पाण्यातून अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्यासाठीचे रसायन आणि प्रक्रिया

१. अमोनिया नायट्रोजन म्हणजे काय?

अमोनिया नायट्रोजन म्हणजे मुक्त अमोनिया (किंवा नॉन-आयनिक अमोनिया, NH3) किंवा आयनिक अमोनिया (NH4+) या स्वरूपातील अमोनिया होय. यामध्ये pH जास्त असतो आणि मुक्त अमोनियाचे प्रमाण जास्त असते; याउलट, अमोनियम क्षाराचे प्रमाण जास्त असते.

अमोनिया नायट्रोजन हे पाण्यातील एक पोषक तत्व आहे, ज्यामुळे पाण्याचे सुपोषण होऊ शकते आणि ते पाण्यातील मुख्य ऑक्सिजन वापरणारे प्रदूषक आहे, जे मासे आणि काही जलचरांसाठी विषारी असते.

जलीय जीवांवर अमोनिया नायट्रोजनचा मुख्य हानिकारक परिणाम म्हणजे मुक्त अमोनिया, ज्याची विषारीता अमोनियम क्षारापेक्षा कित्येक पटींनी जास्त असते आणि क्षारता वाढल्याने ती वाढते. अमोनिया नायट्रोजनची विषारीता स्विमिंग पूलच्या पाण्याच्या pH मूल्याशी आणि तापमानाशी जवळून संबंधित आहे; सर्वसाधारणपणे, pH मूल्य आणि पाण्याचे तापमान जितके जास्त असेल, तितकी विषारीता अधिक तीव्र असते.

अमोनियाचे प्रमाण निश्चित करण्यासाठी सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या अंदाजे संवेदनशीलतेच्या दोन रंगमापन पद्धती म्हणजे क्लासिकल नेस्लर अभिकर्मक पद्धत आणि फिनॉल-हायपोक्लोराइट पद्धत. अमोनियाचे प्रमाण निश्चित करण्यासाठी अनुमापन आणि विद्युत पद्धतींचाही सामान्यतः वापर केला जातो; जेव्हा अमोनिया नायट्रोजनचे प्रमाण जास्त असते, तेव्हा ऊर्ध्वपातन अनुमापन पद्धतीचाही वापर केला जाऊ शकतो. (राष्ट्रीय मानकांमध्ये नाथ अभिकर्मक पद्धत, सॅलिसिलिक ॲसिड स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री, ऊर्ध्वपातन-अनुमापन पद्धत यांचा समावेश आहे)

२. भौतिक आणि रासायनिक नायट्रोजन काढण्याची प्रक्रिया

① रासायनिक अवक्षेपण पद्धत

रासायनिक अवक्षेपण पद्धत, जिला एमएपी (MAP) अवक्षेपण पद्धत असेही म्हणतात, यामध्ये अमोनिया नायट्रोजन असलेल्या सांडपाण्यात मॅग्नेशियम आणि फॉस्फोरिक आम्ल किंवा हायड्रोजन फॉस्फेट मिसळले जाते. यामुळे सांडपाण्यातील NH4+ ची जलीय द्रावणातील Mg+ आणि PO4- सोबत अभिक्रिया होऊन अमोनियम मॅग्नेशियम फॉस्फेटचा अवक्षेप तयार होतो, ज्याचे रेणूसूत्र MgNH4P04.6H20 आहे, आणि अशाप्रकारे अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा उद्देश साध्य होतो. मॅग्नेशियम अमोनियम फॉस्फेट, जे सामान्यतः स्ट्रुव्हाइट म्हणून ओळखले जाते, त्याचा उपयोग खत, माती सुधारक किंवा बांधकाम साहित्यासाठी अग्निरोधक म्हणून केला जाऊ शकतो. अभिक्रियेचे समीकरण खालीलप्रमाणे आहे:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

रासायनिक अवक्षेपणाच्या उपचार परिणामावर परिणाम करणारे मुख्य घटक म्हणजे pH मूल्य, तापमान, अमोनिया नायट्रोजनची सांद्रता आणि मोलर गुणोत्तर (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)). निकालांवरून असे दिसून येते की, जेव्हा pH मूल्य १० असते आणि मॅग्नेशियम, नायट्रोजन व फॉस्फरसचे मोलर गुणोत्तर १.२:१:१.२ असते, तेव्हा उपचाराचा परिणाम अधिक चांगला असतो.

मॅग्नेशियम क्लोराईड आणि डायसोडियम हायड्रोजन फॉस्फेट अवक्षेपक म्हणून वापरल्याने, असे दिसून येते की जेव्हा pH मूल्य 9.5 असते आणि मॅग्नेशियम, नायट्रोजन आणि फॉस्फरसचे मोलर प्रमाण 1.2:1:1 असते तेव्हा उपचाराचा प्रभाव अधिक चांगला असतो.

निकालांवरून असे दिसून येते की MgC12+Na3PO4.12H20 हे इतर अवक्षेपक संयोजनांपेक्षा श्रेष्ठ आहे. जेव्हा pH मूल्य 10.0, तापमान 30℃, n(Mg+) : n(NH4+) : n(PO4-)= 1:1:1 असते, तेव्हा 30 मिनिटे ढवळल्यानंतर सांडपाण्यातील अमोनिया नायट्रोजनची वस्तुमान सांद्रता प्रक्रियेपूर्वीच्या 222mg/L वरून 17mg/L पर्यंत कमी होते आणि निष्कासन दर 92.3% आहे.

उच्च सांद्रतेच्या औद्योगिक अमोनिया नायट्रोजन सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी रासायनिक अवक्षेपण पद्धत आणि द्रव पडदा पद्धत एकत्रितपणे वापरण्यात आल्या. अवक्षेपण प्रक्रियेच्या अनुकूलनाच्या परिस्थितीत, अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा दर ९८.१% पर्यंत पोहोचला, आणि त्यानंतर द्रव पडदा पद्धतीद्वारे पुढील प्रक्रिया करून अमोनिया नायट्रोजनची सांद्रता ०.००५ ग्रॅम/लिटर पर्यंत कमी करण्यात आली, ज्यामुळे राष्ट्रीय प्रथम-श्रेणी उत्सर्जन मानक गाठले गेले.

फॉस्फेटच्या प्रभावाखाली, Mg+ व्यतिरिक्त इतर द्विसंयुजी धातू आयनांचा (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) अमोनिया नायट्रोजनवरील निष्कासन परिणाम तपासण्यात आला. अमोनियम सल्फेट सांडपाण्यासाठी CaSO4 अवक्षेपण-MAP अवक्षेपणाची एक नवीन प्रक्रिया प्रस्तावित करण्यात आली. निकालांवरून असे दिसून येते की पारंपरिक NaOH नियामकाच्या जागी चुन्याचा वापर केला जाऊ शकतो.

