अपशिष्ट जल संयंत्र नवीकरणीय ऊर्जा के लिए बायोगैस अपनाते हैं

एक ऐसे अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र की कल्पना कीजिए जो न केवल अपशिष्ट जल को शुद्ध करता है, बल्कि अपनी ऊर्जा का उत्पादन भी करता है, यहां तक कि स्थानीय बिजली आपूर्तिकर्ता भी बन जाता है। यह विज्ञान कथा की तरह लग सकता है,लेकिन यह दृष्टि तेजी से वास्तविकता बन रही है।.

विश्व स्तर पर, शहरी अपशिष्ट जल उपचार में यांत्रिक और जैविक प्रक्रियाएं हावी हैं। जबकि आधुनिक सुविधाएं प्रदूषकों को कुशलता से हटा देती हैं, वे एक उप-उत्पाद का उत्पादन करती हैं जिसे अक्सर अनदेखा किया जाता हैः कीचड़।यह विनम्र अवशेषहालांकि, इसमें ऊर्जा और बायोमास की अपार संभावनाएं हैं। इसके मूल्य को उजागर करने के लिए, पहले कीचड़ को 95% से अधिक पानी की सामग्री, प्रदूषकों, रोगजनकों और गंधों को हटाने के लिए उपचार से गुजरना चाहिए।

प्रभावी कीचड़ उपचार के लिए कई महत्वपूर्ण पर्यावरणीय और परिचालन मानकों को पूरा करना होगा:

• लागत-कुशलताःनिवेश और परिचालन व्यय को संतुलित करना।
• ऊर्जा अनुकूलन:स्व-निर्मित ऊर्जा को अधिकतम करते हुए खपत को कम करना।
• वॉल्यूम में कमीःकीचड़ की मात्रा में कमी।
• गुणवत्ता में सुधारःपुनर्नवीनीकरण के लिए बढ़ी हुई कीचड़।
• पर्यावरण सुरक्षाःयह सुनिश्चित करना कि उपचारित अपशिष्ट सख्त निर्वात मानकों को पूरा करता है।

ढलान उपचार में दो प्राथमिक दृष्टिकोण प्रमुख हैंः

• एरोबिक स्थिरीकरण:खुले दलदली टैंकों में ऑक्सीजन का उपयोग करता है लेकिन वायुकरण के लिए महत्वपूर्ण स्थान और ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
• अनाएरोबिक स्थिरीकरण:यह मध्यम से बड़े संयंत्रों के लिए कम लागत, उच्च ऊर्जा दक्षता और पर्यावरणीय लाभों के कारण पसंदीदा है। इसका बायोगैस उप-उत्पाद बिजली उत्पन्न कर सकता है।कुछ सुविधाएं इष्टतम परिणामों के लिए दोनों तरीकों को जोड़ती हैं.

जैसे-जैसे ऊर्जा की मांग बढ़ती है और कार्बन नियमों को सख्त किया जाता है, एनाएरोबिक पाचन आकर्षक लाभ प्रदान करता हैः

• कार्बनिक पदार्थों को 50% तक कम करता है और इसे ज्वलनशील बायोगैस में परिवर्तित करता है।
• बाहरी ऊर्जा निर्भरता को कम करते हुए नवीकरणीय ऊर्जा का उत्पादन करता है।
• परिचालन लागत और भूमि आवश्यकताओं को कम करता है।
• बेहतर सीओ के माध्यम से गंध नियंत्रण, स्वच्छता और जलवायु प्रभाव में सुधार₂संतुलन।

पूर्व-स्थिरीकरण कीचड़ की मोटाई से वॉल्यूम कम होता है, रिएक्टर की दक्षता में सुधार होता है और बायोगैस उत्पादन में वृद्धि होती है।और आसानी से लोड करने और रखरखाव की सुविधा प्रदान करते हुए जंग प्रतिरोधी.

