एक ऐसी स्थिति की कल्पना करें जहाँ अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों द्वारा उत्पादित कीचड़, पाचन के बाद, एक संभावित ऊर्जा स्रोत बन सकता है। फिर भी वास्तविकता अक्सर इस आदर्श से कम रह जाती है। थर्मल केमिकल प्रोसेसिंग, जो पचे हुए कीचड़ को ऊर्जा में परिवर्तित करने की एक विधि है, ऊर्जा आत्मनिर्भरता प्राप्त करने में महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करती है।
अनुसंधान इंगित करता है कि भस्मीकरण और पायरोलिसिस जैसे थर्मल केमिकल उपचार ऊर्जा संतुलन के साथ संघर्ष करते हैं। भस्मीकरण के लिए, ठोस डाइजेस्टेट का वार्षिक ऊर्जा मूल्य 6,391 MWh है। हालांकि, 73% से 35% नमी तक कीचड़ को सुखाने में 3,120 MWh की खपत होती है - लगभग आधी ऊर्जा सामग्री। अमोनियम सल्फेट के रूप में नाइट्रोजन रिकवरी के लिए अतिरिक्त 3,363 MWh की आवश्यकता होती है। गर्मी रिकवरी (5,936 MWh) के साथ भी, कुल ऊर्जा मांग (6,483 MWh) लाभ से अधिक हो जाती है।
पायरोलिसिस समान बाधाओं का सामना करता है। कीचड़ को पहले 10% नमी तक सुखाना पड़ता है। एक परिदृश्य में, पायरोलिसिस-उत्पादित भाप को संघनित किया जाता है, जबकि सिनगैस और बायोचार को ऊर्जा रिकवरी के लिए जलाया जाता है। फिर भी कुल गर्मी संतुलन नकारात्मक (-4,553 MWh) रहता है, जिसमें सुखाने (3,440 MWh) और पायरोलिसिस (496 MWh) रिकवर की गई गर्मी (2,746 MWh) से अधिक हो जाते हैं। सभी पायरोलिसिस उत्पादों को जलाने से भी केवल 5,600 MWh प्राप्त होता है - फिर भी आवश्यकताओं से 1,699 MWh कम।
गैसीकरण भी संघर्ष करता है। गैसीकरण से पहले कीचड़ को 10% नमी तक सुखाने के लिए आत्मनिर्भरता के लिए 0.3 समतुल्य अनुपात की आवश्यकता होती है। फिर भी परिणामी सिनगैस को जलाने से भी नकारात्मक ऊर्जा संतुलन रह जाता है।
कीचड़ लैगून, जो अक्सर एनारोबिक पाचन के साथ जुड़े होते हैं, एक कम-तकनीकी समाधान प्रदान करते हैं - विशेष रूप से छोटे उपचार संयंत्रों के लिए। कोल्ड डाइजेशन, एयर ड्राइंग और ग्रेविटी थिकनिंग को मिलाकर, ये लैगून आमतौर पर प्रति व्यक्ति 0.2-0.5 m³ पर आकार के होते हैं और कीचड़ हटाने से पहले 7-15 वर्षों के उपयोग के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं। गहराई 3-5 मीटर तक होती है, जिसमें कम से कम 1 मीटर का फ्रीबोर्ड होता है।
उचित निर्माण में 3:1 साइड स्लोप और जल स्तर से 1 मीटर ऊपर और नीचे तक फैली अभेद्य लाइनर शामिल हैं। इनलेट वितरण समान कीचड़ फैलाव सुनिश्चित करता है, जबकि आउटलेट वीयर विस्थापित पानी को उपचार संयंत्र में वापस कर देते हैं। डुअल लैगून एक को भरने की अनुमति देते हैं जबकि दूसरा खाली होता है। लैगून से निकाले गए कीचड़ में संकुचित परतों में 20% ठोस से लेकर सतह की परतों में कुछ प्रतिशत तक भिन्न होता है, जिसके लिए अंतिम निपटान की आवश्यकता होती है।
