सांडपाणी शुद्धीकरणाच्या आधुनिक पद्धती ह्या भौतिकशास्त्र, औष्णिक, रासायनिक, जैविक व त्यांच्या एकत्रित जुळणीवर आधारित आहेत.
(अ) भौतिक पद्धती :
- पृष्ठशोषण : सांडपाण्यामधील कलिली (colloidal), विरघळलेले आणि जीवाणूंच्या साहाय्याने विघटन न करता येणारे पदार्थ ह्या प्रक्रियेने अलग करता येतात. प्राथमिक आणि द्वितीय शुद्धीकरणानंतर पृष्ठशोषणाचा वापर केल्यामुळे पहिल्या दोन प्रक्रियांमधून सुटलेली दूषितकेसुद्धा काढता येतात, त्यामुळे सांडपाणी अधिक स्वच्छ होऊन पुनर्वापर करण्यास योग्य होते. पृष्ठशोषक म्हणून सक्रियित कार्बन (activated carbon) चूर्णाच्या किंवा बारीक दाण्यांच्या रुपांत वापरतात. सक्रियित कार्बनची क्षमता संपल्यावर औष्णिक किंवा रासायनिक पद्धतीने त्याचे पुनरुज्जीवन (regeneration) करता येते.
- रासायनिक – स्वपोषित सक्रियित कार्बन ऑक्सिडीकरण पद्धत (Chemo – Autotrophic activated carbon oxidation; CAACO) : भौतिक आणि जैविक पद्धतींचा एकत्रित वापर करून मुख्यत: औद्योगिक सांडपाण्याचे शुद्धीकरण करता येते. ह्यासाठी भाताच्या भुशापासून (rice husk) बनवलेला पृष्ठशोषक टाकीमध्ये भरतात. त्यावरून सांडपाणी आणि खालून हवेचा प्रवाह सोडला जातो, त्यामुळे पृष्ठशोषकावर वायुजीवी आणि अवायुजीवी जीवाणू जमून ते सांडपाण्यामधील दूषितकांचे विघटन करतात आणि त्यांची प्रदूषणाची पातळी कमी करतात.
हा पृष्ठशोषक सक्रियित कार्बनपेक्षा अधिक स्वस्त असल्यामुळे त्याची शोषणक्षमता संपल्यावर त्याचे पुनरुज्जीवन करण्यापेक्षा त्याच्या जागी नवा कार्बन वापरणे आर्थिक दृष्ट्या शक्य होते. भारतात काही केंद्रांमध्ये हा कार्बन सलग ६ वर्षे वापरात असून तो व्यवस्थित काम करीत असल्याचे दिसून आले आहे. ह्या पद्धतीमध्ये अल्प स्वरूपात गाळ उत्पन्न होतो, पाण्याचा प्रवाह काही काळ बंद पडला तरी तिच्यावर अनिष्ट परिणाम होत नाही, तसेच ती अचानक येणारा अतिरिक्त भार (shock loads) सहजपणे घेऊ शकते.
पृष्ठशोषणाच्या बाबतीत एक महत्त्वाची बाब म्हणजे सक्रियित कार्बनचे पुनरुज्जीवन हे होय. दाण्याच्या रूपांत वापरलेल्या कार्बनच्या पुनरुज्जीवनासाठी सुकविणे, उत्तापविघटन (pyrolysis) व पुनरुज्जीवन हे टप्पे वापरले जातात. सुकविण्याची क्रिया १००० से., उत्तापविघटन ८१५० ते ९२६० से., आणि पुनरुज्जीवन ९२६० पेक्षा जास्त तापमानावर केली जाते. चूर्णाच्या रूपांत वापरलेल्या कार्बनचे पुनरुज्जीवन आर्द्रयुक्त हवेचे ऑक्सिडीकरण (zimpro process), परिवहन अभिकारक प्रणाली (transport reactor system), द्रवीकृत थर प्रणाली (fluidized bed system), बहू चूलतळ भट्टी (multiple hearth furnace), अभिकारकाचे पुन:सक्रियण (reactivation reactor) आणि उत्ताप विच्छेदन प्रक्रिया (pyrolysis method) ह्या प्रकारे करता येते.
- निस्यंदन : सांडपाण्यावर प्राथमिक व द्वितीय प्रक्रिया केल्यावर ते बऱ्याच अंशी शुद्ध होते, परंतु त्याहून अधिक शुद्धता पाहिजे असेल तर, निस्यंदन तत्त्वाचा वापर केला जातो. त्यामुळे सांडपाण्यातील आलंबित, कलिली (आणि काही प्रकारच्या निस्यंदनामुळे विरघळलेली) दूषितके अलग करता येतात, तसेच त्यातील विषाणू, जीवाणू, शैवाल इ. बाजूस काढता येतात. निस्यंदनाचे माध्यम म्हणून वाळू, कोळशाची भुकटी, नारळाच्या करवंट्यांचा चुरा, गार्नेट वाळू असे पदार्थ वापरतात. तसेच विशिष्ट प्रकारची पटले वापरून अत्यंत शुद्ध पाणी मिळविता येते. त्यामील काही प्रकार कोष्टक क्र. ०१ मध्ये दाखविले आहेत.
