जल उपचार क्षेत्र में मुख्य सुविधाओं के रूप में फिल्टर, विभिन्न सीवेज उपचार संयंत्रों, औद्योगिक अपशिष्ट जल उपचार, पेयजल शुद्धिकरण और अन्य परिदृश्यों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। हालाँकि, वास्तविक उपयोग में, फिल्टर अक्सर खराब प्रदर्शन का अनुभव करते हैं, जैसे धीमी निस्पंदन दर, फिल्टर मीडिया का आसान क्लॉगिंग, खराब बैकवाशिंग प्रभाव, छोटी उपचार क्षमता, अस्थिर प्रवाह गुणवत्ता, और यहां तक कि डिस्चार्ज मानकों या माध्यमिक प्रदूषण के गैर-अनुपालन का कारण भी बन सकता है। ये समस्याएं न केवल उपचार दक्षता को प्रभावित करती हैं बल्कि परिचालन लागत और रखरखाव की कठिनाई को भी बढ़ाती हैं। इसलिए, इसके स्थिर और कुशल संचालन को सुनिश्चित करने के लिए फ़िल्टर के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के तरीकों का पता लगाना आवश्यक है। यह लेख जल उपचार पेशेवरों के लिए फ़िल्टर प्रदर्शन को बेहतर बनाने के तरीके साझा करता है।
I. एकल परत फ़िल्टर मीडिया की बाधाएँ
पारंपरिक एकल परत रेत फिल्टर मुख्य रूप से फिल्टर मीडिया के रूप में क्वार्ट्ज रेत का उपयोग करते हैं, कण आकार को ऊपर से नीचे तक धीरे-धीरे बढ़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है (शीर्ष पर बारीक, नीचे मोटे)। सतही तौर पर, यह परत-दर-परत अशुद्धियों को फ़िल्टर करता प्रतीत होता है, लेकिन वास्तविक संचालन में, समस्याएँ अक्सर उत्पन्न होती हैं। फ़िल्टर की गंदगी धारण क्षमता प्रदर्शन का एक प्रमुख माप है, जो फ़िल्टर मीडिया की प्रति इकाई मात्रा (इकाई: किग्रा/मी³ या जी/सेमी²) में बरकरार अशुद्धियों की मात्रा को संदर्भित करती है। मजबूत गंदगी धारण क्षमता का मतलब है कि फिल्टर परत एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च निस्पंदन दक्षता, लंबे समय तक काम करने का चक्र और बड़ी जल उपचार क्षमता होती है। हालाँकि, फ़िल्टर मीडिया की एक परत में फंसी अशुद्धियों का वितरण बेहद असमान है: सतह (ऊपरी परत) सबसे अधिक अशुद्धियाँ जमा करती है, और नीचे की ओर घटती जाती है, 30 सेमी से नीचे लगभग कोई फँसाव नहीं होता है। इससे हेड लॉस (प्रवाह प्रतिरोध) मुख्य रूप से सतह परत में केंद्रित हो जाता है, जिससे निस्पंदन चक्र काफी छोटा हो जाता है और अक्सर घंटों के भीतर जाम हो जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि जल प्रवाह की दिशा बढ़ते कण आकार के साथ संरेखित होती है, जिससे ऊपरी परत में अशुद्धियाँ तेजी से जमा होती हैं। यदि कण आकार को पानी के प्रवाह की दिशा (बड़े से छोटे तक) के साथ धीरे-धीरे कम करने के लिए बदल दिया जाता है, यानी, "रिवर्स कण आकार" निस्पंदन, तो अशुद्धियों को समान रूप से वितरित किया जा सकता है, जिससे गंदगी धारण क्षमता बढ़ जाती है, हेड लॉस कम हो जाता है, कार्य चक्र बढ़ जाता है, और यहां तक कि निस्पंदन गति भी बढ़ जाती है।
द्वितीय. उर्ध्व प्रवाह निस्पंदन
पारंपरिक फिल्टर मीडिया में शीर्ष पर एक महीन कण आकार और नीचे एक मोटे कण का आकार होता है, जिसमें पानी ऊपर से प्रवेश करता है और नीचे से बाहर निकलता है। ऊपर की ओर प्रवाह निस्पंदन समान कण आकार को बनाए रखता है लेकिन पानी के प्रवाह की दिशा को उलट देता है: पानी नीचे से प्रवेश करता है और ऊपर से बाहर निकलता है, जिससे "रिवर्स कण आकार" मोड बनता है।