रासायनिक अवक्षेपण पद्धतीचा फायदा हा आहे की, जेव्हा सांडपाण्यातील अमोनिया नायट्रोजनचे प्रमाण जास्त असते, तेव्हा जैविक पद्धत, ब्रेक पॉइंट क्लोरीनेशन पद्धत, मेम्ब्रेन सेपरेशन पद्धत, आयन एक्सचेंज पद्धत इत्यादींसारख्या इतर पद्धतींचा वापर मर्यादित असतो. अशा वेळी, पूर्व-प्रक्रियेसाठी रासायनिक अवक्षेपण पद्धतीचा वापर केला जाऊ शकतो. रासायनिक अवक्षेपण पद्धतीची निर्मूलन कार्यक्षमता अधिक चांगली असते, ती तापमानाच्या मर्यादेत येत नाही आणि तिची कार्यपद्धती सोपी असते. मॅग्नेशियम अमोनियम फॉस्फेट असलेला अवक्षेपित गाळ मिश्र खत म्हणून वापरून कचऱ्याचा सदुपयोग साधता येतो, ज्यामुळे खर्चाचा काही भाग भरून निघतो; जर फॉस्फेटयुक्त सांडपाणी निर्माण करणारे काही औद्योगिक उपक्रम आणि क्षारयुक्त खारे पाणी (ब्राइन) निर्माण करणारे उपक्रम यांच्यासोबत याचा वापर करता आला, तर औषधनिर्माण खर्चात बचत होऊ शकते आणि मोठ्या प्रमाणावर वापर सुलभ होऊ शकतो.

रासायनिक अवक्षेपण पद्धतीचा तोटा हा आहे की, अमोनियम मॅग्नेशियम फॉस्फेटच्या विद्राव्यता गुणांकावरील निर्बंधामुळे, सांडपाण्यातील अमोनिया नायट्रोजन एका विशिष्ट सांद्रतेपर्यंत पोहोचल्यानंतर, निर्मूलनाचा परिणाम स्पष्ट दिसत नाही आणि गुंतवणुकीचा खर्च मोठ्या प्रमाणात वाढतो. त्यामुळे, प्रगत उपचारांसाठी योग्य असलेल्या इतर पद्धतींसोबतच रासायनिक अवक्षेपण पद्धतीचा वापर केला पाहिजे. यामध्ये वापरल्या जाणाऱ्या अभिकारकांचे प्रमाण जास्त असते, गाळ मोठ्या प्रमाणात तयार होतो आणि उपचाराचा खर्चही जास्त असतो. रसायने देताना क्लोराईड आयन आणि अवशिष्ट फॉस्फरसच्या प्रवेशामुळे दुय्यम प्रदूषण सहजपणे होऊ शकते.

घाऊक ॲल्युमिनियम सल्फेट उत्पादक आणि पुरवठादार | एव्हरब्राईट (cnchemist.com)

घाऊक डायबेसिक सोडियम फॉस्फेट उत्पादक आणि पुरवठादार | एव्हरब्राईट (cnchemist.com)

②ब्लो ऑफ पद्धत

ब्लोइंग पद्धतीद्वारे अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्यासाठी, pH मूल्य अल्कधर्मी केले जाते, जेणेकरून सांडपाण्यातील अमोनिया आयनचे अमोनियामध्ये रूपांतर होते, ज्यामुळे तो प्रामुख्याने मुक्त अमोनियाच्या स्वरूपात अस्तित्वात राहतो. त्यानंतर, वाहक वायूद्वारे हा मुक्त अमोनिया सांडपाण्यातून बाहेर काढला जातो, ज्यामुळे अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा उद्देश साध्य होतो. ब्लोइंगच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करणारे मुख्य घटक म्हणजे pH मूल्य, तापमान, वायू-द्रव गुणोत्तर, वायू प्रवाह दर, प्रारंभिक सांद्रता इत्यादी. सध्या, अमोनिया नायट्रोजनची उच्च सांद्रता असलेल्या सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी ब्लो-ऑफ पद्धतीचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.

ब्लो-ऑफ पद्धतीद्वारे लँडफिल लीचेटमधून अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा अभ्यास करण्यात आला. असे आढळून आले की, ब्लो-ऑफची कार्यक्षमता नियंत्रित करणारे मुख्य घटक म्हणजे तापमान, वायू-द्रव गुणोत्तर आणि pH मूल्य. जेव्हा पाण्याचे तापमान २५९० पेक्षा जास्त असते, वायू-द्रव गुणोत्तर सुमारे ३५०० असते आणि pH सुमारे १०.५ असतो, तेव्हा २०००-४०००mg/L इतकी जास्त अमोनिया नायट्रोजनची सांद्रता असलेल्या लँडफिल लीचेटसाठी काढण्याचा दर ९०% पेक्षा जास्त पोहोचू शकतो. निकालांवरून असे दिसून येते की, जेव्हा pH=११.५, स्ट्रिपिंग तापमान ८०°C आणि स्ट्रिपिंग वेळ १२० मिनिटे असते, तेव्हा सांडपाण्यातील अमोनिया नायट्रोजन काढण्याचा दर ९९.२% पर्यंत पोहोचू शकतो.

काउंटरकरंट ब्लोइंग-ऑफ टॉवरद्वारे उच्च सांद्रतेच्या अमोनिया नायट्रोजन सांडपाण्याची ब्लोइंग-ऑफ कार्यक्षमता तपासण्यात आली. निकालांवरून असे दिसून आले की, pH मूल्याच्या वाढीबरोबर ब्लोइंग-ऑफ कार्यक्षमता वाढते. वायू-द्रव गुणोत्तर जितके जास्त असते, तितकी अमोनिया स्ट्रिपिंग मास ट्रान्सफरची प्रेरक शक्ती जास्त असते आणि स्ट्रिपिंग कार्यक्षमता देखील वाढते.

ब्लोइंग पद्धतीद्वारे अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकणे प्रभावी, चालवायला सोपे आणि नियंत्रित करायला सोपे आहे. ब्लो केलेल्या अमोनिया नायट्रोजनचा वापर सल्फ्यूरिक ऍसिडसोबत शोषक म्हणून केला जाऊ शकतो आणि त्यातून निर्माण होणाऱ्या सल्फ्यूरिक ऍसिडच्या पैशाचा वापर खत म्हणून केला जाऊ शकतो. सध्या भौतिक आणि रासायनिक नायट्रोजन काढून टाकण्यासाठी ब्लो-ऑफ पद्धत हे एक सामान्यपणे वापरले जाणारे तंत्रज्ञान आहे. तथापि, ब्लो-ऑफ पद्धतीचे काही तोटे आहेत, जसे की ब्लो-ऑफ टॉवरमध्ये वारंवार क्षार साचणे, कमी तापमानात अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याची कमी कार्यक्षमता आणि ब्लो-ऑफ वायूमुळे होणारे दुय्यम प्रदूषण. उच्च-घनतेच्या अमोनिया नायट्रोजन सांडपाण्यावर पूर्व-प्रक्रिया करण्यासाठी ब्लो-ऑफ पद्धत सामान्यतः इतर अमोनिया नायट्रोजन सांडपाणी प्रक्रिया पद्धतींसोबत एकत्रितपणे वापरली जाते.

