अपशिष्ट जल उपचार में तापमान को कभी-कभी द्वितीयक ऑपरेटिंग पैरामीटर के रूप में माना जाता है।
हालाँकि, झिल्ली बायोरिएक्टर (एमबीआर) प्रणालियों में, मौसमी तापमान परिवर्तन झिल्ली निस्पंदन, जैविक गतिविधि, कीचड़ विशेषताओं, दूषित व्यवहार और समग्र सिस्टम संचालन को प्रभावित कर सकते हैं।
इस कारण से, झिल्ली चयन और एमबीआर डिजाइन केवल अपशिष्ट जल प्रवाह और पानी की गुणवत्ता पर आधारित नहीं होना चाहिए।
इंजीनियरों को भी इस पर विचार करना चाहिएअपेक्षित ऑपरेटिंग तापमान रेंज, विशेष रूप से शीतकालीन ऑपरेशन के दौरान न्यूनतम अपशिष्ट जल तापमान।
यह महत्वपूर्ण मौसमी भिन्नता वाले क्षेत्रों में नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
एक एमबीआर झिल्ली पृथक्करण के साथ जैविक उपचार को जोड़ता है।
इसलिए तापमान प्रक्रिया के दोनों हिस्सों को प्रभावित कर सकता है।
जैविक पक्ष पर, तापमान माइक्रोबियल गतिविधि और उपचार गतिकी को प्रभावित करता है।
झिल्ली पक्ष पर, तापमान प्रभावित कर सकता है:
- पानी की चिपचिपाहट
- झिल्ली पारगम्यता
- निस्पंदन प्रतिरोध
- ट्रांसमेम्ब्रेन दबाव
- गंदा व्यवहार
- प्राप्य परिचालन प्रवाह
वास्तविक संबंध अधिक जटिल है क्योंकि एमबीआर प्रदर्शन अपशिष्ट जल विशेषताओं, सक्रिय कीचड़, झिल्ली गुणों और संचालन रणनीति के बीच बातचीत पर निर्भर करता है।
हालाँकि, एक सिद्धांत महत्वपूर्ण है:
औसत या गर्म परिस्थितियों में डिज़ाइन किए गए एमबीआर का मूल्यांकन न्यूनतम अपेक्षित अपशिष्ट जल तापमान पर भी किया जाना चाहिए।
तापमान के सबसे प्रत्यक्ष प्रभावों में से एक पानी की चिपचिपाहट पर इसका प्रभाव है।
जैसे-जैसे तापमान घटता है, पानी अधिक चिपचिपा हो जाता है।
उच्च चिपचिपाहट झिल्ली के माध्यम से प्रवाह के प्रतिरोध को बढ़ाती है।
अन्यथा समान परिस्थितियों में, यह उस प्रवाह को प्रभावित कर सकता है जिसे प्राप्त किया जा सकता है या किसी विशेष उत्पादन दर को बनाए रखने के लिए आवश्यक प्रेरक शक्ति को प्रभावित कर सकता है।
इसका मतलब यह है कि गर्म अवधि के दौरान आराम से काम करने वाली झिल्ली प्रणाली सर्दियों के दौरान विभिन्न परिस्थितियों में काम कर सकती है।
इस कारण से, झिल्ली प्रदर्शन डेटा को हमेशा इसके तापमान आधार के साथ माना जाना चाहिए।
झिल्ली प्रवाह हाइड्रोलिक प्रतिरोध से प्रभावित होता है।
जब तापमान घटता है और चिपचिपाहट बढ़ती है, तो निस्पंदन प्रतिरोध आम तौर पर बढ़ जाता है।
परिणामस्वरूप, समान परमिट उत्पादन को बनाए रखने के लिए अलग-अलग परिचालन स्थितियों की आवश्यकता हो सकती है।
एमबीआर सिस्टम डिज़ाइन के लिए, एक महत्वपूर्ण प्रश्न यह है:
सबसे कम अपेक्षित अपशिष्ट जल तापमान पर कौन सा ऑपरेटिंग फ्लक्स बनाए रखा जा सकता है?
यह अक्सर अनुकूल गर्म-मौसम स्थितियों के तहत मापा गया केवल चरम प्रवाह या प्रदर्शन का मूल्यांकन करने से अधिक उपयोगी होता है।
इसलिए तापमान के प्रभाव को झिल्ली के आकार और संचालन रणनीति में शामिल किया जाना चाहिए।
डिज़ाइन फ़्लक्स पर अधिक जानकारी के लिए:
→सिरेमिक फ्लैट शीट एमबीआर झिल्ली के लिए एक यथार्थवादी डिजाइन फ्लक्स क्या है?
