Biosand filter
एक बायोसैंड फिल्टर (बी. एस. एफ.) पारंपरिक धीमी रेत फिल्टर से अनुकूलित एक उपयोग की बिंदु जल उपचार प्रणाली है। बायोसैंड फिल्टर जैविक और भौतिक प्रक्रियाओं का उपयोग करके पानी से रोगजनकों और निलंबित ठोस पदार्थों को हटा देते हैं जो एक बायोफिल्म से ढके रेत स्तंभ में होते हैं। बी. एस. एफ. को भारी धातुओं, मैलापन, बैक्टीरिया, वायरस और प्रोटोजोआ को हटाने के लिए दिखाया गया है। बी. एस. एफ. मलिनकिरण, गंध और अप्रिय स्वाद को भी कम करते हैं। अध्ययनों ने बी. एस. एफ. के उपयोग और दस्त की घटना में कमी के बीच एक संबंध दिखाया है। अपनी प्रभावशीलता, उपयोग में आसानी और आवर्ती लागतों की कमी के कारण, विकासशील देशों में बायोसैंड फिल्टर को अक्सर उपयुक्त तकनीक माना जाता है। अनुमान है कि दुनिया भर में 200,000 से अधिक बी. एस. एफ. उपयोग में हैं। 1980 के दशक के अंत में कनाडा के कैलगरी विश्वविद्यालय में डॉ. डेविड मेंज द्वारा घरेलू जैव रेत फिल्टर का प्रस्ताव रखा गया था। इस प्रणाली को धीमी रेत फिल्टर से विकसित किया गया था, एक ऐसी तकनीक जिसका उपयोग 1800 के दशक से पेयजल शुद्धिकरण के लिए किया जाता रहा है। प्रारंभिक प्रयोगशाला और क्षेत्र परीक्षण 1991 में आयोजित किए गए थे; इस प्रणाली को 1993 में पेटेंट कराया गया था और निकारागुआ में इस क्षेत्र में लागू किया गया था। कनाडाई गैर-लाभकारी कंपनी सेंटर फॉर अफोर्डेबल वाटर एंड सैनिटेशन टेक्नोलॉजी (सी. ए. डब्ल्यू. एस. टी.) की स्थापना 2001 में डेविड मैनज़ और कैमिली डॉव बेकर द्वारा इस तकनीक का उपयोग करने सहित जल शोधन और स्वच्छता में शिक्षा और प्रशिक्षण को बढ़ावा देने और इसे विकसित करना जारी रखने के लिए की गई थी। बायोसैंड फिल्टर घटक बायोसैंड फिल्टर आमतौर पर कंक्रीट या प्लास्टिक से बनाए जाते हैं। फ़िल्टर के शीर्ष पर, एक कसकर फिट ढक्कन संदूषण और अवांछित कीटों को फ़िल्टर में प्रवेश करने से रोकता है। इसके नीचे, डिफ्यूज़र प्लेट फिल्टर में पानी डालने पर बायोफिल्म की गड़बड़ी को रोकती है। पानी फिर रेत के स्तंभ के माध्यम से यात्रा करता है, जो रोगजनकों और निलंबित ठोस पदार्थों को हटा देता है। रेत के स्तंभ के नीचे, बजरी की एक परत रेत को जल निकासी परत में प्रवेश करने और निकास नली को अवरुद्ध करने से रोकती है। अलग करने वाली परत के नीचे जल निकासी परत होती है जिसमें मोटी बजरी होती है जो निकास नली के आधार के पास रुकावट को रोकती है। निस्पंदन प्रक्रिया रोगजनकों और निलंबित ठोस पदार्थों को जैविक और भौतिक प्रक्रियाओं द्वारा हटा दिया जाता है जो जैव परत और रेत परत में होती हैं। इन प्रक्रियाओं में शामिल हैंः यांत्रिक ट्रैपिंगः निलंबित ठोस और रोगजनक रेत के कणों के बीच की जगह में फंस जाते हैं। परभक्षणः बायोलायर