सीवेज उपचार में डीगैसिंग प्रक्रिया

जल उपचार में डीगैसिंग और वातन दो सामान्य द्रव्यमान स्थानांतरण प्रक्रियाएं हैं। पहले का काम पानी में घुली गैस को निकालना है, जबकि दूसरे का काम गैस (वायु) को पानी में घोलना है।

डीगैसिंग प्रक्रिया गैस-तरल चरण स्थानांतरण पृथक्करण प्रक्रिया से संबंधित है, अर्थात, गैस (वाहक गैस) को अपशिष्ट जल में पेश किया जाता है ताकि वे एक दूसरे के साथ पूरी तरह से संपर्क कर सकें, ताकि अपशिष्ट जल में घुली गैस और वाष्पशील विलेय गुजर सकें। गैस-तरल इंटरफ़ेस और गैस चरण में स्थानांतरण, जिससे प्रदूषकों को हटाने का उद्देश्य प्राप्त होता है। इसलिए, डीगैसिंग प्रक्रिया को अक्सर "स्ट्रिपिंग" कहा जाता है।

पानी और अपशिष्ट जल में अक्सर घुली हुई गैसें होती हैं, और प्राकृतिक पानी में विभिन्न प्रकार की गैसें होती हैं। चूँकि ऑक्सीजन और नाइट्रोजन वायुमंडल के मुख्य घटक हैं, सतही जल में मुख्य रूप से ये दो गैसें होती हैं। कार्बन डाइऑक्साइड एक अन्य सामान्य वायुमंडलीय घटक है, और इसकी सांद्रता जगह-जगह भिन्न-भिन्न होती है, जो काफी हद तक क्षेत्र में औद्योगिक उत्पादन और मानव निपटान स्थितियों पर निर्भर करती है।

इसलिए, कार्बन डाइऑक्साइड भी पानी में एक सामान्य गैस है। उदाहरण के लिए, जब सल्फ्यूरिक एसिड युक्त अपशिष्ट जल को चूना पत्थर के साथ निष्क्रिय किया जाता है, तो बड़ी मात्रा में CO2 उत्पन्न होती है, और जब पानी नरम और अलवणीकरण प्रक्रिया के दौरान हाइड्रोजन आयन एक्सचेंजर से गुजरता है, तो भी बड़ी मात्रा में CO2 उत्पन्न होता है।

नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के गुण कार्बन डाइऑक्साइड से काफी भिन्न होते हैं। पहले दो पानी में आयनित नहीं होंगे, इसलिए ये अणु घोल में गैस का दबाव पैदा करेंगे; कार्बन डाइऑक्साइड पानी में आयनीकृत कार्बोनिक एसिड पैदा करता है, इसलिए केवल वे हिस्से जिन्होंने अभी तक प्रतिक्रिया नहीं की है, गैस का दबाव पैदा करेंगे। जब पीएच मान 4.5 से कम होता है, तो पानी में घुली सभी कार्बन डाइऑक्साइड गैस के रूप में मौजूद होती है; जब पीएच मान 8.5 से अधिक होता है, तो सभी कार्बन डाइऑक्साइड आयनित हो जाता है।

अन्य सामान्य आयनीकरण योग्य गैसों में H2S, HCN और NH3 शामिल हैं।

जीवों का श्वसन जल में गैसों की संरचना को प्रभावित करता है। मिट्टी के जीवाणु कुएं के पानी में बड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड पैदा कर सकते हैं; गहरे कुएं के पानी में ऑक्सीजन नहीं है क्योंकि कुछ जीवाणुओं ने घुसपैठ कर सतही पानी से ऑक्सीजन का उपभोग कर लिया है। दलदलों और उथली झीलों के तल पर कार्बनिक मलबा आम तौर पर अवायवीय अपघटन के बाद H2S और CH4 का उत्पादन करता है, और मीथेन कभी-कभी कुएं के पानी में पाया जाता है।

उपरोक्त गैसें सिस्टम को संक्षारित कर सकती हैं, या स्वयं हानिकारक हो सकती हैं, या बाद के उपचार के लिए हानिकारक हो सकती हैं, इसलिए उन्हें अलग किया जाना चाहिए और हटा दिया जाना चाहिए।

