घरगुती सांडपाणी : प्राथमिक निवळण टाकी ( Household Wastewater : Primary Sedimentation Tank)

प्रारंभिक शुद्धीकरणानंतर प्राथमिक निवळण टाकीमध्ये सांडपाण्यामधील गाळाच्या रूपाने खाली बसणारे सेंद्रिय आणि वालुकाकुंडामध्ये न बसलेले निरींद्रिय पदार्थ अलग होतात. ह्या गाळामध्ये पाण्याचे प्रमाण मोठे असते, शिवाय त्यामध्ये जीवाणू, विषाणू आणि इतर सूक्ष्मजीव मोठ्या प्रमाणात असतात, म्हणून हा गाळ प्राथमिक निवळण टाकीमध्ये फार काळ साठवून ठेवता येत नाही.

सांडपाणी शुद्धीकरणाचा मुख्य हेतू त्यामधील ऑक्सिजनाची मागणी असणार्‍या पदार्थांचे विघटन करून पाणी स्वच्छ करणे आणि अशा काढलेल्या पदार्थांची योग्य प्रकारे विल्हेवाट लावणे हा आहे. ह्याची सुरुवात प्राथमिक निवळण टाकीपासून होते. तिच्यामध्ये उत्पन्न होणार्‍या गाळामध्ये आलंबित पदार्थ मोठ्या प्रमाणात असतात, त्यातील ४५-५५% पदार्थ सेंद्रिय (म्हणजेच ऑक्सिजनची मागणी असणारे) असतात, तेव्हा ते पाण्यापासून अलग केल्यामुळे सांडपाण्यातून येणार्‍या आलंबित पदार्थांपैकी जवळजवळ ६०% पदार्थ कमी होतात, त्याचबरोबर ह्या पदार्थांमधील सेंद्रिय पदार्थसुद्धा गाळात अडकल्यामुळे सांडपाण्याची ऑक्सिजनची मागणी ३० ते ४०% कमी होते. ही मागणी सांडपाण्यातील जीवाणूंनी सेंद्रिय पदार्थांच्या केलेल्या ऑक्सिडीकरणामुळे उत्पन्न होते म्हणून तिला जैवरासायनिक प्राणवायूची मागणी (Biochemical Oxygen Demand; B. O. D. जै. रा. प्रा. मा.) म्हणतात. प्राथमिक निवळण टाकीचे कार्य व्यवस्थित चालले तर तिच्यानंतर येणार्‍या जैविक वायुजीवी शुद्धीकरण (Aerobic biological treatment) प्रक्रियेवरचा ताण काही अंशी कमी होतो, तसेच शुद्धीकरणाचा खर्च काहीसा कमी होतो.

ह्या टाक्यांमध्ये होणारे निवळण फक्त गुरुत्वाकर्षणामुळे होते. त्यामध्ये सुधारणा घडवायची असेल तर तुरटी, फेरिक क्लोराईड, फेरस सल्फेट, क्लोरिनेटेड कोप्परास, अॅल्युमिनियम क्लोराईड, चुना आणि सोडियम कार्बोनेट ह्यासारखी रसायने वापरतात, त्यामुळे आलंबित पदार्थ ६० ते ८० टक्क्यांनी आणि जै. रा. प्रा. मा. ४५ ते ६५ टक्क्यांनी कमी होते. ज्या घरगुती सांडपाण्यामध्ये काही औद्योगिक सांडपाण्याचे प्रवाह येऊन मिळत असतील, अशा सांडपाण्याचे शुद्धीकरण करण्यासाठी वरीलपैकी रसायने वापरली जातात. तसेच अतिरिक्त भार (overload) झालेल्या शुद्धीकरण केंद्राला तात्पुरती मदत मिळावी म्हणून ह्या रसायनांचा उपयोग केला जातो. फक्त घरगुती सांडपाण्याच्या शुद्धीकरणासाठी ह्यांची आवश्यकता भासत नाही.

