Electrical resistance heating
विद्युत प्रतिरोध ताप (ई. आर. एच.) एक गहन पर्यावरणीय उपचार विधि है जो मिट्टी और भूजल को गर्म करने और दूषित पदार्थों को वाष्पित करने के लिए वैकल्पिक वर्तमान बिजली के प्रवाह का उपयोग करती है। विद्युत प्रवाह उपसतह इलेक्ट्रोड तत्वों के बीच एक लक्षित मिट्टी की मात्रा के माध्यम से पारित किया जाता है। मिट्टी में मौजूद विद्युत प्रवाह का प्रतिरोध गर्मी के निर्माण का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप तापमान में वृद्धि होती है जब तक कि पानी का क्वथनांक गहराई तक नहीं पहुंच जाता। इस तापमान तक पहुँचने के बाद, आगे ऊर्जा निवेश एक चरण परिवर्तन का कारण बनता है, जिससे भाप बनती है और वाष्पशील दूषित पदार्थों को हटा दिया जाता है। ई. आर. एच. आमतौर पर अधिक लागत प्रभावी होता है जब इसका उपयोग दूषित स्रोत क्षेत्रों के इलाज के लिए किया जाता है। प्रौद्योगिकी विद्युत प्रतिरोध ताप का उपयोग पर्यावरण बहाली उद्योग द्वारा दूषित मिट्टी और भूजल के उपचार के लिए किया जाता है। ई. आर. एच. में जमीन में इलेक्ट्रोड का निर्माण, इलेक्ट्रोड पर वैकल्पिक धारा (ए. सी.) बिजली लागू करना और दूषित पदार्थों के वाष्पीकरण को बढ़ावा देने वाले तापमान के लिए उपसतह को गर्म करना शामिल है। वाष्पीकृत दूषित पदार्थों को एक उपसतह वाष्प पुनर्प्राप्ति प्रणाली द्वारा पकड़ा जाता है और पुनर्प्राप्त हवा और भाप के साथ सतह पर पहुँचाया जाता है। मृदा वाष्प निष्कर्षण के समान, हवा, भाप और वाष्पीकृत संदूषकों को फिर पानी, हवा और संदूषकों को अलग करने के लिए सतह पर उपचारित किया जाता है। विभिन्न धाराओं का उपचार स्थानीय नियमों और संदूषक की मात्रा पर निर्भर करता है। कुछ कम अस्थिरता वाले कार्बनिक संदूषकों का जल अपघटन आधा जीवन होता है। 1,1,2,2-टेट्राक्लोरोएथेन और 1,1,1-ट्राइक्लोरोएथेन, हाइड्रोलिसिस उपचार का प्राथमिक रूप हो सकता है। जैसे-जैसे उपसतह को गर्म किया जाता है, दूषित पदार्थ का जल अपघटन अर्ध-जीवन कम हो जाएगा जैसा कि अरहेनियस समीकरण द्वारा वर्णित है। इसके परिणामस्वरूप संदूषक का तेजी से क्षरण होता है। हाइड्रोलिसिस उप-उत्पाद को पारंपरिक ई. आर. एच. द्वारा ठीक किया जा सकता है, हालांकि प्राथमिक संदूषक के द्रव्यमान का अधिकांश हिस्सा बरामद नहीं किया जाएगा, बल्कि एक उप-उत्पाद में परिवर्तित हो जाएगा। ई. आर. एच. के लिए मुख्य रूप से दो विद्युत भार व्यवस्थाएँ हैंः तीन चरण और छह चरण। थ्री-फेज हीटिंग में त्रिकोणीय या डेल्टा पैटर्न में इलेक्ट्रोड होते हैं। आस-पास के इलेक्ट्रोड एक अलग विद्युत चरण के होते हैं इसलिए उनके बीच बिजली प्रवाहित होती है जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। दूषित क्षेत्र को हरे आकार से दर्शाया गया है जबकि इलेक्ट्रोड को क्रमांकित वृत्तों द्वारा दर्शाया गया है। छह-चरणीय ताप में एक षट्कोणीय पैटर्न में छह इलेक्ट्रोड होते हैं, जिसमें सरणी के केंद्र में एक तटस्थ इलेक्ट्रोड होता है। छह-चरण सरणी को नीचे चित्र 2 में नीले रंग में रेखांकित किया गया है। एक बार फिर दूषित क्षेत्र को हरे