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अल्ट्राफिल्ट्रेशन जल प्रणाली
अल्ट्राफिल्ट्रेशन सिस्टम प्रौद्योगिकी की विशेषताएं
अल्ट्राफिल्ट्रेशन तकनीक एक झिल्ली निस्पंदन विधि है, जिसे क्रॉस फिल्ट्रेशन भी कहा जाता है। यह आसपास के माध्यम में मौजूद कणों से 10 से 100A आकार के कणों को अलग कर सकती है। इस आकार के कणों को आमतौर पर तरल में मौजूद विलेय कहा जाता है। इसका मूल सिद्धांत यह है कि कमरे के तापमान पर एक निश्चित दबाव और प्रवाह पर, असममित सूक्ष्म छिद्र संरचना और अर्ध-पारगम्य झिल्ली माध्यम का उपयोग किया जाता है। झिल्ली के दोनों किनारों के बीच दबाव के अंतर को प्रेरक बल मानते हुए, क्रॉस-फ्लो निस्पंदन किया जाता है, जिससे विलायक और छोटे आणविक पदार्थ तो गुजर जाते हैं, लेकिन प्रोटीन, जल में घुलनशील पॉलिमर, जीवाणु आदि जैसे वृहद आणविक पदार्थ और कण फिल्टर झिल्ली द्वारा अवरुद्ध हो जाते हैं। इस प्रकार, पृथक्करण, वर्गीकरण, शुद्धिकरण और सांद्रण जैसी नई झिल्ली पृथक्करण तकनीक प्राप्त की जाती है।
1. अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रक्रिया कमरे के तापमान पर की जाती है, परिस्थितियाँ सौम्य होती हैं और घटकों को कोई नुकसान नहीं होता है, इसलिए यह दवाओं, एंजाइमों, फलों के रस आदि जैसे गर्मी के प्रति संवेदनशील पदार्थों के पृथक्करण, वर्गीकरण, सांद्रण और संवर्धन के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है।
2. अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रक्रिया में कोई बदलाव नहीं होता, इसमें हीटिंग की आवश्यकता नहीं होती, ऊर्जा की खपत कम होती है, रासायनिक अभिकर्मकों को जोड़ने की आवश्यकता नहीं होती, प्रदूषण नहीं होता, यह एक प्रकार की ऊर्जा-बचत और पर्यावरण संरक्षण पृथक्करण तकनीक है।
3. अल्ट्राफिल्ट्रेशन तकनीक में उच्च पृथक्करण दक्षता होती है, जो तनु विलयन में सूक्ष्म घटकों की पुनर्प्राप्ति और कम सांद्रता वाले विलयन के सांद्रण के लिए बहुत प्रभावी है।
4. अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रक्रिया में झिल्ली पृथक्करण के लिए प्रेरक बल के रूप में केवल दबाव का उपयोग किया जाता है, इसलिए पृथक्करण उपकरण सरल है: प्रक्रिया संक्षिप्त है, संचालन में आसान है, नियंत्रण और रखरखाव में आसान है।
5. अल्ट्राफिल्ट्रेशन विधि की भी कुछ सीमाएँ हैं; इससे सीधे शुष्क पाउडर तैयार नहीं किया जा सकता। प्रोटीन विलयनों के लिए, आमतौर पर केवल 10 से 50% सांद्रता ही प्राप्त होती है। अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रक्रिया एक बंद पात्र में की जाती है, जिसमें संपीड़ित वायु का उपयोग करके पात्र के पिस्टन को आगे धकेला जाता है, जिससे नमूना द्रव का आंतरिक दबाव बनता है। पात्र के तल पर एक ठोस झिल्ली प्लेट लगी होती है। दबाव के कारण झिल्ली प्लेट के छिद्र व्यास से छोटे अणु झिल्ली प्लेट से बाहर निकल जाते हैं, जबकि बड़े अणु झिल्ली प्लेट पर ही अटक जाते हैं।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन की शुरुआत में, विलेय अणुओं के विलयन में समान रूप से वितरित होने के कारण अल्ट्राफिल्ट्रेशन की गति अपेक्षाकृत तेज़ होती है। हालांकि, छोटे अणुओं के निरंतर निकलने के साथ, वृहद अणु झिल्ली की सतह पर अवरुद्ध होकर जमा होने लगते हैं और उनकी सांद्रता बढ़ती जाती है, जिससे नीचे से ऊपर की ओर सांद्रता प्रवणता बनती है। इस प्रकार, अल्ट्राफिल्ट्रेशन की गति धीरे-धीरे कम हो जाती है। इस घटना को सांद्रता ध्रुवीकरण घटना कहा जाता है।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रणाली की संरचना