③ब्रेक पॉइंट क्लोरीनेशन

ब्रेक पॉइंट क्लोरीनेशनद्वारे अमोनिया काढून टाकण्याची प्रक्रिया अशी आहे की, क्लोरीन वायू अमोनियासोबत अभिक्रिया करून निरुपद्रवी नायट्रोजन वायू तयार करतो आणि N2 वातावरणात निघून जातो, ज्यामुळे अभिक्रियेचा स्रोत उजवीकडे चालू राहतो. अभिक्रियेचे सूत्र आहे:

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

जेव्हा क्लोरीन वायू सांडपाण्यात एका विशिष्ट बिंदूपर्यंत सोडला जातो, तेव्हा पाण्यातील मुक्त क्लोरीनचे प्रमाण कमी असते आणि अमोनियाची संहती शून्य असते. जेव्हा क्लोरीन वायूचे प्रमाण हा बिंदू ओलांडते, तेव्हा पाण्यातील मुक्त क्लोरीनचे प्रमाण वाढते, म्हणून या बिंदूला 'ब्रेक पॉइंट' म्हणतात आणि या अवस्थेतील क्लोरीनीकरणाला 'ब्रेक पॉइंट क्लोरीनीकरण' म्हणतात.

अमोनिया नायट्रोजन ब्लोइंगनंतर ड्रिलिंगच्या सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी ब्रेक पॉइंट क्लोरिनेशन पद्धत वापरली जाते आणि या प्रक्रियेचा परिणाम हा पूर्व-उपचार अमोनिया नायट्रोजन ब्लोइंग प्रक्रियेवर थेट अवलंबून असतो. जेव्हा सांडपाण्यातील ७०% अमोनिया नायट्रोजन ब्लोइंग प्रक्रियेद्वारे काढून टाकला जातो आणि नंतर ब्रेक पॉइंट क्लोरिनेशनद्वारे त्यावर प्रक्रिया केली जाते, तेव्हा सांडपाण्यातील अमोनिया नायट्रोजनची वस्तुमान सांद्रता १५ मिग्रॅ/लिटर पेक्षा कमी असते. झांग शेंगली आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी १०० मिग्रॅ/लिटर वस्तुमान सांद्रता असलेल्या कृत्रिम अमोनिया नायट्रोजन सांडपाण्याला संशोधनाचा विषय म्हणून घेतले आणि त्यांच्या संशोधनाच्या निकालांवरून असे दिसून आले की, सोडियम हायपोक्लोराइटच्या ऑक्सिडेशनद्वारे अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्यावर परिणाम करणारे मुख्य आणि दुय्यम घटक म्हणजे क्लोरीन आणि अमोनिया नायट्रोजनचे प्रमाण गुणोत्तर, अभिक्रियेचा कालावधी आणि पीएच मूल्य हे होते.

ब्रेक पॉइंट क्लोरिनेशन पद्धतीमध्ये नायट्रोजन काढून टाकण्याची कार्यक्षमता जास्त असते, काढून टाकण्याचा दर १००% पर्यंत पोहोचू शकतो आणि सांडपाण्यातील अमोनियाचे प्रमाण शून्यावर आणले जाऊ शकते. याचा परिणाम स्थिर असतो आणि तापमानावर अवलंबून नसतो; यासाठी कमी गुंतवणुकीची उपकरणे लागतात, प्रतिसाद जलद आणि पूर्ण असतो; तसेच जलस्रोतांचे निर्जंतुकीकरण करण्याचा याचा परिणाम होतो. ब्रेक पॉइंट क्लोरिनेशन पद्धतीच्या वापराची व्याप्ती अशी आहे की, सांडपाण्यातील अमोनिया नायट्रोजनचे प्रमाण ४०mg/L पेक्षा कमी असते, त्यामुळे ही पद्धत प्रामुख्याने अमोनिया नायट्रोजनयुक्त सांडपाण्यावर प्रगत प्रक्रिया करण्यासाठी वापरली जाते. सुरक्षित वापर आणि साठवणुकीची आवश्यकता जास्त असते, प्रक्रियेचा खर्च जास्त असतो आणि उप-उत्पादने क्लोरामाइन्स व क्लोरिनेटेड सेंद्रिय पदार्थ दुय्यम प्रदूषणास कारणीभूत ठरतात.

④ उत्प्रेरक ऑक्सिडेशन पद्धत

उत्प्रेरकाच्या क्रियेद्वारे, विशिष्ट तापमान आणि दाबाखाली, हवेच्या ऑक्सिडेशनद्वारे, सांडपाण्यातील सेंद्रिय पदार्थ आणि अमोनियाचे ऑक्सिडेशन करून त्यांचे CO2, N2 आणि H2O सारख्या निरुपद्रवी पदार्थांमध्ये विघटन केले जाते, ज्यामुळे शुद्धीकरणाचा उद्देश साध्य होतो.

उत्प्रेरकीय ऑक्सिडीकरणाच्या परिणामावर परिणाम करणारे घटक म्हणजे उत्प्रेरकाची वैशिष्ट्ये, तापमान, अभिक्रियेचा कालावधी, pH मूल्य, अमोनिया नायट्रोजनची संहती, दाब, ढवळण्याची तीव्रता इत्यादी.

ओझोनेटेड अमोनिया नायट्रोजनच्या विघटन प्रक्रियेचा अभ्यास करण्यात आला. निकालांवरून असे दिसून आले की, जेव्हा pH मूल्य वाढले, तेव्हा तीव्र ऑक्सिडेशन क्षमता असलेला एक प्रकारचा HO रॅडिकल तयार झाला आणि ऑक्सिडेशनचा दर लक्षणीयरीत्या वाढला. अभ्यासातून असे दिसून येते की ओझोन अमोनिया नायट्रोजनचे नायट्राइटमध्ये आणि नायट्राइटचे नायट्रेटमध्ये ऑक्सिडेशन करू शकतो. पाण्यातील अमोनिया नायट्रोजनची सांद्रता वेळेनुसार कमी होते आणि अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा दर सुमारे ८२% आहे. अमोनिया नायट्रोजनयुक्त सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी CuO-Mn02-Ce02 हा संयुक्त उत्प्रेरक म्हणून वापरण्यात आला. प्रायोगिक निकालांवरून असे दिसून येते की नव्याने तयार केलेल्या संयुक्त उत्प्रेरकाची ऑक्सिडेशन क्रियाशीलता लक्षणीयरीत्या सुधारली आहे आणि प्रक्रियेसाठी योग्य परिस्थिती २५५℃, ४.२ MPa आणि pH=१०.८ आहे. १०२३ mg/L च्या प्रारंभिक सांद्रतेच्या अमोनिया नायट्रोजनयुक्त सांडपाण्यावर प्रक्रिया करताना, १५० मिनिटांच्या आत अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा दर ९८% पर्यंत पोहोचू शकतो, ज्यामुळे राष्ट्रीय दुय्यम (५० mg/L) विसर्जन मानकांची पूर्तता होते.

