रिवर्स ऑस्मोसिस+ईडीआई और पारंपरिक आयन विनिमय प्रक्रिया प्रौद्योगिकियों की तुलना

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ईडीआई क्या है?
ईडीआई का पूरा अंग्रेजी नाम इलेक्ट्रोलिसिस है, जिसका अर्थ है विद्युत विलवणीकरण, जिसे इलेक्ट्रो डीआयनाइजेशन तकनीक या पैक्ड बेड इलेक्ट्रोडायलिसिस के नाम से भी जाना जाता है।
इलेक्ट्रोडायनाइजेशन तकनीक आयन एक्सचेंज और इलेक्ट्रोडायलिसिस तकनीकों को जोड़ती है। यह इलेक्ट्रोडायलिसिस के आधार पर विकसित एक विलवणीकरण तकनीक है, और आयन एक्सचेंज रेजिन के बाद यह एक तेजी से व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली और प्रभावी जल उपचार तकनीक है।
यह न केवल इलेक्ट्रोडायलिसिस प्रौद्योगिकी के माध्यम से निरंतर विलवणीकरण के लाभों का उपयोग करता है, बल्कि आयन एक्सचेंज प्रौद्योगिकी के माध्यम से गहन विलवणीकरण भी प्राप्त करता है;
इससे न केवल कम सांद्रता वाले विलयनों के उपचार के लिए इलेक्ट्रोडायलिसिस प्रक्रिया में धारा दक्षता में कमी के दोष में सुधार होता है, आयन स्थानांतरण में वृद्धि होती है, बल्कि आयन एक्सचेंजर्स के पुनर्जनन को भी सक्षम बनाता है, पुनर्योजी के उपयोग से बचता है और अम्ल-क्षार पुनर्योजी के उपयोग के दौरान उत्पन्न द्वितीयक प्रदूषण को कम करता है, जिससे विआयनीकरण का निरंतर संचालन प्राप्त होता है।
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ईडीआई योजनाबद्ध आरेख
ईडीआई विआयनीकरण के मूल सिद्धांतों में निम्नलिखित तीन प्रक्रियाएं शामिल हैं:
1. इलेक्ट्रोडायलिसिस प्रक्रिया
बाह्य विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत, जल में उपस्थित इलेक्ट्रोलाइट्स चुनिंदा रूप से आयन एक्सचेंज रेजिन के माध्यम से पलायन करते हैं और सांद्रित जल के साथ डिस्चार्ज हो जाते हैं, जिससे जल से आयन निकल जाते हैं।
2. आयन विनिमय प्रक्रिया
जल में अशुद्धता आयनों के आदान-प्रदान के लिए आयन एक्सचेंज रेजिन का उपयोग करके, जल में अशुद्धता आयनों के साथ संयुक्त करके, जल से आयनों को प्रभावी रूप से हटाने का प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है।
3. विद्युत रासायनिक पुनर्जनन प्रक्रिया
आयन एक्सचेंज रेजिन के इंटरफेस पर जल के ध्रुवीकरण द्वारा उत्पन्न H+ और OH - का उपयोग रेजिन के विद्युत रासायनिक पुनर्जनन के लिए किया जाता है, जिससे रेजिन का स्व-पुनर्जनन प्राप्त होता है।
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ईडीआई को प्रभावित करने वाले कारक और नियंत्रण उपाय क्या हैं?

