Water Treatment: डीएम प्लांट और आर ओ प्लांट क्या है कैसे कार्य करता है जानिए विस्तार से...

 

Demineralization ( DM ) Water Treatment Plants

 विखनिजीकृत जल को विआयनीकृत जल के रूप में भी जाना जाता है, वह जल जिसके खनिज आयनों को हटा दिया गया हो। खनिज आयन जैसे सोडियम, कैल्शियम, लोहा, तांबा आदि के धनायन और आयन जैसे क्लोराइड, सल्फेट, नाइट्रेट आदि पानी में मौजूद सामान्य आयन हैं। विआयनीकरण एक भौतिक प्रक्रिया है जो विशेष रूप से निर्मित आयन एक्सचेंज रेजिन का उपयोग करती है जो पानी में खनिज लवण के प्रतिस्थापन के लिए पानी के साथ एच + और ओएच-आयन बनाने के लिए आयन एक्सचेंज साइट प्रदान करती है। चूंकि पानी की अधिकांश अशुद्धियाँ घुले हुए लवण हैं, विआयनीकरण एक उच्च शुद्धता वाला पानी पैदा करता है जो आम तौर पर आसुत जल के समान होता है, और यह प्रक्रिया त्वरित और बिना स्केल बिल्डअप के होती है। पानी के उपचार के लिए डी-मिनरलाइजेशन तकनीक सिद्ध प्रक्रिया है। डीएम वाटर सिस्टम आयन एक्सचेंज, डीगैसिफिकेशन और पॉलिशिंग के सिद्धांतों पर काम करके खनिज मुक्त पानी का उत्पादन करता है। डिमिनरलाइज्ड वाटर सिस्टम स्टीम, पावर, प्रोसेस और कूलिंग के क्षेत्र में व्यापक अनुप्रयोग पाता है।

DM Plant System:

सिद्धांत कच्चे पानी को दो छोटे पॉलीस्टाइनिन बीड भरे (आयन एक्सचेंज रेजिन) बेड के माध्यम से पारित किया जाता है। जबकि पहले बिस्तर में हाइड्रोजन आयनों के साथ धनायनों का आदान-प्रदान होता है, दूसरे में हाइड्रॉक्सिल आयनों के साथ आयनों का आदान-प्रदान होता है। प्रक्रिया जल शोधन के संदर्भ में, आयन-विनिमय एक तीव्र और प्रतिवर्ती प्रक्रिया है जिसमें पानी में मौजूद अशुद्धता आयनों को आयन-विनिमय राल द्वारा जारी आयनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। अशुद्धता आयनों को राल द्वारा ले लिया जाता है, जिसे मूल आयनिक रूप में बहाल करने के लिए समय-समय पर पुन: उत्पन्न किया जाना चाहिए। (एक आयन एक परमाणु या परमाणुओं का समूह है जिसमें विद्युत आवेश होता है। धनात्मक रूप से आवेशित आयनों को धनायन कहा जाता है और आमतौर पर धातु होते हैं; ऋणात्मक रूप से आवेशित आयनों को आयन कहा जाता है और आमतौर पर गैर-धातु होते हैं)।

 

 

निम्नलिखित आयन व्यापक रूप से कच्चे जल में पाए जाते हैं:

Cation+

कैल्शियम (Ca2+) मैग्नीशियम (Mg2+) सोडियम (ना+) पोटेशियम (के+)

Anion-

क्लोराइड (Cl-) बाइकार्बोनेट (HCO3-) नाइट्रेट (NO3-) कार्बोनेट (CO32-)

 