अल्ट्राफिल्ट्रेशन मॉड्यूल एक सामान्य रूप से उपयोग की जाने वाली झिल्ली पृथक्करण तकनीक है, जिसका व्यापक रूप से जल उपचार, अपशिष्ट जल उपचार, खाद्य और पेय उद्योग, जैव चिकित्सा और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। मॉड्यूल के पृथक्करण प्रदर्शन और सेवा जीवन पर संरचनात्मक डिजाइन का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन मॉड्यूल की संरचना में आमतौर पर मेम्ब्रेन एनवेलप, सपोर्ट लेयर, मेम्ब्रेन सेपरेशन लेयर और शेल शामिल होते हैं। मेम्ब्रेन पैकेज अल्ट्राफिल्ट्रेशन मॉड्यूल का मुख्य भाग होता है, जो आमतौर पर पॉलीमर फिल्म की एक या अधिक परतों से बना होता है। इन मेम्ब्रेन की सूक्ष्म छिद्रयुक्त संरचना विलेय, कोलाइडल पदार्थों और निलंबित ठोस पदार्थों को छानकर अलग कर देती है, जबकि विलायक और विलेय में मौजूद कम आणविक भार वाले पदार्थों को रोक लेती है। सपोर्ट लेयर मेम्ब्रेन सेपरेशन लेयर के नीचे स्थित होती है और मुख्य रूप से मेम्ब्रेन को सहारा देकर उसकी स्थिरता और यांत्रिक शक्ति को बढ़ाती है।
झिल्ली पृथक्करण परत अल्ट्राफिल्ट्रेशन मॉड्यूल का प्रमुख भाग है, और इसकी सामग्री और संरचना सीधे पृथक्करण प्रभाव और प्रवाह को निर्धारित करती है। सामान्य अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली सामग्रियों में पॉलीप्रोपाइलीन, पॉलिएस्टर, पॉलीएथरसल्फोन आदि शामिल हैं, जिनमें उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध और तापमान प्रतिरोध होता है। झिल्ली पृथक्करण परत की संरचना खोखले रेशे, सर्पिल फिल्म या सपाट शीट के रूप में हो सकती है, और विभिन्न संरचनात्मक रूप विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए उपयुक्त होते हैं। खोखले रेशे वाली झिल्ली पृथक्करण परत का झिल्ली क्षेत्र बड़ा होता है और यह बड़ी मात्रा में विलयनों को संभालने के लिए उपयुक्त है, जबकि सर्पिल झिल्ली या सपाट शीट वाली झिल्ली पृथक्करण परत सीमित स्थान के लिए उपयुक्त है।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन मॉड्यूल का आवरण आमतौर पर स्टेनलेस स्टील या इंजीनियरिंग प्लास्टिक से बना होता है, जिसमें जंग और दबाव का अच्छा प्रतिरोध होता है। आवरण को मॉड्यूल की स्थापना और हटाने के साथ-साथ झिल्लियों के रखरखाव और प्रतिस्थापन को ध्यान में रखते हुए डिज़ाइन किया जाना चाहिए। इसके अलावा, रिसाव और संदूषण को रोकने के लिए आवरण में अच्छी सीलिंग क्षमता भी होनी चाहिए।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन मॉड्यूल की संरचना के डिज़ाइन में द्रव वितरण और संग्रहण पर भी विचार किया जाना चाहिए। आमतौर पर, द्रव के समान वितरण और संग्रहण को सुनिश्चित करने के लिए अल्ट्राफिल्ट्रेशन मॉड्यूल में बहु-चैनल संरचना का उपयोग किया जाता है। प्रत्येक चैनल में आमतौर पर द्रव के प्रवेश और निकास को सुगम बनाने के लिए एक फीड पोर्ट, एक उत्पादन आउटलेट और एक अपशिष्ट द्रव आउटलेट होता है।
संक्षेप में, अल्ट्राफिल्ट्रेशन मॉड्यूल का संरचनात्मक डिज़ाइन इसके पृथक्करण प्रदर्शन और सेवा जीवन को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है। उचित संरचनात्मक डिज़ाइन मॉड्यूल की स्थिरता और पृथक्करण दक्षता में सुधार कर सकता है, जिससे विभिन्न क्षेत्रों की आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके।
1. अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली
अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली अल्ट्राफिल्ट्रेशन संरचना का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, और इसका मुख्य कार्य पानी में मौजूद पदार्थों को अलग करना और छानना है। अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्लियों को खोखले रेशे वाली झिल्ली, सपाट झिल्ली, अर्ध-पारगम्य झिल्ली आदि में विभाजित किया जा सकता है। इनमें से, खोखले रेशे वाली झिल्ली सबसे अधिक उपयोग की जाती है, और इसके लिए पॉलीप्रोपाइलीन, पॉलिएस्टर, पॉलीसल्फोन और अन्य सामग्रियों का उपयोग किया जा सकता है।
2. सहायक परत
अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली की सबसे निचली परत सपोर्ट लेयर होती है, जिसका मुख्य कार्य झिल्ली की संरचना को सहारा देना और उसे स्थिर रखना है। सपोर्ट लेयर स्टेनलेस स्टील, प्लास्टिक, सिरेमिक आदि विभिन्न सामग्रियों से बनी हो सकती है।
