પાણીમાંથી એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવા માટેની રસાયણશાસ્ત્ર અને પ્રક્રિયા

૧. એમોનિયા નાઇટ્રોજન શું છે?

એમોનિયા નાઇટ્રોજન એ એમોનિયાને મુક્ત એમોનિયા (અથવા બિન-આયોનિક એમોનિયા, NH3) અથવા આયોનિક એમોનિયા (NH4+) ના સ્વરૂપમાં દર્શાવે છે. ઉચ્ચ pH અને મુક્ત એમોનિયાનું પ્રમાણ વધારે; તેનાથી વિપરીત, એમોનિયમ મીઠાનું પ્રમાણ વધારે છે.

એમોનિયા નાઇટ્રોજન પાણીમાં રહેલું એક પોષક તત્વ છે, જે પાણીમાં યુટ્રોફિકેશન તરફ દોરી શકે છે, અને તે પાણીમાં ઓક્સિજનનો વપરાશ કરતું મુખ્ય પ્રદૂષક છે, જે માછલીઓ અને કેટલાક જળચર જીવો માટે ઝેરી છે.

જળચર જીવો પર એમોનિયા નાઇટ્રોજનની મુખ્ય હાનિકારક અસર મુક્ત એમોનિયા છે, જેની ઝેરીતા એમોનિયમ મીઠા કરતા ડઝન ગણી વધારે છે, અને ક્ષારત્વ વધવા સાથે વધે છે. એમોનિયા નાઇટ્રોજનની ઝેરીતા પૂલના પાણીના pH મૂલ્ય અને પાણીના તાપમાન સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે, સામાન્ય રીતે, pH મૂલ્ય અને પાણીનું તાપમાન જેટલું ઊંચું હશે, તેટલી જ ઝેરીતા વધુ મજબૂત હશે.

એમોનિયા નક્કી કરવા માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી બે અંદાજિત સંવેદનશીલતા કલરિમેટ્રિક પદ્ધતિઓ ક્લાસિકલ નેસ્લર રીએજન્ટ પદ્ધતિ અને ફિનોલ-હાઇપોક્લોરાઇટ પદ્ધતિ છે. એમોનિયા નક્કી કરવા માટે ટાઇટ્રેશન અને ઇલેક્ટ્રિકલ પદ્ધતિઓનો પણ સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે; જ્યારે એમોનિયા નાઇટ્રોજનનું પ્રમાણ વધારે હોય છે, ત્યારે ડિસ્ટિલેશન ટાઇટ્રેશન પદ્ધતિનો પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે. (રાષ્ટ્રીય ધોરણોમાં નાથની રીએજન્ટ પદ્ધતિ, સેલિસિલિક એસિડ સ્પેક્ટ્રોફોટોમેટ્રી, ડિસ્ટિલેશન - ટાઇટ્રેશન પદ્ધતિનો સમાવેશ થાય છે)

2.ભૌતિક અને રાસાયણિક નાઇટ્રોજન દૂર કરવાની પ્રક્રિયા

① રાસાયણિક વરસાદ પદ્ધતિ

રાસાયણિક અવક્ષેપ પદ્ધતિ, જેને MAP અવક્ષેપ પદ્ધતિ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે એમોનિયા નાઇટ્રોજન ધરાવતા ગંદા પાણીમાં મેગ્નેશિયમ અને ફોસ્ફોરિક એસિડ અથવા હાઇડ્રોજન ફોસ્ફેટ ઉમેરવાનો છે, જેથી ગંદા પાણીમાં NH4+ Mg+ અને PO4- સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને જલીય દ્રાવણમાં એમોનિયમ મેગ્નેશિયમ ફોસ્ફેટ અવક્ષેપ ઉત્પન્ન કરે, આણ્વિક સૂત્ર MgNH4P04.6H20 છે, જેથી એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાનો હેતુ પ્રાપ્ત થાય. મેગ્નેશિયમ એમોનિયમ ફોસ્ફેટ, જેને સામાન્ય રીતે સ્ટ્રુવાઇટ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તેનો ઉપયોગ માળખાકીય ઉત્પાદનો બનાવવા માટે ખાતર, માટી ઉમેરણ અથવા અગ્નિશામક તરીકે થઈ શકે છે. પ્રતિક્રિયા સમીકરણ નીચે મુજબ છે:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

રાસાયણિક વરસાદની સારવાર અસરને અસર કરતા મુખ્ય પરિબળો pH મૂલ્ય, તાપમાન, એમોનિયા નાઇટ્રોજન સાંદ્રતા અને દાઢ ગુણોત્તર (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)) છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે જ્યારે pH મૂલ્ય 10 હોય છે અને મેગ્નેશિયમ, નાઇટ્રોજન અને ફોસ્ફરસનો દાઢ ગુણોત્તર 1.2:1:1.2 હોય છે, ત્યારે સારવાર અસર વધુ સારી હોય છે.

મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડ અને ડિસોડિયમ હાઇડ્રોજન ફોસ્ફેટનો ઉપયોગ અવક્ષેપક એજન્ટ તરીકે કરવાથી, પરિણામો દર્શાવે છે કે જ્યારે pH મૂલ્ય 9.5 હોય અને મેગ્નેશિયમ, નાઇટ્રોજન અને ફોસ્ફરસનો દાઢ ગુણોત્તર 1.2:1:1 હોય ત્યારે સારવારની અસર વધુ સારી હોય છે.

પરિણામો દર્શાવે છે કે MgC12+Na3PO4.12H20 અન્ય અવક્ષેપ એજન્ટ સંયોજનો કરતાં શ્રેષ્ઠ છે. જ્યારે pH મૂલ્ય 10.0 હોય છે, ત્યારે તાપમાન 30℃ હોય છે, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)= 1:1:1, 30 મિનિટ સુધી હલાવતા પછી ગંદા પાણીમાં એમોનિયા નાઇટ્રોજનની સામૂહિક સાંદ્રતા ટ્રીટમેન્ટ પહેલાં 222mg/L થી ઘટીને 17mg/L થાય છે, અને દૂર કરવાનો દર 92.3% હોય છે.

ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા ઔદ્યોગિક એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીની સારવાર માટે રાસાયણિક અવક્ષેપ પદ્ધતિ અને પ્રવાહી પટલ પદ્ધતિનું સંયોજન કરવામાં આવ્યું હતું. અવક્ષેપ પ્રક્રિયાના ઑપ્ટિમાઇઝેશનની શરતો હેઠળ, એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાનો દર 98.1% સુધી પહોંચ્યો, અને પછી પ્રવાહી ફિલ્મ પદ્ધતિ સાથે વધુ સારવારથી એમોનિયા નાઇટ્રોજન સાંદ્રતા 0.005g/L સુધી ઘટી ગઈ, જે રાષ્ટ્રીય પ્રથમ-વર્ગના ઉત્સર્જન ધોરણ સુધી પહોંચી.

ફોસ્ફેટની ક્રિયા હેઠળ એમોનિયા નાઇટ્રોજન પર Mg+ સિવાયના દ્વિભાજક ધાતુ આયનો (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) ની દૂર કરવાની અસરની તપાસ કરવામાં આવી હતી. એમોનિયમ સલ્ફેટ ગંદા પાણી માટે CaSO4 વરસાદ-MAP વરસાદની નવી પ્રક્રિયા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવી હતી. પરિણામો દર્શાવે છે કે પરંપરાગત NaOH નિયમનકારને ચૂનાથી બદલી શકાય છે.