सल्फ्यूरिक आम्लाच्या द्रावणातील अमोनिया नायट्रोजनच्या विघटनाच्या दराचा अभ्यास करून, झिओलाइट-आधारित TiO2 प्रकाश-उत्प्रेरकाच्या उत्प्रेरक कामगिरीची तपासणी करण्यात आली. निकालांवरून असे दिसून येते की, TiO2/झिओलाइट प्रकाश-उत्प्रेरकाची इष्टतम मात्रा 1.5 ग्रॅम/लिटर आहे आणि अतिनील किरणांच्या उपस्थितीत अभिक्रियेचा कालावधी 4 तास आहे. सांडपाण्यातून अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा दर 98.92% पर्यंत पोहोचू शकतो. अतिनील प्रकाशाखाली फिनॉल आणि अमोनिया नायट्रोजनवर उच्च लोह आणि नॅनो-चिन डायऑक्साइडच्या निष्कासन परिणामाचा अभ्यास करण्यात आला. निकालांवरून असे दिसून येते की, जेव्हा 50 मिग्रॅ/लिटर सांद्रतेच्या अमोनिया नायट्रोजन द्रावणावर pH = 9.0 लागू केला जातो, तेव्हा अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा दर 97.5% असतो, जो केवळ उच्च लोह किंवा केवळ चिन डायऑक्साइडच्या तुलनेत अनुक्रमे 7.8% आणि 22.5% जास्त आहे.

उत्प्रेरक ऑक्सिडेशन पद्धतीचे फायदे म्हणजे उच्च शुद्धीकरण कार्यक्षमता, सोपी प्रक्रिया, कमी तळाची जागा इत्यादी, आणि तिचा वापर अनेकदा उच्च सांद्रतेच्या अमोनिया नायट्रोजन सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी केला जातो. या पद्धतीच्या वापरामध्ये येणारी अडचण म्हणजे उत्प्रेरकाचे नुकसान कसे टाळावे आणि उपकरणांचे गंजण्यापासून संरक्षण कसे करावे.

⑤विद्युत रासायनिक ऑक्सिडेशन पद्धत

इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सिडेशन पद्धत म्हणजे उत्प्रेरक क्रियेसह इलेक्ट्रोऑक्सिडेशनचा वापर करून पाण्यातील प्रदूषक काढून टाकण्याची पद्धत होय. विद्युत प्रवाह घनता, इनलेट प्रवाह दर, आउटलेट वेळ आणि पॉइंट सोल्यूशन वेळ हे प्रभावित करणारे घटक आहेत.

फिरत्या प्रवाही इलेक्ट्रोलाइटिक सेलमध्ये अमोनिया-नायट्रोजनयुक्त सांडपाण्याचे इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सिडेशन अभ्यासले गेले, जिथे पॉझिटिव्ह म्हणजे Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 नेटवर्क विद्युत प्रवाह आणि निगेटिव्ह म्हणजे Ti नेटवर्क विद्युत प्रवाह आहे. निकालांवरून असे दिसून येते की, जेव्हा क्लोराईड आयनची सांद्रता ४०० मिग्रॅ/लिटर, अमोनिया नायट्रोजनची सुरुवातीची सांद्रता ४० मिग्रॅ/लिटर, आत येणाऱ्या प्रवाहाचा दर ६०० मि.ली./मिनिट, विद्युत प्रवाहाची घनता २० मि.अँ./सेमी आणि इलेक्ट्रोलाइटिक वेळ ९० मिनिटे असते, तेव्हा अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा दर ९९.३७% असतो. यावरून असे दिसून येते की अमोनिया-नायट्रोजनयुक्त सांडपाण्याच्या इलेक्ट्रोलाइटिक ऑक्सिडेशनला एक चांगली उपयोजन क्षमता आहे.

३. जैवरासायनिक नायट्रोजन काढण्याची प्रक्रिया

① संपूर्ण नायट्रीफिकेशन आणि डीनायट्रीफिकेशन

संपूर्ण-प्रक्रिया नायट्रीफिकेशन आणि डीनायट्रीफिकेशन ही एक प्रकारची जैविक पद्धत आहे जी सध्या बऱ्याच काळापासून मोठ्या प्रमाणावर वापरली जात आहे. ही पद्धत विविध सूक्ष्मजीवांच्या क्रियेखाली नायट्रीफिकेशन आणि डीनायट्रीफिकेशन यांसारख्या अभिक्रियांच्या मालिकेद्वारे सांडपाण्यातील अमोनिया नायट्रोजनचे नायट्रोजनमध्ये रूपांतर करते, जेणेकरून सांडपाणी शुद्धीकरणाचा उद्देश साध्य होतो. अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्यासाठी नायट्रीफिकेशन आणि डीनायट्रीफिकेशनची प्रक्रिया दोन टप्प्यांतून जाणे आवश्यक आहे:

नायट्रीफिकेशन अभिक्रिया: नायट्रीफिकेशन अभिक्रिया वायुजीवी स्वयंपोषी सूक्ष्मजीवांद्वारे पूर्ण होते. वायुजीवी अवस्थेत, अजैविक नायट्रोजनचा वापर नायट्रोजन स्रोत म्हणून NH4+ चे NO2- मध्ये रूपांतर करण्यासाठी केला जातो आणि नंतर त्याचे NO3- मध्ये ऑक्सिडीकरण होते. नायट्रीफिकेशन प्रक्रियेचे दोन टप्पे आहेत. दुसऱ्या टप्प्यात, नायट्रीफायिंग जीवाणूंद्वारे नायट्राइटचे नायट्रेट (NO3-) मध्ये रूपांतर होते.

डीनायट्रिफिकेशन अभिक्रिया: डीनायट्रिफिकेशन अभिक्रिया ही एक प्रक्रिया आहे ज्यामध्ये डीनायट्रिफायिंग जीवाणू हायपोक्सियाच्या (ऑक्सिजनच्या कमतरतेच्या) स्थितीत नायट्राइट नायट्रोजन आणि नायट्रेट नायट्रोजनचे वायुरूप नायट्रोजनमध्ये (N2) रूपांतर करतात. डीनायट्रिफायिंग जीवाणू हे परपोषी सूक्ष्मजीव आहेत, ज्यापैकी बहुतेक उभयपोषी जीवाणूंच्या गटात मोडतात. हायपोक्सियाच्या स्थितीत, ते ऊर्जा मिळवण्यासाठी आणि स्वतःचे ऑक्सिडीकरण व स्थिरीकरण करण्यासाठी, नायट्रेटमधील ऑक्सिजनचा इलेक्ट्रॉन स्वीकारक म्हणून आणि सेंद्रिय पदार्थांचा (सांडपाण्यातील BOD घटक) इलेक्ट्रॉन दाता म्हणून वापर करतात.

संपूर्ण प्रक्रियेच्या नायट्रिफिकेशन आणि डीनायट्रिफिकेशन अभियांत्रिकी अनुप्रयोगांमध्ये प्रामुख्याने AO, A2O, ऑक्सिडेशन डिच इत्यादींचा समावेश होतो, जी जैविक नायट्रोजन निर्मूलन उद्योगात वापरली जाणारी अधिक प्रगत पद्धत आहे.

