বর্জ্য জল শোধনাগারে ফাউলিং ক্যারেক্টারাইজেশন এবং ফাইন{0}}পোর ডিফিউজারের বায়ুচলাচল কার্যকারিতা পুনরুদ্ধার
মিউনিসিপ্যাল ওয়েস্ট ওয়াটার ট্রিটমেন্ট প্ল্যান্টের (WWTPs) সক্রিয় স্লাজ প্রক্রিয়ার একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ হিসাবে, অক্সিজেন সরবরাহের জন্য বায়ুচলাচল শুধুমাত্র অণুজীবের মৌলিক জীবন ক্রিয়াকলাপগুলিকে টিকিয়ে রাখার জন্য পর্যাপ্ত অক্সিজেন সরবরাহ করে না বরং স্লাজকে স্থগিত রাখে, শোষণ এবং অপসারণকে সহজতর করে। ডাব্লুডাব্লুটিপি-তে বায়ুচলাচল হল সবচেয়ে বেশি শক্তি খরচকারী একক, যা উদ্ভিদের মোট শক্তি খরচের 45% থেকে 75% জন্য দায়ী। অতএব, বায়ুচলাচল ব্যবস্থার কার্যকারিতা ডাব্লুডাব্লুটিপির চিকিত্সার দক্ষতা এবং অপারেশনাল খরচকে সরাসরি প্রভাবিত করে। বায়ু চলাচলের সরঞ্জাম হল বায়ুচলাচল ব্যবস্থার একটি মূল উপাদান, উচ্চ অক্সিজেন স্থানান্তর দক্ষতার (OTE) কারণে মিউনিসিপ্যাল WWTP-তে সূক্ষ্ম বুদ্বুদ এয়ারেটরগুলি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়। যাইহোক, দীর্ঘ-মেয়াদী অপারেশন চলাকালীন, দূষণকারীরা অনিবার্যভাবে পৃষ্ঠে এবং বায়ুচালিত ছিদ্রগুলির মধ্যে জমা হয়। বর্জ্যের গুণমান নিশ্চিত করার জন্য, ব্লোয়ার থেকে অতিরিক্ত বায়ু সরবরাহ প্রয়োজন, যা শক্তি খরচ বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে। তদ্ব্যতীত, দূষণ ছিদ্র আটকে যাওয়াকে আরও বাড়িয়ে তোলে এবং বায়ুচালিত উপাদানকে পরিবর্তন করে। এয়ারেটরের উপাদানগুলির চাপ হ্রাস (গতিশীল ভেজা চাপ, ডিডব্লিউপি) বর্ধিত অপারেশনে বৃদ্ধি পায়, ব্লোয়ারের আউটলেটের বায়ুচাপ বাড়ায় এবং আরও শক্তির অপচয় ঘটায়।
সূক্ষ্ম বুদ্বুদ এয়ারেটরের ছিদ্রের উপরিভাগে এবং ভিতরে জমে থাকা দূষণকারী জৈবিক, জৈব এবং অজৈব ফাউলিং অন্তর্ভুক্ত। জৈব পদার্থের শোষণ এবং বৃষ্টিপাত এবং জীবাণু নিঃসরণ জমা হওয়ার ফলে জৈব ফাউলিং হয়। অজৈব ফাউলিং সাধারণত ধাতব অক্সাইডের মতো পলিভ্যালেন্ট ক্যাটেশন দ্বারা গঠিত রাসায়নিক অবক্ষেপ নিয়ে গঠিত। শারীরিক পরিচ্ছন্নতার মাধ্যমে তাদের অপসারণ করা যায় কিনা তার উপর ভিত্তি করে, দূষণকারীকে শারীরিকভাবে বিপরীত বা শারীরিকভাবে অপরিবর্তনীয় ফাউলিং হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। শারীরিকভাবে বিপরীতমুখী ফাউলিং যান্ত্রিক স্ক্রাবিংয়ের মতো সাধারণ শারীরিক পদ্ধতির মাধ্যমে অপসারণ করা যেতে পারে, কারণ এই দূষকগুলি বায়বীয় পৃষ্ঠের সাথে আলগাভাবে সংযুক্ত থাকে। শারীরিকভাবে অপরিবর্তনীয় ফাউলিং শারীরিক পরিষ্কারের দ্বারা নির্মূল করা যায় না এবং আরও পুঙ্খানুপুঙ্খ রাসায়নিক পরিষ্কারের প্রয়োজন। শারীরিকভাবে অপরিবর্তনীয় ফাউলিংয়ের মধ্যে, রাসায়নিক পরিষ্কারের মাধ্যমে অপসারণ করা যেতে পারে এমন দূষককে রাসায়নিকভাবে বিপরীতমুখী ফাউলিং বলা হয়, যখন রাসায়নিক পরিষ্কারের মাধ্যমেও অপসারণ করা যায় না এমন দূষণকে অপরিবর্তনীয় ফাউলিং বলে মনে করা হয়।