तापमान नियंत्रण और प्रतिधारण समय महत्वपूर्ण हैं। पारंपरिक प्रणालियों में सेप्टिक टैंक का उपयोग ~ 20 दिनों के किण्वन के लिए किया जाता है, जिससे बिजली के लिए बायोगैस (50-70% मीथेन) का उत्पादन होता है।उभरती हुई उच्च तापमान प्रणाली (>53°C) प्रसंस्करण समय को 15 दिनों या उससे कम कर देती हैप्रमुख परिचालन कारकों में निम्नलिखित शामिल हैंः

• मिशर, पंप या गैस इंजेक्शन के माध्यम से कीचड़ मिश्रण।
• कीचड़ के स्तरीकरण को रोकना।
• रिएक्टर हीटिंग, आदर्श रूप से अपशिष्ट गर्मी का उपयोग करना।

स्थिरीकरण के पश्चात, बाल्टी को कृषि उर्वरक या ईंधन के रूप में उपयोग करने के लिए 20-35% ठोस सामग्री (या 95% सूखने के साथ) तक निर्जल किया जा सकता है।अतिरिक्त उपचार जैसे थर्मल ड्राईंग (>80°C) या चूना समायोजन (pH ≥12) रोगजनक के उन्मूलन को सुनिश्चित करते हैं.

~6.5 kWh/m के साथ³थर्मल दक्षता (प्राकृतिक गैस के आधे से अधिक ऊर्जा मूल्य), बायोगैस उपचार संयंत्रों या फ़ीड ग्रिड को निम्न के माध्यम से बिजली दे सकता हैः

• मिश्रित ताप और बिजली प्रणाली (35-40% बिजली, 60% गर्मी वसूली)
• गैस इंजनों में प्रत्यक्ष उपयोग।
• भाप या गर्म पानी का उत्पादन।

बड़े संयंत्र 100% ऊर्जा आत्मनिर्भरता प्राप्त कर सकते हैं। बायोगैस उत्पादन सूक्ष्मजीवों के टूटने पर निर्भर करता हैः एसिड बनाने वाले बैक्टीरिया कार्बनिक पदार्थों को सरल यौगिकों में विघटित करते हैं,जो मेथनोजेन फिर मेथेन और सीओ में परिवर्तित हो जाते हैं₂.

जबकि कुछ संयंत्रों में बायोगैस का कम उपयोग होता है, मॉस्को के भाप से गर्म डाइजेस्टर या नॉर्वे की थर्मल हाइड्रोलिसिस तकनीक जैसे अनुकूलित सिस्टम इसकी क्षमता का प्रदर्शन करते हैं। नवाचारों में शामिल हैंः

• बेहतर पाचन:हाइड्रोलिसिस और मीथेन चरणों को अलग करके बायोगैस उत्पादन को दोगुना करना।
• थर्मल हाइड्रोलिसिस:उच्च दबाव वाले भाप का उपयोग करके कीचड़ को तोड़ना, मात्रा को 50% तक कम करना और मीथेन उत्पादन को तीन गुना करना।

बायोगैस उत्पादन से मापने योग्य लाभ प्राप्त होते हैंः

• खुले में कचरे के भंडारण से मीथेन उत्सर्जन को कम करता है।
• कट CO₂और नाइट्रोजन प्रदूषण।
• जल संसाधनों और वनों की रक्षा करता है।
• सिंथेटिक उर्वरक के उपयोग को कम करता है।

अपने वादे के बावजूद, बायोगैस को बाधाओं का सामना करना पड़ता हैः

• दहन ग्रीनहाउस उत्सर्जन को पूरी तरह से समाप्त नहीं करता है।
• ग्रामीण पक्षपाती कच्चे माल की उपलब्धता शहरी स्केलेबिलिटी को सीमित करती है।
• छोटे पैमाने पर प्रणालियों के लिए उच्च अग्रिम लागत पारिस्थितिक रूप से जोखिम भरा ऊर्जा फसलों को प्रोत्साहित कर सकती है।
• बायोगैस प्रदूषकों (जैसे, पारा, सीसा यौगिकों) को वायु गुणवत्ता मानकों को पूरा करने के लिए सख्त निस्पंदन की आवश्यकता होती है।

हालांकि, जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी में प्रगति होती है, जैव गैस प्रणाली दुनिया भर में स्थायी अपशिष्ट प्रबंधन और नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन में एक विस्तारित भूमिका निभाने के लिए तैयार हैं।