امونیا نائٹروجن بہت کم اور کل نائٹروجن بہت زیادہ کیوں ہے؟

آج میں امونیا نائٹروجن اور کل نائٹروجن کے بارے میں چیزیں شیئر کرنا چاہتا ہوں۔ عام حالات میں، امونیا نائٹروجن عام طور پر شہری گھریلو سیوریج میں کل نائٹروجن کا تقریباً 40% - 60% بنتا ہے۔ کچھ صنعتی گندے پانی، جیسے فوڈ پروسیسنگ گندے پانی، فارماسیوٹیکل گندے پانی، وغیرہ کے لیے، امونیا نائٹروجن اور کل نائٹروجن کا تناسب مختلف ہو سکتا ہے، کچھ زیادہ سے زیادہ 70% - 80%، اور کچھ نسبتاً کم ہو سکتے ہیں۔

امونیا نائٹروجن (NH₄⁺-N) پانی میں مفت امونیا (NH₃) اور امونیم آئنوں (NH₄⁺) کی شکل میں نائٹروجن سے مراد ہے۔ اور کل نائٹروجن (TN) میں امونیا نائٹروجن، نامیاتی نائٹروجن، نائٹریٹ نائٹروجن (NO₃⁻-N) اور نائٹریٹ نائٹروجن (NO₂⁻-N) شامل ہیں۔

پانی میں امونیا نائٹروجن کم لیکن زیادہ کل نائٹروجن درج ذیل وجوہات کی وجہ سے ہو سکتا ہے:

1. نائٹریٹ نائٹروجن جمع

نائٹریفیکیشن کے عمل کے دوران، امونیا نائٹروجن کو ایروبک حالات میں بیکٹیریا کو نائٹریفائی کرنے کے ذریعے نائٹریٹ نائٹروجن (بشمول نائٹریٹ نائٹروجن اور نائٹریٹ نائٹروجن) میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ عام حالات میں، پیدا ہونے والی نائٹریٹ نائٹروجن کو نائٹروجن گیس میں کم کر دیا جائے گا اور بعد میں ڈینیٹریفیکیشن کے عمل میں اینوکسک حالات میں بیکٹیریا کو ڈینائٹریفائی کر کے سسٹم سے خارج کر دیا جائے گا، اس طرح کل نائٹروجن کے اخراج کو حاصل کیا جائے گا۔ تاہم، اگر denitrification کے عمل میں کوئی مسئلہ ہو، جیسا کہ denitrifying بیکٹیریا کی سرگرمی کی روک تھام، ناکافی اینوکسک ماحول، ناکافی کاربن سورس سپلائی وغیرہ، نائٹریٹ نائٹروجن کو آسانی سے نائٹروجن گیس میں کم نہیں کیا جا سکتا۔ یہ پانی میں نائٹریٹ نائٹروجن کے مسلسل جمع ہونے کا باعث بنتا ہے، تاکہ اگرچہ اگلے سرے پر موجود امونیا نائٹروجن کو مؤثر طریقے سے نائٹریٹ نائٹروجن میں تبدیل کیا جا سکے، جو کہ پانی میں کم امونیا نائٹروجن کے طور پر ظاہر ہوتا ہے، جمع نائٹریٹ نائٹروجن کو ہٹایا نہیں جا سکتا، اور کل نائٹروجن مواد اب بھی زیادہ ہے۔

2. نامیاتی نائٹروجن کو مؤثر طریقے سے نہیں ہٹایا جاتا ہے۔

سیوریج ٹریٹمنٹ کے عمل کے دوران، نامیاتی نائٹروجن کو امونیا نائٹروجن میں تبدیل کرنے کے لیے بائیو کیمیکل رد عمل کی ایک سیریز سے گزرنا پڑتا ہے، اور پھر اسے نائٹریفیکیشن اور ڈینیٹریفیکیشن کے ذریعے ہٹا دیا جاتا ہے۔ اگر نامیاتی نائٹروجن کو گلنے کے لیے ذمہ دار مائکروبیل کمیونٹی علاج کے عمل کے دوران کافی امیر یا کافی فعال نہیں ہے، یا علاج کے حالات (جیسے درجہ حرارت، پی ایچ کی قدر، تحلیل شدہ آکسیجن وغیرہ) نامیاتی نائٹروجن کے سڑنے اور تبدیلی کے لیے سازگار نہیں ہیں۔ ، یہ مکمل طور پر نامیاتی نائٹروجن کو امونیا نائٹروجن میں تبدیل کرنے میں ناکامی کا باعث بن سکتا ہے۔

