أشكال الحياة العليا ودورها في معالجة مياه الصرف الصحي

لقد زاد الوعي العام فيما يتعلق بالميكروبات بشكل كبير خلال العقود القليلة الماضية.

ومع ذلك، لا يُعرف إلا القليل عن أبناء عمومتهم البعيدين، "الأوليات والمتعددات الخلايا"، والمعروفين شعبياً باسم "أشكال الحياة العليا".

كلا هاتين الفئتين من الكائنات الحية لهما قيمة كبيرة في معالجة النفايات الصناعية السائلة.

تشكل الكائنات الحية الدقيقة 95% من السكان في الحمأة المنشطة المثالية ، منها 4% من هذا السكان الميكروبي تتكون من أشكال الحياة العليا.

على الرغم من أن هذه الأشكال الحياتية العليا تساهم قليلاً في إزالة العناصر الغذائية العضوية، فإن وجودها يعزز بشكل كبير من صفاء الماء ويوفر مؤشراً لحالة النفايات (على سبيل المثال، السمية، والحمل العضوي، والأكسجين المذاب، وما إلى ذلك).

الأوليات هي كائنات دقيقة وحيدة الخلية تأتي في مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأحجام والأشكال.

وظيفتها الرئيسية في عملية المعالجة هي إزالة البكتيريا غير المتكتلة والكتل الصغيرة جدًا التي لا تترسب.

الطفيليات هي كائنات دقيقة متعددة الخلايا تتغذى على البكتيريا والطحالب والطفيليات الأولية.

يمكن أن يكون لديهم هياكل مادية بسيطة للغاية أو معقدة للغاية.

كما هو الحال مع جميع الكائنات الحية الأخرى، فإن وجود وبقاء أشكال الحياة العليا يعتمد على المعايير التالية:

• درجة الحرارة:تستطيع معظم أشكال الحياة العليا البقاء والتكاثر في نطاق درجات الحرارة التي تُجرى فيها عمليات الحمأة المنشطة. وتنمو بشكل أفضل في درجات الحرارة المحيطة (15-25 درجة مئوية).
• الرقم الهيدروجيني- الكائنات الحية المتقدمة أكثر حساسية لدرجة الحموضة من البكتيريا. يمكنها النمو بغزارة عند نطاق درجة حموضة مثالي يتراوح بين 7.2 و7.4، وتتمتع بنطاق تحمل يتراوح بين 6.0 و8.0.
• الأكسجين المذابمثل البكتيريا، تحتاج أشكال الحياة العليا إلى الأكسجين للبقاء على قيد الحياة. ويحدُّ انخفاض مستوى الأكسجين المذاب بشكل كبير من نوع وعدد الكائنات الأولية.
• ركن المعلومات الغذائية - معظم محطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية ومحطات معالجة النفايات السائلةتحتوي المياه العادمة، ما لم تكن سامة، على ما يكفي من العناصر الغذائية لدعم معظم أشكال الحياة العليا المرتبطة بمياه الصرف الصحي.

ومن أهم سمات أشكال الحياة العليا أنها توفر مؤشراً لظروف النفايات وعمر الحمأة.

إن أشكال الحياة العليا التي تدل على ظروف تصريف مستقرة وحمأة نشطة صحية هي كما يلي:

• الأميبا
• السوطيات
• الهدبيات التي تسبح بحرية
• الهدبيات الزاحفة
• الهدبيات ذات السيقان
• الروتيفر

الأميبا

لا يمكن للأميبا أن تتكاثر إلا عندما يكون مستوى العناصر الغذائية في حوض التهوية مرتفعًا جدًا أو إذا كانت المنافسة على الغذاء قليلة جدًا.

ولذلك، فإنها تهيمن في وقت مبكر من عملية معالجة النفايات السائلة.

ماذا يشير وجود الأميبا؟

• زيادة مفاجئة في الطلب البيوكيميائي للأكسجين المتدفق. هذا من شأنه توفير غذاء إضافي يسمح لها بالتنافس.
• وجود كميات كبيرة من الجسيمات. الأميبا تفضل الجسيمات.
• نقص الأكسجين. تتحرك الأميبا ببطء شديد وتحتاج إلى كمية أقل من الأكسجين مقارنةً بالأوليات الأخرى.

السوطيات

تمتص معظم السوطيات العناصر الغذائية تمامًا مثل البكتيريا، لذا فهي تتنافس مع البكتيريا على العناصر الغذائية المذابة.

تصل أعداد السوطيات إلى ذروتها في حين يكون تركيز العناصر الغذائية القابلة للذوبان مرتفعًا، ولا يزال عدد البكتيريا منخفضًا للغاية.

