फेंटन ऑक्सीकरण अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रिया की विस्तृत व्याख्या - विशिष्ट परिदृश्य अनुकूलन और सटीक व्यावहारिक मार्गदर्शिका

फेंटन ऑक्सीकरण प्रक्रिया अड़ियल कार्बनिक अपशिष्ट जल के उपचार के लिए एक प्रमुख उन्नत ऑक्सीकरण तकनीक है। यह हाइड्रोजन पेरोक्साइड से मजबूत ऑक्सीकरण हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स उत्पन्न करने के लिए फेरस आयन कैटेलिसिस का उपयोग करता है, जो अत्यधिक जहरीले और खराब बायोडिग्रेडेबल कार्बनिक प्रदूषकों को कुशलतापूर्वक विघटित करता है। इसका उपयोग अपशिष्ट जल की बायोडिग्रेडेबिलिटी में सुधार करने के लिए प्रीट्रीटमेंट प्रक्रिया के रूप में या अपशिष्ट जल के निर्वहन मानकों को पूरा करने को सुनिश्चित करने के लिए एक उन्नत उपचार प्रक्रिया के रूप में किया जा सकता है। इस प्रक्रिया में कोई निश्चित सार्वभौमिक मान नहीं है, केवल एक बुनियादी पैरामीटर सीमा है। अनुकूलन के लिए छोटे पैमाने पर जल गुणवत्ता परीक्षण की आवश्यकता होती है। यह व्यापक रूप से पांच विशिष्ट औद्योगिक परिदृश्यों पर लागू होता है: रसायन, फार्मास्युटिकल, मुद्रण और रंगाई, लैंडफिल लीचेट, और लुगदी और कागज निर्माण। निम्नलिखित संशोधित और पूर्ण व्यावहारिक मार्गदर्शिका है।

फेंटन प्रतिक्रिया प्रक्रिया में छह मुख्य चरण होते हैं: एसिड समायोजन, उत्प्रेरक मिश्रण, ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया, तटस्थीकरण और डीगैसिंग, ठोस - तरल पृथक्करण, और खतरनाक अपशिष्ट निपटान। सभी पैरामीटर अवायवीय और उन्नत ऑक्सीकरण इंजीनियरिंग विशिष्टताओं का अनुपालन करते हैं:

1. एसिड समायोजन चरण: अपशिष्ट जल पीएच को 3.0 से 4.0 की इष्टतम प्रतिक्रिया सीमा पर समायोजित करने के लिए पतला सल्फ्यूरिक एसिड जोड़ा जाता है। यांत्रिक या हाइड्रोलिक सरगर्मी का उपयोग कम से कम 2 मिनट के लिए किया जाता है। स्वचालित और सटीक एसिड नियंत्रण प्राप्त करने के लिए एक ऑनलाइन पीएच मीटर और मीटरिंग पंप प्रदान किया जाता है, जो स्थानीयकरण को {{5}अम्लता या अधिक-क्षारीयता से बचाता है।

2. उत्प्रेरक मिश्रण चरण: उत्प्रेरक के रूप में फेरस सल्फेट घोल मिलाया जाता है। घोल की सांद्रता 30% से नीचे और कम तापमान वाली स्थितियों में 20% से नीचे नियंत्रित की जाती है। एक मजबूत सरगर्मी मोड का उपयोग किया जाता है, जिसमें गति ढाल जी मान 500 और 1000 सेकंड के बीच नियंत्रित होता है, और अपशिष्ट जल में लौह आयनों के पूर्ण और समान फैलाव को सुनिश्चित करने के लिए कम से कम 2 मिनट के लिए सरगर्मी की जाती है।

3. ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया चरण: पूर्व तनुकरण या विघटन के बिना सीधे 30% औद्योगिक - ग्रेड हाइड्रोजन पेरोक्साइड स्टॉक समाधान जोड़ें। अभिकर्मक अनुपात पानी की गुणवत्ता के आधार पर निर्धारित किया जाता है। ऑक्सीकरण चरण के दौरान एक कमजोर सरगर्मी मोड का उपयोग किया जाता है, जिसमें वेग ढाल जी मान 50-70 सेकंड पर नियंत्रित होता है, हाइड्रॉक्सिल रेडिकल हानि को रोकने के लिए केवल कीचड़ द्रवीकरण स्थिति को बनाए रखता है। पूर्व-उपचार के लिए हाइड्रोलिक प्रतिधारण समय 4-8 घंटे और उन्नत उपचार के लिए 2-6 घंटे है। प्रतिक्रिया टैंक 316L स्टेनलेस स्टील से बना है जिसमें संक्षारण संरक्षण के लिए आंतरिक दीवार पर ग्लास फ्लेक कोटिंग है।

4. तटस्थीकरण और डीगैसिंग चरण: अपशिष्ट जल पीएच को 7.0-8.0 पर समायोजित करने के लिए सोडियम हाइड्रॉक्साइड या सोडियम कार्बोनेट समाधान जोड़ें। पूरी तरह से हिलाने के बाद, प्रतिक्रिया के दौरान उत्पन्न घुलनशील ऑक्सीजन को हटाने के लिए अपशिष्ट जल डीगैसिंग टैंक में प्रवेश करता है। डीगैसिंग टैंक में हाइड्रोलिक अवधारण समय 15 मिनट से कम नहीं है, और गैस-पानी का अनुपात 5:1 से कम नहीं है।

5. ठोस -तरल पृथक्करण: अवसादन टैंक या प्लवन टैंक का उपयोग करके साफ पानी से लौह कीचड़ को अलग करें। यदि पृथक्करण प्रभाव असंतोषजनक है, तो निलंबित ठोस पदार्थों और लौह कीचड़ के निपटान प्रभाव को बढ़ाने के लिए 100-200 मिलीग्राम/एल पॉलीएल्यूमिनियम क्लोराइड और 3-5 मिलीग्राम/एल पॉलीएक्रिलामाइड जोड़ें।

6. लौह कीचड़ निपटान: फेंटन प्रतिक्रिया द्वारा उत्पादित लौह कीचड़ को HW22 खतरनाक अपशिष्ट के रूप में वर्गीकृत किया गया है। इसे गाढ़ा किया जाना चाहिए, प्लेट और फ़्रेम फ़िल्टर प्रेस द्वारा पानी निकाला जाना चाहिए, और फिर एक योग्य खतरनाक अपशिष्ट उपचार इकाई द्वारा नियमों के अनुपालन में इसका निपटान किया जाना चाहिए। बेतरतीब डंपिंग और डिस्चार्ज सख्त वर्जित है।

1. रासायनिक अपशिष्ट जल (फेनोलिक, बेंजीन, हैलोजेनेटेड हाइड्रोकार्बन अपशिष्ट जल)

इस अपशिष्ट जल की मुख्य विशेषताएं 1000 - 5000 mg/L की COD सांद्रता है, जिसमें फिनोल, बेंजीन श्रृंखला यौगिक, हैलोजेनेटेड हाइड्रोकार्बन और अन्य अड़ियल कार्बनिक पदार्थ शामिल हैं। इसका बायोडिग्रेडेबिलिटी अनुपात 0.2 से कम है, जो अत्यधिक उच्च जैविक विषाक्तता को प्रदर्शित करता है। प्रत्यक्ष जैविक उपचार मानकों को पूरा नहीं कर सकता। इस प्रक्रिया को प्रीट्रीटमेंट के रूप में रखा गया है, जिसका मुख्य उद्देश्य बायोडिग्रेडेबिलिटी अनुपात को 0.3 से ऊपर बढ़ाना है। इष्टतम पैरामीटर हैं: हाइड्रोजन पेरोक्साइड और सीओडी द्रव्यमान अनुपात 1.5 से 2.0:1, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और फेरस आयन द्रव्यमान अनुपात 3 से 5:1, हाइड्रोलिक अवधारण समय 4 से 6 घंटे, और प्रतिक्रिया पीएच 3.0 से 3.5। मुख्य परिचालन बिंदु हैं: फेनोलिक अपशिष्ट जल के लिए, स्थानीय अति-ऑक्सीकरण से बचने के लिए हाइड्रोजन पेरोक्साइड को दो से तीन चरणों में जोड़ा जाना चाहिए; हैलोजेनेटेड हाइड्रोकार्बन अपशिष्ट जल के लिए, उत्प्रेरक ऑक्सीकरण प्रभाव को बढ़ाने के लिए फेरस आयन की खुराक को उचित रूप से बढ़ाया जा सकता है।

