घरगुती सांडपाण्यामधील सेंद्रिय पदार्थांचे तीन भाग म्हणजे सूक्ष्मजीवांचे अन्न होय. ते पुढीलप्रमाणे (१) पिष्टमय व शर्करायुक्त (Carbohydrates), (२) प्रथिने (Proteins) आणि (३) मेद (Fats). अन्न म्हणून ह्यांचा उपयोग करायवचा असेल तर ते पाण्यामध्ये विरघळलेल्या अवस्थेत असावे लागतात. ह्यासाठी सूक्ष्मजंतू पेषिक बाह्यविकरांचा (Extracellular enzymes) उपयोग करतात व त्यामधून उत्पन्न होणार्‍या ऊर्जेचा उपयोग श्वासोच्छ्वासासाठी व नवीन जीवाणू उत्पन्न करण्यासाठी करून घेतात; ह्यामुळे थोड्या प्रमाणात उष्णता उत्पन्न होते, काही अंतिम उत्पादने (End products) तयार होतात आणि काही ऊर्जा वापरली जात नाही. आकृती क्र. ७.१ मध्ये दोन्ही प्रकारच्या चयापचयामधील ऊर्जेचे वाटप कसे होते ते दाखवले आहे.
वायुजीवी चयापचय (Aerobic Metabolism) : (१) वायुजीवी जीवाणूंच्या वाढीचा वेग मोठा असल्यामुळे ही प्रक्रिया यशस्वीपणे चालण्यासाठी अन्नाच्या प्रमाणात आवश्यक संख्येपेक्षा अधिक संख्येने जीवाणू उत्पन्न होतात, त्यामुळे ह्या अतिरिक्त जीवाणूंची (Excess sludge) विल्हेवाट लावण्याची व्यवस्था करावी लागते. (२) प्रक्रियेमधील सर्व जीवाणूंना जिवंत ठेवण्यासाठी बाहेरून ऊर्जा द्यावी लागते. (३) वायुजीवी प्रक्रियेमुळे कार्बन डाय-ऑक्साइड, सल्फेट, नायट्रेट, फॉस्फेटचे क्षार अशी अंतिम उत्पादने उत्पन्न होतात, त्यांची प्राणवायूची मागणी पूर्ण झालेली असल्यामुळे असे सांडपाणी पर्यावरणात सोडण्यापूर्वी त्यावर अधिक शुद्धीकरणाची प्रक्रिया करावी लागत नाही.
अवायुजीवी चयापचय (Anaerobic Metabolism) : (१) ह्या जीवाणूंच्या वाढीचा वेग कमी असल्यामुळे कमी प्रमाणात अतिरिक्त गाळ उत्पन्न होतो; (२) ह्या जीवाणूंना रेणवीय (Molecular) प्राणवायूंची गरज नसल्यामुळे बाहेरून ऊर्जा द्यावी लागत नाही; (३) न वापरलेली ऊर्जा (अन्न) बरीच असल्यामुळे शुद्ध केलेले सांडपाणी पर्यावरणात सोडण्यापूर्वी त्याच्यावर अधिक शुद्धीकरणाची प्रक्रिया आवश्यक ठरते; (४) मिथेनसारखे अंतिम उत्पादन मिळत असल्यामुळे त्याचा उपयोग इंधन म्हणून करता येतो.