3. पानी के प्रवेश और निकास पाइप
पानी के प्रवेश और निकास के लिए पाइप महत्वपूर्ण माध्यम होते हैं, जो आमतौर पर पीवीसी, स्टेनलेस स्टील और अन्य सामग्रियों से बने होते हैं। पानी के सुचारू प्रवाह को सुनिश्चित करने के लिए, इन पाइपों का डिज़ाइन अत्यंत महत्वपूर्ण है।
4. नियंत्रण प्रणालियाँ
सीवेज उपचार संयंत्र की अल्ट्राफिल्ट्रेशन संरचना की नियंत्रण प्रणाली संरचना के सामान्य संचालन और स्थिरता को सुनिश्चित करने के लिए स्वचालित नियंत्रण का उपयोग कर सकती है। इस नियंत्रण प्रणाली में गुणवत्ता निगरानी प्रणाली, प्रवाह नियंत्रण प्रणाली, स्व-सफाई प्रणाली और अलार्म प्रणाली शामिल हैं।
ये सीवेज उपचार की अल्ट्राफिल्ट्रेशन संरचना के मुख्य घटक हैं, जिनमें अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली सबसे महत्वपूर्ण भाग है। बेहतर उपचार प्रभाव प्राप्त करने के लिए हमें पानी की गुणवत्ता और मात्रा में भिन्नता के अनुसार अल्ट्राफिल्ट्रेशन संरचना की अलग-अलग संरचना का चयन करना आवश्यक है।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन का सिद्धांत
एक नई और कारगर पृथक्करण तकनीक के रूप में, झिल्ली उपचार तकनीक को हाल के वर्षों में जल उपचार, पर्यावरण संरक्षण, चिकित्सा, खाद्य, रसायन और अन्य क्षेत्रों में तेजी से अपनाया गया है। इसका कारण इसकी सरल प्रक्रिया, सुविधाजनक संचालन, कॉम्पैक्ट उपकरण, अच्छा पृथक्करण प्रभाव और उच्च मितव्ययिता है। जल संकट की समस्या को हल करने में झिल्ली उपचार तकनीक की महत्वपूर्ण भूमिका है। जल और अपशिष्ट जल के पुनर्चक्रण में, झिल्ली की विशेष भूमिका बहुत महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से उन क्षेत्रों में जहां जल आपूर्ति सीमित है, और इसने व्यापक ध्यान आकर्षित किया है।
माइक्रोफिल्ट्रेशन, अल्ट्राफिल्ट्रेशन, नैनोफिल्ट्रेशन और रिवर्स ऑस्मोसिस सभी बाह्य बल द्वारा संचालित झिल्ली उपचार प्रौद्योगिकियाँ हैं। वर्तमान में, कई प्रमुख झिल्ली पृथक्करण प्रौद्योगिकियों में से, अल्ट्राफिल्ट्रेशन और रिवर्स ऑस्मोसिस सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रक्रिया एक विलयन पृथक्करण प्रक्रिया है जो झिल्ली के दोनों किनारों के बीच दबाव अंतर द्वारा संचालित होती है और यांत्रिक स्क्रीनिंग पर आधारित है। अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली के छिद्रों का आकार 0.005 ~ 1.0 माइक्रोमीटर होता है। अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली के छिद्रों के आकार से छोटे पदार्थ और पानी में घुले पदार्थ पारगम्य द्रव के रूप में फिल्टर झिल्ली से गुजर सकते हैं, जबकि जो पदार्थ फिल्टर झिल्ली से नहीं गुजर सकते वे अवरुद्ध हो जाते हैं और निकलने वाले द्रव में सांद्रित हो जाते हैं। परिणामस्वरूप, उत्पादित जल (विलयन के माध्यम से) में जल, आयन और छोटे आणविक पदार्थ होते हैं, जबकि कोलाइडल पदार्थ, कण, जीवाणु, विषाणु और प्रोटोजोआ झिल्ली द्वारा हटा दिए जाते हैं। झिल्ली पृथक्करण प्रक्रिया एक गतिशील निस्पंदन प्रक्रिया है, जिसमें वृहद आणविक विलेय झिल्ली द्वारा अवरुद्ध हो जाता है और सांद्रित विलयन के साथ झिल्ली घटक से बाहर निकल जाता है। झिल्ली आसानी से अवरुद्ध नहीं होती है और लंबे समय तक निरंतर उपयोग की जा सकती है। अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रक्रिया को कमरे के तापमान और कम दबाव पर संचालित किया जा सकता है, इसमें कोई चरण परिवर्तन नहीं होता है, यह उच्च दक्षता वाली और ऊर्जा की बचत करने वाली प्रक्रिया है।
