प्रारंभिक शुद्धीकरणानंतर करण्यात येणाऱ्या प्राथमिक शुद्धीकरण प्रक्रियेचा एक महत्त्वाचा घटक म्हणजे अवायुजीवी पचन. सांडपाण्यामधील सेंद्रीय गाळाचे स्थिरीकरण करणे व त्याचे घनफळ कमी करणे हे अवायुजीवी पचनाचे प्रमुख हेतू असतात. अवायुजीवी चयापचयाचा अधिक अभ्यास केल्यामुळे फक्त गाळच नव्हे, तर संपूर्ण सांडपाण्याच्या शुद्धीकरणासाठीसुद्धा ही प्रक्रिया वापरण्यास गेल्या काही वर्षांमध्ये सुरुवात झाली आहे. (पहा : पूतिकुंड व अवायुजीवी निस्यंदक : ऊर्ध्वगामी अवायुजीवी साका शुद्धीकरण प्रक्रिया) सांडपाण्यामधील सेंद्रिय पदार्थांचे विघटन अवायुजीवी जंतूंच्या साहाय्याने केल्यामुळे द्रव (Supernatant), वायू (Gas) आणि विघटन न झालेले पदार्थ उत्पन्न होतात. त्यांपैकी द्रव पदार्थ शुद्धीकरण केंद्राच्या सुरुवातीला असलेल्या उदंचन केंद्रात (Raw sewage pump house) सोडले जातात, तेथून ते शुद्धीकरण प्रक्रियेमधून पुन्हा फिरवले जातात. वायूचे घटक मिथेन, कार्बन डाय-ऑक्साईड, हायड्रोजन सल्फाईड इ. असून त्यांचा उपयोग इंधन म्हणून करता येतो आणि विघटन न झालेले सेंद्रिय पदार्थ खत म्हणून वापरता येतात. गाळाच्या रूपात असलेल्या या पदार्थांमध्ये पाण्याचे प्रमाण खूप मोठे असल्यामुळे त्यांचे घनफळ खूप मोठे असते, ते कमी केल्यामुळे त्यांची हाताळणी करणे आणि विल्हेवाट लावणे सोपे होते. (पहा : नोंद क्र. १० व ११) उदा., विघटन होण्यापूर्वी गाळातील पाण्याचे प्रमाण ९८% असेल आणि घनफळ v1 असेल आणि विघटनानंतर पाण्याचे प्रमाण ९६% आणि घनफळ v2 असेल, तर
v1/ v2 = (१०० – ९६) / (१०० – ९८) = ४ / २ किंवा v2 = (१/२) v1
हा नियम प्राथमिक निवळण टाकीमधून काढलेल्या गाळालासुद्धा लागू पडतो, म्हणून अशा गाळाचे स्थिरीकरण (stabilization) करण्यापूर्वी घनीकरणाचा (Thickening) उपयोग मोठ्या शुद्धीकरण केंद्रांमध्ये केला जातो. (पहा : नोंद क्र. १०).
अवायुजीवी पचनक्रिया व्यवस्थितपणे चालण्यासाठी पुढील बाबींकडे लक्ष द्यावे लागते : १) गाळाची सामू, २) गाळाचे तापमान, ३) पचनटाकीमधील गाळाचा साठवण काळ, ४) गाळातील सेंद्रिय पदार्थांचे प्रमाण, ५) गाळाचे मिश्रण करण्याची पद्धत, ६) गाळातील विषारी दूषितकांचे प्रमाण, ७) पचनटाकीमध्ये गाळ भरण्याची पद्धत – असंतत किंवा संतत.
अवायुजीवी शुद्धीकरण पद्धतीचे फायदे : १) गाळामधील रोग पसरवणारे बहुतांश जंतू मरतात, त्यामुळे शुद्धीकरण केलेला गाळ शेतीसाठी वापरता येतो; २) मिथेन वायू उत्पन्न होतो, तो इंधन म्हणून वापरता येतो; ३) अवायुजीवी जीवाणूंना रेणवीय प्राणवायूची गरज नसल्यामुळे विजेच्या वापराचा खर्च कमी होतो; ४) शुद्धीकरण केलेल्या गाळामध्ये नायट्रोजन, फॉस्फरस आणि शेतीस उपयोगी पडणारे घटक असल्यामुळे जमिनीचा पोत सुधारण्यास मदत होते; ५) अत्यंत मोठी जैराप्रामा (जैवरासायनिक प्राणवायूची मागणी) असलेल्या सांडपाण्याच्या (विशेषत: औद्यागिक) शुद्धीकरणासाठी प्रथम अवायुजीवी व त्यानंतर वायुजीवी शुद्धीकरण केल्यास एकूण खर्च फक्त संपूर्ण वायुजीवी पद्धतीच्या खर्चापेक्षा कमी होतो.
