একটি দক্ষিণ বর্জ্য জল শোধনাগারে MBBR প্রক্রিয়া রেট্রোফিটের প্রভাবের বিশ্লেষণ
2023 সালের অক্টোবরে গণপ্রজাতন্ত্রী চীনের গ্রামীণ উন্নয়ন মন্ত্রনালয়ের আবাসন ও নগর মন্ত্রনালয়ের দ্বারা প্রকাশিত "2022 চায়না আরবান কনস্ট্রাকশন স্ট্যাটাস বুলেটিন" দেখায় যে 2022 সালের শেষ নাগাদ, চীনে বর্জ্য জল শোধনাগারগুলির শোধন ক্ষমতা 216 মিলিয়ন m³/d-এ পৌঁছেছিল, এক বছরে 4%{{5}0} বৃদ্ধি পেয়েছে৷ 2013 সাল থেকে পরপর 10 বছর ধরে শোধিত বর্জ্য জলের মোট পরিমাণ বৃদ্ধির প্রবণতা রয়েছে৷ শহরগুলির দ্রুত বিকাশের সাথে বর্জ্য জল নিঃসরণ বৃদ্ধি পাচ্ছে, এবং বর্জ্য জল শোধনাগার এবং নগর উন্নয়ন জমির সম্প্রসারণ ও সংস্কারের জন্য প্রয়োজনীয় জমির মধ্যে দ্বন্দ্ব ক্রমশ প্রকট হয়ে উঠছে৷
বিদ্যমান বর্জ্য জল শোধনাগারের ক্ষমতা বাড়ানোর জন্য, প্রচলিত সক্রিয় স্লাজ প্রক্রিয়া সাধারণত উদ্ভিদ সম্প্রসারণের পদ্ধতি গ্রহণ করে। সম্প্রসারণের পরিমাণ বাড়ার সাথে সাথে ভূমি অধিগ্রহণের খরচ ধীরে ধীরে বাড়তে থাকে এবং নির্মাণকাল বাড়ানো হয়। বিদ্যমান বর্জ্য জল শোধনাগারের মধ্যে শোধন ক্ষমতার ট্যাপিংকে গভীর করা বর্তমানে শহুরে বর্জ্য জল শোধন ক্ষমতা আরও বাড়ানো এবং নগর উন্নয়ন এবং ভূমি ব্যবহারের মধ্যে দ্বন্দ্ব দূর করার জন্য একটি কার্যকর ব্যবস্থা। মুভিং বেড বায়োফিল্ম রিঅ্যাক্টর (এমবিবিআর) 1980 এর দশকের শেষের দিকে নরওয়েতে উদ্ভূত হয়েছিল। এটি কার্যকরী ব্যাকটেরিয়ার সমৃদ্ধি বাড়ায় এবং এর ফলে বায়োফিল্ম গঠনের জন্য জৈবিক ট্যাঙ্কে স্থগিত বাহক যুক্ত করে সিস্টেমের চিকিত্সা ক্ষমতা উন্নত করে। মূল জৈবিক ব্যবস্থায় "এম্বেড" করতে সক্ষম হওয়ার বৈশিষ্ট্যের কারণে, এটি বর্জ্য জল শোধনাগারের আপগ্রেডিং এবং সংস্কারে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, নতুন জমি যোগ না করে সিটু সক্ষমতা বৃদ্ধিতে- অর্জন করা হয়। অধিকন্তু, মেমব্রেন বায়োরিয়াক্টর (MBR) এবং হাই কনসেন্ট্রেশন কম্পোজিট পাউডার ক্যারিয়ার বায়োলজিক্যাল ফ্লুইডাইজড বেড (HPB) এর মতো অন্যান্য ভূমি সংরক্ষণের রিট্রোফিট প্রক্রিয়াগুলির তুলনায়, MBBR প্রক্রিয়াটি পর্যায়ক্রমিকভাবে প্রতিস্থাপন বা বাহকগুলির পুনরায় পূরণের প্রয়োজন হয় না, এটিকে আরও অর্থনৈতিকভাবে সুবিধাজনক করে তোলে।
এই নিবন্ধটি একটি উদাহরণ হিসাবে দক্ষিণ চীনের একটি বর্জ্য জল শোধনাগারে MBBR প্রক্রিয়া ব্যবহার করে ক্ষমতা সম্প্রসারণ রেট্রোফিট নেয়। এটি পুনরুদ্ধারের আগে এবং পরে প্ল্যান্টের কার্যকারিতা বিশ্লেষণ করে, এমবিবিআর জোনের নাইট্রিফিকেশন কার্যকারিতা এবং মাইক্রোবিয়াল সম্প্রদায় কাঠামো, সিটু ক্ষমতা সম্প্রসারণে এমবিবিআর প্রক্রিয়ার ব্যবহারিক ভূমিকাকে স্পষ্ট করে৷ উদ্দেশ্য হল অনুরূপ বর্জ্য জল শোধনাগারের নকশা এবং পরিচালনার জন্য রেফারেন্স এবং পরামর্শ প্রদান করা।
1 প্রকল্প ওভারভিউ
দক্ষিণ চীনের একটি বর্জ্য জল শোধনাগারের মোট পরিকল্পিত শোধন ক্ষমতা 7.5×10⁴ m³/d, প্রথম ধাপের ক্ষমতা 5×10⁴ m³/d এবং দ্বিতীয় ধাপের 2.5×10⁴ m³/d। উভয় পর্যায় প্রাথমিকভাবে পরিবর্তিত বারডেনফো প্রক্রিয়া ব্যবহার করেছিল। মূল শোধনের লক্ষ্য হল সংগ্রহ এলাকা থেকে গার্হস্থ্য বর্জ্য জল এবং একটি শিল্প পার্ক থেকে আংশিক শিল্প বর্জ্য জল। বর্জ্যের গুণমান অবশ্যই "মিউনিসিপ্যাল ওয়েস্টওয়াটার ট্রিটমেন্ট প্ল্যান্টের জন্য দূষণকারীর নিষ্কাশন স্ট্যান্ডার্ড" (GB 18918-2002) এ উল্লেখিত গ্রেড A মান মেনে চলতে হবে। নগর নির্মাণ এবং অর্থনীতির দ্রুত বিকাশের সাথে, বর্জ্য জল নিষ্কাশন বৃদ্ধি পাচ্ছে, এবং প্রকল্পটি পূর্ণ ক্ষমতায় বা তার বেশি কাজ করছে। 2021 সালে, সরকারী কর্তৃপক্ষের প্রয়োজন অনুসারে, প্রকল্পটির মূল স্কেলের উপর ভিত্তি করে অতিরিক্ত 2.5×10⁴ m³/d দ্বারা তার ক্ষমতা প্রসারিত করতে হবে, যার মোট চিকিত্সা ক্ষমতা 1×10⁵ m³/d পর্যন্ত পৌঁছেছে। বর্জ্যের মান GB 18918-2002 এর A গ্রেড ছিল। পরিকল্পিত প্রভাবশালী এবং বর্জ্য গুণমান দেখানো হয়টেবিল 1.
