आरओ + ईडीआई बनाम आयन एक्सचेंज: कौन सा जल शोधन प्रणाली बेहतर प्रदर्शन करती है?

बिजली उत्पादन और इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण से लेकर फार्मास्यूटिकल्स और रासायनिक प्रसंस्करण तक कई औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए उच्च शुद्धता वाला पानी महत्वपूर्ण है। दशकों तक, पारंपरिक आयन एक्सचेंज (IX) सिस्टम डिमिनरलाइजेशन के लिए मानक थे। हालांकि, इलेक्ट्रोडेनाइजेशन (ईडीआई) के साथ संयुक्त रिवर्स ऑस्मोसिस (आरओ) के आगमन ने एक सम्मोहक विकल्प प्रस्तुत किया है। यह लेख पारंपरिक आयन विनिमय विधियों बनाम आरओ + ईडीआई के अंतर, फायदे और विचारों की पड़ताल करता है।

इलेक्ट्रोडियनाइजेशन (ईडीआई) को समझना

इलेक्ट्रोडियनाइजेशन (ईडीआई), जिसे निरंतर इलेक्ट्रोडेनाइजेशन या भरे हुए बिस्तर इलेक्ट्रोडायलिसिस के रूप में भी जाना जाता है, एक उन्नत जल उपचार तकनीक है जो आयन एक्सचेंज और इलेक्ट्रोडायलिसिस को एकीकृत करती है। इसने आयन एक्सचेंज की गहरी डिमिनरलाइजेशन क्षमताओं के साथ इलेक्ट्रोडायलिसिस के निरंतर डी-साल्टिंग लाभों का लाभ उठाकर पारंपरिक आयन एक्सचेंज रेजिन पर सुधार के रूप में व्यापक अनुप्रयोग प्राप्त किया है। यह संयोजन आयन हस्तांतरण को बढ़ाता है, कम सांद्रता वाले समाधानों में इलेक्ट्रोडायलिसिस की वर्तमान दक्षता सीमाओं पर काबू पाता है, और रसायनों के बिना निरंतर राल पुनर्जनन की अनुमति देता है। यह एसिड और क्षार पुनर्जनन से जुड़े माध्यमिक प्रदूषण को समाप्त करता है, जिससे निरंतर विआयनीकरण संचालन सक्षम होता है। रासायनिक पुनर्जनन की परेशानी के बिना उच्च शुद्धता वाले पानी की तलाश करने वाले उद्योगों के लिए, खोजईडीआई सिस्टमआगे एक महत्वपूर्ण कदम हो सकता है।

ईडीआई की मुख्य प्रक्रियाएं:

1. इलेक्ट्रोडायलिसिस प्रक्रिया:एक लागू विद्युत क्षेत्र के तहत, पानी में इलेक्ट्रोलाइट्स चुनिंदा आयन एक्सचेंज रेजिन और झिल्ली के माध्यम से माइग्रेट करते हैं, ध्यान केंद्रित करते हैं और ध्यान केंद्रित धारा के साथ हटा दिए जाते हैं।
2. आयन विनिमय प्रक्रिया:आयन एक्सचेंज रेजिन पानी से अशुद्धता आयनों को पकड़ते हैं, प्रभावी रूप से उन्हें हटाते हैं।
3. विद्युत रासायनिक पुनर्जनन प्रक्रिया:H+ और OH- आयन, राल-झिल्ली इंटरफ़ेस पर जल ध्रुवीकरण द्वारा उत्पन्न, विद्युत रासायनिक रूप से रेजिन को पुन: उत्पन्न करते हैं, जिससे स्व-उत्थान सक्षम होता है।

ईडीआई प्रदर्शन और नियंत्रण उपायों को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक

कई कारक ईडीआई प्रणाली की दक्षता और उत्पादन को प्रभावित कर सकते हैं:

