घरगुती सांडपाण्यांत विविध स्रोतांमधून नायट्रोजन आणि फॉस्फरस वायू येतात. जसे वापरासाठी पुरवठा केलेल्या पाणी; सांडपाण्यातील यूरियाची पाण्याबरोबर होणारी प्रक्रिया (अमोनिया नायट्रोजन); सांडपाण्यातील प्रथिने (जैविक नायट्रोजन); प्रथिनयुक्त दूषितकांची अल्कधर्मी पाण्याबरोबर होणारी प्रक्रिया (ॲल्ब्युमिनॉईड नायट्रोजन) इ. सेंद्रिय नायट्रोजनचे स्रोत ठरतात. तसेच शेतीसाठी आणि काही उद्योगांसाठी वापरलेले पाणी घरगुती सांडपाण्यात मिसळत असेल तर तोदेखील नायट्रोजनचा मोठा स्रोत असू शकतो. नायट्रोजनच्या मानाने सांडपाण्यात फॉस्फरसचे प्रमाण कमी असते. फॉस्फरसचा महत्त्वाचा स्रोत म्हणजे निर्मलक (detergents), खते आणि अन्न पदार्थांवर प्रक्रिया करणार्‍या कारखान्यांचे सांडपाणी होय. सांडपाण्यामध्ये फॉस्फरस हा सेंद्रिय फॉस्फरस, असेंद्रिय फॉस्फरस म्हणजेच ऑर्थो-फॉस्फेट व पॉलिफॉस्फेट यांच्या रुपांमध्ये आढळतो.
नायट्रेजन व फॉस्फरस ही दोन्ही मूलद्रव्ये आणि त्यांची संयुगे पाण्यामधील वनस्पती व प्राणी ह्यांच्या वाढीसाठी आवश्यक आहेत, परंतु त्याचे पाण्यामधील अतिरिक्त प्रमाण त्यामधील वनस्पतींची भरमसाठ वाढ होण्यास कारणीभूत ठरतात. अशा वनस्पती मृत झाल्या म्हणजे त्या पाण्यामधील ऑक्सिजन मागणार्‍या होतात आणि जिवंत वनस्पतींना ऑक्सिजनचा पुरवठा कमी होतो. ह्याला सुपोषण (eutrophication) म्हणतात, तसेच अमोनियम NH+4 आयनचे नायट्रेटमध्ये NO–3 रुपांतर होण्यासाठी पाण्यातील प्राणवायूचाच उपयोग होतो, त्यामुळे प्राणवायूचे पाण्यामधील प्रमाण अधिकच खालावते, म्हणून सांडपाणी पर्यावरणांत सोडण्याआधी अमोनियाचे प्रमाण कमी करणे आवश्यक होते. अमोनियाचे पाण्यातील अतिरिक्त प्रमाण जीवाणूंना बाधक ठरते हे सुद्धा ध्यानात घेणे आवश्यक असते.
नायट्रोजन व फॉस्फरस या मूलद्रव्यांना काढण्याच्या रासायनिक व जैविक पद्धती :
नायट्रोजन : जैविक पद्धतीमध्ये सांडपाण्यामधील अमोनियम NH+4 आयनचे ऑक्सिडीकरण करून नायट्रेट NO–3 रुपांतर करून घेतले जाते, त्यानंतर अवायुजीवी (म्हणजे NO–3 आयनमधील ऑक्सिजन) स्थिती वापरून जीवाणू त्याचे क्षपण करतात आणि नायट्रोन वायू पाण्यातून बाहेर जातो. जैविक पद्धतीमधील ज्या प्रकारांमध्ये वायूमिश्रण काल मोठा असतो (उदा., extended aeration process) त्यामध्ये अमोनिया आयन व जैविक नायट्रोजन ह्यांचे परिवर्तन होऊन नायट्रेट तयार होतात, त्यांचे क्षपण होण्यासाठी ह्या पद्धतींमध्ये थोडा बदल करावा लागतो. आकृती क्र. २०.१ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे द्वितीय निवळण टाकीमधील संस्कारित गाळ वायुमिश्रिण टाकीच्या आगमक्षेत्रांत सोडला जातो, तो आपल्याबरोबर नायट्रेट युक्त पाणी आणतो; ह्या भागांत प्राथमिक निवळण टाकीवरील निवळलेले पाणीसुद्धा सोडले जाते. ह्या भागात मिश्रक बसवलेले असतात, ते आलंबित पदार्थांना तळाशी बसू देत नाहीत. सांडपाण्यामधील जीवाणू नायट्रेटचे क्षपण करून त्यातील प्राणवायू वापरतात व मुक्त नायट्रोजन वातावरणात निघून जातो. ह्या पद्धतीने काढलेल्या नायट्रोजनपेक्षा अधिक प्रमाणांत नायट्रोजन काढायचा असेल तर आकृती क्र. २०.२ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे व्यवस्था करावी लागते.