বর্তমানে, অভ্যন্তরীণভাবে ব্যবহৃত সূক্ষ্ম বুদ্বুদ এয়ারেটরগুলির মধ্যে রয়েছে ঐতিহ্যবাহী রাবার উপাদান যেমন ইথিলিন প্রোপিলিন ডায়েন মনোমার (EPDM) এবং উচ্চ-ঘনত্ব পলিথিন (HDPE) এর মতো নতুন উপাদান। এইচডিপিই এয়ারেটরের গ্যাস ডিস্ট্রিবিউশন লেয়ারটি গলিত পলিমার দিয়ে ভিতরের এয়ার ডেলিভারি পাইপের প্রলেপ দিয়ে গঠিত হয়, যার ছিদ্র ব্যাস প্রায় (4.0 ± 0.5) মিমি। HDPE ভাল রাসায়নিক, যান্ত্রিক, এবং প্রভাব প্রতিরোধের বৈশিষ্ট্য এবং একটি দীর্ঘ সেবা জীবন অফার করে। যাইহোক, এর ছিদ্রের আকারগুলি অসামঞ্জস্যপূর্ণ এবং অসমভাবে বিতরণ করা হয়, যা তাদের দূষণকারী জমার প্রবণ করে তোলে। EPDM উপাদান অত্যন্ত নমনীয়, যান্ত্রিক কাটিং দ্বারা তৈরি ছিদ্র সহ। EPDM এয়ারেটরগুলিতে প্রতি ইউনিট এলাকায় ছিদ্রের সংখ্যা বেশি থাকে, যা ছোট বুদবুদ তৈরি করে (ন্যূনতম 0.5 মিমি হতে পারে)। রাবার ঝিল্লির হাইড্রোফিলিক প্রকৃতিও বুদবুদ গঠনের পক্ষে। যাইহোক, অণুজীবগুলি EPDM পৃষ্ঠগুলিতে সংযুক্ত এবং বৃদ্ধির প্রবণতা রাখে, প্লাস্টিকাইজারগুলিকে একটি সাবস্ট্রেট হিসাবে ব্যবহার করে। একইসাথে, প্লাস্টিকাইজার খাওয়ার ফলে এয়ারেটর উপাদান শক্ত হয়ে যায়, শেষ পর্যন্ত ক্লান্তি নষ্ট হয়ে যায় এবং পরিষেবা জীবন সংক্ষিপ্ত হয়। অতএব, এই দুটি উপাদানের দূষণকারী জমার ধরণ এবং অক্সিজেন স্থানান্তর দক্ষতা এবং চাপ হ্রাসের ফলে পরিবর্তনগুলি তদন্ত করা প্রয়োজন।
এই গবেষণায় গবেষণা বিষয়ের মতো একই প্রক্রিয়া শর্ত সহ দুটি পৌর ডাব্লুডাব্লিউটিপি থেকে বছরের পর বছর অপারেশনের পর সূক্ষ্ম বুদ্বুদ এয়ারেটর প্রতিস্থাপিত হয়েছে। বায়ুচালিত দূষণকারী পদার্থ বের করে তাদের প্রধান উপাদান চিহ্নিত করার জন্য স্তরে স্তরে স্তরে স্তরে চিহ্নিত করা হয়। এর উপর ভিত্তি করে, এয়ারেটরগুলির অক্সিজেন স্থানান্তর দক্ষতা পুনরুদ্ধারে পরিষ্কারের পদ্ধতির কার্যকারিতা মূল্যায়ন করা হয়েছিল, যার লক্ষ্য ছিল সূক্ষ্ম বুদ্বুদ বায়ুচালন সিস্টেমের দীর্ঘমেয়াদী অপ্টিমাইজ করা এবং স্থিতিশীল অপারেশনের জন্য মৌলিক ডেটা এবং প্রযুক্তিগত রেফারেন্স প্রদান করা।
1 উপাদান এবং পদ্ধতি
1.1 বর্জ্য জল শোধনাগার প্ল্যান্ট পরিচিতি
উভয় ডাব্লুডব্লিউটিপিই সাংহাইতে অবস্থিত এবং মূল চিকিৎসা হিসেবে অ্যানেরোবিক-অ্যানোক্সিক-অক্সিক (AAO) প্রক্রিয়া ব্যবহার করে। WWTP A একটি ঘূর্ণি গ্রিট চেম্বার + প্রচলিত AAO + উচ্চ-দক্ষতা ফাইবার ফিল্টার + UV জীবাণুমুক্তকরণ প্রক্রিয়া নিযুক্ত করে। WWTP B একটি বায়ুযুক্ত গ্রিট চেম্বার + প্রচলিত AAO + উচ্চ{10}}দক্ষতা অবক্ষেপণ ট্যাঙ্ক + UV জীবাণুমুক্তকরণ প্রক্রিয়া ব্যবহার করে। দুটি গাছই স্থিরভাবে "পৌরসভার বর্জ্য জল শোধনাগারের জন্য দূষণকারীর স্রাব স্ট্যান্ডার্ড" (GB 18918-2002) এর গ্রেড A মান পূরণ করে। নির্দিষ্ট নকশা এবং অপারেশনাল পরামিতি দেখানো হয়টেবিল 1.
