घरगुती सांडपाणी : गाळाची हाताळणी (Household Wastewater : Sludge Treatment)

घरगुती सांडपाण्यामध्ये असलेले आलंबित आणि कलिल पदार्थ ह्यांच्यामुळे गाळ उत्पन्न होतो. घरगुती सांडपाण्याला लहान मोठ्या आकाराच्य चाळण्यांमधून वाहू दिले, तसेच वालुकाकुंडांमधून ते वाहत नेले गाळापेक्षा काहीसा वेगळा घनकचरा निघतो. प्राथमिक आणि दुय्यम निवळण टाक्यांमध्ये, वायुजीवी आणि अवायुजीवी पाचनक्रिया करणाऱ्या टाक्यांमध्ये आणि सांडपाणी वाहून नेणाऱ्या नलिकांचे जाळे नसलेल्या शहराच्या भागांमध्ये जेथे पूतिकुंड ( septic tanks ) वापरतात इ. ठिकाणी ज्याला खऱ्‍या अर्थाने गाळ म्हणावे असा कचरा निर्माण होता. ह्या टाक्या २ ते ३ वर्षांतून एकदा साफ कराव्या लागतात; ह्या कालावधीत त्यांच्यामध्ये जमलेल्या गाळाला तवंग (septage) म्हणतात, त्याची प्रदूषणक्षमता फार मोठी असते. याविषयीची माहिती कोष्टक क्र.१मध्ये दिली आहे. तवंगाची विल्हेवाट लावण्याच्या पद्धतींची यादी घ. सां. : पूतिकुंड व अवायुजीवी निस्यंदक या नोंदीमध्ये दिली आहे. कोष्टक क्र.२ मध्ये शुद्धीकरण करताना उत्पन्न होणारा गाळ, त्यामधील घनपदार्थांचे प्रमाण आणि गाळाची स्थिती ह्यांची थोडक्यात माहिती दिली आहे.

गाळाची योग्य ती विल्हेवाट लावण्यापूर्वी पुढील प्रक्रिया वापरल्या जातात :

गाळ (Sluge) ……. घनीकरण (Thickening) …….. स्थिरीकरण (Stabilization) …….. संस्करण (Conditioning) …….. निर्जलीकरण (Dewatering) …….. दहन (Heat drying and combustion) …….. अंतिम विल्हेवाट (Final disposal).

ह्या प्रक्रियांमुळे (१) गाळामधील पाण्याचे प्रमाण कमी होऊन त्याचे घनफळ कमी होते, त्यामुळे गाळ हाताळणे सोपे होते आणि २) गाळामधील प्रदूषण करणारे पदार्थ भौतिक , रासायनिक आणि जैविक पद्धतीमुळे कमी होते आणि तो पर्यावरणात सोडण्यायोग्य होतो तसेच रोग पसरविणारे जीवाणू , विषाणू इ. नाहीसे झाल्यामुळे तो शेतीसाठी वापरणे शक्य होते. (आ.१०.१ )

घनीकरण (Thickening) : निवळण टाकीमधील साठवण काळात सांडपाण्यामधील आलंबित पदार्थ गुरुत्वाकर्षणामुळे टाकीच्या तळाशी बसू लागतात तेव्हा गाळ उत्पन्न व्हायला लागतो , त्यामुळे त्याचे घनफळ हळूहळू कमी होऊ लागते . गाळामधील पाण्याचे प्रमाण जसे कमी होईल तसे त्याचे घनळफ झपाट्याने कमी व्हायला लागते परंतु निवळण टाकीमध्ये ह्याला मर्यादा येते म्हणून आलंबित पदार्थ आणि पाणी ह्यांच्या मधून फिरवण्यासाठी योग्य त्या आकाराच्या आणि मापाच्या फळ्या गाळाचे संकलन करण्याच्या यंत्रणेवर बसवल्या जातात (आ.क्र. १०.२). गाळ एकत्र करण्यासाठी ही यंत्रणा निवळण टाकीच्या तळाजवळून फिरवली जाते तेव्हा ह्या फळ्यांमुळे गाळाचे घनफळ कमी होण्यास मदत होते .

