ডাব্লুডব্লিউটিপি এয়ারেশন সিস্টেমে শক্তি সঞ্চয় এবং কার্বন হ্রাস: পর্যালোচনা এবং প্রযুক্তিগত পদ্ধতি

বর্জ্য জল শোধনাগারে বায়ুচলাচল সিস্টেমের শক্তি সঞ্চয় এবং কার্বন হ্রাসের পর্যালোচনা

2020 সালের শেষ নাগাদ, চীনে 4,326টি মিউনিসিপ্যাল-স্তরের এবং তার উপরে বর্জ্য জল শোধনাগার (WWTP) ছিল, বার্ষিক 65.59 বিলিয়ন ঘনমিটার বর্জ্য জল শোধন করে, যার বার্ষিক বিদ্যুত খরচ হয় 33.77 বিলিয়ন কিলোওয়াট, যা মোট জাতীয় বিদ্যুতের 0.45%। 2020 সালে, "মিউনিসিপ্যাল ওয়েস্টওয়াটার ট্রিটমেন্ট প্ল্যান্টের জন্য দূষণকারীর স্রাব স্ট্যান্ডার্ড" (GB 18918-2002) গ্রেড A স্ট্যান্ডার্ড বাস্তবায়নকারী WWTP-এর জন্য প্রতি ঘনমিটার পানির ইউনিট বিদ্যুত খরচ ছিল 0.405 kWh/m³, এবং 0.375 kWh/m³ গ্রেডের জন্য এই মানগুলি বাস্তবায়ন করা হয় উন্নত দেশগুলির গড় তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি। যদিও চীনা ডব্লিউডব্লিউটিপি-তে গড় প্রভাবশালী দূষণকারী ঘনত্ব উন্নত দেশগুলির 50% এর কম, প্রতি দূষণকারী অপসারণ করা ইউনিট বিদ্যুৎ খরচ কমপক্ষে 100% বেশি। অতএব, চীনের WWTP-তে শক্তি সঞ্চয় এবং কার্বন হ্রাসের যথেষ্ট সম্ভাবনা রয়েছে।

WWTPs থেকে কার্বন নির্গমনের মধ্যে প্রত্যক্ষ এবং পরোক্ষ নির্গমন অন্তর্ভুক্ত। "নিম্ন-বর্জ্য জল শোধনাগারের কার্বন অপারেশন মূল্যায়নের প্রযুক্তিগত স্পেসিফিকেশন" (T/CAEPI 49-2022) অনুসারে, সরাসরি কার্বন নির্গমন প্রাথমিকভাবে CH₄, N₂O, এবং CO₂ কম ফসিল ফুয়েল থেকে গঠিত। পরোক্ষ নির্গমনগুলি ক্রয়কৃত বিদ্যুৎ, তাপ এবং রাসায়নিক পদার্থের সাথে জড়িত। জলবায়ু পরিবর্তনের আন্তঃসরকার প্যানেল (IPCC) দ্বারা সংজ্ঞায়িত হিসাবে, বর্জ্য জল চিকিত্সার জৈবিক অবক্ষয় প্রক্রিয়া থেকে নির্গত CO₂ কার্বন নির্গমন অ্যাকাউন্টিংয়ের অন্তর্ভুক্ত নয়। ডব্লিউডব্লিউটিপি-তে বিভিন্ন কার্বন নির্গমন উপাদানগুলির মধ্যে, বিদ্যুৎ খরচ সবচেয়ে বেশি অনুপাতে অবদান রাখে। জিয়াং ফুহাই এট আল।, 10টি WWTP-এর একটি নমুনার উপর ভিত্তি করে, কার্বন নির্গমনে বিদ্যুৎ খরচের অবদানের ওজন 31% থেকে 64% পর্যন্ত ছিল। হু জিয়াং এট আল।, চাওহু লেক অববাহিকায় 22টি WWTP বিশ্লেষণ করে, রিপোর্ট করেছেন যে বিদ্যুৎ খরচ থেকে কার্বন নির্গমনের পরিমাণ 61.55% থেকে 73.56%। প্রভাবের ঘনত্ব যত কম হবে এবং বর্জ্য পদার্থের মান যত বেশি হবে, সরাসরি কার্বন নির্গমনের অনুপাত তত বেশি হবে, বিশেষ করে বিদ্যুত খরচের কারণে। এয়ারেশন সিস্টেমগুলি একটি WWTP-এর মোট বিদ্যুতের 50% এর বেশি ব্যবহার করে। বায়ু চলাচল ব্যবস্থার কার্যকারিতা সরাসরি নাইট্রোজেন এবং ফসফরাস অপসারণকে প্রভাবিত করে। অত্যধিক বায়ুচলাচল বর্জ্য জলে অন্তঃসত্ত্বা কার্বন উত্সের অপ্রয়োজনীয় ব্যবহারের দিকে পরিচালিত করে, জৈবিক নাইট্রোজেন এবং ফসফরাস অপসারণের কার্যকারিতা হ্রাস করে, যার ফলে বাহ্যিক কার্বন উত্স এবং ফসফরাস অপসারণ রাসায়নিকের ডোজ বৃদ্ধি পায়, যার ফলে কার্বন নির্গমন রাসায়নিক থেকে কার্বন নির্গমন বৃদ্ধি পায়। ফলস্বরূপ, বায়ুচলাচল সিস্টেমে শক্তি সঞ্চয় WWTP-তে কার্বন হ্রাসের চাবিকাঠি, যা বায়ুচলাচল সিস্টেমের শক্তি-সাশ্রয়ী প্রযুক্তির গবেষণাকে অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ করে তোলে।

