जल उपचार संयंत्र डिजाइन की मूल बातें
जब हम जल उपचार संयंत्र डिज़ाइन करते हैं, तो हम कभी भी केवल उपकरणों से शुरुआत नहीं करते। हम पानी, आवश्यक क्षमता और अंतिम जल गुणवत्ता लक्ष्य से शुरुआत करते हैं। ये तीन कारक लगभग हर डिज़ाइन निर्णय को आकार देते हैं।
एक अच्छा संयंत्र सामान्य प्रवाह, चरम प्रवाह और भविष्य की मांग को संभालने में सक्षम होना चाहिए। इसे सिस्टम को बहुत जटिल बनाए बिना सही संदूषकों को हटाना भी चाहिए। हमारे अनुभव में, सरल और संतुलित डिज़ाइन अक्सर बड़े सिस्टम से बेहतर प्रदर्शन करते हैं।
तो, जल उपचार संयंत्र क्या है? सरल शब्दों में, यह प्रक्रियाओं का एक समूह है जो अच्छी तरह से उपचार और इसे किसी विशिष्ट उपयोग के लिए उपयुक्त बनाता है। वह उपयोग पीने, उद्योग, सिंचाई या पर्यावरणीय निर्वहन से संबंधित हो सकता है। WHO इस बात पर भी जोर देता है कि जल सुरक्षा स्रोत से उपभोक्ता तक जोखिम प्रबंधन पर निर्भर करती है।
जल उपचार संयंत्र क्या करता है?
एक जल उपचार संयंत्र कई उपचार चरणों का उपयोग करता है ताकि संदूषकों को हटाया जा सकेकच्चे पानी से। इन संदूषकों में निलंबित ठोस पदार्थ, सूक्ष्मजीव, धातुएं, कार्बनिक पदार्थ और अवांछित रसायन शामिल हो सकते हैं।
जल उपचार संयंत्र क्या है?
जब लोग पूछते हैंजल उपचार संयंत्र क्या करता है, तो वे अक्सर एक सरल उत्तर की उम्मीद करते हैं। हालांकि, एक संयंत्र एक साथ कई कार्य कर सकता है। यह पानी को स्पष्ट कर सकता है, हानिकारक पदार्थों को कम कर सकता है, सूक्ष्मजीवों को नियंत्रित कर सकता है, और स्वाद या गंध में सुधार कर सकता है।
डिज़ाइन काफी हद तक स्रोत पर निर्भर करता है। सतही जल में अक्सर अधिक निलंबित कण और कार्बनिक पदार्थ होते हैं। भूजल में लोहा, मैंगनीज या घुले हुए खनिजों का उच्च स्तर हो सकता है।
उदाहरण के लिए, एक सामान्य पेयजल उपचार प्रक्रिया में शामिल हो सकते हैं:
स्क्रीनिंग
जमावट
फ्लोक्यूलेशन
अवसादन
निस्पंदन
कीटाणुशोधन
पीएच समायोजन
भंडारण और वितरण
EPA सतही जल प्रणालियों के लिए सामान्य प्रक्रियाओं के रूप में निस्पंदन, फ्लोक्यूलेशन, अवसादन और कीटाणुशोधन का वर्णन करता है।
जल उपचार संयंत्र के चरण क्या हैं?
इसका उत्तर जल उपचार संयंत्र के चरण क्या हैंकच्चे पानी की गुणवत्ता पर निर्भर करता है। फिर भी, अधिकांश पारंपरिक प्रणालियाँ एक तार्किक उपचार श्रृंखला का पालन करती हैं।
सबसे पहले, स्क्रीन बड़े मलबे को हटाती हैं। इसके बाद, रासायनिक खुराक छोटे कणों को बड़े फ्लॉक्स बनाने में मदद करती है। एक अवसादन टैंक फिर इन कणों को जमने देता है।
स्पष्टीकरण के बाद, फिल्टर बारीक कणों को हटाते हैं। अंत में, उपचारित पानी भंडारण या वितरण में प्रवेश करने से पहले कीटाणुशोधन सूक्ष्मजीवों को नियंत्रित करता है।
क्षमता और प्रवाह से शुरू करें
क्षमता दर्शाती है कि संयंत्र को कितना पानी संभालना है। डिज़ाइनर आमतौर पर प्रवाह को m³/h, m³/d, L/s, या MGD के रूप में व्यक्त करते हैं।
औसत और चरम प्रवाह की गणना करें
हम एक संख्या का उपयोग करने के बजाय कई प्रवाह मानों की गणना करने की सलाह देते हैं।
एक बुनियादी डिज़ाइन सेट में शामिल हो सकता है:
औसत प्रवाह: Qavg
अधिकतम दैनिक प्रवाह: Qmax,d
शिखर प्रति घंटा प्रवाह: Qpeak,h
