अपशिष्ट जल के पुन: उपयोग के लिए क्लासिक रासायनिक नरमी विधि

रासायनिक मृदुकरण एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें सख्त कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों को अघुलनशील यौगिकों में परिवर्तित करने के लिए पानी में विशिष्ट रसायन मिलाना शामिल है, जिन्हें फिर वर्षा और निस्पंदन के माध्यम से हटा दिया जाता है। यह एक क्लासिक और प्रभावी सख्त हटाने वाली तकनीक है।

इस विधि का सैद्धांतिक आधार घुलनशीलता उत्पाद सिद्धांत है। अर्थात्, पानी में रसायन मिलाने से, आयनों की सांद्रता जो कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों (जैसे CO3^2-, OH-, PO4^3-, आदि) के साथ अघुलनशील अवक्षेप बना सकती है, बढ़ जाती है, जिससे आयन उत्पाद अपने घुलनशीलता उत्पाद स्थिरांक से अधिक हो जाता है, जिससे वर्षा उत्पन्न होती है।

मुख्य अवक्षेपण प्रतिक्रियाओं में शामिल हैं:

1. कार्बोनेट कठोरता को हटाना:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + 2H2O

Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 ->2CaCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O

चूना बाइकार्बोनेट आयनों को कार्बोनेट आयनों में परिवर्तित करने के लिए OH{0}} आयन प्रदान करता है और मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड अवक्षेप बनाने के लिए pH बढ़ाता है।

2. गैर-{1}}कार्बोनेट कठोरता (कैल्शियम) को हटाना:

CaSO4 + Na2CO3 ->CaCO3↓ + Na2SO4

CaCl2 + Na2CO3 ->CaCO3↓ + 2NaCl

सोडा ऐश CO3^2- आयन प्रदान करता है, जो कैल्शियम आयनों के साथ मिलकर कैल्शियम कार्बोनेट अवक्षेप बनाता है।

3. गैर-{1}}कार्बोनेट कठोरता (मैग्नीशियम) को हटाना:

MgSO4 + Ca(OH)2 ->Mg(OH)2↓ + CaSO4

उत्पन्न CaSO4 को अभी भी सोडा ऐश द्वारा हटाने की आवश्यकता है। चूने का उपयोग कम घुलनशीलता वाले उत्पाद के साथ मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड अवक्षेप बनाने के लिए OH- आयन प्रदान करने के लिए किया जाता है।

1. चूना: इसका मुख्य घटक Ca(OH)2 है।

कार्बोनेट कठोरता (कैल्शियम और मैग्नीशियम कार्बोनेट कठोरता सहित) को हटाता है और एक उच्च पीएच वातावरण प्रदान करता है। खुराक की सटीक गणना की जानी चाहिए; अत्यधिक जोड़ न केवल बेकार है बल्कि इससे मैग्नीशियम आयन का पुनर्विघटन भी हो सकता है या नई कठोरता आ सकती है।

2. सोडा ऐश: इसका मुख्य घटक Na2CO3 है।

पानी से गैर-{0}}कार्बोनेट कठोरता (कैल्शियम कठोरता) को हटा देता है। यह नए कठोरता वाले आयनों को शामिल किए बिना पानी में ही घुल जाता है, बल्कि Na+ को पेश करता है, जिससे पानी की गुणवत्ता पर अपेक्षाकृत कम प्रभाव पड़ता है।

3. सोडियम हाइड्रॉक्साइड: NaOH।

कभी-कभी चूने के आंशिक विकल्प के रूप में उपयोग किया जाता है, जो OH- आयन प्रदान करता है, जिससे ऑपरेशन सरल हो जाता है, लेकिन अधिक महंगा हो जाता है। प्रतिक्रिया चूने के समान है।

4. फॉस्फेट: जैसे सोडियम ट्रिपोलीफॉस्फेट, सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट आदि।

यह विधि एक पारंपरिक अवक्षेपण विधि नहीं है, बल्कि बिखरे हुए कोलाइड्स या जटिल कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों को उत्पन्न करके पैमाने के गठन को रोकती है। यह एक "छिपी हुई विधि" या "सीमा प्रभाव" है, जिसका उपयोग अक्सर सहायक उपचार के लिए या कम आवश्यकताओं वाली स्थितियों में किया जाता है।

यह सबसे प्रतिनिधि रासायनिक नरमी प्रक्रिया है, और इसका प्रवाह इस प्रकार है:

1. रिएक्शन टैंक/सॉफ्टनिंग टैंक:

कच्चा पानी सबसे पहले प्रतिक्रिया टैंक में प्रवेश करता है, जहां गणना की गई खुराक के अनुसार चूना घोल और सोडा राख का घोल मिलाया जाता है। अभिकर्मकों के संपूर्ण मिश्रण और प्रतिक्रिया को सुनिश्चित करने और अवक्षेप निर्माण के लिए पर्याप्त समय और स्थितियाँ प्रदान करने के लिए टैंक एक यांत्रिक सरगर्मी उपकरण से सुसज्जित है।