এই প্রকল্পের আশেপাশের এলাকাটি কৃষি জমি, এবং মূল প্ল্যান্ট সাইটের মধ্যে সম্প্রসারণের জন্য অপর্যাপ্ত সংরক্ষিত জমি ছিল। অতিরিক্তভাবে, দ্বিতীয় ধাপের প্রাথমিক নির্মাণের সময়, প্রিট্রিটমেন্ট ইউনিটগুলি ইতিমধ্যেই 5×10⁴ m³/d এর ক্ষমতা অনুযায়ী তৈরি করা হয়েছিল। অতএব, এই রেট্রোফিট প্রকল্পের ফোকাস ছিল বিদ্যমান জৈবিক ট্যাঙ্কগুলির চিকিত্সার সম্ভাব্যতা সম্পূর্ণরূপে ট্যাপ করা এবং জৈবিক ট্যাঙ্কগুলিকে সংশোধন করার জন্য জমির দখলকে হ্রাস করা। এমবিবিআর প্রক্রিয়াটি তার "এম্বেডেড" বৈশিষ্ট্যের কারণে বর্জ্য জল শোধনাগারের সিটু ক্ষমতা সম্প্রসারণ এবং সংস্কারে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। উদাহরণ স্বরূপ, উত্তর চীনের একটি বর্জ্য জল শোধনাগার MBBR প্রক্রিয়াটি ক্ষমতা বৃদ্ধির জন্য ব্যবহার করে, বিদ্যমান ট্যাঙ্কের পরিমাণ এবং প্রক্রিয়া প্রবাহের সর্বাধিক ব্যবহার করে, 20% ইন-সিটু ক্ষমতা সম্প্রসারণ করে বর্জ্য স্থিরভাবে গ্রেড A মান পূরণ করে। গুয়াংডং-এর আরেকটি প্ল্যান্ট MBBR প্রক্রিয়া ব্যবহার করে জৈবিক চিকিত্সার কার্যক্ষমতার উন্নতির জন্য, 50% ইন{12}}এফ্লুয়েন্টের সাথে স্থিরভাবে নিঃসরণ মানের চেয়ে ভাল প্রভাব অর্জন করে। অতএব, বর্জ্য জল শোধনাগারের প্রকৃত চাহিদা বিবেচনা করে এবং ভূমি ব্যবহার এবং অপারেশনের মতো ব্যাপকভাবে মূল্যায়ন করার জন্য, এমবিবিআর প্রক্রিয়াটি শেষ পর্যন্ত এই ক্ষমতা সম্প্রসারণ রেট্রোফিটের জন্য চিকিত্সা প্রক্রিয়া হিসাবে নির্বাচিত হয়েছিল।
2 প্রক্রিয়া নকশা
2.1 প্রক্রিয়া প্রবাহ
এই ক্ষমতা সম্প্রসারণ রেট্রোফিটের মূল ছিল এমবিবিআর-এর মাধ্যমে -সিটুতে জৈবিক ট্যাঙ্কগুলির চিকিত্সা ক্ষমতা বাড়ানো, প্রবাহের 100% বৃদ্ধি সত্ত্বেও বর্জ্যের মানগুলির সাথে স্থিতিশীল সম্মতি নিশ্চিত করা। যেহেতু মূল প্রিট্রিটমেন্ট এবং উন্নত চিকিত্সা ইউনিটগুলি ইতিমধ্যেই 5×10⁴ m³/d ক্ষমতার জন্য নির্মিত হয়েছিল, তাই এই রেট্রোফিটটি বিদ্যমান সুবিধাগুলি পুনঃব্যবহারের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। মূল পরিবর্তনটি ছিল জৈবিক ট্যাঙ্ক, প্রবাহ বৃদ্ধির পরে চিকিত্সার চাহিদা মেটাতে একটি নতুন সেকেন্ডারি সেডিমেন্টেশন ট্যাঙ্ক নির্মাণের সাথে। রেট্রোফিটের পরে প্রক্রিয়া প্রবাহ দেখানো হয়েছেচিত্র 1. প্রভাবশালী মোটা/সূক্ষ্ম পর্দা এবং একটি গ্রিট চেম্বারের মাধ্যমে প্রিট্রিটমেন্টের মধ্য দিয়ে যায়, তারপরে কার্বন, নাইট্রোজেন, ফসফরাস এবং অন্যান্য দূষণকারী অপসারণের জন্য পরিবর্তিত বারডেনফো-এমবিবিআর ট্যাঙ্কে প্রবেশ করে। জৈবিক ট্যাঙ্কগুলি থেকে নির্গত বর্জ্য SS এবং TP মানগুলির সাথে স্থিতিশীল সম্মতি নিশ্চিত করার জন্য অবক্ষেপণ ট্যাঙ্ক এবং একটি উচ্চ-দক্ষতা স্পষ্টকারীর মধ্য দিয়ে যায়। জীবাণুমুক্ত করার পরে, চূড়ান্ত বর্জ্য পরিবেশগত জল পুনরায় পূরণের জন্য গ্রহণকারী নদীতে ছেড়ে দেওয়া হয়।
2.2 জৈবিক ট্যাঙ্ক রেট্রোফিট
