এই গ্লোবাল লার্জেস্ট MABR সিস্টেমটি বায়ুচলাচল প্রক্রিয়া সম্পর্কে আপনার বোঝার পরিবর্তন করবে!
বর্তমানে, বেশিরভাগ ঐতিহ্যবাহী বর্জ্য জল শোধনাগারগুলিতে, বায়ুচলাচল প্রক্রিয়ার শক্তি খরচ প্ল্যান্টের মোট শক্তি ব্যবহারের 50% এরও বেশি, যা শক্তি সঞ্চয়ের একটি বড় সম্ভাবনা রেখে যায়। একটি জৈবিক ঝিল্লি বর্জ্য জল চিকিত্সা প্রযুক্তি যা অক্সিজেন সরবরাহ করতে এবং বায়োফিল্ম বাহক হিসাবে কাজ করার জন্য ঝিল্লির মাধ্যমে নির্বাচনী অক্সিজেন সংক্রমণ ব্যবহার করে, MABR প্রযুক্তি কার্যকরভাবে বর্জ্য জল চিকিত্সা শক্তি খরচ কমাতে পারে, সুবিধার লোড বাড়াতে পারে এবং নাইট্রোজেন এবং ফসফরাস পুষ্টি অপসারণ বাড়াতে পারে। উচ্চ অক্সিজেন-চাহিদাযুক্ত বর্জ্য জল, উদ্বায়ী জৈব যৌগগুলির বর্জ্য জল এবং উচ্চ অ্যামোনিয়া-নাইট্রোজেন বর্জ্য জলের চিকিত্সার ক্ষেত্রে এটির উল্লেখযোগ্য প্রযুক্তিগত সুবিধা রয়েছে।
হেসপেলার ওয়েস্টওয়াটার প্ল্যান্ট: বিশ্বের বৃহত্তম ঝিল্লি সারফেস এরিয়া MABR সিস্টেম
ক্যামব্রিজ, অন্টারিও, কানাডায় অবস্থিত, হেসপেলার ওয়েস্ট ওয়াটার ট্রিটমেন্ট প্ল্যান্টটি তেরোটি উদ্ভিদের মধ্যে একটি যা ওয়াটারলু অঞ্চলের 600,{1}} জনসংখ্যার জনসংখ্যাকে পরিবেশন করে৷
মূলত 1973 সালে নির্মিত, প্ল্যান্টটি 1988 এবং 1992 সালে আপগ্রেড করা হয়েছিল, কিন্তু এই আপগ্রেডগুলি ক্রমবর্ধমান জনসংখ্যার চাহিদা এবং ক্রমবর্ধমান বর্জ্য জল চিকিত্সা দক্ষতার প্রয়োজনীয়তা মেটাতে অপর্যাপ্ত ছিল। তাই, ওয়াটারলু আঞ্চলিক সরকার হেসপেলার প্ল্যান্টে সেকেন্ডারি ট্রিটমেন্ট প্রক্রিয়া ওভারহল করার সিদ্ধান্ত নিয়েছে।
হেসপেলার বর্জ্য জল শোধনাগার
2017 এবং 2018 সালে, আঞ্চলিক সরকার নকশা পরিকল্পনা, দীর্ঘমেয়াদী কর্মক্ষমতা, এবং MABR প্রযুক্তি ইনস্টল করার অর্থনৈতিক সম্ভাব্যতা তদন্ত করে, শেষ পর্যন্ত তার অ্যারোবিক অ্যাক্টিভেটেড স্লাজ সিস্টেমকে MABR/AO (অ্যানোক্সিক-অক্সিক) সম্মিলিত প্রক্রিয়া সিস্টেমে আপগ্রেড করার সিদ্ধান্ত নেয়। যখন প্রকল্পটি 2021 সালে লাইভ হয়েছিল, তখন এটি ঝিল্লি পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের ক্ষেত্রে বিশ্বের বৃহত্তম MABR সিস্টেমে পরিণত হয়েছিল।
হেসপেলার প্ল্যান্টের জন্য MABR প্রযুক্তি বেছে নেওয়ার সিদ্ধান্ত অত্যন্ত উপকারী বলে প্রমাণিত হয়েছে।
