Τι είναι οι μικροοργανισμοί που κάνουν τον βιολογικό καθαρισμό να δουλέψει

Παρακολουθώντας μιά περίεργη ιστορία σε σχέση με την παραχώρηση σε τρίτο την λειτουργία των Εγκαταστάσεων Επεξεργασίας Λυμάτων της πόλης μου, άρχισα να διαβάζω και να μεταφράζω (από αντανακλαστικό περισσότερο) όσο πιό πολλά ξένα κείμενα μπορούσα. Τελικά είδα πως αρκούσε να ανοίξω ένα βιβλίο περιβαλλοντικής υδραυλικής. Ας είναι. Παρακάτω δημοσιεύω ένα. Κόλλησα και φωτογραφίες για να το κάνω όμορφο.  

Μικροοργανισμοί στην ενεργό Ιλύ

Στη διαδικασία ενεργούς ιλύος, μικροοργανισμοί αναμιγνύονται με υγρά απόβλητα. Έρχονται σε επαφή με τις αποσυνθέσιμες ουσίες που βρίσκονται εκεί και τις τρέφονται μ΄αυτές. Πρόσθετα τα βακτηρίδια αναπτύσσουν ένα κολλώδες στρώμα λάσπης γύρω από την κυτταρική τους μεμβράνη που τα καθιστά ικανά να συσσωματωθούν για να σχηματίσουν ιλύ ή ενεργό ιλύ η οποία τότε αποχωρίζεται από την υγρή της φάση. Κατακάθεται δηλαδή. Η επιτυχής απομάκρυνση των ρύπων από το νερό εξαρτάται από την αποδοτικότητα της κατανάλωσης της οργανικής ύλης και την ικανότητά τους να συσσωματώνονται, για να σχηματίσουν βιο-μεμβράνες και για να «αποσυνδεθούν» από τον ρευστό όγκο. Τα χαρακτηριστικά της συσσωμάτωσης (κροκίδωσης) των μικροοργανισμών της αδρανοποιημένης λάσπης τους επιτρέπουν να σχηματίζουν στερεές μάζες αρκετά μεγάλες για να κατακαθίσουν στον πυθμένα της λεκάνης απόθεσης. Κι όσο τα χαρακτηριστικά της κροκίδωσης της λάσπης βελτιώνονται, τόσο βελτιώνεται η απόθεση άρα και η επεξεργασία των αποβλήτων.

Μετά την δεξαμενή αερισμού, το μείγμα μικροοργανισμών και αποβλήτων (υγρά αιωρήματα) χύνεται μέσα σε μια λεκάνη απόθεσης ή δεξαμενή καθίζησης όπου η ιλύς κατακάθεται. Μέρος του όγκου της ιλύος ανακυκλοφορεί συνεχώς από την δεξαμενή καθίζησης προς αυτή του αερισμού, καθώς η επιστρεφόμενη ενεργός ιλύς (Returned Activated Sludge) (RAS), γυρνάει στην λεκάνη αερισμού για να εξασφαλίσει επαρκείς ποσότητες μικροοργανισμών οι οποίοι οφείουν να διατηρούνται  στην δεξαμενή αερισμού. Οι μικροοργανισμοί αναμιγνύονται και πάλι με τα εισερχόμενα λύματα όπου επανεργοποιούνται για να καταναλώσουν οργανικές θρεπτικές ύλες. Έτσι γίνεται επανεκκίνηση της διαδικασίας.