1. इनलेट चालकता का प्रभाव
समान प्रचालन धारा के अंतर्गत, जैसे-जैसे कच्चे पानी की चालकता बढ़ती है, ईडीआई द्वारा कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स को हटाने की दर कम हो जाती है, तथा बहिःस्राव की चालकता भी बढ़ जाती है।
यदि कच्चे पानी की चालकता कम है, तो आयन सामग्री भी कम होती है, और आयनों की कम सांद्रता मीठे पानी के कक्ष में राल और झिल्ली की सतह पर एक बड़े विद्युत-शक्ति ढाल का निर्माण करती है, जिससे पानी के पृथक्करण की डिग्री में वृद्धि होती है, अधिकतम धारा में वृद्धि होती है, और H + और OH - की एक बड़ी मात्रा का उत्पादन होता है, जिसके परिणामस्वरूप मीठे पानी के कक्ष में भरे आयनों और धनायन विनिमय राल का एक अच्छा पुनर्जनन प्रभाव होता है।
इसलिए, आने वाले पानी की चालकता को नियंत्रित करना आवश्यक है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि ईडीआई आने वाले पानी की चालकता 40us/cm से कम है, जो योग्य प्रवाह चालकता और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स को हटाने की गारंटी दे सकता है।
2. कार्यशील वोल्टेज और धारा का प्रभाव
कार्यशील धारा बढ़ जाती है, और उत्पादित जल की गुणवत्ता में सुधार जारी रहता है।
लेकिन अगर उच्चतम बिंदु पर पहुंचने के बाद धारा बढ़ा दी जाए, तो पानी के आयनीकरण से उत्पन्न H+ और OH - आयनों की अत्यधिक मात्रा के कारण, बड़ी संख्या में अधिशेष आयन चालन के लिए धारा ले जाने वाले आयनों के रूप में कार्य करते हैं, इसके अलावा रेजिन को पुनर्जीवित करने के लिए भी उपयोग किए जाते हैं। साथ ही, उनके आंदोलन के दौरान बड़ी संख्या में धारा ले जाने वाले आयनों के संचय और अवरोध के कारण, यहां तक ​​कि प्रति-प्रसार भी होता है, जिसके परिणामस्वरूप उत्पादित पानी की गुणवत्ता में कमी आती है।
इसलिए, उपयुक्त कार्यशील वोल्टेज और धारा का चयन करना आवश्यक है।
3. मैलापन और प्रदूषण सूचकांक (एसडीआई) का प्रभाव
ईडीआई घटक का जल उत्पादन चैनल आयन एक्सचेंज रेजिन से भरा होता है। अत्यधिक मैलापन और प्रदूषण सूचकांक चैनल अवरोध का कारण बन सकता है, जिसके परिणामस्वरूप सिस्टम दबाव अंतर में वृद्धि और जल उत्पादन में कमी हो सकती है।
इसलिए, उचित पूर्व उपचार की आवश्यकता होती है, और आरओ बहिःस्राव आमतौर पर ईडीआई इनलेट आवश्यकताओं को पूरा करता है।
4. कठोरता का प्रभाव
यदि ईडीआई में आने वाले पानी की अवशिष्ट कठोरता बहुत अधिक है, तो यह सांद्रित जल चैनल की झिल्ली सतह पर स्केलिंग का कारण बनेगी, सांद्रित जल की प्रवाह दर को कम करेगी, उत्पादित जल की विद्युत प्रतिरोधकता को कम करेगी, उत्पादित जल की गुणवत्ता को प्रभावित करेगी, और गंभीर मामलों में, घटकों के सांद्रित जल और चरम जल चैनलों को अवरुद्ध करेगी, जिसके परिणामस्वरूप आंतरिक हीटिंग के कारण घटकों को नुकसान होगा।
