भूजल उपचार

भूजल शोधन वह प्रक्रिया है जिसका उपयोग प्रदूषकों को हटाकर या उन्हें हानिरहित उत्पादों में परिवर्तित करके प्रदूषित भूजल के उपचार के लिए किया जाता है। भूजल जमीन की सतह के नीचे उपस्थित जल है जो उपसतह में छिद्र स्थान को संतृप्त करता है। विश्व स्तर पर, विश्व के पीने योग्य जल का 25 प्रतिशत से 40 प्रतिशत भाग बोरहोल और खोदे गए जल के कुओं से खींचा जाता है। भूजल का उपयोग किसानों द्वारा फसलों की सिंचाई के लिए और उद्योगों द्वारा रोजमर्रा की वस्तुओं के उत्पादन के लिए भी किया जाता है। अधिकांश भूजल स्वच्छ है, लेकिन भूजल प्रदूषित हो सकता है, या मानव गतिविधियों या प्राकृतिक परिस्थितियों के परिणामस्वरूप दूषित हो सकता है।

मनुष्यों की कई और विविध गतिविधियाँ असंख्य अपशिष्ट पदार्थों और उप-उत्पादों का उत्पादन करती हैं। ऐतिहासिक रूप से, ऐसे कचरे का निष्कासन कई नियामक नियंत्रणों के अधीन नहीं रहा है। परिणामस्वरूप अपशिष्ट पदार्थों को भूमि की सतह पर प्रवृत्त या संग्रहीत किया जाता है, जहां वे अंतर्निहित भूजल में अन्तास्रावित होते हैं। परिणामस्वरूप दूषित भूजल उपयोग के लिए अनुपयुक्त है।

वर्तमान प्रथाएं आज भी भूजल को प्रभावित कर सकती हैं, जैसे कि उर्वरक या कीटनाशकों का अधिक उपयोग, औद्योगिक संचालन से अधिप्लाव, शहरी अपवाह से घुसपैठ, और भराव वाले क्षेत्र से रिसाव। दूषित भूजल का उपयोग विषाक्तता या बीमारी के प्रसार के माध्यम से सार्वजनिक स्वास्थ्य के लिए खतरा उत्पन्न करता है, और इन मुद्दों को हल करने के लिए भूजल उपचार का अभ्यास विकसित किया गया है। भूजल में पाए जाने वाले प्रदूषक भौतिक, अकार्बनिक रसायन, कार्बनिक रसायन, जीवाणुनाशक और रेडियोधर्मी मापदंडों की एक विस्तृत श्रृंखला को समाविष्ट करते हैं। प्रदूषकों और दूषित पदार्थों को विभिन्न तकनीकों के प्रयोग से भूजल से हटाया जा सकता है, जिससे जल को एक ऐसे मानक पर लाया जा सकता है जो विभिन्न इच्छित उपयोगों के अनुरूप हो।

तकनीक
भूजल की उपचारात्मक तकनीकों में जैविक, रासायनिक और भौतिक उपचार की तकनीकें सम्मिलित हैं। अधिकांश भूजल उपचार तकनीकें प्रौद्योगिकियों के संयोजन का उपयोग करती हैं। कुछ जैविक उपचार तकनीकों में जैव संवर्धन, बायोवेंटिंग, बायोस्पार्जिंग, बायोस्लरपिंग और फाइटोरेमेडिएशन सम्मिलित हैं। कुछ रासायनिक उपचार तकनीकों में ओजोन और ऑक्सीजन गैस इंजेक्शन, रासायनिक वर्षा, झिल्ली पृथक्करण, आयन स्थानांतरण, कार्बन अवशोषण, जलीय रासायनिक ऑक्सीकरण, और पृष्ठसक्रियकारक वर्धित पुनरुत्थान सम्मिलित हैं। कुछ रासायनिक तकनीकों को नैनो धातुओं  का उपयोग करके लागू किया जा सकता है। भौतिक उपचार तकनीकों में ये सम्मिलित हैं, लेकिन पंप और उपचार, वायु बुदबुदाहट और दोहरे चरण निष्कर्षण तक सीमित नहीं हैं।