में सूक्ष्मजीवों द्वारा रोगजनकों का सेवन किया जाता है। अवशोषणः रोगजनक एक-दूसरे में और पानी और रेत के कणों में निलंबित ठोस पदार्थों में अवशोषित हो जाते हैं। प्राकृतिक मृत्युः रोगाणु अपने जीवन चक्र को समाप्त कर देते हैं या मर जाते हैं क्योंकि पर्याप्त भोजन या ऑक्सीजन नहीं होता है। दौड़ के दौरान इनलेट जलाशय क्षेत्र में उच्च जल स्तर (हाइड्रोलिक हेड) विसारक और फिल्टर के माध्यम से पानी को धकेलता है, फिर रेत के माध्यम से पानी समान रूप से बहने पर कम हो जाता है। प्रवाह दर धीमी हो जाती है क्योंकि फिल्टर के माध्यम से पानी को मजबूर करने के लिए कम दबाव होता है। इनलेट वाटर में घुलनशील ऑक्सीजन, पोषक तत्व और दूषित पदार्थ होते हैं। यह बायोफिल्म में सूक्ष्मजीवों द्वारा आवश्यक ऑक्सीजन प्रदान करता है। बड़े निलंबित कण और रोगजनक रेत के शीर्ष में फंस जाते हैं और आंशिक रूप से रेत के कणों के बीच छिद्र स्थानों को बंद कर देते हैं। इससे प्रवाह दर में कमी आती है। विराम अवधि (निष्क्रिय समय) निष्क्रिय समय में आम तौर पर दैनिक चक्र का 80 प्रतिशत से अधिक शामिल होता है; इस समय के दौरान, सूक्ष्मजीव क्षीणन प्रक्रियाएं महत्वपूर्ण होने की संभावना है। अधिकांश निष्कासन वहाँ होता है जहाँ पानी बायोफिल्म के संपर्क में होता है। बायोफिल्म में होने वाली प्रक्रियाओं की पहचान नहीं की गई है। जब खड़ी पानी की परत निर्गम नली के स्तर तक पहुँचती है, तो प्रवाह बंद हो जाता है। आदर्श रूप से, यह रेत की परत में बायोफिल्म को गीला रखने के लिए पर्याप्त ऊंचा होना चाहिए और ऑक्सीजन को खड़े पानी के माध्यम से बायोलेयर तक फैलने देना चाहिए। विराम अवधि जैव परत में सूक्ष्मजीवों को पानी में रोगजनकों और पोषक तत्वों का उपभोग करने की अनुमति देती है। फ़िल्टर के माध्यम से प्रवाह की दर बहाल हो जाती है क्योंकि वे उपभोग किए जाते हैं। यदि विराम अवधि बहुत लंबी है, तो बायोलेयर सभी रोगजनकों और पोषक तत्वों का उपभोग करेगा और मर जाएगा, जिससे फ़िल्टर की दक्षता कम हो जाएगी जब इसे फिर से उपयोग किया जाएगा। विराम अवधि 1 से 48 घंटे के बीच होनी चाहिए। गैर-जैविक क्षेत्र में रोगजनक पोषक तत्वों और ऑक्सीजन की कमी से मर जाते हैं। रखरखाव समय के साथ, फिल्टर के रेत के कणों के बीच कण जमा हो जाते हैं। जैसे-जैसे अधिक पानी डाला जाता है, विसारक प्लेट के शीर्ष पर एक बायोफिल्म बनती है। ये दोनों घटनाएं प्रवाह दर में कमी (क्लॉगिंग और बायोक्लॉगिंग) का कारण बनती हैं। हालांकि धीमी प्रवाह दर आम तौर पर निष्क्रिय समय [ए. पी. एस. 1] के कारण जल निस्पंदन में सुधार करती है, लेकिन यह उपयोगकर्ताओं की सुविधा के लिए बहुत धीमा हो सकता है। यदि प्रवाह दर 0.1 लीटर/मिनट से कम हो जाती है, तो सीएडब्ल्यूएसटी द्वारा रखरखाव करने