وبعد فترة وجيزة، بدأت الأميبا في الاختفاء، في حين ظلت تركيزات الأغذية القابلة للذوبان عالية.

ماذا يشير وجود السوطيات؟

• لا تزال مياه الصرف الصحي تحتوي على كمية كبيرة من العناصر الغذائية العضوية القابلة للذوبان.
• كما أنها تُشير إلى نوع من اضطراب ما. تشمل الأسباب الشائعة ما يلي: (1) الأحمال الهيدروليكية العالية، (2) زيادة الأحمال العضوية، و(3) مشاكل في تركيزات الأكسجين المذاب.

الهدبيات

• الهدبيات التي تسبح بحرية: عادةً ما تكون مغطاة بأهداب، وهي نتوءات تشبه الشعر تستخدمها للحركة وكنس الطعام إلى أفواهها، مما يُسهم بشكل ضئيل في إزالة المواد العضوية من مياه الصرف. تتغذى على البكتيريا، وليس على المواد العضوية المذابة.
• الهدبيات الزاحفة:لها أهداب على الجانب السفلي من الجسم. تلتف هذه الأهداب معًا لتشكل خصلات أو أرجلًا تُستخدم للزحف على طول الكتلة. تتغذى الأهداب الزاحفة على جزيئات الكتلة وتتغذى على البكتيريا الحرة على حوافها.
• الهدبيات ذات السيقان تحتوي هذه الطحالب على أهداب تحيط فقط بالأخدود الفموي أو الفم، وتُستخدم لخلق تيار يدفع الطعام إلى الفم. تظهر الأهداب ذات السيقان في الرواسب الناضجة.

أنواع الهدبيات

إشارة

• بحضور هدبيات سباحة حرة عادةً ما يكون هذا مؤشرًا على حسن المعالجة. تهيمن هذه البقع بعد تكوّن الكتل وبعد إزالة معظم العناصر الغذائية العضوية. تظهر بعد أن تبدأ السوطيات بالاختفاء.
• بحضور الهدبيات الزاحفة يشير إلى انخفاض عدد البكتيريا المتفرقة وزيادة التكتلات حيث تتفوق الهدبيات الزاحفة على الهدبيات التي تسبح بحرية لأنها تستطيع العثور على الطعام داخل التكتلات، على عكس الهدبيات التي تسبح بحرية.
• بحضور الهدبيات ذات السيقان الاستعمارية يشير إلى شيخوخة الحمأة. مع شيخوخة الحمأة وقلة الغذاء المتاح، تبدأ الهدبيات ذات السيقان المستعمرة بالتفوق على الهدبيات ذات السيقان المفردة في الهيمنة.

الروتيفر

الدوارات هي الكائنات متعددة الخلايا التي توجد عادة في مياه الصرف الصحي وتلعب دورًا رئيسيًا في معالجة الحمأة المنشطة.

تتغذى على الجسيمات العالقة والبكتيريا.

إنهم يقومون بعمل ممتاز في تلميع وإزالة أي مادة متبقية في الماء.

كما أنها تفرز مادة لزجة تساعد على بقاء الكتل متماسكة ومتكتلة مع بعضها البعض.

لقد ثبت أن الدوارات مفيدة في تقليل الانتفاخ عن طريق افتراس البكتيريا الخيطية " الميكروثريكس "، والتي ترتبط بالانتفاخ في أنظمة مياه الصرف الصحي.

تستخدم بعض محطات معالجة مياه الصرف الصحي الروتيفر لتحديد ما إذا كانت بحاجة إلى زيادة هدر الحمأة.

ماذا يشير وجود الروتيفر؟

تزدهر الدوارات في ظروف تحتوي على الكثير من الأكسجين وسمية منخفضة، وهي نوع مؤشر على انخفاض الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) وأنظمة مياه الصرف الصحي المستقرة.

على الرغم من أن أشكال الحياة العليا تشكل حوالي 4% فقط من إجمالي الميكروبات، فإن مساهمتها في معالجة مياه الصرف الصحي كبيرة.

ومع تغير البيئة في حوض التهوية، تتغير أيضًا هيمنة أنواع أشكال الحياة العليا.

سوف يظهر الكائن الحي الدقيق الأكثر ملاءمة للبيئة حتى تتغير البيئة مرة أخرى.

لا ينبغي الاعتماد على المؤشرات التي توفرها هيمنة أنواع الكائنات الأولية فقط لاستكشاف مشاكل ظروف معالجة مياه الصرف الصحي، ولكن هذه المعلومات مفيدة بالتأكيد في تقييم ظروف عملية الحمأة المنشطة.