জৈবিক ট্যাঙ্ক রেট্রোফিট পরিকল্পনা দেখানো হয়েছেচিত্র 2. চিকিত্সা প্রবাহকে দ্বিগুণ করার সময়, মূল অ্যানেরোবিক এবং অ্যানোক্সিক জোনের আয়তন অপরিবর্তিত ছিল. 20% মূল অ্যারোবিক জোন থেকে ভলিউমকে একটি অতিরিক্ত অ্যানোক্সিক জোন তৈরি করতে বিভক্ত করা হয়েছিল, ডিনাইট্রিফিকেশন চাহিদা মেটাতে সামগ্রিক অ্যানোক্সিক জোনের আয়তনকে প্রসারিত করে৷ অ্যারোবিক এমবিবিআর জোন গঠনের জন্য অ্যারোবিক জোনের অবশিষ্ট ভলিউমে সাসপেন্ডেড ক্যারিয়ারগুলি যুক্ত করা হয়েছিল। সহায়ক ইনলেট/আউটলেট স্ক্রীনিং সিস্টেম এবং MBBR-নির্দিষ্ট মিক্সার ইনস্টল করা হয়েছিল। স্থগিত বাহকগুলির ভাল তরলকরণ নিশ্চিত করতে এবং জলের প্রবাহের সাথে তাদের ক্ষতি রোধ করার জন্য মূল চেইন এয়ারেশন সিস্টেমটি নীচের ছিদ্রযুক্ত বায়ুচলাচল ব্যবস্থার সাথে প্রতিস্থাপিত হয়েছিল। রেট্রোফিটের পরে, জৈবিক ট্যাঙ্কগুলির মোট হাইড্রোলিক রিটেনশন টাইম (HRT) হল 8.82 ঘন্টা, অ্যানেরোবিক জোন এইচআরটি 1.13 ঘন্টা, অ্যানোক্সিক জোন এইচআরটি 3.05 ঘন্টা এবং অ্যারোবিক জোন এইচআরটি 4.64 ঘন্টা। মোট সিস্টেম অভ্যন্তরীণ পুনর্ব্যবহার অনুপাত 150%, এবং স্লাজ বয়স 16 দিন।
Regarding equipment, 4 sets of submersible mixers were added to the anoxic zone (Power P = 4 kW, Impeller Diameter D = 620 mm). SPR-III type suspended carriers were added to the aerobic MBBR zone, with a diameter of (25.0 ± 0.5) mm, height of (10.0 ± 1.0) mm, effective specific surface area >800 m²/m³, এবং ঘনত্ব 0.94 ~ 0.97 g/cm³। বায়োফিল্ম সংযুক্তির পরে ঘনত্ব জলের কাছাকাছি আসে, শিল্পের মান "উচ্চ-ঘনত্বের পলিথিন সাসপেন্ডেড ক্যারিয়ার ফিলার ফর ওয়াটার ট্রিটমেন্ট" (CJ/T 461-2014) মেনে চলে। ভরাট অনুপাত 45%। দুটি সেট সাসপেন্ডেড ক্যারিয়ার-নির্দিষ্ট সাবমারসিবল মিক্সার যোগ করা হয়েছিল (P=5.5 kW)। উত্তোলনযোগ্য বায়ুচলাচল সিস্টেমের বাইশটি সেট, স্থির বায়ুচলাচল সিস্টেমের 4 সেট এবং সূক্ষ্ম বুদ্বুদ এয়ারেটরের 45 সেট যোগ করা হয়েছিল। দুটি অভ্যন্তরীণ রিসাইকেল পাম্প প্রতিস্থাপন করা হয়েছে (ফ্লো Q=1600 m³/h, হেড H=0.60 m, P=7.5 kW)।
2.3 নতুন সেকেন্ডারি সেডিমেন্টেশন ট্যাঙ্ক নির্মাণ
বর্ধিত প্রবাহের কারণে, বিদ্যমান সেকেন্ডারি সেডিমেন্টেশন ট্যাঙ্কগুলি বর্জ্যের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারেনি। বর্ধিত চিকিত্সা ক্ষমতা সমর্থন করার জন্য একটি নতুন সেকেন্ডারি অবক্ষেপণ ট্যাঙ্ক প্রয়োজন ছিল। একটি আয়তক্ষেত্রাকার অনুভূমিক প্রবাহের ধরন ব্যবহার করে নতুন ট্যাঙ্কটি আসলগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। কার্যকর ট্যাঙ্কের পরিমাণ হল 4900 m³, HRT=7 h সহ। একটি পাম্প-টাইপ স্লাজ স্ক্র্যাপার যোগ করা হয়েছে (অপারেটিং স্পিড V=0.8 মি/মিনিট)। ছয়টি সাবমার্সিবল অক্ষীয় প্রবাহ পাম্প (বহিরাগত রিসাইকেল পাম্প) যোগ করা হয়েছে (Q=180 m³/h, H=4 m, P=5.5 kW)। দুটি বর্জ্য স্লাজ পাম্প যোগ করা হয়েছে (Q=105 m³/h, H=11 m, P=7.5 kW)।