की सिफारिश की जाती है। "स्वर्ल एंड डंप", या वेट हारोइंग क्लीनिंग तकनीक का उपयोग प्रवाह दर को बहाल करने के लिए किया जाता है। सफाई से पहले फिल्टर में लगभग डाला जाता है (यह मानते हुए कि फिल्टर खाली है)। फिर रेत की ऊपरी परत को गोलाकार गति में घुमाया जाता है। घूमते हुए गंदे पानी को बाहर फेंक दिया जाता है और रेत को शीर्ष पर चिकना कर दिया जाता है। यह प्रक्रिया तब तक दोहराई जाती है जब तक कि प्रवाह दर बहाल नहीं हो जाती। डिफ्यूज़र प्लेट, आउटलेट ट्यूब, ढक्कन और फिल्टर की बाहरी सतहों को नियमित रूप से साफ करने की भी सिफारिश की जाती है। बायोसैंड फिल्टर की दीर्घकालिक स्थिरता और प्रभावकारिता ज्ञानवान सहायक कर्मियों की शिक्षा और समर्थन पर निर्भर करती है। हैती के लिए स्वच्छ जल, हैती में एक गैर-लाभकारी संस्था, बायोसैंड फिल्टर की स्थापना के बाद एक शिक्षा और अनुवर्ती कार्यक्रम लागू करती है। इस कार्यक्रम में एक, तीन और बारह महीने के बाद और स्थापना की तारीख से 5 साल बाद लाभार्थी घरों का दौरा करना शामिल है। प्रत्येक यात्रा के दौरान, लाभार्थियों को सुरक्षित जल प्रथाओं और फिल्टर की देखभाल के बारे में बार-बार निर्देश प्राप्त होते हैं। 2010 से एकत्र किए गए आंकड़ों के आधार पर, 94 प्रतिशत से 99 प्रतिशत के बीच फ़िल्टर अभी भी स्थापना के 12 महीने बाद नियमित रूप से उपयोग किए जा रहे हैं। दूषित पदार्थों को हटाना गन्दगी में कमी के परिणाम प्रभावित पानी की गन्दगी के आधार पर भिन्न होते हैं। मैला पानी में रेत, गाद और मिट्टी होती है। एक अध्ययन में फ़ीड की अशांति 1.86 से 3.9 एन. टी. यू. तक थी। एक अध्ययन में तीन स्थानीय जलाशयों से जल उपचार संयंत्रों के नमूने नल से पानी प्राप्त किया गया था। यह एक धीमी रेत फिल्टर के माध्यम से डाला गया और परिणामों से पता चला कि मैलापन औसतन 1.45 एन. टी. यू. तक कम हो गया। सतही जल का उपयोग करने वाले एक अन्य अध्ययन में मैलापन में 93 प्रतिशत की कमी देखी गई। जैसे-जैसे रेत के ऊपर की बायोफिल्म पकती है, गंदगी हटाने की क्षमता बढ़ती है। हालांकि बायोसैंड फिल्टर बहुत अधिक मैलापन को दूर करते हैं, धीमी रेत फिल्टर, जिनकी निस्पंदन दर धीमी होती है, अधिक को हटा देते हैं। भारी धातु जैव रेत फिल्टर द्वारा भारी धातुओं को हटाने पर सीमित शोध है। दक्षिण अफ्रीका में किए गए एक अध्ययन में, फिल्टर ने लगभग 64 प्रतिशत लोहा और 5 प्रतिशत मैग्नीशियम को हटा दिया। बैक्टीरिया प्रयोगशाला अध्ययनों में, बायोसैंड फिल्टर को लगभग 98-99% बैक्टीरिया को हटाने के लिए पाया गया है। एस्चेरिचिया कोलाई को हटाने में यह पाया गया कि लगभग दो महीने में बायोफिल्म बनने के कारण बायोसैंड फिल्टर बढ़ सकता है। इस समय के बाद हटाना 97-99.99% से लेकर दैनिक पानी की मात्रा