مثال کے طور پر، بہت کم درجہ حرارت سوکشمجیووں کی میٹابولک رفتار کو سست کر سکتا ہے، جس سے نامیاتی نائٹروجن کے گلنے کا عمل نامکمل ہو جاتا ہے۔ نامناسب pH قدر خامروں کی سرگرمی کو متاثر کر سکتی ہے، اس طرح مائکروجنزموں کے ذریعے نامیاتی نائٹروجن کے گلنے کو روکتی ہے۔

اس طرح، اگرچہ امونیا نائٹروجن کو نائٹریفیکیشن اور ڈینیٹریفیکیشن کے ذریعے اچھی طرح سے ہٹا دیا جاتا ہے، جو کہ پانی میں کم امونیا نائٹروجن کے طور پر ظاہر ہوتا ہے، سیوریج میں موجود اصل نامیاتی نائٹروجن کو مکمل طور پر تبدیل نہیں کیا جاتا اور خارج نہیں کیا جاتا، جس کے نتیجے میں نائٹروجن کی مقدار زیادہ ہوتی ہے۔

3. اندرونی ریفلو کا تناسب بہت چھوٹا ہے۔

اندرونی ریفلو سے مراد نائٹریٹ نائٹروجن سے بھرپور مخلوط مائع کی واپسی ہے جو ایروبک پول کے آخر میں اینوکسک پول کے سامنے والے سرے پر ہے تاکہ ڈینیٹریفیکیشن ری ایکشن کے لیے نائٹریٹ نائٹروجن فراہم کی جا سکے۔ اندرونی ریفلو تناسب سے مراد مخلوط مائع کی مقدار کا تناسب ہے جو داخلی بہاؤ کی شرح پر واپس آتا ہے۔

اگر اندرونی ریفلو کا تناسب بہت چھوٹا ہے، تو اس کا مطلب ہے کہ نائٹریٹ نائٹروجن اینوکسک پول میں واپسی ناکافی ہے۔ ایک انوکسک ماحول میں، ڈینائٹریفائنگ بیکٹیریا کاربن کے ذرائع کو نائٹریٹ نائٹروجن کو نائٹروجن گیس میں کم کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ کافی نائٹریٹ نائٹروجن کی کمی denitrification کے رد عمل کو محدود کر دے گی۔

مثال کے طور پر، عام آپریشن کے دوران، داخلی ریفلو تناسب کو 200% تک پہنچنے کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ ڈینیٹریفیکیشن کے لیے نائٹریٹ نائٹروجن کی طلب کو پورا کیا جا سکے، لیکن اصل اندرونی ریفلو کا تناسب صرف 100% یا اس سے بھی کم ہے۔ اس سے ڈینیٹریفیکیشن کے لیے مکمل طور پر اپنا کردار ادا کرنا ناممکن ہو جاتا ہے، اور نائٹریٹ نائٹروجن کی ایک بڑی مقدار خارج ہونے کے لیے نائٹروجن گیس میں تبدیل نہیں ہو سکتی، جس کے نتیجے میں اخراج میں امونیا نائٹروجن کم ہو جاتا ہے، لیکن کل نائٹروجن اب بھی زیادہ ہے۔ جب اندرونی ریفلو کا تناسب 200-400% کے درمیان کنٹرول کیا جاتا ہے، تو ڈینیٹریفیکیشن کی کارکردگی بہترین ہوتی ہے۔

4. ناکافی کاربن ذریعہ

ڈینیٹریفیکیشن کے عمل کے دوران، ڈینیٹریفائینگ بیکٹیریا کو کاربن کے ذرائع کی ضرورت ہوتی ہے بطور توانائی اور الیکٹران کے عطیہ دہندگان نائٹریٹ نائٹروجن کو نائٹروجن گیس سے کم کرنے کے لیے۔ اگر سیوریج میں کاربن کا ناکافی ذریعہ دستیاب ہے تو، میٹابولزم اور بیکٹیریا کو ختم کرنے کا عمل محدود ہو جائے گا۔ ڈینیٹریفیکیشن کے عمل کے دوران، نائٹریٹ نائٹروجن اور نائٹریٹ نائٹروجن نائٹروجن گیس (N₂) میں تبدیل ہو جاتے ہیں اور فرار ہو جاتے ہیں۔ اگر یہ عمل کافی نہیں ہے تو، کل نائٹروجن میں موجود نائٹریٹ نائٹروجن کو مؤثر طریقے سے نہیں ہٹایا جائے گا۔ سیوریج ٹریٹمنٹ پلانٹ کے آپریٹنگ ڈیٹا کے مطابق، جب ڈینیٹریفیکیشن کی کارکردگی 80 فیصد سے کم ہے، تو کل نائٹروجن کے اخراج کا اثر بہت کم ہو جائے گا۔

