अपशिष्ट जल: स्रोत, मल-नालियाँ, मल-जल उपचार, आपंक व औद्योगिक बहिःस्राव
1. अपशिष्ट जल के स्रोत व जनसंख्या पूर्वानुमान
बिंदु स्रोत किसी पहचाने जा सकने वाले निर्गम पर निर्वहन करता है — मल-नाली बहिर्गम, औद्योगिक नाली, उपचार संयंत्र — अतः उसे मापा, अनुमत व उपचारित किया जा सकता है। अ-बिंदु (विसरित) स्रोत विस्तृत क्षेत्र पर और रुक-रुक कर, प्रायः वर्षा के साथ, प्रवेश करता है: उर्वरक, पीड़कनाशी व अवसाद ले जाता कृषि-भूमि का अपवाह, तेल व कूड़े सहित नगरीय वर्षा अपवाह, और सेप्टिक टंकियों व ढेरों से रिसाव। बिंदु स्रोत उपचार व निर्वहन मानकों से नियंत्रित होते हैं; अ-बिंदु स्रोत भूमि-उपयोग प्रथाओं से — बफ़र पट्टियाँ, समोच्च खेती, नियंत्रित उर्वरक प्रयोग, निरोध ताल व निर्मित आर्द्रभूमियाँ। घरेलू मल-जल प्रवाह सामान्यतः आपूर्त जल का लगभग 80% लिया जाता है, शेष उपभुक्त या नष्ट होता है, मल-नालियों में अंतःस्यंदन हेतु छूट सहित।
मल-नालियाँ व संयंत्र 20–30 वर्ष आगे की जनसंख्या हेतु अभिकल्पित होते हैं, अतः जनगणना अभिलेख का बहिर्वेशन होता है। समांतर वृद्धि विधि प्रति दशक औसत वृद्धि जोड़ती है, P_n = P + n x̄, और पुराने, स्थिर नगरों हेतु उपयुक्त है। ज्यामितीय वृद्धि विधि औसत प्रतिशत वृद्धि लगाती है, P_n = P(1 + r)ⁿ, और नए, तेज़ी से बढ़ते नगरों हेतु उपयुक्त है। वर्धमान वृद्धि विधि औसत वृद्धि व वृद्धियों की औसत वृद्धि जोड़ती है, P_n = P + n x̄ + [n(n + 1)/2]ȳ, दोनों के बीच समझौता। लॉजिस्टिक वक्र मानता है कि वृद्धि को संतृप्ति जनसंख्या पर स्थिर होना है; समान अंतराल पर तीन जनगणनाओं P₀, P₁, P₂ से P_s = [2P₀P₁P₂ − P₁²(P₀ + P₂)]/(P₀P₂ − P₁²)। आलेखीय विस्तार व समान नगरों से तुलना समुच्चय पूरा करते हैं।
2. स्वच्छता व वर्षा मल-नालियाँ, तथा मल-नाली सहायक अंग
पृथक तंत्र मल-जल व वर्षा जल भिन्न नलिकाओं में ले जाता है; संयुक्त तंत्र दोनों ले जाता है, अतिप्रवाहों सहित जो भारी वर्षा में तनु मल-जल नदी में छोड़ते हैं। स्वच्छता मल-नालियाँ शिखर प्रवाह हेतु अभिकल्पित होती हैं — औसत मल-जल प्रवाह × शिखर गुणक, जो छोटी जनसंख्या हेतु बड़ा है — आंशिक भरी चलती हुई, और वेग परिसर के दोनों छोरों पर जाँची जाती हैं। न्यूनतम स्व-सफ़ाई वेग है, जो प्रवेश करने वाली कंकड़-बालू को बहा सके, अभिकल्प प्रवाह पर लगभग 0.6–0.9 m/s (कैम्प संबंध इसे कण आकार व विशिष्ट गुरुत्व से जोड़ता है); अधिकतम, लगभग 2.5–3 m/s, नलिका को अपरदन से बचाता है। प्रवाह मैनिंग समीकरण से परिकलित होता है, आंशिक भरी वृत्ताकार नलिका की आनुपातिक गहराई, वेग व निस्सरण आंशिक-प्रवाह वक्रों से पढ़े जाते हैं। मल-नालियाँ यथासंभव भूमि का अनुसरण करती हैं, और एक निश्चित प्रवणता से नीचे प्रवाह पंप किया जाता है। वर्षा मल-नालियाँ तर्कसंगत विधि Q = CiA/360 से आकारित होती हैं, Q m³/s, i mm/h व A हेक्टेयर में, भारित अपवाह गुणांक C = ΣC_iA_i/ΣA_i और संकेंद्रण काल (प्रवेश काल + नाली में प्रवाह काल) के बराबर अवधि की तीव्रता प्रयोग करते हुए।