2. फार्मास्युटिकल अपशिष्ट जल (एंटीबायोटिक्स, फार्मास्युटिकल मध्यवर्ती अपशिष्ट जल)

इस अपशिष्ट जल की मुख्य विशेषताएं इसकी जटिल संरचना, बड़े उतार-चढ़ाव के साथ 800 से 3000 मिलीग्राम/लीटर की सीओडी सांद्रता, और क्लोराइड और सल्फेट आयन जैसे अकार्बनिक आयनों के उच्च स्तर के साथ-साथ एंटीबायोटिक्स, हेट्रोसाइक्लिक कार्बनिक यौगिकों और अत्यधिक उच्च जैवविषाक्तता की उपस्थिति हैं। यह प्रक्रिया पूर्व-उपचार और उन्नत उपचार के दोहरे मोड दृष्टिकोण के रूप में स्थित है। पूर्व उपचार से बायोडिग्रेडेबिलिटी में सुधार होता है, जबकि उन्नत उपचार से जैविक अपशिष्ट से अवशिष्ट प्रदूषकों को हटा दिया जाता है। उपयुक्त पैरामीटर इस प्रकार हैं: प्रीट्रीटमेंट चरण के लिए, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और सीओडी द्रव्यमान अनुपात 1.2 से 1.8:1 है, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और फेरस आयन द्रव्यमान अनुपात 4 से 6:1 है, और हाइड्रोलिक अवधारण समय 3 से 5 घंटे है; उन्नत उपचार चरण के लिए, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और सीओडी द्रव्यमान अनुपात 1.0 से 1.5:1 है, हाइड्रोलिक अवधारण समय 2 से 3 घंटे है, और प्रतिक्रिया पीएच 3.0 से 3.5 है। मुख्य व्यावहारिक बिंदु हैं: उच्च अकार्बनिक आयन सामग्री वाले अपशिष्ट जल के लिए, प्रतिक्रिया पर आयनों के निरोधात्मक प्रभाव का प्रतिकार करने के लिए हाइड्रोजन पेरोक्साइड की खुराक को 10% से 20% तक बढ़ाने की आवश्यकता है; पूर्व उपचार के बाद, अपशिष्ट जल की बायोडिग्रेडेबिलिटी को और बेहतर बनाने के लिए हाइड्रोलिसिस अम्लीकरण प्रक्रिया का पालन किया जाना चाहिए।

3. अपशिष्ट जल की रंगाई और छपाई (एज़ो और एन्थ्राक्विनोन डाई अपशिष्ट जल)

