कोयला रासायनिक अपशिष्ट जल के शून्य निर्वहन में सक्रिय कार्बन सोखना की प्रयोज्यता

कोयला रासायनिक अपशिष्ट जल (सीसीडब्ल्यू) के लिए शून्य डिस्चार्ज परियोजनाओं में, कार्बनिक पदार्थ का क्षरण अक्सर नगरपालिका अपशिष्ट जल के समान प्रक्रिया को नियोजित करता है, जिसमें झिल्ली एकाग्रता और वाष्पीकरण क्रिस्टलीकरण प्रणाली में प्रवेश करने से पहले "प्रीट्रीटमेंट + जैव रासायनिक उपचार + उन्नत उपचार" शामिल होता है। कोयला रासायनिक अपशिष्ट जल के शून्य निर्वहन के क्षेत्र में एकाग्रता के बाद सीओडीसीआर को हटाना लंबे समय से एक चुनौती रही है। कुछ व्यवहार्य प्रौद्योगिकियों को नजरअंदाज कर दिया गया है, जबकि अव्यवहार्य प्रौद्योगिकियों ने केंद्र का स्थान ले लिया है। यह लेख जल उपचार पेशेवरों के संदर्भ के लिए कोयला रासायनिक अपशिष्ट जल के शून्य निर्वहन में सक्रिय कार्बन सोखना की प्रयोज्यता की पड़ताल करता है।

कोयला रासायनिक अपशिष्ट जल को विभिन्न कोयला प्रसंस्करण प्रक्रियाओं के दौरान उत्पन्न औद्योगिक अपशिष्ट जल का उपचार करना आम तौर पर कठिन होता है। कोयला रासायनिक अपशिष्ट जल में सीओडीसीआर में सुगंधित हाइड्रोकार्बन का मुख्य योगदान है, जो 50% से अधिक है। बेंजीन यौगिक (बीटीईएक्स, बेंजीन, टोल्यूनि, एथिलबेन्जीन, पी{{5%)ज़ाइलीन), फिनोल और पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन (पीएएच) इसके विशिष्ट उदाहरण हैं। झांग एट अल. उपचार प्रक्रिया के दौरान कोयला रासायनिक अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थ में परिवर्तन का अध्ययन किया, जिससे साबित हुआ कि "प्रीट्रीटमेंट + जैव रासायनिक उपचार + उन्नत उपचार" प्रक्रिया के बाद, पानी में कार्बनिक पदार्थ के बड़े अणुओं का अनुपात बढ़ गया (कुछ डिजाइन संस्थानों या ईपीसी इकाइयों के दावों के विपरीत कि शेष कार्बनिक पदार्थ को छोटे अणु कार्बनिक पदार्थ को निकालना मुश्किल है), और संरचना में पीएएच का प्रभुत्व हो गया। (संदर्भ: झांग एल, लियू एच, वांग वाई, एट अल। कोयला द्रवीकरण अपशिष्ट जल उपचार और इसके पर्यावरणीय निहितार्थ के दौरान विघटित कार्बनिक पदार्थ की संरचनागत विशेषताएं [जे]। कुल पर्यावरण का विज्ञान, 2020, 704: 135409।)

यह बचा हुआ कार्बनिक पदार्थ है, मुख्य रूप से पीएएच, जो कोयला रासायनिक अपशिष्ट जल के शून्य-निर्वहन परियोजना में अड़चन की समस्या बन गया है। इन कार्बनिक पदार्थों के झिल्ली सांद्रता अनुभाग में प्रवेश करने के बाद, उनकी सांद्रता दोगुनी हो जाती है। कुछ डिज़ाइन संस्थान या ईपीसी इकाइयाँ, बिना किसी गंभीर विश्लेषण के या निराधार दावों के आधार पर, झिल्ली सांद्रता चरण के दौरान सक्रिय कार्बन सोखने की तकनीक को दृढ़ता से बढ़ावा देती हैं। वे अंततः यह निष्कर्ष निकालते हैं कि CODcr का सक्रिय कार्बन सोखना झिल्ली सांद्रता या वाष्पीकरण क्रिस्टलीकरण से पहले संभव है। हालाँकि, क्या सक्रिय कार्बन सोखना तकनीक वास्तव में कार्बनिक पदार्थ, मुख्य रूप से पीएएच को हटाने के लिए उपयुक्त है?