आरओ अंतःस्राव में क्षार को नरम करने और जोड़ने के लिए सीओ 2 हटाने के साथ जोड़ा जा सकता है; जब अंतःस्राव में नमक की मात्रा अधिक होती है, तो विलवणीकरण के साथ संयोजन में पहले चरण आरओ या नैनोफिल्ट्रेशन को जोड़कर कठोरता के प्रभाव को समायोजित किया जा सकता है।
5. कुल कार्बनिक कार्बन (टीओसी) का प्रभाव
यदि इनफ्लुएंट में कार्बनिक पदार्थ बहुत अधिक है, तो यह रेजिन और चयनात्मक पारगम्य झिल्ली के कार्बनिक प्रदूषण का कारण बनेगा, जिससे सिस्टम ऑपरेटिंग वोल्टेज में वृद्धि होगी और उत्पादित पानी की गुणवत्ता में कमी आएगी। साथ ही, केंद्रित जल चैनल में कार्बनिक कोलाइड्स का निर्माण भी आसान है, जो चैनल को अवरुद्ध कर सकता है।

इसलिए, प्रसंस्करण में, आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अन्य संकेतक आवश्यकताओं के साथ एक अतिरिक्त स्तर R0 जोड़ा जा सकता है।
6. Fe और Mn जैसे धातु आयनों का प्रभाव
Fe और Mn जैसे धातु आयन, रेजिन में "विषाक्तता" पैदा कर सकते हैं, और रेजिन में धातु "विषाक्तता" के कारण EDI उत्सर्जन की गुणवत्ता में तेजी से गिरावट आ सकती है, विशेष रूप से सिलिकॉन निष्कासन दर में तेजी से कमी आ सकती है।
इसके अतिरिक्त, आयन एक्सचेंज रेजिन पर परिवर्तनीय संयोजकता धातुओं के ऑक्सीकरण उत्प्रेरक प्रभाव से रेजिन को स्थायी क्षति हो सकती है।
सामान्यतः, प्रचालन के दौरान EDI इनलेट में Fe की मात्रा को 0.01mg/L से नीचे नियंत्रित किया जाता है।
7. प्रवाह में CO2 का प्रभाव
अंतर्वाह में CO2 द्वारा उत्पन्न HCO3- एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है, जो आयन एक्सचेंज रेजिन परत में आसानी से प्रवेश कर सकता है और उत्पादित जल की गुणवत्ता में कमी ला सकता है।
पानी में प्रवेश करने से पहले, निष्कासन के लिए डिगैसिंग टॉवर का उपयोग किया जा सकता है।
8. कुल आयन सामग्री (टीईए) का प्रभाव
उच्च टीईए के कारण ईडीआई जल उत्पादन की प्रतिरोधकता कम हो जाएगी या ईडीआई प्रचालन धारा में वृद्धि की आवश्यकता होगी, जबकि अत्यधिक उच्च प्रचालन धारा के कारण ध्रुवीय जल में सिस्टम धारा और अवशिष्ट क्लोरीन सांद्रता में वृद्धि होगी, जो ध्रुवीय झिल्ली के जीवनकाल के लिए हानिकारक है।
उपरोक्त 8 प्रभावित करने वाले कारकों के अलावा, इनलेट जल का तापमान, पीएच मान, SiO2 और ऑक्साइड का भी EDI प्रणाली के संचालन पर प्रभाव पड़ता है।
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ईडीआई की विशेषताएं

हाल के वर्षों में, ईडीआई प्रौद्योगिकी का व्यापक रूप से बिजली, रसायन और दवा उद्योगों में उपयोग किया गया है, जहां उच्च गुणवत्ता वाले जल की आवश्यकता होती है।
जल उपचार के क्षेत्र में दीर्घकालिक अनुप्रयोग अनुसंधान से पता चला है कि ईडीआई प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी में निम्नलिखित छह विशेषताएं हैं:
1. उच्च जल गुणवत्ता और स्थिर अपशिष्ट