इस डिज़ाइन के फायदे हैं: फ़िल्टर परत में समान अशुद्धता वितरण, बेहतर गंदगी धारण क्षमता, जल प्रवाह प्रतिरोध में धीमी वृद्धि, और विस्तारित कार्य चक्र। हालाँकि, निस्पंदन दर को नियंत्रित करना आवश्यक है, क्योंकि उच्च निस्पंदन दर से फिल्टर परत का विस्तार हो सकता है, ऊपरी परत से महीन रेत का नुकसान हो सकता है और प्रवाह की गुणवत्ता प्रभावित हो सकती है। इसलिए, सुरक्षा के लिए सतह परत पर एक जाली या ग्रिड जोड़ा जाना चाहिए। यद्यपि इस विधि में रिवर्स कण आकार वितरण का लाभ है, लेकिन यह बैकवॉशिंग के दौरान सीमित फिल्टर परत विस्तार, कीचड़ हटाने में कठिनाई और बैकवॉश जल प्रवाह को निस्पंदन दिशा के साथ संरेखित करने के कारण अपूर्ण कीचड़ हटाने जैसी समस्याओं से ग्रस्त है। इन समस्याओं को पूरी तरह से ख़त्म करना मुश्किल है, इसलिए अपशिष्ट जल उपचार अभ्यास में इसका व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है।
तृतीय. दो-मार्गी प्रवाह निस्पंदन
उर्ध्व प्रवाह निस्पंदन में अपर्याप्त बैकवाशिंग के कारण दो-तरफा प्रवाह निस्पंदन का विकास हुआ। पानी फिल्टर टैंक के नीचे और ऊपर से और बीच से एक साथ बहता है। ऊपरी फ़िल्टर परत नीचे की ओर प्रवाह विधि का उपयोग करती है, जबकि निचली परत ऊपर की ओर प्रवाह के साथ रिवर्स कण आकार वितरण का उपयोग करती है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। ऊपरी हिस्सा निचले हिस्से को स्थिर करता है, जिससे फिल्टर परत के अत्यधिक विस्तार को रोका जा सकता है। यह डिज़ाइन फ़िल्टर मीडिया की गंदगी धारण क्षमता को बढ़ा सकता है और निस्पंदन चक्र को बढ़ा सकता है। हालाँकि, फ़िल्टर टैंक की संरचना जटिल है, संचालन बोझिल है, और रखरखाव की लागत अधिक है, इसलिए व्यवहार में इसका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।
जबकि उपरोक्त दो विधियों की सीमाएँ हैं, वे दर्शाते हैं कि जल प्रवाह दिशा और फ़िल्टर मीडिया लेआउट को बदलने से फ़िल्टर प्रदर्शन में काफी सुधार हो सकता है।
चतुर्थ. दोहरी-परत फ़िल्टर मीडिया
वर्तमान में, सबसे लोकप्रिय प्रकार दोहरी परत फ़िल्टर मीडिया है। इसकी संरचना एकल परत मॉडल के समान है, लेकिन फ़िल्टर परत संरचना बदल गई है। ऊपरी परत कम विशिष्ट गुरुत्व और बड़े कण आकार के साथ हल्के फिल्टर मीडिया का उपयोग करती है; निचली परत उच्च विशिष्ट गुरुत्व और छोटे कण आकार के साथ भारी फिल्टर मीडिया का उपयोग करती है। बैकवॉशिंग के दौरान, विशिष्ट गुरुत्व में अंतर के कारण, हल्का मीडिया शीर्ष पर होता है और भारी मीडिया नीचे होता है, जो स्वाभाविक रूप से एक दोहरी परत बनाता है।
प्रत्येक परत का कण आकार शीर्ष पर महीन और नीचे मोटा रहता है, लेकिन ऊपरी परत का औसत कण आकार निचली परत की तुलना में बड़ा होता है, जिससे समग्र विपरीत कण आकार प्रभाव प्राप्त होता है। वास्तविक माप से पता चलता है कि दोहरी परत फिल्टर मीडिया की गंदगी धारण क्षमता एकल परत मीडिया की तुलना में दोगुनी से भी अधिक है। समान निस्पंदन दर पर, निस्पंदन चक्र बढ़ाया जाता है; और उसी निस्पंदन चक्र में, निस्पंदन दर को बढ़ाया जा सकता है। नीचे दिए गए चित्र में तुलना वक्र स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि दोहरी परत फिल्टर मीडिया का गंदगी धारण क्षेत्र एकल परत फिल्टर मीडिया की तुलना में बहुत बड़ा है, जो दर्शाता है कि फिल्टर परत की मोटाई समान होने पर गंदगी धारण क्षमता दोगुनी हो जाती है। यदि प्रभावशाली पानी की गुणवत्ता सुसंगत है, तो दोहरी परत फिल्टर मीडिया का कार्य चक्र एकल परत फिल्टर मीडिया की तुलना में दोगुना है।
