घरगुती सांडपाणी : पूतिकुंड व अवायुजीवी निस्यंदक (Household Wastewater : Septic tank and anaerobic filter)

पूतिकुंड (Septic tank) : अवायुजीवी पद्धतीने सांडपाण्याचे अंशतः शुद्धीकरण करण्याचा मार्ग म्हणजे पूतिकुंड. ह्याचा उपयोग स्वतंत्र घरे, लहान वस्त्या आणि शहरामधील सांडपाणी वाहून नेणार्‍या नलिकांपासून दूर असलेल्या वस्त्यांसाठी होतो. पूतिकुंडांची देखभाल करणे सोयीचे व्हावे म्हणून भारतीय मानक केंद्राने (BIS) एका पूतिकुंडाला जास्तीत जास्त ३०० माणसे जोडली जावीत असा नियम केला आहे.

पूतिकुंडामध्ये सांडपाण्यातील घन पदार्थांचे निवळण आणि सेंद्रिय पदार्थांचे अवायुजीवी जीवाणूंकडून शुद्धीकरण केले जाते. प्राथमिक निवळण टाकीत असतात तसेच येथेही चार काल्पनिक भाग असतात. (अ) आगम क्षेत्र (Inlet zone), (आ) निर्गम क्षेत्र (Outlet zone), (इ) अवसादी क्षेत्र (settling zone), (ई) अवमल किंवा साखा क्षेत्र (Sludge zone). अवसादी क्षेत्राचा साठवण काळ १८ ते २४ तास असतो आणि साखा क्षेत्रामध्ये साठलेला गाळ काढण्याची वारंवारता २ ते ३ वर्षांची असते, शिवाय त्याच्या वापराच्या काळात उत्पन्न होणारा गाळ आणि तवंग (scum/ septage) साठविण्यासाठी पुरेशी जागा ठेवावी लागते (आकृती क्र. ८.१). कोष्टक क्र. १ मध्ये वापरणार्‍यांच्या संख्येवर कुंडाची मापे दिली आहेत. (फक्त संडासातील सांडपाणी कुंडामध्ये घेतले जाणार असल्यास ही मापे लागू होतात.)

कोष्टक क्र. १ पूतिकुंडाची मापे.

कोष्टक क्र. ०१ वापरून आलेल्या घनफळामध्ये गाळ आणि तवंग साठविण्यासाठी लागणारे अतिरिक्त घनफळ पुढीलप्रमाणे : i) ७५ लि. दरडोई दरवर्षी – २ वर्षे टाकी साफ करण्याची वारंवारिता. ii) ६१ लि. दरडोई दरवर्षी – ३ वर्षे टाकी साफ करण्याची वारंवारिता. येथे पाणी पुरवठा दरडोई दर दिवशी ८० लिटर गृहीत धरला आहे.

पूतिकुंडामधून बाहेर येणार्‍या पाण्याचे अंशतः शुद्धीकरण होते. त्या दरम्यान उत्पन्न होणार्‍या गाळ व तवंग ह्यांच्या जोडीला कार्बन डाय-ऑक्साइड, हायड्रोजन सल्फाइड आणि मिथेनसारखे वायू उत्पन्न होतात. ते हवेत सोडण्यासाठी ह्या बंद टाकीला उच्छ्वास नळ (vent pipe)  जोडलेला असतो (आकृती क्र. ८.२) दर दोन ते तीन वर्षांनी पूतिकुंड रिकामे करावे लागते आणि त्यातून निघालेला गाळ आणि तवंग ह्याची योग्य ती विल्हेवाट लावावी लागते, कारण त्याची प्रदूषणक्षमता फार मोठी असते. कोष्टक क्र. २ मध्ये सांडपाणी आणि तवंग ह्यांचे रासायनिक पृथःकरण दाखविले आहे.

कोष्टक क्र. २. सांडपाणी आणि तवंग

१) LAS : Linear alkyl Sulphonates ; २) सामूव्यतिरिक्त इतर सर्व आकडे मिलिग्रॅम प्रति लिटरमध्ये.

