نلکے کے پانی کو صاف کرنے کا طریقہ

نلکے کے پانی کو کیسے صاف کیا جائے؟

انسان فطری طور پر ناپاک پانی پینے سے انکار کر دیتے ہیں۔ لیکن جدید دور سے پہلے، انسان "ناپاک" کا فیصلہ کرنے کے لیے صرف اپنے دیکھنے، سونگھنے اور ذائقے کے حواس پر انحصار کر سکتے تھے، اس لیے ان کا ماننا تھا کہ گندا یا بدبودار پانی ناپاک ہے۔ یہ قدیم تصورات بھی براہ راست جدید پانی کے علاج میں پانی کی صفائی کے ایک اہم یونٹ کے طور پر فلٹریشن کے وسیع پیمانے پر استعمال کا باعث بنے۔

صنعتی انقلاب کے بعد، شہری آبادی میں تیزی سے اضافہ اور عالمی تجارت کی ترقی کی وجہ سے یورپ میں ہیضہ، ٹائیفائیڈ اور پیچش جیسی متعدی بیماریاں کثرت سے پھیلنے لگیں۔ ماضی میں لوگوں کا خیال تھا کہ یہ متعدی بیماریاں ’میاسما‘ کے ذریعے لوگوں میں پھیلتی ہیں۔ یہ 1854 تک نہیں ہوا تھا کہ ڈاکٹر جان سنو نے لندن کی ایک کمیونٹی میں ہیضے کی بیماری کا مشاہدہ کیا اور اس کا تجزیہ کیا اور پتہ چلا کہ اس بیماری کے پھیلاؤ کا تعلق اسی کنویں کا پانی پینے سے تھا جو مریضوں کے آلودہ تھا۔ یہ پہلا موقع تھا کہ غیر محفوظ پینے کا پانی پانی میں روگجنک مائکروجنزموں سے منسلک تھا۔ اگلے 30 سال یا اس کے بعد، خوردبینی مشاہدے اور بیکٹیریل کلچر کے طریقوں کی مدد سے، سائنسدانوں نے بیکٹیریل پیتھوجینز جیسے وبریو ہیضے کو بھی دریافت کیا جو ہیضے کا سبب بنتا ہے اور سالمونیلا ٹائفی جو ٹائیفائیڈ کا سبب بنتا ہے۔ بیکٹیریا سے چھوٹے وائرس کی دریافت تھوڑی دیر بعد ہوئی۔

فلٹریشن کے فروغ اور استعمال نے پانی میں روگجنک مائکروجنزموں کے خطرے اور پانی سے پیدا ہونے والی متعدی بیماریوں کے پھیلاؤ کی گنجائش اور حد کو بہت حد تک کم کر دیا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ فلٹریشن پانی میں موجود زیادہ تر پیتھوجینک مائکروجنزموں کو ہٹاتا ہے جبکہ پانی میں گندگی اور ذرات کو ہٹاتا ہے۔ تاہم، 20ویں صدی کے اوائل میں، سائنسدانوں نے دریافت کیا کہ اگرچہ پانی کی صفائی کا عمل "کوایگولیشن → فلوککولیشن → سیڈیمینٹیشن → فلٹریشن" پر مشتمل ہے، ٹربائڈیٹی کو بہت کم سطح تک کم کر سکتا ہے (جیسے<0.3 NTU), it is still not enough to completely eliminate the risk of pathogenic microorganisms in the water. This requires disinfection of the filtered water, that is, inactivation of residual microorganisms, and maintaining a certain concentration of disinfectant residue in the pipe network water. In other words, filtration and disinfection are the dual cores of surface water source drinking water treatment technology, and both are indispensable.

کلورین 1902 کے بعد سے دنیا میں پینے کے پانی میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والا جراثیم کش دوا ہے، جب کیلشیم ہائپوکلورائٹ کو پہلی بار بیلجیئم کے مڈلکرکے کے میونسپل واٹر پلانٹ میں کچے پانی کو جراثیم سے پاک کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ ٹھوس کیلشیم ہائپوکلورائٹ سب سے پہلے استعمال کیا گیا تھا، اس کے بعد مائع کلورین، اور اب مزید سوڈیم ہائپوکلورائٹ کا محلول استعمال کیا جاتا ہے۔ ان جراثیم کش ادویات کو اجتماعی طور پر مفت کلورین یا مفت کلورین کہا جاتا ہے، کیونکہ یہ پانی میں ہائپوکلورس ایسڈ مالیکیولز (HClO) یا ہائپوکلورائٹ آئنوں (ClO-) کی شکل میں موجود ہوتے ہیں۔ کلورین جراثیم کش ادویات کے فوائد یہ ہیں کہ وہ پیدا کرنے، ذخیرہ کرنے، نقل و حمل اور شامل کرنے میں آسان ہیں، استعمال کی کم قیمت ہے، اور خاص طور پر وائرل پیتھوجینز کے لیے جراثیم کش اثرات کا ایک وسیع میدان ہے۔

