বর্জ্য জল চিকিত্সা অপারেশন এবং রক্ষণাবেক্ষণ: অ্যানারোবিক এবং অ্যারোবিক ট্যাঙ্কগুলিতে পিএইচ ড্রপের কারণগুলির বিশ্লেষণ

ভূমিকা:
যারা জৈব রাসায়নিক সিস্টেম কমিশনিং নিয়ে কাজ করেছেন তারা এই সমস্যার সম্মুখীন হতে পারেন: অ্যানেরোবিক এবং অ্যারোবিক ট্যাঙ্কে পিএইচ-এর হ্রাস। এটা স্পষ্ট যে এই পিএইচ ড্রপ প্রাথমিকভাবে কাঁচা জলের গুণমানের কারণে হয়। কাঁচা জলে কিছু পদার্থ অ্যাসিডিক পদার্থ তৈরি করে বা অ্যানেরোবিক প্রতিক্রিয়া (যেমন হাইড্রোলাইসিস এবং অ্যাসিডিফিকেশন) বা বায়বীয় প্রতিক্রিয়ার (যেমন নাইট্রিফিকেশন) সময় ক্ষারত্ব গ্রহণ করে, যা পিএইচ ড্রপের দিকে পরিচালিত করে।

একদিকে, এই পিএইচ ড্রপটি পূর্বাভাসযোগ্য। কাঁচা জলের গুণমান সম্পর্কে একটি পরিষ্কার বোঝার কারণে, এই পিএইচ ড্রপটিকে বর্জ্য জল চিকিত্সা প্রকল্পের নকশার প্রথম দিকে বিবেচনা করা হয়, এবং ক্ষার ডোজ সাধারণত ইনস্টল করা হয়। আমি একবার হাইওয়ে পরিষেবা এলাকায় একটি বর্জ্য জল প্রকল্পে কাজ করেছিলাম, এবং আমি শিখেছি যে এই এলাকার বর্জ্য জলে অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেন এবং মোট নাইট্রোজেনের উচ্চ মাত্রা রয়েছে৷ অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেন নাইট্রিফিকেশন প্রক্রিয়া অনিবার্যভাবে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে ক্ষারীয়তা গ্রহণ করে, তাই একটি ক্ষার ডোজিং ডিভাইস আগে থেকেই ইনস্টল করা হয়েছিল। সেই সময়ে, আমরা এমন একটি পরিস্থিতির সম্মুখীন হয়েছিলাম যেখানে আমরা সময়মত রাসায়নিকগুলি পূরণ করিনি, মূলত কস্টিক সোডা ফ্লেক্স ফুরিয়ে যাচ্ছিল। ফলস্বরূপ, pH প্রথম দিনে 7.5 থেকে 6.5-এ এবং দ্বিতীয় দিনে 6.5 থেকে 5.5-এ নেমে এসেছে। এই মুহুর্তে, জৈব রাসায়নিক সিস্টেমটি মূলত ধসে পড়ে, উল্লেখযোগ্য ফেনা তৈরি করে এবং বর্জ্যের মান অতিক্রম করে।

অন্যদিকে, শিল্প পার্কের বর্জ্য জল শোধনাগারগুলিতে অপ্রত্যাশিত pH ড্রপগুলি সাধারণ। এই পার্কগুলির দখলকারীরা ক্রমাগত পরিবর্তিত হচ্ছে এবং তারা যে বর্জ্য জল ফেলেছে তা বৈচিত্র্যময়। বর্জ্য জল শোধনাগারগুলি তাদের প্রাথমিক নকশার সময় ভবিষ্যতের বাসিন্দাদের বিবেচনা করে না। গত বছর, আমরা অ্যারোবিক ট্যাঙ্কে একটি অব্যক্ত পিএইচ ড্রপের সম্মুখীন হয়েছিলাম। প্রথম ধাপ, অবশ্যই, প্রভাবশালী গুণমান তদন্ত করা ছিল. আমরা লক্ষ্য করেছি যে নিয়ন্ত্রক ট্যাঙ্কে প্রবেশ করার সময় কাঁচা জল সহজেই ফেনা হচ্ছিল, যা সার্ফ্যাক্টেন্টের উপস্থিতির পরামর্শ দেয়। কাঁচা জলের পিএইচ পরীক্ষা করার পাশাপাশি, ক্ষারত্ব পরীক্ষাও প্রয়োজনীয় ছিল।