तापमान केवल पानी की चिपचिपाहट को प्रभावित नहीं करता है।
एमबीआर में, झिल्ली सक्रिय कीचड़ के सीधे संपर्क में काम करती है।
मौसमी तापमान परिवर्तन प्रभावित कर सकते हैं:
- जैविक गतिविधि
- बायोमास विशेषताएँ
- कीचड़ की चिपचिपाहट
- फ्लोक गुण
- घुलनशील माइक्रोबियल उत्पाद
- बाह्यकोशिकीय बहुलक पदार्थ
- दूषण क्षमता
ये परिवर्तन झिल्ली की सतह के निकट विकसित होने वाले प्रतिरोध को प्रभावित कर सकते हैं।
इसलिए, तापमान को केवल हाइड्रोलिक सुधार कारक के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।
पूर्ण पैमाने पर एमबीआर प्रणाली में, इसका प्रभाव जैविक प्रक्रिया प्रदर्शन और मिश्रित-शराब विशेषताओं से भी जोड़ा जा सकता है।
कई अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए, सर्दी अधिक मांग वाली झिल्ली परिचालन अवधि का प्रतिनिधित्व कर सकती है।
जैविक गतिविधि, कीचड़ के गुणों और प्रभावशाली स्थितियों में परिवर्तन के साथ-साथ अपशिष्ट जल का तापमान कम हो सकता है।
यदि झिल्ली का आकार केवल वार्षिक औसत स्थितियों पर आधारित है, तो उपलब्ध ऑपरेटिंग मार्जिन ठंडी अवधि के दौरान छोटा हो सकता है।
एक व्यावहारिक इंजीनियरिंग मूल्यांकन पर विचार करना चाहिए:
- औसत अपशिष्ट जल तापमान
- न्यूनतम अपेक्षित अपशिष्ट जल तापमान
- मौसमी तापमान सीमा
- शीतकालीन प्रवाह की स्थिति
- आवश्यक उपचार क्षमता
- झिल्ली डिजाइन प्रवाह
- परिचालन सीमा
इसका उद्देश्य यह सुनिश्चित करना है कि झिल्ली प्रणाली अपेक्षित परिचालन सीमा के दौरान आवश्यक उपचार क्षमता को पूरा करने में सक्षम रहे।
तापमान अप्रत्यक्ष रूप से झिल्ली के दूषण को भी प्रभावित कर सकता है।
एमबीआर फ़ाउलिंग कई कारकों पर निर्भर करता है, जिनमें शामिल हैं:
- झिल्ली प्रवाह
- एमएलएसएस एकाग्रता
- वातन
- कीचड़ गुण
- कार्बनिक पदार्थ
- जैविक गतिविधि
- झिल्ली सतह की विशेषताएँ
- परिचालन चक्र
क्योंकि तापमान इनमें से कई कारकों को प्रभावित कर सकता है, तापमान और गंदगी के बीच संबंध हमेशा सीधा नहीं होता है।
उदाहरण के लिए, कम तापमान उच्च चिपचिपाहट के कारण निस्पंदन प्रतिरोध को बढ़ा सकता है, जबकि जैविक गतिविधि में परिवर्तन मिश्रित शराब की विशेषताओं को भी प्रभावित कर सकता है।
यही कारण है कि एकल तापमान सुधार पर निर्भर रहने के बजाय झिल्ली प्रदर्शन का आदर्श रूप से प्रतिनिधि परियोजना स्थितियों के तहत मूल्यांकन किया जाना चाहिए।
सिरेमिक और पॉलीमेरिक झिल्ली दोनों ही पानी के तापमान और चिपचिपाहट के बुनियादी भौतिक प्रभाव से प्रभावित होते हैं।
हालाँकि, झिल्ली सामग्री विशेषताओं में भिन्न होती है जैसे:
- यांत्रिक शक्ति
- रासायनिक प्रतिरोध
- सफाई सहनशीलता
- दीर्घकालिक स्थायित्व
- तापमान स्थिरता
सिरेमिक झिल्ली को तेजी से मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए माना जाता है क्योंकि उनकी अकार्बनिक संरचना उच्च यांत्रिक शक्ति और मजबूत रासायनिक प्रतिरोध प्रदान कर सकती है।
ये विशेषताएं विशेष रूप से प्रासंगिक हो सकती हैं जहां बार-बार सफाई, लंबी परिचालन अवधि, या अपशिष्ट जल की मांग की स्थिति अपेक्षित होती है।
व्यापक तुलना के लिए:
→एमबीआर में सिरेमिक बनाम पॉलीमेरिक झिल्ली
हालाँकि, सिरेमिक झिल्ली तापमान प्रभाव से पूरी तरह से स्वतंत्र नहीं हैं।
किसी भी झिल्ली प्रणाली का वास्तविक प्रदर्शन अभी भी अपशिष्ट जल की स्थिति, ऑपरेटिंग प्रवाह, तापमान, जैविक प्रक्रिया और सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन पर निर्भर करता है।
एमबीआर परियोजना के लिए झिल्लियों का मूल्यांकन करते समय, इंजीनियरों को प्रासंगिक परिचालन स्थितियों के तहत प्रदर्शन की जानकारी का अनुरोध करना चाहिए।
उपयोगी प्रश्नों में शामिल हैं:
- न्यूनतम अपेक्षित अपशिष्ट जल तापमान क्या है?
- इस तापमान पर किस झिल्ली का प्रदर्शन अपेक्षित है?
