अपशिष्ट जल की कहानी (Wastewater Story)

जल: जीवन का अमूल्य आधार

जल पृथ्वी पर समस्त जैविक जीवन की मूलभूत रासायनिक आधारशिला है। हमारे शरीर के भार का लगभग 70 प्रतिशत भाग जल से निर्मित है, यह वैश्विक जलवायु को नियंत्रित करता है और कोशिकाओं के भीतर होने वाली समस्त जैव-रासायनिक क्रियाओं के लिए सार्वत्रिक विलायक का कार्य करता है। स्वच्छ जल को मानव का बुनियादी अधिकार स्वीकार करते हुए संयुक्त राष्ट्र महासभा ने 2005–2015 की अवधि को 'जीवन के लिए जल' पर कार्य के लिए अंतरराष्ट्रीय दशक घोषित किया था, तथा प्रतिवर्ष 22 मार्च को विश्व जल दिवस के रूप में मनाया जाता है ताकि जल संरक्षण और स्वच्छता के प्रति वैश्विक चेतना जागृत की जा सके।

यद्यपि हमारी पृथ्वी को 'नीला ग्रह' कहा जाता है, परंतु कुल वैश्विक जल का 1 प्रतिशत से भी कम भाग ताजे और पीने योग्य रूप में नदियों, झीलों और भूजल के रूप में उपलब्ध है। वर्तमान में विश्व भर में एक अरब से अधिक लोगों को सुरक्षित पेयजल सुलभ नहीं है, जिसके कारण दूषित जल जनित संक्रामक रोगों (हैजा, पेचिश, पीलिया, मियादी बुखार) से प्रतिवर्ष लाखों मासूम बच्चों की अकाल मृत्यु हो जाती है।

अपशिष्ट जल क्या है? (What is Wastewater?)

जब हम दैनिक जीवन में स्वच्छ जल का उपयोग स्नान करने, कपड़े धोने, चिकनाई युक्त बर्तनों की सफाई, शौचालयों में फ्लश करने अथवा औद्योगिक कारखानों में करते हैं, तो वह झागदार, काले-भूरे रंग का, तैलीय और दुर्गंधयुक्त गंदे पानी में बदल जाता है। सिंक, वॉशबेसिन, शावर, शौचालय और नालियों से बहकर निकलने वाला यह दूषित जल ही अपशिष्ट जल (Wastewater / Apshisht Jal) कहलाता है।

पर्यावरणीय स्वच्छता विज्ञान में घरेलू अपशिष्ट जल को उसके स्रोत और रोगजनक संदूषकों की तीव्रता के आधार पर दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया जाता है:

वाहित मल (Sewage) और उसके संदूषकों का वर्गीकरण

वाहित मल (Sewage / Vahit Mal) घरों, उद्योगों, अस्पतालों, कार्यालयों और अन्य परिसरों से बहकर निकलने वाला वह तरल अपशिष्ट है जिसमें 99 प्रतिशत से अधिक जल होता है, जबकि मात्र 1 प्रतिशत भाग जटिल घुली हुई एवं निलंबित अशुद्धियों का होता है।

वाहित मल में घुले और तैरने वाले ये अवांछित पदार्थ जो जल को विषाक्त बनाते हैं, संदूषक (Contaminants / Pradooshak) कहलाते हैं। वैज्ञानिक दृष्टिकोण से सीवेज के संदूषकों को निम्नलिखित श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है:

                  [वाहित मल संदूषकों का वर्गीकरण]
                                 |
    +-----------------+----------+----------+-----------------+
    |                 |                     |                 |
[कार्बनिक अशुद्धियां] [अकार्बनिक अशुद्धियां]  [पोषक तत्व]       [रोगजनक सूक्ष्मजीव]
    |                 |                     |                 |
• मानव मल            • नाइट्रेट              • नाइट्रोजन (N)   • जीवाणु:
• यूरिया (मूत्र)      • फॉस्फेट               • फास्फोरस (P)     - विब्रियो कोलेरी (हैजा)
• तेल एवं वसा         • सल्फेट                                  - साल्मोनेला (टाइफाइड)
• कीटनाशक दवाएं     • धातुएं (सीसा, पारा)                    • प्रोटोजोआ:
• फल-सब्जी अपशिष्ट   • ग्रिट एवं बालू के कण                     - एमीबा (पेचिश)

1. कार्बनिक अशुद्धियां (Organic Impurities): मानव विष्ठा (मल), मूत्र (यूरिया), रसोई का तेल व वसा, सड़ी-गली सब्जियां व फल, जानवरों का गोबर, और रासायनिक कीटनाशक। ये पदार्थ जल में घुलकर सड़ते हैं और दुर्गंधयुक्त विषैली गैसें उत्पन्न करते हैं।
2. अकार्बनिक अशुद्धियां (Inorganic Impurities): नाइट्रेट, फॉस्फेट, सल्फेट लवण, जहरीली भारी धातुएं (सीसा, आर्सेनिक, पारा), तथा नालियों से बहकर आने वाले मिट्टी, गाद और महीन बालू के कण।
3. पोषक तत्व (Nutrients): नाइट्रोजन और फास्फोरस के यौगिक। जब ये संदूषक प्राकृतिक जलस्रोतों (तालाबों, नदियों) में मिलते हैं, तो जलकुंभी और शैवाल की अप्रत्याशित वृद्धि कर देते हैं, जिससे सुपोषण (Eutrophication) होता है और जलीय जीवों का दम घुटने लगता है।
4. रोगजनक सूक्ष्मजीव (Pathogenic Microorganisms):
   • जीवाणु (Bacteria): विब्रियो कोलेरी (Vibrio cholerae - हैजा का कारक), साल्मोनेला पैराटाइफी (Salmonella paratyphi - मियादी बुखार/टाइफाइड का कारक)।
   • प्रोटोजोआ (Protozoa): एंटअमीबा हिस्टोलिटिका (Entamoeba histolytica - अमीबीय पेचिश का कारक)।
   • अन्य सूक्ष्मजीवी: हेपेटाइटिस ए और ई के विषाणु (पीलिया के कारक), तथा फीताकृमि और गोलकृमि के संक्रामक अंडे।