फ़िल्टर किए जाने वाले पानी को अल्ट्राफ़िल्ट्रेशन फ़ीड पंप द्वारा दबावयुक्त किया जाता है और मेम्ब्रेन मॉड्यूल तक पहुँचाया जाता है। मेम्ब्रेन के अंदर और बाहर के दबाव में अंतर के कारण, पानी फ़िल्टर मेम्ब्रेन में प्रवेश कर जाता है, जबकि पानी में मौजूद अशुद्धियाँ वहीं रुक जाती हैं और फ़िल्टर मेम्ब्रेन में प्रवेश नहीं कर पातीं। यदि पृथक की गई अशुद्धियाँ मेम्ब्रेन पर बहुत अधिक मात्रा में जमा हो जाती हैं, तो अघुलनशील लवण मेम्ब्रेन की सतह पर एकत्रित होकर एक परत बना लेते हैं और फिर पपड़ी जम जाती है। इससे बचने के लिए, पृथक्करण प्रक्रिया के दौरान अशुद्धियों को अक्सर पानी के एक हिस्से के साथ सांद्रित पदार्थ के रूप में बाहर निकलने दिया जाता है। मेम्ब्रेन के प्रकार और उपयोग के आधार पर, यह प्रक्रिया निरंतर या रिफ्लक्स के दौरान की जा सकती है। फ़्लोक्यूलेशन, अवक्षेपण और रेत फ़िल्टरेशन जैसी पारंपरिक शुद्धिकरण विधियों की तुलना में, अल्ट्राफ़िल्ट्रेशन में पानी की गुणवत्ता स्थिर रहती है, उपकरण प्रबंधन सरल है, और इससे फ़िल्टरेशन अवशेष या फ़्लोकुलेटेड कीचड़ और अन्य अपशिष्ट पदार्थ उत्पन्न नहीं होते हैं।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली और अल्ट्राफिल्ट्रेशन असेंबली
जल उपचार में अल्ट्राफिल्ट्रेशन का उपयोग करते समय, सामग्री की रासायनिक स्थिरता और जल-संवेदनशीलता दो सबसे महत्वपूर्ण गुण हैं। रासायनिक स्थिरता अम्ल, क्षार, ऑक्सीकारक और सूक्ष्मजीवों की क्रिया के तहत सामग्री के जीवनकाल को निर्धारित करती है और सफाई के लिए अपनाई जाने वाली विधि से सीधे संबंधित है; जल-संवेदनशीलता जल में कार्बनिक प्रदूषकों के प्रति झिल्ली सामग्री के सोखने की क्षमता को निर्धारित करती है और झिल्ली के प्रवाह को प्रभावित करती है। अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्लियों के विभिन्न प्रकार और विशिष्टताएँ उपलब्ध हैं, जिन्हें वास्तविक आवश्यकताओं के अनुसार चुना जा सकता है।
1. अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली तैयार करने के लिए आवश्यक रासायनिक सामग्री
अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली बनाने के लिए कई सामग्रियां उपलब्ध हैं, लेकिन खोखली फाइबर अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली बनाने के लिए मुख्य रूप से पॉलिमर सामग्री का उपयोग किया जाता है जिनमें फाइबर बनाने की अच्छी क्षमता होती है। झिल्ली सामग्री के लिए आवश्यक गुण हैं: अच्छी फिल्म निर्माण क्षमता, ऊष्मीय स्थिरता, रासायनिक स्थिरता, अम्ल और क्षार प्रतिरोध, सूक्ष्मजीव क्षरण प्रतिरोध और ऑक्सीकरण प्रतिरोध, और उच्च जल प्रवाह और प्रदूषण रोधी क्षमता प्राप्त करने के लिए अच्छी जल-संवेदनशीलता। वर्तमान में, आमतौर पर उपयोग की जाने वाली खोखली फाइबर अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली सामग्रियां पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड (PVDF), पॉलीथर सल्फोन (PFS), पॉलीसल्फोन (PS), पॉलीविनाइल क्लोराइड (PVC), पॉलीइथाइलीन (PF), पॉलीएक्रिलोनाइट्राइल (PAN), पॉलीप्रोपाइलीन (PP), आदि हैं। पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड और पॉलीथरसल्फोन सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली सामग्रियां हैं।
2. अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली संयोजन की संरचना
अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली को सामान्यतः प्लेट और फ्रेम प्रकार (प्लेट प्रकार), रोल प्रकार, ट्यूब प्रकार, खोखले फाइबर प्रकार और अन्य संरचनाओं में विभाजित किया जा सकता है।
प्लेट अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली सबसे मौलिक झिल्ली संरचना है, जिसका मुख्य रूप से बड़े कणों को अलग करने के लिए उपयोग किया जाता है, लेकिन इसके बड़े आकार और उच्च ऊर्जा खपत के कारण, यह धीरे-धीरे बाजार से बाहर हो रही है।
कॉइल मेम्ब्रेन मॉड्यूल को स्पाइरल कॉइल मेम्ब्रेन मॉड्यूल के नाम से भी जाना जाता है। इसमें प्रयुक्त मेम्ब्रेन का बड़े पैमाने पर उत्पादन आसान है, और इसके घटक भी आसानी से औद्योगिक स्तर पर बनाए जा सकते हैं, इसलिए इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह रिवर्स ऑस्मोसिस, नैनोफिल्ट्रेशन, अल्ट्राफिल्ट्रेशन और माइक्रोफिल्ट्रेशन जैसी चार मेम्ब्रेन पृथक्करण प्रक्रियाओं को कवर करता है, और रिवर्स ऑस्मोसिस और नैनोफिल्ट्रेशन के क्षेत्र में इसकी उपयोग दर सबसे अधिक है।