1. চীনা WWTP-এর বায়ুচলাচল সিস্টেমে উচ্চ শক্তি খরচের কারণ

1.1 প্রকৃত প্রভাব লোড ডিজাইন লোডের চেয়ে কম

কম প্রভাবশালী লোডের মধ্যে নিম্ন প্রবাহ হার এবং কম দূষণকারী ঘনত্ব উভয়ই অন্তর্ভুক্ত। এটি অত্যধিক বায়ুচলাচলের একটি প্রাথমিক কারণ। অতিরিক্ত-বায়ুকরণ শুধুমাত্র বিদ্যুতের খরচ বাড়ায় না বরং বর্জ্য জলে অন্তঃসত্ত্বা কার্বন উত্সকে অত্যধিকভাবে হ্রাস করে এবং অ্যানেরোবিক এবং অ্যানোক্সিক ট্যাঙ্কগুলিতে দ্রবীভূত অক্সিজেনের ঘনত্ব বাড়ায়, নাইট্রোজেন এবং ফসফরাস অপসারণকে ব্যাহত করে৷ এটি কার্বন উত্স এবং ফসফরাস অপসারণ রাসায়নিকের বর্ধিত ডোজ প্রয়োজন, সংশ্লিষ্ট কার্বন নির্গমন বাড়ায়।

1.1.1 নিম্ন প্রবাহ হার

সাধারণত, ডব্লিউডব্লিউটিপি-র নির্মাণের পর প্রাথমিক বছরগুলিতে, নগর উন্নয়ন বা নর্দমা নেটওয়ার্ক নির্মাণে পিছিয়ে থাকার কারণে প্রভাব প্রবাহ প্রায়শই নকশার ক্ষমতায় পৌঁছাতে ব্যর্থ হয়। অধিকন্তু, সম্মিলিত পয়ঃনিষ্কাশন ব্যবস্থার এলাকা বা অঞ্চলে যেখানে মারাত্মক ঝড়ের জল এবং নর্দমা মিশ্রিত হয়, শুষ্ক-আবহাওয়া প্রবাহ আর্দ্র-আবহাওয়া প্রবাহের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম, ফলে বড় প্রবাহের ওঠানামা হয়। এটি আরও সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ এবং বায়ুচলাচল হার নিয়ন্ত্রণের দাবি করে; অন্যথায়, কম-প্রবাহের সময় অতিরিক্ত-বায়ুকরণ সাধারণ ব্যাপার, যা কার্বন, নাইট্রোজেন এবং ফসফরাস অপসারণের কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করে এবং বিদ্যুৎ ও রাসায়নিক খরচ উভয়ই বৃদ্ধি করে।চিত্র 1শুষ্ক এবং আর্দ্র ঋতুর মধ্যে চাংশা শহরের বর্জ্য জল চিকিত্সার পরিমাণের তারতম্য দেখায়। শুষ্ক মৌসুমের তুলনায় ভেজা-ঋতু চিকিত্সার পরিমাণ 30%–40% বেশি। চিকিত্সা ভলিউমের ঋতু ওঠানামা আরো সুনির্দিষ্ট বায়ুচলাচল সিস্টেম নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন.

