औद्योगिक सांडपाणी : शुद्धीकरण व व्यवस्थापन (Industrial Wastewater : Purification and Management)

कारखान्यांमध्ये उत्पादन करण्यासाठी निसर्गातील उपलब्ध स्रोत; उदा., माती, पाणी, हवा आणि सौरऊर्जा ह्यांचा कमी-अधिक प्रमाणात उपयोग केला जातो. यांपैकी माती, पाणी आणि हवा हे स्रोत मर्यादित असून त्यांचा वापर वारंवार करता येण्यासाठी त्यांची शुद्धता टिकवणे अत्यंत जरुरीचे आहे. योग्य प्रकारच्या कच्चा मालाची उपलब्धतासुद्धा ह्या स्रोतांच्या शुद्धतेवर अवलंबून असते. उत्पादनप्रक्रियेदरम्यान कारखान्यामधून घनकचरा, सांडपाणी आणि प्रदूषित वायू बाहेर टाकले जातात. ह्या तिन्ही दूषितकांवर  शुद्धीकरणाची प्रक्रिया न करता त्यांना पर्यावरणामध्ये सोडून दिल्यास घनकचऱ्यामुळे माती, सांडपाण्यामुळे पाणी आणि प्रदूषित वायूमुळे हवा ह्यांची उपयुक्तता कमी होते, कच्च्या मालाची प्रत बिघडते आणि पर्यायाने उत्पादित मालाची प्रत टिकवून ठेवण्यासाठी कारखान्यांना अधिक खर्च करावा लागतो.

आकृती क्र. १ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे उत्पादित माल वापरल्यामुळेसुद्धा घनकचरा, सांडपाणी आणि प्रदूषित वायू उत्पन्न होतात आणि ते पर्यावरण दूषित करतात. ह्या सर्वांवर शुद्धीकरणाची प्रक्रिया केल्यामुळे पर्यावरणाचे संरक्षण होते आणि मर्यादित स्रोतांची शुद्धता टिकवता येते; त्याचबरोबर ह्या दूषितकांपासून काही उप-पदार्थ (By-products) मिळवता येतात आणि पाण्याचे पुनर्चक्रीकरण करता येते.

औद्योगिक उत्पादन प्रक्रियेतील टप्पे : (१) योग्य त्या दर्जाचा  कच्चा माल गोळा करणे, (२) त्या मालामध्ये अंगभूत असलेले अनिष्ट पदार्थ काढून टाकणे आणि अशा शुद्ध केलेल्या कच्च्या मालाचे तयार मालामध्ये रूपांतर करणे आणि (३) वरील प्रक्रियांमुळे उत्पन्न झालेल्या दूषितकांची प्रदूषणक्षमता कमी करणे, त्याचबरोबर त्यांच्यापासून पुनर्वापर, पुनर्चक्रीकरण आणि उप-पदार्थांची निर्मिती करता येते का हे पाहणे. ह्यासाठी योग्य त्या भौतिक, रासायनिक आणि जैविक प्रक्रियांचा उपयोग करणे.

कारखान्यातील सांडपाण्याची उगमस्थाने : कारखान्यामध्ये उत्पादन करताना पाण्याचा वापर वेगवेगळ्या प्रकारानी केला जातो; उदा., (१) कच्चा माल, (२) विद्रावक, (३) वाफ उत्पन्न करण्यासाठी, (४) यंत्रे थंड ठेवण्यासाठी, (५) अग्निशमनासाठी, (६) कच्चा माल वाहून नेण्यासाठी, (७) अपशिष्टे वाहून नेण्यासाठी, (८) कारखान्यामधील उपहाररगृहे आणि स्वच्छतागृहे ह्यांमध्ये वापरण्यासाठी, (९) बागकामासाठी इत्यादी.  ह्या प्रत्येक ठिकाणी वापरल्या जाणाऱ्या पाण्याची शुद्धता पिण्याच्या पाण्याइतकी उच्च असावी लागते असे नाही, त्यामुळे एका  कामासाठी एकदा वापरलेले पाणी कारखान्यात इतरत्र वापरणे शक्य असते, थोडक्यात पाण्याचा पुनर्वापर आणि पुनर्चक्रीकरण करणे शक्य असते.

