घरगुती सांडपाणी : जमिनीवर शुद्धीकरण व कृत्रिम पाणथळ (Household Wastewater : Land Treatment and Constructed Wetland)

सांडपाणी शुद्धीकरणाच्या वेगवेगळ्या पद्धतींचा शोध लागून त्या प्रत्यक्षांत वापरल्या जाण्यापूर्वी ते शेतीसाठीच वापरले जात होते, त्यावेळी सांडपाण्याची विल्हेवाट लावण्याचा तो एक सर्वमान्य मार्ग समजला जात होता. ह्या पद्धतीचा सखोल अभ्यास केल्यानंतर त्यामधील धोके, विशेषतः मानवावर, भूगर्भ जलावर आणि मातीवर होणारे दुष्परिणाम समोर येऊ लागले, शिवाय दिवसेंदिवस जमिनीची कमी होणारी उपलब्धता लक्षात घेऊन ह्या पद्धतीचा वापर माती-पाणी-पिक यांच्या पोषण राखण्याच्या दृष्टीकोनांतून कसा करता येईल ह्याचा विचार होऊ लागला आहे. तसेच घरगुती सांडपाण्याबरोबर काही औद्योगिक सांडपाण्यांचे प्रवाहसुद्धा ह्या पद्धतीने शुद्ध केले जात आहेत.

ही पद्धत यशस्वी होण्यासाठी पुरेशी जमीन, मातीची पाणी धरून ठेवण्याची क्षमता, सांडपाण्याचे पुरेसे शुद्धीकरण, योग्य ती हवामानशास्त्रीय स्थिती, सांडपाण्यामध्ये पिकांना असलेली पोषणद्रव्ये इ. गोष्टींची आवश्यकता असते. घरगुती सांडपाण्याच्या शुद्धीकरणामध्ये उत्पन्न झालेला गाळसुद्धा ह्या पद्धतीने खत म्हणून वापरता येतो, तो त्यातील पाण्याचे प्रमाण कमी न करता, फवारून पसरवला जातो. परंतु अशा जमिनीवर घेण्याच्या पिकांवर मर्यादा येते, ती गाळामधील रोग उत्पन्न करणार्‍या जीवाणूंमुळे तसेच त्या शेतांमध्ये काम करणार्‍या लोकांच्या आरोग्याचा प्रश्न महत्त्वाचा ठरतो.

ह्या पद्धतीमध्ये जमिनीचा वापर शेतीसाठी तर करतातच त्याशिवाय पावसाळ्यात (जेव्हा पिकांना पाण्याची गरज नसते तेव्हा)  आणि वर्षाच्या इतर काळांत (जेव्हा बहुसंख्य नद्यांमधील प्रवाह कमी झालेला असतो आणि त्यामुळे नदीचे पाणी सांडपाण्यातील प्रदूषणाच्या विरलीकरणासाठी उपलब्ध नसते) शेतीसाठी वापरली जाते. सांडपाण्याच्या साठवणामुळे त्याचे अप्रत्यक्षपणे शुद्धीकरण होत राहते आणि त्यामधील रोग उत्पन्न करणारे जीवाणु मोठ्या प्रमाणावर मारले जातात. त्यासाठी ६ ते ७ दिवस साठवणकाळ असलेली तीन ऑक्सिडीकरण तळ्यांची साखळी उपयोगी ठरते. जमिनीमधील मातीच्या प्रकारावर किती सांडपाणी वापरता येते. हे कोष्टक क्र. १७.१ मध्ये दाखवले आहे.

कोष्टक क्र. १७.१  मातीचा प्रकार आणि पाण्याचा वापर

         शेतीसाठी सांडपाणी वापरताना पिकाला जेव्हा गरज असेल तेव्हाच पाणी देणे आणि पिकाची पाण्याची गरज भागेल तेवढेच पाणी देणे हे मुद्दे लक्षात ठेवावेत.  पिकांची पाण्याची गरज ही प्रामुख्याने मातीची प्रत आणि हवामान ह्या दोन गोष्टींवर अवलंबून असते. कोष्टक क्र. १७.२ मध्ये विविध पिकांचा वाढीचा काळ, एकूण पाण्याची गरज आणि इष्टतम सामू ह्यांची माहिती दिलेली आहे.