1.1.2 কম প্রভাবশালী ঘনত্ব

চীনের মিউনিসিপ্যাল ​​ডব্লিউডব্লিউটিপি-তে প্রকৃত প্রভাবশালী দূষণকারী ঘনত্ব সাধারণত নকশার মানের তুলনায় অনেক কম। WWTP ডিজাইনে, প্রভাবশালী গুণমান সাধারণত মধ্য-থেকে-দীর্ঘ-সম্পূর্ণ নর্দমা নেটওয়ার্কের অনুমানের উপর ভিত্তি করে। "স্ট্যান্ডার্ড ফর ডিজাইন অফ আউটডোর ওয়েস্টওয়াটার ইঞ্জিনিয়ারিং" (GB 50014-2021) অনুসারে, গার্হস্থ্য বর্জ্য জলের জন্য পাঁচ-দিনের জৈব রাসায়নিক অক্সিজেনের চাহিদা (BOD₅) গণনা করা হয় 40-60 g/(person·d), সাধারণত গ্রহণ করা হয় 40 g/d)। বেশিরভাগ শহরে মাথাপিছু বর্জ্য জল 200-350 L/(ব্যক্তি·d) নির্গমনের সাথে, ডিজাইন BOD₅ ঘনত্ব সাধারণত 110 থেকে 200 mg/L পর্যন্ত হয়ে থাকে। পরিসংখ্যান দেখায় যে চীনের 68% WWTP-এর প্রকৃত বার্ষিক গড় প্রভাব BOD₅ 100 mg/L এর নিচে, যেখানে 40% এর বার্ষিক গড় 50 mg/L এর নিচে। প্রভাবশালী ঘনত্ব বনাম প্রয়োজনীয় বায়ুচলাচলের দৃষ্টিকোণ থেকে, বেশিরভাগ চাইনিজ WWTP-তে "ছোট কার্টের জন্য বড় আকারের মোটর" পরিস্থিতি-উচ্চ ক্ষমতার ব্লোয়ারগুলির সাথে কনফিগার করা বায়ুচালন সিস্টেম রয়েছে যখন প্রকৃত বায়ুর চাহিদা কম থাকে। এই কনফিগারেশন সহজেই অতিরিক্ত বায়ুচলাচল এবং বর্ধিত শক্তি খরচের দিকে পরিচালিত করে।

1.2 বায়ু চলাচলের সরঞ্জামের পরিমাণের অযৌক্তিক কনফিগারেশন

ঘন ঘন কম লোড অপারেশনাল অবস্থার জন্য হিসাব না করার কারণে অনেক WWTPs অযৌক্তিকভাবে বায়ুচালিত সরঞ্জাম ইউনিটের সংখ্যা কনফিগার করেছে। উদাহরণস্বরূপ, অনেক ছোট এবং মাঝারি- আকারের WWTP সাধারণত ব্লোয়ার রুম ডিজাইনে "2 ডিউটি ​​+ 1 স্ট্যান্ডবাই" (মোট 3) সেটআপে ব্লোয়ারগুলিকে কনফিগার করে, যা নকশা প্রবাহ এবং গুণমানের শর্তে সর্বোত্তম। যাইহোক, কম প্রভাবশালী লোড অবস্থার অধীনে, এমনকি একটি ব্লোয়ারকে এর ন্যূনতম আউটপুটে চালানোর ফলে অতিরিক্ত -বাতাস এবং বিদ্যুত খরচ বেড়ে যেতে পারে। পরিবর্তনশীল ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভ (VFD) বা অন্যান্য উপায়ে বায়ু সরবরাহ কমানোর জন্য ইনস্টল করার সময় অতিরিক্ত বায়ুচলাচল এড়ানো যায়, এই ব্যবস্থাগুলি ব্লোয়ার অপারেশনকে এর উচ্চ{10}}দক্ষতা জোন থেকে দূরে সরিয়ে দিতে পারে, দক্ষতা হ্রাস করে এবং শক্তির অপচয় করে। সাধারণত কম প্রভাবশালী ঘনত্বের পরিপ্রেক্ষিতে, স্বতন্ত্র ইউনিটের ক্ষমতা হ্রাস করার সাথে সাথে ব্লোয়ারের সংখ্যা বাড়ানোর মতো কৌশলগুলিকে কম লোডের সময়{{12}এয়ার চাহিদা নিয়ন্ত্রণের চাহিদা মেটাতে বিবেচনা করা উচিত। ঐতিহাসিকভাবে, সীমিত বাজেট এবং আমদানি করা উচ্চ-পারফরম্যান্স ব্লোয়ারের উচ্চ খরচ কম-ইউনিট কনফিগারেশনের দিকে পরিচালিত করে। গার্হস্থ্য উচ্চ{17}}পারফরম্যান্স ব্লোয়ার প্রযুক্তির পরিপক্কতা এবং কম খরচে, শক্তি সঞ্চয় এবং কার্বন হ্রাস অর্জনের জন্য ব্লোয়ার কনফিগারেশন অপ্টিমাইজ করার জন্য পরিস্থিতি এখন অনুকূল।

