তাপবিদ্যুৎ কেন্দ্রের পানি শোধনে পিএসি-এর প্রয়োগ প্রভাব

১. মেক-আপ ওয়াটারের প্রাক-প্রস্তুতি

প্রাকৃতিক জলাশয়ে প্রায়শই কাদা, কাদামাটি, হিউমাস এবং অন্যান্য ভাসমান পদার্থ ও কলয়েডীয় অপদ্রব্য এবং ব্যাকটেরিয়া, ছত্রাক, শৈবাল, ভাইরাস ও অন্যান্য অণুজীব থাকে। জলে এদের একটি নির্দিষ্ট স্থিতিশীলতা রয়েছে এবং এটিই জলের ঘোলাটে ভাব, রঙ ও গন্ধের প্রধান কারণ। এই অতিরিক্ত জৈব পদার্থগুলো আয়ন এক্সচেঞ্জারে প্রবেশ করে, রেজিনকে দূষিত করে, রেজিনের বিনিময় ক্ষমতা কমিয়ে দেয় এবং এমনকি লবণ পরিশোধন ব্যবস্থার নির্গত জলের গুণমানকেও প্রভাবিত করে। জমাটবদ্ধকরণ শোধন, অধঃক্ষেপণ পরিশোধন এবং পরিস্রাবণ শোধনের প্রধান উদ্দেশ্য হলো এই অপদ্রব্যগুলো অপসারণ করা, যাতে জলে ভাসমান পদার্থের পরিমাণ ৫ মিলিগ্রাম/লিটারের নিচে নেমে আসে, অর্থাৎ পরিশোধিত জল পাওয়া যায়। একে জলের প্রাক-শোধন বলা হয়। প্রাক-শোধনের পর, আয়ন বিনিময়ের মাধ্যমে জলে দ্রবীভূত লবণ এবং তাপ প্রয়োগ, ভ্যাকুয়ামিং বা ফুঁ দেওয়ার মাধ্যমে জলে দ্রবীভূত গ্যাস অপসারণ করা হলেই কেবল সেই জল বয়লারের জল হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। যদি প্রথমে এই অপদ্রব্যগুলো অপসারণ করা না হয়, তবে পরবর্তী শোধন (লবণ পরিশোধন) করা সম্ভব হয় না। সুতরাং, পানির জমাটবদ্ধকরণ প্রক্রিয়া পানি পরিশোধন প্রক্রিয়ার একটি গুরুত্বপূর্ণ ধাপ।

তাপবিদ্যুৎ কেন্দ্রের প্রাক-প্রক্রিয়াকরণ প্রক্রিয়াটি নিম্নরূপ: কাঁচা জল → জমাটকরণ → অধঃক্ষেপণ ও পরিশোধন → পরিস্রাবণ। জমাটকরণ প্রক্রিয়ায় সাধারণত ব্যবহৃত জমাটকারকগুলো হলো পলিঅ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইড, পলিফেরিক সালফেট, অ্যালুমিনিয়াম সালফেট, ফেরিক ট্রাইক্লোরাইড ইত্যাদি। নিম্নে প্রধানত পলিঅ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইডের প্রয়োগ সম্পর্কে আলোচনা করা হলো।

পলিঅ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইড, যা পিএসি (PAC) নামে পরিচিত, অ্যালুমিনিয়ামের ছাই বা অ্যালুমিনিয়াম খনিজকে কাঁচামাল হিসেবে ব্যবহার করে উচ্চ তাপমাত্রা ও নির্দিষ্ট চাপে ক্ষার এবং অ্যালুমিনিয়ামের সাথে বিক্রিয়ার মাধ্যমে পলিমার তৈরি করে। কাঁচামাল এবং উৎপাদন প্রক্রিয়া ভিন্ন হলে পণ্যের বৈশিষ্ট্যও এক হয় না। পিএসি-এর আণবিক সংকেত হলো [Al2(OH)nCI6-n]m, যেখানে n হলো ১ থেকে ৫-এর মধ্যে যেকোনো পূর্ণসংখ্যা এবং m হলো দশমিকের গুচ্ছের পূর্ণসংখ্যা। পিএসি কঠিন এবং তরল উভয় রূপেই পাওয়া যায়।

২. জমাট বাঁধার প্রক্রিয়া

জলে থাকা কলয়েড কণার উপর কোয়াগুল্যান্টের তিনটি প্রধান প্রভাব রয়েছে: বৈদ্যুতিক প্রশমন, অধিশোষণ সংযোগ এবং অপসারণ। এই তিনটি প্রভাবের মধ্যে কোনটি প্রধান হবে তা নির্ভর করে কোয়াগুল্যান্টের প্রকার ও মাত্রা, জলে থাকা কলয়েড কণার প্রকৃতি ও পরিমাণ এবং জলের pH মানের উপর। পলিঅ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইডের কার্যপ্রণালী অ্যালুমিনিয়াম সালফেটের অনুরূপ, এবং জলে অ্যালুমিনিয়াম সালফেটের আচরণ বলতে Al3+ দ্বারা বিভিন্ন হাইড্রোলাইজড প্রজাতি তৈরির প্রক্রিয়াকে বোঝায়।

নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে অ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইডের আর্দ্রবিশ্লেষণ এবং পলিমারাইজেশনের মাধ্যমে Al(OH)3-তে রূপান্তরিত হওয়ার প্রক্রিয়ায় পলিঅ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইডকে বিভিন্ন অন্তর্বর্তী উৎপাদ হিসেবে গণ্য করা যেতে পারে। এটি Al3+-এর আর্দ্রবিশ্লেষণ প্রক্রিয়া ছাড়াই সরাসরি পানিতে বিভিন্ন পলিমারিক প্রজাতি এবং Al(OH)a(s) রূপে উপস্থিত থাকে।