मल-नाली सहायक अंग वे संरचनाएँ हैं जो जाल को कार्यशील बनाती हैं और उसके रखरखाव की अनुमति देती हैं। मैनहोल प्रत्येक संधि, दिशा, प्रवणता या व्यास परिवर्तन पर, और सीधे खंडों पर अंतराल पर पहुँच देते हैं; ड्रॉप मैनहोल बहिर्गामी से काफ़ी ऊपर आने वाली अंतर्गामी मल-नाली को ऊर्ध्वाधर नलिका से नीचे लाता है, ताकि मल-जल कक्ष में गिरकर कर्मी पर न छिटके। लैम्प होल व क्लीन-आउट निरीक्षण या छड़ों की अनुमति देते हैं। गली प्रवेशिकाएँ व कैच बेसिन वर्षा जल भीतर लेते हैं, बाद वाला कंकड़ पकड़ने वाले गर्त सहित। प्रतिलोम साइफ़न (निमग्न मल-नाली) नदी, रेलमार्ग या घाटी के नीचे दाब में पूर्ण भरी नलिका से मल-जल ले जाता है, प्रायः कई नलिकाओं के रूप में ताकि निम्न प्रवाह भी स्व-सफ़ाई वेग पाएँ। फ़्लशिंग टंकियाँ समतल ऊपरी खंड साफ़ करती हैं, ग्रीज़ व तेल ट्रैप होटल व गैराज अपशिष्ट से मल-नालियों की रक्षा करते हैं, वर्षा-जल नियामक व अतिप्रवाह संयुक्त तंत्र में अतिरिक्त प्रवाह मोड़ते हैं, और संवातन स्तंभ गैसें छोड़ते हैं — H₂S सहित, जो कंक्रीट शीर्षों को संक्षारित करती है और कर्मियों हेतु घातक है।
3. प्रारंभिक, प्राथमिक, द्वितीयक व तृतीयक उपचार
प्रारंभिक उपचार संयंत्र की रक्षा करता है: छड़ छलनियाँ व कमिन्यूटर चिथड़े व बड़े ठोस हटाते हैं, कंकड़-कक्ष लगभग 0.3 m/s के नियंत्रित क्षैतिज वेग (आनुपातिक-प्रवाह वियर या पार्शल फ़्लूम से नियत) पर बालू व कंकड़ बैठाते हैं ताकि हल्के कार्बनिक निलंबन में रहें, और स्किमिंग टंकियाँ तेल व ग्रीज़ हटाती हैं। प्राथमिक उपचार साधारण अवसादन है, जो कुछ दसियों m³/m²·d की अतिप्रवाह दर पर लगभग 60% निलंबित ठोस व 30–35% BOD हटाता है। द्वितीयक उपचार घुलित व कोलॉइडी कार्बनिकों को जैविक रूप से हटाता है। सक्रियित आपंक प्रक्रम में अवसादित मल-जल को निलंबित संवर्धन (मिश्रित द्रव) के साथ वातित किया जाता है, और ठोस द्वितीयक स्पष्टक में बैठाकर अधिकांशतः लौटाए जाते हैं। इसके अभिकल्प व नियंत्रण प्राचल हैं खाद्य-से-सूक्ष्मजीव अनुपात F/M = QS₀/(VX), जलीय धारण काल θ = V/Q, ठोस धारण काल (माध्य कोशिका निवास काल) θ_c = VX/(Q_wX_r + (Q − Q_w)X_e), आपंक आयतन सूचकांक SVI = (30 मिनट बाद mL/L में अवसादित आयतन) × 1000/MLSS (mg/L), mL/g में, और प्रत्यावर्तन अनुपात R = Q_r/Q, जो स्पष्टक पर ठोस संतुलन से R = X/(X_r − X), X_r ≈ 10⁶/SVI, है।
