আল্ট্রা লো প্রেসার মেমব্রেন হল থিন-ফিল্ম কম্পোজিট (TFC) ঝিল্লির একটি শ্রেণী যা প্রচলিত রিভার্স অসমোসিস (RO) ঝিল্লির তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম অপারেটিং চাপে কার্যকর লবণ এবং দূষক প্রত্যাখ্যান অর্জনের জন্য তৈরি করা হয়। যদিও স্ট্যান্ডার্ড RO সিস্টেমের জন্য সাধারণত ট্রান্সমেমব্রেন চাপের প্রয়োজন হয় 10-17 বার (150-250 psi) লোনা জলের প্রয়োগের জন্য, অতি নিম্নচাপের RO মেমব্রেনগুলি কার্যকরভাবে কাজ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে 3-7 বার (45-100 psi) — কখনও কখনও উদ্দেশ্য-নির্মিত কনফিগারেশনে এমনকি কম।
এই চাপ হ্রাস শুধুমাত্র নিম্ন শক্তিতে একটি আদর্শ ঝিল্লি চালানোর বিষয় নয়। অতি নিম্নচাপ (ইউএলপি) ঝিল্লি গঠনগত এবং রাসায়নিকভাবে স্বতন্ত্র। তারা একটি পাতলা, আরও ভেদযোগ্য সক্রিয় পলিমাইড স্তর রয়েছে যা অপ্টিমাইজ করা ইন্টারফেসিয়াল পলিমারাইজেশনের মাধ্যমে গঠিত হয়, যা জলের অণুগুলিকে নিম্ন চালিকা শক্তিতে আরও অবাধে অতিক্রম করতে দেয় এবং এখনও দ্রবীভূত কঠিন পদার্থকে প্রত্যাখ্যান করে। ফলাফলটি একটি ঝিল্লি যা উচ্চ জলের প্রবাহ সরবরাহ করে - সাধারণত 30-50% বেশি সমতুল্য চাপে স্ট্যান্ডার্ড RO-এর চেয়ে — লক্ষ্য দূষকদের জন্য প্রত্যাখ্যান হারে আপস না করে।
শব্দটি প্রস্তুতকারকের উপর নির্ভর করে বেশ কয়েকটি ওভারল্যাপিং পণ্যের বিভাগ কভার করে। কিছু সরবরাহকারী তাদের অফারগুলিকে "লো এনার্জি RO মেমব্রেন," "এনার্জি-সেভিং মেমব্রেন" বা "কম চাপের ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেন" হিসেবে লেবেল করে, কিন্তু অন্তর্নিহিত ইঞ্জিনিয়ারিং নীতি একই: সিস্টেমের মাধ্যমে জল সরানোর জন্য প্রয়োজনীয় পাম্পের কাজ কমাতে ব্যাপ্তিযোগ্যতা সর্বাধিক করুন। কোন প্রকল্পের জন্য নির্দিষ্ট করার আগে ULP মেমব্রেনকে সন্নিহিত প্রযুক্তি থেকে আলাদা করে - বিশেষ করে ন্যানোফিল্ট্রেশন (NF) - তা বোঝা অপরিহার্য।
অতি নিম্নচাপের ঝিল্লি চাপ-চালিত ঝিল্লি বর্ণালীতে একটি নির্দিষ্ট অবস্থান দখল করে। সঠিক প্রযুক্তি বেছে নেওয়ার জন্য, এটি বুঝতে সাহায্য করে কিভাবে ULP মেমব্রেনগুলি তাদের নিকটতম প্রতিবেশীদের সাপেক্ষে কাজ করে — প্রচলিত RO এবং NF।
| প্যারামিটার | ন্যানোফিল্ট্রেশন (NF) | আল্ট্রা লো প্রেসার RO | স্ট্যান্ডার্ড RO |
|---|---|---|---|
| সাধারণ অপারেটিং চাপ | 3-10 বার | 3-7 বার | 10-17 বার |
| NaCl প্রত্যাখ্যান | 40-70% | 95-99% | 97-99.7% |
| ডিভালেন্ট অয়ন প্রত্যাখ্যান | 85-98% | 98-99.5% | 99-99.8% |
