நீரில் பல வகையான உயிரியல் மற்றும் வேதியியல் அசுத்தங்கள் நிறைந்துள்ளன. இதனால், பொது சுகாதாரம் மற்றும் நீர் பாதுகாப்பை உறுதிசெய்ய பயனுள்ள கழிவுநீர் சுத்திகரிப்பு மிகவும் அவசியமாகிறது. கழிவுநீர் எவ்வாறு சுத்திகரிக்கப்படுகிறது? குளோரினேற்றம் (Chlorination) முறையின் நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள் என்னென்ன? குளோரினேற்றத்தைவிட ஓசோன் (Ozone) முறை மிகவும் பயனுள்ள ஒரு கிருமிநாசினி முறையா?
நச்சு இரசாயனங்கள், கன உலோகங்கள் மற்றும் தீங்கு விளைவிக்கும் பாக்டீரியாக்கள் ஆகியவை குடிநீர் ஆதாரங்களை மாசடையச் செய்து, கடுமையான ஆரோக்கியப் பாதிப்புகளை ஏற்படுத்தி வருகின்றன. இந்தியாவில் 2005 முதல் 2022 வரையிலான காலகட்டத்தில் 20.98 கோடிக்கும் அதிகமான நீர் மூலம் பரவும் நோய் பாதிப்புகள் பதிவாகியுள்ளன என்ற தேசியத் தரவுகளைச் சுட்டிக்காட்டிய தேசிய பசுமைத் தீர்ப்பாயம் (National Green Tribunal (NGT)), மாசடைந்த குடிநீரை வழங்குவது நீர் மாசுபாட்டின் ஒரு வடிவமாகும் என்றும், அது மனிதர்களின் அடிப்படை வாழ்வுரிமையை (Right to life) மீறும் செயல் என்றும் தெரிவித்துள்ளது.
இது இந்தியாவின் வளர்ந்து வரும் மக்கள்தொகைக்கு எவ்வாறு பாதுகாப்பான குடிநீரை வழங்குவது என்பது பற்றிய முக்கியமான கேள்விகளை எழுப்புகிறது. ஒரு காலத்தில் வெறும் கழிவாக மட்டுமே பார்க்கப்பட்ட கழிவுநீரை, முறையான சுத்திகரிப்பு மூலம் ஒரு மதிப்புமிக்க வளமாக மாற்ற முடியுமா?
கழிவுநீர் மறுசுழற்சி ஏன் முக்கியமானது?
நன்னீர் (Freshwater) என்பது பூமியின் மிக மதிப்புமிக்க இயற்கை வளங்களில் ஒன்றாகும். பூமியில் உள்ள தண்ணீரில் சுமார் 96.5% உப்புத் தன்மையுடையது. இது கடல்களிலும் பெருங்கடல்களிலும் காணப்படுகிறது. ஏரிகளில் உள்ள நன்னீர் வெறும் 0.007% மட்டுமே ஆகும். அதேநேரத்தில் ஆறுகள் மற்றும் ஓடைகள் அனைத்தையும் சேர்த்தாலும் வெறும் 0.002% மட்டுமே தண்ணீர் உள்ளது என்று கில்பர்ட் எம். மாஸ்டர்ஸ் மற்றும் வெண்டெல் பி. எலா ஆகியோர் தங்களது 'Introduction to Environmental Engineering and Science' (1991) என்ற புத்தகத்தில் குறிப்பிட்டுள்ளனர்.
எனவே, கழிவுநீரை மறுசுழற்சி செய்து மீண்டும் பயன்படுத்துவதுதான் தொழில்துறை, வளர்ந்து வரும் மக்கள்தொகை மற்றும் வேளாண்மை ஆகியவற்றுக்குத் தேவையான தண்ணீரை வழங்குவதற்கான நடைமுறைக்கு சாத்தியமான மற்றும் பயனுள்ள வழிகளில் ஒன்றாகும். இந்தக் கழிவுநீரைச் சுத்திகரித்து மறுசுழற்சி செய்வதற்கு விஞ்ஞானிகள், பொறியாளர்கள் மற்றும் தொழில்நுட்ப வல்லுநர்களின் கூட்டு முயற்சி தேவைப்படுகிறது.