कोष्टक क्र. ०१ : पटल निस्यंदकांचे प्रकार –
| अ. क्र. | प्रकार | सूक्ष्म निस्यंदन | अतिसूक्ष्म निस्यंदन | अब्जांश / सूक्ष्मातीत निस्यंदन | विपरित परासरण |
| १. | पटल छिद्रांचा आकार (नॅ.मी.) | ५० पेक्षा जास्त | २ ते ५० | २ पेक्षा कमी | २ पेक्षा कमी |
| २. | निस्यंदन चालू राहण्यासाठी, आयनी पदार्थ काढण्यासाठी पटलांवरील दाब (किलो पास्कल) | ३५० | ३५०-६९० | ५२०-१४०० | १४४० पेक्षा जास्त |
| ३. | पाणी मिळते (लिटर प्रतिदिन प्रति चौ. मी.) | ४००-१८०० | ४००-८०० | २००-८०० | ३००-५०० |
| ४. | अधिक माहिती | टीप (१) | टीप (२) | टीप (३) |
टीप (१) : वायुजीवी पद्धतीने शुद्धीकरण केल्यावर उत्पन्न झालेला गाळ सांडपाण्यापासून अलग करण्यासाठी योग्य.
टीप (२) : सांडपाण्यातील दोन संयुजा असलेले घनभारित आयन (Divalent cations), तसेच रंग उत्पन्न करणारे पदार्थ, ह्यूमिक पदार्थ व कमी रेणूभारांक (Low molecular weight) असणारे पदार्थ काढण्यास योग्य.
टीप (३) : आपल्या सांडपाण्यासाठी योग्य असणारी सूक्ष्म निस्यंदन, अतिसूक्ष्म निस्यंदन आणि अब्जांश (nano) निस्यंदन यांपैकी योग्य पद्धत वापरून नंतर विपरित परासरण केल्यास त्याची क्षमता अधिक काळ टिकते.
- भस्मीकरण (incineration) : सांडपाण्यामधील गाळाची विल्हेवाट लावण्याची ही एक अत्यंत प्रभावी पद्धत आहे. गाळातील जैविक पदार्थांचे रूपांतर कार्बन डायऑक्साइड, पाणी आणि राख ह्यांमध्ये करण्याचे काम या पद्धतीत होते. या पद्धतीचे फायदे – (१) गाळामधील सर्व प्रकारचे जीवाणू, विषाणू इ. पूर्णपणे मारले जातात, (२) गाळाचे घनफळ अत्यंत कमी झाल्यामुळे तो हाताळणे सोपे होते, ३) ह्या पद्धतीमध्ये वापरलेल्या औष्णिक ऊर्जेची काही अशी पुनर्प्राप्ती करता येते. परंतु पुढील तोटेसुद्धा विचारांत घ्यावे लागतात – (१) बांधण्याचे आणि चालविण्याचे काम अत्यंत खर्चिक आहे, (२) कुशल कामगारांची आवश्यकता, (३) राख व गरम हवा ह्यांचा पर्यावरणावर अनिष्ट परिणाम होऊ शकतो. भस्मीकरण पद्धत मोठी शुद्धीकरण केंद्रे आणि ज्यांच्यापाशी गाळाची विल्हेवाट लावण्यासाठी मर्यादित पर्याय असतील अशांमध्ये वापरली जाते. अशा केंद्रांमध्ये अवायुजीवी पद्धतीने गाळावर प्रक्रिया केली जात असेल तर तीमधून निघणारा मिथेनयुक्त वायू इंधन म्हणून वापरता येतो. मर्यादित प्राणवायु असणार्‍या भट्टीमध्ये ज्वलन झाल्यामुळे ह्या पदार्थांचे आयनीभवन होऊन सिनगॅस (syngas) नावाचा वायू उत्पन्न होतो. हा वायू ११०० सेल्सिअसपेक्षा अधिक तापमानाच्या औष्णिक ऑक्सिडीकारक कोटारामधून (thermal oxidizer chamber) फिरवून त्यामधल्या दूषितकांचा नायनाट केला जातो. ह्या कोटारामध्ये उरलेला गाळ थंड करून घेऊन बाहेर काढला जातो, तो काचेसारखा असून त्याचा उपयोग बांधकाम क्षेत्रामध्ये करता येतो.
