مقدمه
همانطور که می دانیم آب عامل حیات می باشد و زندگی انسان، حیوانات و گیاهان بدون آب ممکن نمی باشد. تمام انواع فعالیتهای انسان مستلزم مصرف نوعی آب از نظر کیفیت شیمیایی می باشد.
آب های مصرف شده در زندگی ما به نحوی به منآبع اولیه خود برگشت داده می شوند ولی اغلب آبی که پس از کاربرد به منآبع طبیعی برگردانیده می شود واقعا همان آب اولیه نمی باشد و انتقال دهنده انواع و اقسام ناخالصی ها می باشد. با توجه به اینکه آب بصورت کالای تقریبا رایگان در اختیار انسان قراردارد، بشر در نگهداری آن و آلوده نکردنش سعی کافی و لازم را مبذول نمی نماید و تنها وقتی که برای تهیه آب با خصوصیات معین با مشکلاتی مواجه گردید به اهمیت آن بیشتر خواهد اندیشید.
از دیرباز می دانند که آب های طبیعی قادرند مواد آلی و آلوده کننده ای را که از طریق تخلیه فاضلاب و پسآب دریافت می کنند، تحت تاثیر میکروارگانیسم ها اکسیدکننده و نتیجه این عمل مصرف اکسیژن محلول آبها می باشد. اگر مصرف اکسیژن محلول = از جانشین شدن آن انجام پذیرد، بسرعت مقدار اکسیژن آنها تقلیل یافته و در چنین‌آبهایی نه تنها موجودات آبی مثل ماهی که نخواهد توانست زندگی نماید بلکه در اکثر مصارف این آبها قآبل استفاده نبوده و یا تبدیل آنها با روشهای تصفیه به آب با مشخصات مورد نظر بقدری پر خرج خواهدبود که تصفیه و تبدیل آنها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد.
یکی از مهمترین عوامل آلوده کننده آب ها فضولات و پسآب می باشد بطوری که تخمین زده اند هر متر مکعب فاضلاب تصفیه نشده می تواند 40 تا 60 متر مکعب آب را به شدت آلوده نماید. بطوری که اگر اکسیژن این آبها بسرعت تامین نشود، در هیچ مصرفی آب آلوده شده قآبل استفاده نخواهدبود.
متاسفانه افزایش شهرنشینی و پیشرفتهای صنعتی نه تنها باعث بالارفتن میزان مصرف آب گردیده بلکه میزان آلودگی آبها را افزایش داده است. مخصوصا که با گذشت زمان به علت کاربرد دهها محصول شیمیایی جدید در زندگی روزمره و ورود آنها در فاضلاب شهری و تخلیه فاضلاب شهری و تخلیه فاضلاب در آبها و یا مصرف هزاران ترکیب جدید شیمیایی در صنایع و تخلیه. آنها به جریانها از طریق پسآبها موضوع آلودگی آبها را پیچیده تر ساخته است. در کشاورزی مدرن نیز با مصرف انواع کودها و مواد دفع آفات گیاهی و حشره کش ها همیشه قسمتی از این ترکیبات بصورت فاضلاب شستشوی زمین های زراعی و یا محصولات کشاورزی به جریانهای آب سرازیر می گردد.
همانطور که گفتیم آب بصورتی تقریبا رایگان در اختیار بشر قرارداده شده و ساده ترین وسیله انتقال دور ریختنی های اجتماعات می باشد در بعضی نقاط انسانها بدون توجه به مسائل بهداشتی و بدون توجه به اینکه آبی که در محلی به انواع آلودگی آغشته شده در پایین تر به عنوان منبع آب آشامیدنی مورد استفاده قرارمی گیرد. حتی زباله های حاصل از فعالیت روزانه را در آب تخلیه می نمایند.
دریاها اکثرا دریافت کننده مقادیر قآبل توجهی نفت و پسآب های صنعتی هستند و مصیبتهایی که در اثر وجود نفت در آبها در سواحل کشورها از نظر مرگ و میر ماهیها و پرندگان و غیرقآبل استفاده شدن سواحل موجود آمده یکی و دو تا نیستند. از جمله در سواحل ژاپن به علت تخلیه پسآب کارخانه ای کلیه ماهی های دریا تا مسافت دوری به علت وجود سموم زیاد در پسآب آلوده و مسموم شدند. بطوری که در عرض چند روز مجبور شدند این ماهیهای مسموم را به منظور دورساختن از دسترس مردم صید و معدوم نمایند.