जैव संवर्धन
यदि एक उपचार योग्य अध्ययन भूजल में उपस्थित संदूषण में कोई गिरावट (या महत्वपूर्ण गिरावट प्राप्त करने से पहले एक विस्तारित प्रयोगशाला अवधि) नहीं दर्शाता है, तो संदूषकों को कम करने में सक्षम होने वाले उपभेदों के साथ टीकाकरण सहायक हो सकता है। यह प्रक्रिया जैव उपचार प्रणाली के भीतर प्रतिक्रियाशील एंजाइम सांद्रता को बढ़ाती है और बाद में टीकाकरण के बाद कम से कम प्रारम्भ में गैर-संवर्धित दरों पर दूषित गिरावट दर को बढ़ा सकती है।

बायोवेंटिंग
बायोवेंटिंग एक स्थिति उपचारात्मक तकनीक है जो भूजल प्रणाली में कार्बनिक पदार्थ के घटकों को अवक्रमित करने के लिए सूक्ष्मजीवों का उपयोग करती है। बायोवेंटिंग स्थानिक जीवाणु और आर्किया की गतिविधि को बढ़ाता है और असंतृप्त क्षेत्र में वायु या ऑक्सीजन प्रवाह को प्रेरित करके आवश्यक जैव अवक्रमण को उत्तेजित करता है। बायोवेंटिंग के समय, मिट्टी में अवशिष्ट संदूषण में वायु इंजेक्शन के माध्यम से ऑक्सीजन की आपूर्ति की जा सकती है। बायोवेंटिंग मुख्य रूप से अवशोषित ईंधन अवशेषों के क्षरण में सहायता करता है, लेकिन वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों (VOC) के क्षरण में भी सहायता करता है क्योंकि वाष्प जैविक रूप से सक्रिय मिट्टी के माध्यम से धीरे-धीरे आगे बढ़ती हैं।

बायोस्पार्जिंग
बायोस्पार्जिंग एक इन-सीटू उपचारात्मक तकनीक है जो संतृप्त क्षेत्र में कार्बनिक घटकों को अवक्रमणीत करने के लिए स्वदेशी सूक्ष्मजीवों का उपयोग करती है। बायोस्पार्जिंग में, स्वदेशी सूक्ष्मजीवों की जैविक गतिविधि को बढ़ाने के लिए वायु (या ऑक्सीजन) और पोषक तत्वों को संतृप्त क्षेत्र में अंतःक्षिप्त किया जाता है। बायोस्पार्जिंग का उपयोग पेट्रोलियम घटकों की सांद्रता को कम करने के लिए किया जा सकता है जो भूजल में घुल जाते हैं,और जल में रखी पटल के नीचे मिट्टी में और केशिका फ्रिंज के भीतर अवशोषित कर लिए जाते हैं।

बायोस्लरपिंग
बायोस्लुर्पिंग बायोवेंटिंग के तत्वों को जोड़ती है और भूजल और मिट्टी से मुक्त उत्पाद को पुनर्प्राप्त करने के लिए जल की तुलना में हल्के (हल्का गैर-जलीय चरण तरल या एलएनएपीएल (LNAPL) मुक्त उत्पाद की निर्वात वर्धित पंपिंग और बायोरेमीडिएट मिट्टी को जोड़ती है। बायोस्लरपर सिस्टम एक "स्लर्प" ट्यूब का उपयोग करता है जो मुक्त-उत्पाद परत में फैली हुई है। जैसे एक गिलास में एक तृण तरल है, पंप उसी धारा में ट्यूब से तरल और मिट्टी की गैस को खींचता है। पम्पिंग एलएनएपीएल को उठाता है, जैसे तेल, जल की पटल के ऊपर से और केशिका फ्रिंज से (अर्थात संतृप्त क्षेत्र के ठीक ऊपर का क्षेत्र, जहां जल केशिका बलों द्वारा संघटित किया जाता है)। एलएनएपीएल को सतह पर लाया जाता है, जहां इसे जल और वायु से अलग किया जाता है। "बायोस्लरपिंग" शब्द में जैविक प्रक्रियाएं हाइड्रोकार्बन के वायुजीवी जैविक क्षरण को संदर्भित करती हैं जब वायु को असंतृप्त क्षेत्र वाली दूषित मिट्टी में प्रस्तुत किया जाता है।