वरील आकड्यांवरून तवंगाची प्रदूषणक्षमता अत्यंत मोठी आहे हे स्पष्ट होते. म्हणून त्याची विल्हेवाट योग्य प्रकारे लावण्‍याकरिता पुढील उपाय करता येतात : १) ज्या शुद्धीकरण यंत्रणेमध्ये ते सोडायचे असेल, तिचा आराखडा तयार करतानाच तवंगामुळे येणारा अतिरिक्त भार विचारात घ्यावा. २) तवंग आणि घनकचरा ह्यांचे मिश्रण करून त्यापासून खत बनविण्याची शक्यता पडताळावी. ३) फक्त तवंगासाठी वायुजीवी शुद्धीकरण पद्धत वापरावी.

पूतिकुंडामधून बाहेर पडणारे पाणी पर्यावरणात सोडण्यापूर्वी त्याचे अधिक शुद्धीकरण करणे आवश्यक असते. ह्यासाठी पुढील पद्धती वापरतात :

• शोष खड्डा (Soak pit) : पाण्याचा सहज निचरा होईल अशी माती असेल तर ह्याचा उपयोग केला जातो. ह्यासाठी पाझर चाचणी (Percolation test) करावी लागते, त्यावरून खड्ड्याचा आकार ठरविता येतो.
• पूतिकुंडाच्या एकूण घनफळाच्या १/३ ते १/२ घनफळ असलेला ऊर्ध्ववाही अवायुजीवी निस्यंदनी कुंडाच्या (upflow anaerobic filter tank) बरोबर बांधून काढणे. ज्या ठिकाणी शोष खड्ड्यासाठी माती योग्य नसेल किंवा भूगर्भजलाची पातळी जमिनीच्या जवळ असेल तेथे असा निस्यंदक उपयोगी पडतो. ह्या आणि अशा प्रकारच्या निस्यंदकांमधून जीवाणूंना वाढण्यासाठी वेगवेगळी माध्यमे, उदा., खडी, कृत्रिम प्लॅस्टिकचे विविध आकारचे तुकडे, वाळू इत्यादि वापरून त्यांची क्षमता वाढवण्यात आली आहे. तसेच त्यांमधून निघणार्‍या सांडपाण्याचा पुनर्वापर करण्याची व्यवस्था करता येते. (आकृती ८.४)

• अवशोषण खंदक (Absorption trenches) : जमिनीखाली ६० ते ९० सेंमी. खोल चर खणून त्यांमध्ये १० सेंमी. व्यासाच्या नलिका सांधे न भरता घालून आणि खड्डे वाळूने भरून पूतिकुंडामधून येणारे पाणी सोडतात. ह्या खड्ड्यांची लांबी मातीची पाझर चाचणी करून ठरविली जाते. एका खड्ड्याची लांबी ३० मीटरपेक्षा जास्त ठेवत नाहीत (आकृती क्र. ८.५). पूतिकुंडाच्या प्रचलित आराखड्यामध्ये अवायुजीवी बाधिका पूतिकुंड (anaerobic baffled septic tank) आणि anaerobic migrating blanket reactor ह्या पद्धतींनी सुधारणा झाली आहे. त्यांपैकी पहिल्या प्रकारात सांडपाणी ३ किंवा ४ टाक्यांच्या साखळीमधून खालून वर असे वहात जाते, त्यासाठी योग्य जागी बाधिका (baffles) बसवलेल्या असतात. सर्व सांडपाणी गाळातून खालून वर वाहत असल्यामुळे त्याचे शुद्धीकरण अधिक परिणामकारक होते. तसेच टाकीमधून बाहेर पडलेल्या सांडपाण्याचे पुनर्चक्रीकरण करण्याची व्यवस्थासुद्धा करता येते. (आकृती क्र. ८.६)

दुसर्‍या पद्धतीत टाक्यांमध्ये मिश्रक बसवलेले असतात. त्यामुळे शुद्धीकरण प्रक्रिया अधिक परिणामकारक होते, तसेच सांडपाण्याचे आगममार्ग आणि निर्गममार्ग (Inlet and outlet) ह्यांची वेळोवेळी अदलाबदल करण्याची व्यवस्था असल्यामुळे सर्व टाक्यांमध्ये गाळाचे प्रमाण जवळजवळ सारखे राखणे शक्य होते. (आकृती क्र. ८.७)