भविष्य का डिज़ाइन प्रवाह: Qfuture
उदाहरण के लिए, एक संयंत्र को औसतन 10,000 m³/दिन प्राप्त हो सकता है। इसकी शिखर मांग 15,000 m³/दिन तक पहुँच सकती है। केवल 10,000 m³/दिन के लिए डिज़ाइन करने से उच्च मांग अवधि के दौरान समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं।
शिखर प्रवाह भी मायने रखता हैअपशिष्ट जल उपचार सुविधाएं. EPA ने नोट किया है कि गीले मौसम का प्रवाह और रिसाव मौजूदा उपचार क्षमता से अधिक प्रवाह को बढ़ा सकते हैं।
भविष्य के विकास के लिए स्थान छोड़ें
हम शायद ही कभी केवल आज की मांग के लिए एक संयंत्र डिजाइन करने की सलाह देते हैं। जनसंख्या, औद्योगिक प्रक्रियाएं और जल उपयोग तेजी से बदल सकते हैं।
एक सरल योजना सूत्र इस प्रकार है:
Qfuture = Qcurrent × (1 + विकास दर)ⁿ
यहाँ, n योजना अवधि को वर्षों में दर्शाता है।
इंजीनियरों को उपकरण अतिरेक पर भी विचार करना चाहिए। एक विफल पंप को पूरे संयंत्र को नहीं रोकना चाहिए। विश्वसनीय डिजाइनों में अक्सर स्टैंडबाय पंप, समानांतर फिल्टर और कई उपचार बेसिन शामिल होते हैं।
सही उपचार श्रृंखला बनाएं
एक उपचार श्रृंखला कई इकाई प्रक्रियाओं को क्रम में जोड़ती है। प्रत्येक चरण एक अलग जल गुणवत्ता समस्या का समाधान करता है।
प्राथमिक उपचार और स्पष्टीकरण
अपशिष्ट जल प्रणालियों में, प्राथमिक उपचार मुख्य रूप से अवसादनशील और तैरते ठोस पदार्थों को हटाता है। एक प्राथमिक अवसादन टैंक गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करके इन सामग्रियों को अलग करता है।
अगला चरण अक्सर प्रदान करता है द्वितीयक उपचार. जैविक प्रक्रियाएँ सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके जैवनिम्नीकरणीय कार्बनिक पदार्थ और निलंबित ठोस पदार्थों को कम करती हैं। एक वातन टैंक अक्सर इस जैविक गतिविधि के लिए ऑक्सीजन की आपूर्ति करता है।
EPA स्क्रीनिंग, प्राथमिक स्पष्टीकरण, द्वितीयक जैविक उपचार, और कीटाणुशोधन को सामान्य नगरपालिका अपशिष्ट जल चरणों के रूप में पहचानता है।
स्कंदन, फ्लोक्यूलेशन, और निस्पंदन
पेयजल प्रणालियाँ अक्सर अवसादन से पहले स्कंदन का उपयोग करती हैं। रसायन कण आवेशों को निष्क्रिय करते हैं और छोटे कणों को बड़े फ्लोक्स बनाने में मदद करते हैं।
फेरिक क्लोराइडएक सामान्य जमावट विकल्प प्रदान करता है। फिटकरी, पॉलिमर और अन्य जमावटकर्ता विशिष्ट जल स्थितियों के लिए भी काम कर सकते हैं। हालांकि, ऑपरेटरों को जार परीक्षण और जल गुणवत्ता विश्लेषण के माध्यम से रसायनों का चयन करना चाहिए।
मूल अनुक्रम इस प्रकार है:
कच्चा पानी → जमावट → फ्लोक्यूलेशन → अवसादन → निस्पंदन → कीटाणुशोधन
यह क्रम अच्छी तरह से काम करता है क्योंकि प्रत्येक चरण अगले चरण के लिए पानी तैयार करता है। EPA यह भी बताता है कि जमावट और फ्लोक्यूलेशन अकार्बनिक और कार्बनिक कोलॉइडी पदार्थों को हटाने में मदद करते हैं।
जल गुणवत्ता के आसपास डिज़ाइन
जल गुणवत्ता को उपचार प्रक्रिया को संचालित करना चाहिए। हमें कभी भी पहले उपकरण का चयन नहीं करना चाहिए और बाद में पानी का परीक्षण नहीं करना चाहिए।
पहले कच्चे पानी का परीक्षण करें
एक उचित कच्चे पानी के सर्वेक्षण में निम्नलिखित प्रमुख पैरामीटर शामिल होने चाहिए:
पैरामीटर |
सामान्य चिंता |
गंदलापन |