3 এমবিবিআর রেট্রোফিট প্রভাবের বিশ্লেষণ
দ্বিতীয় ফেজ রেট্রোফিটের আগে এবং পরে অপারেশনাল পারফরম্যান্স, ফেজ I এবং ফেজ II এর যুগপত অপারেশনাল পারফরম্যান্স, ফেজ II-এ প্রক্রিয়া চলাকালীন জলের মানের পরিবর্তন এবং দ্বিতীয় পর্বে বায়োফিল্ম এবং স্থগিত স্লাজ পর্যায়গুলির নাইট্রিফিকেশন ক্ষমতা বিশ্লেষণ করা হয়েছিল সিস্টেমের চিকিত্সা ক্ষমতার উপর এমবিবিআর রেট্রোফিটের বর্ধিত প্রভাব মূল্যায়ন করার জন্য।
3.1 অপারেশনাল পারফরম্যান্স তুলনা
রেট্রোফিটের আগে, দ্বিতীয় পর্যায়টি ইতিমধ্যেই এর পরিকল্পিত প্রবাহের উপরে কাজ করছিল, যার প্রকৃত গড় প্রবাহ ছিল (3.02 ± 0.46) × 10⁴ m³/d। রেট্রোফিটের পর, প্রবাহ আরও বেড়ে (5.31 ± 0.76) ×10⁴ m³/d, প্রায় 76% এর প্রকৃত বৃদ্ধি। সর্বাধিক কর্মক্ষম প্রবাহ 7.61×10⁴ m³/d, ডিজাইন মানের 1.52 গুণে পৌঁছেছে। রেট্রোফিটের আগে এবং পরে প্রভাবশালী এবং বর্জ্যের গুণমান দেখানো হয়েছেটেবিল 2এবংচিত্র 3. প্রভাবশালী লোডিং সম্পর্কে, রেট্রোফিটের পরে, অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেন (NH₃-N), মোট নাইট্রোজেন (TN), COD, এবং TP লোডিং যথাক্রমে 1.61, 1.66, 1.60, এবং 1.53 গুণ বেড়েছে, পূর্ব-রেট্রোফিট স্তরের। প্রকৃত প্রভাব/প্রবাহের মানের পরিপ্রেক্ষিতে, রেট্রোফিটের আগে/পরে প্রভাবশালী NH₃-N এবং TN ছিল (22.15±3.73)/(20.17±4.74) mg/L এবং (26.28±4.07)/(23.19±3.66) mg/L. রিট্রোফিটের আগে/পরে বর্জ্য NH₃-N এবং TN ছিল (0.16±0.14)/(0.14±0.08) mg/L এবং (8.62±1.79)/(7.01±1.76) mg/L, গড় অপসারণের হার 99%/99.213% যথাক্রমে 67.20%/69.77%। রেট্রোফিটের পরে প্রবাহ এবং প্রভাবশালী লোডিংয়ে যথেষ্ট বৃদ্ধি হওয়া সত্ত্বেও, বর্জ্যের গুণমান রেট্রোফিটের আগে থেকে এখনও ভাল ছিল। বর্ধিত অ্যানোক্সিক জোন ভলিউম ভাল TN অপসারণ নিশ্চিত করেছে, রেট্রোফিটের পরে বর্জ্য TN আরও হ্রাস পেয়েছে। অ্যারোবিক জোন স্থগিত ক্যারিয়ার বায়োফিল্মের মাধ্যমে নাইট্রিফিকেশন ক্ষমতার একটি উল্লেখযোগ্য বর্ধন অর্জন করেছে। এমনকি প্রাক-রেট্রোফিটের তুলনায় অ্যারোবিক জোনের পরিমাণে 20% হ্রাস এবং প্রবাহ এবং প্রভাবশালী লোডিংয়ের উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধির সাথেও, অত্যন্ত দক্ষ NH₃-N অপসারণ বজায় রাখা হয়েছিল। রেট্রোফিটের আগে/পরে প্রভাবশালী COD এবং TP ছিল যথাক্রমে (106.82±34.37)/(100.52±25.93) mg/L এবং (2.16±0.54)/(1.96±0.49) mg/L। রেট্রোফিটের আগে/পরে বর্জ্য COD এবং TP ছিল (10.76±2.04)/(11.15±3.65) mg/L এবং (0.14±0.07)/(0.17±0.05) mg/L, গড় অপসারণের হার যথাক্রমে 89.93%/93.53%/93.53% এবং 8.53%। রেট্রোফিটের পরে, বর্জ্যের গুণমান ডিজাইনের স্রাবের মান থেকে স্থিরভাবে ভাল ছিল।