दुमजली पूतिकुंड (Imhoff tanks) : वर वर्णन केलेल्या पूतिकुंडाची सुधारित आवृत्ती म्हणजे दुमजली पूतिकुंड. सांडपाण्याचे निवळण आणि त्यातून उत्पन्न झालेल्या गाळाचे अवायुजीवी पद्धतीने शुद्धीकरण ह्या दुमजली टाक्यांमध्ये केले जाते. पूतिकुंडाचे एक युनिट जास्तीत जास्त ३०० माणसांसाठी दिले जाते, परंतु एक दुमजली पूतिकुंड एखाद्या छोट्या गावासाठी सुद्धा वापरता येतो. ह्यांचा वापर जर्मनीमध्ये प्रथम इ.स. १९०५ मध्ये केला गेला; परंतु सांडपाणी शुद्धीकरणाच्या पद्धती विकसित करताना त्यामधला फक्त गाळ अवायुजीवी आणि वायुजीवी पद्धतीने शुद्ध करण्याच्या पद्धती परिणामकारक असल्याचे दिसल्यामुळे दुमजली पूतिकुंडचा वापर कमी झाला. तसेच थंड प्रदेशामध्ये दुमजली पूतिकुंडच्या तळामधील गाळाचे तापमान योग्य पातळीवर ठेवणे अशक्य होते, त्यामुळेही त्यांचा वापर कमी झाला. (आकृती क्र. ८.८). ह्या टाक्यांचा आकार सहसा आयताकृती असला तरी काही टाक्या दंडगोलाकृती बांधून त्यांमध्ये निवळण टाकीत गाळ गोळा करून अवायुजीवी टाकीत सोडण्याची यांत्रिक (Mechanical) व्यवस्था केली गेली, तसेच अवायुजीवी टाकीत गाळाचे थर बसू नयेत म्हणून त्याला ढवळण्याची व्यवस्था सुद्धा करण्यात आली. त्यामुळे गाळाचे शुद्धीकरण अधिक परिणामकारकपणे करणे शक्य झाले.

दुमजली पूतिकुंडामध्ये सांडपाणी प्रथम निवळण टाकीत येते आणि त्यातला गाळ निवळण टाकीच्या खाली असलेल्या अवायुजीवी टाकीमध्ये साठतो. ह्याउलट जर सांडपाणी अवायुजीवी टाकीमध्ये प्रथम सोडले तर त्यातील गाळाचा थर ह्या टाकीमध्ये उत्पन्न होतो आणि टाकीत येणारे सांडपाणी ह्या गाळाच्या आरपार जाते, त्यामुळे अधिक आलंबित पदार्थ थरांत अडकतात. ह्याचा उपयोग ऊर्ध्वगामी अवायुजीवी साका शुद्धीकरण प्रक्रियेमध्ये (upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor) केला असून त्याची शुद्धीकरण क्षमता दुमजली पूतिकुंडापेक्षा अधिक असल्याचे दिसून आले आहे.