पुनर्चक्रण सहित पूर्ण-मिश्रित रिएक्टर में मोनॉड बलगतिकी स्थिर-अवस्था परिणाम देती है: बहिःस्राव क्रियाधार S = K_s(1 + k_dθ_c)/[θ_c(Yk − k_d) − 1], जो केवल θ_c पर निर्भर है, और जैवभार X = θ_cY(S₀ − S)/[θ(1 + k_dθ_c)]। पारंपरिक संयंत्र F/M लगभग 0.2–0.4 d⁻¹ व θ_c लगभग 5–15 d पर चलते हैं; विस्तारित वातन बहुत निम्न F/M व लंबा θ_c प्रयोग करता है, कम, भली-भाँति स्थिरीकृत आपंक बनाते हुए। लगभग 100–150 mL/g से कम SVI अच्छे अवसादन का अर्थ है; उच्च SVI फूलन (बल्किंग) का, प्रायः तंतुमय जीवों से, और उठता आपंक स्पष्टक में विनाइट्रीकरण से आता है। संलग्न-वृद्धि प्रक्रम जैवभार को माध्यम पर रखते हैं: टपक निस्यंदक (निम्न- या उच्च-दर, पुनर्परिसंचरण सहित), जिसकी दक्षता NRC समीकरण E = 100/[1 + 0.4432√(W/(VF))] आकलित करता है, W kg/d में BOD भार, V m³ में माध्यम आयतन व पुनर्परिसंचरण गुणक F = (1 + R)/(1 + 0.1R)²; और घूर्णी जैविक संपर्कक। अपशिष्ट स्थिरीकरण ताल शैवाल–जीवाणु सहजीविता पर निर्भर हैं; UASB रिएक्टर प्रबल अपशिष्टों को कणिकामय आपंक आवरण में अवायवीय रूप से उपचारित करता है। तृतीयक (उन्नत) उपचार शेष को लक्ष्य करता है: नाइट्रोजन नाइट्रीकरण (स्वपोषी, लंबा θ_c व क्षारीयता आवश्यक) और फिर कार्बन स्रोत सहित अनॉक्सी क्षेत्र में विनाइट्रीकरण द्वारा; फ़ॉस्फ़ोरस फिटकरी, फ़ेरिक लवण या चूने से रासायनिक अवक्षेपण द्वारा, या अवायवीय व वायवीय क्षेत्रों से चक्रित फ़ॉस्फ़ेट-संचयी जीवों द्वारा जैविक रूप से; निलंबित ठोस निस्यंदन द्वारा; और रोगजनक विसंक्रमण द्वारा। झिल्ली जैव-रिएक्टर सक्रियित आपंक को झिल्ली पृथक्करण से जोड़ते हैं।
| प्राचल | परिभाषा | सामान्य पारंपरिक मान | नियंत्रित करता है |
|---|---|---|---|
| F/M | QS₀/(VX) | 0.2–0.4 d⁻¹ | भारण; अवसादनीयता |
| θ_c (SRT) | VX/(प्रतिदिन अपशिष्ट ठोस) | 5–15 d | बहिःस्राव गुणता; नाइट्रीकरण; आपंक लब्धि |
| θ (HRT) | V/Q | 4–8 h | टंकी आयतन |
| SVI | अवसादित mL/L × 1000/MLSS | लगभग 150 mL/g से कम | स्पष्टक प्रदर्शन; फूलन |
| R | Q_r/Q = X/(X_r − X) | 0.25–0.5 | वातन टंकी में रखा MLSS |
4. आपंक उत्पादन, प्रसंस्करण व निपटान; मल-जल कृषि