1.2 এরেটর দূষণকারীর নিষ্কাশন এবং বৈশিষ্ট্য
পরীক্ষায় ব্যবহৃত সূক্ষ্ম বুদ্বুদ এয়ারেটরগুলি ছিল প্ল্যান্ট A থেকে সংগৃহীত একটি টিউবুলার এইচডিপিই এরেটর (ইকোপোলেমার, ইউক্রেন) এবং একটি টিউবুলার ইপিডিএম এয়ারেটর (EDI-ফ্লেক্সএয়ার, ইউএসএ) প্ল্যান্ট বি থেকে সংগৃহীত। উভয়ের ফটোতে দেখানো হয়েছেচিত্র 1. পুরানো HDPE টিউবটি 10 বছর ধরে চালু ছিল, যার মাত্রা D×L=120 মিমি × 1000 মিমি এবং ছিদ্র ব্যাস (4±0.50) মিমি, 2~5 মিমি সূক্ষ্ম বুদবুদ তৈরি করতে সক্ষম। পুরানো EPDM টিউবটি 3 বছর ধরে চালু ছিল, যার মাত্রা D×L=91 mm×1003 মিমি, 1.0~1.2 মিমি সূক্ষ্ম বুদবুদ তৈরি করে, যার ন্যূনতম বুদবুদ ব্যাস 0.5 মিমি।
পুরানো এইচডিপিই এবং ইপিডিএম টিউবগুলি অ্যারোবিক ট্যাঙ্কগুলি থেকে উদ্ধার করা হয়েছিল, ক্লিং ফিল্মের উপর স্থাপন করা হয়েছিল এবং ডিওনাইজড জল দিয়ে ধুয়ে ফেলা হয়েছিল। যান্ত্রিক স্ক্রাবিং একটি শিখা ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়েছিল-জীবাণুবিহীন ব্লেড দিয়ে বায়ুমণ্ডলের পৃষ্ঠের সাথে সংযুক্ত দূষকগুলিকে স্ক্র্যাপ করার জন্য।
অক্সিজেন ট্রান্সফার পারফরম্যান্সে ফাউলিংয়ের প্রভাব আরও অধ্যয়ন করতে, এইচডিপিই টিউবে রাসায়নিক পরিষ্কার করা হয়েছিল। যান্ত্রিক স্ক্রাবিংয়ের পরে, HDPE টিউবটি যথাক্রমে 5% HCl এবং 5% NaClO দ্রবণে 24 ঘন্টা ভিজিয়ে রাখা হয়েছিল। পুরানো টিউব, যান্ত্রিকভাবে স্ক্রাব করা টিউব এবং রাসায়নিকভাবে পরিষ্কার করা টিউবগুলিকে 60 ডিগ্রী ওভেনে (মডেল XMTS-6000) 60 ঘন্টার জন্য শুকানো হয়েছিল। তারপরে তাদের পৃষ্ঠতল স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (SEM, মডেল JSM-7800F, জাপান), শক্তি-বিচ্ছুরণকারী এক্স-রে স্পেকট্রোস্কোপি (EDX, Oxford Instruments, UK), এবং কনফোকাল লেজার স্ক্যানিং মাইক্রোস্কোপি (CLSM, মডেল TCS SP8, জার্মানি) ব্যবহার করে পরীক্ষা করা হয়েছিল। এইচসিএল পরিষ্কারের সমাধানটি একটি 0.45 μm ঝিল্লির মাধ্যমে ফিল্টার করা হয়েছিল এবং পলিভ্যালেন্ট ক্যাটেশনগুলির পরিমাণগত বিশ্লেষণ (Ca, Mg, Al, Fe আয়ন, ইত্যাদি সহ) প্রবর্তকভাবে সংযুক্ত প্লাজমা অপটিক্যাল নির্গমন স্পেকট্রোমেট্রি (ICP, মডেল ICPS-7510) ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়েছিল। যেহেতু HCl এবং NaClO ইপিডিএম ঝিল্লির বিকৃতকরণ এবং বার্ধক্য সৃষ্টি করতে পারে, তাই ইপিডিএম টিউবে রাসায়নিক পরিষ্কার করা হয়নি। EPDM টিউবটি 5 সেমি × 5 সেমি ঝিল্লি টুকরো করে কেটে দ্রবণে পলিভ্যালেন্ট ক্যাটেশনের পরিমাণগত বিশ্লেষণের জন্য এইচসিএলে ভিজিয়ে রাখা হয়েছিল।
1.3 অ্যারেটর অক্সিজেন স্থানান্তর কর্মক্ষমতা পরীক্ষার যন্ত্রপাতি এবং পদ্ধতি
সূক্ষ্ম বুদ্বুদ এয়ারেটরগুলির অক্সিজেন স্থানান্তর কার্যকারিতা "সূক্ষ্ম বুদ্বুদ এয়ারেটরগুলির পরিষ্কার জলের অক্সিজেন স্থানান্তর কর্মক্ষমতা নির্ধারণ" (CJ/T 475-2015) অনুসারে পরীক্ষা করা হয়েছিল। পরীক্ষা সেটআপ দেখানো হয়চিত্র 2.