इस अपशिष्ट जल की मुख्य विशेषताएं अत्यधिक उच्च रंग की तीव्रता, सैकड़ों से हजारों गुना अधिक तक पहुंचना, इसमें एज़ो और एंथ्राक्विनोन रंग, 300 से 1000 मिलीग्राम / एल की सीओडी एकाग्रता और 0.25 से कम का बायोडिग्रेडेबिलिटी अनुपात शामिल है। रंग की तीव्रता मुख्य नियंत्रण संकेतक है। कुछ अपशिष्ट जल में सर्फेक्टेंट होते हैं, जिससे फ्लोक्यूलेशन मुश्किल हो जाता है। इस प्रक्रिया को उन्नत उपचार के रूप में रखा गया है, जिसका मुख्य उद्देश्य जैविक अपशिष्ट जल से अवशिष्ट रंग और सीओडी को हटाना है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि प्रवाह मानकों को पूरा करता है। उपयुक्त पैरामीटर हैं: हाइड्रोजन पेरोक्साइड और सीओडी द्रव्यमान अनुपात 1.0 से 1.5:1, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और फेरस आयन द्रव्यमान अनुपात 5 से 8:1, हाइड्रोलिक अवधारण समय 2 से 4 घंटे, और प्रतिक्रिया पीएच 3.5 से 4.0। मुख्य व्यावहारिक बिंदुओं में फ्लोक्यूलेशन और रंगहीनता को बढ़ाने के लिए फेरस आयन की खुराक को उचित रूप से बढ़ाना शामिल है; सर्फेक्टेंट युक्त अपशिष्ट जल के लिए, ठोस तरल पृथक्करण दक्षता में सुधार के लिए तटस्थीकरण चरण के दौरान पॉलीएल्यूमिनियम क्लोराइड की खुराक को बढ़ाया जा सकता है।

4. लैंडफिल लीचेट (मध्यम से {{2%) अंतिम चरण लैंडफिल और भस्मीकरण संयंत्र लीचेट)

इस अपशिष्ट जल की मुख्य विशेषताएं 800 से 5000 मिलीग्राम/लीटर की सीओडी सांद्रता, 0.2 से कम का बायोडिग्रेडेबिलिटी अनुपात, ह्यूमिक एसिड, फुल्विक एसिड और अन्य पुनर्गणना कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति और उच्च अमोनिया नाइट्रोजन सामग्री हैं, जो इसे एक विशिष्ट उच्च कठिनाई वाला अपशिष्ट जल बनाती हैं। प्रक्रिया को उन्नत उपचार के रूप में तैनात किया गया है, जो कि अपशिष्ट में अवशिष्ट प्रदूषकों को हटाने के लिए एमबीआर, ए/ओ और अन्य जैविक प्रक्रियाओं के साथ एकीकृत है। इष्टतम पैरामीटर हैं: हाइड्रोजन पेरोक्साइड और सीओडी द्रव्यमान अनुपात 1.8 से 2.0:1, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और फेरस आयन द्रव्यमान अनुपात 2 से 4:1, हाइड्रोलिक अवधारण समय 6 से 8 घंटे, और प्रतिक्रिया पीएच 3.0 से 3.5। मुख्य व्यावहारिक बिंदुओं में विघटित ऑक्सीजन को बाद की फ़िल्टर प्रक्रियाओं को प्रभावित करने से रोकने के लिए डीगैसिंग प्रक्रिया को मजबूत करना शामिल है; अपशिष्ट सीओडी को स्वीकार्य सीमा तक कम करने के लिए फेंटन + वातित जैविक फिल्टर संयोजन प्रक्रिया की सिफारिश की जाती है।

5. लुगदी और कागज अपशिष्ट जल (मध्यवर्ती और टेल जल)