खुली नालियों के भीषण पर्यावरणीय और स्वास्थ्य खतरे

जब घरेलू अपशिष्ट जल का उचित निकास नहीं होता और वह कच्ची, खुली नालियों में बहता है या सड़कों पर जमा हो जाता है, तो यह कई गंभीर संकट उत्पन्न करता है:

• मच्छरों और मक्खियों का प्रजनन: रुके हुए गंदे पानी में क्यूलेक्स और एडीज मच्छर पनपते हैं जो मलेरिया, डेंगू, चिकनगुनिया और फाइलेरिया (हाथीपांव) फैलाते हैं।
• असहनीय दुर्गंध एवं वायु प्रदूषण: गंदे पानी में मौजूद कार्बनिक पदार्थों के अवायवीय सड़ने से हाइड्रोजन सल्फाइड ($H_2S$) और मीथेन जैसी तीखी दुर्गंधयुक्त गैसें निकलती हैं।
• भूजल का संदूषण: कच्ची नालियों का रिसने वाला मैला जल जमीन के नीचे रिसकर भूजल जलभृतों (Aquifers) तक पहुंच जाता है, जिससे पास के चापाकलों (हैंडपंपों) और कुओं का पीने का पानी भी संक्रामक जीवाणुओं से जहरीला हो जाता है। बिहार के ग्रामीण क्षेत्रों में जलजनित डायरिया का यह सबसे बड़ा कारण है।

सीवर और सीवरेज प्रणाली की संकल्पना

मानव शरीर में जिस प्रकार शिराओं और धमनियों का जाल अशुद्ध और शुद्ध रक्त का परिवहन करता है, उसी प्रकार आधुनिक नगरों और महानगरों की सड़कों के नीचे बिछा हुआ पाइपों का विशाल तंत्र गंदे जल को घरों से बाहर निकालकर उपचार संयंत्रों तक पहुंचाता है। इस पूरी अभियांत्रिकी को समझने के लिए तीन तकनीकी शब्दों का भेद जानना आवश्यक है:

1. सीवर (Sewer / मल-जल नलिका): घरों, कारखानों और सार्वजनिक भवनों से निकलने वाले गंदे जल और मलमूत्र को सुरक्षित रूप से ले जाने वाला भूमिगत बंद पाइप 'सीवर' कहलाता है। यह प्रायः कंक्रीट, कच्चा लोहा (ढलवां लोहा) अथवा भारी पीवीसी (PVC) से निर्मित होता है।
2. सीवरेज (Sewerage / मल-व्यवस्था प्रणाली): पूरे शहर में परस्पर जुड़े हुए छोटे-बड़े सीवर पाइपों का वह सुव्यवस्थित भूमिगत नेटवर्क जो अपशिष्ट जल को उसके उत्पत्ति बिंदु से एकत्र कर सुरक्षित रूप से अंतिम उपचार संयंत्र (WWTP) तक ले जाता है, सीवरेज (Sewerage System) कहलाता है।
3. उपचारित निकास (Disposal / Treatment Point): सीवरेज नेटवर्क का अंतिम छोर जहां अपशिष्ट जल को साफ किया जाता है ताकि उसे बिना किसी प्रदूषण के नदियों में छोड़ा जा सके या पुनः उपयोग में लाया जा सके।

        [घरेलू सीवरेज पाइपलाइन का भूमिगत प्रवाह]
+--------------------------------------------------------+
| घर (सिंक/टॉयलेट) ---> हाउस ड्रेन (निजी पार्श्व सीवर)    |
|                             |                          |
|                             v                          |
|       सड़क के नीचे का लेटरल / ब्रांच सीवर (भूमिगत)     |
|                             |                          |
|                             v                          |
|               मुख्य ट्रंक सीवर (विशाल मुख्य पाइप)       |
|                             |                          |
|                             v                          |
|             अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र (WWTP)             |
+--------------------------------------------------------+

मैनहोल क्या हैं और इनका निर्माण क्यों किया जाता है?

सड़कों के किनारे या बीच में कंक्रीट या लोहे के गोल ढक्कनों से ढके हुए भूमिगत छिद्र आपने अवश्य देखे होंगे। इन्हें तकनीकी भाषा में मैनहोल (Manhole / निरीक्षण छिद्र) कहा जाता है।

मैनहोल की परिभाषा: सीवरेज नेटवर्क में भूमिगत सीवर पाइपों की नियमित जांच, सफाई, रुकावटों को हटाने और वेंटिलेशन के लिए सतह पर बनाए गए ऊर्ध्वाधर निरीक्षण कक्ष को मैनहोल कहते हैं, जिसमें एक सफाईकर्मी या इंजीनियर उतरकर कार्य कर सकता है।

मैनहोल की स्थापना के वैज्ञानिक एवं इंजीनियरिंग नियम: नगर निगम और लोक स्वास्थ्य अभियंत्रण विभाग (PHED) के मानकों के अनुसार मैनहोल निम्नलिखित विशिष्ट स्थानों पर अनिवार्य रूप से बनाए जाते हैं:

1. नियमित दूरी का अंतराल: सीधी सीवर लाइनों में प्रत्येक 50 से 60 मीटर के नियमित अंतराल पर मैनहोल स्थापित किए जाते हैं ताकि सफाई के उपकरण आसानी से डाले जा सकें।
2. दिशा परिवर्तन के मोड़ पर: जहां सीवर पाइप मुड़ता है या अपनी दिशा बदलता है, वहां रुकावट (Choking) का खतरा सर्वाधिक होता है, अतः हर मोड़ पर मैनहोल बनाया जाता है।
3. सीवर पाइपों के संगम (Junction) पर: जहां दो या दो से अधिक शाखा सीवर आपस में मिलकर एक बड़े मुख्य सीवर में जुड़ते हैं।
4. ढलान या व्यास परिवर्तन पर: जहां पाइप के ढाल (Gradient) अथवा पाइप के व्यास (आकार) में परिवर्तन होता है।

                  [मैनहोल की क्रॉस-सेक्शनल संरचना]
                         सड़क की सतह (Road Level)
                     =============O=============  <- लोहे का भारी ढक्कन
                     |                         |
                     |     ऊर्ध्वाधर शाफ्ट      |  <- ईंट/कंक्रीट की दीवार
                     |   (लोहे के पायदान)      |
                     |                         |
               ------+                         +------
  आने वाला सीवर ---> |      निचला कक्ष / चैनल    | ---> आगे जाने वाला सीवर
  (Inlet Pipe)       |   (U-आकार का चिकना बेस)  |      (Outlet Pipe)
               ---------------------------------------