सांडपाण्याच्या शुद्धीकरण प्रक्रिया, उदा., प्राथमिक निवळण, दुय्यय व तृतीय निवळण, वायुजीवी व आवायुजीवी प्रक्रिया, ह्यांच्यामुळे आलंबित पदार्थ, तसेच कलील आणि विरघळलेले पदार्थ काही अंशी गाळाच्या रूपाने बाहेर पडतात . ह्या गाळामध्ये पाण्याचे प्रमाण मोठे असून त्यातील आलंबित पदार्थ मुख्यत: सेंद्रिय प्रकारचे असतात, त्यामध्ये जीवाणूंचे प्रमाण खूप मोठे असते; त्यामुळे गाळ कुजण्याची क्रिया लवकर सुरू होते. पाण्याचे प्रमाण मोठे असल्याने गाळ हाताळणे आणि त्यावर योग्य ती शुद्धीकरण प्रक्रिया करणे अत्यंत खर्चिक होते. म्हणून सर्वप्रथम त्यातील पाणी काढून टाकणे आवश्यक ठरते. पाणी काढल्यामुळे गाळाचे घनफळ कमी होते. उदा., ९९% पाणी असलेल्या गाळाचे घनफळ v₁ असेल आणि पाण्याचे प्रमाण कमी करून९७% वर आणले तर त्या गाळाचे घनफळ   v₂ =v₁ x {(१००-९९) / (१००-९७)} = v₁ x (१/३)  म्हणजेच पूर्वीच्या (१/३) होते.

घनीकरणाचे फायदे : १) गाळावरची प्रक्रिया करणाऱ्या टाक्यांचा आकार कमी करता येतो. २) त्यासाठी लागणाऱ्या रसायनांचे प्रमाण कमी होते. ३) थंड प्रदेशात गाळाचे तापमान विशिष्ट पातळीवर ठेवायचे झाले तर त्यासाठी कमी इंधन लागते.

घनीकरणासाठी पुढील पद्धती वापरतात : १) प्राथमिक निवळण टाकी आणि अवायुजीवी पद्धतीने गाळाचे पचन (anaerobic digestion) करणाऱ्या टाक्यांमध्ये गाळ साठवणे, २) फक्त घनीकरण करण्यासाठी वेगळ्या टाक्या वापरणे (thickeing tanks) (आ. क्र. १०.२), ३) टाकीच्या तळाशी हवेचे बुडबुडे सोडणे व त्यांच्या प्लवनशक्तीचा उपयोग करणे  (Dissolve air flotation), ४) अपकेंद्रनाद्वारे (centrifugation) गाळावर अपकेंद्री (centrifugal) बल लावून पाणी आणि आलंबित पदार्थ वेगळे करणे (आ. क्र. १०.३), ५) पट्टा दाब गाळणी (belt filter press; आ. क्र. १०.४), ६) plate and frame press (आ. क्र. १०.५) वरीलपैकी क्र. १ ची पद्धत छोट्या शुद्धीकरण केंद्रांमध्ये तर क्र. २ ते ६ ह्या पद्धती मोठ्या केंद्रांमध्ये आणि जेथे कमी जागा उपलब्ध असेल अशा ठिकाणी वापरतात.

स्थिरीकरण (Stabilization) : १) विशिष्ट रसायने उदा., चुना, क्लोरीन प्राणवायू वापरून गाळामधील सेंद्रिय पदार्थांचे विघटन थांबवता येते. चुन्यामुळे उच्च सामू निर्माण होतो आणि गाळातील जीवाणू मरतात; क्लोरीन हा जंतुनाशक आणि ऑक्सिडीकारक आहे; २) प्राणवायू + उच्च तापमान ( wet air oxidation ) ह्यामुळे गाळातील जंतुनाशन आणि सेंद्रिय पदार्थांचे विघटन करून घेता येते .