ईडीआई तकनीक इलेक्ट्रोडायलिसिस द्वारा निरंतर विलवणीकरण और आयन एक्सचेंज द्वारा गहन विलवणीकरण के लाभों को जोड़ती है। निरंतर वैज्ञानिक अनुसंधान और अभ्यास ने दिखाया है कि आगे विलवणीकरण के लिए ईडीआई तकनीक का उपयोग करने से पानी से आयनों को प्रभावी ढंग से हटाया जा सकता है और उच्च प्रवाह शुद्धता प्राप्त की जा सकती है।
2. कम उपकरण स्थापना की स्थिति और छोटे पदचिह्न
आयन एक्सचेंज बेड की तुलना में, ईडीआई उपकरण आकार में छोटे होते हैं, वजन में हल्के होते हैं, और उन्हें एसिड या क्षार भंडारण टैंक की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे प्रभावी रूप से स्थान की बचत होती है।
इसके अलावा, ईडीआई डिवाइस एक पूर्णतः निर्मित संरचना है, जिसकी निर्माण अवधि कम है तथा साइट पर स्थापना का कार्यभार भी न्यूनतम है।
3. सरल डिजाइन, आसान संचालन और रखरखाव
ईडीआई प्रसंस्करण उपकरण को उत्पादन के लिए मॉड्यूलर किया जा सकता है और बड़े और जटिल पुनर्जनन उपकरणों की आवश्यकता के बिना स्वचालित रूप से लगातार पुनर्जनन कर सकता है। संचालन में लगाए जाने के बाद, इसे संचालित करना और रखरखाव करना आसान है।
4. जल शोधन प्रक्रिया का स्वचालित नियंत्रण सरल और सुविधाजनक है
ईडीआई उपकरण सिस्टम के समानांतर एकाधिक मॉड्यूल को जोड़ सकते हैं, जिससे सिस्टम संचालन और प्रबंधन के लिए सुरक्षित और स्थिर मॉड्यूल संचालन, विश्वसनीय गुणवत्ता और आसान प्रोग्राम नियंत्रण सुनिश्चित होता है।

5. अपशिष्ट अम्ल और क्षार समाधान का कोई निर्वहन नहीं, पर्यावरण संरक्षण के लिए फायदेमंद
ईडीआई उपकरणों को अम्ल या क्षार रासायनिक पुनर्जनन की आवश्यकता नहीं होती है, तथा मूलतः रासायनिक अपशिष्ट का कोई उत्सर्जन नहीं होता है।
6. जल पुनर्प्राप्ति दर अधिक है, और ईडीआई उपचार प्रौद्योगिकी की जल उपयोग दर आम तौर पर 90% से अधिक है
संक्षेप में, ईडीआई प्रौद्योगिकी में जल गुणवत्ता, परिचालन स्थिरता, संचालन और रखरखाव में आसानी, सुरक्षा और पर्यावरण संरक्षण के संदर्भ में महत्वपूर्ण लाभ हैं।
लेकिन इसमें कुछ कमियां भी हैं। ईडीआई उपकरणों में आने वाले पानी की गुणवत्ता के लिए उच्च आवश्यकताएं होती हैं, और उनका एकमुश्त निवेश (बुनियादी ढांचे और उपकरण लागत) अपेक्षाकृत अधिक होता है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि हालांकि ईडीआई की बुनियादी संरचना और उपकरण लागत मिश्रित बिस्तर प्रक्रियाओं की तुलना में थोड़ी अधिक है, फिर भी उपकरणों की समग्र परिचालन लागत पर विचार करते हुए, ईडीआई प्रौद्योगिकी के अभी भी कुछ फायदे हैं।
उदाहरण के लिए, एक शुद्ध जल स्टेशन ने दो प्रक्रियाओं के निवेश और परिचालन लागतों की तुलना की, और ईडीआई डिवाइस एक वर्ष के सामान्य संचालन के बाद मिश्रित बिस्तर प्रक्रिया के साथ निवेश अंतर को ऑफसेट कर सकता है।
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रिवर्स ऑस्मोसिस+EDI बनाम पारंपरिक आयन एक्सचेंज

1. परियोजना के लिए प्रारंभिक निवेश की तुलना