عام کاربن کے ذرائع جو کہ بیکٹیریا کو denitrifying کے ذریعے استعمال کیا جا سکتا ہے اس میں نامیاتی مادے، جیسے میتھانول، سوڈیم ایسیٹیٹ، گلوکوز وغیرہ شامل ہیں۔ اگر انفلوئنٹ میں موجود نامیاتی کاربن ماخذ کی مقدار خود ناکافی ہے، یا علاج کے عمل کے دوران اس کا استعمال کیا جاتا ہے، اور وقت پر کاربن کا کوئی اضافی ذریعہ شامل نہیں کیا جاتا ہے، ڈینیٹریفیکیشن ری ایکشن مکمل طور پر انجام نہیں دیا جا سکتا۔

مثال کے طور پر، کچھ صنعتی گندے پانی کا کاربن نائٹروجن تناسب (C/N) کم ہے، اور اس میں موجود کاربن کا ذریعہ مؤثر denitrification کی حمایت کرنے کے لیے کافی نہیں ہے۔ یا علاج کے عمل کے دوران، غیر معقول پروسیس ڈیزائن کی وجہ سے، کاربن کا ذریعہ سامنے والے سرے پر زیادہ استعمال ہوتا ہے، اور کاربن ماخذ کی کمی ہوتی ہے جب یہ denitrification کے مرحلے تک پہنچ جاتا ہے۔

اس صورت میں، یہاں تک کہ اگر نائٹریفیکیشن کا عمل کامیابی کے ساتھ امونیا نائٹروجن کو نائٹریٹ نائٹروجن میں تبدیل کر سکتا ہے، ڈینیٹریفیکیشن کے لیے کاربن کے کافی ذرائع کی کمی کی وجہ سے، نائٹریٹ نائٹروجن کو مکمل طور پر نہیں نکالا جا سکتا، جس کے نتیجے میں امونیا نائٹروجن کم ہوتا ہے لیکن زیادہ کل نائٹروجن۔

5. غلط تحلیل آکسیجن کنٹرول

تحلیل شدہ آکسیجن سیوریج ٹریٹمنٹ کے نائٹریفیکیشن اور ڈینیٹریفیکیشن کے عمل میں کلیدی کردار ادا کرتی ہے۔ نائٹریفیکیشن کے رد عمل کو ایروبک حالات کے تحت انجام دینے کی ضرورت ہے، اور امونیا نائٹروجن کو نائٹریٹ نائٹروجن میں تبدیل کرنے کے لیے نائٹریفائنگ بیکٹیریا کو سپورٹ کرنے کے لیے زیادہ تحلیل شدہ آکسیجن کی ضرورت ہوتی ہے۔

تاہم، denitrification کے رد عمل کو anoxic ماحول میں انجام دینے کی ضرورت ہے۔ اگر تحلیل شدہ آکسیجن کا ارتکاز بہت زیادہ ہے، تو یہ بیکٹیریا کو ختم کرنے کی سرگرمی کو روک دے گا اور denitrification کے عمل میں مداخلت کرے گا۔

مثال کے طور پر، denitrification کے علاقے میں، اگر تحلیل شدہ آکسیجن ناہموار ہوا بازی، ناکافی ہلچل یا غیر معقول عمل کے ڈیزائن کی وجہ سے بہت زیادہ ہے، تو denitrifying بیکٹیریا کا عام میٹابولزم اور denitrifying انزائمز کی سرگرمی روک دی جائے گی۔ یہ denitrification رد عمل کو مؤثر طریقے سے آگے بڑھنے سے قاصر بنا دے گا۔ یہاں تک کہ اگر فرنٹ اینڈ نائٹریفیکیشن کا عمل کامیابی کے ساتھ امونیا نائٹروجن کو نائٹریٹ نائٹروجن میں تبدیل کرتا ہے، نائٹریٹ نائٹروجن مکمل طور پر نائٹروجن گیس میں تبدیل نہیں ہو گا اور ڈینیٹریفیکیشن کی رکاوٹ کی وجہ سے خارج نہیں ہو گا، جس کے نتیجے میں اخراج میں امونیا نائٹروجن کم ہے لیکن زیادہ کل نائٹروجن ہے۔

عمل کے پیرامیٹرز کو ایڈجسٹ کرکے، جیسے کہ تحلیل شدہ آکسیجن (DO) کو 0.5mg/L سے نیچے کنٹرول کرنا، ایک ایسا ماحول تخلیق کرنے کے لیے جو denitrifying بیکٹیریا کی نشوونما کے لیے زیادہ سازگار ہو۔ ایک ہی وقت میں، انوکسک زون میں رہائش کا وقت بڑھا کر، یہ یقینی بنایا جا سکتا ہے کہ نائٹریٹ نائٹروجن کو نائٹروجن گیس میں تبدیل ہونے کے لیے کافی وقت ملے۔