নিম্নলিখিত নিবন্ধটি পদ্ধতিগতভাবে তিনটি দৃষ্টিকোণ থেকে অ্যানেরোবিক এবং বায়বীয় ট্যাঙ্কগুলিতে pH হ্রাসের কারণগুলি বিশ্লেষণ করবে: প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া, মাইক্রোবিয়াল বিপাক এবং পরিবেশগত কারণ।

1. জৈব অ্যাসিড জমে

অ্যানেরোবিক হজম চারটি স্তর নিয়ে গঠিত: হাইড্রোলাইসিস, অ্যাসিডিফিকেশন, অ্যাসিটিক অ্যাসিড উত্পাদন এবং মিথেন উত্পাদন। অ্যাসিডিফিকেশন পর্যায়ে, ফ্যাকাল্টিটিভ ব্যাকটেরিয়া (যেমন ক্লোস্ট্রিডিয়াম) ম্যাক্রোমোলিকুলার জৈব পদার্থ (কার্বোহাইড্রেট এবং প্রোটিন) ভেঙ্গে দেয় উদ্বায়ী ফ্যাটি অ্যাসিড (ভিএফএ, যেমন অ্যাসিটিক অ্যাসিড এবং প্রোপিওনিক অ্যাসিড), অ্যালকোহল এবং CO₂। যদি সিস্টেমের লোড অত্যধিক হয় বা মেথানোজেন কার্যকলাপ বাধাগ্রস্ত হয় (যেমন, তাপমাত্রার ওঠানামা বা বিষাক্ত পদার্থ দ্বারা), VFA গুলিকে দ্রুত CH₄ এবং CO₂-এ রূপান্তরিত করা যায় না, যার ফলে অম্লীয় মধ্যবর্তী জমে যায় এবং pH-এ উল্লেখযোগ্য হ্রাস (সম্ভবত 5.5-এর নিচে)।

2. কার্বনেট বাফার সিস্টেমের ধ্বংস

বর্জ্য জলের মূল HCO₃⁻/CO₂ বাফার জোড়া অ্যানেরোবিক অবস্থার অধীনে গ্রাস করা হয়:

CO₂ জলে দ্রবীভূত হয়ে H₂CO₃ গঠন করে, যা H⁺ এবং HCO₃⁻-এ বিচ্ছিন্ন হয়;

মিথানোজেনগুলি কার্বন উত্স হিসাবে HCO₃⁻ ব্যবহার করে, যার ফলে বাফারিং ক্ষমতা হ্রাস পায়।

যখন VFA ঘনত্ব 2000 mg/L অতিক্রম করে, তখন সিস্টেমের ক্ষারত্ব নিরপেক্ষকরণ ক্ষমতা অতিক্রম করে, যার ফলে pH-তে তীব্র হ্রাস ঘটে।

সালফাইড গঠন;

সালফেট-যুক্ত বর্জ্য জলে (যেমন ফার্মাসিউটিক্যাল এবং কাগজ তৈরির বর্জ্য জল), সালফেট-কমায় ব্যাকটেরিয়া (SRB) SO₄²⁻ কে H₂S করে, ক্ষারকে গ্রাস করে এবং H⁺ মুক্ত করে।

