑ پیدا کرتا ہے اور اسے بیرونی کیمیکلز کی ضرورت نہیں ہوتی۔

3.1 تعمیر شدہ ویٹ لینڈ فاسفورس کو ہٹانا
یہ طریقہ ہم آہنگی سے فاسفورس کو ہٹانے کے لیے متعدد عملوں کا استعمال کرتا ہے جیسے ویٹ لینڈ پلانٹ جذب، سبسٹریٹ جذب، اور مائکروبیل تبدیلی۔ اس کے فوائد کم قیمت، اعلی کارکردگی، اور ماحول دوستی ہیں۔ اس کے نقصانات بڑے زمینی رقبے کی ضروریات اور موسمی اثر و رسوخ ہیں۔

3.2 آئرن فلیک اندرونی الیکٹرولیسس کا طریقہ
تیزابیت کے ٹینک میں لوہے کے سکریپ پیکنگ کی تہہ نصب ہے۔ لوہے کا سکریپ تیزابیت والے ماحول میں اندرونی الیکٹرولیسس سے گزرتا ہے، جس سے Fe²⁺ پیدا ہوتا ہے، جو بعد میں ہوا کے دوران Fe³⁺ میں آکسائڈائز ہو جاتا ہے، جس سے فاسفیٹ آئنوں کے ساتھ ایک پریزیٹیٹ بنتا ہے۔ یہ طریقہ کم لاگت-ہے اور موجودہ عمل میں کسی تبدیلی کی ضرورت نہیں ہے، لیکن بیک واشنگ کی باقاعدہ دیکھ بھال ضروری ہے۔

کلاس A (0.5 mg/L) کی ضرورت ہوتی ہے: صرف حیاتیاتی طریقوں سے معیار پر پورا اترنے کا امکان نہیں ہے۔ ایک ضمیمہ کے طور پر کیمیائی فاسفورس ہٹانے کی سفارش کی جاتی ہے۔ تاہم، فاسفورس کو ہٹانے کے لیے کیچڑ کی کم عمر کی ضرورت ہوتی ہے، جب کہ ڈینیٹریفیکیشن کے لیے کیچڑ کی زیادہ عمر درکار ہوتی ہے، جس سے تنازعہ پیدا ہوتا ہے اور کنٹرول کو مشکل بناتا ہے (یہ تجارت-بند ہے)۔

کم-کاربن ذریعہ گندا پانی: حیاتیاتی فاسفورس کو ہٹانا مہنگا ہے؛ متبادل کے طور پر کیمیائی فاسفورس کو ہٹانے کی سفارش کی جاتی ہے۔