संपूर्ण नायट्रिफिकेशन आणि डीनायट्रिफिकेशन पद्धतीचे फायदे म्हणजे स्थिर परिणाम, सोपी कार्यप्रणाली, कोणतेही दुय्यम प्रदूषण नाही आणि कमी खर्च. या पद्धतीचे काही तोटे देखील आहेत, जसे की सांडपाण्यातील C/N गुणोत्तर कमी असताना कार्बन स्रोत टाकावा लागतो, तापमानाची आवश्यकता तुलनेने कडक असते, कमी तापमानात कार्यक्षमता कमी असते, जागा मोठी लागते, ऑक्सिजनची मागणी जास्त असते, आणि जड धातूंच्या आयनांसारख्या काही हानिकारक पदार्थांचा सूक्ष्मजीवांवर दाब टाकणारा परिणाम होतो, जे जैविक पद्धत राबवण्यापूर्वी काढून टाकणे आवश्यक असते. याव्यतिरिक्त, सांडपाण्यातील अमोनिया नायट्रोजनच्या उच्च सांद्रतेचा देखील नायट्रिफिकेशन प्रक्रियेवर प्रतिबंधात्मक परिणाम होतो. म्हणून, उच्च-सांद्रतेच्या अमोनिया नायट्रोजन सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यापूर्वी पूर्व-प्रक्रिया केली पाहिजे, जेणेकरून सांडपाण्यातील अमोनिया नायट्रोजनची सांद्रता ५००mg/L पेक्षा कमी राहील. पारंपरिक जैविक पद्धत घरगुती सांडपाणी, रासायनिक सांडपाणी इत्यादी सेंद्रिय पदार्थ असलेल्या कमी सांद्रतेच्या अमोनिया नायट्रोजन सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी योग्य आहे.

② एकाच वेळी होणारे नायट्रिफिकेशन आणि डीनायट्रिफिकेशन (SND)

जेव्हा नायट्रिफिकेशन आणि डीनायट्रिफिकेशन एकाच रिॲक्टरमध्ये एकत्र केले जातात, तेव्हा त्याला एकाच वेळी होणारे पचन आणि डीनायट्रिफिकेशन (SND) म्हणतात. सांडपाण्यातील विरघळलेला ऑक्सिजन विसरणाच्या दरामुळे मर्यादित होतो, ज्यामुळे सूक्ष्मजैविक फ्लॉक किंवा बायोफिल्मवरील सूक्ष्म-पर्यावरण क्षेत्रात विरघळलेल्या ऑक्सिजनचा प्रवणता (gradient) तयार होतो. हा प्रवणता सूक्ष्मजैविक फ्लॉक किंवा बायोफिल्मच्या बाह्य पृष्ठभागावर वायवीय नायट्रिफायिंग जीवाणू आणि अमोनिया निर्माण करणाऱ्या जीवाणूंच्या वाढीसाठी आणि प्रसारासाठी अनुकूल ठरतो. फ्लॉक किंवा मेम्ब्रेनमध्ये जितके खोलवर जाल, तितकी विरघळलेल्या ऑक्सिजनची घनता कमी होते, ज्यामुळे अनॉक्सिक झोन तयार होतो, जिथे डीनायट्रिफायिंग जीवाणूंचे वर्चस्व असते. अशा प्रकारे एकाच वेळी पचन आणि डीनायट्रिफिकेशन प्रक्रिया घडते. एकाच वेळी पचन आणि डीनायट्रिफिकेशनवर परिणाम करणारे घटक म्हणजे पीएच मूल्य, तापमान, अल्कधर्मीता, सेंद्रिय कार्बन स्रोत, विरघळलेला ऑक्सिजन आणि गाळाचे वय.

कॅरोसेल ऑक्सिडेशन खंदकामध्ये एकाच वेळी नायट्रिफिकेशन/डीनायट्रिफिकेशन प्रक्रिया घडत होत्या, आणि कॅरोसेल ऑक्सिडेशन खंदकातील हवा खेळवणाऱ्या इम्पेलरमधील विरघळलेल्या ऑक्सिजनची घनता हळूहळू कमी झाली, तसेच खंदकाच्या खालच्या भागातील विरघळलेला ऑक्सिजन वरच्या भागापेक्षा कमी होता. चॅनलच्या प्रत्येक भागातील नायट्रेट नायट्रोजनच्या निर्मितीचा आणि वापराचा दर जवळपास समान आहे, आणि चॅनलमधील अमोनिया नायट्रोजनची घनता नेहमीच खूप कमी असते, यावरून असे दिसून येते की कॅरोसेल ऑक्सिडेशन चॅनलमध्ये नायट्रिफिकेशन आणि डीनायट्रिफिकेशन प्रक्रिया एकाच वेळी घडतात.

घरगुती सांडपाण्यावरील प्रक्रियेच्या अभ्यासात असे दिसून येते की, CODCr जितके जास्त असेल, तितके डीनायट्रिफिकेशन अधिक पूर्ण होते आणि एकूण नायट्रोजन (TN) काढून टाकण्याचे प्रमाण अधिक चांगले असते. एकाच वेळी होणाऱ्या नायट्रिफिकेशन आणि डीनायट्रिफिकेशन प्रक्रियेवर विरघळलेल्या ऑक्सिजनचा मोठा प्रभाव असतो. जेव्हा विरघळलेला ऑक्सिजन 0.5~2mg/L वर नियंत्रित केला जातो, तेव्हा एकूण नायट्रोजन काढून टाकण्याचा परिणाम चांगला असतो. त्याच वेळी, नायट्रिफिकेशन आणि डीनायट्रिफिकेशन पद्धतीमुळे रिॲक्टरची बचत होते, अभिक्रियेचा वेळ कमी होतो, ऊर्जेचा वापर कमी होतो, गुंतवणुकीची बचत होते आणि pH मूल्य स्थिर ठेवणे सोपे होते.

③ अल्प-अंतरावरील पचन आणि नायट्रीकरण

त्याच रिॲक्टरमध्ये, ऑक्सिजनयुक्त परिस्थितीत अमोनियाचे नायट्राइटमध्ये ऑक्सिडीकरण करण्यासाठी अमोनिया ऑक्सिडायझिंग जीवाणू वापरले जातात, आणि नंतर ऑक्सिजनच्या कमतरतेच्या परिस्थितीत सेंद्रिय पदार्थ किंवा बाह्य कार्बन स्रोताला इलेक्ट्रॉन दाता म्हणून वापरून नायट्राइटचे थेट डीनायट्रिफिकेशन करून नायट्रोजन तयार केले जाते. अल्प-अंतराच्या नायट्रिफिकेशन आणि डीनायट्रिफिकेशनवर परिणाम करणारे घटक म्हणजे तापमान, मुक्त अमोनिया, pH मूल्य आणि विरघळलेला ऑक्सिजन.