ऊर्ध्वगामी अवायुजीवी साका शुद्धीकरण प्रक्रिया (UASB प्रक्रिया) : अवायुजीवी पद्धतीने संपूर्ण सांडपाण्याचे शुद्धीकरण करणारी ही एक उपयुक्त पद्धत आहे. एक पूतिकुंड जास्तीत जास्त ३०० लोकांसाठी वापरला जातो, त्याहून अधिक लोकसंख्या असल्यास दुमजली पूतिकुंड आणि त्यापेक्षा जास्त लोकसंख्या असल्यास UASB प्रक्रिया वापरली जाते. गेल्या ३० ते ४० वर्षांत सेंद्रिय पदार्थांचे खूप मोठे प्रमाण असणार्‍या काही औद्योगिक सांडपाण्यांच्या शुद्धीकरणासाठी देखील ही पद्धती वापरली गेली असून वायुजीवी शुद्धीकरणाआधी तिचा वापर करणे किफायतशीर ठरले आहे. ह्या पद्धतीमध्ये प्रथम तरंगणारे मोठे पदार्थ आणि वाळूसारखे निरिंद्रिय पदार्थ काढून टाकल्यावर सांडपाणी UASB च्या तळाशी सोडले जाते. हे सांडपाणी गुरुत्वाकर्षणाच्या विरुद्ध दिशेने (खालून वर) वहात असल्यामुळे त्यामधले आलंबित पदार्थ खालच्या मजल्यामध्ये साठून त्यांचा एक थर  (Blanket) उत्पन्न होतो. टाकीमध्ये प्रवेश करणारे सर्व सांडपाणी ह्या थरामधून अडकतात, तेथे त्यांना अन्नाच्या रूपात सेंद्रिय पदार्थ मिळतात, त्यामुळे त्यांची वाढ होते. पुरेसा साठवणकाळ मिळाल्यामुळे सेंद्रिय पदार्थांचे विघटन करून हे जीवाणू मिथेन, कार्बन डाय-ऑक्साइड, हायड्रोजन सल्फाइड ह्यासारखे वायू उत्पन्न करतात. पाण्याहून हलके असणारे ह्या वायूंचे बुडबुडे गाळाच्या थराच्या आरपार जातात त्यामुळे थरातील जीवाणूंचे आणि अन्नाचे मिश्रण होते आणि गाळ आलंबित अवस्थेमध्ये राहतो. खालून वर वाहणार्‍या पाण्यामध्ये गाळाचे हलके कण (घन पदार्थ), पाणी (द्रव पदार्थ) आणि वायूचे बुडबुडे (वायू) एकत्रपणे निवळण टाकीच्या तळाशी असलेल्या विशिष्ट आकाराच्या मार्गामधून वायू, द्रव, वायू विभाजक (Gas, Liquid, Solid Separator; GLSS) वर जातात. त्यातील गाळाचे कण हळूहळू परत टाकीच्या तळाकडे जातात, बुडबुडे फुटून वायू त्यांच्या टाकीमध्ये साठू लागतो आणि पाणी निवळण टाकीच्या पृष्ठभागावर असलेल्या नाल्यांमधून बाहेर पडते (आकृती क्र. ८.६).

ऊर्ध्वगामी अवायुजीवी साका शुद्धीकरण टाकीचे प्रमुख भाग : (१) टाकीच्या तळाशी सांडपाण्याचे समान वाटप करणारे पाइपांचे जाळे, (२) अवायुजीवी प्रक्रिया सतत चालू राहण्यासाठी तळमजला, (३) वायू, द्रव, वायू विभाजक, (४) निवळण टाकी, (५) वायू साठविण्यासाठी टाकी, (६) प्रक्रिया झालेले सांडपाणी टाकीच्या बाहेर वाहून नेणाऱ्या नलिका, (७) तलमजल्यामध्ये उत्पन्न होणारा अतिरिक्त गाळ टाकीबाहेर काढण्यासाठी बसवलेल्या झडपा.

शुद्धीकरणाच्या ह्या पद्धतीचे फायदे पुढीलप्रमाणे –

(१) विजेचा वापर फक्त प्रारंभिक प्रक्रिया केलेले सांडपाणी पंप करून टाकीच्या वर किंवा तळाशी आणून सोडणे, त्यापुढचा सांडपाण्याचा सर्व प्रवास गुरुत्वाकर्षणामुळे होतो, त्यामुळे विजेचा खर्च अत्यंत कमी होतो.

(२) सांडपाण्याची जैवरासायनिक प्राणवायूची मागणी (जैराप्रामा; Biochemical oxygen demand (BOD)) ७५ ते ८०% कमी झाल्यामुळे पुढील जैविक शुद्धीकरण प्रक्रियांचा कमी खर्च होतो आणि त्यांच्यासाठी कमी जागा लागते.

(३) सांडपाण्यासाठी लागणारे पंप सोडले तर बाकी यंत्रसामुग्रीची गरज नाही त्यामुळे देखभालीचा खर्च कमी होतो.

(४) मिथेन वायू उपलब्ध होतो त्याचा इंधन म्हणून उपयोग करता येतो.

(५) जैविक प्रक्रिया झालेला गाळ खत म्हणून वापरता येतो. त्यामध्ये नायट्रोजन आणि फॉस्फरस सांडपाण्याइतकेच जवळजवळ असल्यामुळे गाळाची उपयुक्तता वाढते.

(६) सांडपाण्यामधील रोग उत्पन्न करणारे जीवाणू नाहीसे होतात.