कोष्टक क्र. १७.२ पिकांची पाण्याची गरज

           सांडपाण्याचे शुद्धीकरण करून ते शेतीसाठी वापरणे हे योग्य ठरते. शुद्धीकरण कोणत्या पातळीपर्यंत करावे हे जमिनीचे गुणधर्म, सांडपाण्याचा वापर करण्याची पद्धत, हवामानशास्त्रीय परिस्थिती आणि पिकांची एकूण विरघळलेले पदार्थ सामावून घेण्याची क्षमता ह्या गोष्टींवर ठरते, तरीसुद्धा सांडपाण्याचे कमीत कमी प्राथमिक निवळण करणे आवश्यक असते. ज्या सांडपाण्याची जैराप्रामा अधिक असेल ते प्रारंभिक शुद्धीकरणानंतर ऊर्ध्वगामी अवायुजीवी गाळ ऊर्ध्वगामी अवायुजीवी साका शुद्धीकरण (upflow anaerobic sludge blanket; UASB)  पद्धतीने शुद्ध करून त्यानंतर ऑक्सिडीकरण तळ्याचा वापर केल्यास शेतीसाठी वापरण्यायोग्य ठरते. तुषार पद्धतीने किंवा ठिबक सिंचन  पद्धतीने सांडपाणी वापरायचे असेल तर वरील शुद्धीकरणाबरोबर निस्यंदन करणे आवश्यक असते, अन्यथा ह्या पद्धती वारंवार बंद पडू शकतात.

पिकांना लागणारी पोषणद्रव्ये म्हणजे नायट्रोजन, फॉस्फरस, पोटॅशियम, कॅल्शियम, मॅग्नेशियम, सल्फर आणि बोरॉन, तांबे, लोह, मँगॅनीज ह्यामधील काही द्रव्ये सांडपाण्यातून तर  काही द्रव्ये मातीमधून उपलब्ध होतात.

कोष्टक क्र. १७.३ पिकांना हानीकारक ठरणारी मूलद्रव्ये

घरगुती सांडपाणी व औद्योगिक सांडपाणी शेतीसाठी वापरणे असल्यास ह्यातील काही मूलद्रव्ये पाण्यात असू शकतात. हे लक्षांत ठेवणे आवश्यक असते. वनस्पतींना लागणारी पोषण द्रव्ये विरघळलेल्या स्थितीत असली तर ती त्यांना अत्यंत उपयुक्त ठरतात, म्हणून काही ती पाण्याबरोबर पिकांना देतात.

जलसिंचनच्या पद्धती :

(१) विस्तृत सिंचन : (Broad irrigation). ह्याचा वापर सपाट जमिनीवर किंवा थोडासा उतार असलेल्या जमिनीवर केला जातो. प्राथमिक शुद्धीकरण केलेले पाणी उघड्या नालीतून जमिनीवर सोडून त्यातील झिरपणारे पाणी जमिनीच्या पृष्ठभागाखाली घातलेल्या पाइपांच्या जाळ्यामध्ये गोळा केले जाते. थोडा उतार असलेल्या जमिनीवर हे गोळा केलेले पाणी खालच्या पातळीवर असतात. जमिनीवर सोडता येते. (आ. क्र. १)

(२) भरण सिंचन : (Flood irrigation). ह्या पद्धतीमध्ये जमिनीच्या एका भागावर विशिष्ट पातळीपर्यंत पाणी साठवून त्यानंतर पाणी दुसर्‍या भागावर सोडण्यात येते. पहिल्या भागावरील पाणी मातीमधून हळूहळू झिरपते आणि मातीमधील जीवाणू त्यातील सेंद्रिय पदार्थांचे ऑक्सिडीकरण करून ते शुद्ध करतात. झिरपलेले पाणी जमिनीमधील बिनसांध्यांच्या पाईपच्या जाळ्यामधून गोळा करून पर्यावरणांत सोडले जाते.