समुद्राचे पाणी नसलेल्या आणि ३०% समुद्राचे पाणी असलेल्या शहरी सांडपाण्यातील अल्प-श्रेणी नायट्रीफिकेशनवर तापमानाचा होणारा परिणाम. प्रायोगिक निष्कर्षांवरून असे दिसून येते की: समुद्राचे पाणी नसलेल्या शहरी सांडपाण्यासाठी, तापमान वाढवणे हे अल्प-श्रेणी नायट्रीफिकेशन साध्य करण्यास अनुकूल ठरते. जेव्हा घरगुती सांडपाण्यात समुद्राच्या पाण्याचे प्रमाण ३०% असते, तेव्हा मध्यम तापमानाच्या परिस्थितीत अल्प-श्रेणी नायट्रीफिकेशन अधिक चांगल्या प्रकारे साध्य करता येते. डेल्फ्ट युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजीने SHARON प्रक्रिया विकसित केली आहे, ज्यामध्ये उच्च तापमानाचा (सुमारे ३०-४०९०) वापर नायट्राइट जीवाणूंच्या वाढीसाठी अनुकूल असतो, ज्यामुळे नायट्राइट जीवाणू स्पर्धेतून बाहेर पडतात, तर गाळाचे वय नियंत्रित करून नायट्राइट जीवाणू नष्ट केले जातात, ज्यामुळे नायट्राइट अवस्थेत नायट्रीफिकेशनची अभिक्रिया घडते.

नायट्राइट जीवाणू आणि नायट्राइट जीवाणू यांच्यातील ऑक्सिजन आकर्षणाच्या फरकावर आधारित, गेंट मायक्रोबियल इकॉलॉजी लॅबोरेटरीने नायट्राइट जीवाणूंना नष्ट करण्यासाठी विरघळलेल्या ऑक्सिजनवर नियंत्रण ठेवून नायट्राइट नायट्रोजनचे संचयन साध्य करण्यासाठी ओलांड (OLAND) प्रक्रिया विकसित केली.

अल्प-श्रेणी नायट्रीफिकेशन आणि डीनायट्रीफिकेशनद्वारे कोकिंग सांडपाण्यावर केलेल्या प्रक्रियेच्या प्रायोगिक चाचणीच्या निकालांनुसार, जेव्हा येणाऱ्या पाण्यातील COD, अमोनिया नायट्रोजन, TN आणि फिनॉलची सांद्रता अनुक्रमे 1201.6, 510.4, 540.1 आणि 110.4 मिग्रॅ/लिटर असते, तेव्हा बाहेर जाणाऱ्या पाण्यातील COD, अमोनिया नायट्रोजन, TN आणि फिनॉलची सरासरी सांद्रता अनुक्रमे 197.1, 14.2, 181.5 आणि 0.4 मिग्रॅ/लिटर असते. संबंधित निर्मूलन दर अनुक्रमे 83.6%, 97.2%, 66.4% आणि 99.6% होते.

अल्प-अंतरावरील नायट्रीफिकेशन आणि डीनायट्रीफिकेशन प्रक्रिया नायट्रेटच्या टप्प्यातून जात नाही, ज्यामुळे जैविक नायट्रोजन निर्मूलनासाठी आवश्यक असलेल्या कार्बन स्रोताची बचत होते. कमी C/N गुणोत्तर असलेल्या अमोनिया नायट्रोजनयुक्त सांडपाण्यासाठी याचे काही विशिष्ट फायदे आहेत. अल्प-अंतरावरील नायट्रीफिकेशन आणि डीनायट्रीफिकेशनचे फायदे म्हणजे कमी गाळ, कमी अभिक्रिया वेळ आणि रिॲक्टरच्या आकारमानाची बचत. तथापि, अल्प-अंतरावरील नायट्रीफिकेशन आणि डीनायट्रीफिकेशनसाठी नायट्राइटचा स्थिर आणि दीर्घकाळ टिकणारा संचय आवश्यक असतो, त्यामुळे नायट्रीफायिंग जीवाणूंच्या क्रियेला प्रभावीपणे कसे रोखायचे हा मुख्य प्रश्न बनतो.

④ अवायुजीवी अमोनिया ऑक्सिडेशन

ॲनेरोबिक अ‍ॅमॉक्सिडेशन ही हायपोक्सियाच्या परिस्थितीत ऑटोट्रॉफिक बॅक्टेरियाद्वारे अमोनिया नायट्रोजनचे नायट्रोजनमध्ये थेट ऑक्सिडेशन होण्याची प्रक्रिया आहे, ज्यामध्ये नायट्रस नायट्रोजन किंवा नायट्रस नायट्रोजन इलेक्ट्रॉन स्वीकारणारा म्हणून काम करतो.

अ‍ॅनामॉक्सच्या जैविक क्रियेवर तापमान आणि पीएचच्या परिणामांचा अभ्यास करण्यात आला. निकालांवरून असे दिसून आले की, इष्टतम अभिक्रिया तापमान ३०℃ आणि पीएच मूल्य ७.८ होते. उच्च क्षारता आणि उच्च नायट्रोजन सांद्रता असलेल्या सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी अ‍ॅनारोबिक अ‍ॅमॉक्स रिअ‍ॅक्टरच्या व्यवहार्यतेचा अभ्यास करण्यात आला. निकालांवरून असे दिसून आले की, उच्च क्षारतेमुळे अ‍ॅनामॉक्सच्या क्रियेत लक्षणीय घट झाली आणि ही घट प्रतिवर्ती होती. ३० ग्रॅम/लिटर (NaCl) क्षारतेखाली, अनुकूलित न केलेल्या गाळाची अ‍ॅनारोबिक अ‍ॅमॉक्स क्रियाशीलता नियंत्रक गाळाच्या तुलनेत ६७.५% कमी होती. अनुकूलित गाळाची अ‍ॅनामॉक्स क्रियाशीलता नियंत्रकाच्या तुलनेत ४५.१% कमी होती. जेव्हा अनुकूलित गाळाला उच्च क्षारतेच्या वातावरणातून कमी क्षारतेच्या वातावरणात (खारट पाणी नसलेल्या) स्थानांतरित केले गेले, तेव्हा अ‍ॅनारोबिक अ‍ॅमॉक्स क्रियाशीलतेत ४३.१% वाढ झाली. तथापि, रिअ‍ॅक्टर उच्च क्षारतेमध्ये दीर्घकाळ चालवल्यास त्याच्या कार्यक्षमतेत घट होण्याची शक्यता असते.

पारंपरिक जैविक प्रक्रियेच्या तुलनेत, अवायुजीवी अमोएक्स (anaerobic ammoX) हे नायट्रोजन काढून टाकण्याचे एक अधिक किफायतशीर जैविक तंत्रज्ञान आहे, ज्यामध्ये अतिरिक्त कार्बन स्रोताची आवश्यकता नसते, ऑक्सिजनची मागणी कमी असते, उदासीन करण्यासाठी अभिकारकांची गरज नसते आणि गाळाची निर्मिती कमी होते. अवायुजीवी अमोएक्सचे तोटे म्हणजे अभिक्रियेचा वेग मंद असतो, रिॲक्टरचा आकार मोठा असतो आणि कार्बन स्रोत अवायुजीवी अमोएक्ससाठी प्रतिकूल असतो. कमी जैवविघटनशीलता असलेल्या अमोनिया नायट्रोजनयुक्त सांडपाण्याच्या समस्येवर उपाय शोधण्यासाठी या तंत्रज्ञानाला व्यावहारिक महत्त्व आहे.

