سلفر پر مبنی، آئرن پر مبنی اور سلفر آئرن پر مبنی آٹوٹروفک ڈینیٹریفیکیشن ٹیکنالوجیز پر تحقیقی پیشرفت

آٹوٹروفک ڈینیٹریفیکیشن ٹیکنالوجی کے فوائد ہیں کہ بیرونی کاربن ماخذ کی ضرورت نہیں، کیچڑ کی کم پیداوار اور کم لاگت۔ یہ دوہری کاربن پس منظر کے تحت کم C/N گندے پانی کے لیے گہری ڈینیٹریفیکیشن ٹریٹمنٹ ٹیکنالوجیز میں سے ایک ہے۔ غیر نامیاتی الیکٹران ڈونرز کا انتخاب اس بات کی کلید ہے کہ آیا اس ٹیکنالوجی کو عملی طور پر وسیع پیمانے پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔

ڈینیٹریفیکیشن کے اصول کے مطابق، سلفر پر مبنی آٹوٹروفک ڈینیٹریفیکیشن تیزاب اور سلفیٹ پیدا کرنے میں آسان ہے، آئرن پر مبنی ڈینیٹریفیکیشن تیزاب کھاتی ہے اور نائٹریٹ کو جمع کرے گی، جبکہ سلفر آئرن پر مبنی کپلڈ آٹوٹروفک ڈینیٹریفکیشن ان دونوں کی خصوصیات کو یکجا کر سکتا ہے، جو کہ برقرار رکھتا ہے۔ ردعمل pH کے استحکام، اور ثانوی آلودگی کو کم.

نائٹروجن پر مشتمل آلودگی اب بھی پانی کے ماحول کے اہم ماحولیاتی مسائل میں سے ایک ہے۔ اس وقت، آبی ذخائر میں نائٹروجن آلودگی کے علاج کے بہت سے طریقے موجود ہیں، جنہیں بنیادی طور پر فزیوکیمیکل طریقوں اور حیاتیاتی طریقوں میں تقسیم کیا گیا ہے۔ ان میں، فزیکو کیمیکل طریقوں میں الیکٹرو ڈائلیسس، آئن میمبرین الیکٹرولائسز اور سٹرپنگ شامل ہیں، لیکن علاج کے ان طریقوں میں کچھ کوتاہیاں ہیں، جیسے زیادہ آپریٹنگ اخراجات، مشکل دیکھ بھال، اور ثانوی آلودگی پیدا کرنے میں آسان۔ بائیولوجیکل ڈینیٹریفیکیشن گندے پانی کی ڈینیٹریفیکیشن کا ایک اہم ذریعہ ہے، جن میں سے ڈینیٹریفیکیشن حیاتیاتی ڈینیٹریفیکیشن کا ایک اہم حصہ ہے۔ تاہم، روایتی heterotrophic denitrifying طریقوں میں heterotrophic denitrifying بیکٹیریا کی افزائش اور تحول کا انحصار نامیاتی کاربن پر ہوتا ہے، اور نامیاتی کاربن کے ذرائع کا اضافہ نہ صرف زیادہ آپریٹنگ اخراجات کا باعث بنے گا، بلکہ ثانوی آلودگی کا سبب بھی بنے گا۔ آج کم کاربن ٹیکنالوجی کی پیروی کے تناظر میں، بیرونی کاربن ذرائع کے بغیر آٹوٹروفک ڈینیٹریفکیشن ٹیکنالوجی پانی کی آلودگی پر قابو پانے میں تیزی سے اہم کردار ادا کرتی ہے۔

سلفر پر مبنی آٹوٹروفک ڈینیٹریفیکیشن (SAD) کے اصول اور تحقیقی پیشرفت

SAD سے مراد وہ عمل ہے جس میں Thiobacillus denitrifications (جیسے Thiobacillus denitrifications) کم سلفر (S) استعمال کرتا ہے۔⁰, S^2-، ایس او₃^2-, S₂O₃^2-، وغیرہ) بطور الیکٹران ڈونرز اور NO^3--N یا NO^2--N بطور الیکٹران قبول کنندہ کے طور پر انوکسک یا اینیروبک حالات میں، اور NO کو کم کرنے کے لیے کم سلفر کے آکسیکرن عمل کے ذریعے توانائی حاصل کرتا ہے۔^3--ن سے ن₂. SAD کے عمل کے فوائد میں بیرونی کاربن ماخذ اور کم کیچڑ کی پیداوار کی ضرورت نہیں ہے، اور اس میں NO پر مشتمل غیر نامیاتی گندے پانی کے علاج میں کم لاگت کا فائدہ ہے۔^3--N.