आयन एक्सचेंज रेजिन रेजिन के दो मूल प्रकार हैं -

कैटायन-एक्सचेंज और एनायन-एक्सचेंज रेजिन।

कैटायन एक्सचेंज रेजिन पानी में मौजूद अशुद्धता धनायनों के बदले हाइड्रोजन (H+) आयन या अन्य धनात्मक आवेशित आयन छोड़ेगा।
एनायन एक्सचेंज रेजिन पानी में मौजूद अशुद्धता आयनों के बदले में हाइड्रॉक्सिल (OH-) आयन या अन्य नकारात्मक चार्ज किए गए आयनों को छोड़ देगा। जल उपचार और शुद्धिकरण के लिए आयन-विनिमय का अनुप्रयोग। जल उपचार और शुद्धिकरण में आयन-विनिमय प्रौद्योगिकी का उपयोग तीन तरीकों से किया जा सकता है: सबसे पहले, बेस एक्सचेंज द्वारा पानी को नरम करने के लिए अकेले कटियन-एक्सचेंज रेजिन को नियोजित किया जा सकता है; दूसरे, अकेले आयनों-विनिमय रेजिन का उपयोग कार्बनिक मैला ढोने या नाइट्रेट हटाने के लिए किया जा सकता है; और तीसरा, धनायन-विनिमय और आयनों-विनिमय रेजिन के संयोजन का उपयोग फीडवाटर में मौजूद लगभग सभी आयनिक अशुद्धियों को दूर करने के लिए किया जा सकता है, एक प्रक्रिया जिसे विआयनीकरण के रूप में जाना जाता है। जल विआयनाइज़र शुद्धिकरण प्रक्रिया के परिणामस्वरूप असाधारण उच्च गुणवत्ता वाला पानी प्राप्त होता है.

विआयनीकरण ( Deionization)

कई प्रयोगशाला और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए, उच्च शुद्धता वाले पानी की आवश्यकता होती है जो अनिवार्य रूप से आयनिक संदूषकों से मुक्त होता है। इस गुणवत्ता का पानी विआयनीकरण द्वारा उत्पादित किया जा सकता है।

विआयनीकरण के दो सबसे सामान्य प्रकार हैं:

• दो बिस्तरों वाला विआयनीकरण

• मिश्रित बिस्तर विआयनीकरण

 

दो बिस्तर विआयनीकरण
(Two-bed deionization)

दो-बिस्तर वाले डियोनाइज़र में दो बर्तन होते हैं - एक में हाइड्रोजन (H+) रूप में एक कटियन-एक्सचेंज रेजिन होता है और दूसरा हाइड्रॉक्सिल (OH-) रूप में आयन रेजिन होता है। पानी धनायन स्तंभ के माध्यम से बहता है, जिसके बाद हाइड्रोजन आयनों के लिए सभी धनायनों का आदान-प्रदान किया जाता है। जल को विद्युतीय रूप से संतुलित रखने के लिए, प्रत्येक मोनोवैलेंट धनायन के लिए, उदा। Na+, एक हाइड्रोजन आयन का आदान-प्रदान होता है और प्रत्येक द्विसंयोजक धनायन के लिए, उदा। Ca2+, या Mg2+, दो हाइड्रोजन आयनों का आदान-प्रदान होता है। आयनों-विनिमय पर विचार करते समय भी यही सिद्धांत लागू होता है। विघटित जल तब आयनों के स्तंभ से होकर बहता है। इस बार, सभी नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों को हाइड्रॉक्साइड आयनों के लिए आदान-प्रदान किया जाता है जो फिर हाइड्रोजन आयनों के साथ मिलकर पानी (H2O) बनाते हैं।

मिश्रित बिस्तर विआयनीकरण
MB: Mixed-bed deionization

मिश्रित-बिस्तर वाले डीओनाइज़र में कटियन-एक्सचेंज और आयनों-एक्सचेंज रेजिन को एक ही दबाव वाले बर्तन में मिश्रित और समाहित किया जाता है। एक ही कॉलम में कटियन-एक्सचेंजर्स और अनियन-एक्सचेंजर्स का संपूर्ण मिश्रण एक मिश्रित-बेड डीओनाइज़र को दो-बेड पौधों की एक लंबी श्रृंखला के बराबर बनाता है। नतीजतन, मिश्रित-बिस्तर वाले डियोनाइज़र से प्राप्त पानी की गुणवत्ता दो-बेड संयंत्र द्वारा उत्पादित की तुलना में काफी अधिक है। हालांकि आने वाले फ़ीड पानी को शुद्ध करने में अधिक कुशल, मिश्रित बिस्तर वाले पौधे पानी की आपूर्ति में अशुद्धियों के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं और इसमें अधिक जटिल पुनर्जनन प्रक्रिया शामिल होती है। मिश्रित-बिस्तर वाले डियोनाइज़र का उपयोग आमतौर पर पानी को उच्च स्तर की शुद्धता के लिए 'पॉलिश' करने के लिए किया जाता है, जब इसे शुरू में दो-बेड वाले डियोनाइज़र या रिवर्स ऑस्मोसिस यूनिट द्वारा उपचारित किया जाता है।