४. विलगीकरण आणि अधिशोषण नायट्रोजन निष्कासन प्रक्रिया

① पडदा विलगीकरण पद्धत

मेम्ब्रेन विलगीकरण पद्धतीमध्ये, द्रवातील घटकांना निवडकपणे वेगळे करण्यासाठी मेम्ब्रेनच्या निवडक पारगम्यतेचा वापर केला जातो, जेणेकरून अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा उद्देश साध्य करता येतो. यामध्ये रिव्हर्स ऑस्मोसिस, नॅनोफिल्ट्रेशन, डीअमोनिएटिंग मेम्ब्रेन आणि इलेक्ट्रोडायलिसिस यांचा समावेश होतो. मेम्ब्रेन विलगीकरणावर परिणाम करणारे घटक म्हणजे मेम्ब्रेनची वैशिष्ट्ये, दाब किंवा व्होल्टेज, pH मूल्य, तापमान आणि अमोनिया नायट्रोजनची सांद्रता.

दुर्लभ मृदा प्रगलन केंद्रातून सोडल्या जाणाऱ्या अमोनिया नायट्रोजनयुक्त सांडपाण्याच्या गुणवत्तेनुसार, NH4Cl आणि NaCl च्या अनुकृत सांडपाण्यावर रिव्हर्स ऑस्मोसिसचा प्रयोग करण्यात आला. असे आढळून आले की, समान परिस्थितीत, रिव्हर्स ऑस्मोसिसद्वारे NaCl काढून टाकण्याचा दर जास्त आहे, तर NH4Cl द्वारे पाणी निर्मितीचा दर जास्त आहे. रिव्हर्स ऑस्मोसिस प्रक्रियेनंतर NH4Cl काढून टाकण्याचा दर ७७.३% आहे, ज्याचा उपयोग अमोनिया नायट्रोजनयुक्त सांडपाण्यावर पूर्व-प्रक्रिया म्हणून केला जाऊ शकतो. रिव्हर्स ऑस्मोसिस तंत्रज्ञानामुळे ऊर्जेची बचत होते आणि त्याची औष्णिक स्थिरता चांगली असते, परंतु त्याची क्लोरीन प्रतिरोधकता आणि प्रदूषण प्रतिरोधकता कमी आहे.

लँडफिल लीचेटवर प्रक्रिया करण्यासाठी जैवरासायनिक नॅनोफिल्ट्रेशन मेम्ब्रेन विलगीकरण प्रक्रियेचा वापर करण्यात आला, जेणेकरून मानकानुसार ८५%~९०% पारगम्य द्रव बाहेर टाकला गेला आणि केवळ ०%~१५% सांद्रित सांडपाणी आणि चिखल कचऱ्याच्या टाकीत परत पाठवण्यात आला. ओझतुर्की आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी तुर्कीमधील ओडायरी येथील लँडफिल लीचेटवर नॅनोफिल्ट्रेशन मेम्ब्रेनद्वारे प्रक्रिया केली आणि अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा दर सुमारे ७२% होता. नॅनोफिल्ट्रेशन मेम्ब्रेनला रिव्हर्स ऑस्मोसिस मेम्ब्रेनपेक्षा कमी दाबाची आवश्यकता असते आणि ते चालवायला सोपे असते.

अमोनिया-निराकरण करणारी मेम्ब्रेन प्रणाली सामान्यतः उच्च अमोनिया नायट्रोजन असलेल्या सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी वापरली जाते. पाण्यातील अमोनिया नायट्रोजनचे संतुलन खालीलप्रमाणे असते: NH4- +OH-= NH3+H2O. कार्यरत असताना, अमोनियायुक्त सांडपाणी मेम्ब्रेन मॉड्यूलच्या शेलमधून वाहते आणि आम्ल-शोषक द्रव मेम्ब्रेन मॉड्यूलच्या पाईपमधून वाहतो. जेव्हा सांडपाण्याचा पीएच वाढतो किंवा तापमान वाढते, तेव्हा संतुलन उजवीकडे सरकते आणि अमोनियम आयन NH4- मुक्त वायुरूप NH3 मध्ये रूपांतरित होतो. यावेळी, वायुरूप NH3 पोकळ तंतूच्या (हॉलो फायबर) पृष्ठभागावरील सूक्ष्म छिद्रांमधून शेलमधील सांडपाण्याच्या टप्प्यातून पाईपमधील आम्ल-शोषक द्रव टप्प्यात प्रवेश करू शकतो, जो आम्ल द्रावणाद्वारे शोषला जातो आणि त्वरित आयनिक NH4- मध्ये रूपांतरित होतो. सांडपाण्याचा पीएच १० च्या वर आणि तापमान ३५°C च्या वर (५०°C च्या खाली) ठेवा, जेणेकरून सांडपाण्याच्या टप्प्यातील NH4 सतत NH3 मध्ये रूपांतरित होऊन शोषक द्रव टप्प्यात स्थलांतरित होईल. परिणामी, सांडपाण्यातील अमोनिया नायट्रोजनचे प्रमाण सातत्याने कमी झाले. आम्ल शोषण द्रव अवस्थेमध्ये केवळ आम्ल आणि NH4- असल्यामुळे, एक अत्यंत शुद्ध अमोनियम क्षार तयार होतो, आणि सततच्या प्रवाहा नंतर तो एका विशिष्ट सांद्रतेपर्यंत पोहोचतो, ज्याचा पुनर्वापर केला जाऊ शकतो. एकीकडे, या तंत्रज्ञानाच्या वापरामुळे सांडपाण्यातील अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा दर मोठ्या प्रमाणात सुधारतो आणि दुसरीकडे, त्यामुळे सांडपाणी प्रक्रिया प्रणालीचा एकूण परिचालन खर्च कमी होऊ शकतो.

②इलेक्ट्रोडायलिसिस पद्धत

इलेक्ट्रोडायलिसिस ही पडद्यांच्या जोड्यांमध्ये व्होल्टेज लावून जलीय द्रावणांमधून विरघळलेले घन पदार्थ काढून टाकण्याची एक पद्धत आहे. व्होल्टेजच्या प्रभावाखाली, अमोनिया-नायट्रोजन सांडपाण्यातील अमोनिया आयन आणि इतर आयन पडद्यामधून अमोनियायुक्त सांद्रित पाण्यात समृद्ध होतात, ज्यामुळे त्यांना काढून टाकण्याचा उद्देश साध्य होतो.