રાસાયણિક અવક્ષેપ પદ્ધતિનો ફાયદો એ છે કે જ્યારે એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીનું પ્રમાણ વધારે હોય છે, ત્યારે અન્ય પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ મર્યાદિત હોય છે, જેમ કે જૈવિક પદ્ધતિ, બ્રેક પોઈન્ટ ક્લોરીનેશન પદ્ધતિ, મેમ્બ્રેન સેપરેશન પદ્ધતિ, આયન વિનિમય પદ્ધતિ, વગેરે. આ સમયે, પૂર્વ-સારવાર માટે રાસાયણિક અવક્ષેપ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. રાસાયણિક અવક્ષેપ પદ્ધતિની દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા વધુ સારી છે, અને તે તાપમાન દ્વારા મર્યાદિત નથી, અને કામગીરી સરળ છે. મેગ્નેશિયમ એમોનિયમ ફોસ્ફેટ ધરાવતા અવક્ષેપિત કાદવનો ઉપયોગ કચરાના ઉપયોગને સાકાર કરવા માટે સંયુક્ત ખાતર તરીકે કરી શકાય છે, આમ ખર્ચનો એક ભાગ સરભર થાય છે; જો તેને ફોસ્ફેટ ગંદા પાણીનું ઉત્પાદન કરતા કેટલાક ઔદ્યોગિક સાહસો અને મીઠાના ખારા પાણીનું ઉત્પાદન કરતા સાહસો સાથે જોડી શકાય, તો તે ફાર્માસ્યુટિકલ ખર્ચ બચાવી શકે છે અને મોટા પાયે ઉપયોગને સરળ બનાવી શકે છે.

રાસાયણિક અવક્ષેપ પદ્ધતિનો ગેરલાભ એ છે કે એમોનિયમ મેગ્નેશિયમ ફોસ્ફેટના દ્રાવ્ય ઉત્પાદનના પ્રતિબંધને કારણે, ગંદા પાણીમાં એમોનિયા નાઇટ્રોજન ચોક્કસ સાંદ્રતા સુધી પહોંચ્યા પછી, દૂર કરવાની અસર સ્પષ્ટ હોતી નથી અને ઇનપુટ ખર્ચમાં ઘણો વધારો થાય છે. તેથી, રાસાયણિક અવક્ષેપ પદ્ધતિનો ઉપયોગ અદ્યતન સારવાર માટે યોગ્ય અન્ય પદ્ધતિઓ સાથે સંયોજનમાં થવો જોઈએ. વપરાયેલ રીએજન્ટનું પ્રમાણ મોટું છે, ઉત્પાદિત કાદવ મોટો છે, અને સારવાર ખર્ચ વધારે છે. રસાયણોના ડોઝ દરમિયાન ક્લોરાઇડ આયનો અને શેષ ફોસ્ફરસનો પરિચય સરળતાથી ગૌણ પ્રદૂષણનું કારણ બની શકે છે.

જથ્થાબંધ એલ્યુમિનિયમ સલ્ફેટ ઉત્પાદક અને સપ્લાયર | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

ડાયબેસિક સોડિયમ ફોસ્ફેટના જથ્થાબંધ ઉત્પાદક અને સપ્લાયર | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

②બ્લો ઓફ પદ્ધતિ

બ્લોઇંગ પદ્ધતિ દ્વારા એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાનો અર્થ એ છે કે pH મૂલ્યને આલ્કલાઇનમાં સમાયોજિત કરવું, જેથી ગંદા પાણીમાં રહેલા એમોનિયા આયનને એમોનિયામાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે, જેથી તે મુખ્યત્વે મુક્ત એમોનિયાના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વમાં રહે, અને પછી મુક્ત એમોનિયાને વાહક ગેસ દ્વારા ગંદા પાણીમાંથી બહાર કાઢવામાં આવે, જેથી એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાનો હેતુ પ્રાપ્ત થાય. બ્લોઇંગ કાર્યક્ષમતાને અસર કરતા મુખ્ય પરિબળો pH મૂલ્ય, તાપમાન, ગેસ-પ્રવાહી ગુણોત્તર, ગેસ પ્રવાહ દર, પ્રારંભિક સાંદ્રતા વગેરે છે. હાલમાં, એમોનિયા નાઇટ્રોજનની ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા ગંદા પાણીની સારવારમાં બ્લો-ઓફ પદ્ધતિનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.

બ્લો-ઓફ પદ્ધતિ દ્વારા લેન્ડફિલ લીચેટમાંથી એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. એવું જાણવા મળ્યું હતું કે બ્લો-ઓફની કાર્યક્ષમતાને નિયંત્રિત કરતા મુખ્ય પરિબળો તાપમાન, ગેસ-પ્રવાહી ગુણોત્તર અને pH મૂલ્ય હતા. જ્યારે પાણીનું તાપમાન 2590 થી વધુ હોય છે, ત્યારે ગેસ-પ્રવાહી ગુણોત્તર લગભગ 3500 હોય છે, અને pH લગભગ 10.5 હોય છે, ત્યારે એમોનિયા નાઇટ્રોજન સાંદ્રતા 2000-4000mg/L જેટલી ઊંચી હોય છે, અને લેન્ડફિલ લીચેટ માટે દૂર કરવાનો દર 90% થી વધુ સુધી પહોંચી શકે છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે જ્યારે pH=11.5, સ્ટ્રિપિંગ તાપમાન 80cC અને સ્ટ્રિપિંગ સમય 120 મિનિટ હોય છે, ત્યારે ગંદા પાણીમાંથી એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાનો દર 99.2% સુધી પહોંચી શકે છે.

ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીની બ્લોઇંગ-ઓફ કાર્યક્ષમતા કાઉન્ટરકરન્ટ બ્લોઇંગ-ઓફ ટાવર દ્વારા હાથ ધરવામાં આવી હતી. પરિણામો દર્શાવે છે કે pH મૂલ્યમાં વધારા સાથે બ્લોઇંગ-ઓફ કાર્યક્ષમતામાં વધારો થયો છે. ગેસ-પ્રવાહી ગુણોત્તર જેટલો મોટો હશે, એમોનિયા સ્ટ્રિપિંગ માસ ટ્રાન્સફરનું ચાલક બળ વધારે હશે, અને સ્ટ્રિપિંગ કાર્યક્ષમતા પણ વધે છે.

બ્લોઇંગ પદ્ધતિ દ્વારા એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવું અસરકારક, ચલાવવામાં સરળ અને નિયંત્રિત કરવામાં સરળ છે. બ્લોઇંગ એમોનિયા નાઇટ્રોજનનો ઉપયોગ સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે શોષક તરીકે કરી શકાય છે, અને ઉત્પન્ન થયેલ સલ્ફ્યુરિક એસિડ મનીનો ઉપયોગ ખાતર તરીકે કરી શકાય છે. બ્લો-ઓફ પદ્ધતિ હાલમાં ભૌતિક અને રાસાયણિક નાઇટ્રોજન દૂર કરવા માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી તકનીક છે. જો કે, બ્લો-ઓફ પદ્ધતિના કેટલાક ગેરફાયદા છે, જેમ કે બ્લો-ઓફ ટાવરમાં વારંવાર સ્કેલિંગ, નીચા તાપમાને ઓછી એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા અને બ્લો-ઓફ ગેસને કારણે ગૌણ પ્રદૂષણ. બ્લો-ઓફ પદ્ધતિ સામાન્ય રીતે અન્ય એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદાપાણીની સારવાર પદ્ધતિઓ સાથે જોડવામાં આવે છે જેથી ઉચ્ચ-સાંદ્રતાવાળા એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદાપાણીને પ્રીટ્રીટ કરી શકાય.