| জলের প্রবাহ (মূল্যায়িত চাপে LMH) | 20-60 | 30-55 | 15-40 |
| শক্তি খরচ (আপেক্ষিক) | কম | কম–Medium | মাঝারি-উচ্চ |
| সামুদ্রিক জল নিষ্কাশন জন্য উপযুক্ত | না | না (brackish only) | হ্যাঁ (SWRO ভেরিয়েন্ট) |
ইউএলপি আরও এবং ন্যানোফিল্ট্রেশনের মধ্যে গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্যটি মনোভ্যালেন্ট আয়ন প্রত্যাখ্যানের মধ্যে রয়েছে। এনএফ ঝিল্লি সোডিয়াম এবং ক্লোরাইড আয়নের একটি উল্লেখযোগ্য ভগ্নাংশকে অতিক্রম করার অনুমতি দেয়, যেখানে কম মোট দ্রবীভূত কঠিন পদার্থ (টিডিএস) প্রয়োজন হয়। অতি নিম্নচাপের RO মেমব্রেনগুলি মনোভ্যালেন্ট এবং ডিভালেন্ট উভয় আয়ন জুড়ে উচ্চ প্রত্যাখ্যান বজায় রাখে, যা স্ট্যান্ডার্ড RO-এর সাথে তুলনীয় পারমিট গুণমান সরবরাহ করে তবে শক্তি খরচের একটি ভগ্নাংশে — যদি ফিড টিডিএস লোনা পরিসরের মধ্যে থাকে (সাধারণত নীচে 5,000-10,000 মিগ্রা/লি )
যে কোনো চাপ-চালিত ঝিল্লি সিস্টেমে শক্তি হল প্রভাবশালী অপারেটিং খরচ, প্রায়শই এর জন্য দায়ী মোট জীবনচক্র খরচের 30-50% বড় স্থাপনায়। অপারেটিং চাপের সাথে সরাসরি ঝিল্লি স্কেল দিয়ে জল ঠেলে দেওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় পাম্পের কাজ, তাই চাপের প্রয়োজনীয়তা অর্ধেক করা বিদ্যুৎ খরচের উপর অবিলম্বে এবং উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে।
2,000 mg/L TDS এ ফিড ওয়াটার ট্রিটমেন্ট করার জন্য একটি স্ট্যান্ডার্ড লোনা জলের RO সিস্টেম 10-12 বারে কাজ করতে পারে, প্রায় গ্রাস করে 0.5–1.0 kWh প্রতি ঘনমিটার উত্পাদিত permeate. একটি সমতুল্য অতি নিম্নচাপ RO সিস্টেম একই ফিডকে 4-5 বারে প্রক্রিয়াকরণ করে এটিকে কমাতে পারে 0.2–0.5 kWh/m³ — শুধুমাত্র পাম্প শক্তি 40-60% হ্রাস। শিল্প স্কেলে, যেখানে সিস্টেমগুলি প্রতিদিন হাজার হাজার ঘনমিটার উত্পাদন করতে পারে, এটি বিদ্যুতের খরচ এবং কার্বন নির্গমনে যথেষ্ট বার্ষিক সঞ্চয়কে অনুবাদ করে।
পাম্প আকার এবং পরিকাঠামো বিবেচনা করার সময় সঞ্চয় যৌগ আরও. নিম্ন অপারেটিং চাপ ছোট, কম ব্যয়বহুল উচ্চ-চাপ পাম্প ব্যবহারের অনুমতি দেয় — বা কিছু ক্ষেত্রে, একটি উচ্চ-চাপ পাম্পের প্রয়োজনীয়তা সম্পূর্ণরূপে একটি আদর্শ কেন্দ্রাতিগ পাম্পের পক্ষে বাদ দেয়। এটি চাপ ব্যবস্থাপনা সরঞ্জামের সাথে যুক্ত মূলধন ব্যয় এবং রক্ষণাবেক্ষণ খরচ উভয়ই হ্রাস করে। শক্তি পুনরুদ্ধার ডিভাইস, সাধারণত উচ্চ-চাপ SWRO সিস্টেমে ব্যবহৃত হয়, ইউএলপি অপারেটিং রেঞ্জে প্রয়োজন নাও হতে পারে, সিস্টেম ডিজাইনকে সহজ করে।
