XJY सीवेज स्लज को बायोसोलाइड्स में परिवर्तित करना: अपशिष्ट जल उपचार और उससे आगे की यात्रा
XJY का परिचय कीचड़ उपचार
1950 से पहले, संयुक्त राज्य अमेरिका के अधिकांश समुदाय अपने अपशिष्ट जल, या सीवेज, को बिना किसी खास उपचार के नदियों और नालों में बहा देते थे। जैसे-जैसे शहरी आबादी बढ़ी, नदियों और नालों की अपशिष्ट जल को संभालने की प्राकृतिक क्षमता कम होती गई, जिसके कारण कई क्षेत्रों में जल की गुणवत्ता खराब हो गई। जल की गुणवत्ता में गिरावट की चिंताओं के जवाब में, संयुक्त राज्य अमेरिका भर में हजारों समुदायों ने अपशिष्ट जल प्रबंधन प्रणाली का निर्माण किया।जल उपचार 1950 और 1960 के दशक के दौरान किए गए सुधारात्मक प्रणालियों के परिणामस्वरूप नदियों और नालों के जल की गुणवत्ता में काफी सुधार हुआ, लेकिन एक नई समस्या उत्पन्न हो गई: सीवेज स्लज। उपचार संयंत्र में प्रवेश करने वाले अपशिष्ट जल का लगभग 99% भाग शुद्ध जल के रूप में बाहर निकाल दिया जाता है। शेष भाग ठोस पदार्थों का एक पतला निलंबन होता है जिसे उपचार प्रक्रिया द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है। अपशिष्ट जल उपचार से प्राप्त इन ठोस पदार्थों को आमतौर पर सीवेज स्लज कहा जाता है।
चित्र 1 सीवेज अपशिष्ट जल
"सीवेज स्लज" या "बायोसॉलिड्स"—नाम में क्या रखा है?
अपशिष्ट जल उपचार उद्योग ने हाल ही में "बायोसॉलिड्स" शब्द का प्रयोग शुरू किया है। उद्योग बायोसॉलिड्स को ऐसे सीवेज स्लज के रूप में परिभाषित करता है जिसका स्थिरीकरण और रोगजनकों की कमी के लिए पर्याप्त उपचार किया गया हो और जो भूमि पर उपयोग के लिए पर्याप्त उच्च गुणवत्ता का हो। इस शब्द का उद्देश्य उच्च गुणवत्ता वाले, उपचारित सीवेज स्लज को कच्चे सीवेज स्लज और बड़ी मात्रा में पर्यावरणीय प्रदूषकों वाले सीवेज स्लज से अलग करना है। "बायोसॉलिड्स" शब्द सीवेज स्लज को औद्योगिक स्लज से अलग करने में भी मदद करता है, यह इस बात पर जोर देता है कि बायोसॉलिड्स एक जैविक प्रक्रिया द्वारा उत्पादित होता है। कुछ लोगों ने इस शब्द की आलोचना करते हुए कहा है कि यह सीवेज स्लज की वास्तविक प्रकृति को छिपाने का प्रयास है, जिससे आम जनता के लिए इस पदार्थ का भूमि पर उपयोग कम आपत्तिजनक लगे। हालांकि "बायोसॉलिड्स" शब्द "सीवेज स्लज" या केवल "स्लज" की तरह नकारात्मक छवि नहीं बनाता है, लेकिन ऊपर वर्णित अंतर को स्पष्ट करने के लिए सही ढंग से उपयोग किए जाने पर यह एक वैध और उपयोगी शब्द है। इस दस्तावेज़ में, "सीवेज स्लज" शब्द का प्रयोग सामान्यतः अपशिष्ट जल उपचार ठोस पदार्थों के लिए किया जाएगा, और "बायोसॉलिड्स" शब्द का प्रयोग विशेष रूप से भूमि अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त सामग्री के लिए किया जाएगा।
चित्र 2 सीवेज कीचड़ लाइन
का उत्पादन नगरपालिका XJY सीवेज कीचड़
नगरपालिका अपशिष्ट जल, या सीवेज, शहरी और उपनगरीय क्षेत्रों के घरों या व्यवसायों में धुलाई, स्नान और शौचालय फ्लश करने के लिए उपयोग किए गए पानी को संदर्भित करता है। नगरपालिका अपशिष्ट जल में औद्योगिक स्रोतों से प्राप्त जल भी शामिल हो सकता है। औद्योगिक प्रक्रियाओं से उत्पन्न रसायनों या प्रदूषकों को हटाने के लिए, नगरपालिका अपशिष्ट जल प्रणालियों में योगदान देने वाले उद्योगों को अपने अपशिष्ट जल को सीवेज प्रणाली में छोड़ने से पहले उसका पूर्व-उपचार करना आवश्यक है। अपशिष्ट जल को स्वच्छता सीवेज प्रणाली के माध्यम से एक केंद्रीकृत अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र (जिसे कभी-कभी सार्वजनिक स्वामित्व उपचार संयंत्र, या POTW कहा जाता है) तक पहुँचाया जाता है। POTW में, सीवेज कई उपचार चरणों से गुजरता है जिसमें पोषक तत्वों और ठोस पदार्थों को हटाने, कार्बनिक पदार्थों को तोड़ने और पानी में मौजूद रोगजनकों (रोगजनक जीवों) को नष्ट करने के लिए भौतिक, जैविक और रासायनिक प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। पुनः शुद्ध किए गए पानी को नालों और नदियों में छोड़ा जाता है, या इसे भूमि के बड़े क्षेत्रों पर छिड़का जा सकता है।
चित्र 3 नगरपालिका सीवेज कीचड़ उपचार
कच्चे सीवेज के प्रारंभिक उपचार में छनाई शामिल है, जिससे छड़ें, बोतलें, कागज और चिथड़े जैसी बड़ी वस्तुएं अलग हो जाती हैं। इसके अलावा, एक अन्य चरण भी होता है जिसमें अकार्बनिक ठोस पदार्थ (रेत, बजरी, राख) पानी से तेजी से अलग होकर नीचे बैठ जाते हैं। इस चरण में प्राप्त छनाई और बजरी को आमतौर पर भूमि में डाल दिया जाता है और वे सीवेज कीचड़ का हिस्सा नहीं बनते हैं।
प्राथमिक उपचार में गुरुत्वाकर्षण अवसादन और प्लवन प्रक्रियाएं शामिल होती हैं, जो इस चरण में प्रवेश करने वाले ठोस पदार्थ का लगभग आधा भाग हटा देती हैं। उपचार के इस चरण के दौरान नीचे बैठने वाले ठोस पदार्थ (कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों) को तल से निकाल लिया जाता है और यह प्राथमिक कीचड़ का निर्माण करता है। अधिकांश जल-संचालन संयंत्रों (POTW) में, प्राथमिक उपचार के दौरान जल की सतह से अलग किए गए तैरने वाले पदार्थ (तेल, ग्रीस, लकड़ी और वनस्पति पदार्थ) का निपटान अलग से किया जाता है और यह प्राथमिक कीचड़ का हिस्सा नहीं बनता है।
द्वितीयक उपचार एक सावधानीपूर्वक नियंत्रित और त्वरित जैविक प्रक्रिया है जिसमें प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले सूक्ष्मजीवों का उपयोग अपशिष्ट जल में निलंबित और घुले हुए कार्बनिक पदार्थों को विघटित (तोड़ने या पचाने) के लिए किया जाता है। यह पदार्थ कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित हो जाता है जो वायुमंडल में मुक्त हो जाता है और सूक्ष्मजीवों की कोशिकाओं के समूह में परिवर्तित हो जाता है।
द्वितीयक अवसादन बेसिनों में, सूक्ष्मजीवों की कोशिकाएँ तल पर बैठ जाती हैं और उन्हें हटा दिया जाता है। इस मुख्य रूप से कार्बनिक पदार्थ को द्वितीयक कीचड़ कहा जाता है।
कुछ उपचार संयंत्रों में तृतीयक उपचार चरण भी शामिल होते हैं, जिनका उद्देश्य अपशिष्ट जल में पौधों के पोषक तत्वों (नाइट्रोजन और फास्फोरस), निलंबित ठोस पदार्थों या जैविक ऑक्सीजन मांग को और कम करना होता है। रासायनिक रूप से अवक्षेपित फास्फोरस और निस्पंदन से तृतीयक कीचड़ बनता है।
अंत में, रोगजनक सूक्ष्मजीवों को नष्ट करने के लिए पानी को कीटाणुशोधन प्रक्रिया से गुज़ारा जाता है। फिर इस शुद्ध किए गए पानी को किसी नाले या नदी में छोड़ दिया जाता है या बड़े भूभाग पर छिड़का जा सकता है।
XJY के लिए उपचार विधियाँ नगरपालिका सीवेज कीचड़
प्राथमिक, द्वितीयक और तृतीयक गाद को सामान्यतः मिलाया जाता है, और इस मिश्रण में 1 से 4% ठोस पदार्थ होते हैं, जिसे "कच्चा" सीवेज गाद कहा जाता है। रोगजनक तत्वों की उपस्थिति और इसकी अस्थिर, अपघटनीय प्रकृति के कारण, कच्चा सीवेज गाद स्वास्थ्य और पर्यावरण के लिए संभावित खतरा है; हालांकि, अब सीवेज गाद को स्थिर करने, रोगजनक तत्वों की मात्रा कम करने और ठोस पदार्थों की मात्रा बढ़ाने के लिए कई उपचार प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। सीवेज गाद में रोगजनक तत्वों के स्तर को स्थिर करने और कम करने के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली कुछ प्रक्रियाओं को तालिका 1 में सूचीबद्ध और संक्षेप में वर्णित किया गया है।