इस तकनीक का व्यापक रूप से घरेलू और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में उपयोग किया जाता है, जिसके महत्वपूर्ण परिणाम हैं, और यह फ़िल्टर प्रदर्शन को बेहतर बनाने का एक व्यावहारिक तरीका है।
वी. मल्टी-लेयर फ़िल्टर मीडिया
मल्टी{0}लेयर फिल्टर मीडिया आम तौर पर तीन परतों को संदर्भित करता है: बड़े कण, हल्के पदार्थ (जैसे एन्थ्रेसाइट) की एक ऊपरी परत, मध्यम कण, मध्यम घनत्व सामग्री (जैसे क्वार्ट्ज रेत) की एक मध्य परत, और छोटे कण, भारी सामग्री (जैसे गार्नेट या दानेदार मैग्नेटाइट) की निचली परत। कण का आकार ऊपर से नीचे की ओर घटता जाता है, जिससे कण आकार का वितरण पूरी तरह उलट जाता है।
यह डिज़ाइन फ़िल्टर मीडिया की गंदगी धारण क्षमता में उल्लेखनीय रूप से सुधार करता है, जबकि नीचे स्थित बढ़िया फ़िल्टर मीडिया स्थिर प्रवाह गुणवत्ता सुनिश्चित करता है। निस्पंदन दर डबल-लेयर फिल्टर से अधिक हो सकती है। जब अपशिष्ट जल की गंदगी कम होती है और पानी की गुणवत्ता स्थिर होती है, तो प्राथमिक शुद्धिकरण प्राप्त करने के लिए प्रत्यक्ष निस्पंदन (अवसादन प्रक्रिया को समाप्त करना) किया जा सकता है। वर्तमान में, सीधे निस्पंदन के लिए आमतौर पर डबल{{5}परत और बहु-परत फिल्टर का उपयोग किया जाता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि बहिःस्राव निर्वहन या पुन: उपयोग मानकों को पूरा करता है, उच्च -आणविक -वजन वाले फिल्टर सहायक, जैसे कि पॉलीएक्रिलामाइड या सक्रिय सिलिका, को पहले से जोड़ा जा सकता है। प्रत्यक्ष निस्पंदन प्रक्रिया को सरल बनाता है और निवेश बचाता है। फिल्टर परतों की संरचना और मोटाई को अपशिष्ट जल की गुणवत्ता के अनुसार समायोजित किया जाना चाहिए, और निस्पंदन दर कम होनी चाहिए, लगभग 5 मीटर/घंटा। इन पूर्व-उपचार प्रक्रियाओं के बाद, प्रवाह की गुणवत्ता आम तौर पर मानकों को पूरा करती है; कुछ का उपयोग औद्योगिक पुन: उपयोग के लिए किया जाता है, कुछ बाद की उपचार आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, और कुछ को और अधिक उन्नत उपचार की आवश्यकता होती है।
सारांश
एकल परत फिल्टर मीडिया की कमियों से लेकर, रिवर्स कण निस्पंदन से प्रेरणा तक, और फिर अपफ्लो, द्विदिश प्रवाह, डबल परत और बहु परत फिल्टर के विकास तक, अपशिष्ट जल उपचार तकनीक उच्च दक्षता और कम खपत की दिशा में विकसित हो रही है। ये दृष्टिकोण फ़िल्टर मीडिया की गंदगी धारण क्षमता में सुधार कर सकते हैं, निस्पंदन चक्र को बढ़ा सकते हैं, प्रवाह की गुणवत्ता को अनुकूलित कर सकते हैं और पर्यावरण संरक्षण में योगदान कर सकते हैं। व्यवहार में, डबल{{6}परत और बहु-परत फिल्टर सर्वाधिक व्यावहारिक हैं, संचालित करने में आसान हैं और रिटर्न भी अधिक है। भविष्य में, सामग्रियों में प्रगति और अनुकूलित जल वितरण डिजाइन के साथ, फिल्टर और भी अधिक शक्तिशाली हो जाएंगे।