झोंगमेई टुकुई कोयला-रसायन उद्योग हेतु जल-शोधन परियोजना, “शून्य उत्सर्जन” मानकों को पूरा करन

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चाइना कोयला ग्रुप की ओर्डोस एनर्जी केमिकल्स लिमिटेड द्वारा विकसित “तुके रासायनिक कोयला उद्योग हेतु अपशिष्ट जल प्रबंधन एवं शून्य उत्सर्जन प्रणाली” संबंधी परियोजना, चीनी कोयला उद्योग संघ द्वारा आयोजित विशेषज्ञों की समीक्षा में सफलतापूर्वक पारित हो गई।
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तारीख: 2016-04-12
देखने की संख्या: 30 इस परियोजना के माध्यम से हर साल 4.702 मिलियन टन अपशिष्ट जल का पुनर्उपयोग किया जा सकता है; अपशिष्ट जल का पुनर्उपयोग-दर 98% है। प्रति टन जल पर 10 रुपये की दर से गणना करने पर, अपशिष्ट जल के पुनर्उपयोग से हर साल लगभग 5 मिलियन रुपये की बचत हो सकती है। चाओनेई टुकू माइन केमिकल इंडस्ट्री में अपशिष्ट जल के शून्य उत्सर्जन संबंधी मामलों का विश्लेषण
1. परिचय: EBA प्रक्रिया, हार्बिन इंजीनियरिंग विश्वविद्यालय द्वारा विकसित एक ऐसी तकनीक है, जिसका उपयोग लुची भट्टियों, BGL भट्टियों, एवं कम तापमान वाली फ्यूजन भट्टियों से उत्पन्न होने वाले उच्च सांद्रता वाले फेनोल-अमोनिया युक्त अपशिष्ट जल के निपटान हेतु किया जाता है। उच्च सांद्रता वाले फेनोल-अमोनिया युक्त अपशिष्ट जल को भले ही फेनोल-अमोनिया पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया से संसाधित किया जाता है, लेकिन जैव-रासायनिक उपचार प्रणाली में आने वाले इस जल की संरचना अभी भी जटिल एवं विषाक्त ही रहती है। इसमें फेनोल यौगिकों की सांद्रता 200–1000 मिलीग्राम/लीटर तक हो सकती है, जबकि अमोनिया की सांद्रता 100–300 मिलीग्राम/लीटर तक हो सकती है। ईबीए प्रक्रिया, अपशिष्ट जल की जैव-अपघटनीयता में वृद्धि करने, उसके विषाक्तता स्तर को कम करने, एवं स्लज की गतिविधियों को बढ़ाने जैसी तकनीकों के माध्यम से, उच्च सांद्रता वाले फेनोल-अमोनिया युक्त अपशिष्ट जल को ऐसे स्तर तक शुद्ध करती है कि उसे पुनः उपयोग हेतु उपयुक्त बनाया जा सके। इस प्रक्रिया से कोयला-रसायन उद्योग में उत्पन्न अपशिष्ट जल के निपटान हेतु सुरक्षित, स्थिर, ऊर्जा-कुशल एवं निरंतर/लंबे समय तक चलने वाली प्रणालियों की स्थापना संभव हो पाती है। 2. तकनीकी जानकारी: EBA प्रक्रिया में ऑर्गेनिक भार अधिक होता है; इसकी संरचना बहुमुखी होती है। इसमें जल-ठहराव का समय कम होता है, आवश्यक भूमि क्षेत्रफल कम होता है, बुनियादी ढाँचे हेतु निवेश कम होता है, एवं ऊर्जा एवं संचालन संबंधी लागतें भी कम होती हैं। इस जैविक संयोजन तकनीक में निम्नलिखित तकनीकें शामिल हैं: ईसी बाहरी परिसंचरण अवायवीय प्रक्रिया (External Circulation Anaerobic Process), बीई जैविक सुदृढ़ीकरण प्रक्रिया (Biological Enhanced Process), बहु-स्तरीय ए/ओ (A/O) नाइट्रोजन निष्कासन प्रक्रिया। इनके अलावा, उच्च घनत्व वाली अवक्षेपण तकनीक, उन्नत ऑक्सीकरण