যাইহোক, নিম্নচাপের RO মেমব্রেনের শক্তি সুবিধা হল খাদ্য-জল নির্ভর। TDS উপরের লোনা পরিসরের দিকে বাড়লে, ফিডের অসমোটিক চাপ বৃদ্ধি পায় এবং অপারেশনাল চাপ সুবিধা সংকুচিত হয়। ULP মেমব্রেনের চারপাশে ডিজাইন করা একটি সিস্টেমকে অবশ্যই প্রত্যাশিত ফিড ওয়াটার কোয়ালিটির সাথে সাবধানতার সাথে মেলাতে হবে — আদর্শভাবে সিজনাল বা সোর্স-চালিত TDS ওঠানামার জন্য কিছু ডিজাইন মার্জিন সহ।
কম শক্তির RO মেমব্রেন সর্বজনীনভাবে প্রযোজ্য নয় - তাদের সুবিধাগুলি নির্দিষ্ট প্রসঙ্গে সবচেয়ে বেশি উচ্চারিত হয় যেখানে ফিড ওয়াটারের লবণাক্ততা মাঝারি এবং শক্তি খরচ একটি প্রাথমিক উদ্বেগের বিষয়।
যেখানে উৎসের জলের টিডিএস 1,500 mg/L-এর নিচে — অনেক পৌরসভার সরবরাহ, পৃষ্ঠের জল, এবং গৌণ বর্জ্য জলের বর্জ্য — অতি নিম্নচাপের ঝিল্লি একটি চমৎকার ফিট। পানীয় জলের পুনঃব্যবহার স্কিমগুলি ক্রমবর্ধমানভাবে ULP RO-র উপর নির্ভর করে একটি মূল চিকিত্সা বাধা হিসাবে, উচ্চ রোগজীবাণু এবং দূষিত প্রত্যাখ্যানের সাথে কম শক্তির পদচিহ্নের সাথে পরোক্ষ বা প্রত্যক্ষ পানযোগ্য পুনঃব্যবহারকে অর্থনৈতিকভাবে লাভজনক করার জন্য প্রয়োজনীয়। জল-চাপযুক্ত অঞ্চলে বেশ কয়েকটি বড় মাপের জল পুনর্ব্যবহারযোগ্য সুবিধাগুলি তাদের নির্দিষ্ট শক্তি খরচ কমাতে ULP কনফিগারেশন গ্রহণ করেছে 0.3 kWh/m³ .
হাসপাতাল, হোটেল, খাদ্য ও পানীয় প্রস্তুতকারক, এবং ফার্মাসিউটিক্যাল সুবিধাগুলির জন্য সামঞ্জস্যপূর্ণ উচ্চ-বিশুদ্ধ জলের প্রয়োজন হয় কিন্তু সাধারণত পৌর-গুণমানের ফিড ওয়াটার দিয়ে কাজ করে। এই ব্যবহারকারীদের জন্য, অতি নিম্নচাপের RO সিস্টেমগুলি একটি আকর্ষক সংমিশ্রণ অফার করে: সম্পূর্ণ RO চিকিত্সার পারমিট গুণমান, ছোট এবং সহজ পাম্পিং সরঞ্জাম, এবং সিস্টেমের কর্মক্ষম জীবনকালের জন্য অর্থপূর্ণভাবে কম বিদ্যুৎ বিল। এই সেক্টরের সিস্টেমগুলি প্রায়শই স্কিড-মাউন্ট করা এবং কমপ্যাক্ট হয় — যা ULP কনফিগারেশনের জন্য প্রয়োজনীয় চাপের রেটিংগুলির দ্বারা সহজতর হয় — ইনস্টলেশনকে আরও সহজ এবং নমনীয় করে তোলে।
অতি নিম্ন চাপের ঝিল্লির জন্য সম্ভবত সবচেয়ে বাধ্যতামূলক ব্যবহারের ক্ষেত্রে বিকেন্দ্রীভূত, পুনর্নবীকরণযোগ্য-শক্তি-চালিত জল চিকিত্সা। সৌর-চালিত RO সিস্টেমগুলি প্রত্যন্ত সম্প্রদায়, দ্বীপের বসতি এবং জরুরী প্রতিক্রিয়া পরিস্থিতিতে ক্রমবর্ধমানভাবে স্থাপন করা হচ্ছে। স্ট্যান্ডার্ড RO অপারেটিং চাপে, সৌর-চালিত সিস্টেমে পরিবর্তনশীল বিকিরণ সামলাতে বড় ফোটোভোলটাইক অ্যারে এবং ব্যাটারি স্টোরেজ প্রয়োজন - খরচ এবং জটিলতা যোগ করে। ইউএলপি মেমব্রেন বিদ্যুতের চাহিদা কমিয়ে দেয় যাতে ছোট, সরল সৌর ব্যবস্থা সম্ভব হয়। বেশ কয়েকটি মানবিক সংস্থা এবং গবেষণা প্রতিষ্ঠান সৌর-চালিত ULP RO ইউনিট প্রদর্শন করেছে যা লোনা ভূগর্ভস্থ জল থেকে নিরাপদ পানীয় জল উত্পাদন করতে সক্ষম। 1 kWh/m³ এর নিচে শক্তি ইনপুট সমস্ত অক্জিলিয়ারী সিস্টেম সহ।