③બ્રેક પોઈન્ટ ક્લોરીનેશન

બ્રેક પોઈન્ટ ક્લોરીનેશન દ્વારા એમોનિયા દૂર કરવાની પદ્ધતિ એ છે કે ક્લોરિન વાયુ એમોનિયા સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને હાનિકારક નાઇટ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે, અને N2 વાતાવરણમાં બહાર નીકળી જાય છે, જેના કારણે પ્રતિક્રિયા સ્ત્રોત જમણી બાજુ ચાલુ રહે છે. પ્રતિક્રિયા સૂત્ર છે:

HOCl NH4 + + 1.5 – > 0.5 N2 H20 H++ Cl – 1.5 + 2.5 + 1.5)

જ્યારે ક્લોરિન ગેસને ગંદા પાણીમાં ચોક્કસ બિંદુ સુધી સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે પાણીમાં મુક્ત ક્લોરિનનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે, અને એમોનિયાનું પ્રમાણ શૂન્ય હોય છે. જ્યારે ક્લોરિન ગેસનું પ્રમાણ બિંદુ પસાર કરે છે, ત્યારે પાણીમાં મુક્ત ક્લોરિનનું પ્રમાણ વધશે, તેથી, તે બિંદુને વિરામ બિંદુ કહેવામાં આવે છે, અને આ સ્થિતિમાં ક્લોરિનેશનને વિરામ બિંદુ ક્લોરિનેશન કહેવામાં આવે છે.

એમોનિયા નાઇટ્રોજન બ્લોઇંગ પછી ડ્રિલિંગ ગંદા પાણીને ટ્રીટ કરવા માટે બ્રેક પોઇન્ટ ક્લોરિનેશન પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે, અને સારવારની અસર પ્રીટ્રીટમેન્ટ એમોનિયા નાઇટ્રોજન બ્લોઇંગ પ્રક્રિયા દ્વારા સીધી અસર પામે છે. જ્યારે ગંદા પાણીમાં 70% એમોનિયા નાઇટ્રોજન બ્લોઇંગ પ્રક્રિયા દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે અને પછી બ્રેક પોઇન્ટ ક્લોરિનેશન દ્વારા ટ્રીટ કરવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રવાહમાં એમોનિયા નાઇટ્રોજનની સામૂહિક સાંદ્રતા 15 મિલિગ્રામ/લિટર કરતા ઓછી હોય છે. ઝાંગ શેંગલી અને અન્ય લોકોએ 100 મિલિગ્રામ/લિટરની સામૂહિક સાંદ્રતા સાથે સિમ્યુલેટેડ એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીને સંશોધન પદાર્થ તરીકે લીધું, અને સંશોધન પરિણામો દર્શાવે છે કે સોડિયમ હાઇપોક્લોરાઇટના ઓક્સિડેશન દ્વારા એમોનિયા નાઇટ્રોજનને દૂર કરવાને અસર કરતા મુખ્ય અને ગૌણ પરિબળો ક્લોરિન અને એમોનિયા નાઇટ્રોજનનો જથ્થો ગુણોત્તર, પ્રતિક્રિયા સમય અને pH મૂલ્ય હતા.

બ્રેક પોઈન્ટ ક્લોરીનેશન પદ્ધતિમાં નાઈટ્રોજન દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા વધુ હોય છે, દૂર કરવાનો દર 100% સુધી પહોંચી શકે છે, અને ગંદા પાણીના પ્રવાહમાં એમોનિયાની સાંદ્રતા શૂન્ય સુધી ઘટાડી શકાય છે. અસર સ્થિર છે અને તાપમાનથી પ્રભાવિત થતી નથી; ઓછા રોકાણ સાધનો, ઝડપી અને સંપૂર્ણ પ્રતિભાવ; તે પાણીના શરીર પર વંધ્યીકરણ અને જીવાણુ નાશકક્રિયાની અસર ધરાવે છે. બ્રેક પોઈન્ટ ક્લોરીનેશન પદ્ધતિના ઉપયોગનો અવકાશ એ છે કે એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીની સાંદ્રતા 40mg/L કરતા ઓછી છે, તેથી બ્રેક પોઈન્ટ ક્લોરીનેશન પદ્ધતિનો ઉપયોગ મોટે ભાગે એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીના અદ્યતન ઉપચાર માટે થાય છે. સલામત ઉપયોગ અને સંગ્રહની જરૂરિયાત વધારે છે, સારવારનો ખર્ચ વધારે છે, અને ઉપ-ઉત્પાદનો ક્લોરામાઇન અને ક્લોરીનેટેડ કાર્બનિક પદાર્થો ગૌણ પ્રદૂષણનું કારણ બનશે.

④ઉત્પ્રેરક ઓક્સિડેશન પદ્ધતિ

ઉત્પ્રેરક ઓક્સિડેશન પદ્ધતિ ઉત્પ્રેરકની ક્રિયા દ્વારા, ચોક્કસ તાપમાન અને દબાણ હેઠળ, હવાના ઓક્સિડેશન દ્વારા, ગટરમાં રહેલા કાર્બનિક પદાર્થો અને એમોનિયાને ઓક્સિડાઇઝ કરી શકાય છે અને CO2, N2 અને H2O જેવા હાનિકારક પદાર્થોમાં વિઘટિત કરી શકાય છે, જેથી શુદ્ધિકરણનો હેતુ પ્રાપ્ત થાય.

ઉત્પ્રેરક ઓક્સિડેશનની અસરને અસર કરતા પરિબળોમાં ઉત્પ્રેરક લાક્ષણિકતાઓ, તાપમાન, પ્રતિક્રિયા સમય, pH મૂલ્ય, એમોનિયા નાઇટ્રોજન સાંદ્રતા, દબાણ, હલાવવાની તીવ્રતા વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

ઓઝોનેટેડ એમોનિયા નાઇટ્રોજનની ડિગ્રેડેશન પ્રક્રિયાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે જ્યારે pH મૂલ્ય વધે છે, ત્યારે મજબૂત ઓક્સિડેશન ક્ષમતા સાથે એક પ્રકારનો HO રેડિકલ ઉત્પન્ન થાય છે, અને ઓક્સિડેશન દર નોંધપાત્ર રીતે ઝડપી બને છે. અભ્યાસો દર્શાવે છે કે ઓઝોન એમોનિયા નાઇટ્રોજનને નાઇટ્રાઇટમાં અને નાઇટ્રાઇટને નાઇટ્રેટમાં ઓક્સિડાઇઝ કરી શકે છે. પાણીમાં એમોનિયા નાઇટ્રોજનની સાંદ્રતા સમય જતાં ઘટે છે, અને એમોનિયા નાઇટ્રોજનનો દૂર કરવાનો દર લગભગ 82% છે. એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીને સારવાર માટે સંયુક્ત ઉત્પ્રેરક તરીકે CuO-Mn02-Ce02 નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. પ્રાયોગિક પરિણામો દર્શાવે છે કે નવા તૈયાર સંયુક્ત ઉત્પ્રેરકની ઓક્સિડેશન પ્રવૃત્તિમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો છે, અને યોગ્ય પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિઓ 255℃, 4.2MPa અને pH=10.8 છે. 1023mg/L ની પ્રારંભિક સાંદ્રતા સાથે એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીની સારવારમાં, એમોનિયા નાઇટ્રોજનનો દૂર કરવાનો દર 150 મિનિટની અંદર 98% સુધી પહોંચી શકે છે, જે રાષ્ટ્રીય ગૌણ (50mg/L) ડિસ્ચાર્જ ધોરણ સુધી પહોંચે છે.