• प्रभावशाली चालकता:उच्च प्रभावशाली चालकता कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स की हटाने की दर को कम कर सकती है और एक ही ऑपरेटिंग करंट पर प्रवाह चालकता को बढ़ा सकती है। प्रभावशाली चालकता को नियंत्रित करना (आदर्श रूप से <40 µS/cm) ensures target effluent quality. For optimal results (10-15 MΩ·cm resistivity), influent conductivity might need to be 2-10 µS/cm.
• ऑपरेटिंग वोल्टेज/वर्तमान:ऑपरेटिंग करंट बढ़ाने से आम तौर पर एक निश्चित बिंदु तक उत्पाद की पानी की गुणवत्ता में सुधार होता है। अत्यधिक करंट से H+ और OH- आयनों का अधिक उत्पादन हो सकता है, जो तब राल को पुन: उत्पन्न करने के बजाय चार्ज वाहक के रूप में कार्य करते हैं, संभावित रूप से आयन संचय, रुकावटें और यहां तक कि रिवर्स प्रसार, पानी की गुणवत्ता को कम करते हैं।
• टर्बिडिटी और गाद घनत्व सूचकांक (SDI):ईडीआई मॉड्यूल में उनके उत्पाद जल चैनलों में आयन एक्सचेंज रेजिन होते हैं; उच्च मैलापन या एसडीआई रुकावटों का कारण बन सकता है, जिससे दबाव में गिरावट और प्रवाह कम हो सकता है। पूर्व-उपचार, आमतौर पर आरओ परमीट, आवश्यक है।
• कठोरता:ईडीआई फ़ीड पानी में उच्च अवशिष्ट कठोरता केंद्रित चैनलों में झिल्ली सतहों पर स्केलिंग का कारण बन सकती है, जिससे ध्यान प्रवाह और उत्पाद जल प्रतिरोधकता कम हो सकती है। गंभीर स्केलिंग आंतरिक हीटिंग के कारण चैनलों को अवरुद्ध कर सकती है और मॉड्यूल को नुकसान पहुंचा सकती है। नरम करना, आरओ फ़ीड के अलावा क्षार, या प्री-आरओ या नैनोफिल्ट्रेशन चरण जोड़ना कठोरता का प्रबंधन कर सकता है।
• कुल कार्बनिक कार्बन (TOC):उच्च टीओसी स्तर रेजिन और झिल्ली को खराब कर सकते हैं, ऑपरेटिंग वोल्टेज बढ़ा सकते हैं और पानी की गुणवत्ता कम कर सकते हैं। यह केंद्रित चैनलों में कार्बनिक कोलाइड गठन का कारण भी बन सकता है। एक अतिरिक्त आरओ चरण आवश्यक हो सकता है।
• चर-संयोजकता धातु आयन (Fe, Mn):लोहे और मैंगनीज जैसे धातु आयन रेजिन को "जहर" कर सकते हैं, तेजी से बिगड़ती ईडीआई प्रवाह गुणवत्ता, विशेष रूप से सिलिका हटाने। ये धातुएं रेजिन के ऑक्सीडेटिव क्षरण को भी उत्प्रेरित करती हैं। आमतौर पर, प्रभावशाली Fe होना चाहिए <0.01 mg/L.
• प्रभावशाली में CO2:कार्बन डाइऑक्साइड बाइकार्बोनेट (HCO3-) बनाता है, एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट जो राल बिस्तर में प्रवेश कर सकता है और उत्पाद की पानी की गुणवत्ता को कम कर सकता है। Degassing टावरों का उपयोग CO2 हटाने के लिए पूर्व-EDI के लिए किया जा सकता है।
• कुल विनिमेय आयन (TEA):उच्च टीईए उत्पाद जल प्रतिरोधकता को कम कर सकता है या उच्च परिचालन धाराओं की आवश्यकता हो सकती है, जो इलेक्ट्रोड स्ट्रीम में समग्र सिस्टम करंट और अवशिष्ट क्लोरीन को बढ़ा सकता है, संभावित रूप से इलेक्ट्रोड झिल्ली जीवन को छोटा कर सकता है।

प्रभावशाली तापमान, पीएच, एसआईओ 2 और ऑक्सीडेंट जैसे अन्य कारक भी ईडीआई सिस्टम ऑपरेशन को प्रभावित करते हैं।

ईडीआई प्रौद्योगिकी के लाभ

ईडीआई तकनीक ने उच्च गुणवत्ता वाले पानी, जैसे बिजली, रसायन और फार्मास्यूटिकल्स की आवश्यकता वाले उद्योगों में व्यापक रूप से अपनाया है। इसके प्रमुख लाभों में शामिल हैं:

