घरगुती सांडपाणी : निर्जंतुकीकरण (Household wastewater : Disinfection)

घरगुती सांडपाण्यामध्ये असणारे जीवजंतू वेगवेगळ्या शुद्धीकरण प्रक्रियांमुळे काही अंशी कमी होतात (कोष्टक क्र. १), पण शुद्ध केलेल्या सांडपाण्याला पर्यावरणात सोडण्यापूर्वी त्यामधील रोग उत्पन्न करणारे आणि पर्यावरणास हानी पोहोचवणारे जीवजंतू आणि विषाणु मारणे आवश्यक असल्यामुळे निर्जंतुकीकरणाचा वापर करावा लागतो.

कोष्टक क्र. १ : शुद्धीकरणामुळे जंतूंचे प्रमाण कमी होण्याची टक्केवारी.

ह्याव्यतिरिक्त शुद्ध केलेले सांडपाणी दूरवर नेऊन सोडायचे असल्यास त्याच्या नलिकेमध्ये जंतूंची पुन्हा वाढ होऊ नये म्हणूनही निर्जंतुकीकरण केले जाते. ह्या कामी क्लोरीन, क्लोरीन डाय- ऑक्साईड, ओझोन, अतिनील किरण (Ultraviolot rays) ह्यांचा उपयोग करतात. सांडपाणी वाहून नेणार्‍या गटारांमध्ये, उदंचन केंद्रांमध्ये आणि शुद्धीकरण केंद्रामध्ये वेगवेगळ्या ठिकाणी वेगवेगळ्या कामासाठी ह्या रसायनांचा आणि विशेषतः क्लोरीनचा उपयोग केला जातो. (कोष्टक क्र.२)

उत्पन्न होणार्‍या उपपदार्थांचे (Byproducts) प्रमाण (ज्यांच्यामुळे कॅन्सर होऊ शकतो) वाढत असल्याचे दिसून आल्यामुळे बहुतांश पाश्चात्य देशांमध्ये क्लोरीनची जागा अतिनील किरणांनी घेतली आहे. अतिनील किरणांची मारक शक्ती जंतूंच्या पेशी भित्तींच्या (Cell Walls) आरपार जाऊन त्यांच्या प्रकल आम्लांबरोबर (Nucleic acids) प्रक्रिया करण्यावर अवलंबून असते, ह्याउलट क्लोरीन, क्लोरीन डायऑक्साईड आणि ओझोन हे ऑक्सिडीकारक असल्यामुळे त्यांचा हा गुणधर्म जंतूंना मारक ठरतो.

जंतूंप्रमाणे विषाणूंना (Viruses) निष्प्रभ करणे हे सुद्धा तितकेच महत्त्वाचे असून घरगुती सांडपाण्यामध्ये सापडणार्‍या विषाणूंसाठी क्लोरीनची मात्रा, तिचा संपर्ककाल आणि सांडपाण्याचे तापमान व सामू ह्यांबद्दलची माहिती कोष्टक क्र. १८.३ मध्ये दिली आहे.

कोष्टक क्र. २ : घरगुती सांडपाण्याच्या नळांमध्ये व शुद्धीकरण केंद्रामध्ये वापरण्याची क्लोरीनची मात्रा. 

 क्लोरीन ऑक्साईड (ClO₂) : हा वायू वापरून सांडपाण्यामधील जीवाणूंपेक्षा विषाणू अधिक मोठ्या प्रमाणात मारता येतात, तसेच तो अमोनिया नायट्रोजन बरोबर प्रक्रिया करत नाही. परंतु नायट्राईटाचे नायट्रेटांमध्ये रूपांतर करतो. क्लोरीनमुळे उत्पन्न होणारे उपपदार्थ ह्या वायूमुळे उत्पन्न होत नाहीत, शिवाय सांडपाण्यामध्ये फेनॉलिक रसायने; रंग, वास आणि चव उत्पन्न करणारे पदार्थ असले तर ते काढण्यास ह्या वायूचा उपयोग करता येतो. ह्या वायूचे वैशिष्ट्य म्हणजे तो पाण्यात विरघळतो परंतु क्लोरीनप्रमाणे पाण्याबरोबर त्याची रासायनिक प्रक्रिया होत नाही. सांडपाण्यात सापडणारे आदिजीव पुटी (Protozoan cysts) ह्या वायुमुळे नष्ट करता येतात.