तकनीक, एवं बीएएफ (Biological Aerated Filter) तकनीक का उपयोग भी गहन शोधन हेतु किया जाता है। पूर्व-संसाधन चरण में नाइट्रोजन गैस का उपयोग तेल हटाने हेतु किया जाता है (**पेटेंटेड तकनीक)। नाइट्रोजन गैस के उपयोग से हवा द्वारा होने वाले पूर्व-ऑक्सीकरण के कारण अपशिष्ट जल का रंग गहरा होने, झाग बढ़ने, एवं पूर्व-ऑक्सीकरण के दौरान उत्पन्न होने वाले बेंजोक्विन जैसे पदार्थों के जैव-रासायनिक विघटन में आने वाली कठिनाइयों से बचा जा सकता है; इससे बाद के जैव-रासायनिक संसाधन चरणों हेतु अनुकूल परिस्थितियाँ उत्पन्न होती हैं। ईसी बाहरी परिसंचरण अवायवीय तकनीक (**पेटेंटेड तकनीक**) अवायवीय सह-चयापचय प्रक्रिया को संभव बनाती है। इसके द्वारा उच्च सांद्रता वाले फेनोल-अमोनिया युक्त अपशिष्ट जल की गुणवत्ता में सुधार होता है; साथ ही, कुछ कार्बनिक पदार्थों का कार्बोक्सिलीकरण एवं बेंजोइलीकरण भी हो जाता है। इससे बहुल-फेनोलों का बेंजोक्विनों में रूपांतरण रोका जाता है, जिससे बाद में होने वाले ऑक्सीजन-आधारित जैविक उपचार की प्रक्रिया आसान हो जाती है, एवं संचालन संबंधी बोझ भी कम हो जाता है। बीई जैविक संवर्धन तकनीक (**पेटेंटेड तकनीक**)، विशिष्ट जल-संबंधी परिस्थितियों, उच्च मात्रा में जैविक पदार्थों, उच्च कीचड़ सांद्रता, एवं उच्च कीचड़ आयु जैसे मापदंडों को नियंत्रित करके, कम घुलनशील ऑक्सीजन की स्थिति में भी फेनॉल जैसे पदार्थों की विषाक्तता को प्रभावी ढंग से कम करती है। इस तकनीक के द्वारा कार्बनिक पदार्थों को हटाने, अमोनियम नाइट्रोजन के विघटन/पुनर्विघटन की प्रक्रियाओं को एक साथ किया जाता है। मल्टी-स्टेज A/O नाइट्रोजन निष्कासन तकनीक में, रिफ्लक्स अनुपात को आवश्यकता के अनुसार समायोजित किया जा सकता है। BE बायो-एनर्जाइजेशन प्रक्रिया के दौरान जल में शेष रहने वाले कार्बनिक पदार्थों एवं अमोनियम नाइट्रोजन के C:N अनुपात संबंधी समस्याओं को दूर करने हेतु, अमोनियम नाइट्रोजन के नाइट्रीफिकेशन एवं रिडक्टिव नाइट्रोजन निष्कासन प्रक्रियाओं को और अधिक प्रभावी बनाया जाता है। मल्टी-स्टेज A/O तकनीक में ऑक्सीजन-रहित एवं ऑक्सीजन-युक्त वातावरणों का उपयोग करके, टूटने में कठिन वाले प्रदूषकों के गुणों में सुधार किया जा सकता है, एवं अपशिष्ट जल में शेष रहने वाले कार्बनिक प्रदूषकों को अधिक प्रभावी ढंग से नष्ट किया जा सकता है। उच्च-घनत्व वाली अवक्षेपण तकनीक, मुख्य रूप से सक्रिय सिलिका डाइटम की भौतिक-रासायनिक अधिशोषण क्षमता के माध्यम से, A/O प्रक्रिया से प्राप्त जल में मौजूद ऐसे COD अणुओं को हटाने में सहायक होती है; साथ ही, यह सक्रिय सिलिका डाइटम, सीवेज में मौजूद अवक्षेपशील पदार्थों को भी एक साथ अवक्षेपित कर देती है। अवक्षेपित कचरे में मौजूद कुछ सक्रिय डायटोमाइट, फ्लोकों के रूप में वापस अवशोषण चरण में जाकर वहाँ आगे प्रतिक्रिया करते हैं; जबकि कुछ सक्रिय डायटोमाइट अवक्षेपित कचरे के साथ ही कचरा-निष्कासन कक्ष में भेज दिए जाते हैं। उन्नत