যন্ত্রটি একটি স্টেইনলেস-ইস্পাত কাঠামো যার পরিমাপ 1.2 m × 0.3 m × 1.4 m, উভয় পাশে জৈব কাচের জানালা রয়েছে। 1.0 মিটার নিমজ্জিত গভীরতা সহ একটি ধাতব সমর্থন ব্যবহার করে বায়ুচালিত কেন্দ্রের নীচে স্থির করা হয়েছিল। একটি মাল্টি-প্যারামিটার জলের গুণমান বিশ্লেষক (Hach HQ30D, USA) বাস্তবে দ্রবীভূত অক্সিজেন (DO) ঘনত্ব নিরীক্ষণ করতে ব্যবহার করা হয়েছিল। ডিঅক্সিজেনেশন এজেন্ট হিসাবে সোডিয়াম সালফাইট অ্যানহাইড্রাস এবং অনুঘটক হিসাবে কোবাল্ট ক্লোরাইড ব্যবহার করা হয়েছিল। চাপ গেজ রিডিং এয়ারেটরের গতিশীল ভেজা চাপ (DWP, kPa) প্রতিনিধিত্ব করে। তাপমাত্রা, লবণাক্ততা এবং ডিও-র জন্য পরিমাপের ফলাফলগুলি সংশোধন করা হয়েছিল। প্রমিত অক্সিজেন স্থানান্তর দক্ষতা (SOTE, %) মূল্যায়ন সূচক হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছিল।
ব্লোয়ার শক্তি খরচ বায়ু সরবরাহ প্রবাহের হার এবং আউটলেট বায়ু চাপ উভয়ের সাথে সম্পর্কিত, যা যথাক্রমে বায়বকের SOTE এবং DWP দ্বারা প্রভাবিত হয়। অতএব, SOTE এবং DWP-এর সম্মিলিত প্রভাবের প্রতিনিধিত্বকারী একটি বায়ুচলাচল শক্তি খরচ সূচক J (kPa·h/g), বায়ুচালিত কর্মক্ষমতা মূল্যায়ন করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। এটিকে সংজ্ঞায়িত করা হয় চাপের ক্ষতি হিসাবে বায়ুচালককে প্রতি ইউনিট ভর অক্সিজেন স্থানান্তরিত করতে হবে। DWP/SOTE এবং বায়ু প্রবাহ হার (AFR) এর মধ্যে রৈখিক রিগ্রেশন ফিট এর ঢাল থেকে J গণনা করা হয়, যেমনটি নিম্নলিখিত সমীকরণে দেখানো হয়েছে:
কোথায়:
এএফআরবায়ু প্রবাহের হার, m³/h;
ρবায়ুবায়ুর ঘনত্ব হল 1.29 × 10³ g/m³ 20 ডিগ্রিতে;
yO2বাতাসে অক্সিজেনের পরিমাণ, 0.23 গ্রাম O₂/g বায়ু হিসাবে নেওয়া হয়।
2 ফলাফল এবং বিশ্লেষণ
2.1 নতুন, পুরাতন এবং পরিচ্ছন্ন এয়ারেটরের অক্সিজেন স্থানান্তর কর্মক্ষমতা
চিত্র 3বিভিন্ন বায়ু প্রবাহ হারে এয়ারেটরের SOTE এবং DWP দেখায়।
চিত্র 3(a) এবং (b) থেকে, নতুন HDPE এবং নতুন EPDM টিউবের জন্য SOTE মান যথাক্রমে (7.36±0.53)% এবং (9.68±1.84)% ছিল। EPDM টিউব একটি বৃহত্তর নির্দিষ্ট পৃষ্ঠ এলাকা সহ ছোট বুদবুদ তৈরি করে, গ্যাস-তরল যোগাযোগের এলাকা এবং বসবাসের সময় বৃদ্ধি করে, ফলে উচ্চতর SOTE হয়। উভয় এয়ারেটরের SOTE এএফআর বৃদ্ধির সাথে হ্রাস পেয়েছে কারণ একটি উচ্চতর AFR বুদবুদের সংখ্যা এবং প্রাথমিক বেগ বৃদ্ধি করে, যার ফলে আরও বুদবুদের সংঘর্ষ হয় এবং বড় বুদবুদ তৈরি হয়, যা গ্যাস থেকে তরল পর্যায়ে অক্সিজেন স্থানান্তরকে বাধা দেয়। EPDM টিউবের SOTE এইচডিপিই টিউবের তুলনায় AFR বৃদ্ধির সাথে আরও স্পষ্টভাবে হ্রাসের প্রবণতা দেখায়। এর কারণ হল HDPE এয়ারেটরের ছিদ্রগুলি অনমনীয় এবং AFR এর সাথে পরিবর্তিত হয় না, যখন EPDM এয়ারেটরের ছিদ্রগুলি নমনীয় এবং বর্ধিত AFR এর সাথে প্রশস্ত হয়, বড় বুদবুদ তৈরি করে এবং আরও SOTE হ্রাস করে।
দীর্ঘ-মেয়াদী অপারেশনের পর, HDPE টিউবের SOTE (5.39±0.62)%-এ নেমে আসে, যা 26.7% হ্রাস পায়, প্রধানত দূষণকারী জমে ছিদ্রগুলিকে আটকে রাখে এবং বুদবুদ তৈরির জন্য কার্যকর ছিদ্রের সংখ্যা হ্রাস করে৷ যান্ত্রিক স্ক্রাবিং HDPE টিউবের SOTE কে (5.59±0.66)%-এ বৃদ্ধি করেছিল, কিন্তু পুনরুদ্ধার উল্লেখযোগ্য ছিল না, সম্ভবত কারণ HDPE টিউবের দূষণকারীগুলি শুধুমাত্র পৃষ্ঠের সাথে সংযুক্ত ছিল না বরং ছিদ্রগুলির ভিতরেও জমা হয়েছিল, যা যান্ত্রিক স্ক্রাবিংয়ের মাধ্যমে অপসারণ করা কঠিন করে তোলে। জিয়াং এট আল। পাওয়া গেছে যে NaClO কার্যকরভাবে HDPE টিউব থেকে দূষক অপসারণ করতে পারে এবং তাদের বায়ুচলাচল কর্মক্ষমতা পুনরুদ্ধার করতে পারে। NaClO পরিষ্কারের পরে, HDPE টিউবের SOTE পুনরুদ্ধার করা হয়েছে (6.14±0.63)%, যা নতুন টিউবের স্তরের 83.4%, এখনও পুরোপুরি পুনরুদ্ধার করতে অক্ষম। এর কারণ হল, দীর্ঘায়িত অপারেশনের জন্য, দূষকগুলি শক্তভাবে সংযুক্ত হয়ে যায়, ছিদ্রের গঠন পরিবর্তন করে, বায়ুপ্রবাহকে বাধা দেয়, বুদ্বুদের সংমিশ্রণ বৃদ্ধি করে, বুদবুদের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের এলাকা এবং বসবাসের সময় হ্রাস করে এবং এইভাবে অক্সিজেন স্থানান্তরকে বাধা দেয়। একই সাথে, ফাউলিং অসম বায়ু বিতরণের কারণ হয়, সামগ্রিক কর্মক্ষমতা হ্রাস করে।