और जोड़े गए प्राथमिक प्रवाह के प्रतिशत पर निर्भर करता है। प्राथमिक अपशिष्ट या अपशिष्ट जल को जोड़ने से बायोफिल्म के विकास में मदद मिलती है जो बैक्टीरिया को नष्ट करने में सहायता करता है। शोध से पता चलता है कि खेत में उपयोग किए जाने वाले जैव रेत फिल्टर नियंत्रित वातावरण की तुलना में कम बैक्टीरिया को हटाते हैं। बोनाओ, डोमिनिकन गणराज्य के 55 घरों में किए गए शोध में, औसत ई. कोलाई की कमी लगभग 93 प्रतिशत थी। वायरस प्रयोगशाला परीक्षणों से पता चला है कि फिल्टर ई. कोलाई की महत्वपूर्ण मात्रा को कम करते हैं, लेकिन वे काफी कम वायरस को हटाते हैं क्योंकि वायरस छोटे होते हैं। बैक्टीरियोफेज का उपयोग करने वाले एक अध्ययन में, उपयोग के 45 दिनों के बाद वायरस को हटाने की सीमा 85 प्रतिशत से 95 प्रतिशत के बीच थी। हाल के एक अध्ययन ने सुझाव दिया है कि समय के साथ वायरस को हटाने में काफी वृद्धि होती है, जो लगभग 150 दिनों के बाद 99.99% तक पहुंच जाती है। प्रोटोजोआ एक प्रयोगशाला परीक्षण में बायोसैंड फिल्टर ने प्रोटोजोआ के 99.9% से अधिक को हटा दिया। एक प्रकार के प्रोटोजोआ, जियार्डिया लैम्ब्लिया के परीक्षणों में, फिल्टर ने उपयोग के 29 दिनों में 100% को हटा दिया। इसने संभवतः उनके छोटे आकार के कारण एक अन्य प्रोटोजोआ, क्रिप्टोस्पोरिडियम एसपी. के अंडकोशिकाओं के% को हटा दिया। यह निष्कासन धीमी रेत फिल्टर के साथ तुलनीय था। उत्तरी कैरोलिना विश्वविद्यालय और नेवादा विश्वविद्यालय द्वारा आयोजित डोमिनिकन गणराज्य और कंबोडिया में स्वास्थ्य लाभ अध्ययनों से पता चलता है कि बीएसएफ के उपयोग से सभी आयु समूहों में दस्त रोगों की घटना में 47 प्रतिशत की कमी आई है। हैती में सी. ए. डब्ल्यू. एस. टी. द्वारा किए गए एक अध्ययन में, 187 घरों में से 95 प्रतिशत का मानना था कि इसे साफ करने के लिए बायोसैंड फिल्टर का उपयोग करने के बाद से उनकी पानी की गुणवत्ता में सुधार हुआ है। 80 प्रतिशत उपयोगकर्ताओं ने कहा कि कार्यान्वयन के बाद से उनके परिवारों के स्वास्थ्य में सुधार हुआ है। बायोसैंड फिल्टर के उपयोग पर इस तरह की स्वास्थ्य धारणाएं दीर्घकालिक उपयोगकर्ताओं में अधिक सकारात्मक दिखाई दी हैं। बायोसैंड फिल्टर के प्रकार कंक्रीट कंक्रीट फिल्टर सबसे व्यापक प्रकार के बायोसैंड फिल्टर हैं। कंक्रीट आम तौर पर कम लागत, व्यापक उपलब्धता और साइट पर निर्माण करने की क्षमता के कारण अन्य सामग्रियों की तुलना में बेहतर है। कंक्रीट फ़िल्टर की योजनाओं को सी. ए. डब्ल्यू. एस. टी. द्वारा खुले तौर पर वितरित किया जाता है। कई संस्करण विकसित किए गए हैं। सी. ए. डब्ल्यू. एस. टी. संस्करण 9 बायोसैंड फिल्टर का निर्माण उच्च अधिकतम लोडिंग दर के साथ किया गया है। हालांकि फ़िल्टर किया गया पानी ई. पी. ए. जल