நீர் மாசுபடுத்திகள்: உயிரியல் மற்றும் வேதியியல் காரணிகள்
உயிரினக் கழிவு மாசுக்கள் (Biological contaminants) என்பவை வைரஸ்கள் (எ.கா: என்டெரோவைரஸ்), பாக்டீரியாக்கள் (எ.கா: சால்மோனெல்லா, ஷிகெல்லா), புரோட்டோசோவாக்கள் (எ.கா: எண்டமீபா) மற்றும் ஒட்டுண்ணிப் புழுக்கள் (எ.கா: கொக்கிப்புழுக்கள்) போன்ற நோய்களை உண்டாக்கும் நுண்ணுயிரிகள் ஆகும்.
வேதிப்பொருள் மாசுக்களில் ஆக்சிஜனைப் பயன்படுத்தும் கழிவுகள் (சாக்கடை நீர், விவசாயக் கழிவுகள் மற்றும் தொழிற்சாலைக் கழிவுநீர் போன்றவை) மற்றும் அளவுக்கு அதிகமான ஊட்டச்சத்துக்கள் (நைட்ரஜன் மற்றும் பாஸ்பரஸ் கூட்டுப்பொருட்கள் போன்றவை) அடங்கும். ஆக்சிஜனைப் பயன்படுத்தும் கழிவுகள் தண்ணீரில் உயிரியல் ஆக்சிஜன் தேவையை (Biological Oxygen Demand (BOD)) அதிகரிக்கின்றன. அதேநேரத்தில் அளவுக்கு அதிகமான ஊட்டச்சத்துக்கள் தண்ணீரின் மேல் பாசிகள் பெருகுவதற்குக் காரணமாகின்றன. குடிநீரில் நைட்ரேட்டின் அளவு அதிகரிப்பதும் இந்த ஊட்டச்சத்து மாசுபாட்டின் மற்றொரு விளைவுதான்; இது கைக்குழந்தைகளுக்கு 'மெஹ்மோகுளோபினேமியா' (Methemoglobinemia) எனப்படும் 'Blue baby syndrome' ஏற்படக் காரணமாகிறது.
மற்ற முக்கிய இரசாயன மாசுகளில் உலோகங்கள், பூச்சிக்கொல்லிகள், ஆவியாகும் கரிம சேர்மங்கள் (Volatile Organic Compounds (VOCs)), நீரில் கரைந்துள்ள திடப்பொருட்கள் மற்றும் புதிதாக உருவாகி வரும் நீர் மாசுகள் ஆகியவை அடங்கும். உலோகங்கள் நமது உடலின் முக்கிய உறுப்புகளைப் பாதிக்கலாம்; பூச்சிக்கொல்லிகள் சுற்றுச்சூழல் நச்சுத்தன்மையையும் மற்றும் உணவுச் சங்கிலி வழியாக உடலில் நச்சுக்கள் அதிகரிப்பதையும் ஏற்படுத்துகின்றன. ஆவியாகும் கரிம சேர்மங்கள் (VOC) முக்கியமாக நிலத்தடி நீரை மாசுபடுத்துகின்றன. மேலும், நீரில் அதிகப்படியான உப்பின் அளவு அதிகரிப்பது, நீரில் கரைந்துள்ள மொத்த திடப்பொருட்களின் அளவை (Total Dissolved Solids (TDS)) அதிகரிக்கிறது.
