کیمیائی بارش کے عمل کی تفصیلی وضاحت: فاسفورس، ہیوی میٹل، اور سختی آئن ہٹانے کے اصول

روایتی حیاتیاتی علاج پانی میں زیادہ تر COD کو مؤثر طریقے سے کم کر سکتا ہے، اور anoxic denitrification کے عمل کے اضافے کے ساتھ، کل نائٹروجن کو بھی مؤثر طریقے سے ہٹایا جا سکتا ہے۔ تاہم، فاسفورس، ہیوی میٹل آئنوں، اور سختی کے آئنوں کے لیے، سادہ حیاتیاتی عمل کا ہٹانے کا اثر محدود ہے: مائکروجنزم اپنی افزائش اور میٹابولزم کے ذریعے فاسفورس کی تھوڑی سی مقدار کو ہی جذب کر سکتے ہیں، جو معیار کے مطابق نہیں ہو سکتے۔ جب کہ بھاری دھاتوں اور سختی کے آئنوں کو بائیو ڈی گریڈ نہیں کیا جا سکتا، اور حیاتیاتی نظام مؤثر طریقے سے ہٹانے کو حاصل نہیں کر سکتے۔ بھاری دھات کے آئن مائکروجنزموں کے لیے زہریلے ہیں، اور قدرے زیادہ ارتکاز حیاتیاتی رد عمل کو روک سکتے ہیں۔ سختی کے آئن پانی میں مکمل طور پر تحلیل ہو جاتے ہیں، اور حیاتیاتی نظام انہیں دور نہیں کر سکتے۔

ان مادوں سے نمٹنے کے لیے، کیمیائی ترسیب ضروری ہے-کیمیائی ایجنٹوں کو شامل کرنا تاکہ ہدف کے آئنوں کو تحلیل شدہ حالت سے ناقابل حل حالت میں تبدیل کیا جا سکے اور اس کے بعد ٹھوس-مائع علیحدگی کے ذریعے ہٹا دیا جائے۔

کیمیائی ترسیب کی بنیادی منطق حل پذیری پروڈکٹ کا اصول ہے: گندے پانی میں تیزابی ایجنٹوں کو شامل کرنے سے پانی میں تحلیل آلودہ آئنز ایجنٹوں کے ساتھ مل جاتے ہیں، جو ٹھوس مادے کی تشکیل کرتے ہیں جن کا پانی میں تحلیل ہونا مشکل ہے۔ جب اس طرح کے مادوں کا ارتکاز پانی کے جسم کی لے جانے کی صلاحیت کی حد (Ksp حل پذیری پروڈکٹ) سے زیادہ ہو جاتا ہے، تو وہ خود بخود پانی سے خارج ہو جائیں گے، جس سے علیحدگی کے لیے تلچھٹ بن جائے گی۔

اہم بات یہ ہے کہ شامل کی جانے والی تیز رفتار مقدار مطلوبہ سطح تک ہدف کے آئنوں کے ارتکاز کو کم کرنے کے لیے کافی ہونی چاہیے، لیکن ضرورت سے زیادہ نہیں-زیادہ سے زیادہ تیز رفتار ثانوی آلودگی (جیسے بقایا دھاتی آئنوں اور نمکیات) اور کیچڑ کی پیداوار میں اضافہ کا سبب بن سکتی ہے۔

فاسفورس آبی ذخائر میں یوٹروفیکیشن کا بنیادی مجرم ہے، اور کل فاسفورس کے اخراج کے معیارات تیزی سے سخت ہوتے جا رہے ہیں۔ حیاتیاتی فاسفورس کا اخراج پولی فاسفیٹ پر انحصار کرتا ہے-جمع کرنے والے بیکٹیریا فاسفورس کو انیروبک طور پر چھوڑنے کے لیے اور پھر ایروبک عمل کے دوران باقی کیچڑ کے ساتھ اضافی فاسفورس کو نکال دیتے ہیں۔ تاہم، ہٹانے کی شرح محدود ہے۔ جب انفلوئنٹ میں کل فاسفورس بہت زیادہ ہوتا ہے، تو حیاتیاتی فاسفورس کا اخراج قابل اعتماد طریقے سے معیارات پر پورا اترنے کے لیے ناکافی ہوتا ہے، اور کیمیائی فاسفورس کے اخراج کو فال بیک کے طور پر استعمال کیا جانا چاہیے۔

اصول: ایلومینیم نمکیات (PAC) یا لوہے کے نمکیات (پولی فیرک سلفیٹ) کو شامل کرنے سے دھاتی آئن فاسفیٹ آئنوں کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہیں تاکہ ایلومینیم فاسفیٹ یا آئرن فاسفیٹ پریزیٹیٹ بن سکیں۔ چونا (Ca(OH)₂) بھی شامل کیا جا سکتا ہے، جو الکلائن حالات میں کیلشیم ہائیڈرو آکسی فاسفیٹ پریزپیٹیٹس بناتا ہے۔