वर नमूद केलेल्या वापरांपैकी फारच थोडे पाणी तयार मालामध्ये असते, (अपवाद बर्फ, औषधे, शीतपेये ह्यांचा), बाकी सर्व पाणी सांडपाण्याच्या रूपात बाहेर पडते; तसेच कारखान्यामधील प्रत्ये खात्यामधील सांडपाण्याची प्रदूषणक्षमता वेगवेगळी असते, त्यामुळे कमी प्रदूषित झालेले सांडपाण्याचे प्रवाह अलग करून त्यांच्यावर शुद्धीकरणप्रक्रिया करून (किंवा न करता) पुनः वापरणे शक्य होते. परिणामतः पूर्ण शुद्धीकरण करण्यासाठी लागणाऱ्या सांडपाण्याची मात्रा कमी होते आणि त्यावरील खर्चसुद्धा काही प्रमाणात कमी होतो.

उद्योगांचे वर्गीकरण : मालाचे उत्पादन करताना पाण्याबरोबर विविध प्रकारची रसायने, तसेच ऊष्णता, वीज, भौतिक बल इत्यादींचा उपयोग केला जातो. प्रदूषणनियंत्रणाच्या दृष्टीने उद्योगांचे वर्गीकरण केल्यास ते पुढीलप्रमाणे होते.

(१) मोठ्या प्रमाणावर पाण्याचा वापर होणारे उद्योग; उदा., वस्त्रोद्योग, कागद उत्पादन, तेल शुद्धीकरण, अन्नपदार्थावर प्रक्रिया करणारे उद्योग, लोखंड आणि पोलाद उत्पादन करणारे उद्योग, कृत्रिम रबर निर्मिती करणारे उद्योग इत्यादी.

(२) उत्पादनांमध्ये वेगवेगळी रसायने वापरणारे उद्योग; उदा., नैसर्गिक आणि कृत्रिम रसायने, औषधे, खते, रंग, रंगद्रव्ये व तत्सम रसायने इत्यादींची निर्मिती करणारे उद्योग.

(३) विषारी आणि धोकादायक पदार्थ वापरणारे आणि बनवणारे उद्योग; उदा., कीटकनाशके, अणुऊर्जा उत्पादन करणारे उद्योग.

(४) पाणी वापराचे योग्य नियोजन करून शून्य सांडपाणी विसर्ग (Zero liquid discharge) करणारे उद्योग; उदा., कापूस व लोकर यांपासून कापड बनविणारे, किण्वन(Fermentation) क्रिया करणारे, शीतपेये बनविणारे, कोळशापासून औष्णिक विद्युतनिर्मिती करणारे उद्योग इत्यादी.

औद्योगिक सांडपाण्याचे एक वैशिष्ट्य (जे घरगुती सांडपाण्यामध्ये सहसा दिसत नाही) म्हणजे त्याची बदलणारी  प्रत (Quality). हा बदल पुढीलपैकी एक किंवा अनेक कारणांनी होऊ शकतो : (१) उत्पादन पद्धतीमध्ये केलेला बदल, (२) कच्च्या मालात केलेला बदल, (३) उत्पादन प्रमाणात आणि वापरात असलेल्या रसायनांमधील बदल इत्यादी. हा बदल प्रकर्षाने दिसतो तो औद्योगिक वासहतींमधून येणाऱ्या सांडपाण्यामध्ये. परंतु असे बदल पचवून प्रदूषण नियंत्रण मंडळाने घालून दिलेल्या नियमांशी सुसंगत असे शुद्ध पाणी उत्पन्न करण्याची क्षमता शुद्धीकरण यंत्रणेमध्ये असली पाहिजे, ह्यासाठी काही वेळा शुद्धीकरणाकरिता एखाद्या मार्गदर्शी संयंत्रणेची (Pilot plant) मदत घ्यावी लागते. तसेच जेव्हा औद्योगिक वसाहतीतील प्रत्येक छोट्या किंवा मध्यम उद्योगाला स्वतःची प्रदूषण नियंत्रण यंत्रणा उभारणे आणि चालवणे परवडत नसेल, तेव्हा सामायिक/एकत्रित शुद्धीकरण यंत्रणेचा (Common/Combined effluent treatment plant) वापर करावा लागतो.

