یہ عالمی سب سے بڑا MABR سسٹم ہوا بازی کے عمل کے بارے میں آپ کی سمجھ کو بدل دے گا!
فی الحال، زیادہ تر روایتی گندے پانی کو صاف کرنے والے پلانٹس میں، ہوا بازی کے عمل کی توانائی کی کھپت پلانٹ کے کل توانائی کے استعمال کا 50% سے زیادہ ہے، جس سے توانائی کی بچت کی ایک بڑی صلاحیت باقی رہ جاتی ہے۔ حیاتیاتی جھلی کے گندے پانی کے علاج کی ٹیکنالوجی کے طور پر جو آکسیجن کی فراہمی کے لیے جھلیوں کے ذریعے منتخب آکسیجن ٹرانسمیشن کا استعمال کرتی ہے اور بائیو فلم کیریئر کے طور پر کام کرتی ہے، MABR ٹیکنالوجی گندے پانی کے علاج کے توانائی کی کھپت کو مؤثر طریقے سے کم کر سکتی ہے، سہولت کے بوجھ کو بڑھا سکتی ہے، اور نائٹروجن اور فاسفورس کے غذائی اجزاء کے اخراج کو بڑھا سکتی ہے۔ اعلی آکسیجن کی طلب والے گندے پانی، غیر مستحکم نامیاتی مرکبات گندے پانی، اور اعلی امونیا نائٹروجن گندے پانی کے علاج میں اس کے اہم تکنیکی فوائد ہیں۔
ہیسپلر ویسٹ واٹر پلانٹ: دنیا کا سب سے بڑا جھلی کی سطح کا رقبہ MABR سسٹم
کیمبرج، اونٹاریو، کینیڈا میں واقع، ہیسپلر ویسٹ واٹر ٹریٹمنٹ پلانٹ تیرہ پلانٹس میں سے ایک ہے جو واٹر لو کے علاقے کی 600،{1}} سے زیادہ آبادی کی خدمت کرتا ہے۔
اصل میں 1973 میں بنایا گیا تھا، پلانٹ کو 1988 اور 1992 میں اپ گریڈ کیا گیا تھا، لیکن یہ اپ گریڈ آبادی کی بڑھتی ہوئی طلب اور گندے پانی کی صفائی کی کارکردگی کی بڑھتی ہوئی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے ناکافی تھے۔ لہذا، واٹر لو کی علاقائی حکومت نے ہیسپلر پلانٹ میں ثانوی علاج کے عمل کو اوور ہال کرنے کا فیصلہ کیا۔
ہیسپلر ویسٹ واٹر ٹریٹمنٹ پلانٹ
2017 اور 2018 میں، علاقائی حکومت نے ڈیزائن پلان، طویل مدتی کارکردگی، اور MABR ٹیکنالوجی کو انسٹال کرنے کی اقتصادی فزیبلٹی کی چھان بین کی، بالآخر اپنے ایروبک ایکٹیویٹڈ سلج سسٹم کو MABR/AO (اونوکسک-آکسک) مشترکہ عمل کے نظام میں اپ گریڈ کرنے کا فیصلہ کیا۔ جب یہ منصوبہ 2021 میں لائیو ہوا تو یہ جھلی کی سطح کے رقبے کے لحاظ سے دنیا کا سب سے بڑا MABR نظام بن گیا۔
ہیسپلر پلانٹ کے لیے MABR ٹیکنالوجی کا انتخاب کرنے کا فیصلہ انتہائی فائدہ مند ثابت ہوا ہے۔
1. توانائی کی بچت کے نقطہ نظر سے:
ہیسپلر میں اصل ایروبک ایکٹیویٹڈ سلج طریقہ کے حوالے سے، اس حصے نے کل توانائی کا 60% استعمال کیا کیونکہ مائکرو ببل ایریشن سے آکسیجن کی ضرورت تھی۔ اپ گریڈ کے دوران، پلانٹ کی بائیو کیمیکل توانائی کی کھپت میں 40 فیصد کمی واقع ہوئی۔
ایک عام ویسٹ واٹر ٹریٹمنٹ پلانٹ میں، ہوا بازی کا روایتی طریقہ بلوئر یا مکینیکل ایریشن کا استعمال کرتا ہے جس میں ہوا یا خالص آکسیجن کو میکانکی طور پر گندے پانی میں ڈالا جاتا ہے۔ اگرچہ یہ طریقے کارآمد اور کنٹرول کرنے میں آسان ہیں، لیکن ان میں بہت سی خرابیاں ہیں: بڑی تعداد میں بلبلوں کی ہوا بازی زیادہ توانائی کی کھپت، آپریشنل لاگت اور کم آکسیجن کی منتقلی کی کارکردگی پیدا کرتی ہے۔
