गर्म होती दुनिया में जल उपलब्धता : छोटे पैमाने पर उपचार प्रणालियों और अपशिष्ट जल पुनर्चक्रण की पहल

एक बड़ी शहरी जल प्रणाली में कई तरह की गड़बड़ियां हो सकती है। पंप खराब हो जाते हैं, वाल्व टूट जाते हैं, पाइप लीक होते हैं। यहां तक ​​कि जब सिस्टम ठीक से काम कर रहा हो, तब भी पानी पाइपों में लंबे समय तक जमा रह सकता है। गर्म हो रही दुनिया में पानी की कमी भी एक बढ़ती हुई समस्या है, जैसा कि दक्षिण-पश्चिमी अमेरिका और कई विकासशील देशों के समुदायों को एहसास हो रहा है। यही कारण है कि शहरों ने छोटे पैमाने पर विकल्पों के साथ प्रयोग करना शुरू कर दिया है - जिसमें अपशिष्ट जल पुनर्चक्रण और स्थानीय जल उपचार रणनीतियों को विकेंद्रीकृत या वितरित प्रणालियों के रूप में जाना जाता है। मैं बड़े और छोटे पैमाने की जल प्रणालियों का अध्ययन करता हूं, नवीन प्रणाली डिजाइनों पर ध्यान केंद्रित करता हूं जो जल स्रोतों के स्थानीय उपयोग में मदद देता है जो अन्यथा बर्बाद हो सकते हैं।

जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी में सुधार हो रहा है, शहर कुछ ऐसी चीज़ों की खोज कर रहे हैं जो ग्रामीण समुदाय लंबे समय से जानते हैं: छोटे पैमाने पर जल उपचार, ठीक से इंजीनियर किया गया, एक केंद्रीकृत प्रणाली की तुलना में सस्ता और रखरखाव में आसान हो सकता है, और यह जल सुरक्षा और यहां तक ​​कि पर्यावरण में भी सुधार कर सकता है। पानी साफ़ करना - प्रकृति का सबक लगभग सभी तरह का पानी उपयोगी होता है और इसे साफ करके प्रयोग में लाया जा सकता है। प्रकृति जमीन के माध्यम से बहते हुए पानी को प्राकृतिक रूप से साफ करने का बहुत अच्छा काम करती है। मिट्टी भौतिक रूप से पानी को फ़िल्टर करती है, और रासायनिक और जैविक प्रक्रियाएं समय के साथ दूषित पदार्थों को दूर करने में मदद करती हैं। उन प्रक्रियाओं की नकल जल उपचार संयंत्रों और फिल्टरों द्वारा की जा सकती है जो तेजी से प्रभावी होते जा रहे हैं।

परंपरागत रूप से, शहर केंद्रीकृत जल प्रणालियों पर निर्भर रहे हैं जो एक केंद्रीय सुविधा पर नदी या जलभृत से मीठे पानी का उपचार करते हैं, फिर इसे पाइपों के एक बड़े नेटवर्क के माध्यम से वितरित करते हैं। लेकिन जैसे-जैसे उम्र बढ़ती है वह बुनियादी ढांचा व्यवधानों के प्रति संवेदनशील होता जाता है। और जलवायु परिवर्तन, पानी की कमी और जनसंख्या वृद्धि प्रणाली पर तनाव बढ़ाती है। इसलिए, कुछ शहर ऐसे प्रयोग कर रहे हैं जिन्हें वितरित सिस्टम के रूप में जाना जाता है। ये छोटे पैमाने के जल उपचार, पुनर्ग्रहण और पुनर्चक्रण संयंत्र हैं जिन्हें स्रोत और उपयोगकर्ता दोनों के करीब पानी इकट्ठा करने, उपचार करने और पुन: उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। कुछ अलग-अलग अभियान हैं। अन्य हाइब्रिड मॉडल में बड़े सिस्टम से जुड़े हैं। उदाहरण के लिए, एक विकेन्द्रीकृत प्रणाली शहरी क्षेत्र में अपशिष्ट जल का उपचार कर सकती है और इसे उसी क्षेत्र के भीतर उन्हीं उपयोगकर्ताओं द्वारा पुन: उपयोग के लिए पुनर्चक्रित कर सकती है, जैसा कि एल पासो, टेक्सास कर रहा है।