বয়লার ফিড বা কুলিং টাওয়ার মেকআপের জন্য ডিমিনারেলাইজড জল ব্যবহার করে শিল্প সুবিধাগুলি প্রায়শই নিম্ন থেকে মাঝারি টিডিএস উত্স থেকে আসে। অতি নিম্নচাপের RO মেমব্রেনগুলি এখানে উপযুক্ত কারণ ফিডের গুণমান সাধারণত তাদের সর্বোত্তম অপারেটিং সীমার মধ্যে থাকে এবং শিল্প জলের চাহিদার ক্রমাগত, উচ্চ-আয়তনের প্রকৃতি শক্তির দক্ষতাকে একটি উল্লেখযোগ্য খরচ চালক করে তোলে। এই অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ULP সিস্টেমগুলি প্রায়শই দুই-পাস কনফিগারেশনে মঞ্চস্থ করা হয়, যেখানে একটি দ্বিতীয় পাস নাটকীয়ভাবে সামগ্রিক শক্তি খরচ না বাড়িয়ে টিডিএস এবং সিলিকা স্তরকে আরও কমিয়ে দেয়।
নির্মাতারা ULP মেমব্রেনের জন্য স্ট্যান্ডার্ড পরীক্ষার শর্ত প্রকাশ করে — সাধারণত 250 mg/L NaCl, 25°C, 15% পুনরুদ্ধার, এবং একটি নির্দিষ্ট প্রয়োগ করা চাপ — কিন্তু বাস্তব-বিশ্বের কর্মক্ষমতা অনেক সাইট-নির্দিষ্ট কারণের উপর নির্ভর করে। পণ্যগুলির তুলনা করার সময় এবং একটি সিস্টেমের আকার দেওয়ার সময় এই প্যারামিটারগুলি সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ।
নিম্ন চাপে কাজ করা একটি RO সিস্টেমের ফাউলিং গতিশীলতাকে এমনভাবে পরিবর্তন করে যা সবসময় অবিলম্বে স্পষ্ট হয় না। এই ঝুঁকিগুলি বোঝা অপারেটরদের উপযুক্ত প্রিট্রিটমেন্ট এবং পর্যবেক্ষণ প্রোটোকল ডিজাইন করতে সহায়তা করে।
ULP সিস্টেমের কম অপারেটিং খরচ কখনও কখনও অপারেটরদের সিস্টেম পুনরুদ্ধারের হারকে উচ্চতর করতে উত্সাহিত করে — একই ভলিউম ফিড থেকে আরও পারমিট বের করে। যদিও এটি জলের বর্জ্য এবং ঘনীভূত নিষ্পত্তি খরচ কমায়, এটি প্রত্যাখ্যান প্রবাহে দ্রবীভূত আয়ন, সিলিকা এবং জৈব পদার্থকে কেন্দ্রীভূত করে এবং ঝিল্লি পৃষ্ঠে ঘনত্বের মেরুকরণ বাড়ায়। ক্যালসিয়াম কার্বনেট, ক্যালসিয়াম সালফেট এবং সিলিকার মতো স্কেল-ফর্মিং প্রজাতির জন্য, উচ্চতর পুনরুদ্ধার নাটকীয়ভাবে স্কেলিং ঝুঁকি বাড়ায়। অ্যান্টি-স্ক্যাল্যান্ট ডোজিং এবং সতর্ক ল্যাঞ্জেলিয়ার স্যাচুরেশন ইনডেক্স (LSI) ব্যবস্থাপনা উপরে পুনরুদ্ধারের লক্ষ্য করার সময় আরও বেশি গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে 75-80% ULP ঝিল্লি সহ।