MABR ٹیکنالوجی کے برعکس، فائبر جھلی میں آکسیجن کا مواد ہوا شروع ہونے کے بعد اندر اور باہر آکسیجن مواد کے درمیان فرق سے چلتا ہے۔ جھلی کا مواد آکسیجن کو ایک مالیکیول کے طور پر تحلیل اور پھیلا دیتا ہے تاکہ یہ جھلی کے ذریعے پھیل سکے۔ ہوا بازی کے روایتی طریقوں کے مقابلے میں، MABR کے کئی فوائد ہیں:
تاہم، آکسیجن کو براہ راست بایوفلم تک پہنچایا جا سکتا ہے، جو مائع مرحلے کے ذریعے آکسیجن کی منتقلی کی مزاحمت کو بہت کم کر سکتا ہے اور 100% سے زیادہ آکسیجن کے استعمال کا احاطہ کرتا ہے۔ روایتی طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے، آکسیجن کی منتقلی کی کارکردگی صرف 1.5 kg/(kW·h) تک پہنچتی ہے، جبکہ یہ 6 kg/(kW·h) تک جا سکتی ہے۔
◎ یہ مائکروبیل کی افزائش اور تولید کے لیے ایک مستحکم ماحول ہے۔ ایم اے بی آر کی ہوا بازی کی شدت ہلکی ہے، جس سے جھلی کے ریشوں سے جڑے مائکروجنزموں کو تقریباً کوئی نقصان نہیں ہوتا، جو مائکروبیل کی نشوونما کو مستحکم کرتے ہیں۔
◎ یہ ہوا بازی بلبلے سے پاک ہے، ثانوی آلودگی سے بچنے کے لیے عام طور پر بلبلوں کے ذریعے غیر مستحکم اجزاء کو ہوا میں لے جانے سے روکتا ہے۔ مزید یہ کہ یہ مائکروبیل میٹابولزم سے جھاگ کی پیداوار کو دباتا ہے۔
◎ آکسیجن کی سپلائی کو آسانی سے ایڈجسٹ کرنے سے، رد عمل کے لیے آکسیجن کی کم سے کم طلب کے نتیجے میں گیس کے فضلے سے گریز کیا جاتا ہے۔
2. صلاحیت کی توسیع کے نقطہ نظر سے:
Hespeler پلانٹ کی اصل پروسیسنگ کی صلاحیت 6,600 m3/day تھی۔ اپ گریڈ کے بعد، علاج کی صلاحیت بڑھ کر 9,320 m3/day ہو گئی، جو کہ 40% اضافہ ہے۔
MABR کا سامان کمپیکٹ ہے، تھوڑی جگہ پر قبضہ کرتا ہے، اور موجودہ ٹینکوں میں براہ راست انسٹال کیا جا سکتا ہے۔ آکسیجن کو بلبلے سے پاک ہوا کے لیے جھلی کے ذریعے منتخب طور پر منتقل کیا جاتا ہے، آکسیجن کی منتقلی کی اعلی کارکردگی کے ساتھ۔ فراہم کردہ آکسیجن بائیو فلم کے ذریعے پوری طرح استعمال ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں آکسیجن کا زیادہ استعمال ہوتا ہے اور نظام کے بایوماس میں بہت زیادہ اضافہ ہوتا ہے، جس سے پودوں کی صلاحیت میں جسمانی توسیع کے بغیر اضافہ ہوتا ہے۔
MABR اپ گریڈ موجودہ گندے پانی کو صاف کرنے والے پلانٹس کے بوجھ کو 20%-40%، یا اس سے بھی زیادہ بڑھا سکتے ہیں۔
MABR میں آکسیجن کی منتقلی کی سمت امونیا نائٹروجن اور نامیاتی مادے کی منتقلی کی سمت کے متضاد ہے۔ نائٹریفائنگ بیکٹیریا جھلی کی سطح کے قریب غالب نمو بناتے ہیں اور بیرونی بائیو فلم سے محفوظ رہتے ہیں، جو نہ صرف نائٹریفیکیشن کی شرح کو بڑھاتا ہے بلکہ نائٹریفیکیشن کے استحکام کو بھی یقینی بناتا ہے۔ یہ فائدہ خاص طور پر جھٹکے کے بوجھ کے تحت یا سردی کے سردی کے مہینوں میں ظاہر ہوتا ہے۔