प्रवाहमापन, सांडपाण्याचे नमुने आणि त्यांचे पृथःकरण :  

प्रवाहमापनाबरोबर  सांडपाण्याचे नमुने घेतल्यास वेळेची बचत होते आणि प्रातिनिधिक (representative) स्वरूपाचे नमुने मिळाल्यामुळे शुद्धीकरण यंत्रणेचा आराखडा अधिक चांगला बनवता येतो. कारखान्याच्या वेगवेगळ्या खात्यांमधून बाहेर पडणाऱ्या सांडपाण्याची मात्रा आणि प्रत  कळते  आणि प्रत्येक खात्यामध्ये पाच R^s चा अवलंब करता येईल का, हे ठरवता येते. काही प्रवाह मुख्य शुद्धीकरणयंत्रणेमध्ये सोडण्यापूर्वी त्यांची प्रदूषणक्षमता कमी करता येईल का (Pretreatment) ह्याचाही विचार करता येतो.

प्रवाहमापनाच्या पद्धती : १) सांडपाणी वाहून नेणाऱ्या नालीमध्ये V आकारात किंवा आयताकृती खाच बसवून तिच्यामधून वाहणाऱ्या पाण्याची खोली मोजणे; २) ह्या नालीच्या उभ्या काटछेदाचे क्षेत्रफळ (वाहणाऱ्या पाण्याची खोली विचारात घेऊन ) काढून त्याला पाण्याच्या वेगाने गुणणे; ३) सांडपाणी नलिकेमधून वाहत असेल तर तीमध्ये प्रवाहमापक बसवणे; ४) बंद नळातून बाहेर पडणारे पाणी घनफळ माहीत असलेल्या टाकीमध्ये साठवणे आणि टाकी भरायला लागणारा वेळ मोजणे.

सांडपाण्याचे नमुने घेणे : सांडपाण्याच्या प्रवाहमापनाबरोबर  त्याचे  प्रातिनिधिक नमुने घेतले जातात. उत्पादनपद्धती असंतत प्रकारची असेल तर उत्पादनाचे एक आवर्तन पूर्ण झाल्यावर टाकीमधील सर्व पाणी सोडून दिले जाते, त्यामुळे ती रिकामी होईपर्यंत एकच नमुना घेतला तरी चालते. परंतु अविरत उत्पादनामद्धे सांडपाण्याचा प्रवाह नियमित असला, तरी त्याची प्रत बदलत राहू शकते; अशा वेळी ठराविक कालावधीनंतर पाण्याचे नमुने घेऊन ते एकत्र केले तर, किंवा बदलत्या प्रवाहाशी सुसंगत असे नमुने घेऊन ते एकत्र केले तर तेसुद्धा प्रातिनिधिक समजले जातात. ह्या दुसऱ्या पद्धतीला प्रवाह समानुपाती नमुना संकलन (Flow-proportionate sampling) म्हणतात. कारखाना पूर्ण क्षमतेने सुरू झाल्यावर येणारे प्रत्यक्ष सांडपाणी किती आहे, याचे मापनदेखील करता येते.

सांडपाण्याचे नमुने उत्पादनाच्या आवर्तनकालानुरूप २४ ते ४८ तासांपर्यंत घेतले जातात. हे नमुने ४^० से. तापमानामध्ये साठवतात, त्यामुळे त्यांच्या प्रतीमध्ये फरक पडत नाही. पृथक्करणासाठी ते प्रयोगशाळेमध्ये पाठवण्यापूर्वी त्यांची काही निरीक्षणे, उदा तापमान, सामू, रंग, वास, जागेवरच केली जातात. ह्या माहितीबरोबर नमुने गोळा करण्याची तारीख, वेळ, गोळा  करण्याची पद्धत आणि कालावधी ही  महितीसुद्धा दिली जाते. नमुने गोळा केल्यावर ते 6 ते 8 तासांमध्ये प्रयोगशाळेत पोहोचवण्याची व्यवस्था केली जाते. हयाहून अधिक काळ लागणार असेल तर नमुन्यांमध्ये विशिष्ट परिरक्षक (Preservatives) घालतात. (परिशिष्ट 1 पहा).   .