સલ્ફ્યુરિક એસિડ દ્રાવણમાં એમોનિયા નાઇટ્રોજનના અધોગતિ દરનો અભ્યાસ કરીને ઝીઓલાઇટ સપોર્ટેડ TiO2 ફોટોકેટાલિસ્ટના ઉત્પ્રેરક પ્રદર્શનની તપાસ કરવામાં આવી હતી. પરિણામો દર્શાવે છે કે Ti02/ ઝીઓલાઇટ ફોટોકેટાલિસ્ટનો શ્રેષ્ઠ ડોઝ 1.5g/L છે અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ ઇરેડિયેશન હેઠળ પ્રતિક્રિયા સમય 4 કલાક છે. ગંદા પાણીમાંથી એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાનો દર 98.92% સુધી પહોંચી શકે છે. ફિનોલ અને એમોનિયા નાઇટ્રોજન પર અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ હેઠળ ઉચ્ચ આયર્ન અને નેનો-ચીન ડાયોક્સાઇડની દૂર કરવાની અસરનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. પરિણામો દર્શાવે છે કે જ્યારે pH=9.0 એમોનિયા નાઇટ્રોજન દ્રાવણ પર 50mg/L ની સાંદ્રતા સાથે લાગુ કરવામાં આવે છે ત્યારે એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાનો દર 97.5% છે, જે 7.8% છે અને ફક્ત ઉચ્ચ આયર્ન અથવા ચાઇન ડાયોક્સાઇડ કરતા 22.5% વધારે છે.

ઉત્પ્રેરક ઓક્સિડેશન પદ્ધતિમાં ઉચ્ચ શુદ્ધિકરણ કાર્યક્ષમતા, સરળ પ્રક્રિયા, નાનો તળિયાનો વિસ્તાર વગેરેના ફાયદા છે, અને તેનો ઉપયોગ ઘણીવાર ઉચ્ચ-સાંદ્રતાવાળા એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીની સારવાર માટે થાય છે. એપ્લિકેશનની મુશ્કેલી એ છે કે ઉત્પ્રેરકના નુકસાન અને સાધનોના કાટ સંરક્ષણને કેવી રીતે અટકાવવું.

⑤ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઓક્સિડેશન પદ્ધતિ

ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઓક્સિડેશન પદ્ધતિ એ ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ સાથે ઇલેક્ટ્રોઓક્સિડેશનનો ઉપયોગ કરીને પાણીમાં પ્રદૂષકોને દૂર કરવાની પદ્ધતિનો સંદર્ભ આપે છે. પ્રભાવિત પરિબળોમાં વર્તમાન ઘનતા, ઇનલેટ ફ્લો રેટ, આઉટલેટ સમય અને પોઇન્ટ સોલ્યુશન સમયનો સમાવેશ થાય છે.

ફરતા પ્રવાહ ઇલેક્ટ્રોલિટીક કોષમાં એમોનિયા-નાઇટ્રોજન ગંદાપાણીના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઓક્સિડેશનનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો, જ્યાં હકારાત્મક Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 નેટવર્ક વીજળી છે અને નકારાત્મક Ti નેટવર્ક વીજળી છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે જ્યારે ક્લોરાઇડ આયન સાંદ્રતા 400mg/L હોય છે, ત્યારે પ્રારંભિક એમોનિયા નાઇટ્રોજન સાંદ્રતા 40mg/L હોય છે, પ્રભાવશાળી પ્રવાહ દર 600mL/મિનિટ હોય છે, વર્તમાન ઘનતા 20mA/cm હોય છે, અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક સમય 90 મિનિટ હોય છે, એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાનો દર 99.37% હોય છે. તે દર્શાવે છે કે એમોનિયા-નાઇટ્રોજન ગંદાપાણીના ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક ઓક્સિડેશનમાં સારી એપ્લિકેશન સંભાવના છે.

3. બાયોકેમિકલ નાઇટ્રોજન દૂર કરવાની પ્રક્રિયા

① સમગ્ર નાઈટ્રિફિકેશન અને ડિનાઈટ્રિફિકેશન

સંપૂર્ણ પ્રક્રિયા નાઈટ્રિફિકેશન અને ડિનાઈટ્રિફિકેશન એ એક પ્રકારની જૈવિક પદ્ધતિ છે જેનો ઉપયોગ હાલમાં લાંબા સમયથી વ્યાપકપણે કરવામાં આવી રહ્યો છે. તે વિવિધ સુક્ષ્મસજીવોની ક્રિયા હેઠળ નાઈટ્રિફિકેશન અને ડિનાઈટ્રિફિકેશન જેવી પ્રતિક્રિયાઓની શ્રેણી દ્વારા ગંદા પાણીમાં રહેલા એમોનિયા નાઇટ્રોજનને નાઇટ્રોજનમાં રૂપાંતરિત કરે છે, જેથી ગંદા પાણીની સારવારનો હેતુ પ્રાપ્ત થાય. એમોનિયા નાઇટ્રોજનને દૂર કરવા માટે નાઈટ્રિફિકેશન અને ડિનાઈટ્રિફિકેશનની પ્રક્રિયા બે તબક્કામાંથી પસાર થવાની જરૂર છે:

નાઇટ્રિફિકેશન પ્રતિક્રિયા: નાઇટ્રિફિકેશન પ્રતિક્રિયા એરોબિક ઓટોટ્રોફિક સુક્ષ્મસજીવો દ્વારા પૂર્ણ થાય છે. એરોબિક સ્થિતિમાં, NH4+ ને NO2- માં રૂપાંતરિત કરવા માટે અકાર્બનિક નાઇટ્રોજનનો ઉપયોગ નાઇટ્રોજન સ્ત્રોત તરીકે થાય છે, અને પછી તેનું NO3- માં ઓક્સિડેશન થાય છે. નાઇટ્રિફિકેશન પ્રક્રિયાને બે તબક્કામાં વિભાજિત કરી શકાય છે. બીજા તબક્કામાં, નાઇટ્રિફાયિંગ બેક્ટેરિયા દ્વારા નાઇટ્રાઇટ નાઇટ્રેટ (NO3-) માં રૂપાંતરિત થાય છે, અને નાઇટ્રાઇટ બેક્ટેરિયા દ્વારા નાઇટ્રેટ (NO3-) માં રૂપાંતરિત થાય છે.

ડિનાઇટ્રિફિકેશન પ્રતિક્રિયા: ડિનાઇટ્રિફિકેશન પ્રતિક્રિયા એ પ્રક્રિયા છે જેમાં ડિનાઇટ્રિફિકેશન બેક્ટેરિયા નાઇટ્રાઇટ નાઇટ્રોજન અને નાઇટ્રેટ નાઇટ્રોજનને હાયપોક્સિયાની સ્થિતિમાં વાયુયુક્ત નાઇટ્રોજન (N2) માં ઘટાડે છે. ડિનાઇટ્રિફિકિંગ બેક્ટેરિયા હેટરોટ્રોફિક સુક્ષ્મસજીવો છે, જેમાંથી મોટાભાગના એમ્ફિક્ટિક બેક્ટેરિયાના છે. હાયપોક્સિયાની સ્થિતિમાં, તેઓ નાઇટ્રેટમાં ઓક્સિજનનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનાર તરીકે અને કાર્બનિક પદાર્થો (ગટરમાં BOD ઘટક) નો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે ઊર્જા પૂરી પાડવા અને ઓક્સિડાઇઝ્ડ અને સ્થિર થવા માટે કરે છે.