اپ گریڈ کرنے سے پہلے، موسم سرما میں بہنے والا امونیا نائٹروجن (کم از کم پانی کا درجہ حرارت 10 ڈگری کے ساتھ) 5 mg/L خارج ہونے والے معیار سے تجاوز کر گیا تھا۔ اپ گریڈ کرنے کے بعد، فضلہ معیار پر پورا اترتا ہے (موسم سرما کے اخراج کی حد <5 mg/L، موسم گرما کی حد <2 mg/L)۔
مزید برآں، anaerobic یا anoxic ٹینکوں میں MABR ری ایکٹر نصب کرنا بیک وقت نائٹریفیکیشن اور ڈینیٹریفیکیشن کی اجازت دیتا ہے۔ نائٹروجن کو ہٹانے کے دوسرے عمل جیسے کہ A2O، یہ کاربن کے ذرائع اور توانائی کی بچت کرتے ہوئے ڈینیٹریفیکیشن کی کارکردگی کو بہتر بنا کر اندرونی ری سرکولیشن کے تناسب کو کم کرتا ہے۔
جھلی ایریٹڈ بائیو فلم ری ایکٹر (MABR) کے لیے تین کلیدوں کو متاثر کرنے والے عوامل
1. ہوا کا دباؤ
چونکہ MABR میں آپریٹنگ پریشر کو جھلی کے ببل پوائنٹ سے نیچے رہنا پڑتا ہے، اس لیے ہمیں بلبلے سے پاک ہوا ملتی ہے۔
◎ بہت کم دباؤ پر، اندرونی بائیو فلم میں کافی تحلیل شدہ آکسیجن نہیں ہوگی، اور اس طرح ایروبک طور پر نائٹریفائنگ اور ہیٹروٹروفک بیکٹیریا کی سرگرمی متاثر ہوگی۔
◎ بہت زیادہ دباؤ پر، پوری بائیو فلم ایروبک ہوگی، جس سے اینیروبک ڈینائٹریفائنگ بیکٹیریا اور دیگر انیروبس کو بڑھنے سے روکنے اور ڈینیٹریفیکیشن کے عمل کو بری طرح متاثر کرنے کی ترغیب ملے گی۔
درحقیقت، علاج کا اثر عملی طور پر پانی کے مخصوص معیار کے مطابق مناسب پانی کے معیار کی شدت کے تحت حاصل کیا جانا چاہیے۔
2. پانی کے بہاؤ کی رفتار
مائکروبیل اٹیچمنٹ مرحلے پر، بہت زیادہ بہاؤ کی رفتار مائکروبیل کی افزائش اور آسنجن میں رکاوٹ بنے گی، اس لیے اس مرحلے پر بہاؤ کی شرح بہت زیادہ نہیں ہے۔
ایک بار بائیو فلم بن جانے کے بعد، پانی کے بہاؤ کی رفتار میں اضافہ مائع باؤنڈری پرت کی موٹائی کو کم کرتا ہے۔ جیسا کہ بایوفلم کی موٹائی مستحکم آپریشن کے دوران مستحکم ہوتی ہے، بہاؤ کی رفتار میں اضافہ مائع مرحلے کی باؤنڈری پرت کی موٹائی کو کم کرتا ہے اور بائیو فلم کی تجدید کو فروغ دیتا ہے، جو بائیو فلم کی موٹائی کو ضرورت سے زیادہ کم کرتا ہے، جس سے آکسیجن اور آلودگی کی منتقلی کی کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔
تحقیق کے مطابق، بہاؤ کی رفتار مائکروبیل کی ترقی اور بائیو فلم کی موٹائی کو متاثر کرنے والے عوامل میں سے ایک ہے۔
◎ باؤنڈری پرت جتنی پتلی ہوتی ہے وہ زیادہ بہاؤ کی رفتار اور متعلقہ مستحکم بائیو فلم کی موٹائی کی وجہ سے ہوتی ہے۔
◎ آلودگی کے انحطاط کی بڑھتی ہوئی شرح کے لیے کم بہاؤ کی رفتار، زیادہ موٹی مستحکم بائیو فلم، اور کم بہاؤ کی رفتار پر ایک موٹی مستحکم بائیو فلم کی ضرورت ہوتی ہے۔
