औद्योगिक जल उपचार प्रक्रियाएं और रासायनिक अनुप्रयोग
पृष्ठभूमि
औद्योगीकरण के तीव्र विकास के साथ, विभिन्न औद्योगिक उत्पादन में जल उपचार का महत्व तेजी से स्पष्ट होता जा रहा है। औद्योगिक जल उपचार न केवल प्रक्रिया की सुचारू प्रगति सुनिश्चित करने की एक महत्वपूर्ण कड़ी है, बल्कि पर्यावरणीय नियमों और सतत विकास की आवश्यकताओं को पूरा करने का एक प्रमुख उपाय भी है।
जल उपचार प्रकार
| जल उपचार प्रकार | मुख्य उद्देश्य | मुख्य उपचार वस्तुएँ | मुख्य प्रक्रियाएँ। |
| कच्चे पानी का पूर्व-उपचार | घरेलू या औद्योगिक जल की आवश्यकताओं को पूरा करें | प्राकृतिक जल स्रोत का पानी | निस्पंदन, अवसादन, जमाव। |
| प्रक्रिया जल उपचार | विशिष्ट प्रक्रिया आवश्यकताओं को पूरा करें | औद्योगिक प्रक्रिया जल | मृदा शोधन, लवणीकरण, ऑक्सीजन निष्कासन। |
| परिसंचारी शीतलन जल उपचार | उपकरणों के सामान्य संचालन को सुनिश्चित करें। | परिसंचारी शीतलन जल | उपचार की खुराक। |
| व्यर्थ पानी का उपचार | पर्यावरण की रक्षा करें | औद्योगिक अपशिष्ट जल | भौतिक, रासायनिक, जैविक उपचार। |
| पुनर्चक्रित जल उपचार | ताजे पानी की खपत कम करें | प्रयुक्त जल | अपशिष्ट जल उपचार के समान। |
जल उपचार में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले रसायन
| वर्ग | सामान्यतः प्रयुक्त रसायन | समारोह |
| फ्लोकुलेटिंग एजेंट | PAC, PAM, PDADMAC, पॉलीएमाइन, एल्युमीनियम सल्फेट, आदि। | निलंबित ठोस पदार्थ और कार्बनिक पदार्थ हटा दें |
| कीटाणुनाशक | जैसे कि TCCA, SDIC, ओजोन, क्लोरीन डाइऑक्साइड, कैल्शियम हाइपोक्लोराइट आदि। | पानी में मौजूद सूक्ष्मजीवों (जैसे बैक्टीरिया, वायरस, कवक और प्रोटोजोआ) को नष्ट करता है। |
| पीएच समायोजक | एमिनोसल्फोनिक अम्ल, NaOH, चूना, सल्फ्यूरिक अम्ल आदि। | पानी के पीएच को नियंत्रित करें |
| धातु आयन निरोधक | ईडीटीए, आयन एक्सचेंज रेज़िन | पानी में मौजूद भारी धातु आयनों (जैसे लोहा, तांबा, सीसा, कैडमियम, पारा, निकेल आदि) और अन्य हानिकारक धातु आयनों को हटाएँ। |
| पैमाना अवरोधक | ऑर्गेनोफॉस्फेट, ऑर्गेनोफॉस्फोरस कार्बोक्सिलिक एसिड | कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों द्वारा परत जमने से रोकता है। साथ ही, धातु आयनों को हटाने में भी कुछ हद तक कारगर है। |
| डीऑक्सीडाइज़र | सोडियम सल्फाइट, हाइड्राज़ीन, आदि। | ऑक्सीजन संक्षारण को रोकने के लिए घुली हुई ऑक्सीजन को हटा दें। |
| सफाई कर्मक पदार्थ | साइट्रिक अम्ल, सल्फ्यूरिक अम्ल, एमिनोसल्फोनिक अम्ल | पपड़ी और अशुद्धियों को हटा दें |
| oxidants | ओजोन, परसल्फेट, हाइड्रोजन क्लोराइड, हाइड्रोजन पेरोक्साइड आदि। | कीटाणुशोधन, प्रदूषकों को हटाना और जल की गुणवत्ता में सुधार आदि। |
| सॉफ़्टनर | जैसे चूना और सोडियम कार्बोनेट। | यह कठोरता पैदा करने वाले आयनों (कैल्शियम, मैग्नीशियम आयन) को हटाता है और पपड़ी बनने के जोखिम को कम करता है। |