अवायुजीवी शुद्धीकरण पद्धतीचे तोटे : १) ह्यामधील जीवाणूंचा काम करण्याचा वेग कमी असल्यामुळे साठवण काळ मोठा असणाऱ्या टाक्या बांधाव्या लागतात, त्यामुळे बांधकामाचा खर्च मोठा होतो; २) हे जीवाणू त्यांच्या पर्यावरणातील लहानसहान बदलसुद्धा सहज पचवू शकत नाहीत त्यामुळे एकूण प्रक्रिया संवेदनशील होते; ३) फक्त ही पद्धत वापरून शुद्धीकरण केलेले सांडपाणी सरळ पर्यावरणामध्ये सोडता येत नाही, म्हणून त्याचे अतिरिक्त शुद्धीकरण करावे लागते.
अवायुजीवी शुद्धीकरणाच्या टाक्या सहसा आर.सी.सी.मध्ये बांधलेल्या असतात. हवेतील प्राणवायूचा संपर्क गाळाबरोबर येऊ नये म्हणून त्या काँक्रिटच्या स्थिर झाकणाने किंवा पोलादाच्या तरंगत्या झाकणाने बंद केलेल्या असतात (आ. क्र. ९.१) ह्या टाक्या दंडगोलाकार असून त्यांचा तळ उलट्या शंकूच्या ( inverted cone ) आकाराचा असतो, तळाचा उतार १:४ ते १:६ ह्या प्रमाणांत असतो, त्यामुळे गाळ तळाच्या मध्यभागी घसरून येण्यास मदत होते . टाक्यांची खोली आणि व्यास ह्यांचे प्रमाण ०.५ : १ ते ०.७ : १ असून, साठवण काळ २० ते३० दिवसांचा असतो. थंड हवामानात हा काळ ह्याच्या दुप्पट असू शकतो. लहान शुद्धीकरण केंद्रांमध्ये असलेल्या टाक्यांमधे वर्षाच्या ज्या काळांत सुकवण्यासाठी गाळ बाहेर काढणे शक्य नसते (उदा., पावसाळ्यांत) तेवढा गाळ साठवून ठेवण्याची व्यवस्था करावी लागते. ह्याला ऋतुमानास अनुसरून करण्याचे साठवण ( seasonal storage ) म्हणतात. पचनक्रिया चांगली व्हावी म्हणून गाळाचे तापमान ३५० ते ३७० से. मध्ये ठेवण्यास प्रयत्न करतात, त्यासाठी टाकीमध्ये भरण्याआधी गाळ गरम करून घेतात किंवा टाकीच्या आतून गरम पाण्याच्या साहाय्याने योग्य ते तापमान ठेवले जाते. तसेच अवायुजीवी जीवाणू स्वतः हालचाल करू शकत नसल्यामुळे त्यांचा आणि अन्नाचा संपर्क सतत येत रहावा ह्यासाठी विशिष्ट प्रकारचे मिश्रक टाक्यांमध्ये वापरतात किंवा चयापचयामुळे उत्पन्न झालेला वायू संपीडकाच्या साहाय्याने टाकीमधून बाहेर काढून टाकीच्या तळाशी पुन्हा सोडला जातो. त्याचे बुडबुडे गाळामधुन वर जातात त्यामुळे मिश्रण क्रिया होते. दंडगोलाप्रमाणे पोलादी पत्रे वापरून ४० मी. उंचीच्या अंडाकृती टाक्यासुद्धा बांधण्यात आल्या आहेत. त्या कमी जागेत बांधता येतात. त्या टाक्यांमध्ये गाळाची मिश्रणक्रिया अत्यंत प्रभावीपणे करता येते, तसेच त्यांच्या भिंतींचा उतार अतिशय मोठा असल्यामुळे त्यांमध्ये वाळू साचण्याचे प्रमाण अत्यंत कमी असते. (आ.क्र. ९ .२)
तरंगी द्रव (पचनक्रियेमुळे उत्पन्न झालेला द्राव; supernatant liquid) टाकीबाहेर काढण्यासाठी वेगवेगळ्या उंचीवर झडपा बसवलेल्या असतात. ज्या टाक्या आर.सी.