6. نامناسب کیچڑ کی عمر

کیچڑ کی عمر سے مراد پورے نظام میں فعال کیچڑ کا اوسط رہائش کا وقت ہے۔ مختلف مائکروجنزموں کی نشوونما اور تولید کی شرح مختلف ہوتی ہے، اور کیچڑ کی عمر کے تقاضے بھی مختلف ہوتے ہیں۔

نائٹریفائنگ بیکٹیریا آہستہ آہستہ بڑھتے ہیں اور ان کی تعداد اور نظام میں سرگرمی کو یقینی بنانے کے لیے کیچڑ کی لمبی عمر درکار ہوتی ہے۔ اگر کیچڑ کی عمر بہت کم ہے تو، نائٹریفائینگ بیکٹیریا کو مکمل طور پر دوبارہ پیدا ہونے سے پہلے ہی سسٹم سے خارج کر دیا جائے گا، اور نائٹریفیکیشن ری ایکشن مکمل طور پر انجام نہیں دیا جا سکتا، جس کے نتیجے میں امونیا نائٹروجن کو نائٹریٹ نائٹروجن میں تبدیل کرنے کی کارکردگی میں کمی واقع ہو جاتی ہے۔

دوسری طرف، اگر کیچڑ کی عمر بہت لمبی ہے، تو یہ کیچڑ کی عمر بڑھنے اور مائکروبیل کمیونٹی کی ساخت کے عدم توازن کا سبب بن سکتی ہے، جس میں بیکٹیریا کو ختم کرنے کی سرگرمی اور مقدار متاثر ہو سکتی ہے، جس کے نتیجے میں ناکافی denitrification اور نائٹریٹ نائٹروجن کے غیر موثر طریقے سے نائٹروجن میں تبدیل ہو سکتے ہیں۔ گیس، ناقص کل نائٹروجن ہٹانے کے اثر کے نتیجے میں.

مثال کے طور پر، اصل آپریشن میں، اگر کیچڑ کو ہٹانے کی ضرورت سے زیادہ کارکردگی کے حصول میں کیچڑ کی عمر بہت کم رکھی گئی ہے، تو نامکمل نائٹریفیکیشن ہو سکتی ہے اور امونیا نائٹروجن کی ناکافی مقدار نائٹریٹ نائٹروجن میں تبدیل ہو سکتی ہے۔ اور اگر کیچڑ کے علاج کے اخراجات کو بچانے کے لیے کیچڑ کی عمر کو ضرورت سے زیادہ بڑھایا جاتا ہے، تو یہ کیچڑ کی عمر بڑھنے اور ناقص ڈینیٹریفکیشن اثر کا سبب بن سکتا ہے۔

7. پروسیسنگ ڈیزائن کے نقائص
کچھ سیوریج ٹریٹمنٹ پلانٹس میں عمل کے بہاؤ میں مؤثر denitrification لنکس کی کمی ہو سکتی ہے کیونکہ ڈیزائن کے دوران کل نائٹروجن کے اخراج کی ضروریات کا ناکافی تخمینہ ہے، مثال کے طور پر:

1. انوکسک زون کا ناکافی حجم: انوکسک زون مرکزی علاقہ ہے جہاں ڈینیٹریفیکیشن ہوتا ہے۔ اگر اس کا حجم بہت چھوٹا ہے، تو یہ بیکٹیریا کو خارج کرنے کے لیے کافی رد عمل کی جگہ اور وقت فراہم نہیں کر سکتا، جس کے نتیجے میں ناکافی denitrification اور ناقص مکمل نائٹروجن ہٹانے کا اثر ہوتا ہے۔

2. انوکسک زون میں غیر مساوی ہلچل: غیر مساوی ہلچل اینوکسک زون میں سیوریج کے ناکافی اختلاط کا سبب بنے گی، اور کچھ علاقے کافی کاربن ذرائع اور نائٹریٹ نائٹروجن حاصل کرنے کے قابل نہیں ہوسکتے ہیں، جس سے ڈینیٹریفکیشن اثر متاثر ہوتا ہے۔

ڈیزائن کی خرابیوں کی وجہ سے نائٹروجن کو ہٹانے کے کل مسئلے کے لیے، نامیاتی مادے کی تبدیلی کی شرح کو بڑھانے کے لیے اینوکسک زون کو شامل کرنے یا اس میں ترمیم کرنے اور ہائیڈرولیسس اور تیزابیت سے متعلق پریٹریٹمنٹ کو شامل کرنے پر غور کرنا ممکن ہے، اس طرح ڈینیٹریفیکیشن کے عمل کو سپورٹ کرنے کے لیے مزید کاربن ذرائع فراہم کیے جاتے ہیں۔