प्राथमिक व अपशिष्ट सक्रियित आपंक अधिकांशतः जल हैं — 95–99% — अतः पहला कार्य जल हटाना है। शुष्क-ठोस द्रव्यमान M_s, ठोस अंश P_s व विशिष्ट गुरुत्व S_sl के आपंक का आयतन V = M_s/(ρ_w S_sl P_s) है, और चूँकि ठोस वही रहते हैं, प्रतिशत आर्द्रता p₁ व p₂ हेतु V₁/V₂ = (100 − p₂)/(100 − p₁): 98% से 95% आर्द्रता तक सांद्रण आयतन को 2/5 कर देता है। सांद्रण (गुरुत्व या घुलित-वायु प्लवन) के बाद स्थिरीकरण आता है, जो रोगजनकों व गंध उत्पन्न करने वाले कार्बनिकों को नष्ट करता है: अवायवीय पाचन (प्रायः मध्यतापी, लगभग 35 °C) कार्बनिकों को लगभग 60–70% मीथेन वाली बायोगैस में बदलता है, वायवीय पाचन उन्हें ऑक्सीकृत करता है, और चूना स्थिरीकरण pH बढ़ाता है। सैद्धांतिक मीथेन लब्धि उसके COD से निकलती है: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O, अतः 1 mol CH₄ (STP पर 22.4 L) 64 g COD के तुल्य है और हटाया गया प्रत्येक kg COD 0.35 m³ मीथेन देता है। बालू शुष्कन तलों, बेल्ट प्रेस, फ़िल्टर प्रेस या अपकेंद्रित्रों पर निर्जलीकरण केक देता है, जिसका निपटान मृदा अनुकूलक के रूप में भूमि प्रयोग (धातुओं व रोगजनकों के अधीन), कम्पोस्टन, भूभराव या भस्मीकरण से होता है।
मल-जल कृषि मल-जल को, प्रायः कम-से-कम प्राथमिक उपचार के बाद, सिंचाई हेतु भूमि पर डालती है: मृदा कार्बनिकों को छानती व ऑक्सीकृत करती है और फ़सलें पोषक प्रयोग करती हैं। इसे उपयुक्त, पारगम्य मृदा, विश्राम अवधि और ऐसी फ़सलें चाहिए जो कच्ची न खाई जाएँ। अति-भारी या निरंतर डालने पर मृदा रंध्र कार्बनिक ठोसों से अवरुद्ध हो जाते हैं और भूमि जलाक्रांत व अवायवीय हो जाती है — मल-जल रुग्णता (सीवेज सिकनेस) — जिसे पूर्व-उपचार, रुक-रुक कर प्रयोग, फ़सल-चक्र व अधोनालियों से रोका जाता है। लवणता, औद्योगिक अंतर्वाह से भारी धातुएँ और कृषि-कर्मियों का स्वास्थ्य इस प्रथा की सीमाएँ हैं।
5. औद्योगिक बहिःस्राव, CETP, अपशिष्ट जल पुनर्चक्रण व शून्य द्रव निर्वहन
औद्योगिक बहिःस्राव प्रबलता, संघटन व परिवर्तिता में मल-जल से भिन्न हैं, और प्रत्येक उद्योग का एक चिह्न है। बहिःस्राव की प्रबलता प्रायः जनसंख्या तुल्यांक के रूप में व्यक्त होती है, उसका BOD भार ÷ प्रति व्यक्ति प्रतिदिन BOD योगदान। उपचार समकरण (प्रवाह व गुणता के परिवर्तन शमित करने हेतु) व उदासीनीकरण से आरंभ होता है, फिर विशिष्ट संदूषक हटाता है — गुरुत्व पृथक्कारकों से तेल, अवक्षेपण से धातुएँ, क्षारीय क्लोरीनीकरण से सायनाइड, स्कंदन, अधिशोषण या ऑक्सीकरण से रंग — और जहाँ अपशिष्ट जैवनिम्नीकरणीय हो वहाँ जैविक उपचार से पहले।
| उद्योग | अभिलक्षणिक प्रदूषक |
|---|---|
| आसवनी | अत्यधिक BOD व COD, गहरा रंग, निम्न pH वाला स्पेंट वॉश |
| चर्मशोधन | क्रोमियम, सल्फ़ाइड, उच्च लवणता, कार्बनिक भार |
| वस्त्र रंगाई | रंग, उच्च pH, COD, घुलित लवण |
| लुगदी व कागज़ | लिग्निन, रंग, निलंबित तंतु, क्लोरीनीकृत कार्बनिक |
| डेयरी व खाद्य | उच्च, शीघ्र जैवनिम्नीकरणीय BOD; वसा |