| डिफॉमर/एंटीफोम | झाग को दबाएँ या समाप्त करें | |
| हटाना | कैल्शियम हाइपोक्लोराइड | अपशिष्ट जल से NH₃-N को हटाकर उसे निर्वहन मानकों के अनुरूप बनाया जाता है। |
हम निम्नलिखित जल उपचार रसायन उपलब्ध करा सकते हैं:
औद्योगिक जल उपचार से तात्पर्य औद्योगिक जल और उसके अपशिष्ट जल को भौतिक, रासायनिक, जैविक और अन्य विधियों द्वारा उपचारित करने की प्रक्रिया से है। औद्योगिक जल उपचार औद्योगिक उत्पादन का एक अनिवार्य हिस्सा है, और इसका महत्व निम्नलिखित पहलुओं में परिलक्षित होता है:
1.1 उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करें
उत्पादन संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करने और उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए पानी में मौजूद अशुद्धियों, जैसे कि धातु आयन, निलंबित ठोस पदार्थ आदि को दूर करें।
संक्षारण को रोकें: पानी में घुली हुई ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड आदि धातु के उपकरणों में संक्षारण पैदा कर सकती हैं और उपकरणों के जीवनकाल को कम कर सकती हैं।
सूक्ष्मजीवों को नियंत्रित करें: पानी में मौजूद बैक्टीरिया, शैवाल और अन्य सूक्ष्मजीव उत्पाद को दूषित कर सकते हैं, जिससे उत्पाद की गुणवत्ता और स्वास्थ्य सुरक्षा प्रभावित हो सकती है।
1.2 उत्पादन क्षमता में सुधार करें
डाउनटाइम कम करें: नियमित जल उपचार से उपकरणों में स्केलिंग और जंग लगने से प्रभावी ढंग से बचा जा सकता है, उपकरणों के रखरखाव और प्रतिस्थापन की आवृत्ति कम हो सकती है, और इस प्रकार उत्पादन दक्षता में सुधार हो सकता है।
प्रक्रिया की स्थितियों को अनुकूलित करें: जल उपचार के माध्यम से, प्रक्रिया की आवश्यकताओं को पूरा करने वाली जल गुणवत्ता प्राप्त की जा सकती है, जिससे उत्पादन प्रक्रिया की स्थिरता सुनिश्चित हो सके।
1.3 उत्पादन लागत कम करें
ऊर्जा बचाएं: जल उपचार के माध्यम से, उपकरणों की ऊर्जा खपत को कम किया जा सकता है और उत्पादन लागत में बचत की जा सकती है।
स्केलिंग को रोकें: पानी में मौजूद कैल्शियम और मैग्नीशियम जैसे कठोरता वाले आयन स्केल बनाते हैं, उपकरण की सतह पर चिपक जाते हैं और ऊष्मा चालन दक्षता को कम करते हैं।
उपकरणों का जीवनकाल बढ़ाएँ: उपकरणों में जंग लगने और परत जमने को कम करें, उपकरणों का सेवा जीवन बढ़ाएँ और उपकरणों के मूल्यह्रास की लागत को कम करें।
सामग्री की खपत कम करें: जल उपचार के माध्यम से, जैवनाशकों की बर्बादी को कम किया जा सकता है और उत्पादन लागत को कम किया जा सकता है।
कच्चे माल की खपत कम करें: जल उपचार के माध्यम से, अपशिष्ट तरल में बचे हुए कच्चे माल को पुनः प्राप्त किया जा सकता है और उत्पादन में वापस लाया जा सकता है, जिससे कच्चे माल की बर्बादी कम होती है और उत्पादन लागत कम होती है।
1.4 पर्यावरण की रक्षा करें