ट्यूबलर अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली निलंबित ठोस पदार्थों, रेशों, प्रोटीन और अन्य पदार्थों की एक विस्तृत श्रृंखला का सामना कर सकती है, तरल पदार्थ के लिए कम पूर्व-उपचार आवश्यकताओं की आवश्यकता होती है, उच्च सांद्रता वाले तरल पदार्थ को संसाधित किया जा सकता है, लेकिन उपकरण की निवेश लागत अधिक होती है और यह एक बड़े क्षेत्र को घेरती है।
झिल्ली मॉड्यूल संरचना के अनेक रूपों में से, खोखले रेशे वाली अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली वर्तमान में मुख्य रूप से उपयोग की जाती है। मॉड्यूल की संरचना इस प्रकार बनाई जानी चाहिए कि झिल्ली का सघन घनत्व अधिकतम हो, प्रति इकाई आयतन जल उत्पादन बढ़े, सांद्रण ध्रुवीकरण का प्रभाव कम से कम हो, सफाई आसान हो और निर्माण लागत कम हो।
वर्तमान में, अद्वितीय लाभों के कारण खोखले तंतु अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली अल्ट्राफिल्ट्रेशन का मुख्य रूप बन गई है। सघन परत की विभिन्न स्थितियों के आधार पर, खोखले तंतु अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली को आंतरिक दबाव झिल्ली और बाहरी दबाव झिल्ली में विभाजित किया जा सकता है। बाहरी दबाव वाली खोखले तंतु फिल्टर झिल्ली में, स्टॉक घोल खोखले तंतु के माध्यम से बाहर से अंदर की ओर आयामी सुपररेडियल दिशा में प्रवेश करता है और पारगम्य तरल बन जाता है, जबकि इसमें फंसा पदार्थ खोखले तंतु के बाहरी भाग में डूब जाता है। झिल्ली का प्रवेश द्वार झिल्ली तंतुओं के बीच होता है, और झिल्ली तंतुओं में एक निश्चित मुक्त गति स्थान होता है, इसलिए यह खराब कच्चे पानी की गुणवत्ता और उच्च निलंबित पदार्थ सामग्री की स्थिति के लिए अधिक उपयुक्त है। आंतरिक दबाव वाली खोखले तंतु प्रकार की अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली में, स्टॉक तरल खोखले तंतु के अंदर प्रवेश करता है और दबाव अंतर द्वारा संचालित होकर, रेडियल दिशा में खोखले तंतु के अंदर से बाहर की ओर गुजरता है और पारगम्य तरल बन जाता है, जबकि सांद्रित तरल खोखले तंतु के अंदर रहता है और दूसरे सिरे से बाहर निकल जाता है। झिल्ली द्वारा निर्मित प्रवेश मार्ग खोखले रेशे की आंतरिक गुहा होती है, अवरोध को रोकने के लिए, प्रवेश जल के कण आकार और सामग्री पर सख्त आवश्यकताएं होती हैं, इसलिए यह अच्छी गुणवत्ता वाले कच्चे पानी की कार्य स्थितियों के लिए उपयुक्त है।
3. अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली असेंबली का अवरोधन प्रदर्शन
(1) कणों का अवरोधन। अल्ट्राफिल्ट्रेशन का उपयोग करके फ़िल्टर किए गए पानी की मैलापन को आमतौर पर 0.1 NTU से नीचे लाया जा सकता है। कच्चे पानी की अस्थिर मैलापन की स्थिति में, अल्ट्राफिल्ट्रेशन का उपयोग अधिक उपयुक्त है। पारंपरिक शुद्धिकरण प्रक्रियाओं की तुलना में, अल्ट्राफिल्ट्रेशन को बहुत आसानी से स्वचालित किया जा सकता है।
(2) कार्बनिक पदार्थों का अवरोधन। कार्बनिक पदार्थों में कण, कोलाइड और जल में घुलनशील कार्बनिक पदार्थ शामिल हैं। चूंकि विभिन्न प्रकार के कार्बनिक पदार्थों को अवरुद्ध करने की अल्ट्राफिल्ट्रेशन की क्षमता भिन्न-भिन्न होती है, इसलिए शुद्धिकरण दक्षता जल में कार्बनिक पदार्थों की संरचना पर निर्भर करती है। पारंपरिक विधि की तुलना में, अल्ट्राफिल्ट्रेशन विधि में अवक्षेपण पर विचार करने की आवश्यकता नहीं होती है, और संघनन की फ़िल्टर करने की क्षमता पर ध्यान देने की भी आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि अल्ट्राफिल्ट्रेशन की शुद्धिकरण दक्षता का संघनन के आकार और घनत्व से कोई संबंध नहीं होता है। कच्चे जल के जमाव और गुणवत्ता के आधार पर, अल्ट्राफिल्ट्रेशन द्वारा कार्बनिक पदार्थों को रोकने की दर 40% से 60% तक होती है।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन सिस्टम का संचालन और रखरखाव