कोष्टक क्र. १ : तवंग आणि घरगुती सांडपाणी – गुणात्मक फरक

टीपा : जैराप्रामा = जैव रासायनिक प्राणवायूची मागणी; रा.प्रा.मा. = रासायनिक प्राणवायूची मागणी; LAS = Linear alkyl sulphonate

कोष्टक क्र.२ : गाळाचे उगमस्थान , स्थिती आणि त्यातील घनपदार्थांचे प्रमाण

भौतिक व रासायनिक अभिसंधान (Physical and chemical conditioning) : ही प्रक्रिया गाळाच्या स्थिरीकरणाआधी किंवा नंतर करता येते. स्थिरीकरणाआधी केलेल्या प्रक्रियेमुळे गाळाचे घनफळ कमी होते आणि वायुजीवी किंवा अवायुजीवी टाक्यांचा आकार कमी करता येतो. त्यामुळे त्यांच्या बांधकामाचा खर्च काही अंशी कमी करता येतो. स्थिरीकरणानंतर केलेल्या ह्या प्रक्रियेमुळे गाळातील आलंबित पदार्थ आणि त्यांमधील उरलेले पाणी एकमेकांपासून अलग होण्याचा ( म्हणजेच गाळ सुकण्याचा) काळ कमी होतो, तसेच गाळ हाताळणे सोपे होते. ही प्रक्रिया करण्याचे काही मार्ग : १) चुना, फेरस सल्फेट, बहुवारिक विद्युत अपघटनी ( polyelectrolytes) ह्यासारखी रसायने गाळाबरोबर मिसळणे, २) १८०° ते २३०° से. पर्यंत गाळ गरम करणे ह्यामुळे गाळामधील काही सेंद्रियपदार्थांचे विघटन होते आणि पाणी अलग होण्यास मदत होते. ३) गाळाचे तापमान हळूहळू कमी करणे – ह्यामुळे गाळातील पाण्याचा बर्फ होतो आणि आलंबित पदार्थ बर्फाच्या स्फटिकांमधून बाहेर पडतात.

जलनिष्कासन / निर्जलीकरण (Dewatering) : वायुजीवी किंवा अवायुजीवी पद्धतीने स्थिरीकरण केलेला गाळ त्याच्या टाक्यांमधून वेळोवेळी बाहेर काढावा लागतो, तो सुकल्यावर त्याची विल्हेवाट लावणे सोयीचे होते.  ह्या कामासाठी पुढील प्रक्रिया आणि यंत्रणा वापरतात : १) साखा शुष्कन थर (Sludge drying beds) : लहान आणि मध्यम आकाराच्या शुद्धीकरण केंद्रांमध्ये आणि ज्या ठिकाणी भरपूर जमीन उपलब्ध असेल अशा केंद्रांमध्ये ही पद्धत वापरतात. काँक्रीट किंवा विटकामाच्या टाक्यांमध्ये वाळू आणि खडी यांचे थर टाकून त्यावर गाळाचा साधारणपणे ३० सेंमी चा थर पसरवून तो सुकू देतात . गाळामधील पाणी अंशतः बाष्पीभवन होऊन आणि काही पाणी वाळूच्या थरांमधून झिरपून जाते. ते टाक्यांच्या तळाशी पसरलेल्या उघड्या सांध्यांच्या (open jointed) नलिकांच्या जाळ्यांमध्ये वाहून येते, तेथून ते प्राथमिक निवळण टाकीमध्ये पुनर्चक्रीत केले जाते. गाळातील पाण्याचे प्रमाण ५०% ते ६०% पर्यंत येण्यास ८ ते १० दिवस लागतात, त्यानंतर तो टाक्यांमधून काढला जातो. एक महत्त्वाची खबरदारी म्हणजे एकदा पसरलेला गाळाचा थर सुकून  बाहेर काढल्याशिवाय गाळाचा नवा थर त्यावर टाकू नये, अन्यथा दोन्ही थर अर्धवट सुकतात आणि गाळ बाहेर काढणे अत्यंत कठीण होते. गाळ भरणे, तो सुकू देणे, बाहेर काढणे, वाळूचा थर साफ करणे ह्या कामास सहसा दोन आठवडे लागतात. भरपूर पाऊस पडणाऱ्या प्रदेशांमध्ये या टाक्यांवर छप्पर घातले जाते आणि पुरेशा वायुजीवनाची व्यवस्था केली जाते. प्रत्येक वेळी बाहेर काढलेल्या गाळाला चिकटून थोडी वाळू बाहेर येते, तेव्हा टाकीमधल्या वाळूचा थर १० – १५ सेंमी चा झाला की तो पुन्हा वाढवून मूळच्या २५ सेंमी. पर्यंत वाढवला जातो. (आ. क्र. १०.६).