| उपचार विधि | विवरण | कीचड़ पर प्रभाव |
| और अधिक मोटा होना | कीचड़ के ठोस कण या तो गुरुत्वाकर्षण के कारण जम जाते हैं या हवा के प्रवेश से केंद्रित हो जाते हैं, जिससे कीचड़ के ठोस कण तैरने लगते हैं। | कीचड़ तरल के गुणों को बरकरार रखता है, लेकिन ठोस पदार्थों की मात्रा 5 से 6% तक बढ़ जाती है। |
| जल निकासी | जल निकासी
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| एनोरोबिक डाइजेशन | कीचड़ के उपचार के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधियों में से एक। कीचड़ को 68 से 131 डिग्री फ़ारेनहाइट के तापमान पर 15 से 60 दिनों तक हवा की अनुपस्थिति में रखा जाता है। अवायवीय जीवाणु कीचड़ पर पनपते हैं, जिससे मीथेन और कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न होती हैं। कुछ उपचार संयंत्रों में, उपचार तापमान को बनाए रखने के लिए मीथेन को एकत्रित करके जला दिया जाता है। |
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| एरोबिक पाचन | कीचड़ को 59 से 68 डिग्री फारेनहाइट के तापमान पर 40 से 60 दिनों तक हवा या ऑक्सीजन के साथ हिलाया जाता है। वायवीय जीवाणु कीचड़ पर पनपते हैं, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न होती है। |
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| क्षारीय स्थिरीकरण | कीचड़ का pH मान कम से कम 12 तक बढ़ाने के लिए उसमें पर्याप्त क्षारीय पदार्थ, आमतौर पर चूना (CaO), मिलाया जाता है। यह प्रक्रिया 2 घंटे तक जारी रहती है। pH मान अगले 22 घंटों तक 11.5 से ऊपर बना रहना चाहिए। |
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| खाद | कीचड़ से पानी निकालकर ठोस पदार्थों की मात्रा लगभग 20% तक बढ़ाई जाती है, फिर इसे लकड़ी के बुरादे जैसे उच्च कार्बन वाले कार्बनिक पदार्थ के साथ मिलाया जाता है। इस मिश्रण को कंपोस्टिंग प्रक्रिया के दौरान कई दिनों तक कम से कम 131°F तापमान पर वायुजनित परिस्थितियों में कंपोस्ट किया जाता है। |
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इसमें क्या है कीचड़ मल?
सीवेज स्लज में अकार्बनिक और कार्बनिक दोनों पदार्थ, कुछ पादप पोषक तत्वों की उच्च सांद्रता, अनेक सूक्ष्म तत्वों¹ और कार्बनिक रसायनों की बहुत कम सांद्रता, और कुछ रोगजनक पाए जाते हैं। सीवेज स्लज की संरचना अपशिष्ट जल की संरचना और उपयोग की जाने वाली उपचार प्रक्रियाओं के आधार पर काफी भिन्न होती है। तालिका 2 में सीवेज स्लज में पाए जाने वाले पादप पोषक तत्वों और कुछ सूक्ष्म तत्वों की माध्यिका और 95वें प्रतिशतक सांद्रता दी गई है। ये आंकड़े 1996 और 1997 के दौरान पेंसिल्वेनिया में उत्पादित सीवेज स्लज के एक व्यापक सर्वेक्षण से प्राप्त किए गए हैं।
निपटने के विकल्प कीचड़ मल