प्रदूषक उत्सर्जन को कम करें: औद्योगिक अपशिष्ट जल के उपचार के बाद, प्रदूषक उत्सर्जन की सांद्रता को कम किया जा सकता है और जल पर्यावरण की रक्षा की जा सकती है।
जल संसाधनों के पुनर्चक्रण को साकार करें: जल उपचार के माध्यम से, औद्योगिक जल का पुनर्चक्रण किया जा सकता है और ताजे पानी के संसाधनों पर निर्भरता को कम किया जा सकता है।
1.5 पर्यावरण नियमों का अनुपालन करें
उत्सर्जन मानकों को पूरा करना: औद्योगिक अपशिष्ट जल को राष्ट्रीय और स्थानीय उत्सर्जन मानकों को पूरा करना आवश्यक है, और जल उपचार इस लक्ष्य को प्राप्त करने का एक महत्वपूर्ण साधन है।
संक्षेप में, औद्योगिक जल उपचार न केवल उत्पाद की गुणवत्ता और उत्पादन क्षमता से संबंधित है, बल्कि उद्यमों के आर्थिक लाभ और पर्यावरण संरक्षण से भी जुड़ा है। वैज्ञानिक और तर्कसंगत जल उपचार के माध्यम से जल संसाधनों का अधिकतम उपयोग किया जा सकता है और उद्योग के सतत विकास को बढ़ावा दिया जा सकता है।
औद्योगिक जल उपचार में विद्युत, रसायन, औषधि, धातु विज्ञान, खाद्य और पेय उद्योग आदि सहित कई क्षेत्र शामिल हैं। इसकी उपचार प्रक्रिया को आमतौर पर जल की गुणवत्ता की आवश्यकताओं और निर्वहन मानकों के अनुसार अनुकूलित किया जाता है।
2.1 अपशिष्ट जल उपचार के रसायन और सिद्धांत (कच्चे जल का पूर्व-उपचार)
औद्योगिक जल उपचार में कच्चे पानी के पूर्व-उपचार में मुख्य रूप से प्राथमिक निस्पंदन, जमाव, फ्लोक्यूलेशन, अवसादन, प्लवन, कीटाणुशोधन, पीएच समायोजन, धातु आयन निष्कासन और अंतिम निस्पंदन शामिल हैं। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले रसायनों में शामिल हैं:
जमाव और प्रवाहकीय पदार्थ: जैसे कि PAC, PAM, PDADMAC, पॉलीएमाइन, एल्युमीनियम सल्फेट, आदि।
नरम पदार्थ: जैसे चूना और सोडियम कार्बोनेट।
कीटाणुनाशक: जैसे कि TCCA, SDIC, कैल्शियम हाइपोक्लोराइट, ओजोन, क्लोरीन डाइऑक्साइड, आदि।
पीएच समायोजक: जैसे एमिनोसल्फोनिक एसिड, सोडियम हाइड्रोक्साइड, चूना, सल्फ्यूरिक एसिड आदि।
धातु आयन निष्कासनकर्ता: EDTA, आयन एक्सचेंज रेजिन आदि।
स्केल अवरोधक: ऑर्गेनोफॉस्फेट, ऑर्गेनोफॉस्फोरस कार्बोक्सिलिक एसिड, आदि।
अधिशोषक: जैसे सक्रिय कार्बन, सक्रिय एल्यूमिना, आदि।
इन रसायनों के संयोजन और उपयोग से औद्योगिक जल उपचार में पानी में मौजूद निलंबित पदार्थों, कार्बनिक प्रदूषकों, धातु आयनों और सूक्ष्मजीवों को प्रभावी ढंग से हटाने में मदद मिल सकती है, यह सुनिश्चित किया जा सकता है कि पानी की गुणवत्ता उत्पादन आवश्यकताओं को पूरा करती है, और बाद के उपचार के बोझ को कम किया जा सकता है।
2.2 प्रक्रिया जल उपचार के रसायन और सिद्धांत
औद्योगिक जल उपचार में प्रक्रिया जल उपचार में मुख्य रूप से पूर्व-उपचार, मृदुकरण, ऑक्सीकरण-मुक्ति, लौह और मैंगनीज निष्कासन, विलवणीकरण, नसबंदी और कीटाणुशोधन शामिल हैं। जल की गुणवत्ता को अनुकूलित करने और विभिन्न औद्योगिक उपकरणों के सुचारू संचालन को सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक चरण में अलग-अलग रसायनों की आवश्यकता होती है। सामान्य रसायनों में शामिल हैं:
| जमाव कारक और फ्लोकुलेंट: | जैसे कि PAC, PAM, PDADMAC, पॉलीएमाइन, एल्युमीनियम सल्फेट, आदि। |
| सॉफ्टनर: | जैसे चूना और सोडियम कार्बोनेट। |
| कीटाणुनाशक: | जैसे कि टीसीसीए, एसडीआईसी, कैल्शियम हाइपोक्लोराइट, ओजोन, क्लोरीन डाइऑक्साइड आदि। |
| पीएच समायोजक: | जैसे कि एमिनोसल्फोनिक एसिड, सोडियम हाइड्रोक्साइड, चूना, सल्फ्यूरिक एसिड आदि। |
| धातु आयन निरोधक: | ईडीटीए, आयन एक्सचेंज रेज़िन |
| पैमाना अवरोधक: | ऑर्गेनोफॉस्फेट, ऑर्गेनोफॉस्फोरस कार्बोक्सिलिक एसिड आदि। |
| अधिशोषक: | जैसे सक्रिय कार्बन, सक्रिय एल्यूमिना आदि। |
ये रसायन विभिन्न जल उपचार प्रक्रिया संयोजनों के माध्यम से प्रक्रिया जल की विभिन्न आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं, यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि जल की गुणवत्ता उत्पादन मानकों को पूरा करती है, उपकरण क्षति के जोखिम को कम करती है और उत्पादन दक्षता में सुधार करती है।
2.3 परिसंचारी शीतलन जल उपचार के रसायन और सिद्धांत
औद्योगिक जल उपचार में परिसंचारी शीतलन जल उपचार एक अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, विशेष रूप से अधिकांश औद्योगिक संयंत्रों (जैसे रासायनिक संयंत्र, विद्युत संयंत्र, इस्पात संयंत्र आदि) में, जहाँ उपकरणों और प्रक्रियाओं को ठंडा करने के लिए शीतलन जल प्रणालियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। परिसंचारी शीतलन जल प्रणालियाँ अपनी बड़ी जल मात्रा और बार-बार होने वाले परिसंचरण के कारण स्केलिंग, संक्षारण, सूक्ष्मजीवों की वृद्धि और अन्य समस्याओं के प्रति संवेदनशील होती हैं। इसलिए, इन समस्याओं को नियंत्रित करने और प्रणाली के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए प्रभावी जल उपचार विधियों का उपयोग करना आवश्यक है।
परिसंचारी शीतलन जल उपचार का उद्देश्य प्रणाली में स्केलिंग, संक्षारण और जैविक संदूषण को रोकना और शीतलन दक्षता सुनिश्चित करना है। शीतलन जल के मुख्य मापदंडों (जैसे पीएच, कठोरता, मैलापन, घुलित ऑक्सीजन, सूक्ष्मजीव आदि) की निगरानी करें और लक्षित उपचार के लिए जल गुणवत्ता संबंधी समस्याओं का विश्लेषण करें।
| जमाव कारक और फ्लोकुलेंट: | जैसे कि PAC, PAM, PDADMAC, पॉलीएमाइन, एल्युमीनियम सल्फेट, आदि। |
| सॉफ्टनर: | जैसे चूना और सोडियम कार्बोनेट। |
| कीटाणुनाशक: | जैसे कि टीसीसीए, एसडीआईसी, कैल्शियम हाइपोक्लोराइट, ओजोन, क्लोरीन डाइऑक्साइड आदि। |
| पीएच समायोजक: | जैसे कि एमिनोसल्फोनिक एसिड, सोडियम हाइड्रोक्साइड, चूना, सल्फ्यूरिक एसिड आदि। |
| धातु आयन निरोधक: | ईडीटीए, आयन एक्सचेंज रेज़िन |