वर्तमान प्रौद्योगिकियाँ आमतौर पर एनारोबिक डाइजेस्टर सुपरनेटेंट से स्ट्रुवाइट को पुनर्प्राप्त करती हैं, विशेष रूप से उन्नत जैविक फास्फोरस हटाने की प्रणालियों में। हालांकि, प्रतिस्पर्धी आयनों (Ca²⁺, NH₄⁺, Na⁺) की उच्च सांद्रता कीचड़ पाचन जल में के-स्ट्रुवाइट अवक्षेपण को कठिन बनाती है। थर्मोडायनामिक गणना से पता चलता है कि उच्च पीएच स्तर पर स्ट्रुवाइट और हाइड्रोक्सीपैटाइट बन सकते हैं, के-स्ट्रुवाइट स्ट्रुवाइट क्रिस्टलीकरण की प्रधानता के कारण डाइजेस्टर में अवक्षेपित नहीं होता है।
पचे हुए कीचड़ में स्थिर अवस्थाओं में अधिक तरलता और कम लोच दिखाई देती है, जो कमजोर कोलाइडल बलों या कम कठोर संरचनाओं के कारण होती है। पानी, कार्बनिक पदार्थ, माइक्रोबियल कोशिकाओं और बाह्य कोशिकीय पॉलीमेरिक पदार्थों (ईपीएस) से बना, कीचड़ फ्लोक्स के गुण - जिसमें द्रव्यमान हस्तांतरण, सतह की विशेषताएं और स्थिरता शामिल हैं - ईपीएस संरचना से बहुत प्रभावित होते हैं।
माइक्रोवेव/हाइड्रोजन पेरोक्साइड (MW/H₂O₂) पूर्व-उपचार स्पष्ट रूप से कीचड़ के रंग और संरचना को बदलता है। जबकि अकेले माइक्रोवेव हीटिंग से न्यूनतम फ्लोक व्यवधान होता है, MW/H₂O₂ उपचार कोशिका झिल्ली को पूरी तरह से तोड़ देता है, जिससे कोशिकीय सामग्री निकल जाती है। हालांकि, 40% से कम कार्बनिक पदार्थ सुपरनेटेंट में स्थानांतरित होते हैं, जो सब-100 डिग्री सेल्सियस तापमान पर आंशिक टूटने का सुझाव देते हैं।
लाइम स्थिरीकरण Ca(OH)₂ या CaO का उपयोग करके कम से कम दो घंटे के लिए कीचड़ के पीएच को ≥12 तक बढ़ाता है, प्रभावी ढंग से बैक्टीरिया और वायरस को निष्क्रिय करता है (हालांकि परजीवियों के खिलाफ कम प्रभावी) जबकि गंध को कम करता है। थर्मल उपचार में 30 मिनट के लिए 260 डिग्री सेल्सियस पर कीचड़ को दबाव में लाना शामिल है, जो रोगजनकों को मारता है और डीवाटरबिलिटी में सुधार करता है।
महत्वपूर्ण निगरानी पैरामीटर में शामिल हैं:
VFA/TA अनुपात (FOS/TAC) एक परिचालन पैरामीटर के रूप में कार्य करता है, हालांकि इसे एकमात्र नियंत्रण मीट्रिक नहीं होना चाहिए।
अध्ययनों ने अगर, कैल्शियम एल्गिनेट, पॉलीएक्रिलामाइड (PA), और पॉलीविनाइल अल्कोहल (PVA) जैसी स्थिरीकरण सामग्री का मूल्यांकन किया है, साथ ही पाउडर सक्रिय कार्बन (PAC) और DEAE रेजिन के साथ। जबकि PA ने मजबूत माइक्रोबियल प्रसार क्षमता का प्रदर्शन किया, DEAE रेजिन ने बेहतर अवसादन गुण दिखाए। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन कीचड़ संरचना को बाधित करके डीवाटरिंग को बढ़ाता है, खासकर जब पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स या क्षार जैसे रासायनिक उपचारों के साथ जोड़ा जाता है।