સમગ્ર પ્રક્રિયા નાઈટ્રિફિકેશન અને ડિનાઈટ્રિફિકેશન એન્જિનિયરિંગ એપ્લિકેશન્સમાં મુખ્યત્વે AO, A2O, ઓક્સિડેશન ડિચ, વગેરેનો સમાવેશ થાય છે, જે જૈવિક નાઇટ્રોજન દૂર કરવાના ઉદ્યોગમાં વપરાતી વધુ પરિપક્વ પદ્ધતિ છે.

સમગ્ર નાઈટ્રિફિકેશન અને ડિનાઈટ્રિફિકેશન પદ્ધતિમાં સ્થિર અસર, સરળ કામગીરી, કોઈ ગૌણ પ્રદૂષણ અને ઓછી કિંમતના ફાયદા છે. આ પદ્ધતિમાં કેટલાક ગેરફાયદા પણ છે, જેમ કે જ્યારે ગંદા પાણીમાં C/N ગુણોત્તર ઓછો હોય ત્યારે કાર્બન સ્ત્રોત ઉમેરવો આવશ્યક છે, તાપમાનની જરૂરિયાત પ્રમાણમાં કડક હોય છે, નીચા તાપમાને કાર્યક્ષમતા ઓછી હોય છે, વિસ્તાર મોટો હોય છે, ઓક્સિજનની માંગ મોટી હોય છે, અને ભારે ધાતુના આયનો જેવા કેટલાક હાનિકારક પદાર્થો સુક્ષ્મસજીવો પર દબાણયુક્ત અસર કરે છે, જેને જૈવિક પદ્ધતિ હાથ ધરતા પહેલા દૂર કરવાની જરૂર છે. વધુમાં, ગંદા પાણીમાં એમોનિયા નાઇટ્રોજનની ઊંચી સાંદ્રતા પણ નાઇટ્રિફિકેશન પ્રક્રિયા પર અવરોધક અસર કરે છે. તેથી, ઉચ્ચ-સાંદ્રતાવાળા એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદાપાણીની સારવાર પહેલાં પ્રીટ્રીટમેન્ટ હાથ ધરવી જોઈએ જેથી એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદાપાણીની સાંદ્રતા 500mg/L કરતા ઓછી હોય. પરંપરાગત જૈવિક પદ્ધતિ ઓછી સાંદ્રતાવાળા એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદાપાણીની સારવાર માટે યોગ્ય છે જેમાં કાર્બનિક પદાર્થો હોય છે, જેમ કે ઘરેલું ગટર, રાસાયણિક ગંદાપાણી, વગેરે.

②એક સાથે નાઈટ્રિફિકેશન અને ડિનાઈટ્રિફિકેશન (SND)

જ્યારે નાઈટ્રિફિકેશન અને ડિનાઈટ્રિફિકેશન એક જ રિએક્ટરમાં એકસાથે કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેને સિમલેરિયસ ડાયજેસ્ટન ડિનાઈટ્રિફિકેશન (SND) કહેવામાં આવે છે. ગંદા પાણીમાં ઓગળેલા ઓક્સિજનને ફેલાવાના દર દ્વારા મર્યાદિત કરવામાં આવે છે જેથી માઇક્રોબાયલ ફ્લોક અથવા બાયોફિલ્મ પરના સૂક્ષ્મ પર્યાવરણ વિસ્તારમાં ઓગળેલા ઓક્સિજન ગ્રેડિયન્ટ ઉત્પન્ન થાય, જે માઇક્રોબાયલ ફ્લોક અથવા બાયોફિલ્મની બાહ્ય સપાટી પર ઓગળેલા ઓક્સિજન ગ્રેડિયન્ટને એરોબિક નાઈટ્રિફાઇંગ બેક્ટેરિયા અને એમોનિયાઇટિંગ બેક્ટેરિયાના વિકાસ અને પ્રસાર માટે અનુકૂળ બનાવે છે. ફ્લોક અથવા પટલમાં જેટલા ઊંડાણમાં જાઓ છો, ઓગળેલા ઓક્સિજનની સાંદ્રતા ઓછી થાય છે, જેના પરિણામે એનોક્સિક ઝોન બને છે જ્યાં ડિનાઈટ્રિફાઇંગ બેક્ટેરિયા પ્રભુત્વ ધરાવે છે. આમ એક સાથે પાચન અને ડિનાઈટ્રિફિકેશન પ્રક્રિયા રચાય છે. એક સાથે પાચન અને ડિનાઈટ્રિફિકેશનને અસર કરતા પરિબળોમાં PH મૂલ્ય, તાપમાન, ક્ષારતા, કાર્બનિક કાર્બન સ્ત્રોત, ઓગળેલા ઓક્સિજન અને કાદવનો યુગ શામેલ છે.

કેરોસેલ ઓક્સિડેશન ખાઈમાં એક સાથે નાઈટ્રિફિકેશન/ડેનિટ્રિફિકેશન અસ્તિત્વમાં હતું, અને કેરોસેલ ઓક્સિડેશન ખાઈમાં વાયુયુક્ત ઇમ્પેલર વચ્ચે ઓગળેલા ઓક્સિજનની સાંદ્રતા ધીમે ધીમે ઓછી થતી ગઈ, અને કેરોસેલ ઓક્સિડેશન ખાઈના નીચેના ભાગમાં ઓગળેલા ઓક્સિજન ઉપલા ભાગ કરતા ઓછા હતા. ચેનલના દરેક ભાગમાં નાઈટ્રેટ નાઇટ્રોજનની રચના અને વપરાશ દર લગભગ સમાન હોય છે, અને ચેનલમાં એમોનિયા નાઇટ્રોજનની સાંદ્રતા હંમેશા ખૂબ ઓછી હોય છે, જે દર્શાવે છે કે કેરોસેલ ઓક્સિડેશન ચેનલમાં નાઈટ્રિફિકેશન અને ડેનિટ્રિફિકેશન પ્રતિક્રિયાઓ એક સાથે થાય છે.

ઘરેલું ગટરના શુદ્ધિકરણ પરના અભ્યાસ દર્શાવે છે કે CODCr જેટલું ઊંચું હશે, તેટલું વધુ સંપૂર્ણ ડિનાઇટ્રિફિકેશન અને TN દૂર કરવાનું વધુ સારું રહેશે. નાઇટ્રિફિકેશન અને ડિનાઇટ્રિફિકેશન પર ઓગળેલા ઓક્સિજનની અસર એક સાથે સારી હોય છે. જ્યારે ઓગળેલા ઓક્સિજનને 0.5~2mg/L પર નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે કુલ નાઇટ્રોજન દૂર કરવાની અસર સારી હોય છે. તે જ સમયે, નાઇટ્રિફિકેશન અને ડિનાઇટ્રિફિકેશન પદ્ધતિ રિએક્ટરને બચાવે છે, પ્રતિક્રિયા સમય ઘટાડે છે, ઓછી ઉર્જા વપરાશ ધરાવે છે, રોકાણ બચાવે છે અને pH મૂલ્ય સ્થિર રાખવું સરળ છે.

③ટૂંકા ગાળાનું પાચન અને ડિનાઇટ્રિફિકેશન

એ જ રિએક્ટરમાં, એમોનિયા ઓક્સિડાઇઝિંગ બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ એરોબિક પરિસ્થિતિઓમાં એમોનિયાને નાઇટ્રાઇટમાં ઓક્સિડાઇઝ કરવા માટે થાય છે, અને પછી નાઇટ્રાઇટને સીધા ડિનાઇટ્રિફાઇડ કરવામાં આવે છે જેથી કાર્બનિક પદાર્થો અથવા બાહ્ય કાર્બન સ્ત્રોત સાથે નાઇટ્રોજન ઉત્પન્ન થાય, જે હાયપોક્સિયા પરિસ્થિતિઓમાં ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે કાર્ય કરે છે. ટૂંકા અંતરના નાઇટ્રિફિકેશન અને ડિનાઇટ્રિફિકેશનના પ્રભાવ પરિબળો તાપમાન, મુક્ત એમોનિયા, pH મૂલ્ય અને ઓગળેલા ઓક્સિજન છે.