| पैमाना अवरोधक: | ऑर्गेनोफॉस्फेट, ऑर्गेनोफॉस्फोरस कार्बोक्सिलिक एसिड आदि। |
| अधिशोषक: | जैसे सक्रिय कार्बन, सक्रिय एल्यूमिना आदि। |
ये रसायन और उपचार विधियाँ स्केलिंग, जंग और सूक्ष्मजीवों से होने वाले संदूषण को रोकने में मदद करती हैं, शीतलन जल प्रणाली के दीर्घकालिक स्थिर संचालन को सुनिश्चित करती हैं, उपकरण क्षति और ऊर्जा खपत को कम करती हैं और सिस्टम की दक्षता में सुधार करती हैं।
2.4 अपशिष्ट जल उपचार के रसायन और सिद्धांत
औद्योगिक अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रिया को अपशिष्ट जल की विशेषताओं और उपचार उद्देश्यों के आधार पर कई चरणों में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें मुख्य रूप से पूर्व-उपचार, अम्ल-क्षार उदासीनीकरण, कार्बनिक पदार्थ और निलंबित ठोस पदार्थों को हटाना, मध्यवर्ती और उन्नत उपचार, कीटाणुशोधन और रोगाणुशोधन, गाद उपचार और पुनर्चक्रित जल उपचार शामिल हैं। अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रिया की दक्षता और पूर्णता सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक चरण में अलग-अलग रसायनों की आवश्यकता होती है।
उत्सर्जन मानकों को पूरा करने और पर्यावरण प्रदूषण को कम करने के लिए औद्योगिक अपशिष्ट जल उपचार को तीन मुख्य विधियों में विभाजित किया गया है: भौतिक, रासायनिक और जैविक।
भौतिक विधि:अवसादन, निस्पंदन, उत्प्लावन, आदि।
रासायनिक विधि:उदासीनीकरण, रेडॉक्स, रासायनिक अवक्षेपण।
जैविक विधि:सक्रिय कीचड़ विधि, झिल्ली जैवरिएक्टर (एमबीआर), आदि।
सामान्य रसायनों में शामिल हैं:
| जमाव कारक और फ्लोकुलेंट: | जैसे कि PAC, PAM, PDADMAC, पॉलीएमाइन, एल्युमीनियम सल्फेट, आदि। |
| सॉफ्टनर: | जैसे चूना और सोडियम कार्बोनेट। |
| कीटाणुनाशक: | जैसे कि टीसीसीए, एसडीआईसी, कैल्शियम हाइपोक्लोराइट, ओजोन, क्लोरीन डाइऑक्साइड आदि। |
| पीएच समायोजक: | जैसे कि एमिनोसल्फोनिक एसिड, सोडियम हाइड्रोक्साइड, चूना, सल्फ्यूरिक एसिड आदि। |
| धातु आयन निरोधक: | ईडीटीए, आयन एक्सचेंज रेज़िन |
| पैमाना अवरोधक: | ऑर्गेनोफॉस्फेट, ऑर्गेनोफॉस्फोरस कार्बोक्सिलिक एसिड आदि। |
| अधिशोषक: | जैसे सक्रिय कार्बन, सक्रिय एल्यूमिना आदि। |
इन रसायनों के प्रभावी उपयोग से औद्योगिक अपशिष्ट जल का उपचार और मानकों के अनुरूप निर्वहन किया जा सकता है, और यहां तक कि इसका पुन: उपयोग भी किया जा सकता है, जिससे पर्यावरण प्रदूषण और जल संसाधन की खपत को कम करने में मदद मिलती है।
2.5 पुनर्चक्रित जल उपचार के रसायन और सिद्धांत
पुनर्चक्रित जल उपचार एक ऐसी जल संसाधन प्रबंधन विधि है जिसमें औद्योगिक अपशिष्ट जल को उपचार के बाद पुनः उपयोग किया जाता है। जल संसाधनों की बढ़ती कमी के कारण, कई औद्योगिक क्षेत्रों ने पुनर्चक्रित जल उपचार विधियों को अपनाया है, जिससे न केवल जल संसाधनों की बचत होती है, बल्कि उपचार और निर्वहन की लागत भी कम होती है। पुनर्चक्रित जल उपचार का मुख्य उद्देश्य अपशिष्ट जल से प्रदूषकों को इस प्रकार हटाना है कि जल की गुणवत्ता पुनः उपयोग के लिए निर्धारित मानकों को पूरा करे, जिसके लिए उच्च स्तर की प्रसंस्करण सटीकता और तकनीक की आवश्यकता होती है।