आकार से दर्शाया गया है जबकि इलेक्ट्रोड को क्रमांकित वृत्तों द्वारा दर्शाया गया है। छह चरण के हीटिंग पैटर्न में एक दूसरे के बगल में होने वाले चरणों के आधार पर हॉट स्पॉट और कोल्ड स्पॉट हो सकते हैं। इस कारण से, छह-चरण हीटिंग आमतौर पर छोटे गोलाकार क्षेत्रों पर सबसे अच्छा काम करता है जो 65 फीट से कम व्यास के होते हैं। ई. आर. एच. आमतौर पर वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों (वी. ओ. सी.) पर सबसे अधिक प्रभावी होता है। क्लोरीनयुक्त यौगिक परक्लोरोएथिलीन, ट्राइक्लोरोएथिलीन और सिस-या ट्रांस-1,2-डाइक्लोरोएथिलीन ऐसे संदूषक हैं जिन्हें ई. आर. एच. से आसानी से ठीक किया जा सकता है। तालिका उन दूषित पदार्थों को दिखाती है जिन्हें उनके संबंधित क्वथनांक के साथ ई. आर. एच. से ठीक किया जा सकता है। ज़ाइलीन या डीजल जैसे कम वाष्पशील संदूषकों को भी ई. आर. एच. से ठीक किया जा सकता है लेकिन वाष्पशीलता कम होने पर ऊर्जा की आवश्यकता बढ़ जाती है। इलेक्ट्रोड अंतर और संचालन समय को वांछित सफाई समय के साथ समग्र उपचार लागत को संतुलित करने के लिए समायोजित किया जा सकता है। एक विशिष्ट उपचार में 15 से 20 फीट की दूरी पर इलेक्ट्रोड हो सकते हैं और संचालन का समय आमतौर पर एक वर्ष से कम होता है। ई. आर. एच. उपचार प्रणाली की रूपरेखा और लागत कई कारकों पर निर्भर करती है, मुख्य रूप से उपचार के लिए मिट्टी/भूजल की मात्रा, संदूषण का प्रकार और उपचार लक्ष्य। लक्षित यौगिकों के भौतिक और रासायनिक गुण उन नियमों द्वारा नियंत्रित होते हैं जो गर्म उपचार को अधिकांश पारंपरिक तरीकों की तुलना में फायदेमंद बनाते हैं। उपसतह को गर्म करने और दूषित पदार्थों को वाष्पित करने के लिए आवश्यक विद्युत ऊर्जा का उपयोग समग्र उपचार लागत का 5 से 40 प्रतिशत हो सकता है। ई. आर. एच. उपचार को नियंत्रित करने वाले कई कानून हैं। डाल्टन का नियम अपेक्षाकृत अघुलनशील संदूषक के क्वथनांक को नियंत्रित करता है। राउल्ट का नियम पारस्परिक रूप से घुलनशील सह-संदूषकों के क्वथनांक को नियंत्रित करता है और हेनरी का नियम वाष्प चरण में संदूषक और तरल चरण में संदूषक के अनुपात को नियंत्रित करता है। डाल्टन का नियम पारस्परिक रूप से अघुलनशील यौगिकों के लिए, डाल्टन का नियम बताता है कि एक गैर-जलीय चरण तरल (एन. ए. पी. एल.) का आंशिक दबाव उसके वाष्प दबाव के बराबर होता है, और पानी के संपर्क में एन. ए. पी. एल. तब उबलता है जब पानी का वाष्प दबाव और वी. ओ. सी. का वाष्प दबाव परिवेशी दबाव के बराबर होता है। जब एक वी. ओ. सी.-भाप बुलबुला बनता है तो बुलबुला की संरचना यौगिक के संबंधित वाष्प दबाव के समानुपाती होती है। राउल्ट का नियम पारस्परिक रूप से घुलनशील यौगिकों के लिए, राउल्ट का नियम बताता है कि किसी यौगिक का आंशिक दबाव उसके वाष्प दबाव गुणा उसके मोल अंश के बराबर होता है। इसका मतलब है कि पारस्परिक रूप से घुलनशील संदूषक केवल एक यौगिक की तुलना में धीरे-धीरे वाष्पशील होंगे। हेनरी का नियम एक यौगिक की वाष्प अवस्था में हवा में शामिल होने या पानी में घुलने की प्रवृत्ति का वर्णन करता है। हेनरी