1.3 বায়ু চলাচলের সরঞ্জামের কম দক্ষতা

কিছু পুরানো WWTP, তাদের সময়ের প্রযুক্তির সাহায্যে তৈরি, কম-দক্ষতা, উচ্চ-শক্তি-ব্যবহারের বায়বীয় যন্ত্রপাতি নিযুক্ত করে। বর্তমান প্রযুক্তিগত এবং শক্তি দক্ষতার মান অনুসারে, রুট ব্লোয়ার, মাল্টি-স্টেজ লো-স্পিড সেন্ট্রিফিউগাল ব্লোয়ার, ডিস্ক এয়ারেটর, এবং ব্রাশ এয়ারেটরগুলির মতো সরঞ্জামগুলিকে কম-দক্ষতা হিসাবে বিবেচনা করা হয়, সাধারণত 40% থেকে 65% পর্যন্ত কম দক্ষতা}40%{15} থেকে কম উচ্চ-গতির কেন্দ্রাতিগ ব্লোয়ার। অধিকন্তু, ডাব্লুডব্লিউটিপি-তে অ্যানেরোবিক-অ্যানোক্সিক-অক্সিক (A₂/O) বা অ্যানোক্সিক-অক্সিক (A/O) প্রক্রিয়ায় সূক্ষ্ম-বাবল ডিফিউজড অ্যায়ারেশন ব্যবহার করে, ডিফিউজারের বার্ধক্য বা আটকে থাকা অক্সিজেন ট্রান্সফারের কার্যকারিতা হ্রাস করে এবং ব্লু-এর শক্তি বৃদ্ধি করে খরচ

1.4 জৈবিক ট্যাঙ্কে মিক্সারগুলির অযৌক্তিক কনফিগারেশন

সারফেস এয়ারেটর সহ অক্সিডেশন ডিচে, সরঞ্জামগুলি বায়ুচলাচল এবং মিশ্রন/পুশিং ফাংশন উভয়ই পরিবেশন করে। এটি নকশা লোড অবস্থার অধীনে একটি যুক্তিসঙ্গত নকশা. যাইহোক, কম-লোড অবস্থার অধীনে, বায়ুচলাচল কমানো বা বন্ধ করা প্রয়োজন হতে পারে, কিন্তু স্লাজ স্থির বা তরল-কঠিন পৃথকীকরণ রোধ করতে, পর্যাপ্ত প্রবাহ বেগ বজায় রাখতে হবে, বায়ুচালন চালিয়ে যেতে বাধ্য করা এবং অতিরিক্ত বায়ুচলাচল, দুর্বল পুষ্টি অপসারণ এবং শক্তি ছিল। কম লোডে আরও শক্তির-দক্ষ অপারেশনের জন্য, অক্সিডেশন ডিচগুলিকে সঠিকভাবে কনফিগার করা সাবমার্সিবল মিক্সার দিয়ে সজ্জিত করা উচিত।

A₂/O এবং A/O প্রসেসে, অ্যারোবিক ট্যাঙ্কগুলি সাধারণত সূক্ষ্ম-বাবল ডিফিউজার দিয়ে ঢেকে দেওয়া হয় ডেডিকেটেড মিক্সার ছাড়াই, বসতি রোধ করতে পর্যাপ্ত বায়ুচলাচলের উপর নির্ভর করে। কম লোডের অধীনে, বায়ুচলাচল হ্রাস করা বা অতিরিক্ত বায়ুচলাচল এড়াতে বিরতিমূলক বায়ুচলাচল প্রয়োগ করা সহজে কাদা স্থির হতে পারে, চিকিত্সাকে প্রভাবিত করে। কম লোডে আরও দক্ষতার সাথে কাজ করার জন্য, A₂/O এবং A/O অ্যারোবিক ট্যাঙ্কগুলিকে উপযুক্ত মিক্সার যোগ করার কথা বিবেচনা করা উচিত।

2. WWTP বায়ুচলাচল সিস্টেমে শক্তি সঞ্চয় এবং কার্বন হ্রাসের জন্য প্রযুক্তিগত পদ্ধতি

2.1 উচ্চ-দক্ষতা বাতান সরঞ্জাম দিয়ে প্রতিস্থাপন

WWTP-গুলি এখনও কম-দক্ষতার সরঞ্জাম যেমন রুট ব্লোয়ার, মাল্টি-স্টেজ লো-স্পিড সেন্ট্রিফিউগাল ব্লোয়ার, ডিস্ক এয়ারেটর, বা ব্রাশ এয়ারেটর, বা গুরুতর বয়স্ক এবং অদক্ষ যন্ত্রপাতি ব্যবহার করে, তাদের শক্তি থেকে শক্তি দক্ষতা মূল্যায়ন করা উচিত-{3}}{4} সময় সাশ্রয়ী এবং কার্বন-সংরক্ষণের সাথে প্রতিস্থাপন করা নতুন, উচ্চ-দক্ষতা মডেল। বর্তমানে, উচ্চ-স্পিড ব্লোয়ার যেমন একক-স্টেজ হাই-স্পিড সেন্ট্রিফিউগাল ব্লোয়ার, ম্যাগনেটিক বিয়ারিং ব্লোয়ার, এবং বড় WWTP-তে ব্যবহৃত এয়ার বিয়ারিং ব্লোয়ারগুলি সাধারণত 80% এবং 85% এর মধ্যে গর্ব করে। যাইহোক, বাজারে বর্তমানে ছোট-ক্ষমতা উচ্চ-স্পিড সেন্ট্রিফিউগাল ব্লোয়ার পণ্যের অভাব রয়েছে৷ 2,000 m³/d এর নিচের ক্ষমতা সম্পন্ন WWTP গুলি এখনও রুট ব্লোয়ারের মতো কম দক্ষ সরঞ্জামের উপর নির্ভর করে, যার কার্যকারিতা সাধারণত 40% থেকে 65% এর মধ্যে থাকে, যা উন্নতির উল্লেখযোগ্য সম্ভাবনা নির্দেশ করে। তাই, ছোট ডাব্লুডাব্লিউটিপি-তে শক্তি সাশ্রয় এবং কার্বন হ্রাসের জন্য আরও দক্ষ ছোট-উপকরণ তৈরি করা অর্থবহ৷