ऊपर उल्लिखित सभी मुख्य रासायनिक प्रतिक्रियाएं यहां पूरी होती हैं, जिससे बड़ी मात्रा में CaCO3 और Mg(OH)2 फ्लोकुलेंट अवक्षेप उत्पन्न होते हैं।

2. अवसादन टैंक/स्पष्टीकरण टैंक:

प्रतिक्रियाशील पानी अवसादन टैंक में प्रवाहित होता है, जहां प्रवाह दर धीमी हो जाती है। चूँकि CaCO3 एक भारी अवक्षेप है, यह प्राकृतिक रूप से शीघ्रता से बैठ जाता है; जबकि Mg(OH)2 एक हल्का प्रवाहित अवक्षेप है, यह अधिक धीरे-धीरे स्थिर होता है। फ़्लोकुलेंट (जैसे पीएएम) आमतौर पर फ़्लो वृद्धि को बढ़ावा देने और अवसादन में तेजी लाने के लिए जोड़े जाते हैं। स्पष्ट ऊपरी भाग अगले चरण पर आगे बढ़ता है, जबकि निचला कीचड़ समय-समय पर हटा दिया जाता है।

3. निस्पंदन टैंक:

अवसादन के बाद पानी में अभी भी छोटे निलंबित कण हो सकते हैं, जिससे अवशिष्ट महीन तलछट को हटाने और यह सुनिश्चित करने के लिए कि अपशिष्ट मैलापन मानकों को पूरा करता है, मल्टीमीडिया फिल्टर (जैसे एन्थ्रेसाइट या सिलिका रेत) के माध्यम से सटीक निस्पंदन की आवश्यकता होती है।

4. पीएच समायोजन टैंक:

चूने से उपचारित पानी का पीएच बहुत अधिक होता है (आमतौर पर 10 से ऊपर), जिससे यह संक्षारक हो जाता है और बाद में उपयोग या निर्वहन के लिए अनुपयुक्त हो जाता है।

इसलिए, पीएच को बेअसर करने और इसे तटस्थ सीमा (उदाहरण के लिए, 6.5-8.5) पर वापस लाने के लिए निस्पंदन के बाद एसिड (जैसे सल्फ्यूरिक एसिड या हाइड्रोक्लोरिक एसिड) या सीओ 2 जोड़ा जाना चाहिए। CO2 को शामिल करने की विधि, जिसे "रीकार्बोनेशन" के रूप में भी जाना जाता है, आगे हटाने के लिए थोड़ी मात्रा में घुले हुए कैल्शियम आयनों को कैल्शियम कार्बोनेट में परिवर्तित कर सकती है।

लाभ:

1. महत्वपूर्ण और विश्वसनीय परिणाम: प्रौद्योगिकी परिपक्व है और कठोरता को निम्न स्तर तक कम कर सकती है (अवशिष्ट कठोरता 0.5-1.0 mmol/L तक पहुंच सकती है)।

2. अन्य अशुद्धियों को एक साथ हटाना: कठोरता को दूर करने की प्रक्रिया में, यह पानी में क्षारीयता, सिलिकॉन सामग्री, कुछ भारी धातुओं और निलंबित ठोस पदार्थों को भी प्रभावी ढंग से कम कर सकता है।

3. कम उपचार लागत: उपयोग किए गए अभिकर्मक (चूना, सोडा ऐश) व्यापक रूप से उपलब्ध हैं और अपेक्षाकृत सस्ते हैं।

नुकसान और सीमाएँ:

1. बड़े पैमाने पर कीचड़ का उत्पादन: यह बड़ी मात्रा में रासायनिक कीचड़ (मुख्य रूप से कैल्शियम कार्बोनेट और मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड से बना) उत्पन्न करता है, और इस कीचड़ के उपचार और निपटान से अतिरिक्त लागत और पर्यावरणीय दबाव बढ़ जाएगा।

2. जटिल संचालन और प्रबंधन: कच्चे पानी की गुणवत्ता में परिवर्तन के अनुसार अभिकर्मकों की खुराक की सटीक गणना और समायोजन की आवश्यकता होती है, जिसके लिए अत्यधिक कुशल ऑपरेटरों की आवश्यकता होती है।

3. सीमित प्रवाह गुणवत्ता: गहरी नरमी की बेहद कम कठोरता आवश्यकताओं को प्राप्त करना मुश्किल है (उदाहरण के लिए,<0.03 mmol/L), and the residual hardness is still higher than that of advanced treatment processes such as ion exchange.

4. बड़े पदचिह्न: उपकरण के लिए प्रतिक्रिया, अवसादन और निस्पंदन सुविधाओं जैसी संरचनाओं की एक श्रृंखला की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च बुनियादी ढांचा निवेश होता है।