निलंबित कण |
पीएच |
रासायनिक नियंत्रण |
TSS |
ठोस भार |
COD |
कार्बनिक प्रदूषण |
बीओडी |
जैव निम्नीकरणीय कार्बनिक पदार्थ |
अमोनिया |
पोषक तत्व प्रदूषण |
लोहा |
रंग और जमाव |
मैंगनीज |
रंग और स्वाद |
सूक्ष्मजीव |
स्वास्थ्य जोखिम |
कठोरता |
स्केलिंग |
विषय-सूची |
कार्बनिक कार्बन |
अंतिम लक्ष्य अनुप्रयोग पर निर्भर करता है।पेयजल उपचारकई औद्योगिक अनुप्रयोगों की तुलना में अधिक कड़े स्वास्थ्य नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
WHO का वर्तमान मार्गदर्शन स्वास्थ्य-आधारित लक्ष्यों, जोखिम प्रबंधन और पेयजल गुणवत्ता के लिए निगरानी पर जोर देता है।
प्रत्येक संदूषक को एक प्रक्रिया से मिलाएं
विभिन्न संदूषकों के लिए अलग-अलग बाधाओं की आवश्यकता होती है। एक फ़िल्टर हर समस्या का समाधान नहीं कर सकता। इसी तरह, कीटाणुशोधन भारी धातुओं या अधिकांश घुले हुए लवणों को नहीं हटा सकता।
उदाहरण के लिए:
मैलापन → जमावट और निस्पंदन
निलंबित ठोस → अवसादन
कार्बनिक पदार्थ → जैविक उपचार या अधिशोषण
लोहा → ऑक्सीकरण और निस्पंदन
कठोरता → मृदुकरण
रोगजनक → कीटाणुशोधन
घुले हुए लवण → झिल्ली या आयन विनिमय
यह दृष्टिकोण उपचार श्रृंखला को समझने और संचालित करने में आसान बनाता है।
रासायनिक और कीटाणुशोधन डिज़ाइन
रासायनिक प्रणालियों पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए क्योंकि खुराक की त्रुटियाँ पूरे संयंत्र को प्रभावित कर सकती हैं।
खुराक और संपर्क समय को नियंत्रित करें
ऑपरेटरों को प्रवाह और पानी की गुणवत्ता के अनुसार रासायनिक खुराक को नियंत्रित करना चाहिए। एक बुनियादी खुराक संबंध है:
रासायनिक खुराक (मिलीग्राम/लीटर) = द्रव्यमान दर (मिलीग्राम/मिनट) ÷ प्रवाह (लीटर/मिनट)
वास्तविक खुराक परीक्षण, विनियमों और प्रक्रिया आवश्यकताओं से आनी चाहिए।
कीटाणुशोधन के लिए, संपर्क समय भी मायने रखता है। डिज़ाइनर अक्सर विचार करते हैं CT, जहाँ:
CT = कीटाणुनाशक सांद्रता × संपर्क समय
सोडियम हाइपोक्लोराइट प्रणाली जल और अपशिष्ट जल अनुप्रयोगों के लिए साइट पर कीटाणुनाशक प्रदान कर सकती है। शेडोंग शाइन हेल्थ में हमारा दृष्टिकोण साइट पर उत्पादन और नियंत्रित खुराक पर केंद्रित है। यह थोक रसायन परिवहन पर निर्भरता कम कर सकता है और आपूर्ति प्रबंधन को सरल बना सकता है।
हम pH की निगरानी की भी सलाह देते हैं क्योंकि क्लोरीन रसायन pH के साथ बदलता है। अच्छा नियंत्रण स्थिर कीटाणुशोधन प्रदर्शन बनाए रखने में मदद करता है।
अपशिष्ट जल संयंत्रों को अतिरिक्त योजना की आवश्यकता होती है
हर जल उपचार संयंत्र पीने के लिए पानी साफ नहीं करता। कई संयंत्र अपशिष्ट जल का उपचार करते हैं निर्वहन या पुन: उपयोग से पहले।
अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रियाएँ कैसे भिन्न होती हैं
विशिष्ट अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रियाएँ में शामिल हो सकते हैं:
प्रारंभिक स्क्रीनिंग
ग्रिट हटाना
प्राथमिक उपचार
द्वितीयक उपचार
तृतीयक उपचार
कीटाणुशोधन
कीचड़ उपचार
द्वितीयक जैविक उपचार में अक्सर सावधानीपूर्वक ऑक्सीजन नियंत्रण की आवश्यकता होती है।वातन टैंकयह काफी ऊर्जा की खपत कर सकता है, इसलिए खराब वायु प्रवाह नियंत्रण परिचालन लागत बढ़ा सकता है।