পুরানো EPDM টিউবের SOTE কমেছে (9.06±1.75)%, একটি হ্রাস 6.4%। দূষণকারী সঞ্চয় থেকে ছিদ্র আটকানো ছাড়াও, জৈবিক ফাউলিং উপাদানের মধ্যে প্লাস্টিকাইজারকে গ্রাস করে, বায়ুকে শক্ত করে এবং ছিদ্রগুলিকে বিকৃত করে। বিকৃত ছিদ্রগুলি তাদের আসল অবস্থায় ফিরে যেতে পারে না, বড় বুদবুদ তৈরি করে এবং SOTE কমিয়ে দেয়। যান্ত্রিক স্ক্রাবিং EPDM টিউবের SOTE কে (9.47±1.87)%-এ বৃদ্ধি করে, প্রায় এটিকে নতুন টিউবের স্তরে পুনরুদ্ধার করে, ইঙ্গিত করে যে EPDM টিউবের দূষকগুলি পৃষ্ঠের সাথে আলগাভাবে সংযুক্ত ছিল এবং বেশিরভাগ যান্ত্রিক স্ক্রাবিংয়ের মাধ্যমে অপসারণ করা যেতে পারে।
চিত্র 3(c) এবং (d) থেকে, নতুন EPDM টিউবের DWP ছিল (6.47±0.66) kPa, নতুন HDPE টিউবের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি [(1.47±0.49) kPa]। এর কারণ হল EPDM টিউবের ছিদ্রের ব্যাস এইচডিপিই টিউবের চেয়ে ছোট, যার ফলে বুদবুদগুলি চেপে গেলে প্রতিরোধ ক্ষমতা বেশি হয়। দীর্ঘ-মেয়াদী অপারেশনের পর, পুরানো এইচডিপিই টিউবের ডিডব্লিউপি (4.36±0.56) kPa-তে বৃদ্ধি পেয়েছে, নতুন টিউবের তুলনায় 2.97 গুণ। ডিডব্লিউপি-র বৃদ্ধি ছিদ্র আটকানো এবং উপাদান পরিবর্তন উভয়ের সাথে সম্পর্কিত। যান্ত্রিক স্ক্রাবিং এইচডিপিই টিউবের ডিডব্লিউপিকে নতুন টিউবের চেয়ে ২.২৫ গুণে কমিয়ে দিয়েছে। NaClO পরিষ্কার করা এটিকে আরও কমিয়েছে (2.04±0.45) kPa, নতুন টিউবের তুলনায় 1.39 গুণ। এটি আবার ইঙ্গিত করে যে এইচডিপিই টিউবের বেশিরভাগ দূষণকারী ছিদ্রগুলির ভিতরে জমা হয়েছিল এবং যান্ত্রিক স্ক্রাবিং দ্বারা কার্যকরভাবে অপসারণ করা যায়নি, কার্যক্ষমতা পুনরুদ্ধারের জন্য NaClO পরিষ্কারের প্রয়োজন। পুরানো EPDM টিউবের DWP বেড়েছে (8.10 ± 0.94) kPa, নতুন টিউবের 1.25 গুণ, এবং যান্ত্রিক স্ক্রাবিংয়ের পরে 1.10 গুণে কমে গেছে।
চিত্র 4এয়ারেটরের জন্য AFR-এর সাথে DWP/SOTE (DWP' হিসেবে চিহ্নিত) এর পরিবর্তন দেখায়।
একটি রৈখিক রিগ্রেশন সমীকরণ DWP' বনাম AFR-এর সাথে মানানসই করার জন্য ব্যবহার করা হয়েছিল, এবং শক্তি খরচ পরামিতি J ঢাল থেকে প্রাপ্ত হয়েছিল। নতুন HDPE এবং নতুন EPDM টিউবের জন্য J মান যথাক্রমে 0.064 এবং 0.204 kPa·h/g, নির্দেশ করে যে প্রতি ইউনিট ভর অক্সিজেন স্থানান্তরিত হলে, EPDM টিউবকে অবশ্যই বৃহত্তর চাপের ক্ষতি কাটিয়ে উঠতে হবে। প্রতিস্থাপনের সময়, HDPE এবং EPDM টিউবের জন্য J মান যথাক্রমে 0.251 এবং 0.274 kPa·h/g-এ বৃদ্ধি পেয়েছে। এরেটর ফাউলিং বর্ধিত চাপ হ্রাসের দিকে পরিচালিত করে ব্লোয়ার নিরাপদ অপারেশনকে প্রভাবিত করতে পারে। যান্ত্রিক স্ক্রাবিংয়ের পরে, এইচডিপিই এবং ইপিডিএম টিউবের জন্য জে মান যথাক্রমে 0.184 এবং 0.237 kPa·h/g-এ নেমে এসেছে। জে এর পরিবর্তনগুলি বায়ু দূষণকারীর পরিমাণগত বিশ্লেষণের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। পুরানো