کلورین ڈس انفیکشن کا نقصان یہ ہے کہ یہ پانی میں عام طور پر موجود قدرتی نامیاتی مادے (NOM) کے ساتھ آسانی سے رد عمل ظاہر کرتا ہے تاکہ جراثیم کشی کے ضمنی مصنوعات جیسے کہ ٹرائی ہیلومیتھینز اور ہیلو ایسٹک ایسڈز پیدا ہوں۔ اس کے علاوہ، اگر پینے کے پانی میں کلورین یا کلورامین کا ارتکاز بہت زیادہ ہے، تو یہ رابطے میں آنے پر آنکھوں اور ناک میں جلن پیدا کرے گا، اور پیتے وقت پیٹ میں تکلیف یا خون کی کمی کا سبب بن سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، مفت کلورین کا پانی میں امونیا کے ساتھ رد عمل ظاہر کرنے کے لیے کلورامائنز بنانے کے لیے بھی آسان ہے، جسے مشترکہ کلورین بھی کہا جاتا ہے، جو پانی کو ناگوار بدبو دے سکتی ہے جیسے کلورین یا جراثیم کش، پینے کے پانی کے ذائقے کو متاثر کرتی ہے۔ لہٰذا، دنیا بھر کے ممالک نے فیکٹری کے پانی کی بقایا کلورین کی حراستی کی حد مقرر کر رکھی ہے۔ میرا ملک یہ شرط رکھتا ہے کہ مفت کلورین کا ارتکاز 2 mg/L سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے، اور مفت کلورین اور مشترکہ کلورین کا کل ارتکاز 3 mg/L سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔ امریکی وفاقی نیشنل ڈرنکنگ واٹر ریگولیشنز (NPDWR) نے یہ شرط رکھی ہے کہ پینے کے پانی میں مفت کلورین اور کل کلورین کی زیادہ سے زیادہ ارتکاز 4 mg/L سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔ صحت کے نقطہ نظر سے، ورلڈ ہیلتھ آرگنائزیشن (WHO) تجویز کرتا ہے کہ پینے کے پانی میں مفت کلورین کا ارتکاز 5 mg/L سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے، اور monochloramine کا ارتکاز، جو کلورامائن کا اہم جزو ہے، 3 mg/L سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے۔ چونکہ کلورین اور کلورامین دونوں ہی غیر مستحکم ہیں، لہذا پینے سے پہلے نل کے پانی کو ابالنا پینے کے پانی کے کلورین ذائقہ کو بہت حد تک کم کر سکتا ہے۔ کلورین اور کلورامین کے گلنے کو فروغ دینے کے لیے ایکٹیویٹڈ کاربن فلٹر کالم کا استعمال بھی ایک اچھا انتخاب ہے۔

جراثیم کش ضمنی مصنوعات کی نسل کو کنٹرول کرنے کے لیے، کچھ واٹر پلانٹس کلورین جراثیم کش ادویات کی خوراک کو کم کر سکتے ہیں۔ جراثیم کشی کے نقطہ نظر سے، یہ ایک انتہائی غیر مستحسن عمل ہے۔ واٹر پلانٹ کے لیے، جراثیم کش اور پانی کے درمیان رابطہ کا اصل وقت (T ویلیو) بنیادی طور پر ایک مقررہ قدر ہے۔ جراثیم کش کی خوراک کو کم کرنے سے جراثیم کش کی بقایا (سی ویلیو) کو یقینی طور پر کم کیا جائے گا، اور اس وجہ سے یقینی طور پر سی ٹی کی قدر میں کمی آئے گی، اس طرح پیتھوجینک مائکروجنزموں پر غیر فعال ہونے کا اثر کمزور ہوگا۔