2.2 সারফেস এয়ারেশন থেকে ফাইন-বাবল ডিফিউজড এয়ারেশনে রূপান্তর

উপযুক্ত জলের গভীরতা দেওয়া হলে, সূক্ষ্ম-বাবল বিচ্ছুরিত বায়ুচলাচল পৃষ্ঠের বায়ুচলাচলের চেয়ে বেশি শক্তি-দক্ষ। অক্সিডেশন ডিচগুলিকে পৃষ্ঠ থেকে সূক্ষ্ম-বাবল ডিফিউজড এয়ারেশনে রূপান্তর করলে ভাল শক্তি-সাশ্রয়ী ফলাফল পাওয়া যায়। বাস্তবায়িত রেট্রোফিট প্রকল্প থেকে, এই ধরনের রূপান্তরগুলি শুধুমাত্র উল্লেখযোগ্য শক্তি সঞ্চয়ই করে না বরং জৈবিক পুষ্টি অপসারণের দক্ষতাও উন্নত করে। চেন চাও-এর গবেষণায় উল্লেখ করা হয়েছে যে একটি WWTP রূপান্তরিত হওয়ার পর, মোট বিদ্যুতের ব্যবহার 24.7% হ্রাস পেয়েছে, যেখানে অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেন, সিওডি এবং মোট ফসফরাস অপসারণের হার যথাক্রমে 30.39%, 5.39% এবং 2.09% বৃদ্ধি পেয়েছে। Xie Jici et al. জৈবিক পুষ্টি অপসারণের দক্ষতার উল্লেখযোগ্য উন্নতি সহ, অনুরূপ রূপান্তরের পরে 0.09–0.12 kWh/m³ শক্তি সঞ্চয়ের রিপোর্ট করা হয়েছে। সূক্ষ্ম-বাবল বায়ুচলাচলের মধ্যে, অক্সিজেন স্থানান্তর দক্ষতা রৈখিকভাবে ইতিবাচকভাবে জলের গভীরতার সাথে সম্পর্কযুক্ত। একটি নির্দিষ্ট সমালোচনামূলক গভীরতার নীচে, এর কার্যকারিতা পৃষ্ঠের বায়ুচলাচলের চেয়ে কম হতে পারে। সাধারণত, 4 মিটারের বেশি জলের গভীরতা অক্সিডেশন ডিচগুলিকে সূক্ষ্ম-বাবল ডিফিউজড এয়ারেশনে রূপান্তর করার জন্য একটি উপযুক্ত অবস্থা বলে মনে করা হয়।