পরের বছরের নভেম্বর থেকে জানুয়ারী পর্যন্ত অপারেশনাল ডেটা (-রেট্রোফিট পরবর্তী) নিম্ন-তাপমাত্রার অবস্থার (সর্বনিম্ন তাপমাত্রা 12 ডিগ্রী) এর অধীনে ফেজ I এবং ফেজ II-এর কর্মক্ষমতা তুলনা করার জন্য আরও নির্বাচন করা হয়েছিল। উভয় পর্যায়ের জন্য প্রভাবশালী এবং বর্জ্য দূষণকারী ঘনত্ব দেখানো হয়েছেচিত্র 4. শীতকালে নিম্ন তাপমাত্রার-অবস্থায়, উভয় প্রক্রিয়ার বর্জ্য নকশা স্রাবের মান থেকে স্থিরভাবে ভালো ছিল। বিশেষ করে NH₃-N অপসারণের জন্য, যা নিম্ন তাপমাত্রার জন্য সংবেদনশীল, একটি প্রভাবশালী NH₃-N ঘনত্ব (18.98±4.57) mg/L, ফেজ I বর্জ্য NH₃-N ছিল (0.27±0.17) এবং দ্বিতীয় ধাপ (0.29±0.15) mg/L, উভয়ই নিম্ন তাপমাত্রার ভালো প্রতিরোধের প্রদর্শন করে। উল্লেখযোগ্যভাবে, দ্বিতীয় ধাপে এমবিবিআর রেট্রোফিটের পর, প্রথম ধাপে অ্যারোবিক জোন এইচআরটি এর মাত্র 66.07% ছিল, যা নাইট্রিফিকেশন কর্মক্ষমতাতে উল্লেখযোগ্য উন্নতি সাধন করেছে।
3.2 MBBR জোনের কর্মক্ষমতা বিশ্লেষণ
প্রতিটি কার্যকরী অঞ্চলের প্রকৃত প্রভাব আরও নির্ধারণ করার জন্য, ফেজ I এবং ফেজ II এর প্রতিটি কার্যকরী জোনের শেষ থেকে পানির নমুনাগুলি সমান্তরাল পরিমাপের জন্য নেওয়া হয়েছিল। ফলাফল দেখানো হয়চিত্র 5. প্রভাবশালী NH₃-N ঘনত্ব ছিল 18.85 mg/L এবং 18.65 mg/L, এবং বর্জ্য NH₃{{4}N ঘনত্ব ছিল 0.35 mg/L এবং 0.21 mg/L, NH₃-%98% এবং 41% N অপসারণের হার। যথাক্রমে নাইট্রোজেন প্রোফাইল পরিবর্তন থেকে, NH₃-পর্যায় II-এ N অপসারণ প্রধানত অ্যারোবিক এমবিবিআর জোনে ঘটেছে। এমবিবিআর জোন এফ্লুয়েন্টে NH₃{{13}N ঘনত্ব ছিল 0.31 mg/L, সামগ্রিক NH₃-N অপসারণে 99.46% অবদান রেখেছিল, ইতিমধ্যেই ডিজাইন ডিসচার্জ স্ট্যান্ডার্ডের চেয়ে ভাল৷ পরবর্তী অ্যারোবিক অ্যাক্টিভেটেড স্লাজ জোন একটি সুরক্ষিত ভূমিকা পালন করেছে। অধিকন্তু, অ্যারোবিক জোনে এমবিবিআর ব্যবহার করে বর্জ্য জল শোধনাগারগুলি সাধারণত একযোগে নাইট্রিফিকেশন এবং ডেনিট্রিফিকেশন (এসএনডি) প্রদর্শন করে। যাইহোক, এই প্রকল্পে, অ্যারোবিক এমবিবিআর জোনে মোট অজৈব নাইট্রোজেন (টিআইএন) অপসারণ পরিলক্ষিত হয়নি, যা এই প্রকল্পে তুলনামূলকভাবে কম প্রভাবশালী সাবস্ট্রেট ঘনত্বের সাথে সম্পর্কিত হতে পারে।
সিস্টেমের নাইট্রিফিকেশন পারফরম্যান্সে স্থগিত বাহক যুক্ত করার প্রভাবের আরও তদন্ত করার জন্য, প্রথম পর্যায়ের অ্যানোক্সিক জোন বর্জ্য থেকে সুপারনাট্যান্ট নেওয়া হয়েছিল। নাইট্রিফিকেশন কর্মক্ষমতা পরীক্ষা প্রথম ধাপে বিশুদ্ধ স্লাজ, ফেজ II বিশুদ্ধ স্লাজ, ফেজ II বিশুদ্ধ বায়োফিল্ম, এবং ফেজ II সম্মিলিত বায়োফিল্ম-স্লাজ সিস্টেমে পরিচালিত হয়েছিল। প্রকৃত প্রকল্পের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ অবস্থার অধীনে (ক্যারিয়ার ফিল অনুপাত, স্লাজ ঘনত্ব, জলের তাপমাত্রা), সর্বোত্তম নাইট্রিফিকেশন কার্যকারিতা নির্ধারণের জন্য 6 মিগ্রা/লি. এ DO নিয়ন্ত্রিত। ফলাফল দেখানো হয়টেবিল 3. ফেজ I বিশুদ্ধ স্লাজ, ফেজ II বিশুদ্ধ স্লাজ, ফেজ II বিশুদ্ধ বায়োফিল্ম এবং ফেজ II সম্মিলিত বায়োফিল্ম{1}} স্লাজ সিস্টেমের জন্য নাইট্রিফিকেশন হার যথাক্রমে 0.104, 0.107, 0.158 এবং 0.267 kg/(m³·d), স্থগিত বাহক সংযোজন সিস্টেমের নাইট্রিফিকেশন কর্মক্ষমতা উন্নত করেছে। দ্বিতীয় ধাপের