(३) पाट व सरी सिंचन : (Ridge and furrow irrigation). जमिनीमध्ये खोल सऱ्या (Furrows) करून त्यामधून काढलेल्या मातीपासून छोटे बांध करण्यात येतात. सर्‍यांमध्ये पाणी सोडण्यांत येते आणि छोट्या बांधांवर लागवड केली जाते. (आकृती क्र. २)

वरील तीनही पद्धतींमध्ये जमिनीचा उतार, मातीची पाणी झिरपण्याची क्षमता ह्यांचा उपयोग केला जातो. त्यामुळे त्यांना कमीत कमी यांत्रिक उपकरणाची (Mechanical equipment) गरज पडते. परंतु खूप मोठे क्षेत्रफळ सिंचनाखाली आणायचे असेल आणि कमीत कमी पाण्याचा वापर करायचा असेल, तर फवारणी पद्धत व ठिबक सिंचन ह्या पद्धतींचा उपयोग केला जातो. दोन्ही पद्धतींमध्ये सांडपाण्याचे शुद्धीकरण (विशेषतः आलंबित पदार्थ काढणे आणि निर्जंतुकीकरण) आवश्यक ठरते. फवारणी पद्धतीमध्ये शेतात विशिष्ट प्रकारच्या तोट्या बसवलेल्या आणि एका जागेवरून दुसर्‍या जागेवर सहजपणे हलवता येण्यासारखे वजनाने हलके नळ ठेवलेले असतात. ह्या तोट्यांमधून निघणारे फवारे झाडांच्या पानांवर, तसेच खोडापर्यंत पोहोचतात. त्यामुळे इतर प्रकारांपेक्षा ह्यामध्ये अधिक बाष्पस्वेदन (evapotranspiration) होते, पण मातीमध्ये पाणी झिरपण्याचे प्रमाण कमी असते.

ठिबक सिंचन पद्धतीमध्ये प्रत्येक झाडाच्या मुळाशी पाणी पोहोचविले जाते, त्यामुळे प्रत्येक थेंबाचा पूर्ण उपयोग केला जातो. भरण सिंचाई आणि पाट व शेती सिंचाई या पद्धतींमध्ये झिरपलेल्या पाण्याला गोळा करावे लागणारे नलिकांचे जाळे येथे लागत नाही. कारण येथे अधिकचे पाणी गोळाच होत नाही. ह्या पद्धतीचे भाग : (१) सांडपाणी शुद्धीकरण यंत्रणा (ह्यामध्ये निर्जंतुकीकरण आणि निस्यंदन महत्त्वाचे), (२) प्रवाह नियामक, (३) उंचीवरील टाकी आणि तिच्यामध्ये पाणी भरण्यासाठी पंप, (४) पाण्याचे वितरण करणारे नलिकांचे जाळे, (५) त्यांवर बसवलेल्या तोट्या – पिकाच्या प्रकारावर ह्या तोट्यांमधील अंतर ठरते, त्यामुळे एक हेक्टरसाठी काही शेकडो तोट्या बसवाव्या लागतात.

अतिरिक्त सांडपाण्याची विल्हेवाट लावण्याच्या पद्धती : कोष्टक क्र. १७.३ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे वर्षाच्या सीमित दिवसांमध्ये पिकांना पाण्याची गरज लागते. उरलेल्या काळांत पाण्याची विल्हेवाट लावण्यासाठी पुढील उपाय निवडून योजता येतात. : (१) साठवण टाक्यांची व्यवस्था करणे, (२) शक्य असल्यास अतिरिक्त जमीन वापरून ह्या पाण्याचा उपयोग करणे, (३) अतिरिक्त पाणी नदीमध्ये सोडणे, (४) समुद्रकाठी असलेल्या गावांनी/शहरांनी योग्य ते शुद्धीकरण करून सांडपाणी समुद्रांत सोडणे, (५) ऋतुमानास अनुसरून हे पाणी भूगर्भजलामध्ये सोडणे.