மேலும், புதிதாக உருவாகி வரும் நீர் மாசுகள், குறிப்பாக வாய்வழி கருத்தடை மாத்திரைகளில் பயன்படுத்தப்படும் 'எத்தினிலஸ்ட்ராடியோல்' (Ethinylestradiol) போன்ற நாளமில்லாச் சுரப்பிகளைப் பாதிக்கும் இரசாயனங்கள் (Endocrine-Disrupting Chemicals (EDCs)), மீன்கள் மற்றும் தவளை போன்ற இருவாழ்விகளைத் (Amphibians) தீவிரமாகப் பாதிக்கலாம்.
நீர் தர மதிப்பீட்டு குறியீடு உயிரினங்கள்
ஒரு தண்ணீர் மாதிரியில் (Water sample) இருக்கும் ஒவ்வொரு நுண்ணுயிரியையும் தனித்தனியாக எண்ணிக்கையைக் கண்டறிவது நடைமுறைக்குச் சாத்தியமற்றது. எனவே, தண்ணீரின் தரத்தைப் பரிசோதிக்கவும், நீர்ச் சுத்திகரிப்பு முறைகள் எவ்வளவு சிறப்பாகச் செயல்படுகின்றன என்பதை மதிப்பிடவும் 'கோலிஃபார்ம் பாக்டீரியாக்கள்' (Coliform bacteria), குறிப்பாக 'எஷெரிச்சியா கோலி' (Escherichia coli (E. Coli)) ஆகியவை பொதுவாகக் 'குறியீட்டு உயிரினங்களாக' (Indicator organisms) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இது பின்வரும் காரணங்களின் அடிப்படையில் அமைகிறது:
1. மலக் கழிவு கலப்பது என்பது பொதுச் சுகாதாரத்திற்கு ஒரு மிகப்பெரிய ஆபத்தாகும்; ஏனெனில், மலத்தில் நோய்களை உண்டாக்கும் நுண்ணுயிரிகள் இருக்கக்கூடும்.
2. மனிதனின் குடலில் பெருமளவில் 'கோலிஃபார்ம்' பாக்டீரியாக்கள் (Coliform bacteria) வாழ்கின்றன. எனவே, மலக் கழிவு கலந்ததன் காரணமாக அந்தத் தண்ணீரில் நோயை உண்டாக்கும் பாக்டீரியாக்கள் இருந்தால், அங்கு பொதுவாக இந்த கோலிஃபார்ம் பாக்டீரியாக்களும் நிச்சயம் இருக்கும்.
3. நோயை உண்டாக்கும் கிருமிகள் (Pathogens), மனித உடலுக்கு வெளியே இந்த கோலிஃபார்ம் பாக்டீரியாக்களைவிட மிகக் குறைந்த காலமே உயிர்வாழும்.
4. பொதுவாக, மக்கள்தொகையில் பாதிக்கப்பட்ட ஒரு சிலரே இந்த நோயை உண்டாக்கும் கிருமிகளை மற்றவர்களுக்குப் பரப்புகிறார்கள்.
வழக்கமான நீரின் தரத்தைக் கண்காணிப்பதற்குப் குறியீட்டு உயிரினங்கள் பயனுள்ளதாக இருந்தாலும், இந்த முறை முற்றிலும் நம்பகமானது அல்ல. இரசாயனங்களைப் பயன்படுத்தி கோலிஃபார்ம் பாக்டீரியாக்களை (Coliform bacteria) அழிப்பதால் மட்டும், கியார்டியா (Giardia), கிரிப்டோஸ்போரிடியம் (Cryptosporidium) மற்றும் குடல் வைரஸ்கள் (Enteric viruses) போன்ற அதிக எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட பிற நோய் கிருமிகள் எப்போதும் முழுமையாக அழிந்துவிடுவதில்லை.
எனவே, நவீன குடிநீர் விதிமுறைகள் '4-log, 3-log, and 2-log’ விதிகள்' எனப்படும் மிகவும் கடுமையான சுத்திகரிப்புத் தரங்களை நிர்ணயித்துள்ளன. இந்த விதிகளின்படி, குடல் வைரஸ்கள் 99.99 விழுக்காடும், கியார்டியா கிருமிகள் 99.9 விழுக்காடும் செயலிழக்கச் செய்யப்பட வேண்டும். மேலும், கிரிப்டோஸ்போரிடியம் கிருமிகள் 99 விழுக்காடு முழுமையாக அகற்றப்படவோ அல்லது செயலிழக்கச் செய்யப்படவோ வேண்டும்.