| विद्युत-लेपन | भारी धातुएँ, सायनाइड, अम्ल |
| परिशोधनी व पेट्रो-रसायन | तेल, फ़िनॉल, सल्फ़ाइड |
औद्योगिक संपदा की छोटी व मध्यम इकाइयाँ प्रायः अलग-अलग उपचार संयंत्र का व्यय, संचालन या कर्मचारी वहन नहीं कर सकतीं। साझा बहिःस्राव उपचार संयंत्र (CETP) उनका संयुक्त बहिःस्राव केंद्रीय रूप से उपचारित करता है, पैमाने की मितव्ययिता व व्यावसायिक संचालन के साथ: सदस्य इकाइयाँ प्रवेश मानक पूरा करने हेतु पूर्व-उपचार करती हैं (जैसे वे धातुएँ या अति pH हटाना जो जैविकी बिगाड़ें), बहिःस्राव पाइपलाइन या टैंकर से पहुँचाया जाता है, और CETP उसे निर्वहन मानक तक उपचारित करता है, लागत एक सूत्र से बाँटी जाती है। अपशिष्ट जल पुनर्चक्रण तृतीयक उपचार के बाद उपचारित बहिःस्राव को शीतलन स्तंभों, बॉयलरों, प्रक्रम जल, फ़्लशिंग या सिंचाई में लौटाता है। शून्य द्रव निर्वहन (ZLD) इसकी सीमा है: स्थल से कोई द्रव बहिःस्राव बाहर नहीं जाता। सामान्य क्रम है पूर्व-उपचार व जैविक उपचार, फिर अधिकांश जल पुनः पाने हेतु अति-निस्यंदन व व्युत्क्रम परासरण, फिर RO अस्वीकृत को बहु-प्रभाव वाष्पित्रों व क्रिस्टलित्रों में सांद्रित करना जब तक निपटान हेतु केवल ठोस लवण न बचे। ZLD जल बचाता है और निर्वहन समाप्त करता है, पर यह ऊर्जा-गहन है और द्रव समस्या को ठोस-अपशिष्ट समस्या में बदल देता है।
मुख्य बिंदु
- बिंदु स्रोत निर्गम पर उपचारित होते हैं; अ-बिंदु स्रोत भूमि-उपयोग से नियंत्रित। पूर्वानुमान समांतर (P + n x̄), ज्यामितीय (P(1 + r)ⁿ), वर्धमान (+ [n(n + 1)/2]ȳ) या लॉजिस्टिक (समान अंतराल की तीन जनगणनाओं से P_s) से, n दशकों में।
- स्वच्छता मल-नालियाँ स्व-सफ़ाई न्यूनतम व अपरदी अधिकतम वेग हेतु जाँची जाती हैं; वर्षा मल-नालियाँ A हेक्टेयर में व भारित C के साथ Q = CiA/360 प्रयोग करती हैं। ड्रॉप मैनहोल, प्रतिलोम साइफ़न व संवातन स्तंभ प्रत्येक एक विशिष्ट समस्या हल करते हैं।
- F/M = QS₀/(VX); θ_c = VX/(प्रतिदिन अपशिष्ट ठोस); SVI = अवसादित mL/L × 1000/MLSS; R = X/(X_r − X), X_r ≈ 10⁶/SVI; X = θ_cY(S₀ − S)/[θ(1 + k_dθ_c)]।
- NRC टपक निस्यंदक E = 100/[1 + 0.4432√(W/(VF))], F = (1 + R)/(1 + 0.1R)²। तृतीयक उपचार नाइट्रीकरण–विनाइट्रीकरण से N और रासायनिक रूप से या PAO से P हटाता है।
- आपंक V = M_s/(ρ_wS_slP_s) व V₁/V₂ = (100 − p₂)/(100 − p₁); STP पर प्रति kg COD 0.35 m³ CH₄। CETP छोटी इकाइयों के समूहों की सेवा करते हैं; ZLD RO व वाष्पन से जल पुनः पाता है और केवल ठोस लवण छोड़ता है।
अभ्यास प्रश्न (19)
उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।
निम्न में से कौन-से जल प्रदूषण के अ-बिंदु स्रोत हैं?