फाइटोरेमेडिएशन
फाइटोरेमेडिएशन प्रक्रिया में कुछ पौधे और पेड़ लगाए जाते हैं, जिनकी जड़ें समय के साथ भूजल से दूषित पदार्थों को अवशोषित कर लेती हैं। यह प्रक्रिया उन क्षेत्रों में की जा सकती है जहां जड़ें भूजल का दोहन कर सकती हैं। इस प्रक्रिया में उपयोग किए जाने वाले पौधों के कुछ उदाहरण चीनी सीढ़ी फर्न टेरिस विट्टाटा हैं, जिसे ब्रेक फर्न के रूप में भी जाना जाता है, जो आर्सेनिक का एक अत्यधिक कुशल संचायक है। आनुवंशिक रूप से परिवर्तित कपास के पेड़ पारे के अच्छे अवशोषक होते हैं और पराजीनी भारतीय सरसों के पौधे सेलेनियम को अवशोषित कर लेते हैं।

पारगम्य प्रतिक्रियाशील बाधाएं
भूजल के सुधार के लिए कुछ प्रकार के पारगम्य प्रतिक्रियाशील अवरोध जैविक जीवों का उपयोग करते हैं।

रासायनिक अवक्षेपण
पानी की कठोरता और भारी धातुओं को दूर करने के लिए सामान्यतः अपशिष्ट जल उपचार में अवक्षेपण का उपयोग किया जाता है। सामान्यतः, प्रक्रिया में उत्तेजित प्रतिक्रिया पोत में एक जलीय अपशिष्ट धारा घटक को या तो प्रचयतः या स्थिर प्रवाह के साथ सम्मिलित किया जाता है। घटक और घुलित धातु आयनों के बीच रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा अधिकांश धातुओं को अघुलनशील यौगिकों में परिवर्तित किया जा सकता है। अघुलनशील यौगिकों (अवक्षेप) को स्थिरण या छनाई करके हटा दिया जाता है।

आयन विनिमय
भूजल उपचार के लिए आयन विनिमय जल को नीचे की ओर दानेदार माध्यम या गोलाकार मोतियों के माध्यम में प्रवाहित करके किया जाता है। विलयनों से कुछ धनायनों द्वारा धनायनों को और ऋणायनों द्वारा ऋणायनों को विस्थापित किया जाता है। उपचार के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले आयन स्थानांतरण संचार जिओलाइट् (प्राकृतिक और कृत्रिम दोनों) कृत्रिम रेजिन होते हैं।

कार्बन अवशोषण
उपचार के लिए उपयोग किया जाने वाला सबसे साधारण सक्रिय कार्बन बिटुमिनस कोयले से प्राप्त होता है। सक्रिय कार्बन भूजल से वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों का अवशोषण करता है; जहां यौगिक सक्रिय कार्बन की ग्रेफाइट जैसी सतह से जुड़ते हैं।

रासायनिक ऑक्सीकरण
सीटू रसायन आक्सीकरण या ISCO में कार्बनिक अणुओं को नष्ट करने (पानी और कार्बन डाइऑक्साइड या गैर विषैले पदार्थों में परिवर्तित) के लिए उपसतह में रासायनिकऑक्सीकारक प्रदत्त किए जाते हैं ऑक्सीकारक को तरल या गैस के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। ऑक्सीकारक में वायु या ऑक्सीजन, ओजोन और कुछ तरल रसायन जैसे हाइड्रोजन पेरोक्साइड, परमैंगनेट और परसल्फेट सम्मिलित हैं। ओजोन और ऑक्सीजन गैस को वायु और बिजली से घटनास्थल पर उत्पन्न किया जा सकता है तथा मिट्टी और भूजल संदूषण में अंतःक्षिप्त किया जा सकता है। प्रक्रिया में स्वाभाविक रूप से होने वाली वायवीय गिरावट को ऑक्सीकृत या बढ़ाने की क्षमता है। रासायनिक ऑक्सीकरण सघन गैर-जलीय चरण तरल या DNAPL के उपस्थित होने पर एक प्रभावी तकनीकी साबित हुई है।