सीवर प्रणालियों के प्रकार: संयुक्त बनाम पृथक प्रणाली

नगर नियोजन में दो प्रकार की भूमिगत जल निकासी प्रणालियां अपनाई जाती हैं:

1. संयुक्त सीवर प्रणाली (Combined Sewer System): इसमें घरेलू सीवेज और वर्षा के दौरान छतों-सड़कों से बहने वाले तूफानी जल (Stormwater) दोनों को एक ही साझा सीवर पाइप में बहाया जाता है।
   • दोष: मूसलाधार बारिश के दिनों में जल की मात्रा अचानक हजारों गुना बढ़ जाती है, जिससे सीवर ओवरफ्लो होकर सड़कों पर बहने लगता है और उपचार संयंत्र की क्षमता चरमरा जाती है।
2. पृथक सीवर प्रणाली (Separate Sewer System): इसमें घरेलू गंदे जल (सीवेज) के लिए अलग बंद भूमिगत सीवर लाइन होती है, जबकि वर्षा के स्वच्छ जल के लिए अलग खुली या बंद तूफानी जल निकासी (Storm Drains) होती है।
   • लाभ: यह अत्यंत वैज्ञानिक प्रणाली है। इससे WWTP पर अनावश्यक लोड नहीं पड़ता और वर्षा जल को सीधे तालाबों या नदियों में प्राकृतिक रूप से जाने दिया जा सकता है। आधुनिक शहरों में यही प्रणाली लागू की जाती है।

अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र (WWTP) का उद्देश्य

अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र (Wastewater Treatment Plant - WWTP), जिसे सामान्यतः सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट (STP) भी कहा जाता है, एक विशाल इंजीनियरिंग परिसर है। इसका मूल उद्देश्य भौतिक, जैविक और रासायनिक प्रक्रियाओं द्वारा दूषित जल से सभी प्रकार के तैरते, निलंबित और घुले हुए अशुद्ध पदार्थों को अलग करके जल को इस सीमा तक स्वच्छ करना है कि उसे पर्यावरण (नदियों या भूमि) में सुरक्षित रूप से छोड़ा जा सके।

संपूर्ण उपचार प्रक्रिया को तीन क्रमिक चरणों में विभाजित किया जाता है:

1. प्राथमिक उपचार (भौतिक/यांत्रिक प्रक्रियाएं)
2. द्वितीयक उपचार (जैविक प्रक्रियाएं)
3. तृतीयक उपचार (रासायनिक एवं उन्नत विसंक्रमण)

इस अनुभाग में हम प्राथमिक भौतिक उपचार के तीनों प्रमुख घटकों का विस्तार से अध्ययन करेंगे।

चरण 1: शलाका छन्ने (Bar Screens) — स्थूल कचरे का निष्कासन

सीवरेज लाइन से बहकर WWTP में प्रवेश करने वाले कच्चे अपशिष्ट जल का सामना सबसे पहले शलाका छन्नों (Bar Screens) से होता है।

• बनावट: यह लोहे या स्टील की समानांतर छड़ों से बनी एक मजबूत जाली होती है, जिसे जल के प्रवाह मार्ग में प्रायः 60 से 75 डिग्री के कोण पर तिरछा लगाया जाता है।
• कार्यप्रणाली: जब गंदा पानी इन छड़ों के बीच से होकर गुजरता है, तो जल में तैरने वाले बड़े आकार के ठोस अपशिष्ट—जैसे प्लास्टिक की थैलियां, बोतलें, डिब्बे, चिथड़े, कपड़े के टुकड़े, लकड़ी की टहनियां, सैनिटरी पैड और डिब्बे—छड़ों पर ही अटक जाते हैं।
• कचरे का निपटान: जाली पर फंसे इस ठोस कचरे को यांत्रिक रेक (Mechanical Rakes) द्वारा लगातार खुरच कर बाहर निकाल लिया जाता है और इसे नगर निगम के ठोस अपशिष्ट भराव क्षेत्र (Landfill) में सुरक्षित रूप से दबा दिया जाता है।

चरण 2: ग्रिट और बालू निष्कासन टंकी (Grit and Sand Removal Tank)

शलाका छन्नों से निकलकर अपशिष्ट जल ग्रिट और बालू हटाने की टंकी में पहुंचता है।

• प्रक्रिया का सिद्धांत: गुरुत्वाकर्षण द्वारा भारी कणों का तली में बैठना (Sedimentation due to Gravity)।
• कार्यप्रणाली: इस टंकी में अपशिष्ट जल के बहने की गति को जानबूझकर बहुत धीमा (लगभग 0.3 मीटर प्रति सेकंड) कर दिया जाता है। जल की गति धीमी होते ही उसमें निलंबित भारी अकार्बनिक कण—जैसे बालू, बजरी, कंकड़, ईंट-पत्थर के बारीक टुकड़े और कांच की किरचें—टंकी की तली में बैठ जाते हैं।
• महत्व: यदि इस बालू और ग्रिट को न हटाया जाए, तो आगे आने वाले शक्तिशाली मोटरों और पंपों के पंखे (Impellers) घिसकर समय से पहले खराब हो जाएंगे। तली में जमा बालू को यांत्रिक रूप से बाहर निकालकर सड़कों के निर्माण या गड्ढों के भराव में उपयोग किया जाता है।

           [प्राथमिक अवसादन टंकी (Clarifier) की कार्यप्रणाली]
                             अपशिष्ट जल प्रवेश
                                     |
                                     v
       +-----------------------------------------------------------+
       | ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ तैरता हुआ तेल व ग्रीस (Scum) ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~  | <- स्क्रिमर द्वारा निष्कासन
       |                                                           |
       |                   निस्तारित स्वच्छ जल                      | ---> वातन टैंक की ओर
       |                                                           |
       +-----------------------------------------------------------+
       \                                                           /
        \                                                         /
         \================= तलछट: पंक (Sludge) ==================/   <- स्क्रैपर द्वारा एकत्र
                                     |
                                     v
                       अवायवीय पाचक (Anaerobic Digester)
                                     |
                         +-----------+-----------+
                         |                       |
                         v                       v
                    जैव गैस (Biogas)         सूखी जैविक खाद
                   (विद्युत/ईंधन ऊर्जा)    (फसलों के लिए पोषक)