परियोजना के लिए प्रारंभिक निवेश के संदर्भ में, कम जल उत्पादन प्रवाह दर वाले जल उपचार प्रणालियों में, रिवर्स ऑस्मोसिस+ईडीआई प्रक्रिया पारंपरिक आयन विनिमय प्रक्रियाओं द्वारा आवश्यक बड़े पुनर्जनन प्रणाली को समाप्त करती है, विशेष रूप से दो एसिड और क्षार भंडारण टैंकों को समाप्त करके। यह न केवल उपकरण खरीद लागत को बहुत कम करता है, बल्कि भूमि क्षेत्र का लगभग 10% से 20% भी बचाता है, जिससे कारखानों के निर्माण के लिए सिविल इंजीनियरिंग और भूमि अधिग्रहण लागत कम हो जाती है।
इस तथ्य के कारण कि पारंपरिक आयन एक्सचेंज उपकरण की ऊंचाई आम तौर पर 5 मीटर से अधिक होती है, जबकि रिवर्स ऑस्मोसिस और ईडीआई उपकरण की ऊंचाई 2.5 मीटर के भीतर होती है, जल उपचार कार्यशाला की ऊंचाई 2-3 मीटर तक कम की जा सकती है, जिससे कार्यशाला में निर्माण निवेश का 10% से 20% की बचत होती है।
रिवर्स ऑस्मोसिस और ईडीआई की रिकवरी दरों को ध्यान में रखते हुए, सेकेंडरी रिवर्स ऑस्मोसिस और ईडीआई से सभी सांद्रित पानी को रिकवर किया जाता है, लेकिन प्राइमरी रिवर्स ऑस्मोसिस (लगभग 25%) से सांद्रित पानी को डिस्चार्ज करने की आवश्यकता होती है, और प्रीट्रीटमेंट सिस्टम के आउटपुट को तदनुसार बढ़ाने की आवश्यकता होती है। प्रीट्रीटमेंट सिस्टम में पारंपरिक जमावट स्पष्टीकरण और निस्पंदन प्रक्रियाओं का उपयोग करते समय, आयन एक्सचेंज प्रक्रियाओं का उपयोग करने वाले प्रीट्रीटमेंट सिस्टम की तुलना में प्रारंभिक निवेश को लगभग 20% तक बढ़ाने की आवश्यकता होती है।
सभी कारकों को ध्यान में रखते हुए, रिवर्स ऑस्मोसिस+ईडीआई प्रक्रिया, लघु-स्तरीय जल उपचार प्रणालियों में पारंपरिक आयन एक्सचेंज प्रक्रियाओं के प्रारंभिक निवेश के लगभग बराबर है।
2. परिचालन लागत की तुलना
जैसा कि सर्वविदित है, दवा की खपत के संदर्भ में, रिवर्स ऑस्मोसिस तकनीक (रिवर्स ऑस्मोसिस खुराक, रासायनिक सफाई, अपशिष्ट जल उपचार, आदि सहित) की परिचालन लागत पारंपरिक आयन एक्सचेंज तकनीक (आयन एक्सचेंज रेजिन पुनर्जनन, अपशिष्ट जल उपचार, आदि सहित) की तुलना में कम है।
हालांकि, बिजली की खपत और स्पेयर पार्ट्स के प्रतिस्थापन के संदर्भ में, रिवर्स ऑस्मोसिस और ईडीआई प्रक्रिया पारंपरिक आयन एक्सचेंज प्रक्रिया की तुलना में बहुत अधिक है।
आंकड़ों के अनुसार, ईडीआई प्रक्रिया के साथ रिवर्स ऑस्मोसिस की परिचालन लागत पारंपरिक आयन एक्सचेंज प्रक्रिया की तुलना में थोड़ी अधिक है।
सभी कारकों को ध्यान में रखते हुए, ईडीआई प्रक्रिया के साथ रिवर्स ऑस्मोसिस की समग्र संचालन और रखरखाव लागत पारंपरिक आयन एक्सचेंज प्रक्रिया की तुलना में 50% से 70% अधिक है।

3. रिवर्स ऑस्मोसिस+ईडीआई में मजबूत अनुकूलनशीलता, उच्च स्तर का स्वचालन और न्यूनतम पर्यावरण प्रदूषण है
रिवर्स ऑस्मोसिस+ईडीआई प्रक्रिया में कच्चे पानी की नमक सामग्री के लिए मजबूत अनुकूलन क्षमता है, और इसका उपयोग समुद्री जल, खारे पानी, खदान के पानी, भूजल और नदी के पानी के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, आयन एक्सचेंज प्रक्रिया तब किफायती नहीं होती है जब इनफ्लुएंट में घुली हुई ठोस सामग्री 500 mg/L से अधिक हो।
