अल्ट्राफिल्ट्रेशन और एक्टिवेटेड कार्बन सिस्टम्सः अल्ट्राप्यूर पानी तैयार करने में फायदे और नुकसान

अतिशुद्ध जल वह जल है जिसमें से प्रवाहकीय आयनों, कलॉइड्स, कार्बनिक पदार्थों और अन्य अशुद्धियों को पूरी तरह से हटा दिया गया है, जिसमें उत्पाद जल प्रतिरोध 18 MΩ·cm (25°C पर) से अधिक है।अतिशुद्ध जल प्रणालियों में आम तौर पर पूर्व उपचार प्रौद्योगिकियों का उपयोग किया जाता है, रिवर्स ऑस्मोसिस (आरओ), इलेक्ट्रोडायनीकरण (ईडीआई), और पोस्ट-ट्रीटमेंट प्रक्रियाएं, अक्सर यूवी लैंप और टीओसी (कुल कार्बनिक कार्बन) हटाने वाली इकाइयों जैसे सहायक उपचारों से पूरक होती हैं।

अतिशुद्ध जल उत्पादन प्रक्रिया प्रवाह:
मानक प्रक्रिया प्रवाह हैः नल का पानी → पूर्व उपचार प्रणाली → बहु-चरण उच्च दबाव आरओ प्रणाली → ईडीआई प्रणाली → टीओसी हटाने की इकाई → पॉलिशिंग मिश्रित-बड प्रणाली → उपयोग का बिंदु (पीओयू) ।उत्पादन के दौरान, पंप बिजली के स्रोत के रूप में कार्य करते हैं, और विभिन्न चरणों में भंडारण टैंक पंप के सुरक्षित और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करते हैं। विशिष्ट बिंदुओं पर विभिन्न ग्रेड के फिल्टर जोड़ने से उत्पाद पानी की गुणवत्ता सुनिश्चित होती है।

इसके अतिरिक्त, फ़िल्टर ऑपरेशन के दौरान पानी के पीएच को समायोजित करने, अवशिष्ट क्लोरीन को कम करने और आरओ झिल्ली के स्केलिंग आदि को धीमा करने के लिए विभिन्न रसायनों को जोड़ा जा सकता है।प्रक्रिया आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए नल के पानी के तापमान को बढ़ाने के लिए प्रीट्रीटमेंट सिस्टम के इनपुट पर हीट एक्सचेंजर जोड़े जा सकते हैं।.

इसके अतिरिक्त, वायुमंडल से पानी को अलग करने और द्वितीयक संदूषण से बचाने के लिए नाइट्रोजन गैस के साथ अल्ट्रा-शुद्ध जल भंडारण टैंक को शुद्ध करना महत्वपूर्ण है।

पूर्व उपचार का महत्व:
1आरओ झिल्ली फ़ीड पानी की आवश्यकताएंः
आरओ प्रणाली अतिशुद्ध जल उत्पादन का सबसे महत्वपूर्ण घटक है। इसका उचित संचालन संपूर्ण शुद्ध जल प्रणाली की सुरक्षा और उत्पादित जल की गुणवत्ता सुनिश्चित करता है।आरओ प्रणालियों में फ़ीड वाटर की विशिष्ट आवश्यकताएं होती हैं:

• मलबा घनत्व सूचकांक (एसडीआई) < 4.0

• धुंधलापन (एनटीयू) < 1.0

• कार्बनिक पदार्थ सामग्री (COD) < 1.5 mg/L

• अवशिष्ट क्लोरीन सामग्री < 0.1 mg/L (आदर्श रूप से 0 mg/L पर नियंत्रित)

• लोहे की मात्रा < 0.05 मिलीग्राम/लीटर जब विघटित ऑक्सीजन > 5 मिलीग्राम/लीटर हो

• सिलिकॉन (SiO2) कंसंट्रेट में < 100 mg/L

• लैंगेलियर संतृप्ति सूचकांक (एलएसआई): पीएचबी - पीएच < 0

• अघुलनशील नमक बनाने के लिए आयनों (जैसे, Sr, Ba): आयनिक उत्पाद (Ipb) < 0.8 Ksp

2प्रीट्रीटमेंट सिस्टम की भूमिका:
पूर्व उपचार प्रणाली पानी से अवशिष्ट क्लोर, बड़े निलंबित ठोस पदार्थ, फ्लोक्लुलेटेड कोलोइड, कार्बनिक पदार्थ, ऑक्साइड, कार्बनिक यौगिक और भारी धातुओं को हटा देती हैपहलेयह आरओ प्रणाली में प्रवेश करता है, जिससे सीओडी और एसडीआई मूल्य कम हो जाते हैं।

इसके अतिरिक्त, कैल्शियम, मैग्नीशियम, बैरियम, सल्फेट, सिलिकेट और कार्बोनेट जैसे आयनों को बड़े कणों को बनाने के लिए स्केल अवरोधकों को जोड़कर जटिल किया जा सकता है,जो फिर आरओ इकाई से एकाग्रता के रूप में छोड़ दिए जाते हैं.