इस अपशिष्ट जल की मुख्य विशेषताएं लिग्निन, सेलूलोज़ और अन्य अड़ियल कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति हैं; सीओडी सांद्रता 300 से 800 मिलीग्राम/लीटर; उच्च रंग; और उच्च निलंबित ठोस सामग्री। प्रत्यक्ष निर्वहन आसानी से जल प्रदूषण का कारण बन सकता है। यह प्रक्रिया या तो पूर्व उपचार या उन्नत उपचार हो सकती है। मध्यवर्ती जल के पूर्व उपचार से इसकी बायोडिग्रेडेबिलिटी में सुधार होता है, जबकि टेल वाटर के उन्नत उपचार से रंग और अवशिष्ट सीओडी दूर हो जाता है। उपयुक्त पैरामीटर हैं: हाइड्रोजन पेरोक्साइड और सीओडी द्रव्यमान अनुपात 1.0 से 1.5:1, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और फेरस आयन द्रव्यमान अनुपात 4 से 6:1, और हाइड्रोलिक अवधारण समय 3 से 4 घंटे। मुख्य व्यावहारिक बिंदुओं में निलंबित ठोस पदार्थों को हटाने और लौह आयनों को सोखने और अप्रभावी होने से रोकने के लिए प्रक्रिया के सामने के अंत में जमावट और अवसादन पूर्व उपचार को शामिल करना शामिल है। अभिकर्मक लागत और कीचड़ उत्पादन पर सख्त आवश्यकताओं वाली परियोजनाओं के लिए, अभिकर्मक उपयोग में सुधार और कीचड़ उत्पादन को कम करने के लिए एक द्रवीकृत बिस्तर फेंटन प्रक्रिया का चयन किया जा सकता है।

1. सटीक पीएच नियंत्रण: ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया चरण के दौरान पीएच को 3.0 और 4.0 के बीच नियंत्रित किया जाना चाहिए। 3.0 से नीचे का पीएच फेरस आयनों के उत्प्रेरक चक्र को बाधित करेगा, जबकि 4.0 से ऊपर का पीएच फेरस आयनों को हाइड्रोलाइज करने और हाइड्रॉक्साइड अवक्षेप बनाने का कारण बनेगा, जिससे उनका उत्प्रेरक प्रभाव खत्म हो जाएगा। डिस्चार्ज आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए न्यूट्रलाइजेशन चरण के दौरान पीएच को 7.0 और 8.0 के बीच सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए।

2. चरणबद्ध सरगर्मी नियंत्रण: समान अभिकर्मक फैलाव सुनिश्चित करने के लिए अभिकर्मक मिश्रण चरण के दौरान मजबूत सरगर्मी का उपयोग किया जाता है; कमजोर सरगर्मी का उपयोग ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया चरण के दौरान केवल कीचड़ द्रवीकरण को बनाए रखने के लिए किया जाता है, मजबूत सरगर्मी से बचने के लिए जो हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स को नुकसान पहुंचा सकता है और उपचार दक्षता को कम कर सकता है।

3. अभिकर्मक खुराक मानक: हाइड्रोजन पेरोक्साइड को विघटन या कमजोर पड़ने की आवश्यकता के बिना, 30% औद्योगिक स्टॉक समाधान का उपयोग करके सीधे जोड़ा जाता है; फेरस सल्फेट तैयार किया जाता है और तुरंत उपयोग किया जाता है, और फेरिक आयनों के ऑक्सीकरण को रोकने के लिए सीलबंद कंटेनरों में संग्रहीत किया जाता है, इस प्रकार पारंपरिक फेंटन प्रक्रियाओं के तहत उत्प्रेरक गतिविधि के पूर्ण नुकसान से बचा जाता है।

4. हस्तक्षेपकारी आयन नियंत्रण: क्लोराइड, सल्फेट और फॉस्फेट आयनों की उच्च सांद्रता प्रतिक्रिया को रोक देगी। अभिकर्मकों की खुराक को छोटे पैमाने पर परीक्षणों के माध्यम से पहले से समायोजित करने की आवश्यकता है, या हस्तक्षेप करने वाले आयनों को हटाने के लिए एक पूर्व-उपचार प्रक्रिया को जोड़ा जाना चाहिए।

5. प्रतिक्रिया तापमान नियंत्रण: इष्टतम प्रतिक्रिया तापमान 25-35 डिग्री है। 40 डिग्री से ऊपर का तापमान हाइड्रोजन पेरोक्साइड के सहज अपघटन को तेज करेगा, जिससे ऑक्सीकरण दक्षता काफी कम हो जाएगी; इसलिए, तापमान नियंत्रण महत्वपूर्ण है।