દરિયાઈ પાણી વગરના મ્યુનિસિપલ ગટર અને ૩૦% દરિયાઈ પાણીવાળા મ્યુનિસિપલ ગટરના ટૂંકા ગાળાના નાઈટ્રિફિકેશન પર તાપમાનની અસર. પ્રાયોગિક પરિણામો દર્શાવે છે કે: દરિયાઈ પાણી વગરના મ્યુનિસિપલ ગટર માટે, તાપમાનમાં વધારો ટૂંકા ગાળાના નાઈટ્રિફિકેશન પ્રાપ્ત કરવા માટે અનુકૂળ છે. જ્યારે ઘરેલું ગટરમાં દરિયાઈ પાણીનું પ્રમાણ ૩૦% હોય છે, ત્યારે મધ્યમ તાપમાનની સ્થિતિમાં ટૂંકા ગાળાના નાઈટ્રિફિકેશન વધુ સારી રીતે પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. ડેલ્ફ્ટ યુનિવર્સિટી ઓફ ટેકનોલોજીએ SHARON પ્રક્રિયા વિકસાવી છે, જેમાં ઉચ્ચ તાપમાન (લગભગ ૩૦-૪૦૯૦) નો ઉપયોગ નાઈટ્રાઈટ બેક્ટેરિયાના પ્રસાર માટે અનુકૂળ છે, જેથી નાઈટ્રાઈટ બેક્ટેરિયા સ્પર્ધા ગુમાવે છે, જ્યારે કાદવની ઉંમરને નિયંત્રિત કરીને નાઈટ્રાઈટ બેક્ટેરિયાને દૂર કરવામાં આવે છે, જેથી નાઈટ્રાઈટ તબક્કામાં નાઈટ્રિફિકેશન પ્રતિક્રિયા થાય.

નાઈટ્રાઈટ બેક્ટેરિયા અને નાઈટ્રાઈટ બેક્ટેરિયા વચ્ચેના ઓક્સિજન આકર્ષણમાં તફાવતના આધારે, જેન્ટ માઇક્રોબાયલ ઇકોલોજી લેબોરેટરીએ નાઈટ્રાઈટ બેક્ટેરિયાને દૂર કરવા માટે ઓગળેલા ઓક્સિજનને નિયંત્રિત કરીને નાઈટ્રાઈટ નાઈટ્રોજનના સંચયને પ્રાપ્ત કરવા માટે OLAND પ્રક્રિયા વિકસાવી.

ટૂંકા અંતરના નાઈટ્રિફિકેશન અને ડિનાઈટ્રિફિકેશન દ્વારા કોકિંગ ગંદા પાણીના ઉપચારના પાયલોટ પરીક્ષણ પરિણામો દર્શાવે છે કે જ્યારે પ્રભાવશાળી COD, એમોનિયા નાઇટ્રોજન, TN અને ફિનોલ સાંદ્રતા 1201.6,510.4,540.1 અને 110.4mg/L હોય છે, ત્યારે સરેરાશ પ્રવાહિત COD, એમોનિયા નાઇટ્રોજન, TN અને ફિનોલ સાંદ્રતા અનુક્રમે 197.1,14.2,181.5 અને 0.4mg/L હોય છે. અનુરૂપ નિકાલ દર અનુક્રમે 83.6%, 97.2%, 66.4% અને 99.6% હતા.

ટૂંકા ગાળાના નાઇટ્રિફિકેશન અને ડિનાઇટ્રિફિકેશન પ્રક્રિયા નાઇટ્રેટ તબક્કામાંથી પસાર થતી નથી, જેનાથી જૈવિક નાઇટ્રોજન દૂર કરવા માટે જરૂરી કાર્બન સ્ત્રોત બચે છે. ઓછા C/N ગુણોત્તરવાળા એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણી માટે તેના ચોક્કસ ફાયદા છે. ટૂંકા ગાળાના નાઇટ્રિફિકેશન અને ડિનાઇટ્રિફિકેશનમાં ઓછા કાદવ, ટૂંકા પ્રતિક્રિયા સમય અને રિએક્ટર વોલ્યુમ બચાવવાના ફાયદા છે. જો કે, ટૂંકા ગાળાના નાઇટ્રિફિકેશન અને ડિનાઇટ્રિફિકેશન માટે નાઇટ્રાઇટના સ્થિર અને સ્થાયી સંચયની જરૂર પડે છે, તેથી નાઇટ્રિફાઇંગ બેક્ટેરિયાની પ્રવૃત્તિને અસરકારક રીતે કેવી રીતે અટકાવવી તે મુખ્ય બની જાય છે.

④ એનારોબિક એમોનિયા ઓક્સિડેશન

એનારોબિક એમોક્સિડેશન એ હાયપોક્સિયાની સ્થિતિમાં ઓટોટ્રોફિક બેક્ટેરિયા દ્વારા એમોનિયા નાઇટ્રોજનનું નાઇટ્રોજનમાં સીધું ઓક્સિડેશન કરવાની પ્રક્રિયા છે, જેમાં નાઈટ્રસ નાઇટ્રોજન અથવા નાઈટ્રસ નાઇટ્રોજન ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનાર તરીકે હોય છે.

તાપમાન અને PH ની anammoX ની જૈવિક પ્રવૃત્તિ પર થતી અસરોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે શ્રેષ્ઠ પ્રતિક્રિયા તાપમાન 30℃ અને pH મૂલ્ય 7.8 હતું. ઉચ્ચ ખારાશ અને ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીની સારવાર માટે એનારોબિક એમોક્સ રિએક્ટરની શક્યતાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે ઉચ્ચ ખારાશ એ એનામોક્સ પ્રવૃત્તિને નોંધપાત્ર રીતે અવરોધે છે, અને આ અવરોધ ઉલટાવી શકાય તેવો હતો. 30g.L-1(NaC1) ની ખારાશ હેઠળ અયોગ્ય કાદવની એનારોબિક એમોક્સ પ્રવૃત્તિ નિયંત્રણ કાદવ કરતા 67.5% ઓછી હતી. અનુકૂલિત કાદવની અનુકૂલિત પ્રવૃત્તિ નિયંત્રણ કરતા 45.1% ઓછી હતી. જ્યારે અનુકૂલિત કાદવને ઉચ્ચ ખારાશવાળા વાતાવરણમાંથી ઓછી ખારાશવાળા વાતાવરણમાં (ખારા વગર) સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવ્યો હતો, ત્યારે એનારોબિક એમોક્સ પ્રવૃત્તિમાં 43.1% વધારો થયો હતો. જો કે, જ્યારે રિએક્ટર લાંબા સમય સુધી ઉચ્ચ ખારાશમાં ચાલે છે ત્યારે તેની કામગીરીમાં ઘટાડો થવાની સંભાવના હોય છે.