पृष्ठ सक्रिय कारक परिवर्धक की पुनःप्राप्ति
पृष्ठ सक्रिय कारक की परिवर्धित प्राप्ति संतृप्त मिट्टी मैट्रिक्स में अवशोषित या घने गैर-जलीय चरण तरल के रूप में उपस्थित दूषित पदार्थों की गतिशीलता और घुलनशीलता में वृद्धि करती है। पृष्ठ सक्रिय कारक की परिवर्धित प्राप्ति दूषित भूजल में पृष्ठ सक्रिय कारक (सतह-सक्रिय एजेंट जो साबुन और डिटर्जेंट में प्राथमिक घटक हैं) का अन्तःक्षेपण करती है।अंतः क्षेपण बिंदु से नीचे की ओर भूजल निकालने के लिए एक विशिष्ट प्रणाली वाले एक निष्कर्षण पंप का उपयोग किया जाता है। निष्काषित भूजल को प्रदूषकों और भूजल से अंत:क्षिप्त किए गए पृष्ठ सक्रिय कारक से अलग करने के लिए जमीन के ऊपर उपचारित किया जाता है। एक बार भू-जल से पृष्ठ सक्रिय कारक अलग हो जाने के बाद उसका पुन: उपयोग किया जाता है। उपयोग किए जाने वाले पृष्ठ सक्रिय कारक गैर विषैले, खाद्य- श्रेणी वाले और जैव निम्‍नीकरणीय हैं। सतह सक्रिय सुधार का सबसे अधिक उपयोग तब किया जाता है जब भूजल सघन गैर-जलीय चरण तरल पदार्थ (DNAPL) द्वारा दूषित होता है। ट्राइक्लोरोएथिलीन (TCE) जैसे सघन यौगिक भूजल में डूब जाते हैं क्योंकि इनका घनत्व जल से अधिक होता है और तब वे दूषित पिच्छक के लिए एक निरंतर स्रोत के रूप में कार्य करते हैं जो एक जलभृत के भीतर मीलों तक फैल सकता है। ये यौगिक बहुत धीरे-धीरे अवक्रमणीत हो सकते हैं। ये सामान्यतः मूल अधिप्लावन या रिसाव के परिवेश में पाए जाते हैं जहां केशिका बलों ने उन्हें पाशित किया हो।

पारगम्य प्रतिक्रियाशील बाधाएं
कुछ पारगम्य प्रतिक्रियाशील अवरोध भूजल उपचार को प्राप्त करने के लिए रासायनिक प्रक्रियाओं का उपयोग करते हैं।

पम्प और ट्रीट
पम्प और ट्रीट सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले भूजल उपचार तकनीकों में से एक है। इस प्रक्रिया में भूजल को सतह पर पंप किया जाता है और अशुद्धियों को दूर करने के लिए जैविक या रासायनिक उपचार के साथ जोड़ा जाता है।

वायु बुदबुदाहट
वायु बुदबुदाहट वायु को भूजल में प्रवाहित करने की प्रक्रिया है। जैसे ही बुलबुले उठते हैं, वायु के साथ भौतिक संपर्क द्वारा भूजल से दूषित पदार्थों को हटा दिया जाता है और असंतृप्त क्षेत्र में ले जाया जाता है। चूंकि प्रदूषक मिट्टी में चले जाते हैं,अतः वाष्प को हटाने के लिए मृदा वाष्प निष्कर्षण प्रणाली का उपयोग किया जाता है।

द्विचरणीय निर्वात निष्कर्षण-
द्विचरणीय निर्वात निष्कर्षण (DPVE) जिसे बहु-चरण निष्कर्षण के रूप में भी जाना जाता है, एक ऐसी तकनीक है जो दूषित भूजल और मिट्टी की वाष्प दोनों को हटाने के लिए उच्च- निर्वात प्रणाली का उपयोग करती है। DPVE प्रणालियों में, दूषित मिट्टी और भूजल के पटल वाले क्षेत्र में एक उच्च- निर्वात निष्कर्षण स्रोत स्थापित किया जाता है। द्रव/वाष्प निष्कर्षण प्रणालियाँ जल पटल को कम करती हैं और जल तेजी से निष्कर्षण कूप की ओर प्रवाहित होता है। DPVE जल पटल के ऊपर और नीचे के दूषित पदार्थों को हटाता है। चूंकि पंपिंग से कुएं के चारों ओर जल कम हो जाता है,और असंतृप्त मिट्टी अनावृत हो जाती है। जिससे केशिका फ्रिंज क्षेत्र अत्यधिक दूषित होता है, क्योंकि इसमें अघुलित रसायन और वाष्प जो नीचे घुले भूजल से बच गए हैं जल से हल्के होते हैं। नए अनावृत क्षेत्र में दूषित पदार्थों को वाष्प निष्कर्षण द्वारा हटाया जा सकता है। एक बार भूमि के ऊपर, निकाली गयी वाष्प और तरल-अवस्था वाले कार्बनिक यौगिक और भूजल को अलग अलग अभिक्रियित किया जाता है। इन तकनीकों के साथ दोहरे चरण के निर्वात निष्कर्षण का उपयोग साइट पर सफाई के समय को कम कर सकता है, क्योंकि केशिका फ्रिंज सबसे दूषित क्षेत्र होता है।