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उत्तर: A — वर्षा के बाद कृषि-भूमि से उर्वरक अपवाह; C — तेल व कूड़ा ले जाता नगर की सड़कों का वर्षा अपवाह; D — अनेक बिखरी सेप्टिक टंकियों से रिसाव
(a), (c) व (d) विस्तृत क्षेत्र पर और रुक-रुक कर प्रवेश करते हैं, उपचार हेतु कोई एक निर्गम नहीं, अतः वे भूमि-उपयोग व जल-निकास प्रथा से नियंत्रित विसरित स्रोत हैं। (b) एक पहचाने जा सकने वाले बहिर्गम पर निर्वहन करता है — बिंदु स्रोत की परिभाषा।किसी नगर की चार क्रमिक जनगणनाओं में जनसंख्या 40 000, 46 000, 52 000 व 58 000 थी। समांतर वृद्धि विधि से अंतिम जनगणना के दो दशक बाद जनसंख्या क्या होगी?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 70000
वृद्धि प्रति दशक 6000 है, अतः P₂ = 58 000 + 2 × 6000 = 70 000। समांतर वृद्धि नियत निरपेक्ष वृद्धि मानती है, जो बड़े, स्थापित नगर हेतु उपयुक्त है। उत्तर 70000 के रूप में दर्ज करें।किसी नगर की जनसंख्या दो दशकों में 50 000 से 60 000 से 72 000 हुई। ज्यामितीय वृद्धि विधि से 72 000 पहुँचने के दो दशक बाद उसकी जनसंख्या क्या होगी?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 103680
दोनों दशकों में वृद्धि दर प्रति दशक 20% है, अतः P = 72 000 × 1.2² = 72 000 × 1.44 = 103 680। समांतर विधि केवल 72 000 + 2 × 11 000 = 94 000 देगी, क्योंकि वह चक्रवृद्धि की उपेक्षा करती है। उत्तर 103680 के रूप में दर्ज करें।किसी नगर ने चार क्रमिक जनगणनाओं में 100 000, 120 000, 145 000 व 175 000 दर्ज किए। वर्धमान वृद्धि विधि से अंतिम जनगणना के दो दशक बाद उसकी जनसंख्या क्या होगी?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 240000
वृद्धियाँ 20 000, 25 000, 30 000: x̄ = 25 000। वर्धमान वृद्धियाँ 5000, 5000: ȳ = 5000। P₂ = 175 000 + 2 × 25 000 + (2 × 3/2) × 5000 = 175 000 + 50 000 + 15 000 = 240 000। n(n + 1)/2 के स्थान पर n²/2 लेने से 235 000 मिलता है। उत्तर 240000 के रूप में दर्ज करें।समान अंतराल पर तीन जनगणनाओं ने 40 000, 100 000 व 130 000 दर्ज किए। लॉजिस्टिक वक्र बैठाने पर संतृप्ति जनसंख्या क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 137500
P_s = [2P₀P₁P₂ − P₁²(P₀ + P₂)]/(P₀P₂ − P₁²) = [2 × 4 × 10⁴ × 10⁵ × 1.3 × 10⁵ − 10¹⁰ × 1.7 × 10⁵]/(5.2 × 10⁹ − 10¹⁰) = (1.04 × 10¹⁵ − 1.70 × 10¹⁵)/(−4.8 × 10⁹) = 137 500। यहाँ अंश व हर दोनों ऋणात्मक हैं; चिह्न की चूक ऋणात्मक या असंगत उत्तर देती है। उत्तर 137500 के रूप में दर्ज करें।30 ha के आवासीय क्षेत्र का अपवाह गुणांक 0.6 है। 50 mm/h की अभिकल्प वर्षा तीव्रता हेतु उसकी नाली को कितना शिखर वर्षा-जल प्रवाह ले जाना होगा, m³/s में?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 2.5
A हेक्टेयर में होने पर Q = CiA/360 = 0.6 × 50 × 30/360 = 2.5 m³/s। 30 ha को 0.3 km² में बदले बिना km² रूप (÷3.6) प्रयोग करने से 250 m³/s मिलता है, सौ गुना अधिक।किसी मल-नाली को नदी के नीचे से पार करना है। प्रयुक्त सहायक अंग है:
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उत्तर: A — प्रतिलोम साइफ़न, दाब में पूर्ण भरा चलता, प्रायः कई नलिकाओं के रूप में