પરંપરાગત જૈવિક પ્રક્રિયાની તુલનામાં, એનારોબિક એમોક્સ એ વધુ આર્થિક જૈવિક નાઇટ્રોજન દૂર કરવાની તકનીક છે જેમાં કોઈ વધારાનો કાર્બન સ્ત્રોત નથી, ઓક્સિજનની માંગ ઓછી છે, નિષ્ક્રિય કરવા માટે રીએજન્ટની જરૂર નથી અને કાદવનું ઉત્પાદન ઓછું છે. એનારોબિક એમોક્સના ગેરફાયદા એ છે કે પ્રતિક્રિયા ગતિ ધીમી છે, રિએક્ટરનું પ્રમાણ મોટું છે, અને કાર્બન સ્ત્રોત એનારોબિક એમોક્સ માટે પ્રતિકૂળ છે, જે નબળી બાયોડિગ્રેડેબિલિટી સાથે એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીને ઉકેલવા માટે વ્યવહારુ મહત્વ ધરાવે છે.

૪. નાઇટ્રોજન દૂર કરવાની પ્રક્રિયા અને શોષણ

① પટલ અલગ કરવાની પદ્ધતિ

પટલ અલગ કરવાની પદ્ધતિ એ પટલની પસંદગીયુક્ત અભેદ્યતાનો ઉપયોગ કરીને પ્રવાહીમાં રહેલા ઘટકોને પસંદગીયુક્ત રીતે અલગ કરવાનો છે, જેથી એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાનો હેતુ પ્રાપ્ત થાય. જેમાં રિવર્સ ઓસ્મોસિસ, નેનોફિલ્ટ્રેશન, ડિમોનિએટિંગ પટલ અને ઇલેક્ટ્રોડાયલિસિસનો સમાવેશ થાય છે. પટલ અલગ થવાને અસર કરતા પરિબળો પટલ લાક્ષણિકતાઓ, દબાણ અથવા વોલ્ટેજ, pH મૂલ્ય, તાપમાન અને એમોનિયા નાઇટ્રોજન સાંદ્રતા છે.

રેર અર્થ સ્મેલ્ટર દ્વારા છોડવામાં આવતા એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીની પાણીની ગુણવત્તા અનુસાર, NH4C1 અને NaCI સિમ્યુલેટેડ ગંદા પાણી સાથે રિવર્સ ઓસ્મોસિસ પ્રયોગ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો. એવું જાણવા મળ્યું હતું કે સમાન પરિસ્થિતિઓમાં, રિવર્સ ઓસ્મોસિસમાં NaCI દૂર કરવાનો દર વધુ હોય છે, જ્યારે NHCl પાણી ઉત્પાદન દર વધારે હોય છે. રિવર્સ ઓસ્મોસિસ ટ્રીટમેન્ટ પછી NH4C1 દૂર કરવાનો દર 77.3% છે, જેનો ઉપયોગ એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીના પ્રીટ્રીટમેન્ટ તરીકે થઈ શકે છે. રિવર્સ ઓસ્મોસિસ ટેકનોલોજી ઊર્જા બચાવી શકે છે, સારી થર્મલ સ્થિરતા, પરંતુ ક્લોરિન પ્રતિકાર, પ્રદૂષણ પ્રતિકાર નબળી છે.

લેન્ડફિલ લીચેટની સારવાર માટે બાયોકેમિકલ નેનોફિલ્ટ્રેશન મેમ્બ્રેન સેપરેશન પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જેથી 85%~90% પારગમ્ય પ્રવાહી ધોરણ અનુસાર છોડવામાં આવ્યું હતું, અને માત્ર 0%~15% સંકેન્દ્રિત ગટર પ્રવાહી અને કાદવ કચરાના ટાંકીમાં પરત કરવામાં આવ્યો હતો. ઓઝતુર્કી અને અન્ય લોકોએ તુર્કીમાં ઓડાયેરીના લેન્ડફિલ લીચેટને નેનોફિલ્ટ્રેશન મેમ્બ્રેનથી ટ્રીટ કર્યો હતો, અને એમોનિયા નાઇટ્રોજનનો દૂર કરવાનો દર લગભગ 72% હતો. નેનોફિલ્ટ્રેશન મેમ્બ્રેનને રિવર્સ ઓસ્મોસિસ મેમ્બ્રેન કરતાં ઓછું દબાણ જરૂરી છે, જે ચલાવવામાં સરળ છે.

એમોનિયા દૂર કરતી પટલ સિસ્ટમનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ એમોનિયા નાઇટ્રોજનવાળા ગંદા પાણીની સારવાર માટે થાય છે. પાણીમાં એમોનિયા નાઇટ્રોજન નીચે મુજબ સંતુલન ધરાવે છે: NH4- +OH-= NH3+H2O કાર્યરત છે, એમોનિયા ધરાવતું ગંદુ પાણી પટલ મોડ્યુલના શેલમાં વહે છે, અને એસિડ-શોષક પ્રવાહી પટલ મોડ્યુલના પાઇપમાં વહે છે. જ્યારે ગંદા પાણીનો PH વધે છે અથવા તાપમાન વધે છે, ત્યારે સંતુલન જમણી તરફ ખસી જશે, અને એમોનિયમ આયન NH4- મુક્ત વાયુયુક્ત NH3 બની જશે. આ સમયે, વાયુયુક્ત NH3 શેલમાં ગંદા પાણીના તબક્કામાંથી હોલો ફાઇબરની સપાટી પરના માઇક્રોપોર્સ દ્વારા પાઇપમાં એસિડ શોષણ પ્રવાહી તબક્કામાં પ્રવેશી શકે છે, જે એસિડ દ્રાવણ દ્વારા શોષાય છે અને તરત જ આયનીય NH4- બની જાય છે. ગંદા પાણીનો PH 10 થી ઉપર અને તાપમાન 35 ° સે (50 ° સે નીચે) થી ઉપર રાખો, જેથી ગંદા પાણીના તબક્કામાં NH4 શોષણ પ્રવાહી તબક્કાના સ્થળાંતર સુધી સતત NH3 બનશે. પરિણામે, ગંદા પાણીની બાજુમાં એમોનિયા નાઇટ્રોજનની સાંદ્રતા સતત ઘટતી ગઈ. એસિડ શોષણ પ્રવાહી તબક્કો, કારણ કે તેમાં ફક્ત એસિડ અને NH4- હોય છે, તે ખૂબ જ શુદ્ધ એમોનિયમ મીઠું બનાવે છે, અને સતત પરિભ્રમણ પછી ચોક્કસ સાંદ્રતા સુધી પહોંચે છે, જેને રિસાયકલ કરી શકાય છે. એક તરફ, આ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ ગંદા પાણીમાં એમોનિયા નાઇટ્રોજનના નિરાકરણ દરમાં ઘણો સુધારો કરી શકે છે, અને બીજી તરફ, તે ગંદા પાણીના શુદ્ધિકરણ પ્રણાલીના કુલ સંચાલન ખર્ચને ઘટાડી શકે છે.

②ઇલેક્ટ્રોડાયલિસિસ પદ્ધતિ

ઇલેક્ટ્રોડાયલિસિસ એ પટલ જોડીઓ વચ્ચે વોલ્ટેજ લાગુ કરીને જલીય દ્રાવણમાંથી ઓગળેલા ઘન પદાર્થોને દૂર કરવાની એક પદ્ધતિ છે. વોલ્ટેજની ક્રિયા હેઠળ, એમોનિયા-નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીમાં એમોનિયા આયનો અને અન્ય આયનો એમોનિયા ધરાવતા સંકેન્દ્રિત પાણીમાં પટલ દ્વારા સમૃદ્ધ થાય છે, જેથી દૂર કરવાનો હેતુ પ્રાપ્ત થાય.