उच्च प्रमाणात अमोनिया नायट्रोजन असलेल्या अजैविक सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी इलेक्ट्रोडायलिसिस पद्धतीचा वापर करण्यात आला आणि चांगले परिणाम मिळाले. २०००-३००० मिग्रॅ/लिटर अमोनिया नायट्रोजन असलेल्या सांडपाण्यासाठी, अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा दर ८५% पेक्षा जास्त असू शकतो आणि ८.९% सांद्रित अमोनिया पाणी मिळवता येते. इलेक्ट्रोडायलिसिसच्या प्रक्रियेदरम्यान वापरल्या जाणाऱ्या विजेचे प्रमाण हे सांडपाण्यातील अमोनिया नायट्रोजनच्या प्रमाणाच्या प्रमाणात असते. सांडपाण्यावरील इलेक्ट्रोडायलिसिस प्रक्रिया पीएच मूल्य, तापमान आणि दाब यांच्या मर्यादेत येत नाही आणि ती चालवायला सोपी आहे.

मेम्ब्रेन विलगीकरणाचे फायदे म्हणजे अमोनिया नायट्रोजनची उच्च पुनर्प्राप्ती, सोपी कार्यप्रणाली, स्थिर प्रक्रिया परिणाम आणि कोणतेही दुय्यम प्रदूषण नाही. तथापि, उच्च-घनतेच्या अमोनिया नायट्रोजन सांडपाण्यावर प्रक्रिया करताना, डीअमोनिएटेड मेम्ब्रेन वगळता, इतर मेम्ब्रेनवर सहजपणे क्षार साचतात आणि ते चोक होतात, तसेच त्यांचे पुनर्जनन आणि बॅकवॉशिंग वारंवार करावे लागते, ज्यामुळे प्रक्रियेचा खर्च वाढतो. म्हणून, ही पद्धत पूर्व-प्रक्रियेसाठी किंवा कमी-घनतेच्या अमोनिया नायट्रोजन सांडपाण्यासाठी अधिक योग्य आहे.

③ आयन विनिमय पद्धत

आयन विनिमय पद्धत ही अमोनिया आयनांचे तीव्र निवडक अधिशोषण करणाऱ्या पदार्थांचा वापर करून सांडपाण्यातून अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याची एक पद्धत आहे. सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या अधिशोषण पदार्थांमध्ये सक्रिय कार्बन, झिओलाइट, मॉन्टमोरिलोनाइट आणि विनिमय रेझिन यांचा समावेश होतो. झिओलाइट हा एक प्रकारचा सिलिको-ॲल्युमिनेट आहे, ज्याची त्रिमितीय अवकाशीय रचना, नियमित छिद्र रचना आणि छिद्रे असतात. यांपैकी क्लिनोप्टिलाइटमध्ये अमोनिया आयनांसाठी तीव्र निवडक अधिशोषण क्षमता आणि कमी किंमत असते, त्यामुळे अभियांत्रिकीमध्ये अमोनिया नायट्रोजनयुक्त सांडपाण्यासाठी अधिशोषण पदार्थ म्हणून त्याचा सामान्यतः वापर केला जातो. क्लिनोप्टिलाइटच्या प्रक्रिया परिणामावर परिणाम करणाऱ्या घटकांमध्ये कणांचा आकार, आत येणाऱ्या पाण्यातील अमोनिया नायट्रोजनची सांद्रता, संपर्क वेळ, pH मूल्य इत्यादींचा समावेश होतो.

झिओलाइटचा अमोनिया नायट्रोजनवरील अधिशोषण प्रभाव स्पष्ट आहे, त्यानंतर रॅनाइटचा क्रमांक लागतो, आणि माती व सेरामिसाइटचा प्रभाव कमी आहे. झिओलाइटमधून अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा मुख्य मार्ग आयन विनिमय आहे, आणि भौतिक अधिशोषण प्रभाव खूपच कमी असतो. सेरामाइट, माती आणि रॅनाइटचा आयन विनिमय प्रभाव भौतिक अधिशोषण प्रभावासारखाच आहे. १५-३५℃ तापमानाच्या श्रेणीत तापमान वाढल्याने चारही फिलर्सची अधिशोषण क्षमता कमी झाली, आणि ३-९ pH मूल्याच्या श्रेणीत pH मूल्य वाढल्याने ती वाढली. ६ तासांच्या दोलनानंतर अधिशोषण संतुलन साधले गेले.

झिओलाइट अधिशोषणाद्वारे लँडफिल लीचेटमधून अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याच्या व्यवहार्यतेचा अभ्यास करण्यात आला. प्रायोगिक निष्कर्षांवरून असे दिसून येते की, प्रत्येक ग्रॅम झिओलाइटमध्ये १५.५ मिग्रॅ अमोनिया नायट्रोजन अधिशोषण करण्याची मर्यादित क्षमता आहे. जेव्हा झिओलाइट कणांचा आकार ३०-१६ मेश असतो, तेव्हा अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा दर ७८.५% पर्यंत पोहोचतो. तसेच, समान अधिशोषण वेळ, मात्रा आणि झिओलाइट कणांच्या आकारानुसार, आत येणाऱ्या अमोनिया नायट्रोजनची सांद्रता जितकी जास्त असते, तितका अधिशोषणाचा दर जास्त असतो. यावरून असे दिसून येते की, लीचेटमधून अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्यासाठी अधिशोषक म्हणून झिओलाइटचा वापर करणे व्यवहार्य आहे. त्याच वेळी, हे देखील निदर्शनास आणले आहे की झिओलाइटद्वारे अमोनिया नायट्रोजनचा अधिशोषण दर कमी असतो आणि प्रत्यक्ष वापरात झिओलाइटला संपृक्त अधिशोषण क्षमतेपर्यंत पोहोचणे कठीण असते.

गावातील सांडपाण्याचे अनुकरण करून त्यातील नायट्रोजन, सीओडी आणि इतर प्रदूषकांवर जैविक झिओलाइट बेडच्या निर्मूलन परिणामाचा अभ्यास करण्यात आला. निकालांवरून असे दिसून येते की, जैविक झिओलाइट बेडद्वारे अमोनिया नायट्रोजन काढून टाकण्याचा दर ९५% पेक्षा जास्त आहे, आणि नायट्रेट नायट्रोजन काढून टाकण्यावर हायड्रॉलिक रेसिडेन्स टाइमचा (जल-निवास कालावधीचा) मोठा परिणाम होतो.

आयन एक्सचेंज पद्धतीचे फायदे म्हणजे कमी गुंतवणूक, सोपी प्रक्रिया, सोयीस्कर संचालन, विष आणि तापमानाप्रती असंवेदनशीलता, आणि पुनर्निर्मितीद्वारे झिओलाइटचा पुनर्वापर. तथापि, उच्च-घनतेच्या अमोनिया नायट्रोजन सांडपाण्यावर प्रक्रिया करताना, पुनर्निर्मिती वारंवार करावी लागते, ज्यामुळे संचालनात गैरसोय होते. म्हणून, या पद्धतीला अमोनिया नायट्रोजन प्रक्रियेच्या इतर पद्धतींसोबत एकत्रित करणे आवश्यक असते, किंवा तिचा वापर कमी-घनतेच्या अमोनिया नायट्रोजन सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी केला जातो.

घाऊक 4A झिओलाइट उत्पादक आणि पुरवठादार | एव्हरब्राईट (cnchemist.com)