ایلومینیم نمک کا رد عمل: Al³⁺ + PO₄³⁻ → AlPO₄↓;

آئرن نمک کا رد عمل: Fe³⁺ + PO₄³⁻ → FePO₄↓;

چونے کا رد عمل: 5Ca²⁺ + 4OH⁻ + 3PO₄³⁻ → Ca₅(OH)(PO₄)₃↓;

اضافی مقام: تین اختیارات ہیں۔ حیاتیاتی علاج کے ٹینک سے پہلے-اضافہ کرنے کے نتیجے میں ایک طویل رد عمل کا وقت ہوتا ہے، لیکن مائکروجنزموں پر ایلومینیم نمکیات کا اثر متنازعہ رہتا ہے۔ بائیولوجیکل ٹریٹمنٹ ٹینک کے ایروبک سیکشن کے آخر میں بیک وقت اضافہ رد عمل کو فروغ دینے کے لیے ہوا بازی اور تحریک کا استعمال کرتا ہے، جو میونسپل ویسٹ واٹر ٹریٹمنٹ پلانٹس میں سب سے عام طریقہ ہے، اور کوگولنٹ فعال کیچڑ کے فلوکولیشن کو فروغ دیتا ہے۔ ثانوی سیڈیمینٹیشن ٹینک کے بعد-اضافہ، ایڈوانس ٹریٹمنٹ سیکشن میں، براہ راست اور درست طریقے سے بقایا فاسفورس کو ہٹاتا ہے، کم سے کم خوراک کی ضرورت ہوتی ہے، کم سے کم کیچڑ پیدا کرتا ہے، لیکن الگ رد عمل اور تلچھٹ کی سہولت کی ضرورت ہوتی ہے۔ مخصوص انتخاب عمل کے بہاؤ اور فاسفورس کی تعمیل کی ضروریات پر منحصر ہے۔

کلیدی آپریشنل پوائنٹس: کیمیکل فاسفورس کو ہٹانے کی کلید کیمیکل کی خوراک کو اثر میں فاسفورس کی کل مقدار کے ساتھ ملانا ہے۔ جب انفلوئنٹ میں کل فاسفورس کی حراستی میں نمایاں طور پر اتار چڑھاؤ آتا ہے، تو خوراک کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے آن لائن کل فاسفورس میٹر یا متواتر نمونے لینے کی ضرورت ہوتی ہے۔ اخراج کے پی ایچ کو توجہ کی ضرورت ہے-ایلومینیم اور آئرن کے نمکیات کا اضافہ الکلائنٹی کو استعمال کرتا ہے، اور جب پی ایچ 6 سے کم ہوتا ہے تو فاسفورس کو ہٹانے کی کارکردگی کم ہوجاتی ہے۔ چونے کا اضافہ پانی کے پی ایچ کو بڑھا دے گا، جس میں ایڈجسٹمنٹ کی ضرورت ہوگی۔ فاسفورس کے اخراج سے پیدا ہونے والے کیمیکل کیچڑ میں بڑی مقدار میں غیر نامیاتی مادہ ہوتا ہے اور اس میں پانی نکالنے کی اچھی کارکردگی ہوتی ہے۔ اسے حیاتیاتی کیچڑ سے جہاں تک ممکن ہو الگ کیا جانا چاہیے۔

الیکٹروپلاٹنگ، دھات کاری، کان کنی اور الیکٹرانکس جیسی صنعتوں کے گندے پانی میں ہیوی میٹل آئن جیسے کاپر، زنک، لیڈ، کیڈمیم، نکل اور کرومیم ہوتے ہیں۔ بھاری دھاتیں انتہائی زہریلی اور غیر-ڈیگریڈیبل ہوتی ہیں، جن پر سخت کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔

اصول: الکلی (NaOH, Ca(OH)₂) یا سلفائڈز (Na₂S, NaHS) کو شامل کرنے سے بھاری دھات کے آئنوں کو ہائیڈرو آکسائیڈ یا سلفائڈز کے طور پر تیز کیا جاتا ہے۔ ہائیڈرو آکسائیڈ ترسیب ایک سادہ اور کم لاگت کا طریقہ ہے، جو اسے مرکزی دھارے کا نقطہ نظر بناتا ہے۔ سلفائیڈ کی ترسیب میں حل پذیری کی مصنوعات اور زیادہ ہٹانے کی کارکردگی ہوتی ہے (خاص طور پر مرکری اور کیڈمیم کے لیے)، لیکن سلفائیڈ کا زیادہ اضافہ زہریلی H₂S گیس پیدا کرتا ہے، H₂S کے فرار کو روکنے کے لیے الکلائن حالات کی ضرورت ہوتی ہے۔ گندے پانی پر مشتمل کرومیم میں ہیکساویلنٹ کرومیم (Cr⁶⁺) کے لیے، اسے پہلے کم کرنے والے ایجنٹ (سوڈیم بیسلفائٹ، سوڈیم میٹابی سلفائٹ) کے ساتھ ٹرائیویلنٹ کرومیم (Cr³⁺) تک کم کیا جانا چاہیے، اور پھر alka(crOli)⃂ کے ساتھ تیز کیا جانا چاہیے۔