सीवेज स्लज को या तो लाभकारी उपयोग हेतु जैविक और पोषक तत्व युक्त संसाधन के रूप में देखा जा सकता है या फिर निपटान योग्य अपशिष्ट पदार्थ के रूप में। 1991 से पहले, पेंसिल्वेनिया सहित बड़ी मात्रा में सीवेज स्लज को समुद्र में फेंक दिया जाता था। समुद्र के जल में पोषक तत्वों की अधिकता की चिंताओं के कारण इस प्रथा पर प्रतिबंध लगा दिया गया। वर्तमान में, पेंसिल्वेनिया में उत्पादित लगभग सभी सीवेज स्लज का उपचार किया जाता है और यह इतनी उच्च गुणवत्ता का है कि इसे बायोसोलाइड्स के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। इस सामग्री के लगभग आधे हिस्से का निपटान लैंडफिलिंग या भस्मीकरण द्वारा किया जाता है, जबकि शेष बायोसोलाइड्स को कृषि, खान पुनर्स्थापन, भूनिर्माण या बागवानी में उपयोग करके मिट्टी में पुनर्चक्रित किया जाता है। इनमें से प्रत्येक विकल्प के अपने आर्थिक और पर्यावरणीय लाभ, समस्याएं और जोखिम हैं।
लैंडफिल निपटान
प्रबंधन और सामग्री प्रबंधन के दृष्टिकोण से, लैंडफिलिंग शायद सबसे सरल समाधान है। आर्थिक दृष्टि से, लैंडफिलिंग वर्तमान में अन्य विकल्पों की तुलना में अधिक किफायती है। हालांकि, लैंडफिल की जगह सीमित होने और कचरा डंपिंग शुल्क (अपशिष्ट-डंपिंग लागत) बढ़ने के साथ यह स्थिति निश्चित रूप से बदलेगी। पर्यावरणीय दृष्टि से, लैंडफिलिंग गाद को एक ही स्थान पर केंद्रित करके गाद से उत्पन्न होने वाले किसी भी प्रदूषक या रोगाणु के उत्सर्जन को रोकती है। यदि लैंडफिल का निर्माण और रखरखाव ठीक से किया जाए, तो पर्यावरणीय जोखिम न्यूनतम होते हैं।
हालांकि, सीवेज स्लज के लैंडफिल निपटान से जुड़े कुछ जोखिम भी हैं। लैंडफिल में जैविक अपशिष्ट अवायवीय अपघटन से गुजरते हैं, जिससे मीथेन गैस उत्पन्न होती है जो वायुमंडल में छोड़ी जा सकती है। मीथेन एक ग्रीनहाउस गैस है जो ग्लोबल वार्मिंग में योगदान करती है। लैंडफिल से निकलने वाली अन्य गैसें दुर्गंध का कारण बन सकती हैं। सीवेज स्लज द्वारा लैंडफिल में डाली जाने वाली पोषक तत्वों की बड़ी मात्रा स्थानीय पर्यावरण के लिए खतरा पैदा करती है। यदि लैंडफिल लाइनर या लीचेट संग्रहण प्रणाली में कोई खराबी आती है, तो ये पोषक तत्व स्थानीय भूजल और सतही जल को दूषित कर सकते हैं। सीवेज स्लज को लैंडफिल में डालने से लैंडफिल की बहुमूल्य जगह भी कम हो जाती है और स्लज में मौजूद जैविक पदार्थ और पौधों के पोषक तत्वों के संभावित लाभ भी समाप्त हो जाते हैं।
चित्र 4 लैंडफिल निपटान
भस्मीकरण निपटान
सीवेज स्लज को जलाने से निपटान योग्य सामग्री की मात्रा कम हो जाती है, रोगाणु पूरी तरह नष्ट हो जाते हैं, अधिकांश कार्बनिक रसायन विघटित हो जाते हैं, और सीवेज स्लज में निहित थोड़ी मात्रा में ऊष्मा मान पुनः प्राप्त हो जाता है। अवशिष्ट राख एक स्थिर, अपेक्षाकृत निष्क्रिय, अकार्बनिक पदार्थ है जिसका आयतन मूल स्लज के आयतन का केवल 10 से 20% होता है। सीवेज स्लज में मौजूद अधिकांश सूक्ष्म धातुएँ राख में केंद्रित हो जाती हैं (सांद्रता में पाँच से दस गुना वृद्धि)। इस सामग्री को आमतौर पर लैंडफिल में डाला जाता है, हालाँकि इसका उपयोग निर्माण सामग्री में भी किया जा सकता है।
भस्मीकरण से कार्बन डाइऑक्साइड (एक अन्य ग्रीनहाउस गैस) और संभवतः अन्य वाष्पशील प्रदूषक (कैडमियम, पारा, सीसा, डाइऑक्सिन) भी वायुमंडल में उत्सर्जित होते हैं। भस्मीकरण संयंत्रों के संचालन के लिए चिमनी से निकलने वाली गैसों से महीन कणों (राख) और वाष्पशील प्रदूषकों को हटाने के लिए परिष्कृत प्रणालियों की आवश्यकता होती है। यही कारण है कि अपशिष्ट अपशिष्ट के निपटान के लिए भस्मीकरण सबसे महंगे विकल्पों में से एक है। लैंडफिलिंग की तरह, अपशिष्ट अपशिष्ट में मौजूद कार्बनिक पदार्थों और पौधों के पोषक तत्वों से मिलने वाले संभावित लाभ नष्ट हो जाते हैं।
चित्र 5 भस्मीकरण निपटान