वर वर्णन केलेल्या टाक्यांमध्ये पाण्याचे प्रमाण लवकर कमी व्हावे यासाठी पुढीलप्रमाणे काही सुधारणा केल्या जातात : (१) अर्धवट सुकलेला गाळ मिश्रकांच्या साहाय्याने ढवळणे, ज्यामुळे सुकण्याची क्रिया जलद होते. (२) टाक्यांचे तळ सच्छिद्र फरश्यांचे (tiles) करून त्यांच्या तळातून निर्वात पंपाच्या (vacuum pump) साहाय्याने हवा काढत राहणे. (३) सौरऊर्जा वापरून बाष्पीभवनाचा वेग वाढवणे. (४) सांद्रित ओलसर जमीनीप्रमाणे  (concentrated wetland) लव्हाळ्याचे वाफे तयार करून त्यामध्ये फ्रॅगमाइट (phragmites) ही वनस्पती लावणे आणि ह्या वाफ्यांमध्ये स्थिर केलेला गाळ पसरणे. ह्या वाफ्यांमध्ये १० वर्षांपर्यंत सुकलेला गाळ साठवण्याची व्यवस्था असते. तसेच वेळोवेळी वाढलेली लव्हाळी काढून टाकणे आणि त्यांचे खत बनवणे हे कामदेखील करावे लागते.

निर्वात निस्यंदक (Vacuum filter) : आडव्या आसावर बसवलेल्या पोकळ दंडगोलावर कापड, नायलॉन, डेक्रॉन किंवा अगंज पोलाद (stainless steel) यांची जाळी बसवलेली असते. हा दंडगोल त्याखाली ठेवलेल्या गाळाच्या टाकीमध्ये अंशत: बुडेल अशाप्रकारे फिरवत ठेवलेला असतो. दंडगोलाच्या आतल्या बाजूने निर्वात पोकळी निर्माण केल्यामुळे गाळामधील पाणी आत खेचले जाऊन दंडगोलाच्या बाहेर गाळाचा थर बसतो, तो अधूनमधून काढून घेतला जातो.

वरील सर्व व्यवस्थेच्या जोडीला दंडगोलावर वरून गाळाचा प्रवाह सोडण्याची व्यवस्था करून गुरुत्वाकर्षणाचा उपयोगसुद्धा केला जातो, त्यामुळे तेवढ्याच वेळात अधिक गाळ सुकवण्याची प्रक्रिया करता येते. ह्या दोन्ही व्यवस्थांमुळे गाळामधील पाण्याचे प्रमाण ७०%  ते ८०% पर्यंत कमी करणे शक्य होते.

अपकेंद्रसारी (Centrifuge) : अपकेंद्रसारी बलाचा वापर करून पाणी व गाळ अलग करण्याची व्यवस्था ह्या यंत्रामध्ये केलेली असते. ह्याचे प्रकार : (१) Solid bowl centrifuge पात्र अपकेंद्रसारी, (२) लंबवर्तुळ प्रकारचे अपकेंद्रसारी (basket type centrifuge), (३) तबकडी प्रकारचे (प्रोथ सहीत) अपकेंद्रसारी (Disc type (with nozzles) centrifuge). गाळ व पाणी अलग करण्यासाठी उत्पन्न केलेले बल हे गुरुत्वाकर्षणाच्या बलापेक्षा ५०० ते ३००० पटीने अधिक असते, त्यामुळे अंशत: स्वच्छ केलेले पाणी मिळते, ते प्राथमिक निवळण टाकीमध्ये सोडले जाते. ही यंत्रे दिवसात १६ ते २४ तासांपर्यंत चालवता येतात, पण त्यांचा आवाज मोठा होतो म्हणून ती ध्वनिरोधक खोल्यांमध्ये बसवली जातात. (आ. क्र. १०.३).

पट्टा दाबगाळणी (Belt Filter Press) :  ह्या यंत्रामध्ये एकाखाली एक असे दोन सच्छिद्र पट्टे बसवलेले असतात. वरील पट्ट्यावर गाळ ओतून त्यातील पाणी गळून दिले जाते. हा पट्टा Roller च्या मधून फिरवून गाळामधील पाणी गळून दिले जाते; अशाच पद्धतीने दुसरा टप्पा Roller मधून फिरवून उरलेले पाणी काढून सुकलेला गाळ यंत्राबाहेर टाकला जातो. (आ. क्र. १०.४).