• उच्च और स्थिर उत्पाद पानी की गुणवत्ता:इलेक्ट्रोडायलिसिस और आयन एक्सचेंज के संयोजन से लगातार उच्च शुद्धता वाले पानी का उत्पादन करता है।
• कॉम्पैक्ट पदचिह्न और कम स्थापना आवश्यकताएँ:ईडीआई इकाइयां छोटी, हल्की होती हैं, और एसिड / क्षार भंडारण टैंक की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे अंतरिक्ष की बचत होती है। वे अक्सर मॉड्यूलर होते हैं, जिससे कम स्थापना समय की अनुमति मिलती है।
• सरलीकृत डिजाइन, संचालन और रखरखाव:मॉड्यूलर उत्पादन और निरंतर स्वचालित पुनर्जनन जटिल पुनर्जनन उपकरण की आवश्यकता को समाप्त करते हैं, संचालन को सरल बनाते हैं।
• आसान स्वचालन:मॉड्यूल को समानांतर में जोड़ा जा सकता है, स्थिर और विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करना, प्रक्रिया नियंत्रण की सुविधा प्रदान करना।
• पर्यावरण के अनुकूल:कोई रासायनिक पुनर्जनन का मतलब कोई एसिड/क्षार अपशिष्ट निर्वहन नहीं है। व्यापक रूप से देखने वाली सुविधाओं के लिए यह एक महत्वपूर्ण लाभ हैजल उपचार संयंत्रन्यूनतम पर्यावरणीय प्रभाव के साथ समाधान।
• उच्च जल वसूली दर:आमतौर पर 90% या उससे अधिक की जल वसूली दर प्राप्त करता है।

जबकि ईडीआई महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है, यह उच्च प्रभावशाली गुणवत्ता की मांग करता है और पारंपरिक मिश्रित-बिस्तर प्रणालियों की तुलना में उपकरण और बुनियादी ढांचे के लिए उच्च प्रारंभिक निवेश लागत है। हालांकि, समग्र परिचालन लागतों पर विचार करते समय, ईडीआई अधिक किफायती हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक अध्ययन ने एक ईडीआई प्रणाली को ऑपरेशन के एक वर्ष के भीतर मिश्रित-बिस्तर प्रणाली के साथ प्रारंभिक निवेश अंतर को ऑफसेट किया।

आरओ + ईडीआई बनाम पारंपरिक आयन एक्सचेंज: एक तुलनात्मक रूप

1. प्रारंभिक परियोजना निवेश

छोटे जल उपचार प्रणालियों के लिए, आरओ + ईडीआई प्रक्रिया पारंपरिक आयन एक्सचेंज द्वारा आवश्यक व्यापक पुनर्जनन प्रणाली (एसिड और क्षार भंडारण टैंक सहित) को समाप्त करती है। यह उपकरण खरीद लागत को कम करता है और संयंत्र पदचिह्न में 10% -20% बचा सकता है, निर्माण और भूमि लागत को कम कर सकता है। पारंपरिक IX उपकरणों को अक्सर 5 मीटर से अधिक ऊंचाई की आवश्यकता होती है, जबकि आरओ और ईडीआई इकाइयां आमतौर पर 2.5 मीटर से कम होती हैं, संभावित रूप से संयंत्र निर्माण की ऊंचाई को 2-3 मीटर तक कम कर देती हैं और सिविल इंजीनियरिंग लागत में 10% -20% की बचत करती हैं। हालांकि, क्योंकि प्रथम-पास आरओ सांद्रता (लगभग 25%) को छुट्टी दे दी जाती है, पूर्व-उपचार प्रणाली की क्षमता बड़ी होनी चाहिए, संभावित रूप से पारंपरिक जमावट-स्पष्टीकरण-निस्पंदन का उपयोग करते समय पूर्व-उपचार निवेश में लगभग 20% की वृद्धि होती है। कुल मिलाकर, छोटी प्रणालियों के लिए, आरओ + ईडीआई के लिए प्रारंभिक निवेश अक्सर पारंपरिक IX के बराबर होता है। कई आधुनिकरिवर्स ऑस्मोसिस सिस्टमईडीआई एकीकरण को ध्यान में रखकर डिजाइन किए गए हैं।