सांडपाण्याच्या नमुन्यांचे पृथक्‍करण : भौतिक, रासायनिक आणि जैविक पद्धती वापरून नमुन्यांचे पृथक्‍करण केले जाते, त्यावरून सांडपाण्यामध्ये दूषितकांचे प्रमाण किती आहे आणि त्याची गुणवैशिष्ट्ये काय आहेत हे कळते. ह्या माहितीचा उपयोग शुद्धीकरणाच्या वेगवेगळ्या पद्धतींमधून योग्य ती पद्धत निवडण्यात होतो, तसेच प्रदूषण नियंत्रण मंडळाने घालून दिलेल्या मर्यादांपर्यंत पोहोचण्यासाठी किती शुद्धीकरण आवश्यक आहे ह्याची कल्पना येते. पृथक्‍करणासाठी वापरण्याच्या पद्धती प्रमाणभूत (Standard) असल्या पाहिजेत, ह्यासाठी पाणी व सांडपाणी यांच्या विश्लेषणाची प्रमाण पद्धत (Standard Methods for Analysis of Water and Wastewater) तसेच भारतीय मानक संस्था (Bureau of Indian Standards) ह्या ग्रंथाची मदत घेतली जाते.

भौतिक पद्धती वापरून पुढील माहिती मिळते : तापमान, रंग, वास, तेलकट वंगण आणि ओशट पदार्थ, एकूण घनपदार्थ, आलंबित (Suspended), विरघळलेले (Dissolved), संप्लवनशील (Volatile) आणि निरिंद्रिय (Inorganic/Fixed/Nonvolatile) पदार्थ .

रासायनिक पद्धती वापरून पुढील माहिती मिळते : सामू (pH value),आम्लता (Acidity), अल्कधर्मिता (Alkalinity), जैवरासायनिक प्राणवायूची मागणी (जै रा प्रा मा; Biochemical oxygen demand BOD), रासायनिक प्राणवायूची मागणी (रा प्रा मा; Chemical oxygen demand ), सेंद्रिय कार्बन, विविध धातू, अधातू आणि त्यांचे क्षार, उदा., क्लोराईड, सल्फेट, सल्फाईड, नायट्रेट, नायट्राईट, फॉस्फेट, अमोनियकल नायट्रोजन इत्यादी.

वरील दूषितकांव्यतिरिक्त काही उत्पादनांसाठी विशिष्ट प्रकारचा कच्चा माल आणि विशिष्ट रसायने वापरावी लागतात, त्यापासून उत्पन्न होणारी दूषितके त्या त्या कारखान्यांच्या सांडपाण्यात आढळतात आणि त्यांचे प्रमाण जाणून घेण्यासाठी वेगळ्या चाचण्या कराव्या लागतात; उदा., कागद बनवणे : काष्ठतंतू / नुक्तीर (Cellulose), काष्ठद्रव्य (Lignin), चर्मोद्योग : (Tannin), साबण बनवणे- निर्मलक (Detergent), लोखंड आणि कोळसा उत्पादन : फेनोंल्स, विद्युतविलेपन-सायनाईड, क्रोमियम, कॅडमियम, सोने, चांदी, तांबे, इत्यादी. अणुऊर्जा : ह्यामध्ये अल्फा, बीटा, गॅमा इ. किरणोत्साराचे मापन करावे लागते.

वरील माहिती गोळा केल्यावर शुद्धीकरणासाठी  उपलब्ध असलेल्या विविध पद्धतीमधून कोणती पद्धत किफायतशीर आणि परिणामकारक ठरेल ह्याचा निर्णय घेता येतो. ह्या निर्णयाला पुष्टी मिळवण्यासाठी प्रयोगशाळेमध्ये छोट्या प्रमाणावर (Bench scale) प्रयोग केले जातात. काही वेळा पूर्ण क्षमतेच्या काही टक्के (१%, ५%, १०%) क्षमतेची यंत्रणा मार्गदर्शी संयंत्र (Pilot plant scale) म्हणून चालविली जाते, त्यापासून मिळणारी माहिती (१) कोणत्या प्रकारचे बांधकाम साहित्य (Material of construction) वापरावे, (२) यंत्रणा चालवण्यासाठी स्वयंचलनाची (Automation) गरज पडेल काय, (३) यंत्रणेवर अतिरिक्त भार आल्यास काय करावे लागेल अशासारख्या प्रश्नांची उत्तरे मिळवण्यास उपयोगी पडते.

संदर्भ :

• Fair, G. M.; Geyer, G. C. Water Supply and Wastewater Disposal, New York, 1954.
• Mahajan, S. P. Pollution Control in Process Industries, Tata McGraw Hill Book Co., New Delhi, 1998.
• Patwardhan, A. D. Industrial Wastewater Treatment, 2^nd ed., New Delhi, 2017.

समीक्षण : कार्यालयीन स्तरावर