ओझोन (O₃) : हा वायू जीवाणूंच्या पेशी भित्ती नष्ट करून त्यांना मारतो. तो जीवाणूंपेक्षा विषाणूंना अधिक प्रभावीपणे मारतो. सांडपाण्याचा सामू किंवा त्यामधील अमोनियाच्या प्रमाणाचा त्याच्या परिणामकारकतेवर प्रभाव पडत नाही. त्याच्या वापरामुळे क्लोरीनप्रमाणे हानीकारक उपपदार्थ उत्पन्न होत नाहीत, पण सांडपाण्यामध्ये ब्रोमाईड आयन लहान प्रमाणात असल्यास अकार्बवी ब्रोमिनीकृत आयन, ब्रोमोफॉर्म, ब्रोमिनीकृत ॲसिटिक अम्ल, ब्रोमिनीकृत ॲसिटोनायट्रइल आणि सायनोजेन ब्रोमाइड ह्यासारखे उपपदार्थ निर्माण होतात. ते जैव अपघटनी असल्याने जीवशास्त्रीय पद्धतीने काढता येतात.

कोष्टक क्र. ३ : विषाणूंना निष्प्रभ करण्यासाठी आवश्यक असलेला संपर्ककाल.

मुक्त क्लोरीनची मात्रा (Free Chlorine) – 0.5 मिग्रॅ/लि. पाण्याचे तापमान २^० से; सामू ७.८

सांडपाण्यातील जीवाणू आणि विषाणू मारण्यासाठी वापरलेला क्लोरीन काही अंशी शुद्ध केलेल्या पाण्यात क्लोरोमिनच्या रूपात राहतो, तो पर्यावरणामधील पाण्यातील जीवसृष्टीवर अनिष्ट परिणाम करू शकतो, म्हणून विक्लोरिनीकरण (Dechlorination) केले जाते. ह्या कामासाठी सल्फर डाय-ऑक्साईड (SO₂) वायू किंवा सोडियम सल्फाईट (Na₂SO₃) किंवा सोडीयम मेटाबायसल्फाईट (Na₂S₂O₅) ही रसायने वापरली जातात, तसेच प्रभावित कार्बन (Activated Carbon) चा उपयोग केला जातो.

ओझोन वापरण्याचा आणखी एक फायदा म्हणजे शुद्ध केलेल्या सांडपाण्यामध्ये विरघळलेल्या प्राणवायूचे प्रमाण जवळ जवळ संपृक्तते (saturation) पर्यंत पोहोचते. कारण या पाण्यामध्ये फार काळ ओझोन (O₃) ह्या रुपांत राहू शकत नाही. त्याचे O₂ आणि O आयन ह्यांमध्ये रुपांतर होते, त्यामुळे पर्यावरणामध्ये सोडण्यापूर्वी सांडपाण्याचे पुन्हा वायुमिश्रण करावे लागत नाही.

अतिनील किरण (Ultraviolet rays) : कोणत्याही रसायनाचा अथवा वायूचा उपयोग न करता जंतुनाशन करण्याचीही एक भौतिक पद्धत आहे. ह्या किरणांचे तीन प्रकार आहेत ते म्हणजे (१) दीर्घ तरंग (Long Wave) – ३२५० ते ३९०० अँगस्ट्रॉम – ह्यांच्यामध्ये जंतूनाशन शक्ती अत्यंत कमी असते, (२) मध्यम तरंग (Middle Wave) – २९५० ते ३२५० अँगस्ट्रॉम ह्यांच्यामुळे मुख्यतः त्वचेवर लालसर डाग येतात (Sunburn) आणि (३) लघुतरंग (Short Wave) – २००० ते २९५० अँगस्ट्रॉम (१ अँगस्ट्रॉम=१०^–९मिलिमीटर). लघुतरंग प्रकारामध्ये २५३७ अँगस्ट्रॉम तरंगलांबीच्या किरणांमध्ये सर्वांत जास्त जंतुनाशक शक्ती असते. हे किरण कृत्रिमरीत्या उत्पन्न करण्यासाठी विद्युतऊर्जा आणि पारद बाष्प दीप (mercury vapour lamp) ह्यांचा उपयोग केला जातो. हे दिवे गारगोटी वापरून बनवलेल्या काचेचे असून पारद बाष्पामुळे उत्पन्न झालेल्या २५३७ अँगस्ट्रॉमचे ७० ते ९० टक्के किरण त्यांच्या आरपार जाऊ शकतात. हे किरण जंतूच्या प्रकल अम्लांवर (Nucleic acids) शोषले जातात, त्यामुळे जंतूंचा नाश होतो, ह्यासाठी लागणारा संपर्क काळ फक्त काही सेकंदांचाच असतो, हा ह्या पद्धतीचा महत्त्वाचा फायदा आहे. तसेच कूटगोल-बीजाणूक (cryptosporidium) आणि उलूकमुखजाती किंवा जीआर्डिया (Giardia) ह्या जंतूंचा नायनाट ह्या पद्धतीने करता येतो. ह्याच्या वापरामुळे कोणतेही उपपदार्थ निर्माण होत नाहीत.