चरण 3: प्राथमिक अवसादन टंकी (Water Clarifier) और पंक का प्रबंधन

ग्रिट हटने के बाद जल एक विशाल वृत्ताकार अथवा आयताकार टंकी में आता है, जिसका पेंदा केंद्र की ओर ढलानदार होता है। इसे जल निस्तारित करने की टंकी (Water Clarifier / Primary Sedimentation Tank) कहते हैं।

यहाँ जल को कई घंटों तक पूर्णतः शांत स्थिर रखा जाता है। इस दौरान दो महत्वपूर्ण क्रियाएं होती हैं:

1. पंक का बैठना (Formation of Sludge): मानव विष्ठा, भोजन के कण और अन्य भारी कार्बनिक ठोस पदार्थ गुरुत्वाकर्षण के कारण टंकी के ढलानदार पेंदे में जमा हो जाते हैं। तली में बैठे इस गाढ़े कार्बनिक कीचड़ को पंक (Sludge) कहा जाता है। इसे पेंदे में घूमने वाले यांत्रिक स्क्रैपर (खुरचनी) द्वारा केंद्र में इकट्ठा करके बाहर निकाल लिया जाता है।
2. झाग और तेल को हटाना (Removal of Scum): जल से हल्के तैरने वाले पदार्थ—जैसे तेल, ग्रीस, वसा और साबुन का फेन—सतह पर तैरते रहते हैं। इन्हें सतह पर चलने वाले स्क्रीमर (Skimmer) द्वारा अलग कर दिया जाता है।

निस्तारित जल (Clarified Water): पंक और झाग दोनों हट जाने के बाद बचा हुआ जल निस्तारित जल (Clarified Water) कहलाता है। इसमें अब कोई बड़े ठोस कण नहीं होते, किंतु सूक्ष्म घुले हुए कार्बनिक प्रदूषक अभी भी मौजूद रहते हैं।

पंक का वैज्ञानिक निपटान: बायोगैस और ऊर्जा उत्पादन

प्राथमिक अवसादन टंकी से निकाले गए गाढ़े पंक (Sludge) को एक अलग वायुरोधी बंद कक्ष में स्थानांतरित किया जाता है जिसे अवायवीय पाचक (Anaerobic Digester) कहते हैं।

• अवायवीय पाचन: इस बंद पाचक में ऑक्सीजन की पूर्ण अनुपस्थिति में विशेष अवायवीय जीवाणु (Anaerobic Bacteria) पंक के जटिल कार्बनिक पदार्थों को कई सप्ताहों में अपघटित (सड़ाते) हैं।
• जैव गैस (Biogas) का उत्पादन: इस अवायवीय अपघटन के फलस्वरूप प्रचुर मात्रा में जैव गैस (Biogas - मुख्य रूप से मीथेन $CH_4$ और कार्बन डाइऑक्साइड $CO_2$) उत्पन्न होती है। इस बायोगैस को एकत्र कर संयंत्र की बिजली पैदा करने अथवा खाना पकाने के ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है। कई आधुनिक WWTP अपनी बिजली की 60-80% आवश्यकता इसी बायोगैस से पूरी करते हैं।
• अवशेष: पाचन के पश्चात बचा हुआ ठोस अवशेष पूरी तरह रोगाणुरहित हो जाता है। इसे धूप में सुखाकर खेतों के लिए उत्तम गुणवत्ता की जैविक खाद बनाई जाती है।

द्वितीयक जैविक उपचार की आवश्यकता

प्राथमिक उपचार के पश्चात प्राप्त निस्तारित जल (Clarified Water) दिखने में यद्यपि साफ नजर आता है, किंतु इसमें अत्यधिक मात्रा में अदृश्य, घुली हुई अशुद्धियां—जैसे मानव मल के घुलनशील अंश, खाद्य अपशिष्ट, साबुन, डिटर्जेंट और अन्य कार्बनिक यौगिक—विद्यमान रहते हैं। यदि इस जल को सीधे नदियों में छोड़ दिया जाए, तो प्राकृतिक जलस्रोतों की सारी घुलित ऑक्सीजन समाप्त हो जाएगी और मछलियां मर जाएंगी।

अतः इन घुली हुई अशुद्धियों को नष्ट करने के लिए द्वितीयक उपचार (Secondary Biological Treatment) किया जाता है, जो पूरी तरह सूक्ष्मजीवों की जैविक शक्ति पर आधारित है।

वातन टैंक (Aeration Tank) का सिद्धांत और क्रियाविधि

निस्तारित जल को एक विशाल गहरे टैंक में पंप किया जाता है जिसे वातन टैंक (Aeration Tank) कहते हैं।

             [वातन टैंक (Aeration Tank) की आंतरिक संरचना]
       निस्तारित जल इनलेट
              |
              v
       +-------------------------------------------------------+
       |   O   o   O   o   O   o   O   o   O   o   O   o   O   |  <- हवा के बुलबुले
       |                                                       |
       |    [वायवीय जीवाणु + ऑक्सीजन + घुले हुए कार्बनिक संदूषक]  |  <- तीव्र जैविक अपघटन
       |                                                       |
       |  o   O   o   O   o   O   o   O   o   O   o   O   o    |
       +-------------------------------------------------------+
              ^       ^       ^       ^       ^       ^
              |       |       |       |       |       |
              [संपीड़ित वायु विसारक जाल (Air Diffusers)]

वातन की वैज्ञानिक प्रक्रिया:

1. वायु का निरंतर प्रवाह: वातन टैंक की तली में लगे बड़े कम्प्रेसर और वायु विसारकों (Diffusers) की सहायता से जल में चौबीसों घंटे संपीड़ित वायु (ऑक्सीजन) के लाखों बुलबुले छोड़े जाते हैं या विशाल यांत्रिक पंखों (Aerators) द्वारा जल को मथा जाता है।
2. वायवीय जीवाणुओं की तीव्र वृद्धि: जल में ऑक्सीजन की प्रचुर उपलब्धता के कारण प्राकृतिक रूप से मौजूद वायवीय जीवाणु (Aerobic Bacteria) असाधारण गति से प्रजनन करते हैं और अपनी संख्या में भारी वृद्धि करते हैं।
3. प्रदूषकों की जैविक खपत: ये वायवीय जीवाणु जल में घुले हुए मानव मल, भोजन के अवशेषों, साबुन और अन्य कार्बनिक कचरे को अपने भोजन के रूप में तेजी से खाकर समाप्त कर देते हैं और उन्हें हानिरहित कार्बन डाइऑक्साइड ($CO_2$), जल ($H_2O$) और नए जीवाणु कोशिकाओं में परिवर्तित कर देते हैं।
4. जैविक गुच्छे (Biological Flocs): जीवाणु और सूक्ष्मजीव आपस में चिपककर छोटे-छोटे गुच्छे (Flocs) बना लेते हैं। कुछ ही घंटों में जल में घुली कार्बनिक अशुद्धियों का 90 से 95 प्रतिशत भाग समाप्त हो जाता है।

द्वितीयक अवसादन और सक्रियित पंक (Activated Sludge)

वातन टैंक में कई घंटों के जैविक उपचार के पश्चात यह मिश्रण द्वितीयक अवसादन टंकी (Secondary Clarifier / Settling Tank) में प्रवाहित किया जाता है।

• शांत ठहराव: इस टंकी में जल को कुछ घंटों के लिए शांत छोड़ दिया जाता है।
• सक्रियित पंक का बैठना: जीवाणुओं और सूक्ष्मजीवों के भारी जैविक गुच्छे गुरुत्वाकर्षण के कारण टंकी की तली में बैठ जाते हैं। तली में जमा हुए इस सजीव जीवाणु-युक्त अवसाद को सक्रियित पंक (Activated Sludge) कहा जाता है।

                   [सक्रियित पंक (Activated Sludge) का चक्र]
                       वातन टैंक से उपचारित जल
                                  |
                                  v
                      द्वितीयक अवसादन टंकी (Settling)
                                  |
                   +--------------+--------------+
                   |                             |
                   v                             v
           ऊपरी स्वच्छ जल              तली में बैठा सक्रियित पंक
        (तृतीयक उपचार की ओर)                 (~97% जल + जीवित जीवाणु)
                                                 |
                       +-------------------------+-------------------------+
                       |                                                   |
                       v                                                   v
               पुनर्चक्रण (Seed Inoculum)                            अधिशेष पंक सुखाना
        (वातन टैंक में पुनः भेजा गया ~20%)                     (रेत के बिस्तरों पर धूप में)
                                                                           |
                                                                           v
                                                                 नाइट्रोजन-फॉस्फोरस युक्त
                                                                      सर्वश्रेष्ठ जैविक खाद

सक्रियित पंक के दोहरे उपयोग

सक्रियित पंक में लगभग 97 प्रतिशत जल होता है और शेष 3 प्रतिशत भाग जीवित जीवाणुओं और सूक्ष्म पोषक तत्वों का ठोस द्रव्यमान होता है। इसका प्रबंधन दो प्रकार से किया जाता है:

1. वातन टैंक में पुनर्प्रवाह (Return Activated Sludge - RAS): सक्रियित पंक का लगभग 15 से 25 प्रतिशत भाग वापस वातन टैंक के प्रवेश द्वार पर पंप कर दिया जाता है। यह नए आने वाले जल के लिए 'दही के जामन' (Inoculum) की तरह कार्य करता है, जिससे नए जल में तुरंत सक्रिय जीवाणुओं की विशाल सेना उपलब्ध हो जाती है।
2. सूखाकर जैविक खाद का निर्माण (Surplus Sludge to Manure): शेष बचे अधिशेष पंक को जल-निकासी मशीनों (Centrifuges) या खुले रेतीले सुखाने वाले बिस्तरों (Sand Drying Beds) पर फैला दिया जाता है। धूप और हवा में जल वाष्पीकृत हो जाने के बाद बचा हुआ सूखा चूर्ण नाइट्रोजन और फास्फोरस से भरपूर अति-उत्कृष्ट जैविक खाद बन जाता है, जिसका उपयोग किसान मिट्टी की उर्वरा शक्ति बढ़ाने के लिए करते हैं।

तृतीयक रासायनिक उपचार की आवश्यकता

द्वितीयक अवसादन टंकी के ऊपर का जल दिखने में पूरी तरह स्वच्छ, पारदर्शी और गंधहीन होता है तथा इसमें से लगभग समस्त ठोस व कार्बनिक संदूषक निकल चुके होते हैं। तथापि, यह जल अभी भी पीने या सीधे सुरक्षित विसर्जन के योग्य नहीं होता क्योंकि इसमें अरबों की संख्या में अदृश्य रोगजनक सूक्ष्मजीव (Pathogenic Bacteria, Viruses and Protozoa) तथा घुलनशील अकार्बनिक लवण (फॉस्फेट व नाइट्रेट) विद्यमान रहते हैं।

मानव समाज और जलीय पर्यावरण को जलजनित महामारियों से बचाने के लिए जल का तृतीयक उपचार (Tertiary Chemical Treatment & Disinfection) किया जाता है।

रोगाणुनाशन की वैज्ञानिक विधियां (Disinfection Methods)

जल को रोगाणुरहित (Disinfected) बनाने के लिए औद्योगिक रूप से तीन मुख्य रासायनिक एवं भौतिक विधियां अपनाई जाती हैं:

                  [अपशिष्ट जल रोगाणुनाशन की प्रमुख विधियां]
                                      |
         +----------------------------+----------------------------+
         |                            |                            |
[क्लोरीनीकरण (Chlorination)]    [ओजोनिकरण (Ozonation)]    [पराबैंगनी विकिरण (UV-C)]
         |                            |                            |
• क्लोरीन गैस / हाइपोक्लोराइट • अत्यंत शक्तिशाली ऑक्सीकारक  • 254 nm तरंगदैर्घ्य की किरणें
• जीवाणु कोशिका भित्ति नष्ट   • कोई रासायनिक अवशेष नहीं     • सूक्ष्मजीवों का DNA निष्क्रिय
• अवशिष्ट सुरक्षा प्रभाव      • पर्यावरण के लिए सर्वाधिक सुरक्षित• जल के स्वाद-गंध में शून्य बदलाव