সম্মিলিত বায়োফিল্ম- স্লাজ সিস্টেমের নাইট্রিফিকেশন হার প্রথম ধাপের বিশুদ্ধ সক্রিয় স্লাজ সিস্টেমের 2.57 গুণে পৌঁছেছে। অধিকন্তু, বিশুদ্ধ বায়োফিল্ম লোড ইতিমধ্যে সক্রিয় স্লাজ লোডের চেয়ে বেশি ছিল, যা সিস্টেমের শক লোড প্রতিরোধের উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নতি করে। দ্বিতীয় পর্বের সম্মিলিত পদ্ধতিতে, বায়োফিল্ম নাইট্রিফিকেশনে 59.92% অবদান রেখেছিল, একটি প্রভাবশালী অবস্থান ধরে রেখেছে।
3.3 রেট্রোফিটের যৌক্তিকতা বিশ্লেষণ
এই রেট্রোফিটের জন্য সম্মিলিত বায়োফিল্ম-স্লাজ এমবিবিআর প্রক্রিয়া ব্যবহার করার যৌক্তিকতা বিশ্লেষণ করতে, ক্যারিয়ার সংযোজনের প্রভাব, সিস্টেমের শক লোড প্রতিরোধের এবং প্রবাহ বৃদ্ধি এবং বাহক সংযোজনের মধ্যে পারস্পরিক সম্পর্ক সম্পর্কিত গণনা করা হয়েছিল। যদি এই প্রকল্পের দ্বিতীয় পর্যায়টি পুনরুদ্ধার করা না হয় এবং প্রথাগত সক্রিয় স্লাজ প্রক্রিয়া ব্যবহার করা না হয়, ডিজাইন করা প্রভাব/প্রবাহিত এনএইচ₃-N এবং ফেজ I অ্যাক্টিভেটেড স্লাজের সর্বোত্তম ভলিউম্যাট্রিক নাইট্রিফিকেশন হার (DO=6 mg/L), গণনা করা বর্জ্যের পরিমাণ হবে NH5}54}। mg/L, বর্জ্যের মান পূরণ করতে ব্যর্থ। দ্বিতীয় পর্যায় সম্মিলিত সিস্টেম পরীক্ষা থেকে প্রাপ্ত সর্বোত্তম নাইট্রিফিকেশন হারের উপর ভিত্তি করে গণনা করা হলে, পরিকল্পিত প্রভাবক প্রবাহে, দ্বিতীয় পর্যায় সর্বাধিক প্রভাবশালী NH₃-এন ঘনত্ব 55 mg/L পর্যন্ত সহ্য করতে পারে, যা ডিজাইনের মানের 2.20 গুণ, উল্লেখযোগ্যভাবে সিস্টেমের শক লোডিং বাড়ায়। অতএব, এই রেট্রোফিটের জন্য MBBR ব্যবহার করা যুক্তিসঙ্গত এবং কার্যকরভাবে বর্জ্যের মানগুলির সাথে স্থিতিশীল সম্মতি নিশ্চিত করে। যদি প্রথম পর্যায়টিও এমবিবিআর প্রক্রিয়ার সাথে পুনরুদ্ধার করা হয়, পরিকল্পিত প্রভাবক/প্রবাহ দূষণকারী ঘনত্বের উপর ভিত্তি করে, চিকিত্সা প্রবাহ 1-গুণেরও বেশি বৃদ্ধি করা যেতে পারে, যা বর্জ্য জল শোধনাগারগুলিকে দ্রুত নগর উন্নয়নের সাথে মেলে এবং মসৃণ আপগ্রেড অর্জনের সম্ভাবনা প্রদান করে।
4 বায়োফিল্ম সংযুক্তি অবস্থা এবং মাইক্রোবিয়াল বিশ্লেষণ
এই প্রকল্পে স্থগিত ক্যারিয়ারের বায়োফিল্ম সংযুক্তি দেখানো হয়েছেচিত্র 6. বায়োফিল্ম বাহকগুলির ভিতরের পৃষ্ঠকে অভিন্নভাবে প্রলিপ্ত করে, ক্যারিয়ারের ছিদ্রগুলিতে ফ্লোকুলেন্ট উপাদান ছাড়াই ঘন। গড় বেধ ছিল (345.78 ± 74.82) μm। গড় বায়োফিল্ম বায়োমাস ছিল (18.87 ± 0.93) g/m², উদ্বায়ী সাসপেন্ডেড সলিডস (VSS)/SS অনুপাত 0.68 ± 0.02 এ স্থিতিশীল ছিল এবং গড় VSS ছিল (12.77 ± 0.61) g/m²।
মাইক্রোস্কোপিক দৃষ্টিকোণ থেকে সিস্টেম ট্রিটমেন্টের ক্ষমতার উপর MBBR রেট্রোফিটের বর্ধিত প্রভাব আরও অন্বেষণ করতে, 16S অ্যামপ্লিকন উচ্চ-থ্রুপুট সিকোয়েন্সিংয়ের জন্য ফেজ I অ্যাক্টিভেটেড স্লাজ, ফেজ II অ্যাক্টিভেটেড স্লাজ এবং বায়োফিল্মের নমুনা নেওয়া হয়েছিল। সিস্টেমের মধ্যে জিনাস স্তরে অণুজীবের আপেক্ষিক প্রাচুর্য দেখানো হয়েছেচিত্র 7.