आ) रासायनिक पद्धती :
- प्रगत ऑक्सिडीकरण पद्धत (advanced oxidation process) : ह्या पद्धतीमध्ये विशिष्ट रसायने वापरून (OH) मूक्त मूलक (free radical) उत्पन्न केला जातो व त्याची ऑक्सिडीकरण क्षमता जैविक शुद्धीकरणाला दाद न देणार्‍या दूषितकांचा नाश करण्यासाठी वापरली जाते. ह्या मूलकाची ऑक्सिडीकरणक्षमता रेणुरूपातील प्राणवायू (Molecular Oxygen), क्लोरीन, क्लोरीन डायऑक्साईड, हायड्रोजन पेरॉक्साईड ह्यांच्या दुप्पट आहे. परंतु पाण्यामधील त्याचा अर्धायुकाल (Half life) अत्यंत कमी असल्यामुळे त्याचा उपयोग शुद्ध केलेल्या सांडपाण्यामधील सूक्ष्म प्रमाणात राहिलेल्या दूषितकांसाठी केला जातो. काही दूषितके अशी आहेत की त्यांच्या रेणुसूत्रामध्ये या मूलकाचा उपयोग करून असे बदल घडवून आणले जातात की त्यामुळे जैविक पद्धतीने त्यांचे विघटन आणि पर्यायाने त्यांची प्रदूषणक्षमता नाहीशी करता येते. (OH) मूक्त मूलक उत्पन्न करण्याच्या पद्धती पुढीलप्रमाणे –
इ) जैविक पद्धती :
- गांडूळ शेती (vermiculture) : ह्या प्रकारच्या शुद्धीकरणाचा उपयोग प्रथम जैविक घनकचर्‍यासाठी केला गेला. परंतु आजकाल घरगुती सांडपाणी आणि काही औद्योगिक सांडपाण्याच्या शुद्धीकरणासाठीदेखील त्याचा वापर करण्यात येतो. विशिष्ट प्रकारची गांडुळे मातीमध्ये सोडून तिच्यावर सांडपाण्याचा प्रवाह सोडला तर त्यातील सेंद्रिय पदार्थांचा उपयोग काहीअंशी अन्न म्हणून करून उरलेले पदार्थ म्यूकोपॉलिसॅकराईड्सचा (mucopolysaccharides) थर देऊन गांडुळे बाहेर टाकतात. ह्यांचा उपयोग मातीमधील वायुजीवी जीवाणू अन्न म्हणून करतात आणि पदार्थांचे शुद्धीकरण करतात.
ह्या कामासाठी दोन प्रकारच्या गांडुळांचा वापर केला जातो : १) जमिनीच्या पृष्ठभागावर आणि मातीच्या १० ते १५ सेंमी. खोलीपर्यंत वाढणारी आणि २) जमिनीमध्ये ३ ते ५ मी. खोलीपर्यंत राहणारी. पहिल्या प्रकारच्या गांडुळांना रेडवर्म्स (red worms) असेही म्हणतात. ज्या जमिनीची आर्द्रता ८० ते ९० टक्के असेल आणि सामू ५.० असेल अशा जमिनीत त्यांची जोमाने वाढ होते. ही गांडुळे २० ते ४० मिमी. लांब आणि ३ मिमी. व्यासाची असतात. त्यांचे आयुष्यमान साधारणपणे १ वर्षाचे असते. दुसर्‍या प्रकारची गांडुळे १०० ते ३०० मिमी लांब आणि ३ ते ६ मिमी. व्यासाची असतात, त्यांना जमिनीमधील झाडांच्या मुळापाशी (root zone) ५०% आर्द्रता सुद्धा जगण्यासाठी पुरेशी असते. ती जमिनीचा सामू ७.० च्या आसपास ठेवतात. ह्या गांडुळांचे वैशिष्ट्य म्हणजे जैविक पदार्थांबरोबर ती बारीक वाळू किंवा मातीचे कणसुद्धा खातात, त्यांचा उपयोग त्यांच्या पचनसंस्थेमधील पेषणी (gizzard) मध्ये अन्नाचे कण बारीक करण्यासाठी होतो.
ह्या प्रकारचे शुद्धीकरण यशस्वी होण्यासाठी मातीमधील वायुजीवी जीवाणू, गांडुळांचा मातीमधील खाली आणि वर हालचाल करण्याचा प्रवास आणि मातीमधील वाढणार्‍या वनस्पती ह्यांचे सहजीवन (symbiosis) उपयोगी ठरते.
संदर्भ :
- Arceivala, S. J.; Asolekar, S. R. Wastewater Treatment for Pollution Control and Reuse, New Delhi, 2007.
- Culp, Russell R.; Wesner, G. M.; Culp, G. L. Handbook of Advanced Wastewater treatment, 1978.
- Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering : Treatment and Reuse, New Delhi (2003)