کلیدی آپریشنل پوائنٹس: پی ایچ کنٹرول سب سے اہم ہے-ہر ہیوی میٹل میں ہائیڈرو آکسائیڈ کی بارش (عام طور پر 8 اور 10 کے درمیان) کے لیے ایک بہترین پی ایچ رینج ہوتی ہے، اور یہ رینجز مختلف ہوتی ہیں۔ مخلوط گندے پانی میں متعدد بھاری دھاتوں کے بقائے باہمی پر جامع طور پر غور کیا جانا چاہیے، ایک سمجھوتہ پی ایچ قدر یا مرحلہ وار بارش کا انتخاب کرتے ہوئے۔ بارش کا رد عمل مکمل ہونے کے بعد، ٹھوس-مائع علیحدگی کو بڑھانے کے لیے ایک کوگولنٹ (PAC+PAM) شامل کرنا ضروری ہے۔ دوسری صورت میں، باریک باریک ذرات پانی میں داخل ہو جائیں گے۔ کمپلیکس بارش میں مداخلت کر سکتے ہیں-مثال کے طور پر، سائینائیڈ-ہیوی میٹل کمپلیکس پر مشتمل ہے جو کہ بارش سے پہلے پیچیدہ توڑ کی ضرورت ہوتی ہے۔

سختی کے آئن بنیادی طور پر کیلشیم (Ca²⁺) اور میگنیشیم (Mg²⁺) آئن ہیں۔ وہ جھلیوں کے نظام (RO, NF) میں اسکیلنگ کا سبب بنتے ہیں، ہیٹ ایکسچینج کے آلات میں اسکیل بناتے ہیں جو ہیٹ ایکسچینج کی کارکردگی کو کم کرتے ہیں، اور لانڈری کی صنعت میں صفائی کے معیار کو متاثر کرتے ہیں۔

اصول: کیلشیم اور میگنیشیم آئنوں کو CaCO₃ اور Mg(OH)₂ میں تبدیل کرنے کے لیے کیمیائی ایجنٹوں کا استعمال کرتے ہوئے، زیادہ تر کیلشیم اور میگنیشیم آئنوں کو ہٹایا جا سکتا ہے۔

آپریٹنگ پوائنٹس: نرم ہونے والے بہاؤ کا پی ایچ زیادہ ہے اور اسے بعد میں علاج کے یونٹوں میں داخل ہونے یا خارج ہونے سے پہلے تیزاب شامل کرکے نیوٹرل میں ایڈجسٹ کرنے کی ضرورت ہے۔ ورن کے رد عمل کو برقرار رکھنے کے لیے کافی وقت درکار ہوتا ہے اور اسے جمنا اور flocculation کے ساتھ ملایا جانا چاہیے تاکہ بارش کے اثر کو بہتر بنایا جا سکے۔ نرم کیچڑ بڑی مقدار میں تیار کیا جاتا ہے، بنیادی طور پر کیلشیم کاربونیٹ اور میگنیشیم ہائیڈرو آکسائیڈ پر مشتمل ہوتا ہے، جسے پانی سے نکال کر تعمیراتی مواد کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے یا لینڈ فلز میں بھیجا جا سکتا ہے۔

کیمیائی فاسفورس کو ہٹانا اکثر حیاتیاتی علاج کے مرحلے کے ساتھ یا جدید مرحلے کے بعد ایک ساتھ انجام دیا جاتا ہے۔ ہیوی میٹل کو ہٹانا حیاتیاتی نظام کی حفاظت کے لیے بااثر سرے پر ایک علاج ہے۔ سختی کو دور کرنے کے لیے نرمی عام طور پر دوبارہ استعمال کے علاج کے اگلے سرے پر کی جاتی ہے (جھلی کے نظام سے پہلے)۔ تینوں کو پانی کے معیار کی ضروریات کے لحاظ سے استعمال کیا جا سکتا ہے-ہیوی میٹل-جس میں گندا پانی ہوتا ہے عام طور پر حیاتیاتی علاج کے عمل میں داخل ہونے سے پہلے بھاری دھاتوں کو ہٹانے کے لیے کیمیائی ترسیب سے گزرتا ہے۔ بیک وقت فاسفورس ہٹانا + اعلی درجے کی فاسفورس ہٹانا میونسپل کے گندے پانی کے لیے عام عمل ہے۔ اور دوبارہ استعمال کے منصوبوں میں، نرمی جھلی سے پہلے کی جاتی ہے۔