रासायनिक पद्धतीने नायट्रोजन काढण्याची पद्धत म्हणजे अमोनिया हटवणे. चुना वापरून सांडपाण्याची सामू वाढवल्यास अमोनियम आयनांचे रुपांतर अमोनियामध्ये होते. हे सांडपाणी आणि हवा यांचा संपर्क अमोनिया हटविणार्‍या मनोर्‍यामध्ये आणला जातो आणि अमोनिया पाण्यांतून बाहेर पडतो. ह्या पद्धतीमध्ये वापरलेल्या चुन्यामुळे ह्या मनोर्‍यांत हवेतील कार्बन डाय-ऑक्साईडबरोबर प्रक्रिया होऊन कॅल्शियम कार्बोनेटचा थर बसतो, तो अधूनमधून काढावा लागतो.
आयनविनिमयचा वापर करूनसुद्धा अमोनिया पाण्यांतून काढता येतो, ह्यास लागणारे माध्यम म्हणजे क्लायनॉप्टिओलाईट रेझीन (clinoptilolite resin). ह्या रेझीनची क्षमता संपत आली की मिठाच्या पाण्याने त्याला धुतले असता ती परत मिळवता येते. अमोनियायुक्त मिठाचे पाणी पुनर्वापरासाठी मिळवण्याचे मार्ग म्हणजे वात निर्लेपन (air stripping), बाष्प निर्लेपन (steam stripping) किंवा विद्युत प्रक्रिया (electrolytic treatment).
फॉस्फरस : पारंपारिक प्रभावित गाळ प्रक्रियेमुळे सांडपाण्यामधील फॉस्फरस निघतो तो जीवाणूंनी त्यांच्या वाढीसाठी वापरल्यामुळे. हे प्रमाण साधारणपणे २०% ते ४०% इतके असते. ह्यापेक्षा अधिक फॉस्फरस काढायचा असल्यास रासायनिक आणि जैविक पद्धतींचा एकत्रित उपयोग करावा लागतो. तुरटी किंवा लोह, क्षार इ. फेरिक क्लोराइड, फेरस सल्फेट, फेरिक सल्फेट ही किलाटके वापरून फॉस्फरसची संयुगे गाळाच्या रुपात काढता येतात. ह्यासाठी प्राथमिक निवळण टाकीत किंवा वायुमिश्रण टाकीत किंवा द्वितीय निवळण टाकीत किलाटके वापरतात. ठिबक निस्यंद (trickling filter) आणि घूर्णी जैविक स्पर्शक (rotating biological contactors) यांच्या द्वितीय निवळण टाकीमध्ये किलाटके वापरतात. शुद्ध केलेल्या सांडपाण्यामध्ये फॉस्फरसचे प्रमाण १ मिलिग्रॅम/लिटरपेक्षा कमी पाहिजे असल्यास तुरटी वापरून त्यांचे निस्यंदन करतात, त्यामुळे जैविक गाळावर पृष्ठशोषित (Adsorbed) फॉस्फरस गाळाबरोबर काढून टाकता येतो. ऑक्सिडीकरण तळ्यांमध्ये तळ्यांमधून बाहेर पडणार्‍या शैवालामुळे फॉस्फरस कमी होतो, तसेच शैवालाच्या वाढीमुळे सांडपाण्याची सामू वाढते आणि फॉस्फरसचे संयुग गाळाच्या रूपात अलग होते. वायुमिश्रित तळ्यांमध्ये (aerated lagoons) त्यामधील बाहेर पडणार्‍या जीवाणूंमुळे फॉस्फरसचे प्रमाण कमी होते.
संदर्भ :
- Culp, R. L.: Wesner, G. M.; Culp, G. L. Handbook of advanced Wastewater treatment, 2nd New York, 1978.
- Hammer, M. J.; Hammer, M. J. Water and Wastewater technology, 6th, New Delhi, 2008.
- Areeivala, S. J.; Asolekar, S.R. Wastewater Treatment for Pollution Control and Reuse, 3rd, New Delhi 2007.
