सीओडी को कम करने या रंग हटाने में असमर्थ? ओजोन उन्नत ऑक्सीकरण प्रौद्योगिकी एक समाधान प्रदान करती है

ओजोन, आणविक सूत्र O3 के साथ, ऑक्सीजन (O2) का एक अपरूप है। एक ओजोन अणु में तीन ऑक्सीजन परमाणु होते हैं, जिनमें से एक एकल बंधन द्वारा अन्य दो से जुड़ा होता है। ओजोन को "हरित रसायन" के रूप में जाना जाता है, यह एक मजबूत ऑक्सीडेंट है जिसके चार मुख्य कार्य हैं: स्टरलाइज़ेशन, डीकोलाइज़ेशन, ऑक्सीकरण और डीओडोराइज़ेशन। इसमें कोई अवशेष न होने और कोई द्वितीयक प्रदूषण न होने जैसे फायदे भी हैं, जो इसे पर्यावरण के अनुकूल हरित औद्योगिक कच्चा माल बनाता है।

ओजोन में 2.07 एमवी की रेडॉक्स क्षमता के साथ बेहद मजबूत ऑक्सीकरण शक्ति है। ओजोन कार्बनिक पदार्थ को दो तरह से ऑक्सीकरण करता है: पहला, ओजोन अणु कार्बनिक पदार्थ को चुनिंदा रूप से सीधे ऑक्सीकरण करते हैं, यानी प्रत्यक्ष ऑक्सीकरण करते हैं, लेकिन प्रतिक्रिया दर अपेक्षाकृत धीमी होती है; दूसरा, यह अपने स्वयं के अपघटन, यानी अप्रत्यक्ष ऑक्सीकरण द्वारा उत्पन्न हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स (·OH) के माध्यम से गैर-चयनात्मक रूप से कार्बनिक पदार्थों को तेजी से ऑक्सीकरण करता है। वास्तविक जल उपचार प्रतिक्रियाओं में, कार्बनिक पदार्थों को हटाने में ओजोन की दक्षता प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष ऑक्सीकरण का सुपरपोजिशन है, और ये दोनों प्रतिक्रियाएं किस हद तक आगे बढ़ती हैं यह विभिन्न प्रतिक्रिया स्थितियों पर निर्भर करता है। अप्रत्यक्ष ऑक्सीकरण को उन्नत ऑक्सीकरण तकनीक के रूप में भी जाना जाता है।

ओजोन विभिन्न विधियों का उपयोग करके तैयार किया जा सकता है। जल उपचार क्षेत्र में, आमतौर पर उच्च वोल्टेज साइलेंट डिस्चार्ज का उपयोग किया जाता है। ओजोन उत्पादन के लिए कच्चे माल मुख्य रूप से वायु या ऑक्सीजन हैं। जब हवा को गैस स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है, तो ओजोन सामग्री केवल 1% होती है, जबकि जब ऑक्सीजन का उपयोग किया जाता है, तो ओजोन एकाग्रता 10% (द्रव्यमान द्वारा) या इससे अधिक तक पहुंच सकती है।

एकल ओजोन ऑक्सीकरण तकनीक की महत्वपूर्ण सीमाएँ हैं: एकल ओजोन कुछ अड़ियल कार्बनिक यौगिकों, जैसे क्लोरोफॉर्म, को ऑक्सीकरण नहीं कर सकता है; एकल ओजोन ऑक्सीकरण कार्बनिक पदार्थों को कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में पूरी तरह से विघटित नहीं कर सकता है, और उच्च सीओडी हटाने की दक्षता हासिल करना मुश्किल है। उन्नत ओजोन ऑक्सीकरण तकनीक, जिसे गहरी ऑक्सीकरण तकनीक के रूप में भी जाना जाता है, अत्यधिक ऑक्सीकरण वाले हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स (·OH) की पीढ़ी की विशेषता है (हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स (·OH) की रेडॉक्स क्षमता 2.80V है, जो फ्लोरीन के बाद दूसरे स्थान पर है)। उच्च तापमान, उच्च दबाव, बिजली, ध्वनि, प्रकाश विकिरण और उत्प्रेरक जैसी प्रतिक्रिया स्थितियों के तहत, यह बड़े, अड़ियल कार्बनिक अणुओं को कम {{3}विषाक्तता या गैर-विषैले छोटे अणुओं में ऑक्सीकरण करता है।

1) फोटोकैटलिटिक ओजोन ऑक्सीकरण प्रौद्योगिकी

फोटोकैटलिटिक ओजोन ऑक्सीकरण कार्बनिक पदार्थों के साथ सीधे प्रतिक्रिया करने के लिए ओजोन का उपयोग नहीं करता है। इसके बजाय, यह कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकरण करने के लिए पराबैंगनी प्रकाश के तहत ओजोन के अपघटन से उत्पन्न सक्रिय माध्यमिक ऑक्सीडेंट (·OH) का उपयोग करता है। अकेले ओजोन और कार्बनिक पदार्थ के बीच की प्रतिक्रिया चयनात्मक है और कार्बनिक पदार्थ को कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में पूरी तरह से विघटित नहीं कर सकती है। ओजोन की ऑक्सीकरण दर और दक्षता में सुधार करने के लिए, सक्रिय ·ओएच उत्पन्न करने के लिए ओजोन के अपघटन को बढ़ावा देने के लिए अन्य उपायों को अपनाया जाना चाहिए।