1. क्लोरीनीकरण (Chlorination):
   • सिद्धांत: उपचारित जल में नियंत्रित मात्रा में क्लोरीन गैस ($Cl_2$) अथवा सोडियम हाइपोक्लोराइट ($NaOCl$) का घोल मिलाया जाता है।
   • क्रिया: क्लोरीन जल के साथ अभिक्रिया करके हाइपोक्लोरस अम्ल ($HOCl$) बनाता है, जो जीवाणुओं और वायरसों की कोशिका झिल्ली में प्रवेश कर उनके एंजाइमों और आनुवंशिक तंत्र को तुरंत नष्ट कर देता है।
   • लाभ: यह अत्यंत किफायती और प्रभावी विधि है। जल में क्लोरीन का कुछ अवशिष्ट प्रभाव बना रहता है, जिससे पाइपलाइन में दोबारा जीवाणु नहीं पनप पाते।
2. ओजोन द्वारा उपचार (Ozonation):
   • सिद्धांत: जल में से ओजोन गैस ($O_3$) के बारीक बुलबुले प्रवाहित किए जाते हैं।
   • क्रिया: ओजोन ऑक्सीजन का त्रि-परमाणुक अपररूप है और यह अत्यंत शक्तिशाली ऑक्सीकारक है। यह संपर्क में आते ही जीवाणुओं और विषाणुओं को क्षण भर में भस्म कर देती है और स्वयं साधारण ऑक्सीजन ($O_2$) में बदल जाती है।
   • लाभ: ओजोन से उपचारित जल में किसी प्रकार का कोई हानिकारक रासायनिक अवशेष नहीं बचता, और यह जल में घुलित ऑक्सीजन की मात्रा को भी बढ़ा देती है।
3. पराबैंगनी किरणें (Ultraviolet - UV Radiation):
   • सिद्धांत: जल को विशेष UV लैंपों के ऊपर से पतली परत के रूप में गुजारा जाता है, जो 254 नैनोमीटर तरंगदैर्घ्य की UV-C किरणें उत्सर्जित करते हैं।
   • क्रिया: UV किरणें सूक्ष्मजीवों के डीएनए (DNA) आणविक बंधों को तोड़ देती हैं, जिससे वे बाँझ हो जाते हैं और अपनी संख्या नहीं बढ़ा पाते। इसमें किसी रसायन की आवश्यकता नहीं होती।

यूकेलिप्टस के पेड़ों द्वारा प्राकृतिक जल शोधन (Eucalyptus Bio-Drainage)

WWTP के अंतिम निकास नालों के दोनों किनारों पर यूकेलिप्टस (सफेदा) के पेड़ लगाने की वैज्ञानिक अनुशंसा की जाती है।

• यूकेलिप्टस का वृक्षीय पंप प्रभाव: यूकेलिप्टस एक अत्यंत तेजी से बढ़ने वाला वृक्ष है जिसकी जड़ें अत्यधिक गहराई तक जाती हैं।
• प्रक्रिया: यह पेड़ गंदे जल को भारी मात्रा में तेजी से अवशोषित करता है। पेड़ की जड़ें जल में घुले पोषक तत्वों (नाइट्रोजन व फास्फोरस) को अपनी वृद्धि के लिए ग्रहण कर लेती हैं।
• वाष्पोत्सर्जन (Transpiration): इसके बाद पेड़ अपनी पत्तियों के रंध्रों द्वारा शुद्ध जल को वाष्प के रूप में वायुमंडल में छोड़ देता है। इस प्रकार, यूकेलिप्टस बिना किसी बिजली या रसायन के एक प्राकृतिक जैव-पंप (Natural Bio-pump) की तरह कार्य करके अपशिष्ट जल की मात्रा को कम करता है और भूमि को दलदली होने से बचाता है।

उपचारित जल का सुरक्षित पर्यावरणीय विसर्जन एवं पुनर्चक्रण

तृतीयक उपचार के पश्चात प्राप्त जल पूर्णतः स्वच्छ, रोगाणुरहित और पर्यावरण-अनुकूल होता है। इसके बहुआयामी उपयोग हैं:

1. नदियों और झीलों में विसर्जन: यह जल प्राकृतिक नदियों में बिना किसी प्रदूषण भय के छोड़ा जा सकता है, जिससे नदियों का न्यूनतम पर्यावरणीय प्रवाह (Environmental Flow) बना रहता है।
2. कृषि और बागवानी में सिंचाई: खेतों में गेहूं, धान, मक्का और सब्जियों की सिंचाई तथा नगरों के उद्यानों और गोल्फ कोर्स में हरियाली बनाए रखने के लिए।
3. औद्योगिक शीतलन (Industrial Cooling): ताप विद्युत संयंत्रों (Thermal Power Plants) और इस्पात कारखानों के बॉयलरों व शीतलन मीनारों (Cooling Towers) में मीठे पीने योग्य जल के स्थान पर उपचारित जल का उपयोग।
4. सड़कों की धुलाई और अग्निशमन: नगर निगम द्वारा सड़कों की धूल दबाने और अग्निशामक वाहनों में आग बुझाने हेतु।

नागरिक कर्तव्य एवं उत्तम गृह व्यवस्था आचरण (Good Housekeeping Practices)

अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र चाहे कितने भी आधुनिक क्यों न हों, यदि नागरिक अपने घरों से ही अत्यधिक विषैला और अनुपयुक्त कचरा नालियों में बहाते रहेंगे, तो पूरी सीवरेज व्यवस्था अवरुद्ध होकर ठप हो जाएगी। प्रत्येक जागरूक नागरिक को अपने घर में निम्नलिखित उत्तम गृह व्यवस्था नियमों का कड़ाई से पालन करना चाहिए:

            [घर में अपशिष्ट जल प्रदूषण नियंत्रण के स्वर्णिम नियम]
                                     |
   +--------------------+--------------------+--------------------+
   |                    |                    |                    |
[तेल और वसा ना बहाएं]  [रसायन नाली में न डालें] [ठोस कचरा डस्टबिन में]
   • पाइप जाम करते हैं  • जीवाणु मार देते हैं  • जाली अवरुद्ध करते हैं
   • मिट्टी के छिद्र बंद • प्राकृतिक उपचार ठप  • ऑक्सीजन प्रवाह बाधित