மேலும், நீரில் கலந்துள்ள மலம் சார்ந்த மாசுகள் மனிதர்களிடம் இருந்து வந்ததா அல்லது விலங்குகளிடம் இருந்து வந்ததா என்பதை அடையாளம் காண வேண்டியிருக்கும்போது, 'மலம் சார்ந்த கோலிஃபார்ம்கள்' மற்றும் 'மலம் சார்ந்த ஸ்ட்ரெப்டோகாக்கி' ஆகியவற்றின் விகிதம் மற்றொரு குறியீட்டு உயிரினமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
கண்டறிதல் மற்றும் கழிவுநீர் சுத்திகரிப்பு
தண்ணீரில் உள்ள கோலிஃபார்ம் பாக்டீரியாக்களை (Coliform bacteria) பொதுவாக மூன்று படிகள் கொண்ட ஒரு முறையைப் பயன்படுத்தி அடையாளம் காண்கிறார்கள். இந்த முறை அமெரிக்கப் பொதுச் சுகாதார சங்கத்தின் (American Public Health Association (APHA)) 'Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater' என்ற புத்தகத்தில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த வழிமுறை மூன்று நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது:
1. ஊகச் சோதனை (Presumptive test): இது தண்ணீரில் பாக்டீரியாக்கள் இருக்கிறதா என்று ஊகிப்பதற்கான முதல் சோதனை ஆகும். இதில் 'லாக்டோஸ் நொதித்தல்' நிகழும்போது அமிலம் மற்றும் வாயு உருவாகிறதா என்று சரிபார்க்கப்படுகிறது.
2. உறுதிப்படுத்தும் சோதனை (Confirmed test): இது 'brilliant green lactose bile broth' (ஒரு வகையான திரவ ஊடகம்) அல்லது 'eosin methylene blue agar' (ஒரு வகையான திண்ம ஊடகம்) ஆகியவற்றில் கோலிஃபார்ம் பாக்டீரியாக்கள் வளர்வதையும், அவை வாயுவை உற்பத்தி செய்வதையும் வைத்து, தண்ணீரில் அந்தப் பாக்டீரியாக்கள் இருப்பதை உறுதி செய்கிறது.
3. முழுமையடைந்த சோதனை (Completed test): இது, பாக்டீரியாக்கள் வாயுவை உற்பத்தி செய்துள்ளதா என்பதைப் பார்ப்பதன் மூலமும் மற்றும் ‘கிராம் சாயமேற்றல் முறை (Gram staining)’ (பாக்டீரியாவை நுண்ணோக்கியில் பார்க்கப் பயன்படும் ஒரு சாய முறை) சோதனை மூலமும் முந்தைய சோதனையின் முடிவுகளை உறுதிப்படுத்துகிறது.
நீரில் கோலிஃபார்ம் பாக்டீரியாக்கள் இருப்பது உறுதி செய்யப்பட்டால், அந்த நீர் தொற்றுநீக்க முறைகள் மூலம் சுத்திகரிக்கப்பட வேண்டும். கழிவுநீரானது இயற்பியல், வேதியியல் மற்றும் உயிரியல் செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்தி சுத்திகரிக்கப்படுகிறது.
முதல்நிலை சுத்திகரிப்பு (Primary treatment) என்பது நீரில் உள்ள பெரிய துகள்களை அகற்றுவதற்காக வடிகட்டுதல் (Screening) முறையுடன் தொடங்குகிறது. அதன் பிறகு, நீர் வேகமாகக் கலக்கப்பட்டு, உறைவிப்பு (Coagulation) மற்றும் மின்னூட்டத் திரட்சி (Flocculation) செயல்முறைகளுக்கு உட்படுத்தப்படுகிறது. இது நீரில் மிதக்கும் நுண்ணிய துகள்கள் ஒன்றோடொன்று ஒட்டி, பெரிய கட்டிகளாக மாற உதவுகிறது.