স্থগিত ক্যারিয়ার বায়োফিল্মে প্রভাবশালী নাইট্রিফাইং জেনারা ছিল নাইট্রোস্পিরা এবং নাইট্রোসোমোনাস, যথাক্রমে 7.98% এবং 1.01% আপেক্ষিক প্রাচুর্য সহ। বিপরীতে, প্রথম এবং দ্বিতীয় পর্যায় সক্রিয় স্লাজের প্রভাবশালী নাইট্রিফাইং জেনাস ছিল নাইট্রোস্পিরা, যার আপেক্ষিক প্রাচুর্য যথাক্রমে 1.05% এবং 1.27%। নাইট্রোস্পিরা হল বর্জ্য জল শোধনাগারের সবচেয়ে সাধারণ নাইট্রিফাইং জেনাস। এর অনেক প্রজাতি সম্পূর্ণ অ্যামোনিয়া অক্সিডেশন (কমামক্স) ক্ষমতার অধিকারী বলে প্রমাণিত হয়েছে, যার অর্থ একটি একক অণুজীব অ্যামোনিয়া থেকে নাইট্রেট পর্যন্ত প্রক্রিয়াটি সম্পূর্ণ করতে পারে। এমবিবিআর প্রক্রিয়া, বায়োফিল্ম আকারে, নাইট্রোস্পিরার দক্ষ সমৃদ্ধি অর্জন করেছে, যার আপেক্ষিক প্রাচুর্য 7.58 গুণ বেশি সক্রিয় স্লাজে, সিস্টেম নাইট্রিফিকেশন কর্মক্ষমতা বৃদ্ধির জন্য একটি মাইক্রোস্কোপিক ভিত্তি প্রদান করে। এটিও লক্ষ্য করা যায় যে বায়োফিল্ম (ফেজ II) এর মতো একই সিস্টেম থেকে সক্রিয় স্লাজে নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়ার আপেক্ষিক প্রাচুর্য ফেজ I বিশুদ্ধ সক্রিয় স্লাজ সিস্টেমের তুলনায় সামান্য বেশি ছিল। এটি হতে পারে কারণ স্থগিত বাহক থেকে বায়োফিল্ম ঝরানো গতিশীল পুনর্নবীকরণের সময় সক্রিয় স্লাজকে টিকা দেয়, যা স্লাজে নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়ার আপেক্ষিক প্রাচুর্যকে বাড়িয়ে তোলে।
উভয় সিস্টেমে প্রভাবশালী ডিনাইট্রিফাইং জেনারাই প্রধানত সক্রিয় স্লাজে সমৃদ্ধ হয়েছিল এবং টেরিমোনাস, ফ্ল্যাভোব্যাকটেরিয়াম, ডেক্লোরোমোনাস, হাইফোমাইক্রোবিয়াম ইত্যাদি সহ গঠনে তুলনামূলকভাবে একই রকম ছিল। ফেজ I এবং ফেজ II-এ ডিনাইট্রিফাইং জেনারার আপেক্ষিক প্রাচুর্য ছিল 8.7%, 8.7%। একটি কার্যকরী দৃষ্টিকোণ থেকে, ডিনাইট্রিফিকেশন ছাড়াও, টেরিমোনাসের মধ্যে কিছু প্রজাতি অ্যানথ্রাসিন-পদার্থের মতো ক্ষয় করতে পারে; ফ্ল্যাভোব্যাকটেরিয়াম বায়োডিগ্রেডেবল প্লাস্টিককে (যেমন, PHBV) ক্ষয় করতে পারে; হাইফোমাইক্রোবিয়াম বিভিন্ন বিষাক্ত এবং কঠিন-জৈব যৌগগুলিকে ডিনাইট্রিফিকেশনের জন্য ব্যবহার করতে পারে, যেমন ডাইক্লোরোমেথেন, ডাইমিথাইল সালফাইড, মিথানল, ইত্যাদি। যদিও এই প্রকল্পটি উল্লেখযোগ্য ম্যাক্রোস্কোপিক SND প্রভাব প্রদর্শন করেনি, কিছু ডিনাইট্রিফাইং ফাংশনাল গ্রুপ এখনও স্থগিত ক্যারিয়ার বায়োফিল্মে পাওয়া গেছে, যার মধ্যে রয়েছে হাইফোমাইক্রোবিয়াম, ডেক্লোরোমোনাস, টেরিমোনাস এবং ওএলবি১৩, যার মোট অনুপাত ২.৭৮%। এটি ইঙ্গিত দেয় যে বায়োফিল্মটি একটি নির্দিষ্ট বেধে পৌঁছানোর পরে, ভিতরে গঠিত অ্যানোক্সিক/অ্যানেরোবিক মাইক্রোএনভায়রনমেন্টগুলি ডিনাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়াকে সমৃদ্ধ করার শর্ত সরবরাহ করতে পারে, এছাড়াও অ্যারোবিক এমবিবিআর জোনে SND হওয়ার সম্ভাবনাও সরবরাহ করে। তদ্ব্যতীত, প্রোটিনিক্লাস্টিকাম প্রথম এবং দ্বিতীয় পর্বের স্লাজের মধ্যে সনাক্ত করা হয়েছিল, যথাক্রমে 1.09% এবং 1.18% আপেক্ষিক প্রাচুর্য সহ। এই বংশের প্রোটিনসিয়াস পদার্থের পচন ও রূপান্তর করার ভালো ক্ষমতা রয়েছে। এর সমৃদ্ধি এই প্রকল্পের সংগ্রহ এলাকার মধ্যে অসংখ্য দুগ্ধজাত পণ্যের উদ্যোগের উপস্থিতির সাথে সম্পর্কিত হতে পারে।
উল্লেখযোগ্যভাবে, প্রথম ধাপে সক্রিয় স্লাজের ক্যান্ডিডেটাস মাইক্রোথ্রিক্সের আপেক্ষিক প্রাচুর্য 3.72% এ পৌঁছেছে। এটি সক্রিয় স্লাজের একটি সাধারণ ফিলামেন্টাস ব্যাকটেরিয়া, যা প্রায়শই স্লাজ বাল্কিংয়ের সাথে যুক্ত থাকে। যাইহোক, দ্বিতীয় পর্বের স্লাজ এবং বায়োফিল্মে এর আপেক্ষিক প্রাচুর্য ছিল যথাক্রমে মাত্র 0.57% এবং 1.03%। এমবিবিআর প্রক্রিয়ার সাথে রিট্রোফিটিং করার পরে, স্থগিত বাহকগুলির তরলকরণ ফিলামেন্টাস ব্যাকটেরিয়াতে একটি শিয়ারিং প্রভাব ফেলে, সক্রিয় স্লাজে ফিলামেন্টাস বাল্কিংয়ের সম্ভাবনা হ্রাস করে।