3. WWTP বায়ুচলাচল সিস্টেমে শক্তি সঞ্চয় এবং কার্বন হ্রাসের জন্য প্রযুক্তিগত পদ্ধতি

3.1 উচ্চ-দক্ষতা বাতায়নের সরঞ্জাম দিয়ে প্রতিস্থাপন

WWTP-গুলি এখনও কম-দক্ষতার সরঞ্জাম যেমন রুট ব্লোয়ার, মাল্টি-স্টেজ লো-স্পিড সেন্ট্রিফিউগাল ব্লোয়ার, ডিস্ক এয়ারেটর, বা ব্রাশ এয়ারেটর, বা গুরুতর বয়স্ক এবং অদক্ষ যন্ত্রপাতি ব্যবহার করে, তাদের শক্তি থেকে শক্তি দক্ষতা মূল্যায়ন করা উচিত-{3}}{4} সময় সাশ্রয়ী এবং কার্বন-সংরক্ষণের সাথে প্রতিস্থাপন করা নতুন, উচ্চ-দক্ষতা মডেল। বর্তমানে, উচ্চ-স্পিড ব্লোয়ার যেমন একক-স্টেজ হাই-স্পিড সেন্ট্রিফিউগাল ব্লোয়ার, ম্যাগনেটিক বিয়ারিং ব্লোয়ার, এবং বড় WWTP-তে ব্যবহৃত এয়ার বিয়ারিং ব্লোয়ারগুলি সাধারণত 80% এবং 85% এর মধ্যে গর্ব করে। যাইহোক, বাজারে বর্তমানে ছোট-ক্ষমতা উচ্চ-স্পিড সেন্ট্রিফিউগাল ব্লোয়ার পণ্যের অভাব রয়েছে৷ 2,000 m³/d এর নিচের ক্ষমতা সম্পন্ন WWTP গুলি এখনও রুট ব্লোয়ারের মতো কম দক্ষ সরঞ্জামের উপর নির্ভর করে, যার কার্যকারিতা সাধারণত 40% থেকে 65% এর মধ্যে থাকে, যা উন্নতির উল্লেখযোগ্য সম্ভাবনা নির্দেশ করে। তাই, ছোট ডাব্লুডাব্লিউটিপি-তে শক্তি সাশ্রয় এবং কার্বন হ্রাসের জন্য আরও দক্ষ ছোট-উপকরণ তৈরি করা অর্থবহ৷

3.2 সারফেস এয়ারেশন থেকে ফাইন-বাবল ডিফিউজড অ্যারেশনে রূপান্তর

উপযুক্ত জলের গভীরতা দেওয়া হলে, সূক্ষ্ম-বাবল বিচ্ছুরিত বায়ুচলাচল পৃষ্ঠের বায়ুচলাচলের চেয়ে বেশি শক্তি-দক্ষ। অক্সিডেশন ডিচগুলিকে পৃষ্ঠ থেকে সূক্ষ্ম-বাবল ডিফিউজড এয়ারেশনে রূপান্তর করলে ভাল শক্তি-সাশ্রয়ী ফলাফল পাওয়া যায়। বাস্তবায়িত রেট্রোফিট প্রকল্প থেকে, এই ধরনের রূপান্তরগুলি শুধুমাত্র উল্লেখযোগ্য শক্তি সঞ্চয়ই করে না বরং জৈবিক পুষ্টি অপসারণের দক্ষতাও উন্নত করে। চেন চাও-এর গবেষণায় উল্লেখ করা হয়েছে যে একটি WWTP রূপান্তরিত হওয়ার পর, মোট বিদ্যুতের ব্যবহার 24.7% হ্রাস পেয়েছে, যেখানে অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেন, সিওডি এবং মোট ফসফরাস অপসারণের হার যথাক্রমে 30.39%, 5.39% এবং 2.09% বৃদ্ধি পেয়েছে। Xie Jici et al. জৈবিক পুষ্টি অপসারণের দক্ষতার উল্লেখযোগ্য উন্নতি সহ, অনুরূপ রূপান্তরের পরে 0.09–0.12 kWh/m³ শক্তি সঞ্চয়ের রিপোর্ট করা হয়েছে। সূক্ষ্ম-বাবল বায়ুচলাচলের মধ্যে, অক্সিজেন স্থানান্তর দক্ষতা রৈখিকভাবে ইতিবাচকভাবে জলের গভীরতার সাথে সম্পর্কযুক্ত। একটি নির্দিষ্ট সমালোচনামূলক গভীরতার নীচে, এর কার্যকারিতা পৃষ্ঠের বায়ুচলাচলের চেয়ে কম হতে পারে। সাধারণত, 4 মিটারের বেশি জলের গভীরতা অক্সিডেশন ডিচগুলিকে সূক্ষ্ম-বাবল ডিফিউজড এয়ারেশনে রূপান্তর করার জন্য একটি উপযুক্ত অবস্থা বলে মনে করা হয়।