पुनर्चक्रित जल उपचार की प्रक्रिया में मुख्य रूप से निम्नलिखित प्रमुख चरण शामिल हैं:
पूर्व-उपचार:पीएसी, पीएएम आदि का उपयोग करके अशुद्धियों और ग्रीस के बड़े कणों को हटा दें।
पीएच समायोजन:पीएच को समायोजित करने के लिए, आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले रसायनों में सोडियम हाइड्रॉक्साइड, सल्फ्यूरिक एसिड, कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड आदि शामिल हैं।
जैविक उपचार:कार्बनिक पदार्थों को हटाना, सूक्ष्मजीवों द्वारा अपघटन को बढ़ावा देना, अमोनियम क्लोराइड, सोडियम डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट आदि का उपयोग करना।
रासायनिक उपचार:कार्बनिक पदार्थों और भारी धातुओं को ऑक्सीकृत विधि से हटाने के लिए, आमतौर पर ओजोन, परसल्फेट, सोडियम सल्फाइड आदि का उपयोग किया जाता है।
झिल्ली पृथक्करण:पानी की गुणवत्ता सुनिश्चित करने और घुले हुए पदार्थों को हटाने के लिए रिवर्स ऑस्मोसिस, नैनोफिल्ट्रेशन और अल्ट्राफिल्ट्रेशन तकनीक का उपयोग करें।
कीटाणुशोधन:सूक्ष्मजीवों को हटाने के लिए क्लोरीन, ओजोन, कैल्शियम हाइपोक्लोराइट आदि का उपयोग करें।
निगरानी और समायोजन:यह सुनिश्चित करें कि पुन: उपयोग किया गया पानी मानकों को पूरा करता हो और समायोजन के लिए नियामकों और निगरानी उपकरणों का उपयोग करें।
झाग हटाने वाले पदार्थ:ये तरल के पृष्ठ तनाव को कम करके और झाग की स्थिरता को नष्ट करके झाग को दबाते या समाप्त करते हैं। (झाग रोधी पदार्थों के अनुप्रयोग परिदृश्य: जैविक उपचार प्रणाली, रासायनिक अपशिष्ट जल उपचार, औषधीय अपशिष्ट जल उपचार, खाद्य अपशिष्ट जल उपचार, कागज निर्माण अपशिष्ट जल उपचार, आदि।)
कैल्शियम हाइपोक्लोराइड:वे अमोनिया नाइट्रोजन जैसे प्रदूषकों को हटाते हैं।
इन प्रक्रियाओं और रसायनों के प्रयोग से यह सुनिश्चित होता है कि उपचारित अपशिष्ट जल की गुणवत्ता पुन: उपयोग मानकों को पूरा करती है, जिससे इसे औद्योगिक उत्पादन में प्रभावी ढंग से उपयोग किया जा सकता है।
औद्योगिक जल उपचार आधुनिक औद्योगिक उत्पादन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। इसकी प्रक्रिया और रसायनों का चयन विशिष्ट प्रक्रिया आवश्यकताओं के अनुसार अनुकूलित किया जाना आवश्यक है। रसायनों का तर्कसंगत उपयोग न केवल उपचार प्रभाव को बेहतर बना सकता है, बल्कि लागत कम करने और पर्यावरण पर प्रभाव को कम करने में भी सहायक होता है। भविष्य में, प्रौद्योगिकी की प्रगति और पर्यावरण संरक्षण आवश्यकताओं में सुधार के साथ, औद्योगिक जल उपचार अधिक बुद्धिमान और पर्यावरण के अनुकूल दिशा में विकसित होगा।