रिवर्स ऑस्मोसिस और ईडीआई को एसिड-बेस पुनर्जनन की आवश्यकता नहीं होती है, एसिड-बेस की बड़ी मात्रा का उपभोग नहीं होता है, या एसिड-बेस अपशिष्ट जल की बड़ी मात्रा उत्पन्न नहीं होती है। केवल थोड़ी मात्रा में एसिड, क्षार, स्केल अवरोधक और कम करने वाले एजेंट को जोड़ने की आवश्यकता होती है।
संचालन और रखरखाव के संदर्भ में, रिवर्स ऑस्मोसिस और ईडीआई में उच्च स्वचालन और आसान प्रोग्राम नियंत्रण के फायदे भी हैं।
4. रिवर्स ऑस्मोसिस+ईडीआई उपकरण महंगे हैं और उनकी मरम्मत करना कठिन है, तथा सांद्रित खारे पानी का उपचार चुनौतीपूर्ण है
हालांकि रिवर्स ऑस्मोसिस प्लस ईडीआई प्रक्रिया के कई फायदे हैं, लेकिन उपकरण की विफलता की स्थिति में, खासकर जब रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्ली और ईडीआई झिल्ली स्टैक क्षतिग्रस्त हो जाते हैं, तो इसे केवल प्रतिस्थापन के लिए बंद किया जा सकता है। ज्यादातर मामलों में, प्रतिस्थापन के लिए पेशेवर तकनीशियनों की आवश्यकता होती है, और शटडाउन का समय लंबा हो सकता है।
हालांकि रिवर्स ऑस्मोसिस से बड़ी मात्रा में अम्लीय और क्षारीय अपशिष्ट जल उत्पन्न नहीं होता है, लेकिन प्राथमिक रिवर्स ऑस्मोसिस की रिकवरी दर आम तौर पर केवल 75% होती है, जो बड़ी मात्रा में सांद्रित जल उत्पन्न करती है। सांद्रित जल में नमक की मात्रा कच्चे जल की तुलना में बहुत अधिक होती है। वर्तमान में इस सांद्रित जल के लिए कोई परिपक्व उपचार उपाय नहीं है, और एक बार डिस्चार्ज होने के बाद, यह पर्यावरण को प्रदूषित करेगा।
वर्तमान में, घरेलू बिजली संयंत्रों में, रिवर्स ऑस्मोसिस से केंद्रित खारे पानी की वसूली और उपयोग का उपयोग ज्यादातर कोयला धुलाई और राख आर्द्रीकरण के लिए किया जाता है; कुछ विश्वविद्यालय केंद्रित खारे पानी के वाष्पीकरण और क्रिस्टलीकरण शुद्धिकरण प्रक्रिया पर अनुसंधान कर रहे हैं, लेकिन लागत अधिक है और कठिनाई भी अधिक है, इसलिए इसे अभी तक उद्योग में व्यापक रूप से लागू नहीं किया गया है।
रिवर्स ऑस्मोसिस और ईडीआई उपकरण की लागत अपेक्षाकृत अधिक है, लेकिन कुछ मामलों में, प्रारंभिक निवेश पारंपरिक आयन एक्सचेंज प्रक्रियाओं की तुलना में भी कम है।
बड़े पैमाने पर जल उपचार प्रणालियों में (जब प्रणाली बड़ी मात्रा में पानी उत्पन्न करती है), रिवर्स ऑस्मोसिस और ईडीआई प्रणालियों में प्रारंभिक निवेश पारंपरिक आयन एक्सचेंज प्रक्रियाओं की तुलना में बहुत अधिक होता है।
लघु-स्तरीय जल उपचार प्रणालियों में, रिवर्स ऑस्मोसिस प्लस ईडीआई प्रक्रिया में पारंपरिक आयन एक्सचेंज प्रक्रियाओं की तुलना में समान प्रारंभिक निवेश होता है।
संक्षेप में, जब जल उपचार प्रणाली का आउटपुट कम होता है, तो रिवर्स ऑस्मोसिस और ईडीआई उपचार प्रक्रिया को प्राथमिकता दी जा सकती है। इस प्रक्रिया में कम प्रारंभिक निवेश, उच्च स्तर की स्वचालन और न्यूनतम पर्यावरण प्रदूषण होता है।