টিউব এবং যান্ত্রিকভাবে স্ক্রাবড টিউবের মধ্যে J-এর পার্থক্য শারীরিকভাবে বিপরীতমুখী ফাউলিংয়ের কারণে ঘটে। যান্ত্রিকভাবে স্ক্রাব করা টিউব এবং নতুন টিউবের মধ্যে পার্থক্য শারীরিকভাবে অপরিবর্তনীয় ফাউলিংয়ের কারণে ঘটে। যান্ত্রিকভাবে স্ক্রাব করা টিউব এবং রাসায়নিকভাবে পরিষ্কার করা টিউবের মধ্যে পার্থক্য রাসায়নিকভাবে বিপরীতমুখী ফাউলিংয়ের কারণে ঘটে, যখন রাসায়নিকভাবে পরিষ্কার করা টিউব এবং নতুন টিউবের মধ্যে পার্থক্যটি অপরিবর্তনীয় ফাউলিংয়ের কারণে ঘটে। চিত্র 5 এয়ারেটরের জন্য শক্তি খরচ পরামিতি J এর পরিবর্তনগুলি দেখায়।
থেকেচিত্র 5, HDPE টিউবের জন্য, শারীরিকভাবে বিপরীত এবং শারীরিকভাবে অপরিবর্তনীয় ফাউলিং মোট ফাউলিংয়ের যথাক্রমে 35.8% এবং 64.2% জন্য দায়ী। শারীরিকভাবে অপরিবর্তনীয় ফাউলিংয়ের মধ্যে, রাসায়নিকভাবে বিপরীত এবং অপরিবর্তনীয় ফাউলিং যথাক্রমে 42.8% এবং 21.4% এর জন্য দায়ী। EPDM টিউবের জন্য, শারীরিকভাবে বিপরীত এবং শারীরিকভাবে অপরিবর্তনীয় ফাউলিং যথাক্রমে 52.9% এবং 47.1% এর জন্য দায়ী। অপরিবর্তনীয় ফাউলিং প্রাথমিকভাবে দেখা যায় না তবে সময়ের সাথে সাথে জমা হয়, শেষ পর্যন্ত বায়ুচালকের পরিষেবা জীবন নির্ধারণ করে। অতএব, যুক্তিসঙ্গত পরিচ্ছন্নতার সময়সূচী স্থাপন করা উচিত যাতে বিপরীতমুখী থেকে অপরিবর্তনীয় ফাউলিং-এ রূপান্তর ধীর করা যায় এবং অপরিবর্তনীয় ফাউলিং জমে থাকা কমিয়ে আনা যায়।
2.2 নতুন, পুরাতন এবং পরিচ্ছন্ন এয়ারেটরের SEM পর্যবেক্ষণ
চিত্র 6নতুন, পুরাতন এবং যান্ত্রিকভাবে স্ক্রাব করা এয়ারেটরের পৃষ্ঠতলের SEM চিত্র দেখায়। নতুন এইচডিপিই টিউবের ছিদ্রযুক্ত গঠন স্পষ্টভাবে দৃশ্যমান, যখন নতুন EPDM টিউবের পৃষ্ঠটি পরিষ্কার-কাটা ছিদ্র দিয়ে মসৃণ। বেশ কয়েক বছর অপারেশনের পর, উভয় এয়ারেটরের পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়েছে। অসম রড-সদৃশ এবং ব্লকী দূষকগুলি সম্পূর্ণরূপে পৃষ্ঠকে ঢেকে দেয়, ছিদ্রগুলির চারপাশে এবং ভিতরে দূষক সমষ্টি, অক্সিজেন স্থানান্তরকে বাধা দেয় এবং চাপের ক্ষতি বাড়ায়। যান্ত্রিক স্ক্রাবিংয়ের পরে, EPDM টিউব পৃষ্ঠের বেশিরভাগ দূষণকারী অপসারণ করা হয়েছিল, কিন্তু ছিদ্রগুলি আটকে ছিল। এইচডিপিই টিউবের জন্য, দূষণকারী স্তরের পুরুত্ব হ্রাস পেয়েছে, তবে ছিদ্রগুলি এখনও আবৃত ছিল।
2.3 নতুন, পুরাতন এবং পরিচ্ছন্ন এয়ারেটরগুলির অজৈব ফাউলিং বিশ্লেষণ
ইডিএক্স ব্যবহার করা হয়েছিল এয়ারেটর সারফেসের প্রধান মৌলিক গঠন বিশ্লেষণ করার জন্য, ফলাফল দেখানো হয়েছেটেবিল 2. কার্বন, অক্সিজেন, আয়রন, সিলিকন এবং ক্যালসিয়াম উভয় HDPE এবং EPDM পৃষ্ঠে সনাক্ত করা হয়েছিল। এইচডিপিই টিউবে ম্যাগনেসিয়ামও ছিল, যখন ইপিডিএম টিউবে অ্যালুমিনিয়াম থাকে। এটি অনুমান করা হয় যে এইচডিপিই টিউবের অজৈব দূষণকারীগুলি ছিল সিলিকন ডাই অক্সাইড, ক্যালসিয়াম কার্বোনেট, ম্যাগনেসিয়াম কার্বনেট এবং আয়রন ফসফেট, যেখানে ইপিডিএম টিউবে থাকা সিলিকন ডাই অক্সাইড এবং অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড ছিল। পৌরসভার বর্জ্য জল এবং সক্রিয় স্লাজ থেকে অজৈব আয়নগুলির ঘনত্ব যখন বায়ুচালিত পৃষ্ঠে সম্পৃক্ততায় পৌঁছে তখন এই অজৈব অবক্ষেপগুলি তৈরি হয়। যান্ত্রিক স্ক্রাবিংয়ের পরে, এয়ারেটর পৃষ্ঠের অজৈব উপাদানগুলি পুরানো টিউবগুলির তুলনায় সামান্য পার্থক্য দেখায়, যা ইঙ্গিত করে যে যান্ত্রিক স্ক্রাবিং কার্যকরভাবে অজৈব দূষণকে অপসারণ করতে পারে না। কিম এট আল। দেখা গেছে যে দীর্ঘ-মেয়াদী অপারেশনের পরে, অজৈব দূষক জৈব দূষক দ্বারা আচ্ছাদিত হয়ে যায়, পৃষ্ঠ এবং ছিদ্রের ভিতরে শক্তভাবে লেগে থাকে, যা যান্ত্রিক স্ক্রাবিংয়ের মাধ্যমে অপসারণ করা কঠিন করে তোলে।