सी. च्या झाकणाने बंद केलेल्या असतात त्यामधील वायू साठवण्यासाठी पोलादाच्या वेगळ्या टाक्या वापरतात. परंतु तरंगत्या झाकणाच्या टाक्यांमधील वायू साठवण्यासाठीही झाकणेच वापरली जातात. त्यांची साठवण क्षमता दररोज उत्पन्न होणाऱ्या वायूच्या घनफळच्या २५% पर्यंत असते. हा वायू म्हणजे मिथेन, कार्बन डाय-ऑक्साईड, हायड्रोजन सल्फाईड इत्यादी वायूंचे मिश्रण असून हवेबरोबर त्याचे ५:१ ते १५:१ असे मिश्रण झाल्यास तो स्फोटक बनतो म्हणून वायू वाहून नेणाऱ्या पाईपांवर ज्योत निरोधक (flame arrester) बसवलेला असतो. ह्या वायूमध्ये बाष्पाचे प्रमाण खूप असल्यामुळे तो जाळण्यापूर्वी ते कमी करण्यासाठी आर्द्रता रोधक (moisture trap) बसवतात. विशिष्ट मर्यादेबाहेर पचनटाकीमध्ये किंवा वायुधारकामध्ये (Gas Holder) वायू साठवला तर त्याचा दाब धोकादायकपणे वाढतो, तसेच वापरण्यासाठी टाकीमधील वायू अत्यंत वेगाने बाहेर काढला तर तिच्यामध्ये अंशतः निर्वात परिस्थिती उत्पन्न होते, त्यामुळे वातावरणाच्या दाबाने टाकीचा चोळामोळा होऊ शकतो. ह्या दोन्ही गोष्टी टाळण्यासाठी दाब व निर्वात विमोचन झडप (pressure and vacuum relief valve) वायू वाहून नेणाऱ्या पाईपवर बसवलेला असतो. तयार झालेला वायू कोणत्याही कामासाठी (उदा., इंधन म्हणून स्वयंपाकासाठी, वीज उत्पन्न करण्यासाठी इत्यादी) वापरायचा नसेल तर तो सुरक्षितपणे जाळून टाकण्यासाठी वायुशिखा याची (Gas Flare) व्यवस्था करावी लागते. पचनक्रिया पूर्ण झाल्यावर असा गाळ टाकीबाहेर काढला जातो आणि तो सुकवण्याची क्रिया केली जाते. (पहा : नोंद क्र. १० व ११)
अवायुजीवी पचनक्रिया अम्ल निर्मिती (Acid formation) व मिथेन निर्मिती (methane formation) या दोन टप्प्यांमध्ये होते, म्हणून हे दोन टप्पे वेगवेगळ्या टाक्यांमध्ये घडवून आणतात. (आ. क्र. ९.३) पहिली टाकी जास्तीत जास्त अम्ल निर्मितीसाठी वापरतात. त्यासाठी गाळाचे सतत मिश्रण करणे, गाळाचे तापमान वाढवणे असे उपाय केले जातात. दुसऱ्या टाकीमध्ये पहिल्या टाकीतील गाळ भरतात, येथे गाळाचे घनीकरण व्हावे म्हणून मिश्रणक्रिया केली जात नाही. दोन्ही टाक्यांमध्ये उत्पन्न झालेला वायू गोळा करून वेगळ्या टाकीमध्ये साठवतात. दोन टप्प्यांमध्ये पचनक्रिया केल्यामुळे सेंद्रिय पदार्थ ५०% ते ५८% पर्यंत कमी होतात. पहिल्या टाकीमध्ये सतत मिश्रण केल्यामुळे तिच्यामधून द्रव तयार होत नाही, परंतु दुसऱ्या टप्यामधील टाकीत गाळाचे घनीकरण होते, त्यामुळे तेथून द्रव बाहेर काढण्याची व्यवस्था केलेली असते. हा द्रव उच्च जैराप्रामा आणि आलंबित पदार्थांचा असल्याने तो शुद्धीकरण केंद्राच्या सुरुवातीला असलेल्या उदंचन केंद्रामध्ये सोडला जातो. दोन टप्प्यांमध्ये केलेल्या अवायुजीवी पचनक्रियेला उच्च प्रमाणी पचनक्रिया (High rate digestion) असे देखील म्हणतात.
ह्या दोन टप्प्यांमध्ये पहिला टप्पा समतापरागी (Mesophilic; २०० ते ३५० से.) आणि दुसरा टप्पा तापरागी (Thermophilic; ५०० ते ५५०) किंवा ह्याउलट अशा प्रकारे सुद्धा अवायुजीवी पचन क्रिया करता येते .
संदर्भ :
1) Clark, J. W.; Viessman, W.; Hammer M. J. Water supply and Pollution control 2nd ed. Penn.,1971.
2) Mackenzie, Davis L.; Cornwell, D. A. Introduction to Environmental Engineering, 1991.
3) Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering Treatment and Reuse, New Delhi, 2003.
4) Steel, E. W. Water Supply and Sewerage, 4th ed., New York, 1960.
समीक्षक : माढेकर, सुहासिनी