पट्टिका व ढाचा दाबगाळणी (Plate and frame filter press) : हे यंत्र असंतत (batch) / संतत (continuous) पद्धतीने चालवले जाते. त्यामध्ये एकमेकाच्या जवळ धातूच्या पट्टिका आणि तसेच खाचा असलेले धातूचे सांगाडे बसवून त्यामध्ये गाळ भरून कापडामधून गाळण्यासाठी व्यवस्था असते. गाळामध्ये प्रथम योग्य ते बहुवारिक विद्युत अपघटनी (polyelectrolyte) मिसळून तो यंत्रामध्ये भरतात आणि १ ते ३ तास उच्च दाबाखाली धरून ठेवतात. त्यामधले पाणी निघून गेल्यावर कापड काढून, धुवून पुन्हा सांगाड्यांमध्ये बसवतात. काढलेल्या गाळामध्ये ४८% ते ७२% पाणी उरते. ह्या यंत्राचा मुख्य उपयोग रासायनिक गाळाच्या निर्जलनासाठी केला जातो. (आ. क्र. १०.५).

गाळ साठवण्याची तळी (sludge storage lagoons) : वायुजीवी किंवा अवायुजीवी पद्धतीने स्थिर (stable) केलेला गाळ साठवण्यासाठी यांचा उपयोग ‍होतो. ही तळी गाळातल्या पाण्याच्या बाष्पीभवनाच्या तत्त्वावर चालतात. शुद्धीकरण केंद्रामध्ये एखादी खेलगट जागा असली तर तिच्यामध्ये असे तळे बांधणे योग्य ठरते. त्याचा तळ पूर्णपणे जलनिरोधक (water-tight) करावा लागतो, म्हणजे गाळातील पाणी जमिनीत झिरपून भूगर्भांतील पाणी प्रदूषित करू शकत नाही. तळ्याचा आकार लहान किंवा मोठा कसाही असला तरी एकावेळी कमीत कमी दोन तळी बांधतात. त्यामुळे एकामध्ये गाळ साठवत असताना दुसऱ्यामधील गाळ काढणे, त्याची साठवण करणे इ. गोष्टी करता येतात. तळ्यामधून काढलेला गाळ जमिनीवा पसरवून देता येतो, त्याच्यामधील बाष्पाचे प्रमाण ८३% ते ८७% पर्यंत असते. ज्या शुद्धीकरण केंद्रांमध्ये घरगुती सांडपाण्याबरोबर औद्योगिक सांडपाणीसुद्धा येते. त्यातील काही विषारी पदार्थ व त्यांचे प्रमाण कोष्टक क्र. ०३ मध्ये दाखविले आहे.

वर वर्णन केलेल्या पद्धतींनी गाळाची हाताळणी यशस्वीपणे केली जाते, पण त्यानंतर त्याची योग्य प्रकारे विल्हेवाट लावण्याचे मार्ग घ. सां. : गाळाची विल्हेवाट लावण्याच्या पद्धती या नोंदीत दिले आहेत.

कोष्टक क्र.०३ : घरगुती सांडपाण्याबरोबर औद्योगिक सांडपाण्याच्या प्रवाहामधून येणारे काही विषारी पदार्थ व त्यांचे प्रमाण

टीप : १) * – शुद्धीकरण केंद्रामध्ये येणाऱ्या सांडपाण्यातील प्रमाण.

२) ** – सुरुवातीस अत्यंत विषारी, परंतु कालांतराने सूक्ष्मजीवांना ह्यांची सवय    होते.

३) *** – सल्फाइडे क्षारांच्या रुपात गाळामध्ये बसवता येतात आणि त्यांचा विषारी प्रभाव कमी करता येतो.

४) वरील पदार्थांचे प्रमाण मुख्‍यत: अवायुजीवी प्रक्रियांमध्ये महत्त्वाचे ठरते.

संदर्भ :

• Arceivala, S. J.; Asolekar, S. R. Wastewater Treatment for Pollution Control and Reuse , New Delhi, 1963.
• Fair, G. M.; Geyer, G. C.; Okun, D. A. Water and Wastewater Engineering, Vol. 2, New York, 1968.
• Hammer, M. J. Water and Wastewater Technology, 6^thed., 2008.

समीक्षक : सुहासिनी माढेकर