अल्ट्राफिल्ट्रेशन सिस्टम के संचालन के दो तरीके हैं: पूर्ण प्रवाह निस्पंदन और अनुप्रस्थ प्रवाह निस्पंदन। पूर्ण प्रवाह निस्पंदन में, आने वाला सारा पानी झिल्ली की सतह से होकर शुद्ध पानी बन जाता है; अनुप्रस्थ प्रवाह निस्पंदन में, पानी का एक हिस्सा झिल्ली की सतह से होकर शुद्ध पानी बन जाता है, और शेष भाग अशुद्धियों के साथ निकलकर सांद्रित पानी बन जाता है। कम ऊर्जा खपत, कम परिचालन दबाव, अतः परिचालन लागत कम होती है; अनुप्रस्थ प्रवाह निस्पंदन उच्च निलंबित ठोस पदार्थों वाले तरल पदार्थों को भी संसाधित कर सकता है। जब अल्ट्राफिल्ट्रेशन का निस्पंदन प्रवाह कम होता है और अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली का निस्पंदन भार कम होता है, तो झिल्ली की सतह पर बनने वाले प्रदूषकों को आसानी से हटाया जा सकता है, जिससे दीर्घकालिक निस्पंदन प्रवाह स्थिर रहता है। जब निस्पंदन प्रवाह अधिक होता है, तो अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली पर अपूरणीय दूषण की प्रवृत्ति बढ़ जाती है, और सफाई द्रव की पुनर्प्राप्ति दर कम हो जाती है, जो निस्पंदन प्रवाह की स्थिरता को लंबे समय तक बनाए रखने के लिए अनुकूल नहीं है।
फ़िल्टरिंग का तरीका:
1. पूर्ण-स्ट्रीम फ़िल्टरिंग मोड
सामान्यतः, जब कच्चे पानी में निलंबित ठोस और कोलाइडल पदार्थों की मात्रा कम होती है (जैसे SS
2. क्रॉस-फ्लो फ़िल्टरिंग मोड
कच्चे पानी में निलंबित ठोस पदार्थों की उच्च मात्रा और अधिकांश गैर-जलीय अनुप्रयोगों में, झिल्ली नली के भीतर उच्च प्रवाह दर बनाए रखने के लिए पुनर्प्राप्ति दर में कमी आवश्यक होती है, जिसके परिणामस्वरूप बड़ी मात्रा में अपशिष्ट जल उत्पन्न होता है। अपशिष्ट से बचने के लिए, छोड़े गए सांद्रित पानी को झिल्ली नली में पुनः दाबित किया जाता है। इस प्रकार, यद्यपि झिल्ली नली की पुनर्प्राप्ति दर कम हो जाती है, फिर भी संपूर्ण प्रणाली के लिए पुनर्प्राप्ति दर उच्च बनी रहती है। इस विधि में, आने वाला पानी झिल्ली की सतह पर निरंतर परिसंचारी होता है, और उच्च गति से परिसंचारी पानी झिल्ली की सतह पर कणों के संचय को रोकता है और निस्पंदित जल प्रवाह को बढ़ाता है। चूंकि कम आने वाला पानी उत्पादित जल बनता है, इसलिए समान उपज प्राप्त करने के लिए क्रॉस-फ्लो निस्पंदन विधि की ऊर्जा खपत पूर्ण-प्रवाह निस्पंदन विधि की तुलना में अधिक होती है।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली का संचालन
अल्ट्राफिल्ट्रेशन मेम्ब्रेन को संचालन से पहले निम्नलिखित चरणों के अनुसार जांचा और चालू किया जाना चाहिए:
(1) प्रवेश जल की गुणवत्ता का निरीक्षण। मुख्य बात प्रवेश जल की मैलापन की जाँच करना है। जब मैलापन सिस्टम की निर्धारित सीमा के भीतर हो, तो अल्ट्राफिल्ट्रेशन उपकरण को चालू किया जा सकता है, जिसके बाद जल में अवशिष्ट क्लोरीन की मात्रा और पीएच मान की जाँच की जाती है।
(2) सिस्टम जांच। प्रक्रिया रोडमैप के अनुसार, जांचें कि उपकरण और कनेक्शन सही हैं या नहीं, और यह भी जांचें कि वाल्व सही ढंग से खुला है या नहीं। मैन्युअल रूप से संचालित सिस्टम पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए। मशीन चालू करते समय इनलेट वाल्व पूरी तरह से नहीं खोला जाना चाहिए, और सांद्रित जल वाल्व और जल उत्पादन वाल्व पूरी तरह से खुले होने चाहिए ताकि मशीन चालू करते समय अत्यधिक दबाव न बने, जिससे अल्ट्राफिल्ट्रेशन मेम्ब्रेन पर प्रभाव पड़ सकता है और उपकरण क्षतिग्रस्त हो सकता है।
(3) उपकरण निरीक्षण। जांचें कि क्या सभी उपकरण सामान्य हैं, विशेष रूप से क्या दबाव गेज सही सलामत है।
(4) प्रारंभ। प्रारंभ करने से पहले तैयारी का कार्य करें। सिस्टम का परीक्षण प्रारंभ करें, अर्थात् बिजली चालू करें, पंप चालू करें, तुरंत बंद करें, और जांचें कि पंप इम्पेलर स्टीयरिंग सही है या नहीं, और पंप के संचालन में कोई असामान्य शोर तो नहीं है। पंप के सामान्य रूप से चलने की पुष्टि होने पर, पंप को आधिकारिक रूप से चालू किया जा सकता है। प्रारंभ करने के बाद, इंटरफ़ेस और पाइपलाइन में रिसाव की जांच करें। स्वचालित नियंत्रण प्रोग्राम के संचालन के पहले चक्र में, वाल्व के खुलने और बंद होने की जांच करें, और विभिन्न उपकरणों के संचालन की जांच करें।
