এমবিবিআর-এ একযোগে নাইট্রোজেন এবং ম্যাঙ্গানিজ অপসারণের উপর পিএইচ-এর প্রভাব
MBBR পারফরম্যান্সের উপর pH এর প্রভাব
মাইক্রোবিয়াল কার্যকলাপ এবং জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়ার হারকে সরাসরি প্রভাবিত করে মুভিং বেড বায়োফিল্ম রিঅ্যাক্টর (এমবিবিআর) এর দক্ষতায় pH একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। একটি প্রধান পরিবেশগত কারণ হিসাবে, pH বৈচিত্রগুলি প্রভাবিত করে:
- বায়োফিল্ম সম্প্রদায়ের কাঠামো- pH-এর পরিবর্তন নাইট্রিফাইং/ডেনিট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া এবং ম্যাঙ্গানিজ-অক্সিডাইজিং অণুজীবের আধিপত্যকে পরিবর্তন করে।
- এনজাইম কার্যকলাপ- সর্বোত্তম pH রেঞ্জগুলি নাইট্রাইট অক্সিডোরেডাক্টেস (pH 7-8) এবং ম্যাঙ্গানিজ অক্সিডেস (pH 6-7) এর কর্মক্ষমতা নিয়ন্ত্রণ করে।
- রেডক্স প্রতিক্রিয়া গতিবিদ্যা- pH Mn²⁺/Mn⁴⁺ রূপান্তর এবং নাইট্রোজেন রূপান্তর পথের মধ্যে ভারসাম্য নির্ধারণ করে।
- বৃষ্টিপাতের সম্ভাবনা - Higher pH (>8) Mn²⁺ অক্সিডেশন এবং ফসফেট বর্ষণ প্রচার করে, যখন অম্লীয় অবস্থা (pH)<6) may inhibit these processes.
সিস্টেমটি উল্লেখযোগ্য অভিযোজনযোগ্যতা প্রদর্শন করে, নির্দিষ্ট অণুজীব জনসংখ্যা বিস্তৃত pH রেঞ্জ (5-9) জুড়ে কার্যকারিতা বজায় রাখে, যদিও বিভিন্ন দূষণকারীর জন্য সর্বোত্তম অপসারণের দক্ষতা নির্দিষ্ট pH স্তরে ঘটে।
বিভিন্ন pH অবস্থার অধীনে MBBR পারফরম্যান্স
একটি চীনা বিশ্ববিদ্যালয় দ্বারা পরিচালিত একটি সাম্প্রতিক গবেষণায় বিভিন্ন pH অবস্থার (pH 5-9) অধীনে মুভিং বেড বায়োফিল্ম রিঅ্যাক্টর (MBBR) সিস্টেমের কার্যকারিতা এবং 10 mg·L⁻¹ এর প্রভাবশালী Mn²⁺ ঘনত্বের অবস্থারও তদন্ত করা হয়েছে। অপারেশনাল ফেজ IV চলাকালীন NH₄⁺-N, TN, TP, COD, Mn²⁺, NO₂⁻-N, এবং NO₃⁻-N এর প্রভাবশালী এবং প্রবাহিত ঘনত্ব নীচে সংক্ষিপ্ত করা হয়েছে৷
(1)NH₄⁺-N অপসারণ দক্ষতা
The MBBR demonstrated consistently high NH₄⁺-N removal across all pH levels, with average efficiencies of 96.22% (pH 5), 98.89% (pH 6), 98.70% (pH 7), 98.65% (pH 8), and 96.69% (pH 9). These results indicate robust nitrification performance (>96% দক্ষতা) pH বৈচিত্র নির্বিশেষে। যদিও অপসারণের কার্যকারিতা প্রাথমিকভাবে pH 5 থেকে 6-এ বৃদ্ধি পেয়েছিল (98.89% শীর্ষে) উচ্চ pH স্তরে ধীরে ধীরে হ্রাস পাওয়ার আগে, NH₄⁺-N অপসারণের উপর pH এর সামগ্রিক প্রভাব ছিল ন্যূনতম। এটি বায়োফিল্মের মধ্যে পিএইচ ওঠানামায় নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়ার শক্তিশালী অভিযোজনযোগ্যতার পরামর্শ দেয়।
(2) TN অপসারণ দক্ষতা
মোট নাইট্রোজেন অপসারণ উল্লেখযোগ্য pH নির্ভরতা প্রদর্শন করেছে:
- pH 5: 40.13%
- pH 6: 42.66%
- pH 7: 49.20%
- pH 8: 52.74%
- pH 9:69.79%(শীর্ষ কর্মক্ষমতা)
pH 5 থেকে 9 পর্যন্ত 29.66% উন্নতি ক্ষারীয় অবস্থার অধীনে বর্ধিত ডিনাইট্রিফাইং মাইক্রোবিয়াল কার্যকলাপকে হাইলাইট করে।
(3)সিওডি অপসারণের দক্ষতা
COD অপসারণ একটি ঘণ্টা-আকৃতির বক্ররেখা অনুসরণ করে:
- সর্বোত্তম নিরপেক্ষ pH: pH 7 এ 94.27%
- চরম পর্যায়ে হ্রাস:
- pH 5: 90.85%
- pH 9: 53.81%
The sharp drop at pH>7 ক্ষারীয় পরিবেশে হেটারোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া প্রতিরোধের পরামর্শ দেয়।
(4)Mn²⁺ অপসারণ দক্ষতা
Mn²⁺ অপসারণ প্রায়-নিরপেক্ষ pH-এ সবচেয়ে কার্যকর ছিল:
- pH 6: 95.74% (Mn²⁺→MnOx অক্সিডেশনের জন্য সর্বোত্তম)
- pH 5/9: <60% efficiency
এটি ম্যাঙ্গানিজ-অক্সিডাইজিং মাইক্রোবিয়াল কার্যকলাপের প্রবণতার সাথে সম্পর্কযুক্ত।
(5) TP অপসারণ দক্ষতা
ফসফরাস অপসারণ pH এর সাথে রৈখিকভাবে উন্নত হয়েছে:
- pH 5: 20.70% → pH 9:51.76%
সর্বনিম্ন বর্জ্য টিপি (পিএইচ 9 এ 2.80 mg/L) ক্ষারীয়-অনুগ্রহপ্রাপ্ত PAOs কার্যকলাপ নির্দেশ করে।
(6)NO₃⁻-N এবং NO₂⁻-N ডায়নামিক্স
- NO₃⁻-N মিনিমাইজেশন pH 9 এ: 5.89 mg/L (বনাম. 11.63 mg/L pH 5 এ)
- সমস্ত পর্যায় জুড়ে স্থিতিশীল NO₂⁻-N সঞ্চয় (0.16–0.19 mg/L)
এটি ক্ষারীয় pH-এ সিনারজিস্টিক নাইট্রিফিকেশন-ডিনাইট্রিফিকেশন নিশ্চিত করে।
উপসংহার
10 mg·L⁻¹ এর একটি প্রভাবশালী Mn²⁺ ঘনত্বের অবস্থার অধীনে, এই গবেষণাটি বর্জ্য জল চিকিত্সার জন্য MBBR কার্যকারিতার উপর বিভিন্ন pH স্তরের প্রভাবের আরও তদন্ত করেছে। ফলাফলগুলি দেখায় যে যখন প্রভাবশালী pH 9-এ বৃদ্ধি করা হয়, NH₄⁺-N, TN, এবং TP-এর গড় অপসারণের দক্ষতা পৌঁছেছিল96.69%, 69.79%, এবং 51.76%, যথাক্রমে। ফেজ I (pH 5) এর তুলনায়, TN এবং TP এর অপসারণের দক্ষতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে29.66% এবং 31.06%, যথাক্রমে।
মূল অনুসন্ধান
1. pH 9 এ সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা
- সর্বোচ্চ N&P অপসারণ: এমবিবিআর তার সেরা প্রদর্শন করেছেডিনাইট্রিফিকেশন এবং ফসফরাস অপসারণক্ষারীয় অবস্থার অধীনে ক্ষমতা (pH 9), ন্যূনতম NO₃⁻-N প্রজন্ম এবং কাছাকাছি-সম্পূর্ণ NH₄⁺-N রূপান্তর।
- উন্নত মাইক্রোবিয়াল কার্যকলাপ:কার্যকরী মোট সারফেস এরিয়া (ETSA)বায়োফিল্মটির pH (7-9) এর সাথে আনুপাতিকভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে, pH 9-এ পৌঁছেছে, যা ক্ষারীয় অবস্থার অধীনে উচ্চতর বিপাকীয় কার্যকলাপ নির্দেশ করে। এটি সম্ভবত ফ্রি হাইড্রোক্সাইড আয়নগুলির (OH⁻) প্রাচুর্যের কারণে, যা উন্নত করেযুগপত নাইট্রিফিকেশন-ডিনাইট্রিফিকেশন (SND) দক্ষতা.