1. खाद्य तेल और घी को सिंक या नाली में कभी न बहाएं:
   • वैज्ञानिक कारण: खाद्य तेल और चिकनाई ठंडी होकर पाइपों की आंतरिक दीवारों पर जम जाती है और कठोर पपड़ी बना लेती है (जिन्हें 'फैटबर्ग' कहते हैं), जिससे सीवर पूरी तरह चोक हो जाता है। खुली नालियों में जाने पर चिकनाई मिट्टी के सूक्ष्म छिद्रों को बंद कर देती है, जिससे मिट्टी की जल अवशोषण और प्राकृतिक निस्यंदन क्षमता नष्ट हो जाती है।
   • सही आचरण: बचे हुए तेल और चिकनाई को डस्टबिन में ठोस कचरे के साथ फेंकें।
2. रासायनिक विलायकों और दवाओं को वॉशबेसिन में न बहाएं:
   • वैज्ञानिक कारण: पेंट, थिनर, मोटर ऑयल, कीटनाशक, फिनाइल का अत्यधिक घोल और पुरानी दवाएं अत्यंत विषैले रासायनिक पदार्थ हैं। जब ये सीवर से होते हुए WWTP में पहुंचते हैं, तो वातन टैंक में जल को साफ करने वाले मित्र उपयोगी वायवीय जीवाणुओं को मार डालते हैं, जिससे संयंत्र की जैविक शोधन क्षमता पूरी तरह ठप हो जाती है।
   • सही आचरण: रासायनिक अपशिष्टों को अलग वायुरोधी डिब्बों में रखकर खतरनाक अपशिष्ट संग्रह में दें।
3. ठोस एवं रेशेदार कचरे को नालियों में प्रवाहित न करें:
   • वैज्ञानिक कारण: इस्तेमाल की हुई चाय की पत्ती, बचा हुआ ठोस भोजन, सब्जियों के छिलके, कपास/रुई, सिगरेट के टुकड़े, सैनिटरी पैड, कंडोम और पॉलीथिन की थैलियां पानी में नहीं घुलतीं। ये सीवर पाइपों के मोड़ों पर फंसकर भयंकर जाम लगा देती हैं और जल में ऑक्सीजन के स्वतंत्र आवागमन को रोकती हैं।
   • सही आचरण: इन सभी ठोस पदार्थों को सदैव कूड़ेदान (डस्टबिन) में ही डालें।

वैकल्पिक ऑन-साइट स्वच्छता प्रणालियां (Alternative On-Site Sanitation)

भारत और बिहार के विशाल ग्रामीण क्षेत्रों, पर्वतीय इलाकों तथा सघन अनधिकृत बस्तियों में भूमिगत सीवर पाइपलाइन बिछाना अत्यधिक खर्चीला और भौगोलिक रूप से कठिन है। ऐसे क्षेत्रों के लिए ऑन-साइट (घटना-स्थल पर ही) स्वच्छता प्रणालियां अत्यंत प्रभावी सिद्ध हुई हैं:

1. सेप्टिक टैंक (Septic Tank):
   • संरचना: यह घर के आंगन या जमीन के नीचे बना एक भूमिगत पक्का जलरोधी कंक्रीट का कमरा होता है, जिसमें प्रायः दो कक्ष होते हैं।
   • कार्यविधि: शौचालय का मलमूत्र सीधे पहले कक्ष में गिरता है। भारी ठोस मल तली में बैठ जाता है जहां अवायवीय जीवाणु उसका धीरे-धीरे अपघटन करते हैं। ऊपरी मैला जल दूसरे कक्ष से होते हुए बाहर बने सोखता गड्ढे (Soak Pit) में चला जाता है, जहाँ मिट्टी की परतें उसे छानकर स्वच्छ कर देती हैं।
   • उपयोगिता: जहाँ केंद्रीय सीवर नेटवर्क नहीं है, उन अलग-थलग मकानों, अस्पतालों और ग्रामीण स्कूलों के लिए सर्वोत्तम। सेप्टिक टैंक को 2–3 वर्ष में एक बार खाली कराना आवश्यक होता है।

                  [सेप्टिक टैंक और सोखता गड्ढे की व्यवस्था]
     घर का टॉयलेट पाइप
             |
             v
     +-----------------------+-----------------------+     +-----------------------+
     |   पहला पाचक कक्ष       |     दूसरा कक्ष        |     |      सोखता गड्ढा       |
     | ~ ~ ~ मैला जल ~ ~ ~   | ~ ~ निस्तारित जल ~ ~  |===> |    (Soak Pit)         |
     |                       |                       |     |  रोड़ी, कंकड़, बालू   |
     | [तली में पंक (Sludge)]|                       |     |  द्वारा प्राकृतिक छनन  |
     +-----------------------+-----------------------+     +-----------------------+

2. केंचुआ शौचालय (Vermi-Processing Toilet):

   • अवधारणा: यह भारत में परीक्षित एक अत्यंत क्रांतिकारी, पर्यावरण-अनुकूल और जल की अत्यधिक बचत करने वाली स्वदेशी स्वच्छता तकनीक है।
   • कार्यविधि: शौचालय के गड्ढे में विशेष प्रजाति के केंचुओं (जैसे आइसीनिया फेटिडा) को छोड़ा जाता है। जब मानव विष्ठा गड्ढे में गिरती है, तो केंचुए उस मल को तेजी से खाकर उसे पूरी तरह गंधहीन, सूक्ष्म दानेदार और पोषक तत्वों से भरपूर वर्मीकंपोस्ट (केंचुआ खाद) में बदल देते हैं।
   • विशेषताएं: इसमें जल की बहुत कम खपत होती है, कोई दुर्गंध नहीं आती, मक्खी-मच्छर नहीं पनपते और यह शत-प्रतिशत सुरक्षित जैविक खाद प्रदान करता है।