(1) आरओ झिल्ली पर सिस्टम खराबी का प्रभाव:
जैसा कि पूर्व उपचार खंड में उल्लिखित है, आरओ झिल्ली तक पहुंचने से पहले हानिकारक मैक्रोमोलेक्युल्स का विशाल बहुमत पूर्व उपचार प्रणाली द्वारा हटा दिया जाता है।यदि पूर्व उपचार प्रणाली दोषपूर्ण है और कई आरओ फ़ीड वाटर पैरामीटर अनुपालन नहीं करते हैं, आरओ झिल्ली तत्वों को अपरिवर्तनीय भौतिक और रासायनिक क्षति हो सकती है, जिससे उनका जीवनकाल काफी कम हो जाता है। आरओ झिल्ली जीवनकाल को प्रभावित करने वाले कारकों में शामिल हैंः

• आरओ झिल्ली स्केलिंग

• धातु ऑक्साइडों द्वारा आरओ झिल्ली को फोड़ना

• निलंबित ठोस पदार्थों द्वारा आरओ झिल्ली की रुकावट

• कलॉइड, कार्बनिक पदार्थों और सूक्ष्मजीवों द्वारा फोल्डिंग, जिससे उत्पाद के पानी में सीओडी बढ़ जाती है।

(2) आरओ अल्ट्राप्यूर वाटर सिस्टम पर सिस्टम खराबी का प्रभावः
पूर्व उपचार प्रणाली में खराबी पूरे आरओ अतिशुद्ध जल प्रणाली को तीन मुख्य तरीकों से प्रभावित करती हैः

• सिस्टम के उत्पाद जल उपज और गुणवत्ता को कम करता है।

• आरओ उपकरण की जल और ऊर्जा की खपत बढ़ जाती है।

• परिचालन लागत में वृद्धि, जिसमें स्केल अवरोधक और अन्य जल उपचार रसायनों के लिए व्यय शामिल हैं।

यूएफ और सक्रिय कार्बन प्रणालियों के कार्य सिद्धांतः
व्यवहार में सामान्य पूर्व उपचार प्रणालियों में अल्ट्राफिल्ट्रेशन (यूएफ) सिस्टम और सक्रिय कार्बन सिस्टम शामिल हैं। एक यूएफ सिस्टम में आमतौर पर एक डिस्क फिल्टर और एक यूएफ इकाई होती है।सक्रिय कार्बन प्रणाली में आमतौर पर एक मल्टीमीडिया फिल्टर (एमएमएफ) और एक सक्रिय कार्बन फिल्टर (एसीएफ) होता है.

1यूएफ प्रणाली का कार्यप्रणाली:

• डिस्क फ़िल्टरःसतह और गहराई फ़िल्टरेशन द्वारा काम करता है, जो कि कसकर पैक किए गए प्लास्टिक डिस्क का उपयोग करता है। मुख्य रूप से रेत और कीचड़ जैसे बड़े कणों को हटाता है।

• अल्ट्राफिल्ट्रेशन (यूएफ):एक दबावयुक्त झिल्ली पृथक्करण तकनीक। दबाव के तहत, छोटे घुलनशील अणु और विलायक विशिष्ट छिद्रों के आकार के साथ झिल्ली के माध्यम से गुजरते हैं, जबकि बड़े घुलनशील अणु (आणविक वजन 10,000 - 30,000 Da) को बनाए रखा जाता है, जो मैक्रोमॉलेक्यूल को हटाकर समाधान को आंशिक रूप से शुद्ध करता है। (यूएफ सिद्धांत के लिए स्कीमा चित्र 1 देखें) ।

2सक्रिय कार्बन प्रणाली का कार्य सिद्धांत:

• मल्टीमीडिया फ़िल्टर (एमएमएफ):एक या कई फिल्टर माध्यमों (जैसे, क्वार्ट्ज रेत, एंथ्रासाइट, मैंगनीज रेत) का उपयोग दबाव के तहत करता है। उच्च धुंधलापन वाला पानी दानेदार सामग्री के बिस्तर के माध्यम से गुजरता है,निलंबित ठोस पदार्थों को प्रभावी ढंग से हटाने और पानी को स्पष्ट करने के लिएयह एसडीआई को 3 से नीचे तक कम करता है और धुंधलापन हटाने और नरम/शुद्ध पानी के पूर्व उपचार के लिए उपयोग किया जाता है।

• सक्रिय कार्बन फ़िल्टर (ACF):एमएमएफ से पानी एसीएफ में प्रवेश करता है जिसमें सक्रिय कार्बन मीडिया का समर्थन करने वाले क्वार्ट्ज रेत का एक बिस्तर होता है। सक्रिय कार्बन अवशिष्ट क्लोर, कार्बनिक पदार्थ,और निलंबित अशुद्धियों मुख्य रूप से भौतिक अवशोषण (वन डेर वाल्स बल) के माध्यम से अपने विशाल नेटवर्क के भीतर छिद्रों.

यूएफ और सक्रिय कार्बन प्रणालियों के फायदे और नुकसान:
प्रत्येक प्रकार की पूर्व उपचार प्रणाली के संचालन के दौरान अपने फायदे और नुकसान हैं।

अल्ट्राफिल्ट्रेशन (यूएफ) प्रणालीः

1. लाभः

   • उच्च एकाग्रता कारक, उत्पाद जल वसूली दर 90% से अधिक हो सकती है।

   • उत्कृष्ट उत्पाद पानी की शुद्धता और गुणवत्ता।

   • आरओ प्रीट्रीटमेंट के रूप में, यूएफ आरओ निवेश लागत को काफी कम करता है और आरओ झिल्ली के जीवनकाल (तीन साल से अधिक) को बढ़ाता है।

   • उच्च स्वचालन स्तर, सरल संरचना, कम संचालन/रखरखाव लागत; ऑनलाइन बैकवॉशिंग और रासायनिक सफाई (सीआईपी) के लिए सक्षम।

   • छोटे पदचिह्न।

2. विपक्षः

   • यूएफ झिल्ली छिद्रों का आकार (0.002 - 0.1 μm) एक व्यापक निस्पंदन रेंज को कवर करता है (कोलोइड ≥0.1 μm, लेटेक्स ≥0.5 μm, बैक्टीरिया ≥0.2 μm, कण ≥5 μm) । कुछ घटक ऑपरेशन के दौरान बंद होने के लिए प्रवण हैं,प्रवाह दर और झिल्ली के जीवन को प्रभावित करने वाला.

   • उच्च आरंभिक निवेश लागत (आमतौर पर एक ही क्षमता के लिए एक MMF + ACF प्रणाली की लागत का 2-3 गुना) ।

   • फ़ीड वाटर के दबाव पर सख्त आवश्यकताएं।

   • लम्बे समय तक बंद नहीं किया जा सकता; लंबे समय तक निष्क्रिय रहने के लिए झिल्ली को रासायनिक संरक्षण की आवश्यकता होती है।

सक्रिय कार्बन प्रणालीः

1. लाभः

   • कम आरंभिक निवेश लागत।

   • स्थिर पानी का उत्पादन; फ़ीड पानी के दबाव में बदलाव के प्रति कम संवेदनशील।

2. विपक्षः

   • बड़ा पदचिह्न।

   • ऑपरेशन के दौरान सक्रिय कार्बन और एंथ्रासाइट भौतिक/रासायनिक प्रतिक्रियाओं से गुजरते हैं, जिससे प्राकृतिक खपत, अवशोषण क्षमता की समाप्ति और उत्पाद पानी की गुणवत्ता में गिरावट आती है,जो कि डाउनस्ट्रीम आरओ प्रणाली पर नकारात्मक प्रभाव डालता है.

   • एसीएफ के लिए बैकवॉशिंग चक्र को नियंत्रित करना मुश्किल है और अक्सर छोटा होता है। अपर्याप्त बैकवॉशिंग से कार्बन जुर्माना रिसाव होता है, जिससे पानी की गुणवत्ता और डाउनस्ट्रीम उपकरण गंभीर रूप से प्रदूषित होते हैं।अपरंपरागत बैकवाशिंग फिल्टर के माध्यम से उच्च अंतर दबाव का कारण बनता है, परिचालन जोखिम पैदा करते हैं और प्रवाह दर को कम करते हैं।

   • उच्च दीर्घकालिक संचालन और रखरखाव लागत, महत्वपूर्ण कार्यभार; फिल्टर मीडिया का जीवन काल छोटा है (वार्षिक प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है) ।