2. Mn²⁺ অপসারণ প্রক্রিয়া
- বহিঃকোষী শোষণ আধিপত্য: সমস্ত পর্যায় জুড়ে (I-V), ওভারMn²⁺ অপসারণের 75%বায়োফিল্ম অণুজীব দ্বারা বহির্মুখী শোষণের মাধ্যমে অর্জন করা হয়েছিল।
3. মাইক্রোবিয়াল সম্প্রদায়ের গতিবিদ্যা
- ক্ষারীয়-প্রিয় ডেনিট্রিফায়ার: কোমামোনাস এবং হাইফোমাইক্রোবিয়ামের মতো মূল ডিনাইট্রিফাইং জেনারা উচ্চ পিএইচ স্তরে আপেক্ষিক প্রাচুর্য দেখায়, ক্ষারীয় পরিবেশে তাদের অভিযোজন নিশ্চিত করে।
- Comamonas aquatica LNL3 ব্যতিক্রমী বিপাকীয় বহুমুখিতা প্রদর্শন করেছে, NH₄⁺-N → NO₂⁻-N এবং NH₄⁺-N → N₂ উভয়কেই রূপান্তর করেছে।
- pH 9 এ উন্নত জীববৈচিত্র্য: অনন্য অপারেশনাল ট্যাক্সোনমিক ইউনিট (OTUs) থেকে বেড়েছে2 (pH 5) থেকে 13 (pH 9), ক্ষারীয় অবস্থার অধীনে বৃহত্তর মাইক্রোবিয়াল সমৃদ্ধি প্রতিফলিত করে।
4. কার্যকরী প্রভাব
- Synergistic পুষ্টি অপসারণ: ক্ষারীয় pH (9) এর কার্যকলাপ প্রচার করেপলিফসফেট-সঞ্চয়কারী জীব (PAOs)এবংডিনাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া(যেমন, Acinetobacter), একযোগে N-P অপসারণের অপ্টিমাইজ করা।
- প্রক্রিয়া স্থিতিশীলতা: The MBBR maintained robust Mn²⁺ adsorption (>75%) pH পরিবর্তন নির্বিশেষে, সিস্টেমের স্থিতিস্থাপকতা হাইলাইট করে।
ব্যবহারিক প্রভাব
- প্রস্তাবিত অপারেশনাল পিএইচ: 8.5-9.0Mn²⁺-সংশোধিত MBBR সিস্টেমে সর্বাধিক TN/TP অপসারণের জন্য।
- মাইক্রোবিয়াল ম্যানেজমেন্ট: Comamonas বা Hyphomicrobium স্ট্রেনের সাথে জৈব অগমেন্টেশন ক্ষারীয় চুল্লিতে ডিনাইট্রিফিকেশনকে আরও বাড়িয়ে তুলতে পারে।