ऑक्सीकरण तकनीकों में असमजात ओजोन ऑक्सीकरण तकनीक का उपयोग किया जाता है। असमजात ओजोन ऑक्सीकरण तकनीक, ·OH जैसे अत्यधिक सक्रिय फ्री रेडिकलों के निर्माण हेतु प्रयोग में आने वाली एक उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रिया है। यह हाइड्रॉक्सिल फ्री रेडिकलों की अभिक्रिया-प्रक्रिया के आधार पर कार्य करती है, एवं इसके अनुप्रयोगों की संभावनाएँ एवं उपयोग-क्षेत्र बहुत ही व्यापक हैं। BAF तकनीक में जल-प्रिय फिल्टर सामग्री का उपयोग किया जाता है; इसमें अवशोषण, फिल्टरिंग एवं जैव-अपघटन जैसी क्षमताएँ होती हैं। इसके द्वारा अपशिष्ट जल में मौजूद अवशिष्ट कार्बनिक पदार्थों एवं अमोनिया आदि का और अधिक शोधन किया जा सकता है। 3. विशिष्ट उदाहरणों में, सीमी ओर्डोस एनर्जी केमिकल्स लिमिटेड की अपशिष्ट जल शोधन प्रणाली, BGL गैसीकरण यंत्र से उत्पन्न अपशिष्ट जल को ही संसाधित करती है। इस अपशिष्ट जल की विशेषताओं में निम्नलिखित शामिल हैं: ① अपशिष्ट जल में सरफैक्टंट्स की मात्रा अधिक होती है; ऑक्सीजनयुक्त वातावरण में इस जल से बड़े-बड़े झाग बनते हैं। ； ②अपशिष्ट जल में मौजूद तेलीय पदार्थ दूध जैसी स्थिति में होते हैं; ऑयल सेपरेशन एवं प्रेशराइज्ड एरोसोलेशन जैसी विधियों का उपयोग करने पर भी इन पदार्थों को हटाने म ； ③अपशिष्ट जल में मुख्य प्रदूषक पदार्थों में यूनिटरी फेनॉल, पॉलीफेनॉल, अमोनियम नाइट्रोजन, कार्बनिक नाइट्रोजन, फैटी एसिड, तथा थोड़ी मात्रा में एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन, नेप्थालीन, एन्थ्रेन, थाइफीन, पाइरीडीन आदि ऐसे कठिनरूप से विघटित होने वाले कार्बनिक पदार्थ शामिल हैं। अपशिष्ट जल की जैव-अपघटनीयता कम है (B/C < 0.3)। ； ④अपशिष्ट जल में प्रमुख प्रदूषक सूचकांक हैं: COD = 3500–4000 मिलीग्राम/लीटर, BOD = 900–1120 मिलीग्राम/लीटर, कुल फेनोल = 600–800 मिलीग्राम/लीटर, अमोनियम नाइट्रोजन = 250–350 मिलीग्राम/लीटर। अपशिष्ट जल की मात्रा = 350 मीटर³/घंटा। झोंगमेई एर्डोस एनर्जी केमिकल्स लिमिटेड की अपशिष्ट जल शोधन परियोजना का निर्माण कार्य मई 2012 में शुरू हुआ। जनवरी 2014 में, हार्बिन इंजीनियरिंग विश्वविद्यालय की तकनीकी टीम ने इस अपशिष्ट जल शोधन प्रणाली के संचालन में मदद की। वर्तमान में, इस प्रणाली में आने वाले जल की मात्रा डिज़ाइन क्षमता तक पहुँच चुकी है। 15 महीनों तक स्थिर रूप से कार्य करने के बाद, इस प्रणाली द्वारा शोधित जल का 100% भाग पुनः मूल जल प्रणाली में ही उपयोग में लाया जा रहा है। हर दिन 600-720 टन उच्च सांद्रता वाला जल वाष्पीकरण प्रणाली में जाता है, जिससे अंततः 12-20 टन नमक उत्पन्न होता है। झोंगमेई एर्डोस एनर्जी केमिकल्स लिमिटेड की अपशिष्ट जल शोधन प्रणाली ने वास्तविक अर्थों में “शून्य उत्सर्जन” हासिल किया है। 3.1 प्रक्रिया का संक्षिप्त विवरण: चीनी कोयला एर्डोस एनर्जी एंड केमिकल्स लिमिटेड द्वारा उच्च सांद्रता वाले फेनॉल-अमोनिया युक्त अपशिष्ट जल के शोधन हेतु उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया का विवरण चित्र 1 में दिया गया ह http://s13.