ओझोन आणि अतिनील किरण ह्यांचा एक महत्त्वाचा तोटा म्हणजे त्यांचा क्लोरीन किंवा क्लोरीन डाय-ऑक्साइड सारखा अवशिष्ट परिणाम (residual effect) राहत नाही.

निर्जंतुकीकरणामुळे उत्पन्न होणारे उपपदार्थ (Disinfection byproducts) :

क्लोरीन : सांडपाण्यामध्ये नायट्रोजन व त्याची संयुगे (NO₂ नायट्राईट आणि NO₃ नायट्रेट) ह्यांच्याबरोबर रासायनिक प्रक्रिया होऊन क्लोरामीन्स तयार होतात, त्याचबरोबर सांडपाण्यात जर ह्यूमिक आणि फुल्विक अम्ल असतील तर पाण्यातील मुक्त क्लोरीन बरोबर त्यांची प्रक्रिया होऊन क्लोरोफॉम (CHCl₃), ब्रोमोडायक्लोरोमिथेन (CHBrCl₂), डायब्रोमो–क्लोरोमिथेन (CHBr₂Cl) असे नवीन उपपदार्थ उत्पन्न होतात. त्यांच्यामुळे कॅन्सरची शक्यता वाढते. हे उपपदार्थ निर्माण होण्यामागे सांडपाणी व क्लोरीनचा द्राव ह्यांच्या अपूर्ण मिश्रणाचा भाग असतो, तसेच वाढते तापमान आणि सामू ह्यांमुळेदेखील उपपदार्थांचे प्रमाण वाढते. अलीकडे N-Nitrosodimethylamine (NDMA) हा उपपदार्थ सांडपाण्यात आढळून आला आहे, त्याच्यामुळे कॅन्सर होतो हे माहीत आहे. वरील उपपदार्थांचे प्रमाण कमी करण्यासाठीचे उपाय : (१) सांडपाण्यातील सेंद्रिय पदार्थांचे प्रमाण प्रथमच कमीत कमी करणे, (२) मुक्त क्लोरीन सांडपाण्यात थेट न मिसळता फक्त क्लोरामीन घालून नंतर मुक्त क्लोरीनने जंतुविनाशन करणे, (३) सूक्ष्मस्तर संयुक्त पटल (thin film composite membrane) वापरून विपरित परासरण (reverse osmosis) करणे, त्याने ५०% ते ७०% NDMA कमी होतो.

क्लोरीन डाय–ऑक्साईड (ClO₂) : ह्याच्या वापरामुळे क्लोराईट (ClO₂) आणि क्लोरेट (Cl₂O₂) हे उपपदार्थ निर्माण होतात, कारण  ClO₂  हा क्लोरीन आणि सोडियम क्लोरेट (NaClO₂) ह्यांच्या प्रक्रियेमुळे उत्पन्न होतो. क्लोरीन डाय-ऑक्साईडमुळे ट्रायहॅलोमिथेने उत्पन्न होत नाहीत, परंतु वरील उपपदार्थांची निर्मिती कमीत कमी व्हावी म्हणून ClO₂ तयार करताना काळजी घ्यावी लागते. त्यातूनही हे उत्पन्न झालेच तर अतिरिक्त क्लोरीन वापरून क्लोराईटाचे रुपांतर क्लोरेटमध्ये करून घेणे आणि फेरस आयर्न किंवा फेरस सल्फाइट वापरून ह्या क्लोरेटचे क्षपण करणे हा उपाय आहे.

ओझोन (O₃) : ह्याच्यामुळे ट्रायहॅलोमिथेने किंवा हॅलोसेटिक अम्ल उत्पन्न होत नाहीत आणि जे उपपदार्थ निर्माण होतात ते जीवशास्त्रीय पद्धतीने काढून टाकता येतात.

संदर्भ :

• Metalf and Eddy, Wastewater Engineering, Treatment and Reuse, Inc. 4^th, New Delhi, 2003.
• Patwardhan, A. D. Chlorination and Use of Chlorinators.
• White, C. G. The Handbook of chlorination, 2^nd New York, 1986.