اس کے علاوہ، H+ SAD ردعمل کے دوران پیدا ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں pH میں کمی واقع ہوتی ہے۔ فطرت میں، سلفر کے ذرائع اور اقسام کی ایک وسیع رینج ہے۔ SAD الیکٹران عطیہ کرنے والوں میں عنصری سلفر، سلفائیڈ، تھیو سلفیٹ اور سلفر پر مشتمل معدنیات شامل ہیں۔ مختلف الیکٹران عطیہ دہندگان کے ذریعہ چلنے والی آٹوٹروفک ڈینیٹریفیکیشن کی اہم مصنوعات مختلف ہیں۔ یہ مضمون مختلف الیکٹران عطیہ دہندگان کے ذریعہ چلنے والی آٹوٹروفک ڈینیٹریفیکیشن ٹیکنالوجی کی تحقیقی پیشرفت پر تبادلہ خیال کرتا ہے۔

آئرن پر مبنی آٹوٹروفک ڈینیٹریفیکیشن (AIDD) کے اصول اور تحقیقی پیشرفت

AIDD ایک ایسا عمل ہے جس میں AIDD denitrification بیکٹیریا زیرو ویلنٹ آئرن (ZVI) یا divalent آئرن کو الیکٹران ڈونرز کے طور پر استعمال کرتے ہیں اور NO^3--N یا NO^2-الیکٹران قبول کنندگان کے طور پر - این اینروبک حالات میں ڈینیٹریفیکیشن کو انجام دینے کے لیے۔ فی الحال، آئرن پر مبنی ڈینیٹریفیکیشن کا حیاتیاتی رد عمل کا طریقہ کار ابھی تک واضح نہیں ہے۔ کچھ اسکالرز نے چار پیش گوئی کرنے والے میکانزم کے ماڈل تجویز کیے ہیں، یعنی Fe (II) oxidoreductase type، nitrate reductase type، bc1-Fe (II) oxidoreductase قسم اور الیکٹران بیلنس کی قسم، لیکن ان میں سے کسی کی بھی تصدیق نہیں ہوئی ہے۔ اس مضمون میں، مصنف ڈینیٹریفیکیشن اثر پر توجہ مرکوز کرتا ہے جب AIDD میں آئرن پر مشتمل مختلف مادوں کو الیکٹران ڈونرز کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔

SAD-AIDD جوڑے کے عمل کی تحقیقی پیشرفت

AIDD اور SAD میں عملی ایپلی کیشنز میں کوتاہیاں ہیں۔ SAD عمل الکلائنٹی کھاتا ہے، جبکہ AIDD الکلائنٹی پیدا کرتا ہے۔ SAD-AIDD ردعمل پی ایچ کے استحکام کو برقرار رکھنے کے لئے دونوں کی خصوصیات کو یکجا کر سکتا ہے، جس نے بڑے پیمانے پر توجہ مبذول کی ہے. SAD-AIDD کا عام الیکٹران ڈونر قدرتی آئرن سلفائیڈ معدنیات ہے، جس کی کئی اقسام ہیں اور حاصل کرنا نسبتاً آسان ہے۔ الیکٹران ڈونر کے طور پر قدرتی آئرن سلفائیڈ کے ساتھ ڈینیٹریفیکیشن زمینی پانی کو ختم کرنے کے اہم طریقوں میں سے ایک ہے۔ SAD-AIDD عمل کی اہم الیکٹران ڈونر قسمیں ہیں آئرن سلفائیڈ، سلفر پر مشتمل آئرن سلج اور مخلوط سلفر آئرن فلر۔ یہ مضمون اس درجہ بندی کی بنیاد پر جوڑے کے عمل کی تحقیقی پیشرفت کو بیان کرتا ہے۔

جب الیکٹران کی سپلائی کی شرح سست ہوتی ہے، تو مختلف ریڈکٹیسز کے درمیان ایک خاص مقابلہ ہوگا۔