DEMINERALIZATION WATER TREATMENT PLANT

1. 1. USE OF WATER IN POWER PLANT  All the below mentioned uses require different quality  Difference in quality calls for different types of treatment I. Cooling water II. Fire fighting III. Steam generation IV. HVAC System V. Drinking Water Supply VI. Service Water Supply
2. 2. WHY IT IS NECESSARY TO TREAT THE RAW WATER?  Raw water coming from different sources contains dissolved salts and un- dissolved or suspended impurities. It is necessary to remove harmful salts dissolved into the water before feeding it to the boiler. 1. The deposition of dissolved salts and suspended impurities will form a scale on the inside wall of different heat-exchangers and thus there will create excessive pressure and thermal stress (due to uneven heat exchange across the wall of heat-exchanger) inside the heat-exchangers, which may lead to the explosion and serious hazards for boilers. 2. The harmful dissolved salts may react with various parts of boiler through which it flows, thereby corrode the surfaces. 3. Corrosion damage may occur to turbine blades.  Hence, boiler feed water treatment is very much required to remove such dissolved and suspended impurities from water before feeding it to boiler.

1. 3. RIVER
2. 4. DEREATOR Oxygen Out RO PLANT
3. 5. R.O (Reverse osmosis):- the remove osmosis process purifiers by Appling high pressure pump to force pure water through membranes. (5.7 pH ) Dematerializing:-the mineral content of the RO water can be completely removed. By series of cat ion & anion exchangers. S.A.C:- strange acid Cat ion + ions removed (for regeneration HCL used) 5.7 PH S.B.A:- strange base anion – ions removed (for regeneration caustics soda used) 5.8 PH M.B:- mix bed ± ions removed as called polishing unit removed electrolytes from impure water (for regeneration HCL 50% & Caustic soda 50% used) 6.8 to 7PH,TDS Nil, Silica-0.02. TREATMENT PROCESS
4. 6. Degasified:-is often used to remove dissolved carbon dioxide often caution exchange the most common degasser are of the so called forced draft or atmospheric type. Oxygen scavenger compounds:-Sodium Sulphite (Na2So3) O2 Scavenging., Hydrazine (N2H4) O2 Scavenging, Azamina 8001RD, from the presence of O2 &Co2 in feed water. TRI-SODIUM PHOSPHATE, (TSP, (Na3PO4) available commercially good for Ca+ ION Precipitation Helps to Increase Boiler Water pH. Silica Carryover Can Be Minimized. Continue………..
5. 7. ARRANGEMENTS FOR BOILER FEED WATER TREATMENT : For continuous supply of feed water to boiler, after removing impurities, there are two types of plant generally incorporated.These are: 1. Demineralization plant (D M plant) 2. Reverse Osmosis plant (R O plant)  Demineralization plant employs a chemical method to separate out the dissolved salt in raw water but reverse osmosis plant employs a simple physical method to separate the dissolved salts. Before feeding the raw water to these plants sand filtration is done by different filters. Along with these plants there are two deaerators, which remove dissolved oxygen in the feed water, as traces of oxygen may react with boiler tubes and thereby corrode those.
6. 8. WATER TREATMENT PROCESS :Multi Grade Filter- The MGF works on principle of retention and removal of physical impurity in a graded manner through Voids of the filtering media. FUNTION The physical impurities of raw water i.e. suspended solids, dirt, dust, & all visible particles are removed in Multi Grade Filter up to 50 micron.  Activated Carbon Filter is widely accepted system in water filtration techniques. The treated water is free from chloramines (chlorine and ammonia mixture) and organic compounds; therefore, best for discharge and production use. Activated Carbon Filter is also utilized in pre-treatment for RO water plant and dm plant as the treated water keeps these systems safe from oxidation or organic fouling.
7. 9. TYPES OF RESINS : Resins are chemical substances (usually polymers of high molecular weight) used to react with salts and eliminates them by chemical process.  As the name suggests, the cation exchange resin, exchanges the cation and anion exchange resin, exchanges anions with the salts dissolved in hard-water.