गुणवत्ता मानकों को पार करता है, लेकिन यह इष्टतम नहीं है। हाल के शोध से पता चलता है कि पानी और दानेदार सामग्री के बीच संपर्क समय पानी को शुद्ध करने में प्रमुख निर्धारक है। सी. ए. डब्ल्यू. एस. टी. संस्करण 10 बायोसैंड फिल्टर इसे ध्यान में रखता है; जलाशय का आयतन रेत परत के छिद्र स्थान आयतन के बराबर है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि रुका हुआ पानी दानेदार सामग्री के निरंतर संपर्क में रहे, अधिकतम लोडिंग दर में 33 प्रतिशत की कमी की गई। कंक्रीट बायोसैंड फिल्टर आमतौर पर स्टील के सांचों का उपयोग करके बनाए जाते हैं। स्टील मोल्ड की योजनाओं को सी. ए. डब्ल्यू. एस. टी. द्वारा खुले तौर पर वितरित किया जाता है। हैती के कैंप मैरी में स्थित एक गैर-लाभकारी संगठन क्लीन वाटर फॉर हैती स्टील मोल्ड के अनुकूलन का उपयोग करके जैव रेत फिल्टर का निर्माण करता है। गैर-लाभकारी संगठन ओहोरिज़न्स ने सी. ए. डब्ल्यू. एस. टी. के संस्करण 10 फ़िल्टर पर आधारित एक लकड़ी का मोल्ड तैयार किया है, जो कम लागत वाले विकल्प के रूप में काम कर सकता है। वुड मोल्ड की योजनाएँ ओहोरिज़न्स वेबसाइट पर खुले तौर पर उपलब्ध हैं। प्लास्टिक फिल्टर का निर्माण प्लास्टिक बैरल से किया जाता है, जो आमतौर पर ऑफसाइट बनते हैं। हाइड्राइड बायोसैंड फिल्टर का निर्माण मेडिकल ग्रेड प्लास्टिक से पराबैंगनी प्रतिरोध के साथ किया जाता है। टिवा वाटर प्लास्टिक बायोसैंड फिल्टर का नवीनतम संस्करण है और इसमें कई महत्वपूर्ण सुधार हैं। भारत के गुरुग्राम (पूर्व में गुड़गांव) में स्थित एक गैर सरकारी संगठन, एस. एम. सहगल फाउंडेशन के इंजीनियरों द्वारा विकसित एक स्टेनलेस स्टील बायोसैंड फिल्टर को अपने ठोस समकक्षों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन करने और विभिन्न भौगोलिक स्थितियों में उपयोग और अपनाने के व्यापक अवसर के साथ पाया गया है। प्लास्टिक की उच्च कीमत ग्रामीण भारत में इसके उपयोग को रोकती है। स्टैनलेस स्टील फिल्टर, जिसे जलकल्प कहा जाता है, बढ़ी हुई निस्पंदन दर और बेहतर सुवाह्यता (कंक्रीट मॉडल की तुलना में) और बेहतर उत्पादन गुणवत्ता नियंत्रण प्रदान करता है। कंक्रीट फिल्टर टूटने की संभावना रखते हैं और वजन (65 कि. ग्रा.) के कारण परिवहन करना मुश्किल हो सकता है, जिससे यह विशेष रूप से दूरदराज के ग्रामीण या पहाड़ी स्थानों में अनुपयुक्त हो जाता है। सामान्य गुणवत्ता के मुद्दे निर्माण सामग्री में भिन्नता और विनिर्माण खामियां हैं। इसके अलावा, पानी में लवणों के कारण फूलना कंक्रीट फिल्टर के जीवन को कम कर देता है। नव विकसित हल्के (4.5 किलोग्राम) स्टेनलेस स्टील बायोसैंड फिल्टर में कंक्रीट फिल्टर की तुलना में बढ़त है, जो उन कमियों में से प्रत्येक को दूर करता है