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsKQ4n0wdc&690 उच्च सांद्रता वाला फेनॉल-अमोनिया युक्त अपशिष्ट जल, एवं कारखाने के परिसर से निकलने वाला घरेलू अपशिष्ट जल, क्रमशः फेनॉल-अमोनिया युक्त अपशिष्ट जल नियंत्रण टैंक एवं घरेलू अपशिष्ट जल नियंत्रण टैंक में भेजा जाता है; ताकि उसकी गुणवत्ता एवं मात्रा को नियंत्रित किया जा सके। गुणवत्ता-आधारित पूर्व-संसाधन के बाद, घरेलू सीवेज एवं फेनोल-अमोनिया युक्त अपशिष्ट जल को एनारोबिक वॉटर मिक्सिंग टैंक में मिलाकर EC एक्सटर्नल सर्कुलेशन एनारोबिक टॉवर में भेजा जाता है। इस प्रक्रिया से फेनोल-अमोनिया युक्त अपशिष्ट जल की विषाक्तता कम हो जाती है; साथ ही इसकी जैव-अपघटनीयता भी बढ़ जाती है। इसके अलावा, COD एवं कुल फेनोल की मात्रा भी कम हो जाती है। EC बाहरी परिसंचरण अवायवीय टॉवर से निकलने वाला जल, BE जैविक संवर्धन प्रणाली में जाने से पहले अवायवीय परिसंचरण टैंक में भेजा जाता है; वहाँ अवायवीय कीचड़ का पुनर्चक्रण होता है। इसके बाद यह कीचड़ अवायवीय जल-संग्रहण टैंक में भेजा जाता है, एवं वहाँ से अवायवीय पंपों के माध्यम से पुनः EC बाहरी परिसंचरण अवायवीय टॉवर में भेजा जाता है। BE बायो-एनर्जीज़ एनहान्समेंट सिस्टम में “कॉरिडोर डिज़ाइन” का उपयोग किया गया है; अर्थात् फेनोल-अमोनिया युक्त अपशिष्ट जल पहले वृत्ताकार बाहरी कॉरिडोर से होकर गुजरता है, उसके बाद ही यह आंतरिक कॉ बहु-स्तरीय A/O प्रणाली को द्वितीयक अवक्षेपण टैंक के साथ ही निर्मित किया जाता है। A/O प्रणाली में “विक्षेपण-आधारित डिज़ाइन” का उपयोग किया जाता है, एवं इसके अंत में अवक्षेपण टैंक स्थित ह मल्टी-स्टेज A/O सिस्टम में, गलियारों के तल पर समान रूप से एरेशन उपकरण लगे होते हैं। इन उपकरणों को वाल्वों के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है। इनके द्वारा इनलेट जल की गुणवत्ता के अनुसार A टैंक एवं O टैंक की सापेक्ष क्षमता को समायोजित किया जा सकता है; इससे कार्बनिक पदार्थों का निष्कासन एवं नाइट्रोजन हटाने की प्रक्रिया अधिकतम प्रभावी ढंग से हो पाती है। ओजोन द्वारा ऑक्सीकरण की प्रभावशीलता को बढ़ाने हेतु, डाइ-सेटलमेंट टैंक से निकलने वाले जल को ओजोन कॉन्टैक्ट ऑक्सीकरण टैंक में भेजने से पहले उच्च-घनत्व वाले सेटलमेंट टैंक से गुजारकर उसमें मौजूद अवक्षेपों को हटा दिया जाता है; ताकि ओजोन द्वारा ऑक्सीकरण की प्रक्रिया अधिक प्र ओजोन ऑक्सीकरण के बाद प्राप्त पानी को 30 मिनट तक बफरिंग की प्रक्रिया से गुजारना आवश्यक है; इससे पानी में मौजूद अपूर्ण रूप से अभिक्रिया किया गया ओजोन निकल जाता है। इसके बाद यह पानी BAF फिल्टर में जाता है, जहाँ इसमें मौजूद कार्बनिक पदार्थ एवं अमोनिया नाइट्रोजन आगे हटा दिए जाते हैं। http://s16.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsKVSirJ1f&690 चित्र 2: कोयला एवं ऊर्जा रसायन उद्योग लिमिटेड द्वारा उच्च सांद्रता वाले फेनॉल-अमोनिया युक्त अपशिष्ट जल के शोधन हेतु उपयोग की जाने वाली प्रणाली का समग्र दृश्य।