उन्नत उपचार नाइट्रोजन, फॉस्फोरस, रोगजनकों या अल्प मात्रा में प्रदूषकों को लक्षित कर सकता है। इसलिए, उपचार संयंत्र निर्वहन या पुन: उपयोग लक्ष्य के आधार पर विभिन्न प्रौद्योगिकियों को शामिल करते हैं।
विश्वसनीय दैनिक संचालन के लिए डिज़ाइन
एक तकनीकी रूप से सही संयंत्र तब भी विफल हो सकता है यदि संचालक इसे आसानी से प्रबंधित नहीं कर सकते। हम मानते हैं कि व्यावहारिक संचालन को शुरू से ही डिज़ाइन का मार्गदर्शन करना चाहिए।
निगरानी और बैकअप जोड़ें
एक विश्वसनीय डिज़ाइन को उपचार श्रृंखला के महत्वपूर्ण बिंदुओं की निगरानी करनी चाहिए।
उपयोगी उपकरणों में शामिल हैं:
प्रवाह मीटर
पीएच सेंसर
टर्बिडिटी मीटर
दबाव गेज
स्तर संवेदक
अवशिष्ट कीटाणुनाशक विश्लेषक
विघटित ऑक्सीजन संवेदक
चालकता मीटर
स्वचालन इन मापों को अलार्म और नियंत्रण प्रणालियों से जोड़ सकता है। हालांकि, हम अभी भी मैन्युअल जांच की सलाह देते हैं। संवेदक विफल हो सकते हैं, और पानी में हमारी स्प्रेडशीट को अनदेखा करने की अजीब आदत है।
ऊर्जा और कीचड़ के बारे में सोचें
ऊर्जा का उपयोग एक बड़ी परिचालन लागत बन सकता है। पंप, ब्लोअर, मिक्सर और झिल्ली प्रणालियाँ सभी बिजली की खपत करते हैं।
कीचड़ के लिए भी एक स्पष्ट प्रबंधन योजना की आवश्यकता है। प्राथमिक और जैविक उपचार से महत्वपूर्ण ठोस पदार्थ उत्पन्न हो सकते हैं। डिजाइनरों को गाढ़ा करने, निर्जलीकरण, भंडारण, परिवहन और अंतिम निपटान पर विचार करना चाहिए।
विश्वसनीय पुन: उपयोग प्रणालियों के लिए EPA दिशानिर्देश पंप, फिल्टर, बेसिन और अन्य महत्वपूर्ण इकाइयों के लिए अतिरेक पर भी जोर देते हैं।
एक व्यावहारिक डिजाइन जांच सूची
किसी परियोजना को अंतिम रूप देने से पहले, हम इन बिंदुओं की जांच करने का सुझाव देते हैं:
कच्चे पानी का स्रोत और मौसमी परिवर्तन
औसत और चरम प्रवाह
भविष्य की क्षमता
आवश्यकजल गुणवत्ता
लक्षित संदूषक
उपचार श्रृंखला
रासायनिक चयन
कीटाणुशोधन विधि
हाइड्रोलिक भारण
टैंक की क्षमता
अवधारण समय
फिल्टर भारण दर
पंप कर्तव्य और स्टैंडबाय क्षमता
कीचड़ उत्पादन
ऊर्जा खपत
उपकरणीकरण
रखरखाव पहुंच
सुरक्षा आवश्यकताएँ
विस्तार स्थान
मुख्य विचार सरल है: पानी के चारों ओर प्रक्रिया डिज़ाइन करें, मशीन कैटलॉग के आसपास नहीं.
प्लांट डिज़ाइन पर अंतिम विचार
तो, जल उपचार संयंत्र क्या हैडिज़ाइन सबसे अच्छा काम करता है? हमारा मानना है कि उत्तर तीन आधारों पर निर्भर करता है: पानी की गुणवत्ता, प्रवाह, और उपचार लक्ष्य।
एक अच्छा संयंत्र क्षमता को प्रक्रिया प्रदर्शन के साथ संतुलित करता है। यह सही उपचार श्रृंखला का उपयोग करता है और भविष्य के बदलावों के लिए पर्याप्त लचीलापन छोड़ता है। यह ऑपरेटरों को अनावश्यक जटिलता से भी बचाता है।
पीने के पानी, अपशिष्ट जल, और औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए, वही सिद्धांत लागू होता है। पहले पानी को समझें। फिर लक्ष्य को परिभाषित करें। अंत में, उन उपचार प्रक्रियाओं का चयन करें और जोड़ें जो इसे विश्वसनीय रूप से प्राप्त कर सकें।
एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया संयंत्र हर दिन चुपचाप अपना काम करना चाहिए। जब ऑपरेटर शायद ही सिस्टम पर ध्यान देते हैं, तो हम आमतौर पर इसे एक अच्छा संकेत मानते हैं।