पानी में सिलिका मुख्य रूप से अकार्बनिक सिलिकिक एसिड यौगिकों के रूप में मौजूद होती है, और उद्योग इसे समान रूप से सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO₂) के रूप में मापता है। GB/T 12149-2017, औद्योगिक पुनरावर्ती शीतलन जल और बॉयलर जल में सिलिकॉन का निर्धारण के अनुसार, पानी में सिलिका चार रूपों में मौजूद होती है:
1. घुलित सिलिका (प्रतिक्रियाशील सिलिका) मुख्य रूप से मोनोमेरिक ऑर्थोसिलिक एसिड (H₄SiO₄) और मेटासिलिक एसिड (H₂SiO₃) से बना होता है; मोलीब्डेट कलरिमेट्रिक विधि द्वारा पता लगाया जा सकता है। कण आकार 10.5 की स्थितियों में, एक छोटा अंश सिलिकेट आयनों में विघटित हो जाता है।
2. कोलाइडल सिलिका (गैर-प्रतिक्रियाशील सिलिका) जब सिलिकिक एसिड अणु पॉलीसिलिक एसिड कोलाइड्स में बहुलकीकृत होते हैं, तो कण आकार 1 nm से 1 μm होता है। पारंपरिक जमावट केवल लगभग 60% हटाती है, और यह अल्ट्राफिल्ट्रेशन और रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्लियों से आसानी से गुजर सकती है।
3. अधिशोषित सिलिका तलछट, आयरन हाइड्रॉक्साइड, या कैल्शियम कार्बोनेट फ्लोक्स की सतह पर अधिशोषित सिलिका; इसमें से अधिकांश को पारंपरिक अवसादन और निस्पंदन द्वारा हटाया जा सकता है।
4. कणिका सिलिका रेत, बजरी और सिलिकेट खनिजों जैसे ठोस कण, जिन्हें बार स्क्रीन और क्वार्ट्ज रेत निस्पंदन द्वारा पूरी तरह से रोका जा सकता है।
शून्य-तरल-निर्वहन (ZLD) और MVR वाष्पीकरण प्रणालियों के लिए, घुलित सिलिका और कोलाइडल सिलिका सबसे खतरनाक हैं। जैसे ही वे झिल्ली प्रणाली से गुजरते हैं, वे लगातार केंद्रित होते हैं और उनकी सांद्रता कई गुना बढ़ जाती है, जिससे वे सिलिका स्केल निर्माण का मुख्य कारण बनते हैं।
जल उपचार को सिलिका को हटाने की आवश्यकता के मुख्य कारण, और सिलिका के खतरे:
1. रिवर्स ऑस्मोसिस / नैनोफिल्ट्रेशन झिल्ली प्रणालियों को नुकसान कोलाइडल सिलिका झिल्ली की सतह पर एक घनी जेल परत बनाती है, जबकि घुलित सिलिका निरंतर सांद्रता के बाद सिलिका स्केल के रूप में अवक्षेपित होती है। प्रति HJ 579-2010, झिल्ली पृथक्करण अपशिष्ट जल उपचार के लिए तकनीकी विनिर्देश, RO फीड-वाटर SDI ≤ 5 होना चाहिए। अत्यधिक सिलिका सीधे SDI को ऊंचा रखती है, जो ट्रांसमेम्ब्रेन दबाव में महीने-दर-महीने वृद्धि, 30% से अधिक उत्पादन क्षमता में गिरावट, और 1-2 वर्षों के भीतर झिल्ली तत्व की समय से पहले विफलता के रूप में प्रकट होती है। सिलिका स्केल को पारंपरिक एसिड या क्षार सफाई से घोला नहीं जा सकता है; केवल हाइड्रोफ्लोरिक एसिड इसे हटा सकता है, जिससे रासायनिक खपत और ऑन-साइट सुरक्षा जोखिम काफी बढ़ जाते हैं।