ह्या पद्धतीमध्ये पुढील त्रुटीसुद्धा आहेत :

(१) फक्त UASB वापरून पर्यावरणामध्ये सोडण्याइतकी शुद्धता असलेले सांडपाणी उत्पन्न होत नाही, त्यामुळे त्यावर अधिक शुद्धता उत्पन्न करणार्‍या प्रक्रिया वापराव्या लागतात.

(२) अवायुजीवी जीवाणू हळूहळू काम करीत असल्यामुळे ही पद्धत पूर्णपणे कार्यान्वित होण्यास बराच काळ (२ ते ३ महिने) जावा लागतो.

(३) UASB टाकीमधील पर्यावरण धातूंसाठी संक्षारक (corrosive) असल्यामुळे तिच्यामधील धातू गंजविरोधक असावे लागतात, विशेषतः सांडपाण्याच्या संपर्कात येणार्‍या सर्व पृष्ठभागांचे इपॉक्सि रंग (Epoxy paints) किंवा पॉलिव्हिनाइल क्लोराइड पत्रे (Polyvinyl chloride; PVC sheets वापरून गंजण्यापासून संरक्षण करावे लागते, त्यामुळे बांधकामाचा खर्च वाढतो.

(४) ह्या पद्धतीमध्ये वेगवेगळ्या प्रकारचे जीवाणू काम करतात, त्यामधील मिथेन उत्पादक हे महत्त्वाचे जीवाणू त्यांच्या आसपास असणार्‍या पर्यावरणाबाबत संवेदनशील आहेत, त्यामुळे त्यामध्ये झालेले लहानसहान बदल, उदा., सामू बदलणे, तापमान बदलणे इत्यादींचा त्यांच्या कामावर अनिष्ट परिणाम होऊ शकतो; थोडक्यात ही पद्धत मोठे धक्के किंवा भार सहज पचवू शकत नाही.

अवायुजीवी निस्यंदक (Anaerobic filter) : अवायुजीवी जंतूंचा वापर करून घरगुती सांडपाण्याचे शुद्धीकरण करण्याची प्रक्रिया प्रथमतः पूतिकुंडच्या बाहेर पडणार्‍या सांडपाण्यावर करण्याचा प्रघात सुरू झाला, त्यामुळे ह्या कुंडांच्या बाहेर पडणारे सांडपाणी पर्यावरणामध्ये सोडणे शक्य झाले. कालांतराने काही औद्योगिक सांडपाण्याच्या शुद्धीकरणासाठी ही पद्धत वापरण्यास सुरुवात झाली.

घरगुती सांडपाण्याच्या शुद्धीकरणासाठी ते चाळून (screening) आणि वालुकाकुंडाचा वापर केल्यावर ते अवायुजीवी निस्यंदकाच्या तळामध्ये सोडण्यात येते. निस्यंदकाचा निर्गम मार्ग वर असल्यामुळे निस्यंदकामध्ये भरलेल्या माध्यमांतून (दगड, प्लॅस्टिकचे तुकडे इत्यादि) सांडपाणी खालून वर वाहत जाते, त्यामधील जीवाणू माध्यमाच्या पृष्ठभागावर वाढतात आणि त्याची जैराप्रामा कमी करतात, तसेच त्यामधील आलंबित पदार्थ माध्यमांत अडकल्यामुळे शुद्धीकरणास मदत होते. जेव्हा शुद्ध झालेल्या सांडपाण्यामध्ये आलंबित पदार्थांचे प्रमाण वाढू लागते तेव्हा पाण्याचा फवारा वापरून माध्यम साफ करण्यात येते. (आकृती क्र. ८.४)

 संदर्भ :

• Arceivala, S. J.; Asolekar, S. R. Waste Water treatment for pollution control and reuse, New Delhi, 2007.
• Metealf and Eddy, Wastewater Engineering, Treatment and Reuse, New Delhi, 2003.
• Steel, E. W. Water supply and sewerage, 4^th, 1960.
• Wagner, E. G.; Lanoix, J. N. Excreta disposal for rural areas and small communities World Health Organization Monograph Series no. 39, India 1958.

समीक्षक : माढेकर, सुहासिनी