और बेहतर गुणवत्ता नियंत्रण प्रदान करता है। अपनी उपस्थिति में सुधार करने के अलावा, स्टेनलेस स्टील फ़िल्टर की ताकत, विश्वसनीयता, स्थायित्व और सुवाह्यता को बढ़ाता है। जल गुणवत्ता परीक्षण ई कोलाई, कुल कोलीफॉर्म, मैलापन और लौह संदूषण के खिलाफ जलकल्प की प्रभावशीलता को प्रदर्शित करते हैं। यह फिल्टर पारंपरिक निस्पंदन के साथ तांबे के रोगाणुनाशक गुणों को एकीकृत करता है। जलकल्प फिल्टर के जल निकासी क्षेत्र में तांबे की पन्नी की शुरुआत ने दूषित पानी से कुल कोलीफॉर्म और ई कोलाई को 100% तक हटा दिया है। एस. एम. सहगल फाउंडेशन अधिक से अधिक ग्रामीण परिवारों को लाभान्वित करने के लिए समान विचारधारा वाले संगठनों के साथ साझेदारी के माध्यम से पूरे भारत में उस मॉडल को बढ़ावा देता है, जिसमें बिजली की आवश्यकता नहीं होती है। विकासशील देशों में जैव-रेत जल फिल्टर बनाने की चुनौती है। कई लोगों में कंक्रीट डालने के लिए धातु के रूपों का निर्माण करने की पेशेवर क्षमता की कमी होती है। रेत की परतों को छानने के लिए उचित जाली के आकार का पता लगाना भी अनुपस्थित हो सकता है। निकारागुआ में आपको घर के निर्माण के लिए वेल्डिंग रीबार में सक्षम धातु श्रमिक मिल सकते हैं, हालाँकि, आपको धातु के सांचे बनाने के लिए शीट धातु झुकने वाले उपकरण नहीं मिलेंगे। संयुक्त राज्य अमेरिका की तरह हार्डवेयर स्टोरों में रेत नहीं बेची जाती है। यह सबसे अधिक संभावना है कि पिकअप लोड द्वारा धाराओं या गड्ढों से खरीदा जाता है और केवल 1/4 इंच का जाली उपलब्ध है जो बहुत बड़ा है। तीसरी दुनिया के किसी देश की यात्रा करते समय अपने साथ उपयुक्त जालीदार पर्दे ले जाना सबसे अच्छा हो सकता है। फ़िल्टर के उपयोग का सामना करने वाली एक और समस्या गोद लेने की है। कई परियोजनाएं जल फिल्टर के निर्माण में सहायता प्रदान कर सकती हैं और कुछ उन्हें वितरित भी कर सकती हैं लेकिन मेजबान देश के नागरिकों को फिल्टर का उपयोग करने के लिए बहुत अधिक समर्पण की आवश्यकता होती है। लोगों को पानी फिल्टर मालिकों से जुड़ने की आवश्यकता है ताकि वे इस बात पर जोर दे सकें कि वे उपकरणों का उपयोग करते हैं और उन्हें उनका उपयोग करने की आदत डालें। अन्यथा कई फिल्टरों को छोड़ दिया जाता है और सड़कों पर छोड़ दिया जाता है। केवल फ़िल्टरों को सौंपना अपनाने के लिए अपर्याप्त है। संदर्भ बाहरी लिंक नवीनतम तकनीकी और कार्यान्वयन जानकारी, अनुसंधान और परियोजना की जानकारी वाले बायोसैंड फिल्टर नॉलेज बेस सीएडब्ल्यूएसटी प्रशिक्षण और शिक्षा संसाधनों वाले बायोसैंड फिल्टर में निर्माण और संचालन से संबंधित कई विस्तृत संसाधन शामिल हैं बायोसैंड फिल्टर ओ होराइजन्स वुड मोल्ड बायोसैंड फिल्टर जिसका उपयोग कंक्रीट बायोसैंड फिल्टर के उत्पादन में किया जाता है।