या यह घरों से अपशिष्ट जल एकत्र कर सकता है और इसे विशेष रूप से सिंचाई या भूजल को रिचार्ज करने के लिए पुनर्निर्देशित कर सकता है, जैसा कि ऑस्टिन, टेक्सास और सैन फ्रांसिस्को करते हैं। विंडहोक, नामीबिया, शुष्क परिदृश्य से घिरा लगभग 430,000 लोगों का शहर, पीने लायक बनाने के लिए अपशिष्ट जल का उपचार कर रहा है और खाना पकाने और पीने सहित सभी प्रकार के उपयोग के लिए 1968 से इसे घरों में पहुंचा रहा है। तूफानी जल अपवाह, औद्योगिक जल, अपशिष्ट जल और यहां तक ​​कि कृषि अपवाह को आधुनिक तकनीक से उपचारित और पुनर्चक्रित करके पीने योग्य बनाया जा सकता है। ये सभी दृष्टिकोण, चाहे मुख्य प्रणाली से जुड़े हों या अलग-अलग बंद प्रणालियों के रूप में, नदियों या जलभृतों से समुदाय की मीठे पानी की समग्र मांग को कम कर सकते हैं।

प्रौद्योगिकी अधिक पानी को अधिक पुन: प्रयोज्य बना रही है छोटे पैमाने पर उपचार व्यक्तिगत घरों के अंदर उन्नत फिल्टर से लेकर घरों या वाणिज्यिक, औद्योगिक और कृषि सुविधाओं के समूहों तक पानी पहुंचाने वाले टैंकों में उपचार तक हो सकता है। अक्सर, उपचारित पानी गैर-पीने योग्य उपयोगों जैसे शौचालय में फ्लशिंग या भूजल को फिर से भरने के लिए उपयोग किया जाता है। लेकिन प्रौद्योगिकी में प्रगति इन विकेंद्रीकृत जल प्रणालियों को अधिक व्यवहार्य बना रही है और उनके उपयोग का विस्तार कर रही है। झिल्ली-आधारित और इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाओं ने ताजे पानी, पोषक तत्वों - जिनका उपयोग उर्वरक के लिए किया जा सकता है - और अपशिष्ट जल से ऊर्जा प्राप्त करने की काफी संभावनाएं दिखाई हैं।

इन प्रक्रियाओं में रिवर्स ऑस्मोसिस शामिल है, जो अशुद्धियों को दूर करने के लिए एक अर्धपारगम्य झिल्ली के माध्यम से पानी को धकेलता है, और इलेक्ट्रोडायलिसिस, जो एक विद्युत क्षेत्र का उपयोग करता है। माइक्रोबियल ईंधन सेल एक कदम आगे बढ़ते हैं और अपशिष्ट जल में मौजूद रोगाणुओं का उपयोग करके बिजली का उत्पादन करते हैं और साथ ही अपशिष्ट जल के उपचार की सुविधा भी प्रदान करते हैं। एक अन्य ऊर्जा पुनर्प्राप्ति विधि में ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थ को विघटित करने से बायोगैस, मुख्य रूप से मीथेन को शामिल करना शामिल है। पारंपरिक उपचार तकनीकों के विपरीत, जो बड़े पैमाने पर काम करती हैं, ये उभरती उपचार प्रक्रियाएं मॉड्यूलर डिज़ाइन का उपयोग करती हैं जिन्हें आसानी से ऊपर या नीचे बढ़ाया जा सकता है।

इनका उपयोग उपचारित पानी के साथ बड़ी केंद्रीकृत प्रणालियों को पूरक करके हाइब्रिड सिस्टम बनाने के लिए भी किया जा सकता है, खासकर शुष्क क्षेत्रों में जहां पानी की आपूर्ति दुर्लभ है। कैसे एक हाइब्रिड प्रणाली ह्यूस्टन की मदद कर सकती है यह परीक्षण करने के लिए कि कैसे एक हाइब्रिड सिस्टम प्रणाली में व्यवधान के कारण पानी की कमी से बचने में मदद कर सकता है, मैंने और मेरे सहयोगियों ने ह्यूस्टन का एक मॉडल बनाया, जो 7,000 मील लंबी पाइपलाइनों और 22 लाख निवासियों वाला शहर है। हमने उस प्रभाव का अनुकरण किया जो विभिन्न प्रकार की जल कटौती का उस बड़ी केंद्रीकृत जल आपूर्ति पर हो सकता है और कैसे वितरित स्रोत प्रभाव को कम करने में मदद कर सकते हैं। कुल मिलाकर, हमने पाया कि अकेले केंद्रीकृत सिस्टम की तुलना में हाइब्रिड सिस्टम स्थापित करने से पानी की आपूर्ति करने और शहर भर में कम प्रवाह से बचने में बेहतर काम हुआ, खासकर उन क्षेत्रों में जहां कम पानी का दबाव आम है।