এইচসিএল পরিষ্কারের পরে, এয়ারেটর পৃষ্ঠের ধাতব আয়নগুলি সম্পূর্ণরূপে সরানো হয়েছিল। HCl জৈব স্তরের ক্ষয়প্রাপ্ত অংশ যা পৃষ্ঠকে আচ্ছাদিত করে, এটি প্রবেশ করে এবং ধাতব আয়নের সাথে বিক্রিয়া করে, নিরপেক্ষকরণ এবং পচনের মাধ্যমে অজৈব অবক্ষয় অপসারণ করে। অজৈব দূষণকারী উপাদান গণনা করতে ICP দ্বারা এয়ারেটরগুলিকে ভিজানোর জন্য ব্যবহৃত HCl পরিস্কার সমাধানটি বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। এইচডিপিই টিউবের জন্য Ca, Mg, এবং Fe বিষয়বস্তু ছিল যথাক্রমে 18.00, 1.62 এবং 13.90 mg/cm², যেখানে EPDM টিউবের জন্য Ca, Al, এবং Fe বিষয়বস্তু ছিল যথাক্রমে 9.55, 1.61 এবং 3.38 mg/cm²।
2.4 নতুন, পুরাতন এবং পরিচ্ছন্ন এয়ারেটরের জৈব ফাউলিং বিশ্লেষণ
জৈব দূষণকারীর বন্টন পরিমাণগতভাবে পরীক্ষা করার জন্য, ইমেজ জে সফ্টওয়্যারটি সিএলএসএম মাইক্রোগ্রাফ থেকে মোট কোষ, পলিস্যাকারাইড এবং প্রোটিনের বায়োভলিউম এবং সাবস্ট্রেট কভারেজ অনুপাত গণনা করতে ব্যবহৃত হয়েছিল, যার গড় চূড়ান্ত ফলাফল হিসাবে নেওয়া হয়েছিল (চিত্র 7).
চিত্র 7(a) থেকে, প্রোটিন এবং মোট কোষগুলি যথাক্রমে এইচডিপিই এবং ইপিডিএম টিউবে জৈব দূষণকারীর প্রধান উপাদান ছিল, সর্বাধিক মোট আয়তন 7.66×10⁵ এবং 7.02×10⁵ μm³ এ পৌঁছেছে। EPDM টিউবে মোট কোষের পরিমাণ HDPE টিউবের তুলনায় 2.5 গুণ ছিল, গ্যারিডো-বাসেরবা এট আল. এর অনুসন্ধানের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, যারা অন্যান্য উপাদানের তুলনায় পুরানো ইপিডিএম এয়ারেটারে উচ্চতর মোট ডিএনএ ঘনত্বের রিপোর্ট করেছে। ওয়াঙ্গার এট আল। দেখা গেছে যে যখন অণুজীবগুলি EPDM টিউবের সাথে সংযুক্ত হয়, যদি আশেপাশের পরিবেশে পর্যাপ্ত জৈব স্তরের অভাব থাকে, তারা EPDM মেমব্রেন প্লাস্টিকাইজার ব্যবহার করতে শুরু করে। অণুজীবগুলি প্লাস্টিকাইজারকে কার্বন উত্স হিসাবে ব্যবহার করতে পারে, বৃদ্ধি এবং প্রজননকে ত্বরান্বিত করতে পারে, যার ফলে EPDM পৃষ্ঠে জৈবিক ফাউলিংকে তীব্র করে তোলে। EPDM টিউবে পলিস্যাকারাইড এবং প্রোটিন সামগ্রী HDPE টিউবের তুলনায় অনেক কম ছিল, সম্ভবত প্ল্যান্ট A-এর তুলনায় প্ল্যান্ট বি-তে উচ্চতর স্লাজ বয়সের কারণে, যার ফলে এক্সট্রা সেলুলার পলিমারিক পদার্থ (ইপিএস) ঘনত্ব কম ছিল। ইপিএস-এর প্রধান উপাদান হিসাবে, অণুজীব দ্বারা নিঃসৃত প্রোটিন এবং পলিস্যাকারাইডগুলি প্ল্যান্ট A-তে এইচডিপিই টিউব পৃষ্ঠের জৈব দূষণের উল্লেখযোগ্য উত্স হয়ে উঠেছে।
যান্ত্রিক স্ক্রাবিংয়ের পরে, HDPE টিউবে মোট কোষ, পলিস্যাকারাইড এবং প্রোটিনের পরিমাণ যথাক্রমে 1.49×10⁵, 0.13×10⁵, এবং 1.33×10⁵ μm³ হ্রাস পেয়েছে। EPDM টিউবে, সংশ্লিষ্ট হ্রাস যথাক্রমে 2.20×10⁵, 1.88×10⁵ এবং 2.38×10⁵ μm³ ছিল। এটি ইঙ্গিত দেয় যে যান্ত্রিক স্ক্রাবিং কিছু পরিমাণে জৈব ফাউলিং কমাতে পারে।