1. শক্তি-সাশ্রয়ী দৃষ্টিকোণ থেকে:
হেসপেলারের আসল অ্যারোবিক অ্যাক্টিভেটেড স্লাজ পদ্ধতির ক্ষেত্রে, এই বিভাগটি মোট শক্তির 60% খরচ করে কারণ মাইক্রো বুদ্বুদ বায়ুচলাচল থেকে অক্সিজেন প্রয়োজন। আপগ্রেড করার সময়, উদ্ভিদের জৈব রাসায়নিক শক্তি খরচ 40% হ্রাস পেয়েছে।
একটি সাধারণ বর্জ্য জল শোধনাগারে, প্রচলিত বায়ুচলাচল পদ্ধতিতে ব্লোয়ার বা যান্ত্রিক বায়ুচলাচল ব্যবহার করা হয় যেখানে বায়ু বা বিশুদ্ধ অক্সিজেন যান্ত্রিকভাবে বর্জ্য জলে প্রবেশ করানো হয়। যদিও এই পদ্ধতিগুলি কার্যকর এবং নিয়ন্ত্রণ করা সহজ, তবে তাদের অনেকগুলি ত্রুটি রয়েছে: বুদবুদের বৃহৎ সংখ্যক বায়ুচলাচল উচ্চ শক্তি খরচ, অপারেশনাল খরচ এবং কম অক্সিজেন স্থানান্তর দক্ষতা তৈরি করে।
MABR প্রযুক্তির বিপরীতে, ফাইবার ঝিল্লিতে অক্সিজেনের উপাদান বায়ুচলাচল শুরু হওয়ার পরে ভিতরে এবং বাইরের অক্সিজেন সামগ্রীর মধ্যে পার্থক্য দ্বারা চালিত হয়। ঝিল্লি উপাদান একটি একক অণু হিসাবে অক্সিজেনকে দ্রবীভূত করে এবং ছড়িয়ে দেয় যাতে এটি ঝিল্লির মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়তে পারে। প্রচলিত বায়ুচলাচল পদ্ধতির তুলনায়, MABR এর বিভিন্ন সুবিধা রয়েছে:
যাইহোক, অক্সিজেন সরাসরি বায়োফিল্মে সরবরাহ করা যেতে পারে, যা তরল পর্যায়ের মাধ্যমে অক্সিজেন স্থানান্তর প্রতিরোধকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করতে পারে এবং 100% এর বেশি অক্সিজেন ব্যবহার কভার করে। ঐতিহ্যগত পদ্ধতি ব্যবহার করে, অক্সিজেন স্থানান্তর দক্ষতা মাত্র 1.5 kg/(kW·h) পর্যন্ত পৌঁছায়, যেখানে এটি 6 kg/(kW·h) পর্যন্ত যেতে পারে।
◎ এটি জীবাণুর বৃদ্ধি এবং প্রজননের জন্য একটি স্থিতিশীল পরিবেশ। MABR বায়ুচলাচলের তীব্রতা হালকা, ঝিল্লির তন্তুগুলির সাথে সংযুক্ত অণুজীবগুলির প্রায় কোনও ক্ষতি করে না, যা অণুজীবের বৃদ্ধিকে স্থিতিশীল করে।
◎ এই বায়ুচলাচল বুদবুদ মুক্ত, গৌণ দূষণ এড়াতে সাধারণত বুদবুদের মাধ্যমে উদ্বায়ী উপাদানগুলিকে বাতাসে বহন করা প্রতিরোধ করে। অধিকন্তু, এটি মাইক্রোবিয়াল বিপাক থেকে ফেনা তৈরিকে দমন করে।
◎ সহজেই অক্সিজেন সরবরাহ সামঞ্জস্য করে, প্রতিক্রিয়ার জন্য ন্যূনতম অক্সিজেনের চাহিদার ফলে গ্যাসের বর্জ্য এড়ানো হয়।
2. ক্ষমতা সম্প্রসারণের দৃষ্টিকোণ থেকে:
হেসপেলার প্ল্যান্টের মূল প্রক্রিয়াকরণ ক্ষমতা ছিল 6,600 m3/দিন। আপগ্রেড করার পরে, চিকিত্সা ক্ষমতা 9,320 m3/দিনে বৃদ্ধি পেয়েছে, একটি 40% বৃদ্ধি।
MABR সরঞ্জামগুলি কমপ্যাক্ট, অল্প জায়গা দখল করে এবং বিদ্যমান ট্যাঙ্কগুলিতে সরাসরি ইনস্টল করা যেতে পারে। উচ্চ অক্সিজেন স্থানান্তর দক্ষতা সহ বুদবুদ-মুক্ত বায়ুচলাচলের জন্য অক্সিজেন বেছে বেছে ঝিল্লির মাধ্যমে প্রেরণ করা হয়। প্রদত্ত অক্সিজেন বায়োফিল্ম দ্বারা সম্পূর্ণরূপে ব্যবহার করা হয়, যার ফলে উচ্চ অক্সিজেন ব্যবহার হয় এবং সিস্টেমের বায়োমাসকে ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করে, শারীরিক প্রসারণ ছাড়াই উদ্ভিদের ক্ষমতা সম্প্রসারণ অর্জন করে।
MABR আপগ্রেডগুলি বিদ্যমান বর্জ্য জল শোধনাগারগুলির লোড 20%-40%, বা তারও বেশি বৃদ্ধি করতে পারে৷
MABR-তে অক্সিজেন স্থানান্তরের দিকটি অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেন এবং জৈব পদার্থের স্থানান্তর দিকের বিপরীত। নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া ঝিল্লি পৃষ্ঠের কাছাকাছি প্রভাবশালী বৃদ্ধি গঠন করে এবং বাইরের বায়োফিল্ম দ্বারা সুরক্ষিত থাকে, যা কেবল নাইট্রিফিকেশন হার বাড়ায় না কিন্তু নাইট্রিফিকেশনের স্থিতিশীলতাও নিশ্চিত করে। এই সুবিধা বিশেষত শক লোডের অধীনে বা ঠান্ডা শীতের মাসগুলিতে স্পষ্ট।
আপগ্রেড করার আগে, শীতকালীন বর্জ্য অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেন (ন্যূনতম জলের তাপমাত্রা 10 ডিগ্রী সহ) 5 মিগ্রা/লি নিঃসরণ মানকে অতিক্রম করেছে; আপগ্রেড করার পরে, বর্জ্য মান পূরণ করেছে (শীতকালীন স্রাবের সীমা <5 মিগ্রা/লি, গ্রীষ্মের সীমা <2 মিলিগ্রাম/লি)।
অতিরিক্তভাবে, অ্যানেরোবিক বা অ্যানোক্সিক ট্যাঙ্কগুলিতে MABR চুল্লি ইনস্টল করা একই সাথে নাইট্রিফিকেশন এবং ডিনাইট্রিফিকেশনের অনুমতি দেয়। একই বর্জ্য মোট নাইট্রোজেন অবস্থার অধীনে, অন্যান্য নাইট্রোজেন অপসারণ প্রক্রিয়া যেমন A2O, এটি অভ্যন্তরীণ পুনঃসঞ্চালন অনুপাত হ্রাস করে, কার্বন উত্স এবং শক্তি সঞ্চয় করার সময় ডিনাইট্রিফিকেশন দক্ষতা উন্নত করে।
মেমব্রেন এরেটেড বায়োফিল্ম রিঅ্যাক্টর (MABR) এর জন্য তিনটি কী প্রভাবিতকারী ফ্যাক্টর
1. বায়ুচাপ
যেহেতু MABR-তে অপারেটিং চাপকে ঝিল্লির বুদবুদ পয়েন্টের নীচে থাকতে হয়, তাই আমরা বুদবুদ-মুক্ত বায়ুচলাচল পাই।