2. परिचालन लागत

आरओ प्रक्रियाओं में आम तौर पर पारंपरिक IX (राल पुनर्जनन, अपशिष्ट जल उपचार) की तुलना में कम रासायनिक खपत लागत (खुराक, सफाई, अपशिष्ट जल उपचार के लिए) होती है। हालांकि, आरओ + ईडीआई सिस्टम में उच्च बिजली की खपत और स्पेयर पार्ट्स प्रतिस्थापन लागत हो सकती है। कुल मिलाकर, आरओ + ईडीआई के लिए कुल परिचालन और रखरखाव लागत पारंपरिक IX की तुलना में 25% -50% अधिक हो सकती है।

3. अनुकूलनशीलता, स्वचालन और पर्यावरणीय प्रभाव

आरओ + ईडीआई समुद्री जल और खारे पानी से नदी के पानी तक अलग-अलग कच्चे पानी की लवणता के लिए अत्यधिक अनुकूल है, जबकि पारंपरिक IX 500 मिलीग्राम / एल से अधिक घुलित ठोस पदार्थों के साथ प्रभावित करने के लिए कम किफायती है। आरओ और ईडीआई को पुनर्जनन के लिए एसिड / क्षार की आवश्यकता नहीं होती है और कोई महत्वपूर्ण एसिड / क्षार अपशिष्ट जल का उत्पादन नहीं होता है, केवल थोड़ी मात्रा में एंटीस्केलेंट की आवश्यकता होती है, कम करने वाले एजेंट, या अन्य छोटे रसायन। आरओ ध्यान आमतौर पर IX सिस्टम से पुनर्जनन अपशिष्ट जल की तुलना में उपचार करना आसान होता है, जिससे संयंत्र के समग्र अपशिष्ट जल उपचार पर भार कम हो जाता है। आरओ + ईडीआई सिस्टम भी उच्च स्वचालन स्तर प्रदान करते हैं और प्रोग्राम करना आसान है। आने पर विचार करेंस्टार्क वाटरइन स्वचालित समाधानों का पता लगाने के लिए।

4. उपकरण लागत, मरम्मत चुनौतियां, और ध्यान केंद्रित प्रबंधन

जबकि लाभप्रद, आरओ + ईडीआई उपकरण महंगे हो सकते हैं। यदि आरओ झिल्ली या ईडीआई स्टैक विफल हो जाते हैं, तो उन्हें आमतौर पर विशेष तकनीशियनों द्वारा प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है, संभावित रूप से लंबे समय तक डाउनटाइम की ओर अग्रसर होता है। हालांकि आरओ बड़ी मात्रा में एसिड/क्षार कचरे का उत्पादन नहीं करता है, लेकिन फर्स्ट-पास आरओ (आमतौर पर 75% रिकवरी) कच्चे पानी की तुलना में अधिक नमक सामग्री के साथ महत्वपूर्ण मात्रा में सांद्रता उत्पन्न करता है। इस सांद्रता को पुन: उपयोग के लिए और अधिक केंद्रित किया जा सकता है या कमजोर पड़ने और उपचार के लिए अपशिष्ट जल स्टेशन में छुट्टी दे दी जा सकती है। कुछ बिजली संयंत्रों में, आरओ कॉन्संट्रेट का उपयोग कोयला संदेश प्रणाली फ्लशिंग या राख आर्द्रीकरण के लिए किया जाता है, और नमक वसूली के लिए ध्यान केंद्रित वाष्पीकरण और क्रिस्टलीकरण के लिए अनुसंधान जारी है। जबकि उपकरण की लागत अधिक है, कुछ मामलों में, विशेष रूप से छोटे सिस्टम के लिए, आरओ + ईडीआई के लिए प्रारंभिक परियोजना निवेश पारंपरिक IX के समान या उससे भी कम हो सकता है। बड़े पैमाने पर सिस्टम के लिए, आरओ + ईडीआई प्रारंभिक निवेश आमतौर पर थोड़ा अधिक होता है।

निष्कर्ष: आधुनिक जल शोधन के लिए पसंदीदा मार्ग

संक्षेप में, आरओ + ईडीआई प्रक्रिया आम तौर पर आधुनिक जल उपचार प्रणालियों में अधिक फायदे रखती है। यह अपेक्षाकृत प्रबंधनीय निवेश लागत, उच्च स्वचालन, उत्कृष्ट उत्पादन पानी की गुणवत्ता और न्यूनतम पर्यावरण प्रदूषण प्रदान करता है, जिससे यह कई मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए बेहतर विकल्प बन जाता है।