प्रतिलोम (निमग्न) साइफ़न बाधा के नीचे झुकता है और पूर्ण भरा चलता है; भिन्न आकारों की कई नलिकाएँ निम्न प्रवाहों को सबसे छोटी में स्व-सफ़ाई वेग बनाए रखने देती हैं। ड्रॉप मैनहोल भिन्न तलों की मल-नालियाँ जोड़ता है, कैच बेसिन गली प्रवेशिकाओं से कंकड़ पकड़ता है, और फ़्लशिंग टंकी समतल ऊपरी खंड साफ़ करती है।3000 m³ की वातन टंकी में 2500 mg/L MLVSS है और उसे 200 mg/L BOD वाला 10 000 m³/d अवसादित मल-जल मिलता है। F/M अनुपात, d⁻¹ में, क्या है? उत्तर दो दशमलव स्थानों तक दें।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 0.27
F/M = QS₀/(VX) = 10 000 × 200/(3000 × 2500) = 2 × 10⁶/7.5 × 10⁶ = 0.27 d⁻¹, पारंपरिक 0.2–0.4 d⁻¹ के भीतर। सांद्रताओं की इकाइयाँ कट जाती हैं, अतः दोनों mg/L में हों तो kg में रूपांतरण आवश्यक नहीं।पिछले प्रश्न का संयंत्र (V = 3000 m³, X = 2500 mg/L) 10 000 mg/L पर 100 m³/d प्रत्यावर्ती आपंक अपशिष्ट करता है। बहिःस्राव में ठोस उपेक्षित करते हुए माध्य कोशिका निवास काल, दिनों में, क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 7.5
θ_c = VX/(Q_wX_r) = 3000 × 2500/(100 × 10 000) = 7.5 × 10⁶/10⁶ = 7.5 d। जलीय धारण काल केवल V/Q = 0.3 d = 7.2 h है; पुनर्चक्रण ही कोशिकाओं को जल से 25 गुना अधिक समय रखता है।2500 mg/L MLSS वाले मिश्रित द्रव का 1-लीटर नमूना 30 मिनट बाद 250 mL अवसादित आपंक दिखाता है। उसका आपंक आयतन सूचकांक, mL/g में, क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 100
SVI = अवसादित आयतन (mL/L) × 1000/MLSS (mg/L) = 250 × 1000/2500 = 100 mL/g, भली-भाँति बैठने वाला आपंक। गुणक 1000 छोड़ने से 0.1 मिलता है, जो mL/mg में है।किसी सक्रियित-आपंक संयंत्र को 3000 mg/L MLSS रखना है, और उसके आपंक का SVI 120 mL/g है। प्रत्यावर्ती-आपंक सांद्रता 10⁶/SVI लेकर कितना पुनर्परिसंचरण अनुपात Q_r/Q आवश्यक है? उत्तर दो दशमलव स्थानों तक दें।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 0.56
X_r = 10⁶/120 = 8333 mg/L। अंतर्वाह ठोस व वृद्धि उपेक्षित करते हुए टंकी पर ठोस संतुलन Q_rX_r = (Q + Q_r)X देता है, अतः R = X/(X_r − X) = 3000/(8333 − 3000) = 0.5625 ≈ 0.56। R = X/X_r = 0.36 लिखना भूलता है कि प्रत्यावर्ती प्रवाह भी टंकी को तनु करता है।एक पूर्ण-मिश्रित सक्रियित-आपंक रिएक्टर का θ_c = 10 d व θ = 6 h है। Y = 0.6, k_d = 0.06 d⁻¹ व BOD निष्कासन S₀ − S = 190 mg/L के साथ स्थिर-अवस्था जैवभार सांद्रता X, mg/L में, क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 2850
X = θ_cY(S₀ − S)/[θ(1 + k_dθ_c)] = 10 × 0.6 × 190/[0.25 × (1 + 0.6)] = 1140/0.4 = 2850 mg/L। θ को दिनों (0.25) के स्थान पर घंटों (6) में रखने से 118.75 mg/L मिलता है, चौबीस गुना छोटा।1000 m³ के एकल-चरण टपक निस्यंदक को पुनर्परिसंचरण अनुपात 1 के साथ 1000 kg/d BOD भार मिलता है। NRC समीकरण E = 100/[1 + 0.4432√(W/(VF))], F = (1 + R)/(1 + 0.1R)², से उसकी BOD निष्कासन दक्षता, प्रतिशत में, क्या है? उत्तर एक दशमलव स्थान तक दें।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
उत्तर देखें
उत्तर: 74.4
F = (1 + 1)/(1 + 0.1)² = 2/1.21 = 1.653। W/(VF) = 1000/(1000 × 1.653) = 0.605, जिसका वर्गमूल 0.778 है। E = 100/(1 + 0.4432 × 0.778) = 100/1.345 = 74.4%। पुनर्परिसंचरण बिना (F = 1) यह 100/1.4432 = 69.3% होगी।द्वितीयक व तृतीयक उपचार के विषय में निम्न में से कौन-से कथन सही हैं?