अभिकर्मक भंडारण के संबंध में, हाइड्रोजन पेरोक्साइड को प्रकाश और गर्मी से दूर, सीलबंद कंटेनरों में संग्रहित किया जाना चाहिए, और गर्मी स्रोतों और ज्वलनशील और विस्फोटक सामग्री से दूर रखा जाना चाहिए; फेरस सल्फेट को नमी-प्रूफ और ऑक्सीकरण-प्रूफ तरीके से संग्रहित किया जाना चाहिए; मिश्रण और संभावित सुरक्षा प्रतिक्रियाओं को रोकने के लिए एसिड और क्षार अभिकर्मकों को अलग-अलग संग्रहित किया जाना चाहिए। उपकरण चयन के संबंध में, प्रतिक्रिया टैंक ग्लास फ्लेक विरोधी {{4}संक्षारण कोटिंग के साथ 316L स्टेनलेस स्टील का उपयोग करता है, जो मजबूत ऑक्सीकरण वातावरण के लिए उपयुक्त है; यह अभिकर्मकों की स्वचालित और सटीक खुराक प्राप्त करने के लिए एक ऑनलाइन पीएच मीटर, उच्च परिशुद्धता मीटरिंग पंप और प्रवाह मीटर से सुसज्जित है; यह खतरनाक कचरे के पूर्व उपचार की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, लौह कीचड़ के निर्जलीकरण और अस्थायी भंडारण को पूरा करने के लिए एक कीचड़ गाढ़ा करने वाले टैंक और एक प्लेट और फ्रेम फिल्टर प्रेस से सुसज्जित है।

कम उपचार दक्षता का मुख्य कारण सीमा से पीएच विचलन, ऑक्सीकरण अनुभाग में अत्यधिक सरगर्मी और असंतुलित अभिकर्मक अनुपात हैं। समाधान पीएच मीटर को कैलिब्रेट करना, ऑक्सीकरण अनुभाग में सरगर्मी की तीव्रता को कम करना और छोटे पैमाने के परीक्षणों के माध्यम से अभिकर्मक अनुपात को फिर से अनुकूलित करना है। लौह कीचड़ के खराब जमाव का मुख्य कारण सामने के सिरे पर अत्यधिक निलंबित ठोस पदार्थ या अनुचित कौयगुलांट जोड़ है। इसका समाधान निलंबित ठोस पदार्थों को हटाने के लिए पूर्व-उपचार को मजबूत करना और पॉलीएक्रिलामाइड मिलाने की खुराक और विधि को समायोजित करना है। बहिःस्राव में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अवशिष्ट का मुख्य कारण अत्यधिक ऑक्सीडेंट सम्मिश्रण है। समाधान हाइड्रोजन पेरोक्साइड की खुराक को कम करना और ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया समय को उचित रूप से बढ़ाना है।

पूर्व-उपचार के लिए स्वीकृति आवश्यकताएँ हैं: 0.3 या उससे अधिक का अपशिष्ट जल बायोडिग्रेडेबिलिटी अनुपात, और 40% से 60% की सीओडी हटाने की दर। उन्नत उपचार के लिए स्वीकृति आवश्यकताएँ हैं: संबंधित उद्योग उत्सर्जन मानकों को पूरा करने वाले प्रवाह सीओडी, रंग और पीएच मान; निलंबित ठोस सांद्रता 30mg/L से कम या उसके बराबर; और बिना किसी नुकसान के लोहे के कीचड़ को पूरी तरह अलग करना। अनुपालन के लिए स्वीकृति आवश्यकताएँ हैं: संपूर्ण खतरनाक अपशिष्ट लौह कीचड़ निपटान रिकॉर्ड; स्थिर उपकरण संचालन; और सटीक और विश्वसनीय स्वचालित खुराक और पैरामीटर निगरानी प्रणाली।