डीगैसिंग का मुख्य उद्देश्य पानी से विभिन्न हानिकारक गैसों को निकालना है, जबकि वातन का मुख्य उद्देश्य पानी को ऑक्सीजन देना है। डीगैसिंग प्रक्रिया मुख्य रूप से एक भौतिक चरण स्थानांतरण प्रक्रिया है, जबकि वातन अधिक जटिल है। हवा में ऑक्सीजन के पानी में प्रवेश करने के साथ-साथ, कुछ ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएँ भी घटित होंगी। तो यह एक भौतिक-रासायनिक और यहां तक ​​कि जैव रासायनिक प्रक्रिया है।

जैसे ही जैव रासायनिक प्रक्रियाएं सीवेज उपचार के क्षेत्र में प्रवेश करती हैं, वातन प्रौद्योगिकी पर भी ध्यान दिया गया है। उदाहरण के लिए, वातित जैविक फिल्टर प्रौद्योगिकी, एसबीआर (अनुक्रमण बैच सक्रिय कीचड़ उपचार) प्रौद्योगिकी, आदि।

गैस-तरल चरण संतुलन और द्रव्यमान स्थानांतरण दर के सिद्धांत के अनुसार, गैस-तरल दो-चरण प्रणाली में, गैस चरण में विलेय गैस का आंशिक दबाव तरल चरण में गैस की एकाग्रता के समानुपाती होता है।

जब घटक का गैस चरण आंशिक दबाव उसके समाधान में घटक की एकाग्रता के अनुरूप गैस चरण संतुलन आंशिक दबाव से कम होता है, तो तरल चरण से गैस चरण में विलेय घटक का बड़े पैमाने पर स्थानांतरण होगा। द्रव्यमान स्थानांतरण दर घटकों के संतुलन आंशिक दबाव और गैस चरण के आंशिक दबाव के बीच अंतर पर निर्भर करती है।

गैस-तरल चरण संतुलन संबंध और द्रव्यमान स्थानांतरण दर सामग्री प्रणाली, तापमान और दो चरणों की संपर्क स्थितियों के साथ भिन्न होती है। किसी दी गई सामग्री प्रणाली के लिए, पानी के तापमान को बढ़ाकर, ताजी हवा या नकारात्मक दबाव संचालन का उपयोग करके, गैस-तरल संपर्क क्षेत्र और समय को बढ़ाकर, और द्रव्यमान हस्तांतरण प्रतिरोध को कम करके, पानी में समाधान की एकाग्रता को कम किया जा सकता है और द्रव्यमान स्थानांतरण दर बढ़ाई जा सकती है.

किसी तरल में गैस की घुलनशीलता तरल सतह पर गैस के संतुलन आंशिक दबाव के समानुपाती होती है, जो हेनरी का नियम है। गैस घुलनशीलता के बारे में एक और महत्वपूर्ण कानून डाल्टन का नियम है, जो बताता है कि मिश्रित गैस का कुल दबाव इनमें से प्रत्येक गैस के आंशिक दबाव के योग के बराबर है, और यह सीधे उनके दाढ़ अनुपात या आयतन अनुपात से संबंधित है।

उदाहरण के लिए, हवा में आम तौर पर 80% नाइट्रोजन और 20% ऑक्सीजन होता है, और वायुमंडलीय दबाव आमतौर पर 101325Pa (760mmHg) होता है। डाल्टन का नियम बताता है कि हवा में O2 का आंशिक दबाव 152 mmHg (0.20X760 mmHg) है, और N2 का आंशिक दबाव 608 mmHg (0.80×760 mmHg) है।

गैस की घुलनशीलता पर तापमान का बहुत प्रभाव पड़ता है। तापमान बढ़ने पर घुलनशीलता कम हो जाएगी। ऐसा इसलिए है क्योंकि तापमान में वृद्धि के कारण पानी का वाष्प दबाव बढ़ जाता है, जिससे तरल-गैस इंटरफ़ेस से बहने वाले पानी के अणु अन्य गैस अणुओं को दूर ले जाते हैं।

एक अन्य कारक जिसका गैस घुलनशीलता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है वह है पानी में गैस अणुओं का प्रसार। जब तापमान बढ़ता है, तो गैस गतिविधि तेज हो जाती है, पानी की चिपचिपाहट कम हो जाती है और प्रसार दर बढ़ जाती है।