3. گندے پانی میں کاربن، نائٹروجن اور فاسفورس کا تناسب
ایک مناسب C:N:P تناسب MABR بائیو فلم میں مائکروبیل نمو کو فروغ دیتا ہے، ری ایکٹر میں بیک وقت نائٹریفیکیشن اور ڈینیٹریفیکیشن کی سہولت فراہم کرتا ہے۔
◎ کم C:N تناسب کی صورتوں میں، نامیاتی کاربن کا ارتکاز ڈینیٹریفیکیشن کے لیے کاربن ماخذ کی طلب کو پورا کرنے کے لیے ناکافی ہے، جس سے نائٹروجن ہٹانے کی کل کارکردگی متاثر ہوتی ہے۔
◎ جب C:N کا تناسب بہت زیادہ ہوتا ہے، تو ایروبک ہیٹروٹروفک بیکٹیریا پھیلتے ہیں اور آکسیجن کی ایک بڑی مقدار استعمال کرتے ہیں، جس سے تحلیل شدہ آکسیجن کا ارتکاز کم ہوتا ہے اور نائٹریفیکیشن میں رکاوٹ پیدا ہوتی ہے۔
میمبرین ایریٹڈ بائیو فلم ری ایکٹر (ایم اے بی آر) کے لیے درخواست کے چار مشترکہ منظرنامے
- ہائی امونیا نائٹروجن گندے پانی کا علاج
- دیہی گھریلو سیوریج ٹریٹمنٹ کے لیے مربوط آلات
- شہری دریا کے پانی کی حیاتیاتی بحالی
- بہتر کارکردگی کے لیے ویسٹ واٹر ٹریٹمنٹ پلانٹس کو اپ گریڈ کرنا
درحقیقت، حالیہ برسوں میں، MABR کو دنیا بھر میں گندے پانی کی صفائی کے پلانٹس میں تیزی سے لاگو کیا گیا ہے۔
مثال کے طور پر، الینوائے، USA میں واقع YBSD ویسٹ واٹر ٹریٹمنٹ پلانٹ میں، 10 اصل ایروبک بائیو ری ایکٹرز کو 2 اینیروبک ٹینک، 2 MABR اینوکسک ٹینک، اور 6 ایروبک ٹینکوں میں اپ گریڈ کیا گیا، انوکسک ٹینکوں میں 12 MABR ماڈیول نصب ہیں۔ اس نے پچھلے ایروبک عمل کو نائٹروجن اور فاسفورس کے اخراج کے عمل میں تبدیل کر دیا، جس سے حیاتیاتی نائٹروجن اور فاسفورس کے اخراج کو بڑھاتے ہوئے علاج کی صلاحیت میں اضافہ کا ہدف حاصل ہوا۔
ایم اے بی آر سسٹم کی بائیو فلم کی تعریف کی مدت صرف 3 ہفتے تھی، اور گندے پانی کی صفائی کے نظام کے مکمل طور پر کام کرنے کے بعد، بااثر BOD5 کا بوجھ بڑھ کر 0.60 کلوگرام/(m3·day) ہو گیا، جو کہ پہلے کے مقابلے میں 47% اضافہ ہے۔ سطحوں کو اپ گریڈ کریں۔
پلانٹ کا حتمی اخراج تمام ڈیزائن کی توقعات پر پورا اترتا ہے، Ffluent BOD کے ساتھ5<10 mg/L, total suspended solids (TSS) < 10 mg/L, NH3-N < 1.5 mg/L, and TP < 1.0 mg/L. The average oxygen transfer rate (OTR) and oxygen transfer efficiency (OTE) were 10.8 g/(m2·day) and 33.3%, respectively.
بائیوفیلم کے مائکروبیل آبادی کے تجزیے سے پتہ چلتا ہے کہ امونیا آکسائڈائزنگ بیکٹیریا (AOB) اور نائٹریٹ آکسیڈائزنگ بیکٹیریا (NOB) مائکروبیل آبادی کا 40٪ ہے، جو روایتی چالو کیچڑ کے عمل سے چار گنا زیادہ ہے۔
مزید برآں، اسی پیمانے کے پلانٹ کے لیے CAS کے عمل کے مقابلے میں ($25 ملین کی سرمایہ کاری کی لاگت اور 2.5 سال کے تعمیراتی وقت کے ساتھ)، MABR عمل کی سرمایہ کاری کی لاگت صرف $5 ملین تھی اور تعمیر کا وقت 1 سال تھا، نمایاں طور پر لاگت اور تعمیراتی وقت کو کم کرنا۔