Η μέθοδος ενεργού ιλύος, κάτω από κατάλληλες συνθήκες, είναι πολύ αποδοτική. Απομακρύνει το 85 με 95% των στερεών και μειώνει το βιοχημικώς απαιτούμενο οξυγόνο (BOD) κατά το ίδιο περίπου ποσοστό. Η αποδοτικότητα του συστήματος αυτού εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, μεταξύ των οποίων είναι οι κλιματικές συνθήκες και τα χαρακτηριστικά των αποβλήτων. Τοξικά απόβλητα που εισέρχονται στο σύστημα επεξεργασίας μπορεί να διαταράξουν την βιολογική δραστηριότητα. Απορρίμματα υψηλής περιεκτικότητας σε σαπούνι και απορρυπαντικά μπορούν να προκαλέσουν υπερβολικό αφρισμό και έτσι να προκαλέσουν προβλήματα αισθητικής ή δυσλειτουργίας . Σε περιοχές που συνδυάζονται βιομηχανικά και αστικά απόβλητα τα βιομηχανικά απόβλητα πρέπει συχνά να προεπεξεργάζονται προκειμένου να απομακρυνθούν τα τοξικά χημικά συστατικά τους πριν διοχετευθούν στην διαδικασία επεξεργασίας μέσω ενεργού ιλύος. Παρόλα αυτά, η μικροβιολογική επεξεργασία των αποβλήτων είναι μακράν η πιο φυσική και αποτελεσματική διαδικασία για την απομάκρυνση των ρύπων από το νερό.

Υπάρχουν πέντε κύριες ομάδες μικροοργανισμών οι οποίοι βρίσκονται κατά κανόνα στην λεκάνη αερισμού της διαδικασίας ενεργού ιλύος:

Βακτήρια –Αερόβια βακτήρια που απομακρύνουν οργανικά θρεπτικά συστατικά.

Πρωτόζωα-Απομακρύνουν και χωνεύουν διάσπαρτα βακτήρια και αιωρούμενα σωματίδια.

Μετάζωα-Κυριαρχούν σε συστήματα μεγαλύτερης ηλικίας περιλαμβανομένων και των ρηχών λιμνών (υγροτόπων).

Νηματώδη Βακτήρια –Είναι υπεύθυνα για την διόγκωση ιλύος που καθιστούν αδύναμη την

Μικροοργανισμοί στην ενεργό Ιλύ

Στη διαδικασία ενεργούς ιλύος, μικροοργανισμοί αναμιγνύονται με υγρά απόβλητα. Έρχονται σε επαφή με τις αποσυνθέσιμες ουσίες που βρίσκονται εκεί και τις τρέφονται μ΄αυτές. Πρόσθετα τα βακτηρίδια αναπτύσσουν ένα κολλώδες στρώμα λάσπης γύρω από την κυτταρική τους μεμβράνη που τα καθιστά ικανά να συσσωματωθούν για να σχηματίσουν ιλύ ή ενεργό ιλύ η οποία τότε αποχωρίζεται από την υγρή της φάση. Κατακάθεται δηλαδή. Η επιτυχής απομάκρυνση των ρύπων από το νερό εξαρτάται από την αποδοτικότητα της κατανάλωσης της οργανικής ύλης και την ικανότητά τους να συσσωματώνονται, για να σχηματίσουν βιο-μεμβράνες και για να «αποσυνδεθούν» από τον ρευστό όγκο. Τα χαρακτηριστικά της συσσωμάτωσης (κροκίδωσης) των μικροοργανισμών της αδρανοποιημένης λάσπης τους επιτρέπουν να σχηματίζουν στερεές μάζες αρκετά μεγάλες για να κατακαθίσουν στον πυθμένα της λεκάνης απόθεσης. Κι όσο τα χαρακτηριστικά της κροκίδωσης της λάσπης βελτιώνονται, τόσο βελτιώνεται η απόθεση άρα και η επεξεργασία των αποβλήτων.

Μετά την δεξαμενή αερισμού, το μείγμα μικροοργανισμών και αποβλήτων (υγρά αιωρήματα) χύνεται μέσα σε μια λεκάνη απόθεσης ή δεξαμενή καθίζησης όπου η ιλύς κατακάθεται. Μέρος του όγκου της ιλύος ανακυκλοφορεί συνεχώς από την δεξαμενή καθίζησης προς αυτή του αερισμού, καθώς η επιστρεφόμενη ενεργός ιλύς (Returned Activated Sludge) (RAS), γυρνάει στην λεκάνη αερισμού για να εξασφαλίσει επαρκείς ποσότητες μικροοργανισμών οι οποίοι οφείουν να διατηρούνται  στην δεξαμενή αερισμού. Οι μικροοργανισμοί αναμιγνύονται και πάλι με τα εισερχόμενα λύματα όπου επανεργοποιούνται για να καταναλώσουν οργανικές θρεπτικές ύλες. Έτσι γίνεται επανεκκίνηση της διαδικασίας.