दानेदार सक्रिय कार्बन (जीएसी) का औसत छिद्र आकार 3.2 और 3.4 एनएम के बीच होता है, जिसमें माइक्रोपोर 25%-27% और मेसोपोर 73%-75% होते हैं। पीएएच में 100 से अधिक आणविक संरचनाएं हैं, जिनमें नेफ़थलीन, एसेनाफ्थीन, फ्लोरीन और फेनेंथ्रीन कोयला रासायनिक अपशिष्ट जल में मुख्य यौगिक हैं। दिनुशिका एट अल द्वारा अध्ययन। पाया गया है कि नेफ़थलीन और एसेनाफ्थीन में अपेक्षाकृत छोटे दाढ़ की मात्रा और आणविक आकार होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप जीएसी द्वारा उनके लिए अपेक्षाकृत उच्च सोखना दर होती है, जबकि फ्लोरीन और फेनेंथ्रीन में अपेक्षाकृत बड़े दाढ़ की मात्रा और आणविक आकार होते हैं, जिससे जीएसी द्वारा अपेक्षाकृत कम सोखना दर होती है। जीएसी लगभग 14 मिलीग्राम/ग्राम की सोखने की क्षमता के साथ, 4-8 घंटों में नेफ़थलीन और एसेनाफ्थीन के लिए सोखना संतुलन तक पहुँच जाता है। जीएसी 16-24 घंटों में फ्लोरीन और फेनेंथ्रीन के लिए सोखना संतुलन तक पहुंच जाता है, जिसकी सोखने की क्षमता लगभग 12 मिलीग्राम/जी है, जो 36 मिलीग्राम सीओडीसीआर/जी जीएसी के बराबर है। (संदर्भ: ईश्वरसिंघे डी, लोगनाथन पी, कलारुबन एम, एट अल। दानेदार सक्रिय कार्बन का उपयोग करके पानी से पॉलीसाइक्लिक सुगंधित हाइड्रोकार्बन को हटाना: गतिज और संतुलन सोखना अध्ययन [जे]। पर्यावरण विज्ञान और प्रदूषण अनुसंधान, 2018, 25(14): 13511-13524।)

व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, यदि सक्रिय कार्बन सोखने का निवास समय 16-24 घंटे पर सेट है, तो एकाधिक सोखना फिल्टर की आवश्यकता होगी, जो स्पष्ट रूप से अव्यावहारिक है। लगभग 4 घंटे का निवास समय उचित है, लेकिन इस समय, जीएसी मुख्य रूप से नेफ़थलीन को सोख लेता है, और अन्य पीएएच जैसे एसेनाफ्थीन, फ्लोरीन और फेनेंथ्रीन पर कोई महत्वपूर्ण सोखने का प्रभाव नहीं पड़ता है।

सोखना फिल्टर बिस्तर के उपकरण पैमाने के दृष्टिकोण से, 4 घंटे का निवास समय कम नहीं है। यह मानते हुए कि "प्रीट्रीटमेंट + जैविक उपचार + उन्नत उपचार + झिल्ली एकाग्रता" के बाद कोयला रासायनिक अपशिष्ट जल की शेष जल मात्रा 10 m³/h है, और सोखना फिल्टर बिस्तर का निवास समय 4 घंटे निर्धारित है, तो 1.8 मीटर के व्यास और 5 मीटर की ऊंचाई के साथ 6 सोखना फिल्टर बेड की आवश्यकता होती है (उपयोग के लिए 3 और पुनर्जनन के लिए 3)। इसी तरह, यदि उपचारित किए जाने वाले पानी की मात्रा 100 m³/h है, तो 60 ऐसे सोखना फिल्टर बेड की आवश्यकता होगी, जिससे उपकरण का पैमाना काफी बड़ा हो जाएगा।

जीएसी उपयोग के संदर्भ में, उपरोक्त 10 m³/h कोयला रासायनिक अपशिष्ट जल को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, 1000 mg/L (जिनमें से 30% नेफ़थलीन है) के CODcr के साथ, 4 घंटे का अवधारण समय CODcr को 700 mg/L तक कम कर सकता है। यदि उम्मीद हर 7 दिन (168 घंटे) में तीन सोखना फिल्टर को पुनर्जीवित करने की है, तो तीन सोखना टैंकों में 14 टन जीएसी की आवश्यकता होती है, और छह सोखना टैंकों में 28 टन जीएसी की आवश्यकता होती है। जीएसी का थोक घनत्व 450~600 किग्रा/वर्ग मीटर है, इसलिए 28 टन जीएसी 46~62 वर्ग मीटर के बराबर है, जिसका अर्थ है कि छह सोखना फिल्टर लगभग भरे हुए हैं (एक डिजाइन संस्थान अक्सर शून्य डिस्चार्ज अपशिष्ट जल परियोजनाओं में जीएसी के साथ सोखना फिल्टर भरने के लिए डिज़ाइन करता है)। अवधारण समय और बैकवॉश विस्तार दर सुनिश्चित करने के लिए, उपकरण पैमाने को और दोगुना करने की आवश्यकता है।

इसके अलावा, कई अध्ययनों से पता चला है कि जीएसी के 3 ~ 4 थर्मल पुनर्जनन के बाद, इसकी सोखने की क्षमता नए कार्बन के 80% से अधिक हो जाती है, और 5 ~ 10 थर्मल पुनर्जनन के बाद, जीएसी अनिवार्य रूप से अनुपयोगी है। ऊपर दिए गए उदाहरण में हर 7 दिनों में पुनर्जनन माना गया है, जिसका अर्थ है कि सक्रिय कार्बन के इस बैच का जीवनकाल छह महीने से अधिक नहीं है, जिसके परिणामस्वरूप पुनर्जनन और कार्बन प्रतिस्थापन के लिए भारी लागत आती है। इसके अलावा, पुनर्जनन में अनिवार्य रूप से जीएसी द्वारा अवशोषित कार्बनिक पदार्थ को वापस वायुमंडल में छोड़ना शामिल है; वास्तव में, जीएसी वास्तव में कार्बनिक पदार्थ को नहीं हटाता है।