- उद्धृत फ्लक्स के लिए किस तापमान का उपयोग किया गया था?
- क्या उद्धृत प्रवाह सकल या शुद्ध है?
- क्या मूल्य तात्कालिक या टिकाऊ है?
- किस एमएलएसएस रेंज का उपयोग किया गया था?
- किस संचालन रणनीति का उपयोग किया गया?
- कौन सा डिज़ाइन मार्जिन शामिल है?
सकल और शुद्ध प्रवाह के बीच अंतर विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
→एमबीआर में सकल प्रवाह बनाम शुद्ध प्रवाह: अंतर क्यों मायने रखता है
जब झिल्ली आपूर्तिकर्ता लगातार आधार पर प्रदर्शन डेटा प्रदान करते हैं तो तुलना अधिक सार्थक हो जाती है।
एक विश्वसनीय झिल्ली डिज़ाइन को परियोजना की शुरुआत से तापमान पर विचार करना चाहिए।
केवल वार्षिक औसत का उपयोग न करें.
सामान्य और न्यूनतम अपेक्षित परिचालन तापमान दोनों की पहचान करें।
इसके संयुक्त प्रभाव पर विचार करें:
तापमान + प्रवाह + एमएलएसएस + अपशिष्ट जल विशेषताएँ + आवश्यक क्षमता
अनुकूल परिस्थितियों में उच्च अल्पकालिक प्रवाह स्वचालित रूप से दीर्घकालिक डिजाइन का आधार नहीं बनना चाहिए।
झिल्ली क्षेत्र और संचालन रणनीति को मौसमी परिवर्तनों के लिए पर्याप्त लचीलापन प्रदान करना चाहिए।
आपूर्तिकर्ताओं की तुलना करते समय, सुनिश्चित करें कि फ्लक्स डेटा का मूल्यांकन तुलनीय तापमान, अपशिष्ट जल, एमएलएसएस और परिचालन स्थितियों के तहत किया जाता है।
तापमान को एक पृथक पैरामीटर के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।
झिल्ली संचालन पर इसके प्रभाव को इस प्रकार देखा जा सकता है:
तापमान → चिपचिपाहट → निस्पंदन प्रतिरोध → फ्लक्स → दूषण नियंत्रण → संचालन रणनीति
एक ही समय पर:
तापमान → जैविक गतिविधि → कीचड़ के लक्षण → दूषण क्षमता
यह दर्शाता है कि अकेले तापमान का उपयोग करके झिल्ली के प्रदर्शन का मूल्यांकन क्यों नहीं किया जा सकता है।
एक झिल्ली जो प्रयोगशाला स्थितियों में अच्छा प्रदर्शन करती है, उसे पूर्ण पैमाने पर सर्दियों की परिस्थितियों में एक अलग ऑपरेटिंग रणनीति की आवश्यकता हो सकती है।
डूबे हुए एमबीआर अनुप्रयोगों के लिए जहां यांत्रिक स्थायित्व, रासायनिक प्रतिरोध, सफाई सहनशीलता और दीर्घकालिक स्थिरता महत्वपूर्ण विचार हैं, सिरेमिक फ्लैट शीट झिल्ली का मूल्यांकन पारंपरिक पॉलिमरिक झिल्ली के विकल्प के रूप में किया जा सकता है।
उचित झिल्ली विन्यास और डिजाइन प्रवाह हमेशा वास्तविक अपशिष्ट जल विशेषताओं और परियोजना संचालन स्थितियों के अनुसार निर्धारित किया जाना चाहिए।
एमबीआर प्रणालियों में झिल्ली के प्रदर्शन पर तापमान एक महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकता है।
कम तापमान आम तौर पर पानी की चिपचिपाहट और निस्पंदन प्रतिरोध को बढ़ाता है, जबकि मौसमी परिवर्तन सक्रिय कीचड़ विशेषताओं और दूषित व्यवहार को भी प्रभावित कर सकते हैं।
इस कारण से, झिल्ली का चयन केवल अनुकूल या औसत परिस्थितियों में प्रदर्शन पर आधारित नहीं होना चाहिए।
न्यूनतम अपेक्षित अपशिष्ट जल तापमानझिल्ली आकार और सिस्टम डिज़ाइन के दौरान इस पर विचार किया जाना चाहिए।
दीर्घकालिक एमबीआर ऑपरेशन के लिए, उद्देश्य केवल किसी विशेष तापमान पर उच्चतम संभव प्रवाह की पहचान करना नहीं है।
अधिक महत्वपूर्ण उद्देश्य स्थापित करना हैअपेक्षित परियोजना स्थितियों की पूरी श्रृंखला में स्थिर और टिकाऊ संचालन विंडो.
परियोजना मूल्यांकन के लिए, अपशिष्ट जल के प्रकार, प्रवाह दर, एमएलएसएस, तापमान सीमा, उपचार प्रक्रिया और लक्ष्य उपचार क्षमता जैसी जानकारी एक उपयुक्त झिल्ली डिजाइन आधार स्थापित करने में मदद कर सकती है।