5 অর্থনৈতিক বিশ্লেষণ
এই রেট্রোফিটের আগে এবং পরে প্রতি ঘনমিটার প্রতি বিদ্যুৎ খরচ ছিল যথাক্রমে 0.227 kWh/m³ এবং 0.242 kWh/m³। 0.66 RMB/(kWh) বিদ্যুতের দামে, অপারেশনাল বিদ্যুতের খরচ ছিল 0.150 RMB/m³ এবং 0.160 RMB/m³। বিদ্যুতের খরচ বৃদ্ধির কারণ ছিল নতুন অ্যানোক্সিক জোন মিক্সিং এবং নতুন সেকেন্ডারি সেডিমেন্টেশন ট্যাঙ্ক থেকে অতিরিক্ত বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম। এই প্রকল্পে ব্যবহৃত ফসফরাস অপসারণ রাসায়নিকগুলি হল পলিফেরিক ক্লোরাইড (পিএফসি) এবং পলিঅ্যাক্রিলামাইড (পিএএম)। রেট্রোফিটের আগে এবং পরে ডোজ সামঞ্জস্যপূর্ণ ছিল: PFC ডোজ 2.21 t/d, খরচ 0.014 RMB/m³; PAM ডোজ 17.081 kg/d, খরচ 0.0028 RMB/m³। এই প্রকল্পটি সম্পূর্ণরূপে কার্বনের উৎসকে ব্যবহার করে কাঁচা প্রভাবে ডিনাইট্রিফিকেশনের জন্য। রেট্রোফিটের আগে বা পরে কোনও বাহ্যিক জৈব কার্বন উত্স যোগ করা হয়নি। রেট্রোফিটের আগে এবং পরে প্রতি ঘনমিটার প্রতি সরাসরি বিদ্যুৎ এবং রাসায়নিক খরচ ছিল যথাক্রমে 0.167 RMB/m³ এবং 0.177 RMB/m³।
6 উপসংহার এবং আউটলুক
(1) একটি দক্ষিণ বর্জ্য জল শোধনাগারের দ্বিতীয় পর্যায় এমবিবিআর প্রক্রিয়া ব্যবহার করে ক্ষমতা সম্প্রসারণ রেট্রোফিটের জন্য, জমির ঘাটতির মতো সমস্যাগুলিকে মোকাবেলা করার জন্য। রেট্রোফিটের পরে, চিকিত্সার প্রবাহ (3.02±0.46) ×10⁴ m³/d থেকে (5.31±0.76) ×10⁴ m³/d পর্যন্ত বৃদ্ধি পেয়েছে, যা-সিটু ক্ষমতা সম্প্রসারণে 76% অর্জন করেছে। সর্বাধিক কর্মক্ষম প্রবাহ ডিজাইনের মানের 1.52 গুণে পৌঁছেছে, যেখানে বর্জ্য নকশা স্রাবের মান থেকে স্থিরভাবে ভাল।
(2) জৈবিক পর্যায়ে এমবিবিআর প্রক্রিয়াটি এমবেড করার মাধ্যমে, অত্যন্ত দক্ষ এবং স্থিতিশীল NH₃-N অপসারণ করা হয়েছিল শীতের কম-তাপমাত্রার অবস্থার অধীনে, যদিও অ্যারোবিক এইচআরটি সক্রিয় স্লাজ প্রক্রিয়ার মাত্র 66.07% ছিল। MBBR জোন NH₃-N অপসারণে 99.46% অবদান রেখেছে। যদি দ্বিতীয় পর্যায়টি পুনরুদ্ধার করা না হয়, একই প্রবাহ এবং জলের গুণমানের অধীনে, বর্জ্য NH₃-N 5.55 mg/L-এ পৌঁছাত। অতএব, এই রেট্রোফিটের জন্য এমবিবিআর ব্যবহার করা প্রয়োজনীয় এবং যুক্তিসঙ্গত ছিল।
(3) স্থগিত ক্যারিয়ার বায়োফিল্ম কোর নাইট্রিফাইং জিনাস নাইট্রোস্পিরার সমৃদ্ধি প্রভাবকে বাড়িয়েছে। বায়োফিল্মে এর আপেক্ষিক প্রাচুর্য ছিল সক্রিয় স্লাজের তুলনায় 7.58 গুণ, যা সিস্টেমের নাইট্রিফিকেশন কর্মক্ষমতার উন্নতির জন্য একটি মাইক্রোস্কোপিক ভিত্তি প্রদান করে। অতিরিক্তভাবে, বায়োফিল্মে ডিনাইট্রিফাইং জেনারের সমৃদ্ধি SND সংঘটনের সম্ভাবনা প্রদান করে।
এই প্রকল্পটি সিটু ক্ষমতা বৃদ্ধির জন্য-সম্মিলিত বায়োফিল্ম-স্লাজ প্রক্রিয়া ব্যবহার করেছে। যাইহোক, সক্রিয় স্লাজ ধরে রাখা এবং পুনরুদ্ধারের মাধ্যমে প্রকৃত অপারেশন এখনও সীমিত, চিকিত্সার ক্ষমতার আরও বৃদ্ধি রোধ করে। বর্তমানে, খাঁটি বায়োফিল্ম প্রক্রিয়া বাস্তব প্রকল্পগুলিতে প্রয়োগ করা হয়েছে, সক্রিয় স্লাজ সম্পূর্ণরূপে পরিত্যাগ করে এবং কার্যকরী স্লাজ সীমাবদ্ধতা দ্বারা সীমাবদ্ধ নয়, দক্ষ দূষণকারী অপসারণের জন্য বায়োফিল্মের উচ্চ-লোড বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যবহার করে৷ এটি বর্জ্য জল শোধনাগারের নতুন নির্মাণ, সংস্কার বা সম্প্রসারণের জন্য একটি নতুন সমাধান প্রদান করে।