যাইহোক, এইচডিপিই টিউবের জন্য, যান্ত্রিক স্ক্রাবিংয়ের পরে পলিস্যাকারাইড এবং প্রোটিনের সাবস্ট্রেট কভারেজের ক্ষেত্র- 2.75% এবং 6.28% থেকে যথাক্রমে 4.67% এবং 7.09% বৃদ্ধি পেয়েছে [চিত্র 7(b)]। এটি ঘটেছে কারণ এক্সট্রা সেলুলার পলিমারিক পদার্থ (EPS) উচ্চ সান্দ্রতা ধারণ করে। ফলস্বরূপ, যান্ত্রিক স্ক্রাবিং এইচডিপিই টিউবের পৃষ্ঠ জুড়ে প্রোটিন, পলিস্যাকারাইড এবং অজৈব দূষণকে আরও ব্যাপকভাবে ছড়িয়ে দেওয়ার বিপরীতে প্রভাব ফেলে, যার ফলে বৃহত্তর এলাকা কভারেজ হয়। এটি সম্ভবত ব্যাখ্যা করে যে কেন যান্ত্রিক স্ক্রাবিং HDPE টিউবের বায়ুচলাচল দক্ষতা উল্লেখযোগ্যভাবে পুনরুদ্ধার করতে ব্যর্থ হয়েছে।
NaClO পরিষ্কারের পরে, HDPE টিউবের মোট কোষ, পলিস্যাকারাইড এবং প্রোটিন যথাক্রমে 2.34×10⁵, 3.42×10⁵, এবং 4.53×10⁵ μm³ দ্বারা হ্রাস পেয়েছে, যা যান্ত্রিক স্ক্রাবিংয়ের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর অপসারণের দক্ষতা দেখায়। NaClO জৈব দূষণকারীর কার্যকরী গোষ্ঠীগুলিকে কেটোন, অ্যালডিহাইড এবং কার্বক্সিলিক অ্যাসিডে অক্সিডাইজ করে, মূল যৌগগুলির হাইড্রোফিলিসিটি বৃদ্ধি করে এবং বায়ুচাপের সাথে দূষণকারী আনুগত্য হ্রাস করে। অধিকন্তু, স্লাজ ফ্লক্স এবং কলয়েডগুলি অক্সিডেন্ট দ্বারা সূক্ষ্ম কণা এবং দ্রবীভূত জৈব পদার্থে পরিণত হতে পারে।
3 উপসংহার
①নতুন HDPE এবং নতুন EPDM টিউবের জন্য SOTE মান যথাক্রমে (7.36±0.53)% এবং (9.68±1.84)% ছিল। EPDM টিউবের SOTE এইচডিপিই টিউবের তুলনায় AFR বৃদ্ধির সাথে আরও স্পষ্টভাবে হ্রাসের প্রবণতা দেখায়। এর কারণ হল HDPE এয়ারেটরের ছিদ্রগুলি অনমনীয় এবং AFR এর সাথে পরিবর্তিত হয় না, যখন EPDM এয়ারেটরের ছিদ্রগুলি নমনীয় এবং বর্ধিত AFR এর সাথে প্রশস্ত হয়, বড় বুদবুদ তৈরি করে এবং আরও SOTE হ্রাস করে।
②পৃষ্ঠে এবং ভিতরের ছিদ্রগুলিতে দূষক জমা হওয়ার কারণে, HDPE টিউবের অক্সিজেন স্থানান্তর দক্ষতা 26.7% হ্রাস পেয়েছে এবং এর চাপ হ্রাস নতুন টিউবের তুলনায় 2.97 গুণ বেড়েছে। যেহেতু এইচডিপিই টিউবের বেশিরভাগ দূষক ছিদ্রের ভিতরে জমা হয়েছিল, যান্ত্রিক স্ক্রাবিং কার্যকর ছিল না। রাসায়নিক পরিষ্কারের পরে, HDPE টিউবের SOTE নতুন টিউবের স্তরের 83.4% এ পুনরুদ্ধার করা হয়েছে, এবং DWP নতুন টিউবের তুলনায় 1.39 গুণ কমে গেছে, উল্লেখযোগ্য কর্মক্ষমতা উন্নতি দেখায়। যাইহোক, দূষণকারী জমার কারণে, এটি পুরোপুরি তার আসল অবস্থায় ফিরে আসতে পারেনি। এইচডিপিই টিউবের জন্য, শারীরিকভাবে বিপরীত, রাসায়নিকভাবে বিপরীত, এবং অপরিবর্তনীয় ফাউলিং যথাক্রমে 35.8%, 42.8% এবং 21.4% এর জন্য দায়ী।
③দীর্ঘ-মেয়াদী অপারেশনের পরে, EPDM টিউবের অক্সিজেন স্থানান্তর দক্ষতা 6.4% কমে যায় এবং এর চাপ হ্রাস নতুন টিউবের তুলনায় 1.25 গুণ বেড়ে যায়। যান্ত্রিক স্ক্রাবিংয়ের পরে, EPDM টিউবের বায়ুচলাচল কার্যকারিতা প্রায় নতুন টিউবের স্তরে পুনরুদ্ধার করা হয়েছিল, যা ইঙ্গিত করে যে EPDM টিউবের দূষকগুলি পৃষ্ঠের সাথে আলগাভাবে সংযুক্ত ছিল এবং যান্ত্রিক স্ক্রাবিংয়ের মাধ্যমে বহুলাংশে সরানো যেতে পারে। EPDM টিউবের জন্য, শারীরিকভাবে বিপরীত এবং শারীরিকভাবে অপরিবর্তনীয় ফাউলিং যথাক্রমে 52.9% এবং 47.1% এর জন্য দায়ী।
④প্রোটিনগুলি এইচডিপিই টিউবে জৈব দূষণকারীর প্রধান উপাদান ছিল, যখন মোট কোষগুলি EPDM টিউবের প্রধান উপাদান ছিল। এর কারণ হল অণুজীবগুলি ইপিডিএম উপাদানে প্লাস্টিকাইজারকে কার্বন উত্স হিসাবে ব্যবহার করে, তাদের বৃদ্ধি এবং প্রজননকে ত্বরান্বিত করে, যার ফলে ইপিডিএম উপাদানের বায়ুতে জৈবিক ফাউলিং তীব্র হয়।