மின்னூட்டத் திரட்சி (Flocculation) என்பது ஒரு மென்மையான கலவை செயல்முறையாகும். இது நீரில் மிதக்கும் சிறிய துகள்களை ஒன்றிணைத்து 'Flocs' எனப்படும் பெரிய துகள்களாக மாற்றுகிறது. இந்தத் துகள்கள் அனைத்தும் படிவடிதல் (Sedimentation) முறை மூலம் கீழே சேகரிக்கப்பட்டு அகற்றப்படுகின்றன. இவ்வாறு தெளிவாக்கப்பட்ட நீர், இறுதி தொற்றுநீக்க சிகிச்சைக்கு உட்படுத்தப்படுவதற்கு முன்பு வேக மணல் வடிகட்டிகள் (Rapid sand filters) மூலம் செலுத்தப்பட்டு சுத்திகரிக்கப்படுகிறது.
நகராட்சி கழிவுநீரைச் சுத்திகரிப்பதற்கு, செயல்படுத்தப்பட்ட சேறு செயல்முறை (Activated sludge process) பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த முறையில், கழிவுநீருக்குள் காற்றைச் செலுத்தும் காற்றோட்ட (Aeration) நுட்பம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது நீரில் உள்ள நுண்ணுயிரிகள் கரிமக் கழிவுகளை உட்கொண்டு, அவற்றை உயிர்த்திரளாக (Biomass) மாற்ற உதவுகிறது. பின்னர், இந்த உயிர்த்திரள் படிவடித்தல் (Sedimentation) மற்றும் வடிகட்டுதல் (Filtration) ஆகிய முறைகள் மூலம் நீரிலிருந்து பிரித்தெடுத்து அகற்றப்படுகிறது.
தண்ணீர் சுத்திகரிப்பு முறை: வழிமுறைகளும் சவால்களும்
தண்ணீரைச் சுத்திகரிப்பதில் மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் முறை 'குளோரினேற்ற' (Chlorination) ஆகும். இந்த முறையில் குளோரின் வாயு அல்லது சோடியம்/கால்சியம் ஹைப்போகுளோரைட் தண்ணீரில் சேர்க்கப்படுகிறது. இந்த வேதிப்பொருட்கள் தண்ணீரில் வினைபுரிந்து 'ஹைப்போகுளோரஸ் அமிலத்தை' (HOCl) உருவாக்குகின்றன. இதுதான் தண்ணீரில் உள்ள தீங்கு விளைவிக்கும் கிருமிகளை அழிக்கும் முக்கியப் பொருளாகும். குளோரின் வாயுவும், ஹைப்போகுளோரைட் அயனிகளும்கூட கிருமிகளை அழிக்க உதவுகின்றன, ஆனால் அவற்றின் பங்கு குறைவுதான்.
ஆரம்பக்கட்ட சுத்திகரிப்புக்குப் பிறகும், தண்ணீரில் சிறிய அளவில் குளோரின் மீதமிருக்கும். இந்த மீதமுள்ள குளோரின் தண்ணீரில் மீண்டும் கிருமிகள் வளர்வதைத் தொடர்ந்து தடுக்கிறது. சில நேரங்களில், தண்ணீரில் 'குளோராமைன்களை' (Chloramines) உருவாக்குவதற்காக அம்மோனியா சேர்க்கப்படுகிறது. இவை தண்ணீரில் நீண்டநேரம் நீடித்திருக்கும், ஆனால் கிருமிகளை அழிப்பதில் குளோரினைவிட சற்றே வீரியம் குறைந்தவை ஆகும்.