पुनः प्राप्त जल से दबावयुक्त प्रवाह, पुनः प्राप्त जल स्रोत के आसपास आतंकवादी हमले जैसे स्रोतों से प्रदूषण के प्रसार को भी सीमित कर सकता है। बेशक, इसका मतलब यह नहीं है कि नए जल स्रोत जोखिम-मुक्त हैं। एक बड़ी जल प्रणाली से जुड़ने वाले अतिरिक्त स्रोत भी संदूषण के नए संभावित स्रोत पेश कर सकते हैं, इसलिए सिस्टम का डिज़ाइन महत्वपूर्ण है। कई कारक यह निर्धारित करते हैं कि वितरित जल कितना प्रभावी हो सकता है। जनसंख्या और भवन घनत्व, स्थानीय जल मांग, मिट्टी की विशेषताएं, जलवायु स्थितियां, बुनियादी ढांचा और मौजूदा जल बुनियादी ढांचे की स्थिति सभी भूमिका निभाते हैं। अनुसंधान इंगित करता है कि जल वितरण के लिए उच्च ऊर्जा मांग, महत्वपूर्ण स्थानीय जल आवश्यकताएं और अपशिष्ट जल का पुन: उपयोग करने की क्षमता वाले क्षेत्र सबसे अधिक लाभ प्राप्त करते हैं।

विशेष रूप से, सैन फ्रांसिस्को अत्यधिक विकेंद्रीकरण में अग्रणी के रूप में उभरा है, जिसकी पहल व्यक्तिगत भवन स्तर तक फैली हुई है। कुछ इमारतों में, बेसमेंट में पानी की टंकियाँ, फिल्टर और उपचार शौचालयों में फ्लशिंग जैसी गतिविधियों के लिए पानी को पुन: उपयोग योग्य बनाते हैं। रास्ते में क्या खड़ा है? लाभों के बावजूद, आज अमेरिका में पानी का पुन: उपयोग कुल जल उपयोग का 1% से भी कम है। पुनर्चक्रित जल के संबंध में सार्वजनिक धारणाएँ एक चुनौती हैं, जिसमें पुनः प्राप्त जल की सुरक्षा, विश्वसनीयता और उचित उपयोग के बारे में स्थायी संदेह भी शामिल है। ठीक से पुनर्चक्रित किया गया अपशिष्ट जल पीने के लिए सुरक्षित माना जाता है और इसमें हमारे द्वारा पहले से ही पीने वाले पानी के स्रोतों की तुलना में कम विषाक्त जोखिम भी हो सकता है। हालाँकि, जिस पानी को उचित स्तर पर उपचारित नहीं किया जाता है, वह मानव स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण जोखिम पैदा कर सकता है।

विकेंद्रीकृत प्रणालियों को लागत प्रभावी बनाने के लिए एक सहायक शासन संरचना के साथ एक मजबूत व्यवसाय मॉडल की भी आवश्यकता है। जैसे-जैसे अमेरिका के जल बुनियादी ढांचे को पुनर्जीवित करने के लिए संघीय निधियां लगाई जा रही हैं, अमेरिकी समुदायों के पास विकेंद्रीकृत दृष्टिकोण के साथ अपनी बड़ी जल प्रणालियों को मजबूत करने का एक सुनहरा अवसर है। विश्व स्तर पर, जलवायु परिवर्तन के कारण अत्यधिक तूफान आ रहे हैं और कई क्षेत्रों में पानी की आपूर्ति कम विश्वसनीय हो गई है, छोटे पैमाने पर विकेन्द्रीकृत प्रणालियाँ जल सुरक्षा प्रदान कर सकती हैं और उन क्षेत्रों में पानी की पहुंच बढ़ा सकती हैं जो आज इससे वंचित हैं।