2) सजातीय उत्प्रेरक ओजोन ऑक्सीकरण प्रौद्योगिकी

सजातीय उत्प्रेरक ओजोनेशन में उपयोग किए जाने वाले उत्प्रेरक आम तौर पर संक्रमण धातु होते हैं, जैसे Fe(II), Mn(II), Ni(II), Co(II), Cd(II), Cu(II), Ag(I), Cr(III), और Zn(II)। अपशिष्ट जल में ओजोन उत्प्रेरित करने वाले आयनों का सटीक (माइक्रो - खुराक, पीपीबी स्तर) संयोजन शक्ति नियंत्रण के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जो उन्नत ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया को पूरा करता है जो अपशिष्ट जल से पुनर्गणना कार्बनिक प्रदूषकों को हटाने के लिए हाइड्रॉक्सिल रेडिकल उत्पन्न करता है।

3) विषम उत्प्रेरक ओजोन ऑक्सीकरण प्रौद्योगिकी

यह तकनीक आम तौर पर एक ठोस ऑक्सीडेंट वाहक (अक्सर एल्यूमिना या सिंथेटिक जिओलाइट से बना) का उपयोग करती है। उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत, ओजोन विघटित होकर अत्यधिक ऑक्सीकरण वाले हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स (·OH) उत्पन्न करता है, जिससे पानी में कार्बनिक प्रदूषक नष्ट हो जाते हैं।

नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र को 100,000 टन/दिन संभालने के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन इसकी वास्तविक उपचार क्षमता 90,000 टन/दिन है। COD उत्सर्जन मानकों (40mg/L से कम या उसके बराबर) को पूरा करने के लिए, सजातीय उत्प्रेरक ओजोन ऑक्सीकरण तकनीक का उपयोग किया जाता है, जिसमें तीन ओजोन जनरेटर (प्रत्येक 42kg/h की क्षमता, दो संचालन में और एक स्टैंडबाय पर) को नियोजित किया जाता है। प्रक्रिया प्रवाह इस प्रकार है: ओजोन जनरेटर → ओजोन गैस उत्पन्न करता है → इसे पाइपलाइनों के माध्यम से जेट पंप इनलेट तक पहुंचाता है → जेट इंजेक्शन के माध्यम से अपशिष्ट जल में घुल जाता है → एक सजातीय उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत ·ओएच उत्पन्न करता है → ओजोन उत्प्रेरक ऑक्सीकरण टैंक में ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया को पूरा करता है।

1) सीओडी क्षरण और रंगहीनता प्रदर्शन

अपशिष्ट जल उपचार क्षमता: 90,000 टन/दिन। वर्तमान में, एक ओजोन जनरेटर प्रचालन में है, जिसे 40 किग्रा/घंटा पर सेट किया गया है, जिसकी वास्तविक उत्पादन दर 34 किग्रा/घंटा (ओजोन प्रवाह दर x ओजोन सांद्रता) है। ओजोन की खुराक 9.1 मिलीग्राम/लीटर है। यह सीओडी को 45 से घटाकर 30 मिलीग्राम/लीटर और रंग को 40 से घटाकर 5 कर देता है, जिससे "शहरी अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के लिए प्रमुख जल प्रदूषक निर्वहन मानक" (डीबी33/2169-2018) के साथ अपशिष्ट अनुपालन प्राप्त होता है।

2) बिजली की खपत

जबकि ओजोन अपने हरे और पर्यावरण के अनुकूल गुणों के लिए जाना जाता है, इसके उत्पादन से जुड़ी उच्च ऊर्जा खपत और परिचालन लागत निर्विवाद है। गैस स्रोत के रूप में हवा का उपयोग करते समय, बिजली की खपत लगभग 20 kWh/किग्रा ओजोन होती है; गैस स्रोत के रूप में ऑक्सीजन का उपयोग करते समय, बिजली की खपत लगभग 10 kWh/किग्रा ओजोन होती है। साइट पर वास्तविक संचालन के आधार पर, बिजली की खपत गर्मियों में 13 kWh/किलोग्राम ओजोन और सर्दियों में 11 kWh/किलोग्राम ओजोन है। गर्मियों में बाहरी तापमान अधिक होने के कारण, ओजोन जनरेटर को ठंडा करने के लिए चिलर की आवश्यकता होती है, जबकि सर्दियों में, सामान्य संचालन सुनिश्चित करने के लिए केवल प्लेट हीट एक्सचेंजर को चालू करने की आवश्यकता होती है।