3. बायोगैस शौचालय (Biogas Toilets): शौचालयों को सीधे ग्रामीण गोबर गैस / बायोगैस संयंत्र से जोड़ दिया जाता है। मानव मल और पशुओं का गोबर मिलकर पाचक में अवायवीय रूप से सड़ते हैं और भोजन पकाने व प्रकाश के लिए स्वच्छ बायोगैस प्रदान करते हैं। यह स्वच्छता और ऊर्जा आत्मनिर्भरता का बेजोड़ संगम है।

बिहार में जल और स्वच्छता की भौगोलिक पृष्ठभूमि

बिहार भारत का एक सघन जनसंख्या वाला मैदानी राज्य है, जिसके ठीक मध्य से पवित्र गंगा नदी लगभग 445 किलोमीटर की दूरी तय करते हुए बक्सर से कटिहार तक बहती है। गंगा के अलावा गंडक, बूढ़ी गंडक, कोशी, बागमती, सोन और पुनपुन नदियां बिहार के विशाल भूभाग को सींचती हैं।

किंतु दशकों से पटना, भागलपुर, मुंगेर, बक्सर और छपरा जैसे घनी आबादी वाले नगरों का करोड़ों लीटर अशोधित घरेलू सीवेज और औद्योगिक अपशिष्ट सीधे गंगा और उसकी सहायक नदियों में अनवरत गिरता रहा, जिसने इस पवित्र जल को अत्यंत प्रदूषित कर दिया तथा जलीय जैव विविधता के अस्तित्व पर प्रश्नचिह्न लगा दिया।

नमामि गंगे परियोजना और पटना के आधुनिक एसटीपी (STP Infrastructure)

राष्ट्रीय स्वच्छ गंगा मिशन (NMCG) के तहत नमामि गंगे कार्यक्रम के अंतर्गत बिहार में गंगा नदी को प्रदूषण मुक्त करने के लिए अभूतपूर्व पैमाने पर अत्याधुनिक सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट (STP) और विशाल भूमिगत सीवरेज नेटवर्क का निर्माण किया गया है।

राजधानी पटना में गंगा नदी के किनारे गिरने वाले 30 से अधिक मुख्य खुले नालों को पूरी तरह बंद (Tap) करके सीवेज को आधुनिक एसटीपी में मोड़ा गया है:

नोट: 1 MLD (Million Litres per Day) का अर्थ है प्रतिदिन 10 लाख लीटर अपशिष्ट जल का पूर्ण वैज्ञानिक उपचार। अकेले पटना में 350 MLD से अधिक अपशिष्ट जल शोधन की क्षमता सृजित की गई है।

गांगेय डॉल्फ़िन (सूँस) का संरक्षण और स्वच्छ जल का महत्व

बिहार के भागलपुर जिले में सुल्तानगंज से कहलगांव तक 60 किलोमीटर का क्षेत्र विक्रमशिला गांगेय डॉल्फ़िन अभयारण्य (Vikramshila Gangetic Dolphin Sanctuary) के रूप में संरक्षित है।

                  [स्वच्छ जल और गांगेय डॉल्फ़िन का पारिस्थितिक संबंध]
            अशोधित सीवेज नदी में गिरना
                       |
                       v
         घुलित ऑक्सीजन (DO) में भारी गिरावट
                       |
                       v
   अंधी गांगेय डॉल्फ़िन (सूँस) और मछलियों का दम घुटना
                       |
                       v
   [WWTP / नमामि गंगे एसटीपी द्वारा 100% सीवेज शोधन]
                       |
                       v
    जल में घुलित ऑक्सीजन स्तर में सुधार (> 5 mg/L)
                       |
                       v
   राष्ट्रीय जलजीव 'गांगेय डॉल्फ़िन' के कुनबे की सुरक्षित वृद्धि

• पारिस्थितिक संवेदनशीलता: भारत का राष्ट्रीय जलीय जीव गांगेय डॉल्फ़िन (Platanista gangetica), जिसे स्थानीय भाषा में 'सूँस' कहा जाता है, केवल गहरे और प्रदूषण-मुक्त स्वच्छ मीठे पानी में ही जीवित रह सकती है। यह दृष्टिहीन होती है और शिकार के लिए पराश्रव्य ध्वनि (Echolocation) पर निर्भर करती है।
• जब बिना उपचार का मैला सीवेज गंगा में गिरता है, तो जल में घुलित ऑक्सीजन (DO) का स्तर गिरकर शून्य के करीब पहुंच जाता है, जिससे डॉल्फ़िनों और मछलियों की दम घुटने से मौत होने लगती है।
• नमामि गंगे एसटीपी द्वारा जब 100% उपचारित और विसंक्रमित जल ही गंगा में छोड़ा जाता है, तो नदी का पारिस्थितिकी तंत्र पुनर्जीवित होता है और डॉल्फ़िनों की संख्या में वृद्धि दर्ज की जा रही है।

लोहिया स्वच्छ बिहार अभियान (LSBA) और ग्रामीण खुले में शौच मुक्ति (ODF)

बिहार के ग्रामीण अंचलों में स्वच्छता क्रांति लाने के लिए राज्य सरकार द्वारा लोहिया स्वच्छ बिहार अभियान (Lohia Swachh Bihar Abhiyan - LSBA) संचालित किया गया है:

1. व्यक्तिगत पारिवारिक शौचालय: राज्य के लाखों ग्रामीण परिवारों को व्यक्तिगत दो-गड्ढे वाले शौचालय (Twin-Pit Pour-Flush Toilets) निर्माण हेतु वित्तीय सहायता और तकनीकी मार्गदर्शन दिया गया।
2. दो-गड्ढे वाले शौचालय की कार्यविधि: एक गड्ढा 3–4 वर्ष में भर जाने पर शौचालय का प्रवाह दूसरे गड्ढे में मोड़ दिया जाता है। बंद पहला गड्ढा डेढ़-दो वर्ष में अपने आप रोगाणुरहित होकर उच्च कोटि की 'सोना खाद' में बदल जाता है।
3. सामुदायिक सोखता गड्ढे (Community Soak Pits): गांवों की गलियों में बहने वाले चापाकलों और स्नानघरों के गंदे पानी को रोकने के लिए ईंट-रोड़ी भरे गहरे सोखता गड्ढे बनाए गए हैं, जिससे सड़कें कीचड़-मुक्त रहती हैं और भूजल स्तर भी रिचार्ज होता है।