◎ খুব কম চাপে, অভ্যন্তরীণ বায়োফিল্মে পর্যাপ্ত দ্রবীভূত অক্সিজেন থাকবে না এবং এইভাবে বায়বীয়ভাবে নাইট্রিফাইং এবং হেটারোট্রফিক ব্যাকটেরিয়াগুলির কার্যকলাপ ক্ষতিগ্রস্ত হবে।
◎ খুব উচ্চ চাপে, পুরো বায়োফিল্মটি অ্যারোবিক হবে, অ্যানেরোবিক ডিনাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া এবং অন্যান্য অ্যানেরোবগুলিকে বৃদ্ধি না করতে এবং ডিনাইট্রিফিকেশন প্রক্রিয়াকে বিরূপভাবে প্রভাবিত করতে উত্সাহিত করবে।
প্রকৃতপক্ষে, নির্দিষ্ট জলের গুণমান অনুযায়ী যথাযথ জল মানের তীব্রতার অধীনে অনুশীলনে চিকিত্সার প্রভাব অর্জন করা উচিত।
2. জল প্রবাহ বেগ
অণুজীব সংযুক্তি পর্যায়ে, অত্যধিক প্রবাহ বেগ অণুজীবের বৃদ্ধি এবং আনুগত্যকে বাধা দেবে, তাই এই পর্যায়ে প্রবাহের হার খুব বেশি নয়।
একবার বায়োফিল্ম তৈরি হয়ে গেলে, জল প্রবাহের বেগ বৃদ্ধির ফলে তরল সীমানা স্তরের পুরুত্ব হ্রাস পায়। স্থিতিশীল অপারেশন চলাকালীন বায়োফিল্ম বেধ স্থিতিশীল হওয়ার কারণে, প্রবাহের বেগ বৃদ্ধি তরল পর্যায়ের একটি সীমানা স্তরের বেধকে হ্রাস করে এবং বায়োফিল্ম পুনর্নবীকরণকে উৎসাহিত করে, যা বায়োফিল্ম পুরুত্বকে অত্যধিকভাবে হ্রাস করে, অক্সিজেন এবং দূষণকারী স্থানান্তর দক্ষতা বাড়ায়।
গবেষণা অনুসারে, বর্জ্য প্রবাহের বেগ মাইক্রোবিয়াল বৃদ্ধি এবং বায়োফিল্ম বেধকে প্রভাবিত করে এমন একটি কারণ।
◎ উচ্চ প্রবাহ বেগ এবং সংশ্লিষ্ট স্থিতিশীল বায়োফিল্ম বেধের কারণে সীমানা স্তরটি পাতলা হয়।
◎ দূষণকারী অবক্ষয় হার বৃদ্ধির জন্য প্রবাহের বেগ হ্রাস, ঘন স্থিতিশীল বায়োফিল্ম এবং নিম্ন প্রবাহ বেগে একটি ঘন স্থিতিশীল বায়োফিল্ম প্রয়োজন।
3. বর্জ্য জলে কার্বন, নাইট্রোজেন এবং ফসফরাস অনুপাত
একটি উপযুক্ত C:N:P অনুপাত MABR বায়োফিল্মে মাইক্রোবিয়াল বৃদ্ধিকে উৎসাহিত করে, চুল্লিতে একযোগে নাইট্রিফিকেশন এবং ডিনাইট্রিফিকেশনকে সহজতর করে।
◎ কম C:N অনুপাতের ক্ষেত্রে, জৈব কার্বন ঘনত্ব ডিনাইট্রিফিকেশনের জন্য কার্বন উৎসের চাহিদা মেটাতে অপর্যাপ্ত, যা মোট নাইট্রোজেন অপসারণের দক্ষতাকে প্রভাবিত করে।
◎ যখন C:N অনুপাত খুব বেশি হয়, তখন অ্যারোবিক হেটেরোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া প্রসারিত হবে এবং প্রচুর পরিমাণে অক্সিজেন গ্রাস করবে, দ্রবীভূত অক্সিজেনের ঘনত্বকে কমিয়ে দেবে এবং নাইট্রিফিকেশন বাধাগ্রস্ত করবে।