⑸ संचालन। उपकरण के चलने के दौरान, नियमित रूप से यह जांच करनी चाहिए कि उपकरण सामान्य रूप से काम कर रहा है या नहीं, पंप से कोई असामान्य आवाज तो नहीं आ रही है, पानी की गुणवत्ता निर्धारित मानकों के अनुरूप है या नहीं। विशेष रूप से प्रेशर गेज और पानी के प्रवाह पर ध्यान दें। असामान्य स्थिति में, तुरंत संचालन रोककर जांच करें। आमतौर पर, स्वचालित नियंत्रण डिजाइन करते समय सिस्टम की स्व-सुरक्षा का ध्यान रखा जाता है। किसी भी प्रकार की असामान्यता होने पर, सिस्टम स्वचालित रूप से संचालन बंद कर देगा और अलार्म बजाएगा। उपकरण के संचालन के दौरान, डिजाइन आवश्यकताओं के अनुसार उपकरण की निगरानी और रिकॉर्डिंग की जानी चाहिए; डिजाइन आवश्यकताओं के अनुसार उपकरण को नियमित रूप से साफ, कीटाणुरहित और रोगाणुरहित किया जाना चाहिए; उपकरण को नियमित रूप से वेंटिलेट किया जाना चाहिए या स्वचालित एग्जॉस्ट वाल्व की कार्य स्थिति की जांच की जानी चाहिए।
⑹ शटडाउन।
① सबसे पहले सिस्टम के दबाव और पार झिल्ली दबाव अंतर को कम करें, और फिर सिस्टम को बंद कर दें।
2. जब शटडाउन का समय 7 दिनों से अधिक नहीं होता है, तो उपकरण का सुरक्षात्मक संचालन प्रतिदिन 20 से 60 मिनट तक किया जा सकता है (समय निस्पंदन, फ्लशिंग, बैकवाशिंग और फ्लशिंग चक्र के अधीन है), ताकि ताजे पानी को उपकरण में संग्रहित पानी से बदला जा सके।
③ जब उपकरण लंबे समय तक उपयोग में न हो, तो पहले उपकरण को अच्छी तरह से साफ और कीटाणुरहित किया जाना चाहिए, और फिर झिल्ली सुरक्षात्मक एजेंट और जीवाणुरोधी एजेंट को उपकरण में इंजेक्ट किया जाना चाहिए, और झिल्ली को नम रखने और उपकरण में बैक्टीरिया और शैवाल को बढ़ने से रोकने के लिए उपकरण के सभी इंटरफेस को बंद कर दिया जाना चाहिए।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली का संदूषण
झिल्ली प्रदूषण उस प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसमें पदार्थ के विलयन में मौजूद कण, कोलाइड या विलेय वृहद अणु भौतिक अधिशोषण, रासायनिक क्रिया या यांत्रिक अवरोधन के माध्यम से झिल्ली की सतह पर अधिशोषित और जमा हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप झिल्ली के छिद्र अवरुद्ध हो जाते हैं और झिल्ली की पारगम्यता प्रवाह और पृथक्करण विशेषताओं में स्पष्ट परिवर्तन आ जाता है। अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रक्रिया में झिल्ली अधिशोषण को झिल्ली दूषण का मुख्य कारण माना जाता है, जो झिल्ली, विलायक और विलेय की परस्पर क्रिया से संबंधित है। झिल्ली घटकों के विभिन्न रासायनिक गुणों और संरचनाओं के कारण, अधिशोषण की क्रियाविधि भी भिन्न होती है, जिसे सामान्यतः स्थिरवैद्युत अंतःक्रिया, जलविरोधक अंतःक्रिया आदि में विभाजित किया जा सकता है।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन सिस्टम की सफाई
अल्ट्राफिल्ट्रेशन की प्रक्रिया में, पृथक पदार्थ और अन्य अशुद्धियाँ धीरे-धीरे झिल्ली की सतह पर जमा हो जाती हैं, जिससे झिल्ली प्रदूषित और अवरुद्ध हो जाती है। इसलिए, झिल्ली की सफाई अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रणाली में एक अनिवार्य प्रक्रिया है, और झिल्ली की प्रभावी सफाई झिल्ली के सेवा जीवन को बढ़ाने का एक महत्वपूर्ण साधन है। अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली की सफाई के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली विधियों में मुख्य रूप से भौतिक सफाई और रासायनिक सफाई शामिल हैं। अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रणाली की सफाई में जल से आगे और पीछे की धुलाई, गैस से धुलाई, रासायनिक सफाई आदि शामिल हैं। इनमें से, जल से आगे और पीछे की धुलाई झिल्ली की सतह पर जमा फिल्टर केक परत को हटा सकती है; गैस विधि झिल्ली की सतह पर प्रदूषण परत को अधिक प्रभावी ढंग से हटाने के लिए गैस की तीव्र हलचल का उपयोग करती है। रासायनिक सफाई रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली की सतह पर जमा कोलाइड, कार्बनिक पदार्थ, अकार्बनिक लवण और अन्य अशुद्धियों और आंतरिक जल निर्माण को हटाती है।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन सिस्टम बैकवाश