مختلف قسم کے مائکروجنزموں میں مفت کلورین کے لیے بہت مختلف رواداری ہوتی ہے (شکل 2)۔ عام پانی کے پیتھوجینز میں، کرپٹوسپوریڈیم ایک انتہائی کلورین مزاحم مائکروجنزم ہے۔ عام پانی کے درجہ حرارت اور pH حالات میں 99% غیر فعال ہونے (یعنی 2 لاگ) کے لیے درکار CT قدر ہزاروں ملی گرام/L‧ منٹ تک زیادہ ہے۔ دوسرے لفظوں میں، یہ فرض کرتے ہوئے کہ جراثیم کشی کے رابطے کا وقت 60 منٹ ہے، مطلوبہ مفت کلورین کی بقایا سیکڑوں mg/L کی حد تک زیادہ ہے، جو کہ معمول کے مفت کلورین کی بقایا (~1 mg/L) پانی سے سینکڑوں گنا زیادہ ہے۔ پودے یہ واضح طور پر غیر حقیقی ہے۔ بیکٹیریل پیتھوجینز میں، کلورین مزاحم مائکروجنزموں میں مائکوبیکٹیریا اور لیجیونیلا کی کچھ مخصوص نسلیں شامل ہیں، اور 99% غیر فعال ہونے (یعنی 2 لاگ) کے لیے درکار CT قدر 100 سے 1000 mg/L‧ منٹ کی ترتیب میں ہے۔ اس کے مقابلے میں، زیادہ تر قسم کے وائرس مفت کلورین کے لیے بہت عدم برداشت کے حامل ہوتے ہیں، اور غیر فعال ہونے کے لیے مطلوبہ مفت کلورین CT قدر آسانی سے حاصل کر لی جاتی ہے۔

ایک خاص قسم کے مائکروجنزم کو غیر فعال کرنے کے لیے، مختلف جراثیم کش استعمال کیے جاتے ہیں، اور مطلوبہ CT قدریں بھی بہت مختلف ہیں (شکل 2)۔ یہ جراثیم کش کے جراثیم کش طریقہ کار سے گہرا تعلق رکھتا ہے، جیسے کہ آکسیڈیشن کی صلاحیت اور سیل جھلی کی پارگمیتا۔ مفت کلورین آسانی سے اڈینو وائرس کو غیر فعال کر سکتی ہے، لیکن کلورامین زیادہ مشکل ہے۔ مفت کلورین Giardia lamblia کے غیر فعال ہونے کی ایک خاص ڈگری حاصل کر سکتی ہے، لیکن کلورامائن کا تقریبا کوئی اثر نہیں ہوتا ہے۔ لہذا، پانی کے پودوں کو کلیرامائن کو جراثیم کش اور جراثیم کش طریقہ کے طور پر استعمال کرنے سے گریز کرنا چاہیے۔ یہاں تک کہ اگر کلورامائن ڈس انفیکشن کے رابطے کا وقت کئی گھنٹوں تک بڑھا دیا جاتا ہے، تو اس کے Giardia lamblia، mycobacteria اور Legionella کے مؤثر طریقے سے غیر فعال ہونے کی ضمانت دینا مشکل ہے۔ جب کچے پانی میں امونیا کا زیادہ ارتکاز (mg/L لیول) ہوتا ہے، چونکہ امونیا کلورامائن بنانے کے لیے آزاد کلورین کے ساتھ آسانی سے رد عمل ظاہر کرتا ہے، یہ دراصل مفت کلورین ڈس انفیکشن کے بجائے کلورامائن ڈس انفیکشن ہے، اور ڈس انفیکشن اثر کی ضمانت دینا مشکل ہے۔ اس کے علاوہ، جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے، ڈیکلوروامونیا اور ٹرائکلوروامونیا کی نسل پانی کے "کلورین ذائقہ" میں نمایاں اضافہ کرے گی۔ اس صورت میں، جراثیم کشی سے پہلے امونیا کو ہٹا دیا جانا چاہیے یا دیگر اعلیٰ کارکردگی والے جراثیم کش طریقے استعمال کیے جائیں۔ جب امونیا کا ارتکاز کم ہو تو بریک پوائنٹ کلورینیشن بھی ایک آپشن ہے۔