एक ऐसी स्थिति की कल्पना करें जहाँ अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों द्वारा उत्पादित कीचड़, पाचन के बाद, एक संभावित ऊर्जा स्रोत बन सकता है। फिर भी वास्तविकता अक्सर इस आदर्श से कम रह जाती है। थर्मल केमिकल प्रोसेसिंग, जो पचे हुए कीचड़ को ऊर्जा में परिवर्तित करने की एक विधि है, ऊर्जा आत्मनिर्भरता प्राप्त करने में महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करती है।
अनुसंधान इंगित करता है कि भस्मीकरण और पायरोलिसिस जैसे थर्मल केमिकल उपचार ऊर्जा संतुलन के साथ संघर्ष करते हैं। भस्मीकरण के लिए, ठोस डाइजेस्टेट का वार्षिक ऊर्जा मूल्य 6,391 MWh है। हालांकि, 73% से 35% नमी तक कीचड़ को सुखाने में 3,120 MWh की खपत होती है - लगभग आधी ऊर्जा सामग्री। अमोनियम सल्फेट के रूप में नाइट्रोजन रिकवरी के लिए अतिरिक्त 3,363 MWh की आवश्यकता होती है। गर्मी रिकवरी (5,936 MWh) के साथ भी, कुल ऊर्जा मांग (6,483 MWh) लाभ से अधिक हो जाती है।
पायरोलिसिस समान बाधाओं का सामना करता है। कीचड़ को पहले 10% नमी तक सुखाना पड़ता है। एक परिदृश्य में, पायरोलिसिस-उत्पादित भाप को संघनित किया जाता है, जबकि सिनगैस और बायोचार को ऊर्जा रिकवरी के लिए जलाया जाता है। फिर भी कुल गर्मी संतुलन नकारात्मक (-4,553 MWh) रहता है, जिसमें सुखाने (3,440 MWh) और पायरोलिसिस (496 MWh) रिकवर की गई गर्मी (2,746 MWh) से अधिक हो जाते हैं। सभी पायरोलिसिस उत्पादों को जलाने से भी केवल 5,600 MWh प्राप्त होता है - फिर भी आवश्यकताओं से 1,699 MWh कम।
गैसीकरण भी संघर्ष करता है। गैसीकरण से पहले कीचड़ को 10% नमी तक सुखाने के लिए आत्मनिर्भरता के लिए 0.3 समतुल्य अनुपात की आवश्यकता होती है। फिर भी परिणामी सिनगैस को जलाने से भी नकारात्मक ऊर्जा संतुलन रह जाता है।
कीचड़ लैगून, जो अक्सर एनारोबिक पाचन के साथ जुड़े होते हैं, एक कम-तकनीकी समाधान प्रदान करते हैं - विशेष रूप से छोटे उपचार संयंत्रों के लिए। कोल्ड डाइजेशन, एयर ड्राइंग और ग्रेविटी थिकनिंग को मिलाकर, ये लैगून आमतौर पर प्रति व्यक्ति 0.2-0.5 m³ पर आकार के होते हैं और कीचड़ हटाने से पहले 7-15 वर्षों के उपयोग के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं। गहराई 3-5 मीटर तक होती है, जिसमें कम से कम 1 मीटर का फ्रीबोर्ड होता है।
उचित निर्माण में 3:1 साइड स्लोप और जल स्तर से 1 मीटर ऊपर और नीचे तक फैली अभेद्य लाइनर शामिल हैं। इनलेट वितरण समान कीचड़ फैलाव सुनिश्चित करता है, जबकि आउटलेट वीयर विस्थापित पानी को उपचार संयंत्र में वापस कर देते हैं। डुअल लैगून एक को भरने की अनुमति देते हैं जबकि दूसरा खाली होता है। लैगून से निकाले गए कीचड़ में संकुचित परतों में 20% ठोस से लेकर सतह की परतों में कुछ प्रतिशत तक भिन्न होता है, जिसके लिए अंतिम निपटान की आवश्यकता होती है।