இந்த குளோரினேற்ற முறையின் மிகப்பெரிய குறைபாடு என்னவென்றால், இது ட்ரைஹாலோமீதேன்கள் (Trihalomethanes), குளோரோஃபார்ம் (Chloroform) மற்றும் ஹாலோஅசிட்டிக் அமிலங்கள் போன்ற சுத்திகரிப்பு பக்கவிளைவுப் பொருட்களை (Disinfection by-products (DBPs)) உருவாக்குகிறது. இவை மனிதர்களுக்குப் புற்றுநோயை ஏற்படுத்தக்கூடியவை. மேலும், தண்ணீரில் குளோரின் அளவு ஒரு லிட்டருக்கு 0.5 மில்லிகிராமுக்கும் குறைவாக இருந்தால், அது என்டெரோவைரஸ் (Enteroviruses) போன்ற சில வகை வைரஸ்களுக்கு எதிராகச் செயல்படாது. இதற்கு மாற்றாக 'குளோரின் டைஆக்சைடைப்' (Chlorine dioxide) பயன்படுத்தலாம். இது வைரஸ்களை அழிப்பதில் திறம்பட செயல்படும், ஆனால் செலவு அதிகம். அதோடு, இது 'குளோரைட்டுகளை' உருவாக்குகிறது; குடிநீரில் இதன் பாதுகாப்பான அளவு ஒரு லிட்டருக்கு 1 மில்லிகிராம் மட்டுமே இருக்க வேண்டும்.
குளோரினைவிட ஓசோன் வாயுவானது தண்ணீரில் உள்ள நுண்கிருமிகளையும் வைரஸ்களையும் அழிப்பதில் மிகவும் சக்தி வாய்ந்தது. மேலும், இது தண்ணீரில் எந்தவொரு விரும்பத்தகாத வாசனையையோ அல்லது சுவையையோ ஏற்படுத்துவதில்லை. இருப்பினும், ஓசோனைப் பயன்படுத்தும்போது அது புரோமேட் (Bromate) என்ற வேதிப்பொருளை உருவாக்கக்கூடும்; தண்ணீரில் இதன் பாதுகாப்பான அளவு ஒரு லிட்டருக்கு வெறும் 0.01 மில்லிகிராம் (0.01 mg/L) மட்டுமே இருக்க வேண்டும். மற்றொரு குறைபாடு என்னவென்றால், ஓசோன் தண்ணீரில் இருந்து மிக விரைவாக ஆவியாகிவிடும். எனவே, குளோரினைப் போல சுத்திகரிப்புக்குப் பிறகும் தண்ணீரில் நீடித்து நின்று தொடர்ந்து கிருமிகள் வராமல் பாதுகாக்கும் திறன் ஓசோனுக்கு இல்லை.
நுண்ணுயிரிகள் எதிர்த்துப் போராடும்போது
இந்தத் தகவமைப்புத் திறன்களைப் பற்றி விரிவாக ஆராய்வதற்காக, சமீபத்திய ஆராய்ச்சி ஒன்று செல் உள் மற்றும் செல் வெளி (Intracellular and extracellular) ஆகிய இருநிலைகளிலும் மெட்டோஜெனோம்ஸ் (Metagenomes) மற்றும் மெட்டோட்ரான்ஸ்கிரிப்டோம்ஸ் (Metatranscriptomes) ஆகியவற்றை ஆய்வு செய்தது. இந்தத் தொழில்நுட்ப நுட்பங்கள் எதைக் குறிக்கின்றன? இந்த ஆய்வின் மூலம் என்னென்ன புதிய விஷயங்கள் கண்டறியப்பட்டன, மற்றும் தொழில்நுட்பத் தீர்வுகள் மூலம் நீண்டகாலத் தண்ணீர் பாதுகாப்பை உறுதிசெய்ய முடியுமா போன்ற கேள்விகளுக்கான விடைகளை இக்கட்டுரையின் இரண்டாவது பகுதி உங்களுக்கு வழங்கும்.
Original article : Water scarcity: Is wastewater treatment a sustainable solution? -Arunangshu Das