ઇલેક્ટ્રોડાયલિસિસ પદ્ધતિનો ઉપયોગ એમોનિયા નાઇટ્રોજનની ઊંચી સાંદ્રતાવાળા અકાર્બનિક ગંદા પાણીને સારવાર આપવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો અને સારા પરિણામો પ્રાપ્ત થયા હતા. 2000-3000mg/L એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણી માટે, એમોનિયા નાઇટ્રોજનનો નિકાલ દર 85% થી વધુ હોઈ શકે છે, અને કેન્દ્રિત એમોનિયા પાણી 8.9% મેળવી શકાય છે. ઇલેક્ટ્રોડાયલિસિસના સંચાલન દરમિયાન વપરાતી વીજળીની માત્રા ગંદા પાણીમાં એમોનિયા નાઇટ્રોજનની માત્રાના પ્રમાણસર છે. ગંદા પાણીનું ઇલેક્ટ્રોડાયલિસિસ ટ્રીટમેન્ટ pH મૂલ્ય, તાપમાન અને દબાણ દ્વારા મર્યાદિત નથી, અને તે ચલાવવા માટે સરળ છે.

પટલ અલગ કરવાના ફાયદાઓમાં એમોનિયા નાઇટ્રોજનની ઉચ્ચ પુનઃપ્રાપ્તિ, સરળ કામગીરી, સ્થિર સારવાર અસર અને કોઈ ગૌણ પ્રદૂષણ નથી. જો કે, ઉચ્ચ-સાંદ્રતાવાળા એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીની સારવારમાં, ડિમોનિયેટેડ પટલ સિવાય, અન્ય પટલ સરળતાથી સ્કેલ અને ક્લોગ થાય છે, અને પુનર્જીવન અને બેકવોશિંગ વારંવાર થાય છે, જેનાથી સારવાર ખર્ચમાં વધારો થાય છે. તેથી, આ પદ્ધતિ પ્રીટ્રીટમેન્ટ અથવા ઓછી સાંદ્રતાવાળા એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણી માટે વધુ યોગ્ય છે.

③ આયન વિનિમય પદ્ધતિ

આયન વિનિમય પદ્ધતિ એ એમોનિયા આયનોના મજબૂત પસંદગીયુક્ત શોષણ સાથેના પદાર્થોનો ઉપયોગ કરીને ગંદા પાણીમાંથી એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાની એક પદ્ધતિ છે. સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા શોષણ પદાર્થો સક્રિય કાર્બન, ઝીઓલાઇટ, મોન્ટમોરિલોનાઇટ અને એક્સચેન્જ રેઝિન છે. ઝીઓલાઇટ એ ત્રિ-પરિમાણીય અવકાશી માળખું, નિયમિત છિદ્ર માળખું અને છિદ્રો સાથેનો સિલિકો-એલ્યુમિનેટનો એક પ્રકાર છે, જેમાંથી ક્લિનોપ્ટીલોલાઇટમાં એમોનિયા આયન માટે મજબૂત પસંદગીયુક્ત શોષણ ક્ષમતા અને ઓછી કિંમત છે, તેથી તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે એન્જિનિયરિંગમાં એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણી માટે શોષણ સામગ્રી તરીકે થાય છે. ક્લિનોપ્ટીલોલાઇટની સારવાર અસરને અસર કરતા પરિબળોમાં કણોનું કદ, પ્રભાવશાળી એમોનિયા નાઇટ્રોજન સાંદ્રતા, સંપર્ક સમય, pH મૂલ્ય વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

એમોનિયા નાઇટ્રોજન પર ઝીઓલાઇટની શોષણ અસર સ્પષ્ટ છે, ત્યારબાદ રેનાઇટ આવે છે, અને માટી અને સિરામાઇટની અસર નબળી છે. ઝીઓલાઇટમાંથી એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાનો મુખ્ય રસ્તો આયન વિનિમય છે, અને ભૌતિક શોષણ અસર ખૂબ જ ઓછી છે. સિરામાઇટ, માટી અને રેનાઇટની આયન વિનિમય અસર ભૌતિક શોષણ અસર જેવી જ છે. 15-35℃ ની રેન્જમાં તાપમાનમાં વધારા સાથે ચાર ફિલર્સની શોષણ ક્ષમતામાં ઘટાડો થયો, અને 3-9 ની રેન્જમાં pH મૂલ્યમાં વધારા સાથે વધારો થયો. 6 કલાકના ઓસિલેશન પછી શોષણ સંતુલન પ્રાપ્ત થયું.

ઝીઓલાઇટ શોષણ દ્વારા લેન્ડફિલ લીચેટમાંથી એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાની શક્યતાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. પ્રાયોગિક પરિણામો દર્શાવે છે કે ઝીઓલાઇટના દરેક ગ્રામમાં 15.5 મિલિગ્રામ એમોનિયા નાઇટ્રોજનની મર્યાદિત શોષણ ક્ષમતા હોય છે, જ્યારે ઝીઓલાઇટ કણનું કદ 30-16 મેશ હોય છે, ત્યારે એમોનિયા નાઇટ્રોજનનો દૂર કરવાનો દર 78.5% સુધી પહોંચે છે, અને તે જ શોષણ સમય, માત્રા અને ઝીઓલાઇટ કણના કદ હેઠળ, પ્રભાવશાળી એમોનિયા નાઇટ્રોજન સાંદ્રતા જેટલી ઊંચી હોય છે, શોષણ દર તેટલો ઊંચો હોય છે, અને ઝીઓલાઇટ માટે શોષક તરીકે લીચેટમાંથી એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવું શક્ય છે. તે જ સમયે, એ નિર્દેશ કરવામાં આવે છે કે ઝીઓલાઇટ દ્વારા એમોનિયા નાઇટ્રોજનનો શોષણ દર ઓછો છે, અને વ્યવહારિક કામગીરીમાં ઝીઓલાઇટ માટે સંતૃપ્તિ શોષણ ક્ષમતા સુધી પહોંચવું મુશ્કેલ છે.

સિમ્યુલેટેડ ગામડાના ગટરમાં નાઇટ્રોજન, COD અને અન્ય પ્રદૂષકો પર જૈવિક ઝીઓલાઇટ બેડની દૂર કરવાની અસરનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. પરિણામો દર્શાવે છે કે જૈવિક ઝીઓલાઇટ બેડ દ્વારા એમોનિયા નાઇટ્રોજન દૂર કરવાનો દર 95% થી વધુ છે, અને નાઈટ્રેટ નાઇટ્રોજન દૂર કરવાથી હાઇડ્રોલિક રહેઠાણ સમય ખૂબ પ્રભાવિત થાય છે.

આયન વિનિમય પદ્ધતિમાં નાના રોકાણ, સરળ પ્રક્રિયા, અનુકૂળ કામગીરી, ઝેર અને તાપમાન પ્રત્યે અસંવેદનશીલતા અને પુનર્જીવન દ્વારા ઝીઓલાઇટનો ફરીથી ઉપયોગ જેવા ફાયદા છે. જો કે, ઉચ્ચ-સાંદ્રતાવાળા એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીની સારવાર કરતી વખતે, પુનર્જીવન વારંવાર થાય છે, જે કામગીરીમાં અસુવિધા લાવે છે, તેથી તેને અન્ય એમોનિયા નાઇટ્રોજન સારવાર પદ્ધતિઓ સાથે જોડવાની જરૂર છે, અથવા ઓછી સાંદ્રતાવાળા એમોનિયા નાઇટ્રોજન ગંદા પાણીની સારવાર માટે ઉપયોગ કરવાની જરૂર છે.

જથ્થાબંધ 4A ઝીઓલાઇટ ઉત્પાદક અને સપ્લાયર | EVERBRIGHT (cnchemist.com)