प्राथमिक निवळण टाक्यांचे प्रकार : 

(अ) सरल अवसादन टाकी (Plain Sedimentation Tank) : कोणत्याही रसायनाच्या (किलाटकाच्या) मदतीशिवाय फक्त गुरुत्वाकर्षणामुळे गाळ बसविण्याची क्रिया ह्या टाक्यांमध्ये होते. (आकृती क्र. ५.१ अ, ५.१ आ)

(आ) रासासनिक साहाय्य अवसादन टाकी (Chemically Aided Sedimentation Tank) : किलाटक वापरून आणि कणसंकलन करून गाळ तळाशी बसविण्याची क्रिया ह्या टाक्यांमध्ये होते. (आकृती क्र. ५.२)

(इ) आकाराप्रमाणे : चौरस, आयताकृती, गोल, कणसंकलक मध्यभागी ठेवून त्याच्या बाजूने बांधलेली समकेंद्री (concentric) निवळण टाकी (आकृती क्र. ५.१)

(ई) पाण्याच्या प्रवाहाच्या दिशेप्रमाणे : क्षितिजसमांतर (Horizontal flow), जमिनीशी काटकोन (Vertical) करणारी दिशा, वर्तुळाच्या मध्यातून परिघाकडे वाहणारे (Central inlet and peripheral outlet) (आकृती क्र. ५.१)

(उ) शीघ्र / द्रुत अवसादी (Rapid settling) : तल अवसादक (Plate settlers), नलिका अवसादक (Tube settlers). नवीन बांधत असलेल्या टाक्यांमध्ये ह्या प्रकारचे अवसादक बसवता येतात, तसेच अस्तित्वात असलेल्या टाक्यांची निवळणक्षमता वाढविण्यासाठी त्यांचा उपयोग होतो. (आकृती क्र. ५.३ अ, ५.३ आ)

(ऊ) अधिक कार्यक्षम निर्मलन पद्धती (High rate clarification process) : ह्या पद्धतीमध्ये तीन प्रकारच्या निवळण टाक्यांचा आणि कणसंकलन प्रक्रियेचा उपयोग केला जातो.

१) भरताड कणसंकलन (Ballasted flocculation with lamella plate clarification) : यामध्ये कणसंकलनासाठी ३ टाक्यांची मालिका वापरतात. पहिल्या टाकीमध्ये किलाटक आणि बहुलक (polymer) वापरून गाळ उत्पन्न करतात, दुसर्‍या टाकीमध्ये वाळूचे बारीक कण पाण्यामध्ये मिसळून त्यांच्याभोवती गाळाचा थर बसवतात व तिसर्‍या टाकीमध्ये वाळू आणि गाळ एकत्र आणण्यात येतात, त्यामुळे जड झालेला गाळ पटल (lamella) निवळण टाकीमध्ये लवकर खाली बसतो. हा गाळ शंकूच्या आकाराच्या वालुकाकुंडामध्ये सो़डून त्यातले वाळूचे कण अलग करून पुनर्चक्रित करतात आणि गाळ अधिक शुद्धीकरणासाठी पुढील प्रक्रियेमध्ये पाठवतात.

२) त्रिस्तरीय कणसंकलन (Three stage flocculation with lamella plate clarification) : यामध्ये किलाटक आणि बहुलक वापरून उत्पन्न केलेला गाळ आणि सांडपाणी ३ कणसंकलन टाक्यांच्या मालिकेमध्ये सोडतात; येथे कणसंकलनासाठी वापरण्याची ऊर्जा पहिल्या ते तिसर्‍या टाकीपर्यंत क्रमशः कमी करत गेल्यामुळे गाळ जड होत जातो आणि निवळणटाकीमध्ये लवकर खाली बसतो.

३) सघन कणसंकलन (Dense solids flocculation with lamella plate clarification) : यामध्ये किलाटक व बहुलक वापरून उत्पन्न केलेले आलंबित कण सांडपाण्यात पुनर्चक्रित करून गाळाचे जड कण निवळण टाकीमध्ये अलग करून घेतात.

वरील प्रक्रियांची एकस्वे घेतली गेली असून त्यांचा वापर घरगुती सांडपाणी आणि पावसाचे पाणी ह्यांच्या एकत्रित प्रवाहाच्या शुद्धीकरणासाठी केला जातो.