http://s15.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsKUBIrcde&690 चित्र 3: विभिन्न प्रक्रियाओं के बाद निकलने वाले जल की गुणवत्ता में होने वाले परिवर्तन।
http://s11.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsKWIyme6a&690 चित्र 4: गाढ़े लवणीय जल के क्रिस्टलीकरण हेतु उपयोग की जाने वाली जगह।
http://s6.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsKXGoole5&690 चित्र 5: गाढ़े लवणीय जल से प्राप्त क्रिस्टलों संबंधी मापदंड।
यह अपशिष्ट जल शोधन प्रणाली मुख्य रूप से COD, अमोनिया एवं फेनॉल जैसे पदार्थों को हटाने हेतु उपयोग में आती है। 15 महीनों (2013.12–2015.03) तक इस प्रणाली का स्थिर रूप से संचालन किया गया; इस दौरान COD, अमोनिया, वाष्पशील फेनॉल एवं कुल फेनॉल को हटाने की दर क्रमशः 98%, 99%, 100% एवं 98% रही। निकलने वाले जल की गुणवत्ता “चीनी राष्ट्रीय रसायन उद्योग मानक” HG/T3923-2007 में निर्धारित मानकों के अनुरूप है। जल की गुणवत्ता को नियंत्रित करने हेतु आवश्यक मापदंड निम्नलिखित हैं:
http://s15.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsL3tnWede&690
http://s5.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsL3GueU14&690
चित्र 6: शुद्धिकरण टैंक में COD के मानों की ऑनलाइन निगरानी
http://s1.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsL4EmY000&690
चित्र 7: शुद्धिकरण टैंक में अमोनिया नाइट्रोजन के मानों की ऑनलाइन निगरानी

**निष्कर्ष:** हार्बिन इंजीनियरिंग विश्वविद्यालय के प्रोफेसर हान होंगजुन की टीम द्वारा विकसित EBA प्रक्रिया का उपयोग झोंगमेई एर्डोस एनर्जी केमिकल्स लिमिटेड की अपशिष्ट जल शोधन प्रक्रियाओं में सफलतापूर्वक किया गया। इस प्रक्रिया की विशेषताएँ हैं – कम जगह की आवश्यकता, कम निवेश, कम संचालन लागत, उच्च गुणवत्ता वाला जल, सरल संचालन, एवं स्थिर कार्यप्रणाली। जनवरी 2014 से, चाइना कोयल ओर्डोस एनर्जी केमिकल्स लिमिटेड की “शून्य अपशिष्ट उत्सर्जन” परियोजना 17 महीनों तक सक्रिय रही। इस परियोजना के तहत कारखाने से कोई भी अपशिष्ट तरल पदार्थ बाहर नहीं निकला; सभी अपशिष्ट तरल पदार्थों को पुनः उपयोग हेतु मूल जल प्रणाली में ही भेजा गया। ईबीए प्रक्रिया में कुल निवेश 0.8 लाख रुपये/म3द है (1000 म3/घंटा = 1.9 करोड़ रुपये)। वर्तमान में, इस प्रक्रिया के संचालन हेतु आवश्यक लागत 2.85–3.15 रुपये/म3 है। पारंपरिक भौतिक-रासायनिक ऑक्सीकरण एवं जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं की तुलना में, इस प्रक्रिया में निवेश लागत 40–60% कम होती है, जबकि संचालन लागत 50–80% कम होती है। इस प्रकार, वास्तविक अर्थों में अपशिष्ट जल का शून्य उत्सर्जन संभव हो जाता है।