वर्तमान प्रौद्योगिकियाँ आमतौर पर एनारोबिक डाइजेस्टर सुपरनेटेंट से स्ट्रुवाइट को पुनर्प्राप्त करती हैं, विशेष रूप से उन्नत जैविक फास्फोरस हटाने की प्रणालियों में। हालांकि, प्रतिस्पर्धी आयनों (Ca²⁺, NH₄⁺, Na⁺) की उच्च सांद्रता कीचड़ पाचन जल में के-स्ट्रुवाइट अवक्षेपण को कठिन बनाती है। थर्मोडायनामिक गणना से पता चलता है कि उच्च पीएच स्तर पर स्ट्रुवाइट और हाइड्रोक्सीपैटाइट बन सकते हैं, के-स्ट्रुवाइट स्ट्रुवाइट क्रिस्टलीकरण की प्रधानता के कारण डाइजेस्टर में अवक्षेपित नहीं होता है।
पचे हुए कीचड़ में स्थिर अवस्थाओं में अधिक तरलता और कम लोच दिखाई देती है, जो कमजोर कोलाइडल बलों या कम कठोर संरचनाओं के कारण होती है। पानी, कार्बनिक पदार्थ, माइक्रोबियल कोशिकाओं और बाह्य कोशिकीय पॉलीमेरिक पदार्थों (ईपीएस) से बना, कीचड़ फ्लोक्स के गुण - जिसमें द्रव्यमान हस्तांतरण, सतह की विशेषताएं और स्थिरता शामिल हैं - ईपीएस संरचना से बहुत प्रभावित होते हैं।
माइक्रोवेव/हाइड्रोजन पेरोक्साइड (MW/H₂O₂) पूर्व-उपचार स्पष्ट रूप से कीचड़ के रंग और संरचना को बदलता है। जबकि अकेले माइक्रोवेव हीटिंग से न्यूनतम फ्लोक व्यवधान होता है, MW/H₂O₂ उपचार कोशिका झिल्ली को पूरी तरह से तोड़ देता है, जिससे कोशिकीय सामग्री निकल जाती है। हालांकि, 40% से कम कार्बनिक पदार्थ सुपरनेटेंट में स्थानांतरित होते हैं, जो सब-100 डिग्री सेल्सियस तापमान पर आंशिक टूटने का सुझाव देते हैं।
लाइम स्थिरीकरण Ca(OH)₂ या CaO का उपयोग करके कम से कम दो घंटे के लिए कीचड़ के पीएच को ≥12 तक बढ़ाता है, प्रभावी ढंग से बैक्टीरिया और वायरस को निष्क्रिय करता है (हालांकि परजीवियों के खिलाफ कम प्रभावी) जबकि गंध को कम करता है। थर्मल उपचार में 30 मिनट के लिए 260 डिग्री सेल्सियस पर कीचड़ को दबाव में लाना शामिल है, जो रोगजनकों को मारता है और डीवाटरबिलिटी में सुधार करता है।
महत्वपूर्ण निगरानी पैरामीटर में शामिल हैं:
VFA/TA अनुपात (FOS/TAC) एक परिचालन पैरामीटर के रूप में कार्य करता है, हालांकि इसे एकमात्र नियंत्रण मीट्रिक नहीं होना चाहिए।
अध्ययनों ने अगर, कैल्शियम एल्गिनेट, पॉलीएक्रिलामाइड (PA), और पॉलीविनाइल अल्कोहल (PVA) जैसी स्थिरीकरण सामग्री का मूल्यांकन किया है, साथ ही पाउडर सक्रिय कार्बन (PAC) और DEAE रेजिन के साथ। जबकि PA ने मजबूत माइक्रोबियल प्रसार क्षमता का प्रदर्शन किया, DEAE रेजिन ने बेहतर अवसादन गुण दिखाए। अल्ट्रासोनिक कैविटेशन कीचड़ संरचना को बाधित करके डीवाटरिंग को बढ़ाता है, खासकर जब पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स या क्षार जैसे रासायनिक उपचारों के साथ जोड़ा जाता है।
पता
कमरा 10, 20 वीं मंजिल, पहली इमारत, नहीं।588, YIZHOU एवेन्यू के मध्य खंड, उच्च तकनीक क्षेत्र, चेंगदू शहर, (सिचुआन) पायलट मुक्त व्यापार क्षेत्र, चीन
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