পলিমাইড পাতলা-ফিল্ম যৌগিক ঝিল্লি - সমস্ত প্রধান ULP RO ঝিল্লি সহ - মুক্ত ক্লোরিনের প্রতি সংবেদনশীল, যা সক্রিয় স্তরকে অবনমিত করে এবং অপরিবর্তনীয় প্রত্যাখ্যান ক্ষতি ঘটায়। এর অর্থ হল ফিড ওয়াটার অবশ্যই মেমব্রেনের আগে ডিক্লোরিন করা উচিত, সাধারণত সোডিয়াম মেটাবিসালফাইট বা সক্রিয় কার্বন ব্যবহার করে। অবশিষ্ট ক্লোরিন ছাড়া, অণুজীব ঝিল্লির পৃষ্ঠকে উপনিবেশ করতে পারে এবং বায়োফিল্ম গঠন করতে পারে। জৈবিকভাবে সক্রিয় ফিড ওয়াটার (পৃষ্ঠের জল, চিকিত্সা করা বর্জ্য জল) চিকিত্সা করা ULP সিস্টেমগুলিকে বায়োফাউলিং থেকে উত্পাদনশীলতা হ্রাস রোধ করতে আপস্ট্রিম জীবাণুমুক্তকরণ, উপযুক্ত বায়োফিল্ম নিয়ন্ত্রণ কৌশল এবং নিয়মিত বায়োসাইড পরিষ্কারের চক্র অন্তর্ভুক্ত করা উচিত।
তাদের মৃদু অপারেটিং অবস্থা সত্ত্বেও, অতি নিম্নচাপের ঝিল্লির এখনও কার্যকর প্রিট্রিটমেন্ট প্রয়োজন। ফিড ওয়াটারের পলির ঘনত্ব সূচক (SDI) নীচে বজায় রাখতে হবে 5 , এবং আদর্শভাবে নীচে 3 , কলয়েডাল ফাউলিং প্রতিরোধ করতে। আপস্ট্রিম আল্ট্রাফিল্ট্রেশন বা মাইক্রোফিল্ট্রেশন ULP RO সিস্টেমের জন্য একটি প্রিট্রিটমেন্ট স্টেজ হিসাবে ক্রমবর্ধমানভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে, বিশেষ করে পৃষ্ঠের জল এবং বর্জ্য জলের পুনঃব্যবহারের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, কাঁচা জলের গুণমান পরিবর্তনশীলতা নির্বিশেষে একটি সামঞ্জস্যপূর্ণ, নিম্ন-এসডিআই ফিড তৈরি করে। কার্টিজ পরিস্রাবণ (5-মাইক্রোন) যেকোন সর্পিল ক্ষত RO উপাদানের জন্য ন্যূনতম প্রস্তাবিত প্রিট্রিটমেন্ট হিসাবে রয়ে গেছে।
বেশ কয়েকটি প্রধান মেমব্রেন নির্মাতারা সু-প্রতিষ্ঠিত অতি নিম্নচাপের RO পণ্য লাইন তৈরি করে। যদিও নির্দিষ্ট কর্মক্ষমতা পরিসংখ্যান সবসময় বর্তমান ডেটাশিটের বিরুদ্ধে যাচাই করা উচিত, নিম্নলিখিতগুলি বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ কম শক্তি RO মেমব্রেনের সাধারণ ল্যান্ডস্কেপ উপস্থাপন করে।
পণ্যগুলির তুলনা করার সময়, সর্বদা আপনার প্রকৃত ফিড জলের রসায়ন এবং তাপমাত্রার সাথে মেলে এমন পরিস্থিতিতে পারফরম্যান্স ডেটার জন্য অনুরোধ করুন — শুধু স্ট্যান্ডার্ড পরীক্ষার শর্ত নয়। বেশিরভাগ নির্মাতারা বিনামূল্যে সিস্টেম ডিজাইন সফ্টওয়্যার অফার করে (যেমন ডুপন্টের ওয়েভ বা টরেয়ের টরেডিএস) যা সাইট-নির্দিষ্ট ইনপুটগুলির উপর ভিত্তি করে বাস্তব-বিশ্বের প্রবাহ, প্রত্যাখ্যান এবং শক্তি খরচের অভিক্ষেপের অনুমতি দেয়।
ডান মেমব্রেন নির্দিষ্ট করা মাত্র অর্ধেক সমীকরণ। একটি ULP সিস্টেম দীর্ঘমেয়াদে তার শক্তি-সঞ্চয় সম্ভাবনার উপর সরবরাহ করে কিনা তার উপর অপারেশনাল শৃঙ্খলা এবং সিস্টেম ডিজাইন পছন্দগুলির একটি বড় প্রভাব রয়েছে।