মেমব্রেন এরেটেড বায়োফিল্ম রিঅ্যাক্টরের (MABR) জন্য চারটি সাধারণ প্রয়োগের দৃশ্য
- উচ্চ অ্যামোনিয়া-নাইট্রোজেন বর্জ্য জল চিকিত্সা
- গ্রামীণ গার্হস্থ্য পয়ঃনিষ্কাশনের জন্য সমন্বিত ডিভাইস
- শহুরে নদীর জলের জৈবিক পুনরুদ্ধার
- উন্নত কর্মক্ষমতার জন্য বর্জ্য জল শোধনাগার আপগ্রেড করা
প্রকৃতপক্ষে, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, বিশ্বব্যাপী বর্জ্য জল শোধনাগারগুলিতে MABR ক্রমবর্ধমানভাবে প্রয়োগ করা হয়েছে।
উদাহরণ স্বরূপ, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ইলিনয়-এ YBSD বর্জ্য জল শোধনাগারে, 10টি আসল অ্যারোবিক বায়োরিয়াক্টরকে 2টি অ্যানেরোবিক ট্যাঙ্ক, 2টি MABR অ্যানোক্সিক ট্যাঙ্ক এবং 6টি অ্যারোবিক ট্যাঙ্কে আপগ্রেড করা হয়েছে, যেখানে অ্যানোক্সিক ট্যাঙ্কগুলিতে 12টি MABR মডিউল ইনস্টল করা হয়েছে৷ এটি পূর্ববর্তী বায়বীয় প্রক্রিয়াটিকে নাইট্রোজেন এবং ফসফরাস অপসারণ প্রক্রিয়ায় রূপান্তরিত করে, জৈবিক নাইট্রোজেন এবং ফসফরাস অপসারণ বৃদ্ধির সাথে সাথে চিকিত্সার ক্ষমতা বৃদ্ধির লক্ষ্য অর্জন করে।
MABR সিস্টেমের বায়োফিল্ম অ্যাক্লিমেশন সময়কাল ছিল মাত্র 3 সপ্তাহ, এবং বর্জ্য জল শোধন ব্যবস্থা সম্পূর্ণরূপে চালু হওয়ার পরে, প্রভাবশালী BOD5 লোড 0.60 kg/(m3·day), পূর্বের তুলনায় 47% বৃদ্ধি পেয়েছে আপগ্রেড স্তর।
প্ল্যান্টের চূড়ান্ত বর্জ্য বর্জ্য বিওডি সহ সমস্ত ডিজাইনের প্রত্যাশা পূরণ করেছে5<10 mg/L, total suspended solids (TSS) < 10 mg/L, NH3-N < 1.5 mg/L, and TP < 1.0 mg/L. The average oxygen transfer rate (OTR) and oxygen transfer efficiency (OTE) were 10.8 g/(m2·day) and 33.3%, respectively.
বায়োফিল্মটির মাইক্রোবিয়াল জনসংখ্যার বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে অ্যামোনিয়া-অক্সিডাইজিং ব্যাকটেরিয়া (AOB) এবং নাইট্রাইট-অক্সিডাইজিং ব্যাকটেরিয়া (NOB) অণুজীবের জনসংখ্যার 40% জন্য দায়ী, প্রচলিত সক্রিয় স্লাজ প্রক্রিয়ার তুলনায় চার গুণ বেশি।
অধিকন্তু, একই স্কেলের একটি প্ল্যান্টের জন্য CAS প্রক্রিয়ার তুলনায় ($25 মিলিয়ন বিনিয়োগ খরচ এবং 2.5 বছরের নির্মাণ সময়), MABR প্রক্রিয়াটির বিনিয়োগ খরচ ছিল মাত্র $5 মিলিয়ন এবং নির্মাণের সময় 1 বছর, উল্লেখযোগ্যভাবে খরচ এবং নির্মাণ সময় হ্রাস.