اوزون (O3) کا زیادہ تر پیتھوجینک مائکروجنزموں پر اچھا ڈس انفیکشن اور غیر فعال ہونے کا اثر ہوتا ہے، اور 99% غیر فعال ہونے کی شرح کے لیے درکار CT قدر عام طور پر 10 ملی گرام/L‧ منٹ سے کم ہوتی ہے۔ الٹرا وایلیٹ لائٹ (UV) کا کرپٹوسپوریڈیم اور جیارڈیا لیمبلیا ("دو کیڑے") پر اچھا ڈس انفیکشن اور غیر فعال ہونے کا اثر ہے۔ لہذا، جب کچے پانی میں "دو کیڑے"، Legionella اور دیگر کلورین مزاحم مائکروجنزموں کی زیادہ مقدار ہوتی ہے، تو ایک طرف، یہ ضروری ہے کہ فلٹر شدہ پانی کی گندگی کی سطح کو مزید کم کیا جائے (جیسے<0.1 NTU), and on the other hand, ozone or ultraviolet light can be used as a disinfection method in combination with chlorine or chloramines in the water plant. Since neither ultraviolet light nor ozone can maintain the continuous disinfection effect of the pipeline network, the water outlet should contain a certain concentration of free chlorine or chloramine before entering the pipeline network to meet the requirements of the "National Standard" to maintain continuous disinfection of the pipeline network water and ensure the microbial safety of the water at the end of the pipeline network. The advantage of chloramine is that it is stable and not easy to decay, and the residual chlorine concentration is easy to maintain; the disadvantage is that the disinfection ability is weaker than that of free chlorine, and if it is not properly operated, it is easy to cause nitrification reaction, generate nitrite, and consume residual chlorine. According to the treatment capacity, more than 30% of surface water plants in my country have adopted ozone-activated carbon deep treatment process, with pre-ozone and main ozone contact tanks. Although its main function is to enhance the removal of organic matter, ammonia nitrogen and odor substances, it actually plays a role in enhancing disinfection. However, due to the strong reaction ability of ozone, the concentration in the ozone contact tank decays quickly, and its actual disinfection effect depends on the water quality, especially the organic matter concentration and pH.

Whether chlorine, ozone or ultraviolet disinfection is used, the design of the disinfection tank/device is crucial, and the effective contact time of the disinfectant in it (i.e., T in the CT value) needs to be increased. Since there are generally short-flow, dead zone and diffusion phenomena in the disinfection tank/device, it is not an ideal plug flow reactor, and the effective contact time between the disinfectant and water must be shorter than the hydraulic retention time (HRT). Setting a partition wall (baffle) in the disinfection tank/device to increase the aspect ratio, setting a flower wall at the entrance, and setting a diversion wall at the bend can effectively increase the effective contact time. Strictly speaking, it is to increase the ratio of effective contact time to hydraulic retention time (to 0.8 or above) (Figure 3). Increasing the effective contact time of the disinfectant is particularly important for ultra-efficient inactivation of microorganisms (such as >99.99%، یعنی 4 لاگ)۔ تاہم، انجینئرنگ میں، روگجنک مائکروجنزموں کے خطرے کو ختم کرنے کے لیے مکمل طور پر جراثیم کشی پر انحصار کرنا معاشی طور پر ممکن یا قابل اعتماد نہیں ہے۔ واٹر ٹریٹمنٹ کا ملٹی اسٹیج بیرئیر پروسیس جس میں "کوایگولیشن → فلوکولیشن → سیڈیمینٹیشن → فلٹریشن → ڈس انفیکشن" زیادہ سائنسی اور اقتصادی ہے: روایتی عمل ٹربائڈیٹی اور مائکروبیل ارتکاز کو کم کرتا ہے، بعد میں ڈس انفیکشن یونٹ مؤثر طریقے سے بقایا اور مائکروجنزم کو غیر فعال کرتا ہے۔ نیٹ ورک اور پانی کی تقسیم کے دیگر نظام مائکروجنزموں کی نشوونما اور تولید کو روکنے کے لیے بقایا کلورین کی ایک خاص ارتکاز کو برقرار رکھتے ہیں۔ پائپ نیٹ ورک کے آخر میں پانی کی مائکروبیل حفاظت کو یقینی بنانے کے لیے، یہ تجویز کیا جاتا ہے کہ پائپ نیٹ ورک کے آخر میں پانی کی بقایا کلورین 0.2 ملی گرام/L سے کم نہیں ہونی چاہیے۔ .

بقایا کلورین سے مراد وہ موثر کلورین ہے جو پانی میں کلورین سے جراثیم کشی کے بعد اور ایک خاص مدت تک رابطے میں رہتی ہے۔ واٹر پلانٹ میں موجود پانی کو ہزاروں گھرانوں تک پہنچانے سے پہلے پانی کی تقسیم کے طویل نیٹ ورک سے گزرنا پڑتا ہے۔ نقل و حمل کے عمل کے دوران، پانی کا معیار لامحالہ بیکٹیریا اور دیگر مائکروجنزموں سے آلودہ ہو جائے گا۔ لمبی دوری کی پائپ لائن کی نقل و حمل میں، نل کے پانی کی مائکروبیل حفاظت کو مسلسل یقینی بنانے کے لیے، نلکے کے پانی میں ایک مخصوص مقدار میں بقایا کلورین ہونی چاہیے جب یہ فیکٹری سے نکلتا ہے (اگر کلورین کی ایک بڑی مقدار کھائی جاتی ہے، تو اس میں ایک خاص زہریلا پن ہوگا۔ انسانی جسم کے لیے، اور نلکے کے پانی میں کلورین کی بقایا مقدار کو سختی سے کنٹرول کرنے کی ضرورت ہے۔