3.3 বিরতিহীন বায়ুচলাচল প্রযুক্তি

কম প্রভাবশালী ঘনত্ব সহ WWTP-এর জন্য, ক্রমাগত-প্রবাহ বিরতিহীন বায়ুচলাচল কার্যকরভাবে দুর্বল পুষ্টি অপসারণ এবং অতিরিক্ত বায়ুচলাচলের কারণে উচ্চ শক্তি খরচের সমস্যার সমাধান করে। এটিতে অবিচ্ছিন্ন প্রভাব এবং বর্জ্য প্রবাহ জড়িত থাকে যখন বায়ুচলাচল সিস্টেম বায়ুচলাচল চালু/বন্ধ চক্রে কাজ করে। অক্সিডেশন খাদে নাইট্রোজেন অপসারণের জন্য 1986 সালের ARAKI et al এর গবেষণার পর, অনেক পণ্ডিত পরীক্ষামূলক গবেষণা পরিচালনা করেছেন। Hou Hongxun et al. একটি 100,000 m³/d WWTP-তে একটি পূর্ণ-স্কেল ট্রায়াল পরিচালনা করেছে একটি অক্সিডেশন খাদে ক্রমাগত-প্রবাহ বিরতিহীন বায়ুচলাচল ব্যবহার করে, মোট নাইট্রোজেন অপসারণে 20% বৃদ্ধি, মোট ফসফরাস অপসারণে 49% বৃদ্ধি, এবং মোট 21% পুনঃসঞ্চালন শক্তি উদ্ভিদ। He Quan et al., 40,000 m³/d WWTP অক্সিডেশন ডিচ ট্রায়ালে 2-ঘন্টা অন/2-অফ সাইকেল ব্যবহার করে, দেখেছেন যে ক্রমাগত বায়ুচলাচলের তুলনায়, বিরতিহীন বায়ুচলাচল বায়ুচলাচল শক্তিতে 42% সঞ্চয় করে, মোট নাইট্রোজেন অপসারণ এবং 96% দ্বারা মোট নাইট্রোজেন অপসারণ করে। 6.9% শীতকালে কম-তাপমাত্রার অবস্থার মধ্যে। Zheng Wanlin et al., 40,000 m³/d WWTP A₂/O প্রক্রিয়া ট্রায়ালে 3-ঘন্টা অন/3-ঘণ্টা বন্ধ চক্র ব্যবহার করে, 18.3% বিদ্যুৎ খরচ সাশ্রয় করার সাথে সাথে স্থিতিশীল মান-সম্মত বর্জ্য গুণমান বজায় রাখে। বর্তমানে, অবিচ্ছিন্ন-প্রবাহ বিরতিমূলক বায়ুচলাচলের সম্পূর্ণ-স্কেল অ্যাপ্লিকেশনগুলি এখনও সীমিত, বেশ কয়েকটি প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ বাকি রয়েছে।

A₂/O প্রক্রিয়াগুলির জন্য সূক্ষ্ম-বাবল বায়ুচলাচল ব্যবহার করে, দুটি কারণ বিস্তৃত বায়ুচলাচলকে সীমিত করে। প্রথমত, উচ্চ-গতির সেন্ট্রিফিউগাল ব্লোয়ারগুলি শুরু করার সময় উচ্চ-ডেসিবেল, তীক্ষ্ণ শব্দ তৈরি করে; বিরতিহীন অপারেশনের জন্য ঘন ঘন সাইকেল চালানো শব্দ দূষণ সৃষ্টি করে। দ্বিতীয়ত, চৌম্বক/এয়ার বিয়ারিং ব্লোয়ারগুলির জন্য ঘন ঘন শুরু-স্টপ সাইকেলগুলির কারণে যোগাযোগহীন বিয়ারিংগুলি বারবার আবাসনের সাথে যোগাযোগ করে, যার ফলে সহজেই বিয়ারিং ক্ষতি হয়, ব্যর্থতার হার বেড়ে যায় এবং জীবনকাল হ্রাস পায়।

অক্সিডেশন ডিচ বা A₂/O প্রক্রিয়াগুলিতে বিরতিহীন বায়ুচলাচল প্রয়োগ করার সময়, নন-বায়ুকরণ সময়কালে পর্যাপ্ত মিশ্রণের বেগ নিশ্চিত করতে হবে, সম্ভাব্যভাবে স্লাজ নিষ্পত্তি রোধ করতে অতিরিক্ত মিক্সারের প্রয়োজন হয়। অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেনের ঘনত্ব দ্রুত বাড়তে পারে নন-বায়ুকরণের সময়, তাৎক্ষণিক মাত্রাতিরিক্ত হওয়ার ঝুঁকি নিয়ে। তাই, তাৎক্ষণিক অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেনের মাত্রা এড়ানোর সাথে সাথে বৈজ্ঞানিকভাবে বায়ুচলাচল চক্র সেট এবং সামঞ্জস্য করার জন্য, শক্তি সঞ্চয় এবং দূষণকারী অপসারণের উন্নতির জন্য আরও গবেষণা প্রয়োজন।