अल्ट्राफिल्ट्रेशन बैकवाशिंग का पानी अल्ट्राफिल्ट्रेशन उत्पादन का पानी होता है, क्योंकि बैकवाशिंग के पानी द्वारा लाए गए निलंबित ठोस पदार्थ सहायक संरचना में जमा हो जाते हैं और फिर लगातार कणों, बैक्टीरिया और टीओसी को छोड़ते रहते हैं, इसलिए कच्चा पानी बैकवाशिंग के पानी के लिए उपयुक्त नहीं होता है।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन मेम्ब्रेन के घटकों के दीर्घकालिक उपयोग से, पानी में मौजूद अशुद्धियाँ मेम्ब्रेन पर जमा हो जाती हैं, जिससे धीरे-धीरे मेम्ब्रेन की पृथक्करण क्षमता प्रभावित होती है। इसलिए, संचालन के दौरान, जब अल्ट्राफिल्ट्रेशन मेम्ब्रेन की जल उत्पादन क्षमता 20% से अधिक कम हो जाती है या जब इसका उपयोग 1 से 4 महीने तक किया जाता है, तो मेम्ब्रेन की रासायनिक सफाई करना आवश्यक है। इससे मेम्ब्रेन पर जमे प्रदूषकों को समय पर हटाया जा सकता है, मेम्ब्रेन पर परत जमने से रोका जा सकता है और मेम्ब्रेन की कार्यक्षमता को समय पर बहाल किया जा सकता है।
रासायनिक सफाई को अम्लीय घोल और क्षारीय घोल में विभाजित किया गया है। जब प्रवेश जल की कठोरता अधिक हो या धातु आयनों (जैसे लौह आयन) की मात्रा निर्धारित मानक से अधिक हो, जिससे झिल्ली के प्रवेश द्वार पर अकार्बनिक प्रदूषण हो, तो अल्ट्राफिल्ट्रेशन उपकरण को अम्लीय घोल से साफ करना आवश्यक है। जैव-दूषित अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली के लिए, क्षारीय घोल का उपयोग करके अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली उपकरण को साफ किया जाना चाहिए। सफाई करते समय निम्नलिखित बातों का ध्यान रखना चाहिए:
(1) सभी सफाई एजेंटों को अल्ट्राफिल्ट्रेशन सिस्टम के जल इनलेट पक्ष से असेंबली में प्रवेश करना चाहिए ताकि सघन फिल्टर परत के पीछे से सफाई एजेंट में मौजूद अशुद्धियों को झिल्ली की दीवार के अंदरूनी हिस्से में जाने से रोका जा सके।
(2) रासायनिक सफाई से पहले अल्ट्राफिल्ट्रेशन सिस्टम को अच्छी तरह से बैकवाश किया जाता है।
(3) अल्ट्राफिल्ट्रेशन सिस्टम की संपूर्ण रासायनिक सफाई प्रक्रिया में 2 ~ 4 घंटे लगते हैं; यदि गंदगी गंभीर है, तो इसे 12 घंटे से अधिक समय तक भिगोने की आवश्यकता होती है।
(4) सफाई के बाद, यदि अल्ट्राफिल्ट्रेशन सिस्टम का शटडाउन समय तीन दिनों से अधिक हो जाता है, तो अल्ट्राफिल्ट्रेशन सिस्टम को दीर्घकालिक शटडाउन की आवश्यकताओं के अनुसार बनाए रखा जाना चाहिए।
(5) सफाई घोल को अल्ट्राफिल्ट्रेशन जल या बेहतर गुणवत्ता वाले जल से तैयार किया जाना चाहिए।
(6) सफाई एजेंट को झिल्ली असेंबली में प्रसारित होने से पहले संभावित संदूषकों को हटा देना चाहिए।
सफाई के घोल का तापमान 10 से 40 डिग्री सेल्सियस के बीच नियंत्रित किया जा सकता है, और सफाई के घोल का तापमान बढ़ाने से सफाई की दक्षता में सुधार हो सकता है।
(7) आवश्यकता पड़ने पर, विभिन्न प्रकार के सफाई एजेंटों का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन सफाई एजेंट और फफूंदनाशक झिल्ली और उसके घटक पदार्थों को नुकसान नहीं पहुंचा सकते। प्रत्येक सफाई के बाद, सफाई एजेंट को पूरी तरह से निकाल दें और किसी अन्य सफाई एजेंट से सफाई करने से पहले सिस्टम को अल्ट्राफिल्ट्रेशन या रिवर्स ऑस्मोसिस पानी से धो लें।
रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्लियों की रासायनिक सफाई बहुत बार-बार नहीं करनी चाहिए ताकि झिल्ली के तत्वों को अपरिवर्तनीय क्षति से बचाया जा सके।
वर्णन 2