वायुजीवी पचन (Aerobic digestion) : ह्या प्रक्रियेचा उपयोग वायुजीवी शुद्धीकरणामुळे उत्पन्न होणार्‍या अतिरिक्त गाळाच्या स्थिरीकरणासाठी केला जातो. ह्यामध्ये अतिरिक्त गाळ मोठ्या टाकीमध्ये घेऊन त्याचे वायुमिश्रण केले जाते, त्यामुळे वायुजीवी जंतूंना गाळामधील सेंद्रिय पदार्थांचा अन्न म्हणून उपयोग करून घेता येतो, त्यांची संख्या वाढते आणि गाळाचे स्थिरीकरण होते, म्हणजेच त्याची जैराप्रामा कमी होते. ह्यासाठी वापरलेल्या टाक्या उघड्या असल्यामुळे त्यांच्या बांधणीचा खर्च कमी येतो, तसेच पचन झालेला गाळ सहज सुकवता येतो, त्याला खराब वास येत नाही आणि त्यामध्ये नायट्रोजन व फॉस्फरस ह्यासारखी वनस्पतींच्या उपयोगाची मूलद्रव्ये मोठ्या प्रमाणावर असल्यामुळे त्याचा शेतीसाठी उपयोग करता येतो. विशिष्ट काळ वायुमिश्रण केल्यावर वायुमिश्रण थांबवून त्याच टाकीचा निवळण टाकी म्हणून उपयोग केला जातो आणि निवळलेले सांडपाणी शुद्धीकरण केंद्रामध्ये पुन्हा सोडले जाते. ही पद्धत साधी व सोपी आहे पण वायुमिश्रणासाठी विजेचा खर्च मोठा असल्यामुळे तिचा वापर मुख्यतः छोटेया केंद्रामध्ये केला जाते, शिवाय अवायुजीवी पद्धतीमध्ये मिळणार्‍या मिथेन वायूचा फायदा येथे मिळत नाही. प्रदीर्घ वायुमिश्रण प्रक्रिया (Extended aeration process) आणि लघूसंपर्क स्थिरीकरण प्रक्रिया (Contact stabilization process) ह्या प्रक्रियांमध्ये वायुजीवी पचनाचा उपयोग केला जातो, तसेच पूतीकुंडामधील (Septic tanks) गाळ (Septage) काढल्यावर त्याची योग्य ती विल्हेवाट लावण्यासाठी ह्या पद्धतीचा उपयोग करता येतो.
अवायुजीवी पचन (Anaerobic digestion) : प्राथमिक शुद्धीकरण प्रक्रियेचा हा एक महत्त्वाचा घटक असून त्याच्या साहाय्याने प्राथमिक निवळण टाकीतील गाळाचे आणि वायुजीवी शुद्धीकरण प्रक्रियांमधील उत्पन्न झालेल्या अतिरिक्त गाळाचे स्थिरीकरण केले जाते. गाळामधील पिष्टमय व शर्करायुक्त कार्बोहायड्रेट्स, प्रथिने आणि मेद ह्यांचा उपयोग अन्न म्हणून करण्यासाठी त्यामधल्या अवायुजीवी जीवाणूंना पेषिक बाह्यविकरांचा (Extracellular enzymes) वापर करावा लागतो. त्यामुळे घनस्थितीमध्ये असलेल्या पदार्थांचे द्रव आणि विरघळलेल्या पदार्थांमध्ये रूपांतर होते. ह्या पहिल्या टप्प्यामध्ये मेदाम्ल (fatty acids) आणि अॅमिनो अम्ले उत्पन्न होतात म्हणून त्याला अम्ल निर्मिती टप्पा (Acid formation stage) म्हणतात. त्यामुळे गाळाचा सामू कमी होतो. ह्यानंतरच्या टप्प्यामध्ये मेदाम्लांचे विघटन करू शकणारे जीवाणू उत्पन्न होतात आणि मिथेन, कार्बन डाय-ऑक्साइड, हायड्रोजन सल्फाइड ह्या वायूंची निर्मिती होते, म्हणून त्याला मिथेन निर्मिती टप्पा म्हणतात. ह्या जीवाणूंनी केलेल्या अॅमिनो अम्लाच्या चयापचयामुळे अमोनिया उत्पन्न होतो, त्याचा उपयोग अतिरिक्त मेदाम्लांचे उदासीकरण करण्यासाठी होतो. पहिल्या टप्प्यातील जीवाणूंची वाढ झपाट्याने होते तर दुसर्‍या टप्प्यातील जीवाणू हळूहळू वाढतात, शिवाय गाळाचा सामू, त्याचे तापमान इत्यादींमध्ये बदल झाले तर त्यांच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम होतो, म्हणून जेव्हा मेदाम्लांच्या उत्पादनाचा वेग आणि त्यांच्या उदासीकरणाचा वेग ह्यांमध्ये संतुलन येते तेव्हा अवायुजीवी शुद्धीकरण व्यवस्थितपणे चालू राहते.
संदर्भ :
- Clark, J. W.; W. Viessman; Jr. M. J. Hammer, Water supply and pollution control, S., 1971.
- Mckinney, R. S. Microbioilogy for Sanitary Engineers, McGraw Hill Book co., New York (1962)
समीक्षक : माढेकर, सुहासिनी