سلفر پر مبنی، آئرن پر مبنی اور سلفر آئرن پر مبنی کپلڈ آٹوٹروفک ڈینیٹریفکیشن اور مختلف الیکٹران ڈونر اقسام کی ڈینیٹریفکیشن کارکردگی پر ملکی اور غیر ملکی اسکالرز کی تحقیق کا موازنہ کرتے ہوئے، یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ سلفر آئرن پر مبنی آٹوٹروفک ڈینیٹریفکیشن ٹیکنالوجی نظریاتی طور پر بڑے pH اتار چڑھاو اور بڑے SO کی کوتاہیوں کو دور کریں۔₄^2-پیداوار کیونکہ یہ الیکٹران کے عطیہ دہندگان کی ایک قسم فراہم کر سکتا ہے، اور اس کے استعمال کی زیادہ صلاحیت ہے۔ تاہم، ابھی بھی بہت سے مسائل ہیں جنہیں سلفر پر مبنی، آئرن پر مبنی اور سلفر آئرن پر مبنی کپلڈ آٹوٹروفک ڈینیٹریفیکیشن ٹیکنالوجیز میں حل کرنے کی ضرورت ہے۔ مستقبل میں، اس شعبے میں موجودہ مسائل کو حل کرنے کے لیے درج ذیل تین پہلوؤں سے گہرائی سے تحقیق کی جا سکتی ہے۔

1) SAD میں SO جمع ہے۔₄^2-اور NO^2-، اور denitrification عمل تیزاب پیدا کرتا ہے، جس کے نتیجے میں denitrification کی کارکردگی کم ہوتی ہے۔ لہذا، مندرجہ بالا مسائل کو بہتر بنانے کے لیے دیگر ٹیکنالوجیز کے ساتھ سلفر پر مبنی ڈینیٹریفیکیشن کے عمل کو مزید تلاش کیا جا سکتا ہے۔

2) AIDD عمل تیزاب کھاتا ہے، pH میں اضافہ، NO کا جمع ہونا جیسے مسائل ہوتے ہیں۔^2-، اور آسان آکسیکرن اور لوہے کا سخت ہونا۔ اس ٹیکنالوجی کو IC-ME، heterotrophic denitrification، hydrogen-based autotrophic denitrification یا SAD کے ساتھ جوڑا جا سکتا ہے تاکہ ردعمل pH کے استحکام کو برقرار رکھنے، سختی کو کم کرنے، اور denitrification کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے ایک کپلنگ سسٹم بنایا جا سکے۔ اس کے علاوہ، اس ٹیکنالوجی کے عملی اطلاق کے لیے نظریاتی مدد فراہم کرنے کے لیے مستقبل میں آٹوٹروفک ڈینائٹریفائنگ بیکٹیریا اور آلودگی کے درمیان ممکنہ تعاملات کو مزید تلاش کرنے کی ضرورت ہے۔

3) سلفر آئرن پر مبنی کپلڈ آٹوٹروفک ڈینیٹریفیکیشن سلفر پر مبنی آٹوٹرافی کو آئرن پر مبنی آٹوٹرافی کے ساتھ جوڑتا ہے، جو کہ ری ایکشن پی ایچ کے استحکام کو برقرار رکھ سکتا ہے اور ایس او کے اخراج کو کم کر سکتا ہے۔₄^2-. تاہم، اس شعبے میں بہت کم تحقیق ہوئی ہے اور ٹیکنالوجی کافی پختہ نہیں ہے، اس لیے مزید تلاش کی ضرورت ہے۔ خاص طور پر، ہائی ڈینیٹریفیکیشن کارکردگی اور کم کمپیکشن کے کم امکان کے ساتھ فلرز تیار کرنا بہت ضروری ہے۔

ماخذ: "انڈسٹریل واٹر ٹریٹمنٹ" 2024 شمارہ 6

پہلا مصنف: وانگ جینگ

متعلقہ مصنف: ہان یانھے

پیپر DOI: 10.19965/j.cnki.iwt۔{2}}

کاغذ کا حوالہ: وانگ جِنگ، وانگ نِنگ، ہان یانھے، وغیرہ۔ سلفر پر مبنی، آئرن پر مبنی اور سلفر آئرن پر مبنی آٹوٹروفک ڈینیٹریفیکیشن ٹیکنالوجی [J] کی تحقیقی پیشرفت۔ صنعتی پانی کا علاج، 2024، 44 (6): 22-33۔