कृत्रिम पाणथळ : (Constructed Wetlands).  प्राथमिक शुद्धीकरण केलेल्या सांडपाण्याचे अधिक शुद्धीकरण करण्याचा एक प्रगत उपाय म्हणजे कृत्रिम पाणथळ द्वितीय पातळीवरचे शुद्धीकरण केलेले सांडपाणी पुन्हा वापरायचे असेल अथवा भूगर्भांतील पाण्यामध्ये भरणा करायचा असेल तर ह्या पद्धतीचा उपयोग करता येतो. परदेशामध्ये काही औद्योगिक सांडपाण्याचे प्रवाह, खाणकामामुळे उत्पन्न होणारे सांडपाणी आणि शेतांमधून वापरलेले पाणी शुद्ध करण्यासाठीदेखील ही पद्धत वापरतात. कृत्रिम पाणथळ पुढील दोन प्रकारच्या असतात : (१) जमिनीस समांतर पाण्याचे वहन (Free Water Surface type) आणि (२) सांडपाण्याच्या प्रवाहाच्या दिशेवर (submerged flow type). उदा., आडवा प्रवाह, उभा प्रवाह.

सांडपाण्याचे शुद्धीकरण करण्यासाठी वापरण्यात येणाऱ्या वनस्पती :

(१) Phragmites australis ( common reed grass; भारतात सर्वसाधारणपणे वापरतात.)

(२) Typha spp (cattail)

(३) Schoenoplectus Validus (great bulrush)

(४) Jancus ingens (giant rush)

हवेतील प्राणवायू मुळांपर्यंत नेऊन पोचवणे ही ह्या वनस्पतींची खासियत आहे. त्यांची मुळे खोलवर जातात, तसेच त्यांना मूळखोडे (rhizomes) असतात. त्यामुळे माती मोकळी होऊन मातीची सांडपाणी झिरपण्याची क्षमता वाढत राहते. सांडपाण्यामधील नायट्रोजनचे आणि काही अंशी फॉस्फरसचे प्रमाण कमी करण्याचे काम ह्या वनस्पती करू शकतात. त्यांच्या वाढीसाठी लागणार्‍या माध्यमांचे थर पुढीलप्रमाणे असतात. जाड वाळू ५०%, मध्यम आकाराची वाळू ४०% आणि चिकण माती + वाळू १०%, एकूण जाडी ६० ते ८० सेंमी. ह्यासाठी तयार केलेल्या टाकीचे लांबी : रुंदी हे प्रमाण २:१ ते ३:१ असून तिच्या तळाला १% ते ३% इतका उतार दिलेला असतो. टाकीमधील सांडपाण्यामुळे भूगर्भातील पाणी दूषित होऊ नये म्हणून तळाला चिकणमाती + बेंटोनाईट अर्थ (bentonite earth) या चूर्णाचा थर घातलेला असतो. एकदा टाकीमधून सांडपाण्याचा प्रवाह सुरू केल्यावर थोड्या काळातच शुद्धीकरण प्रक्रिया सुरू होते ती सातत्याने काही वर्षे चालू राहते. ह्या वनस्पतींची पाने टाकीमध्ये गळून पडतात. त्यासाठी वाळूच्या थरावर पुरेशी मोकळी जागा (freeboard) ठेवली जाते. जर काही कारणाने वाहणार्‍या सांडपाण्याची पातळी वाळूच्या थराच्या वर गेली तर डासांचा प्रादुर्भाव होण्याची शक्यता असते, तेव्हा अशी स्थिती टाळणे आवश्यक असते.

ह्या शुद्धीकरण पद्धतीने रोगप्रसारक जीवाणू जवळजवळ पूर्णपणे काढले जातात. सांडपाण्याच्या पुनर्वापरासाठी भारतात पुणे, रुडकी (उत्तर प्रदेश), पुदुच्चेरी (पाँडिचेरी), बेंगलुरु, हैद्राबाद आणि औद्योगिक सांडपाण्याच्या शुद्धीकरणासाठी तामिळनाडू (चर्मोद्योग), पुणे (यांत्रिक उद्योग प्रक्रिया; automobile industry) येथे ही पद्धत वापरली आहे.

संदर्भ :

• Arceivala, S. J.; Asolekar, S. R. Wastewater Treatment for Pollution Control and Reuse, New Delhi, 2007.
• Husain, S. K. Textbook of Water Supply and Sanitary Engineering, 2^nd, New Delhi, 1976.