2. MVR वाष्पीकरण-क्रिस्टलीकरण प्रणालियों पर घातक प्रभाव उद्योग मानक स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट करते हैं कि MVR वाष्पीकरणकर्ता फीड पानी में सिलिकॉन डाइऑक्साइड 50 mg/L से अधिक नहीं होना चाहिए, जबकि नमक-संसाधन-पुनर्प्राप्ति परियोजनाओं को इसे 10 mg/L के भीतर नियंत्रित करना चाहिए। उच्च तापमान सांद्रता के तहत, सिलिकिक एसिड घने, कठोर मैग्नीशियम सिलिकेट और कैल्शियम सिलिकेट स्केल बनाने के लिए बहुलकीकृत होता है जो गर्मी-एक्सचेंजर ट्यूब दीवारों से मजबूती से चिपक जाता है। स्टेनलेस स्टील की तुलना में केवल 1/100 की तापीय चालकता के साथ, सिलिका स्केल सीधे वाष्पीकरण ऊर्जा खपत को 40% तक बढ़ा देता है। अत्यंत कठोर होने के कारण, इसे सामान्य एसिड धोने से हटाना मुश्किल होता है और इसके लिए उच्च दबाव वाले पानी से फ्लशिंग के लिए शटडाउन की आवश्यकता होती है; प्रत्येक ऐसे रखरखाव स्टॉप में 3-7 दिन लग सकते हैं। एक बार जब सिलिका स्केल द्वारा पाइपलाइन अवरुद्ध हो जाती है, तो सिस्टम उपचार क्षमता तेजी से गिर जाती है, और गैर-अनुरूप बहिःस्राव निर्वहन का पर्यावरणीय जोखिम भी होता है।
3. द्वितीयक कैस्केडिंग आर्थिक नुकसान क्रिस्टलीकृत नमक उत्पाद में प्रवेश करने वाला सिलिका नमक को काला कर देता है और गुणवत्ता मानकों को पूरा नहीं करता है, जिससे यह औद्योगिक नमक के रूप में बिकने योग्य नहीं रहता है और खतरनाक कचरे के रूप में निपटान के लिए मजबूर होता है - 10 गुना अधिक लागत तक। इस बीच, लगातार स्टार्ट-स्टॉप चक्र और बार-बार रासायनिक सफाई से बड़ी मात्रा में खतरनाक कीचड़ उत्पन्न होता है, और रासायनिक उपभोज्य, श्रम घंटे और उत्पादन डाउनटाइम के साथ मिलकर, समग्र संचालन और रखरखाव लागत कई गुना बढ़ जाती है।
सिलिका स्केल में तीन प्रमुख विशेषताएं हैं - सफाई में कठिनाई, अपरिवर्तनीय क्षति, और भारी उपकरण घिसाव - और झिल्ली सांद्रता और वाष्पीकरण-क्रिस्टलीकरण प्रणालियों के स्थिर संचालन के लिए एक प्रमुख छिपी हुई धमकी है।
सभी उद्योग डिजाइन कोड स्पष्ट करते हैं कि डीसिलिकेशन को डाउनस्ट्रीम उपकरणों द्वारा ठीक या मरम्मत नहीं किया जा सकता है; इसे पूर्व-उपचार का एक मुख्य हिस्सा होना चाहिए, जिसमें pH, रासायनिक खुराक और प्रतिक्रिया प्रतिधारण समय जैसे प्रमुख प्रक्रिया मापदंडों का सख्त नियंत्रण हो। परियोजना की वास्तविक जल गुणवत्ता और संसाधन-पुनर्प्राप्ति उद्देश्यों के आधार पर, उपयुक्त प्रक्रियाओं - जैसे मैग्नीशियम-नमक अवक्षेपण, ट्यूबलर झिल्ली, और सिलिका हटाने के लिए रेजिन पॉलिशिंग - को फीड-वाटर सिलिकॉन डाइऑक्साइड को मानक सीमाओं के भीतर नियंत्रित करने के लिए चुना जाना चाहिए। केवल इस तरह से उपकरण विफलताओं, शटडाउन रखरखाव और खतरनाक-अपशिष्ट निपटान से उत्पन्न व्यापक लागतों को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है, जिससे पूरे जल उपचार प्रणाली के दीर्घकालिक स्थिर और अनुरूप संचालन को सुनिश्चित किया जा सके।