1. In D M plant there are three types of resin used for boiler feed water treatment process -
2.   1. Cation exchange resin 2. Anion exchange resin 3. Mixed Bed resin

 

1. 10. BOILER FEED WATER TREATMENT PROCESS  Cation Exchange Resin NaCl+RSO3H RSO3-Na+ +HCl  Thus H2SO4, H2CO3 are also produced.  We have removed Na+ but the water has become acidic.  Anion Exchange Resin HCL+R4NOH R4NCH+H2O  This way we have eliminated Cl- and thus acidity of the water. Similar reaction for H2SO4 also.  Mixed Bed Resins These mixed bed resins are used in Demineralization plant of boiler feed water treatment, to remove the ions (especially Na+ and SO3 2-) which may further present in the water after foregoing process of purification.

 

1. 11. DEGASSER  The function of degasser tower is to remove carbonate ions by forming carbon-di-oxide. In degasser tower stream of water is poured from top and air is blown from bottom to top. In the pressure of air the carbonic acid (H2CO3) present in the water dissociates into H2O and CO2. H2CO3=H2O+CO2  This CO2 is free to mix with air.  Benefits of using degasser are: It removes the carbonic acid and other gases mixed with water by simple physical method and thereby reduce the chances of corrosion.  It saves the resins which are very costly chemicals and thereby improves the economy of boiler feed water treatment process.  The H2CO3 free water is now collected in degasser sump and then pumped to anion exchange resin inlet.
1. 12. DEAERATOR Deaerator is a contact type open heater in which dissolved oxygen in the feed water is removed as much as possible by mechanical means. Gases move from higher partial pressure to lower partial pressure. Partial pressure of oxygen in air is high (as air contains almost 21% oxygen by volume) than the partial pressure of dissolved oxygen in feed water. Hence, by simple mechanical means it is not possible to eliminate the dissolved oxygen from water.  Due to heating the partial pressure of dissolved oxygen in feed water increases and solubility decreases to considerable amount. Then by mechanical means dissolved oxygen is released in air. Hence Deaerator is another very important part of boiler feed water treatment plant. The mechanical means is same as that of in degasser. But instead of air, LP steam is blown from bottom to top and feed water is poured from top to bottom.  Deaerator also serves as header, to provide a net positive suction head (NPSH) to the boiler feed pumps (BFP) and here by protects the BFPs from any damage due to vapour lock and cavitations.
2. 13. REVERSE OSMOSIS PLANT •Like demineralization plant there is another stage of water treatment which is known as reverse osmosis plant. RO plant uses the process known as reverse osmosis to produce salt-free water. The theoretical aspect is described below:- •Osmosis is a process in which only the solvent molecules pass through a semi- permeable membrane from higher solvent density to lower solvent density (i.e. from solution of lower density to the solution of higher density). Osmotic pressure:- It is the minimum pressure that should be applied on the higher density solution so that no osmosis takes place through the semi-permeable membrane is called the osmotic pressure (π). Osmotic pressure:- It is the minimum pressure that should be applied on the higher density solution so that no osmosis takes place through the semi-permeable membrane is called the osmotic pressure (π). π = iCRT Where, C is concentration of solution, R is universal gas constant, T is temperature in Kelvin scale, i is van’t Hoff’s factor, different for different solutions. i = 1 for infinitely dilute solution. Hence osmotic Pressure is a function of temperature.
 

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