যদিও OH⁻ স্থানীয়ভাবে উত্পন্ন হয়, H₂S জলে Fe²⁺ এর মতো ধাতব আয়নগুলির সাথে একত্রিত হওয়ার পরে, OH⁻ VFA-এর অম্লতা অফসেট করার জন্য অপর্যাপ্ত।

1. নাইট্রিফিকেশন থেকে শক্তিশালী অ্যাসিডিফিকেশন

অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেন (NH₄⁺) নাইট্রোসেটিং ব্যাকটেরিয়া (যেমন নাইট্রোসোমোনাস) এবং নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া (যেমন নাইট্রোব্যাক্টর) দ্বারা NO₃⁻ তে জারিত হয়। প্রতি মিলিগ্রাম NH₄⁺-N অক্সিডাইজডের জন্য, 7.14 মিলিগ্রাম ক্ষারত্ব (CaCO₃ হিসাবে পরিমাপ করা হয়) খরচ হয় এবং 2 H⁺ ইউনিট নির্গত হয়।

উচ্চ-অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেন বর্জ্য জলে (যেমন জলজ বর্জ্য জল), নাইট্রিফিকেশনের সময় pH 1.5-2.0 ইউনিট কমে যেতে পারে।

2. Heterotrophic ব্যাকটেরিয়া দ্বারা অ্যাসিড উত্পাদন

যখন বায়বীয় ট্যাঙ্কে হেটেরোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া অবশিষ্ট জৈব পদার্থকে হ্রাস করে, যদি দ্রবীভূত অক্সিজেন (DO) অপর্যাপ্ত হয় (<2 mg/L), incomplete oxidation will occur, producing intermediates such as pyruvate and lactate. In addition, some phosphate-accumulating bacteria (such as Accumulibacter) also secrete short-chain fatty acids during the phosphate release phase.

3. CO₂ দ্রবীভূত ভারসাম্য

অণুজীব শ্বসন দ্বারা উত্পাদিত CO₂ পানিতে দ্রবীভূত হয়ে H₂CO₃ গঠন করে। যখন বায়ুচলাচলের তীব্রতা অপর্যাপ্ত হয়, তখন CO₂ কার্যকরভাবে ছিনতাই করা যায় না, যার ফলে তরল পর্যায়ে H⁺ ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়।

1. অ্যানেরোবিক-অ্যারোবিক সিস্টেম কাপলিং এর প্রভাব

অ্যানেরোবিক ট্যাঙ্কের বর্জ্যের ভিএফএ সরাসরি অ্যারোবিক ট্যাঙ্কে প্রবেশ করে, অ্যাসিডিফিকেশন লোড বাড়ায়।

যখন নাইট্রিফাইড দ্রবণ অ্যানারোবিক ট্যাঙ্কে ফেরত দেওয়া হয়, তখন NO₃⁻ ডিনাইট্রিফিকেশন জৈব পদার্থকে গ্রাস করে কিন্তু ক্ষারত্ব তৈরি করে (pH 0.3-0.5 দ্বারা বৃদ্ধি পায়)। অতএব, পুনঃপ্রবর্তন অনুপাত অপ্টিমাইজ করা প্রয়োজন (সাধারণত 30-70%)।

2. নিয়ন্ত্রণ কৌশল

অ্যানেরোবিক ট্যাঙ্ক: ক্ষারত্ব বজায় রাখতে NaHCO₃ (100-500 mg/L) যোগ করুন; জৈব লোড নিয়ন্ত্রণ করুন (COD <5000 mg/L); অতিরিক্ত অ্যাসিডিফিকেশন এড়াতে ORP (-300-100 mV) মনিটর করুন।

অ্যারোবিক ট্যাঙ্ক: DO > 2 mg/L বজায় রাখুন; ভিএফএগুলিকে পাতলা করতে মঞ্চস্থ জলের প্রবাহ ব্যবহার করুন; এবং নাইট্রিফাইং অ্যাসিড নিরপেক্ষ করতে চুন (Ca(OH)₂) যোগ করুন।