Η μέθοδος ενεργού ιλύος, κάτω από κατάλληλες συνθήκες, είναι πολύ αποδοτική. Απομακρύνει το 85 με 95% των στερεών και μειώνει το βιοχημικώς απαιτούμενο οξυγόνο (BOD) κατά το ίδιο περίπου ποσοστό. Η αποδοτικότητα του συστήματος αυτού εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, μεταξύ των οποίων είναι οι κλιματικές συνθήκες και τα χαρακτηριστικά των αποβλήτων. Τοξικά απόβλητα που εισέρχονται στο σύστημα επεξεργασίας μπορεί να διαταράξουν την βιολογική δραστηριότητα. Απορρίμματα υψηλής περιεκτικότητας σε σαπούνι και απορρυπαντικά μπορούν να προκαλέσουν υπερβολικό αφρισμό και έτσι να προκαλέσουν προβλήματα αισθητικής ή δυσλειτουργίας . Σε περιοχές που συνδυάζονται βιομηχανικά και αστικά απόβλητα τα βιομηχανικά απόβλητα πρέπει συχνά να προεπεξεργάζονται προκειμένου να απομακρυνθούν τα τοξικά χημικά συστατικά τους πριν διοχετευθούν στην διαδικασία επεξεργασίας μέσω ενεργού ιλύος. Παρόλα αυτά, η μικροβιολογική επεξεργασία των αποβλήτων είναι μακράν η πιο φυσική και αποτελεσματική διαδικασία για την απομάκρυνση των ρύπων από το νερό.

Υπάρχουν πέντε κύριες ομάδες μικροοργανισμών οι οποίοι βρίσκονται κατά κανόνα στην λεκάνη αερισμού της διαδικασίας ενεργού ιλύος:

Βακτήρια –Αερόβια βακτήρια που απομακρύνουν οργανικά θρεπτικά συστατικά.

Πρωτόζωα-Απομακρύνουν και χωνεύουν διάσπαρτα βακτήρια και αιωρούμενα σωματίδια.

Μετάζωα-Κυριαρχούν σε συστήματα μεγαλύτερης ηλικίας περιλαμβανομένων και των ρηχών λιμνών (υγροτόπων).

Νηματώδη Βακτήρια –Είναι υπεύθυνα για την διόγκωση ιλύος που καθιοστούν αδύναμη την απόθεση και θολή τηνεκροή)

Φύκη και μύκητες-Οι μύκητες είναι παρόντες στις αλλαγές του PH και την λάσπη μεγάλης ηλικίας.

Τα βακτήρια είναι κυρίως υπεύθυνα για την απομάκρυνση των οργανικών θρεπτικών από τα απόβλητα.

 Τα πρωτόζωα παίζουν κρίσιμο ρόλο στην διαδικασία απορρύπανσης με την απομάκρυνση και χώνευση ελευθέρως πλεόντων διασκορπισμένων βακτηρίων και άλλων αιωρουμένων σωματιδίων. Αυτό βελτιώνει την καθαρότητα της απορροής των λυμάτων. Όπως τα βακτήρια, κάποια πρωτόζωα χρειάζονται οξυγόνο, κάποια απαιτούν λίγο οξυγόνο, και πολύ λίγα μπορούν να επιβιώσουν χωρίς οξυγόνο.

Οι τύποι των πρωτοζώων που παρουσιάζοντα μας δίνουν κάποια ένδειξη της λειτουργίας του συστήματος επεξεργασίας η οποία ταξινομείται ως εξής.