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उत्तर: A — नाइट्रीकरण को इतना लंबा ठोस धारण काल चाहिए कि मंद-वर्धी नाइट्रीकारी रुके रहें; B — विनाइट्रीकरण को अनॉक्सी क्षेत्र व कार्बन स्रोत चाहिए; D — जैविक फ़ॉस्फ़ोरस निष्कासन आपंक को अवायवीय व वायवीय क्षेत्रों से चक्रित करता है
(a), (b) व (d) सही हैं: नाइट्रीकारी निम्न वृद्धि दर वाले स्वपोषी हैं; विनाइट्रीकारी नाइट्रेट केवल ऑक्सीजन के अभाव में प्रयोग करते हैं और इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्बनिक कार्बन चाहते हैं; फ़ॉस्फ़ेट-संचयी जीव अवायवीय रूप से P छोड़ते और वायवीय रूप से अधिक लेते हैं। (c) असत्य है: उच्च SVI का अर्थ स्थूल, कम बैठने वाला आपंक है।कोई संयंत्र प्रतिदिन 1000 kg शुष्क ठोस 4% ठोस वाले आपंक के रूप में उत्पन्न करता है, विशिष्ट गुरुत्व 1.02। आपंक का कितना आयतन उत्पन्न होता है, m³/d में? उत्तर एक दशमलव स्थान तक दें।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 24.5
V = M_s/(ρ_w S_sl P_s) = 1000/(1000 × 1.02 × 0.04) = 1000/40.8 = 24.5 m³/d। 0.04 के स्थान पर 4 लेने से 0.245 m³/d मिलता है, प्रतिशत को अंश मानने से सौ गुना त्रुटि।98% आर्द्रता पर 100 m³ आपंक को 95% आर्द्रता तक सांद्रित किया जाता है। उसका नया आयतन, m³ में, क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 40
ठोस संरक्षित हैं: V₂ = V₁(100 − p₁)/(100 − p₂) = 100 × 2/5 = 40 m³। जल अंश से तर्क, 100 × 95/98 = 96.9 m³, लुभावनी त्रुटि है।एक अवायवीय पाचक प्रतिदिन 1000 kg COD हटाता है। मीथेन की COD तुल्यता (1 mol CH₄ = 64 g COD, और STP पर 22.4 L प्रति mol) से STP पर कितनी मीथेन उत्पन्न होती है, m³/d में? उत्तर निकटतम पूर्ण संख्या तक दें।
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 350
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O, अतः एक मोल मीथेन (22.4 L) 64 g COD ले जाती है, अर्थात 0.35 L CH₄ प्रति g COD = 0.35 m³ प्रति kg। 1000 kg COD/d × 0.35 = 350 m³/d। 35 °C पर वही मीथेन लगभग 12.8% अधिक आयतन घेरती है।औद्योगिक बहिःस्राव प्रबंधन के विषय में निम्न में से कौन-से कथन सही हैं?
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उत्तर: A — CETP छोटी इकाइयों के समूह को एक उपचार संयंत्र साझा करने देता है; B — CETP की सदस्य इकाइयों को उसका प्रवेश मानक पूरा करने हेतु पूर्व-उपचार करना पड़ सकता है; C — शून्य द्रव निर्वहन सामान्यतः व्युत्क्रम परासरण और फिर वाष्पित्र व क्रिस्टलित्र प्रयोग करता है
(a), (b) व (c) सही हैं। (d) असत्य है: ZLD घुलित लवणों को ठोस के रूप में निकालकर द्रव बहिःस्राव समाप्त करता है, जिसे स्वयं संग्रहित या भूभरित करना होता है — और वाष्पन चरण बहुत ऊर्जा खपाता है।कोई उद्योग 400 mg/L BOD वाला 5000 m³/d बहिःस्राव छोड़ता है। प्रति व्यक्ति BOD योगदान 80 g/d लेकर बहिःस्राव का जनसंख्या तुल्यांक क्या है?
संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।
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उत्तर: 25000
BOD भार = 5000 m³/d × 400 g/m³ = 2 × 10⁶ g/d = 2000 kg/d। PE = 2 × 10⁶/80 = 25 000। 400 mg/L को 400 g/m³ के स्थान पर 0.4 g/m³ लेना 1000 का गुणक खोता है। उत्तर 25000 के रूप में दर्ज करें।