का नियम स्थिरांक, जिसे कभी-कभी गुणांक कहा जाता है, प्रत्येक यौगिक के लिए विशिष्ट होता है और प्रणाली के तापमान पर निर्भर करता है। कंडेनसर से बाहर निकलने पर वाष्प चरण (या तरल चरण में स्थानांतरित) में दूषित पदार्थ की मात्रा का अनुमान लगाने के लिए स्थिरांक का उपयोग किया जाता है। ई. आर. एच. में हाल के नवाचार पिछले पांच वर्षों में महत्वपूर्ण ई. आर. एच. तकनीकी प्रगति हुई है। ध्यान केंद्रित करने के तीन क्षेत्र हैंः आधार चट्टान उपचार, 1,4-डाइऑक्सिन और अन्य उभरते प्रदूषक, और अन्य उपचारात्मक या प्राकृतिक प्रक्रियाओं को बढ़ाने के लिए कम तापमान गर्मी को नियंत्रित करना। बेड्रॉक ट्रीटमेंट ई. आर. एच. का उपयोग 15 वर्षों से वाडोस और संतृप्त दोनों क्षेत्रों में असंघटित मिट्टी के उपचार के लिए किया जा रहा है। हाल की प्रगति और परिणाम बताते हैं कि ई. आर. एच. आधारशिला के लिए एक प्रभावी उपचार विधि हो सकती है। ई. आर. एच. स्थल पर, प्राथमिक विद्युत प्रवाह पथ मिट्टी या चट्टान के दानों से तुरंत सटे पानी की पतली परत पर होता है। छिद्र आयतन में पानी द्वारा थोड़ा प्रवाह किया जाता है। यह छिद्र द्रव नहीं है जो विद्युत चालकता पर हावी होता है; यह अनाज को गीला करने वाला द्रव है जो विद्युत चालकता पर हावी होता है। तलछटी चट्टान में आम तौर पर वर्तमान प्रवाह के लिए आवश्यक पानी की पतली परत होती है। इसका मतलब है कि ई. आर. एच. का उपयोग तलछटी चट्टान के उपचार के लिए प्रभावी रूप से किया जा सकता है, जिसमें आमतौर पर महत्वपूर्ण प्राथमिक छिद्रता होती है। 1, 4-डाइऑक्सेन 1,4-डाइऑक्सेन हाल ही में पहचाना गया एक चिंता का विषय है। 1, 4-डाइऑक्सेन के लिए नियामक मानदंड लगातार बदल रहे हैं क्योंकि इस संदूषक के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त की गई है। 1, 4-डाइऑक्सेन में पानी में उच्च घुलनशीलता और कम हेनरी का नियम स्थिरांक होता है जो उपचार से जुड़ी जटिल चुनौतियों को प्रस्तुत करने के लिए संयुक्त होता है। परिवेशीय स्थितियों में, 1,4-डाइऑक्सेन के भौतिक गुण इंगित करते हैं कि एयर स्ट्रिपिंग एक कुशल उपचार तंत्र नहीं है। हाल के ई. आर. एच. उपचार परिणाम इंगित करते हैं कि ई. आर. एच. उपचार के लिए अनुकूल स्थितियाँ पैदा करता है। ई. आर. एच. उपचार में भाप निकालना शामिल है, जिसकी ऐतिहासिक रूप से 1,4-डाइऑक्सेन के लिए जांच नहीं की गई थी। ई. आर. एच. स्थलों पर, बाद के उपचार के लिए वाष्प चरण में 1,4-डाइऑक्सेन को प्रभावी ढंग से स्थानांतरित करने के लिए भाप को अलग करते हुए देखा गया। हाल के ई. आर. एच. उपचार पर भूजल में 1,4-डाइऑक्सेन सांद्रता में कमी (या अधिक) का दस्तावेजीकरण किया गया है। उपरोक्त श्रेणी के उपचार धाराओं की निगरानी से संकेत मिलता है कि 1,4-डाइऑक्सिन का 95 प्रतिशत उपसतह से हटाने के बाद वाष्प धारा में रह गया। इसके अलावा, दानेदार सक्रिय कार्बन एक प्रभावी 1,4-डाइऑक्सेन वाष्प उपचार विधि साबित हुई है। नियंत्रित कम तापमान ताप वाष्पीकरण अधिकांश ई. आर. एच. स्थलों पर प्राथमिक निष्कासन तंत्र है। हालांकि, ई. आर. एच. का उपयोग अन्य