Αμοιβάδες-(από 250 έως 750μ) Επιδρούν λίγο πάνω στην επεξεργασία & εξαλείφονται ως ποσότητα με την ελάττωση της τροφής. (1μ=0,001mm)

 









Μαστιγοφόρα (Flagellates) -( από 1,5 mm (Noctiluca) μέχρι 3μ) Τρέφονται με διαλυτά οργανικά θρεπτικά συστατικά

Βλεφαριδοφόρα (Ciliates) –(από 10μ έως 4 mm) Καθαρίζουν το νερό απομακρύνοντας αιωρούμενα βακτήρια.

Πλέοντα βλεφαριδοφόρα (20 έως 100μ)( Ciliates; Free-swimming)  απομακρύνουν ελεύθερα-διασκορπισμένα βακτήρια

Βαδίζοντα (βόσκοντα) βλεφαριδοφόρα (υπότριχα)( Crawling ciliates μέγεθος από 20 έως 400 µ).-Κυριαρχούν στην ενεργό ιλύ/καλή επεξεργασία.

Στάσιμα βλεφαριδοφόρα (άμισχα) Ciliates; Stalked (sessile) (είναι αποικίες τριών ἐως 400 μικροοργανισμών)  -Κυριαρχούν στο τέλος της διαδικασίας

 Τα μετάζωα είναι πολυκύτταροι οργανισμοί οι οποίοι είναι μεγαλύτεροι από τα περισσότερα πρωτόζωα και σχετίζονται πολύ λίγο με την απομάκρυνση του οργανικού υλικού από τα απόβλητα. Αν και τρώνε βακτήρια, τρώνε και φύκη και πρωτόζωα. Τα μετάζωα επικρατούν κυρίως σε συστήματα ιλύος μεγάλης ηλικίας (εκτεταμένος αερισμός και συστήματα επεξεργασίας διά υγροτόπων). Παρότι η συνεισφορά τους στην επεξεργασία δι’ ενεργού ιλύος είναι μικρή, η παρουσία τους φανερώνει τις συνθήκες του συστήματος επεξεργασίας.

Απαντώνται τρία κύρια μετάζωα τα συστήματα ενεργού ιλύος.

απόθεση και θολή την εκροή)

Φύκη και μύκητες-Οι μύκητες είναι παρόντες στις αλλαγές του PH και την λάσπη μεγάλης ηλικίας.

Τα βακτήρια είναι κυρίως υπεύθυνα για την απομάκρυνση των οργανικών θρεπτικών από τα απόβλητα.

 Τα πρωτόζωα παίζουν κρίσιμο ρόλο στην διαδικασία απορρύπανσης με την απομάκρυνση και χώνευση ελευθέρως πλεόντων διασκορπισμένων βακτηρίων και άλλων αιωρουμένων σωματιδίων. Αυτό βελτιώνει την καθαρότητα της απορροής των λυμάτων. Όπως τα βακτήρια, κάποια πρωτόζωα χρειάζονται οξυγόνο, κάποια απαιτούν λίγο οξυγόνο, και πολύ λίγα μπορούν να επιβιώσουν χωρίς οξυγόνο.

Οι τύποι των πρωτοζώων που παρουσιάζοντα μας δίνουν κάποια ένδειξη της λειτουργίας του συστήματος επεξεργασίας η οποία ταξινομείται ως εξής.

Αμοιβάδες-(από 250 έως 750μ) Επιδρούν λίγο πάνω στην επεξεργασία & εξαλείφονται ως ποσότητα με την ελάττωση της τροφής. (1μ=0,001mm)

Μαστιγοφόρα (Flagellates) -( από 1,5 mm (Noctiluca) μέχρι 3μ) Τρέφονται με διαλυτά οργανικά θρεπτικά συστατικά

Βλεφαριδοφόρα (Ciliates) –(από 10μ έως 4 mm) Καθαρίζουν το νερό απομακρύνοντας αιωρούμενα βακτήρια.