সম্ভাব্য তাৎক্ষণিক অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেন বাড়ার বিষয়ে WWTP-এর উদ্বেগ বিরতিহীন বায়ুচলাচলের ব্যাপক প্রয়োগের ক্ষেত্রে একটি প্রধান বাধা। জানুয়ারী 2022-এ, বাস্তুশাস্ত্র ও পরিবেশ মন্ত্রক GB 18918-2002-এর একটি খসড়া সংশোধনের বিষয়ে একটি পরামর্শ জারি করেছে, প্রাথমিকভাবে একক পরিমাপের জন্য সর্বাধিক অনুমোদিত সীমা যুক্ত করার প্রস্তাব করেছে। এই প্রস্তাবিত একক পরিমাপের সীমাগুলি মূল দৈনিক গড় সীমার তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি, যখন দৈনিক গড় অপরিবর্তিত থাকে। উদাহরণস্বরূপ, গ্রেড A স্ট্যান্ডার্ডের জন্য, 10 mg/L (12 ডিগ্রির নিচে 15 mg/L) একটি একক পরিমাপ গ্রহণযোগ্য হবে যদি দৈনিক গড় 5 mg/L (12 ডিগ্রির নিচে 8 mg/L) থাকে। বাস্তবায়িত হলে, এই সংশোধনী অক্সিডেশন ডিচ প্রক্রিয়ায় এর প্রয়োগকে সহজতর করে, বিরতিহীন বায়ুচলাচল থেকে তাত্ক্ষণিক মাত্রাতিরিক্ততা সংক্রান্ত নিয়ন্ত্রক উদ্বেগগুলিকে সমাধান করতে সাহায্য করতে পারে।

3.4 সুনির্দিষ্ট বায়ুচলাচল প্রযুক্তি

WWTP প্রবাহের হার এবং প্রভাবশালী ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে ওঠানামা করে, এমনকি সারা দিন ধরে, পরিবর্তনশীল বায়ুর চাহিদা সৃষ্টি করে। শুধুমাত্র ম্যানুয়াল অভিজ্ঞতার উপর নির্ভর করা-ভিত্তিক সমন্বয় সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণকে কঠিন করে তোলে এবং বর্জ্য মানের স্থিতিশীলতার সাথে আপস করতে পারে। বড় তথ্য এবং কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার অগ্রগতির সাথে, সুনির্দিষ্ট বায়ুচলাচলের ধারণাটি আবির্ভূত হয়েছে। কিছু ডাব্লুডব্লিউটিপি-তে সুনির্দিষ্ট বায়ুচলাচল প্রযুক্তি প্রয়োগ করা হয়েছে, সাধারণত বায়ু চলাচল ব্যবস্থায় 10%-20% শক্তি সঞ্চয় করে। অন্যান্য প্রক্রিয়া পরিবর্তনের সাথে সুনির্দিষ্ট বায়ুচলাচল একত্রিত করলে ভালো ফলাফল পাওয়া যায়। ঝু জি এট আল। একটি মাল্টি-পর্যায়ে A/O প্রক্রিয়া WWTP-তে সুনির্দিষ্ট বায়ুচলাচল পুনরুদ্ধার প্রয়োগ করেছে, যা বায়ুচলাচল ব্যবস্থায় 49.8% শক্তি সঞ্চয় করেছে। সুনির্দিষ্ট এবং বুদ্ধিমান বায়ুচলাচল শক্তি সঞ্চয় এবং কার্বন হ্রাসের জন্য গুরুত্বপূর্ণ ভবিষ্যতের দিক নির্দেশ করে। বর্তমান সীমাবদ্ধতাগুলি এই সিস্টেমগুলির জন্য ডেটা অধিগ্রহণ এবং বিশ্লেষণের বাস্তব-সময় ক্ষমতা এবং নির্ভুলতায় বিদ্যমান। ব্লোয়ার এবং ভালভের সঠিক নিয়ন্ত্রণ এবং সঠিক বায়ু বিতরণে প্রকৃত-সময়ে আরও প্রযুক্তিগত অগ্রগতির প্রয়োজন।

4. উপসংহার

বায়ুচলাচল সিস্টেমে শক্তি সঞ্চয় WWTP-তে কার্বন হ্রাসের চাবিকাঠি। চীনা WWTP এয়ারেশন সিস্টেমে উচ্চ শক্তি খরচের প্রাথমিক কারণ হল কম প্রভাবশালী লোড, যা সহজেই অতিরিক্ত{1}}বায়ুকরণ, বিদ্যুৎ অপচয় এবং শক্তি এবং রাসায়নিক উভয় থেকে কার্বন নিঃসরণ বাড়ায়। অন্যান্য কারণের মধ্যে রয়েছে বার্ধক্য/নিম্ন-দক্ষতা সরঞ্জাম এবং বায়ুচলাচল এবং মিশ্রণ সরঞ্জামের অযৌক্তিক কনফিগারেশন। শক্তি সঞ্চয় এবং কার্বন হ্রাস অর্জনের কার্যকরী উপায়গুলির মধ্যে রয়েছে নিম্ন-দক্ষতাকে উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন বায়ুচলাচল সরঞ্জাম দিয়ে প্রতিস্থাপন করা, পৃষ্ঠকে সূক্ষ্ম-বাবল ডিফিউজড এয়ারেশনে রূপান্তর করা, এবং ক্রমাগত-প্রবাহ বিরতিহীন বায়ুচলাচল এবং সুনির্দিষ্ট বায়ুচলাচলের মতো প্রযুক্তি প্রয়োগ করা।