निगरानी-अच्छी तरह से तेल मंथन
विश्लेषण के लिए भूजल के नमूने एकत्र करने के उद्देश्य से अनुश्रवण-कुओं को बेधित किया जाता है। छह इंच या उससे कम व्यास वाले कुएँ का उपयोग पेटी-कंटिका तेल मथित्र का उपयोग करके भूजल जलभृत के भीतर दूषित पिच्छ से हाइड्रोकार्बन को हटाने के लिए भी किया जा सकता है। पेटी-कंटिका तेल मथित्र जो आकृति में सरल होते हैं, औद्योगिक जल प्रणालियों से तेल और अन्य विचल हाइड्रोकार्बन दूषित पदार्थों को हटाने के लिए उपयोग किए जाते हैं।एक मॉनिटरिंग-वेल ऑइल स्किमर विभिन्न तेलों का उपचार करता है, जिसमें हल्के ईंधन वाले तेल जैसे पेट्रोल,डीजल या मिट्टी के तेल से लेकर नंबर 6 तेल, क्रेओसोट और कोल टार जैसे भारी उत्पाद सम्मिलित हैं। इसमें एक निरंतर चलती बेल्ट होती है जो एक विधुत मोटर द्वारा संचालित चरखी प्रणाली पर चलती है। बेल्ट सामग्री में हाइड्रोकार्बन तरल पदार्थ और जल के बहाव के बीच एक मजबूत संबंध है। बेल्ट, जिसमें 100+ फीट की ऊर्ध्वाधर गिरावट हो सकती है, को एलएनएपीएल से अच्छी तरह से निगरानी में रखा जाता है। जैसे ही बेल्ट इस अंतरापृष्ठ के माध्यम से चलती है, यह तरल हाइड्रोकार्बन संदूषक हटा दिया जाता है और भूमि पर एकत्र कर लिया जाता है क्योंकि बेल्ट वाइपर तंत्र से गुजरती है। डीएनएपीएल हाइड्रोकार्बन एक अनुवीक्षण कुएं के तल पर बस जाते हैं, और बेल्ट मन्थक की निचली चरखी उन तक पहुंच जाती है, इन दूषित पदार्थों को एक अनुवीक्षण-कुआं तेल मन्थक द्वारा भी हटाया जा सकता है।सामान्यतः बेल्ट मन्थक प्रदूषक के साथ बहुत कम जल निष्काषित करते हैं, इसलिए किसी भी हाइड्रोकार्बन तरल को एकत्रित करने के लिए साधारण वीयर-प्रकार के विभाजक का उपयोग किया जा सकता है, जो जलभृत में वापसी के लिए जल को उपयुक्त बनाता है। क्योंकि छोटी विद्युत् मोटर कम बिजली का उपयोग करती है, अतः इसे सौर पैनलों या पवन टरबाइन से संचालित किया जा सकता है, जिससे निकाय आत्मनिर्भर हो जाता है और एक दूरस्थ स्थान पर बिजली चलाने की लागत समाप्त हो जाती है।

यह भी देखें-

 * विषैले टोटके
 * ब्राउनफील्ड
 * CERCLA
 * भूजल प्रदूषण
 * प्लम (द्रवगति विज्ञान)
 * नैनो प्रौद्योगिकी के भूजल सुधारात्मक अनुप्रयोग

बाहरी संबंध-

 * EPA Alternative Cleanup Technologies for Underground Storage Tank Sites