Πλέοντα βλεφαριδοφόρα (20 έως 100μ)( Ciliates; Free-swimming)  απομακρύνουν ελεύθερα-διασκορπισμένα βακτήρια

Βαδίζοντα (βόσκοντα) βλεφαριδοφόρα (υπότριχα)( Crawling ciliates μέγεθος από 20 έως 400 µ).-Κυριαρχούν στην ενεργό ιλύ/καλή επεξεργασία.

Στάσιμα βλεφαριδοφόρα (άμισχα) Ciliates; Stalked (sessile) (είναι αποικίες τριών ἐως 400 μικροοργανισμών)  -Κυριαρχούν στο τέλος της διαδικασίας

 Τα μετάζωα είναι πολυκύτταροι οργανισμοί οι οποίοι είναι μεγαλύτεροι από τα περισσότερα πρωτόζωα και σχετίζονται πολύ λίγο με την απομάκρυνση του οργανικού υλικού από τα απόβλητα. Αν και τρώνε βακτήρια, τρώνε και φύκη και πρωτόζωα. Τα μετάζωα επικρατούν κυρίως σε συστήματα ιλύος μεγάλης ηλικίας (εκτεταμένος αερισμός και συστήματα επεξεργασίας διά υγροτόπων). Παρότι η συνεισφορά τους στην επεξεργασία δι’ ενεργού ιλύος είναι μικρή, η παρουσία τους φανερώνει τις συνθήκες του συστήματος επεξεργασίας.

Απαντώνται τρία κύρια μετάζωα τα συστήματα ενεργού ιλύος.

Τροχόζωα(Rotifers) –(μήκους  0.1–0.5 mm) Καθαρίζουν τις απορροές και είναι τα πρώτα που επηρεάζονται από τοξικά φορτία.

Νηματοειδή (Nematodes) (κατά κανόνα πάχους  5  μέχρι 100 µm και  μήκους 0.1 έως 2.5 mm) Τρέφονται με βακτήρια, μύκητες, μικρά πρωτόζωα και άλλα νηματοειδή.

 

Βραδύπορα (Αρκούδα του νερού) [Tardigrades (water bear)]  Επιβιώνουν σε περιβαλλοντικές ακρότητες και τοξική ευαισθησία (0.3 έως 0.5 mm μήκος, αν και μεγαλύτερα είδη μπορεί να φτάσουν και τα  1.2 mm)

Νηματοφόρα  βακτήρια (Filamentous bacteria) (από 0.8 έως 5 μ σε πλάτος και από  5 σε > 500 μ σε μήκος) . απαντώνται όταν οι συνθήκες λειτουργίας αλλάξουν δραστικά. Τα βακτήρια αυτά αναπτύσσονται σε μακρά νήματα τα οποία αρχίζουν  να κερδίζουν πλεονέκτημα. Αλλαγές στη θερμοκρασία, pH, DO, ηλικία της λάσπης, ή ακόμη τις ποσότητες από διαθέσιμα θρεπτικά όπως άζωτο, φωσφόρος, έλαια και λίπη μπορούν να επηρεάσουν αυτά τα βακτήρια. Η επικράτηση των νηματοφόρων βακτηρίων σ΄ένα σύστημα επεξεργασία δι΄ενεργούς ιλύος μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στην απόθεση της λάσπης. Κατά καιρούς υπερβολικοί αριθμοί νηματοφόρων μικροοργανισμών παρεμβαίνουν στην απόθεση των κροκίδων και η ιλύς γίνεται ογκώδης. Αυτή η διογκωμένη λάσπη αποτίθεται αδύναμα και αφήνει πίσω μια θολή απορροή. Κάποιοι νηματώδεις μικροοργανισμοί πιθανόν να προκαλέσουν αφρισμό στην λεκάνη αερισμού και δεξαμενές καθιζήσεως.

Φύκη και μύκητες (Algae and fungi) οι οποίοι είναι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί και γενικά δεν προκαλούν προβλήματα στο σύστημα επεξεργασίας με ενεργό ιλύ, αν και η παρουσία τους στο σύστημα επεξεργασίας συνήθως φανερώνουν προβλήματα σχετιζόμενα με αλλαγές στο pH και παλαιότερη λάσπη.