৩. প্রয়োগ এবং প্রভাবকসমূহ

১. পানির তাপমাত্রা

জমাট বাঁধানোর প্রক্রিয়ার কার্যকারিতার উপর পানির তাপমাত্রার সুস্পষ্ট প্রভাব রয়েছে। পানির তাপমাত্রা কম হলে, জমাট বাঁধানোর উপাদানের আর্দ্রবিশ্লেষণ (hydrolysis) আরও কঠিন হয়ে পড়ে, বিশেষ করে যখন পানির তাপমাত্রা ৫℃-এর কম হয়, তখন আর্দ্রবিশ্লেষণের হার ধীর হয়ে যায় এবং গঠিত ফ্লোকুল্যান্টের গঠন শিথিল, পানির পরিমাণ বেশি এবং কণাগুলো সূক্ষ্ম হয়। পানির তাপমাত্রা কম হলে, কলয়েডাল কণাগুলোর দ্রবণ (solvation) ত্বরান্বিত হয়, ফ্লোকুলেশনের সময় দীর্ঘ হয় এবং অধঃক্ষেপণের হার ধীর হয়ে যায়। গবেষণায় দেখা গেছে যে, ২৫~৩০℃ তাপমাত্রার পানিই বেশি উপযুক্ত।

২. পানির pH মান

পলিঅ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইডের হাইড্রোলাইসিস প্রক্রিয়া হলো H+ এর অবিচ্ছিন্ন নির্গমনের একটি প্রক্রিয়া। তাই, বিভিন্ন pH অবস্থায় বিভিন্ন হাইড্রোলাইসিস অন্তর্বর্তী পদার্থ তৈরি হয় এবং পলিঅ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইডের জমাটবদ্ধকরণ প্রক্রিয়ার জন্য সর্বোত্তম pH মান সাধারণত ৬.৫ থেকে ৭.৫ এর মধ্যে থাকে। এই সময়ে জমাটবদ্ধকরণের কার্যকারিতা বেশি হয়।

৩. জমাট বাঁধানোর ওষুধের মাত্রা

যখন যোগ করা জমাটকারকের পরিমাণ অপর্যাপ্ত হয়, তখন নির্গত জলে অবশিষ্ট ঘোলাটে ভাব বেশি থাকে। যখন এর পরিমাণ খুব বেশি হয়, তখন জলে থাকা কলয়েড কণাগুলো অতিরিক্ত জমাটকারক শোষণ করার কারণে কলয়েড কণাগুলোর চার্জ বৈশিষ্ট্য পরিবর্তিত হয়, যার ফলে নির্গত জলে অবশিষ্ট ঘোলাটে ভাব আবার বেড়ে যায়। জমাট বাঁধার প্রক্রিয়াটি একটি সাধারণ রাসায়নিক বিক্রিয়া নয়, তাই প্রয়োজনীয় মাত্রা গণনা করে নির্ধারণ করা যায় না, বরং নির্দিষ্ট জলের গুণমান অনুযায়ী উপযুক্ত মাত্রা নির্ধারণ করা উচিত; ঋতুভেদে জলের গুণমান পরিবর্তিত হলে, সেই অনুযায়ী মাত্রা সমন্বয় করা উচিত।

৪. যোগাযোগের মাধ্যম

জমাটবদ্ধকরণ বা অন্যান্য অধঃক্ষেপণ প্রক্রিয়ায়, যদি পানিতে নির্দিষ্ট পরিমাণ কাদার স্তর থাকে, তবে জমাটবদ্ধকরণ পদ্ধতির কার্যকারিতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করা যায়। এটি একটি বৃহৎ পৃষ্ঠতল সরবরাহ করে, যা অধিশোষণ, অনুঘটন এবং কেলাসায়ন কেন্দ্রের মাধ্যমে জমাটবদ্ধকরণ পদ্ধতির কার্যকারিতা উন্নত করে।

বর্তমানে পানি পরিশোধনের জন্য কোয়াগুলেশন প্রেসিপিটেশন একটি বহুল ব্যবহৃত পদ্ধতি। পলিঅ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইড শিল্পে পানি পরিশোধনের ফ্লোকুল্যান্ট হিসেবে ব্যবহৃত হয়। এর ভালো কোয়াগুল্যান্ট কার্যকারিতা, বড় ফ্লোক, কম ডোজ, উচ্চ দক্ষতা, দ্রুত অধঃক্ষেপণ, বিস্তৃত প্রয়োগ পরিসর এবং অন্যান্য সুবিধা রয়েছে। প্রচলিত ফ্লোকুল্যান্টের তুলনায় এর ডোজ ১/৩ থেকে ১/২ ভাগ কমানো যায় এবং খরচ ৪০% পর্যন্ত সাশ্রয় করা সম্ভব। ভালভবিহীন ফিল্টার এবং অ্যাক্টিভেটেড কার্বন ফিল্টারের সাথে মিলিতভাবে এর ব্যবহারে কাঁচা পানির ঘোলাটে ভাব ব্যাপকভাবে হ্রাস পায়, ডিসল্ট সিস্টেমের নির্গত পানির গুণমান উন্নত হয়, ডিসল্ট রেজিনের বিনিময় ক্ষমতাও বৃদ্ধি পায় এবং পরিচালন ব্যয় কমে আসে।