प्रक्रियाओं को बढ़ाने के लिए भी किया जा सकता है, जिनमें से कुछ प्राकृतिक रूप से होती हैं, ताकि प्लूम के उपचार की लागत को कम किया जा सके। ई. आर. एच. का उपयोग उपचार प्रक्रियाओं वाली परियोजनाओं के लिए नियंत्रित कम तापमान ताप प्रदान करने के लिए किया जा सकता है जिसमें भाप निकालना शामिल नहीं है। "निम्न तापमान ताप" एक उपसतह तापमान के लक्ष्य को संदर्भित करता है जो पानी के क्वथनांक से कम है। कम तापमान वाले ई. आर. एच. के उदाहरणों में गर्मी-वर्धित जैव उपचार, वी. ओ. सी. स्ट्रिपिंग को प्रेरित करने के लिए घुलनशील गैसों की घुलनशीलता से ऊपर के तापमान तक उपसतह को गर्म करना (विशेष रूप से कार्बन डाइऑक्साइड का उत्सर्जन), मूल स्थान पर रासायनिक ऑक्सीकरण में गर्मी में वृद्धि (विशेष रूप से पर्सल्फेट सक्रियण के लिए), और गर्मी-वर्धित कमी (जैसे कि लौह-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं के साथ) शामिल हैं। ई. आर. एच. कम तापमान वाले हीटिंग का उपयोग उप-उबलते तापमान पर क्लोरिनेटेड एल्केन को इन-सीटू हाइड्रोलाइज करने के लिए भी किया जा सकता है, जहां हाइड्रोलिसिस के दौरान जारी हाइड्रोक्लोरिक एसिड आगे उपसतही कार्बोनेट और बाइकार्बोनेट के साथ प्रतिक्रिया करता है ताकि वी. ओ. सी. के उपसतही पृथक्करण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन किया जा सके। बायोरेमेडिएशन, रासायनिक ऑक्सीकरण या डीक्लोरिनेशन के साथ कम तापमान हीटिंग का उपयोग करने से प्रतिक्रिया दर में वृद्धि होगी। यह परिवेशीय तापमान पर उपचार की तुलना में इन उपचार प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक समय को काफी कम कर सकता है। इसके अलावा, कम तापमान विकल्प के लिए बरामद वाष्पों के लिए उपरोक्त श्रेणी के उपचार प्रणाली के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि उबलते तापमान तक नहीं पहुंचा जा सकता है। इसका मतलब है कि ग्रेड से कम बुनियादी ढांचा और कम समग्र लागत। जब गर्मी को बहु-चरणीय निष्कर्षण के साथ जोड़ा जाता है, तो ऊंचा तापमान बरामद किए गए तरल पदार्थों की चिपचिपाहट और सतह के तनाव को कम कर देगा जो हटाने को तेज और आसान बनाता है। ई. आर. एच. के विकास के लिए यह मूल उद्देश्य है-तेल की वसूली को बढ़ाना (ऊपर देखें)। ई. आर. एच. की कमजोरियों में छोटी जगहों पर गर्मी का नुकसान शामिल है। उपचार की मात्रा जिसमें एक बड़ा सतह क्षेत्र होता है लेकिन गहराई के संबंध में पतले होते हैं, उनमें महत्वपूर्ण गर्मी का नुकसान होता है जो ईआरएच को कम कुशल बनाता है। कुशल ई. आर. एच. उपचार के लिए न्यूनतम उपचार अंतराल लगभग 10 ऊर्ध्वाधर फुट है। तेल या तेल जैसे सह-प्रदूषक उपचार को और अधिक कठिन बना देते हैं। तेल और तेल एक राउल्ट के नियम प्रभाव का कारण बनते हैं जिसके लिए दूषित पदार्थों को हटाने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। उपसतह में पीट या उच्च कार्बनिक कार्बन अधिमानतः वैन डेर वाल्स बलों के कारण वीओसी को अवशोषित करेगा। यह अधिमान्य अधिशोषण उपसतह से वी. ओ. सी. को हटाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा में वृद्धि करेगा। ईंधन स्थलों का ई. आर. एच. द्वारा कम सामान्य रूप से उपचार किया जाता है क्योंकि अन्य कम महंगी उपचार तकनीकें उपलब्ध हैं और क्योंकि ईंधन स्थल आमतौर पर पतले होते हैं (जिसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण गर्मी का नुकसान होता है)। लैंडफिल के भीतर की जगहें भी चुनौतीपूर्ण हैं क्योंकि धातु का मलबा विद्युत प्रवाह पथ को विकृत कर सकता है। ई. आर. एच. प्राकृतिक मिट्टी या चट्टान में अधिक समान होता है। शक्ति ई. आर. एच. सभी प्रकार की मिट्टी और तलछटी चट्टान के लिए अनुकूलनीय है। ई. आर. एच. वैडोज और संतृप्त दोनों क्षेत्रों में भी प्रभावी है। कुछ लिथोलॉजी चिंता के संदूषण के लिए एक विश्वसनीय हटाने/विनाश मार्ग को रोककर उपचार के पारंपरिक तरीकों को सीमित कर सकते हैं। क्योंकि बिजली किसी भी लिथोलॉजी के माध्यम से यात्रा कर सकती है और करती है जिसमें कुछ पानी होता है, ईआरएच किसी भी मिट्टी के प्रकार में प्रभावी हो सकता है। ताप प्रक्रिया के दौरान उत्प्लावक भाप के बुलबुले बनाकर, ई. आर. एच. एक वाहक गैस बनाता है जो किसी भी प्रकार की मिट्टी के ऊपर और बाहर प्रदूषण का परिवहन करता है। ई. आर. एच. उपसतह को सुखाने में सक्षम नहीं है। उपसतह को बिजली संचालित करने के लिए, उपसतह में पानी मौजूद होना चाहिए। उपसतह के सूखने से पहले चालकता बंद हो जाएगी। ई. आर. एच. आमतौर पर सक्रिय इमारतों या विनिर्माण सुविधाओं के तहत लागू किया जाता है। इलेक्ट्रोड को बाड़ वाले क्षेत्र के भीतर ग्रेड के ऊपर या ग्रेड के नीचे स्थापित किया जा सकता है ताकि उपचार क्षेत्र में अप्रतिबंधित सतह पहुंच की अनुमति मिल सके। हालांकि मुख्य रूप से दूषित स्रोत क्षेत्रों के लिए उपयोग किया जाता है, ई. आर. एच. का उपयोग पीने के पानी के लिए अधिकतम दूषित स्तर, एम. सी. एल. जैसे कम उपचारात्मक लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। ई. आर. एच. उपचार के बाद, ऊँचा उपसतह तापमान धीरे-धीरे महीनों या वर्षों की अवधि में ठंडा हो जाएगा और परिवेश में वापस आ जाएगा। ऊँचे तापमान के साथ यह अवधि उपचार प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। ऊंचा तापमान बायोरिमेडिएशन, हाइड्रोलिसिस और आयरन रिडक्टिव डीहैलोजेनेशन को बढ़ाएगा। संदर्भ बाहरी लिंक सी. एल. यू.-आई. एन. उपचार प्रौद्योगिकी अवलोकन ई. पी. ए. सी. एल. यू.-आई. एन. प्रौद्योगिकी समाचार और रुझानों के लिए नागरिक गाइडः विद्युत प्रतिरोध ताप समाधान सी. ई. सी. स्रोत क्षेत्र को मुश्किल से हटाना-ग्रीष्मकालीन 2014 विद्युत प्रतिरोध ताप अवसादी चट्टान में वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों का ताप-उपचार पत्रिका, शीतकालीन 2014 विद्युत प्रतिरोध ताप का उपयोग करके 1,4-डाइऑक्सेन के वर्तमान उपचार में-उपचार पत्रिका, वसंत 2015 ई. पी. ए. सी. एल. यू.-आई. एन. प्रौद्योगिकी समाचार और रुझानः बे-साउथ टैकोमा चैनल की शुरुआत में बेहतर सफाई प्रदर्शन के लिए रणनीतिक नमूना और अनुकूली उपचार कार्यान्वयन-शीतकालीन 2015 ई. पी. ए. सी. एल. यू.-आई. एन. प्रौद्योगिकी समाचार और खजाना