1. डीगैसिंग टैंक

डीगैसिंग टैंक सबसे सरल और सबसे प्रभावी डीगैसिंग सुविधा है। यह घुली हुई गैसों को हटाने के लिए पूल की सतह पर तरल और हवा के बीच संपर्क पर भरोसा कर सकता है। इस डीगैसिंग टैंक को प्राकृतिक डीगैसिंग टैंक कहा जाता है, जो अस्थिर गैसों के लिए उपयुक्त है और इसका उपयोग अम्लीय संघनन के वाष्प अवशोषण के लिए किया जा सकता है। पानी का तापमान अधिक है, हवा की गति अधिक है, खुले क्षेत्र हैं और द्वितीयक प्रदूषण उत्पन्न करना आसान नहीं है। इसका डीगैसिंग प्रभाव आम तौर पर भंडारण समय, पानी की परत की गहराई और तरल सतह क्षेत्र से संबंधित होता है।

डीगैसिंग प्रभाव को बढ़ाने के लिए, छेद वाले एक प्लास्टिक वेंट पाइप को आमतौर पर पूल में स्थापित किया जा सकता है या पानी की सतह पर एक पानी स्प्रे पाइप स्थापित किया जा सकता है, जो एक उन्नत डीगैसिंग पूल बन जाता है। जल स्प्रे पाइप की स्थापना ऊंचाई पानी की सतह से 1.2 ~ 1.5 मीटर होनी चाहिए। पानी की कमी को रोकने के लिए चारों ओर बाफ़ल या शटर लगाए जा सकते हैं।

डीगैसिंग पूल को आयताकार बफ़ल्ड पूल के रूप में भी डिज़ाइन किया जा सकता है। जल विभाजन की डिग्री को बढ़ाने के लिए पूल में जानबूझकर कई विभाजन जोड़े जाते हैं, और वातन के लिए पानी के तल पर छेद वाला एक प्लास्टिक पाइप स्थापित किया जाता है।

2. डीगैसिंग टॉवर

डीगैसिंग दक्षता में सुधार करने, उपयोगी गैसों को पुनर्प्राप्त करने और द्वितीयक प्रदूषण से बचने के लिए, इस उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए आमतौर पर एक डीगैसिंग टॉवर का उपयोग किया जाता है। आम तौर पर, डीगैसिंग टावर पैकिंग प्रकार या प्लेट प्रकार के होते हैं।

पहला एक पैक्ड डीगैसिंग टावर है, जहां पानी को टावर के शीर्ष पर डाला जाता है, कभी-कभी जेट पाइप के माध्यम से, और तरल पैकिंग की सतह (जैसे रास्चिग रिंग्स) के माध्यम से फिल्म की तरह नीचे की ओर बहता है, और टॉवर के नीचे से, निरंतर चरण में, नीचे से ऊपर की ओर, अपशिष्ट जल के साथ विपरीत संपर्क में हवा प्रवाहित होती है।

हवा का उपयोग आमतौर पर कार्बन डाइऑक्साइड, अमोनिया, हाइड्रोजन सल्फाइड या मीथेन जैसी अघुलनशील गैसों को हटाने के लिए अवशोषण गैस के रूप में किया जाता है। पैक्ड डीगैसिंग टावरों का उपयोग अक्सर रिफाइनरियों और पेपर मिलों में अम्लीय संघनन के वाष्प अवशोषण के लिए किया जाता है।

एक अन्य डीगैसिंग टॉवर एक प्लेट प्रकार का है, जिसकी मुख्य विशेषता यह है कि टॉवर में एक निश्चित संख्या में प्लेटें स्थापित की जाती हैं, और अपशिष्ट जल प्लेटों के माध्यम से क्षैतिज रूप से बहता है और डाउनकमर के माध्यम से अगली प्लेट में प्रवाहित होता है। हवा बुलबुले या जेटिंग तरीके से प्लेट पर पानी की परत से गुजरती है, और टावर में गैस चरण और पानी चरण संरचना टावर की ऊंचाई के साथ चरणों में बदलती है।

अपशिष्ट जल से निकलने वाली गैस को अवशोषण के माध्यम से आगे और पीछे उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, NaOH समाधान का उपयोग NaCN उत्पन्न करने के लिए छीने गए HCN को अवशोषित करने के लिए किया जाता है, और Na2S उत्पन्न करने के लिए H2S को अवशोषित किया जाता है, और फिर संतृप्त समाधान को वाष्पित और क्रिस्टलीकृत किया जाता है। H2S को सक्रिय कार्बन द्वारा भी सोख लिया जा सकता है, और संतृप्ति तक पहुंचने के बाद, इसे नाइट्रस सल्फाइड के घोल से धोया जाता है, और वाष्पीकरण के बाद सल्फर को पुनः प्राप्त किया जा सकता है।