वरील सर्व प्रकारच्या टाक्यांच्या बाबतीत एक महत्त्वाची गोष्ट म्हणजे त्यांच्यामध्ये जमणार्‍या गाळांत सेंद्रिय पदार्थांचे प्रमाण मोठे असल्यामुळे तो टाकीमधून शक्यतो लवकर बाहेर काढून पुढील प्रक्रियेसाठी पाठवावा लागतो. ह्या गाळामध्ये जीवाणूंचे प्रमाण खूप मोठे असते, त्यांना अन्न म्हणून सांडपाण्यामधील सेंद्रिय पदार्थ उपलब्ध असतात आणि त्यांच्या चयापचयाचा परिणाम म्हणजे त्यांचे घन रूपांतून द्रव आणि वायुरूपामध्ये रूपांतर होणे. निवळणाची क्रिया होते तेव्हा पदार्थ खाली येत असतात आणि त्याचवेळी वायूचे बुडबुडे खालून वर जात असतात, त्यामुळे सांडपाण्याच्या पृष्ठभागावर ते येतात आपल्याबरोबर गाळामधले सूक्ष्मकण घेऊन. परिणामत: टाकीमधून बाहेर वाहणार्‍या पाण्याबरोबर ते बाहेर जातात आणि निवळलेल्या पाण्याची प्रत (Quality) बिघडते. ह्यासाठी निवळण टाक्यांच्या पाणी बाहेर नेणार्‍या प्रत्येक पन्हळीसमोर एक उभी फळी बसविलेली असते, तिच्यामुळे पाण्याबरोबर बाहेर जाणार्‍या गाळाला मज्जाव होतो. ह्या फळीला तवंग बाधिका (scum baffle) म्हणतात. हा तवंग आणि गाळ हे दोन्ही एकत्र करून त्यांचे शुद्धीकरण करतात किंवा तवंग जमिनीत पुरतात आणि गाळ वायुजीवी किंवा अवायुजीवी पद्धतीने हाताळतात.

प्रत्येक निवळण टाकीचे चार काल्पनिक विभाग केले जातात, उदा., (अ) आगम विभाग, (आ) निर्गम विभाग, (इ) अवसादन विभाग आणि (ई) अवमल विभाग.

• आगम विभाग (Inlet zone) – टाकीमध्ये प्रवेश करताना सांडपाण्याचा वेग आणि दिशा योग्य असाव्या लागतात; अति वेगात पाणी आले तर टाकीत चालू असलेल्या निवळण प्रक्रियेला बाधा पोहोचते, त्यासाठी ह्या पाण्याची ऊर्जा कमी करण्यासाठी आगम नलिकेसमोर उभी फळी किंवा इंग्रजी T या अक्षराच्या आकाराची पाईप बसवितात, तिच्यामुळे पाण्याची ऊर्जा कमी होते आणि त्या वाहण्याची दिशा टाकीच्या तळाकडे होते.
• निर्गम विभाग (Outlet zone) – निवळणाची प्रक्रिया पूर्ण झाल्यावर सांडपाणी टाकीच्या बाहेर जाते तेव्हा त्याने आपल्याबरोबर कमीतकमी आलंबित पदार्थ (suspended solids) घेऊन जावे ह्यासाठी पाणी बाहेर नेणार्‍या पन्हळीची लांबी पुरेशी ठेवलेली असते, त्यामुळे पाण्याबरोबर गाळाचे कण खेचले जात नाहीत, शिवाय तवंग बाधिकेमुळे पृष्ठभागावर आलेला तवंग टाकीमध्ये राहतो.
• अवसादन विभाग (Settling zone) – ह्या भागामध्ये आलंबित कण टाकीच्या तळाकडे जाऊ लागतात, निरिंद्रिय पदार्थ पाण्यापेक्ष जड असल्यामुळे लवकर खाली बसतात, पण सेंद्रिय कणांना बराच वेळ लागतो, तेवढा साठवण काळ (Detention time) २ ते ३ तास ह्या zone मध्ये दिलेला असतो, शिवाय ह्या कणांची संख्या खूप असल्यामुळे अवमल विभागात पोहोचेपर्यंत त्यातले बरेचसे कण एकमेकांना चिकटतात आणि निवळण्याचा वेग काही अंशी वाढतो.
• अवमल विभाग (Sludge zone) – येथे जीवाणू सेंद्रिय पदार्थांचे विघटन करताना त्यांचे रूपांतर द्रव आणि वायुरूपात करतात. ही संपूर्ण क्रिया अवायुजीवी पद्धतीने होते, कारण टाक्यांच्या तळापर्यंत हवेमधला ऑक्सिजन पोहोचू शकत नाही, तसेच ही अवायुजीवी क्रिया सावकाश होत असल्यामुळे हा गाळ येथून काढून बराच मोठा साठवण काळ असणार्‍या पचन टाकी (digester) मध्ये साठवावा लागतो.

संदर्भ :

• Bhole, A. G. Design of water treatment plants, Indian Water works Association , Nagpur Centre, 2003.
• Manual on Sewerage and Sewerage Treatment 2^nd, Central Public Health and Environmental Engineering Organization, Ministry of Urban Development, New Delhi, December 1993.
• Metealf and Eddy, Wastewater Engineering Treatment and Reuse, 4^thEd., New Delhi, 2003.

समीक्षक : माढेकर, सुहासिनी