یا در 1960 بود که تخلیه پس آبهایی که شدیدا آلوده به فلزات سنگینی مثل روی- سرب- کادمیوم بودند و مصرف آبهای آلوده در کشاورزی باعث گردید که اولا برنجهایی که با این آبهای آلوده آبیاری شده از رشد باز ایستند.
ثانیا: افرادی که از آب آلوده به عنوان منبع آب آشامیدنی استفاده کردند به نوعی ناراحتی استخوان که در اثر آن استخوانها نازک و شکسته می گردید،دچار شدند.
بعدها معلوم گردید هردوی این ناراحتی ها بعلت سرب و کادمیوم زیاد موجود در آب آلوده بوده است. تقریبا 7 یا 8 سال پیش بود که در شمال ایران به علت تخلیه پسآب کارخانه آبکاری فلزات که محتوی مقادیر زیادی سیانور- کرم- مس – روی و بعضی دیگر از فلزات سنگین بود، حدود دو میلیون ماهی تلف شدند و شاید در بعضی نقاط صنعتی هنوز این گونه ضایعات بدون سر و صدا به علت تخلیه پسآب در آبها اتفاق می افتد.
آب های زیرزمینی نیز مخصوصا در شهرهای بزرگی که سیستم جمع آوری و تخلیه فاضلاب ندارند در اثر تماس فاضلابهای دفع شده در زمین بشدت آلوده می شوند واین موضوعی است که در شهر تهران به وضوح مشهود می باشد و در حال حاضر کمتر آب زیرزمینی پیدا می شود که از آلودگی ناشی از دفع سنتی فاضلاب مصون مانده باشد و حتی در سالهای اخیر به غلظت قآبل توجهی از فلزات سنگین در این آبها برخورده اند.
انتقال بیماریهای گوناگون از طریق آب آلوده هزاران سال است که بزرگترین مشکل برای آدمی محسوب شده و هنوز هم متاسفانه این موضوع یکی از مهمترین مسائل آلودگی آبها را تشکیل می دهد. افزایش مداوم تقاضای انرژی نتیجه اش این شده که در بعضی آبها آلودگی حرارتی به مقدار زیاد بالا رفته و در نتیجه بعلت سرعت فعل و انفعالات زیستی در اثر افزایش حرارت تغییرات مهمی در حیات آبی تحمیل گردیده است و چه بسا این تعییرات باعث مرگ و میر ماهی ها که عملا غذای انسان می باشد، شده است.
پیش بینی کرده اند که اگر تمام فاضلابها و پسآبها را که از تصفیه به آبهای طبیعی تخلیه نمایند تمام آبها آلوده خواهدشد و این خود نوید فاجعه ای است که انسان در آینده به علت آلودگی آبها با آن مواجه است و این بلایی است که انسان به دست خود به آن مبتلا گردیده و یا جریمه ای است که به علت مدرن شدن زندگی می پردازد.
بدیهی است تخلیه فاضلاب تصفیه شده به آنها باعث تقلیل اکسیژن محلول به میزان کمتر از تخلیه فاضلاب تصفیه نشده خواهد گردید و آبی که فاضلاب تصفیه شده دریافت می کند، سریعتر عمل اکسیژن گیری و جبران تقلیل آن راانجام خواهدداد. بعلاوه میزان آلودگی این گونه آبها در حدی نخواهدبود که نتوانیم از آنها در مصارف شرب- صنعت و کشاورزی استفاده نماییم.
توجه کافی به کلیه مطالبی که تاکنون بیان گردید،نتیجه می دهد که:
اولاً: تصفیه فاضلاب علاوه بر اینکه آلودگی های محیط را به میزان وسیعی کاهش می دهد،فاضلابهای تصفیه شده را با اطمینان می توانیم در آبها یا زمین تخلیه کنیم.
ثانیا:فاضلاب تصفیه شده به طریق بیولوژیکی براحتی می تواند مصارفی در کشاورزی و یا صنعتی به عنوان آب خنک کننده در مراکز تولید نیرو داشته باشد.
ثالثا: بقایای موادی که انسان مصرف کرده است و به صورت مواد دفعی داخل فاضلاب گردیده در روشهای تصفیه بصورت لجن فعال زائد بعد از عملیات هضم لجن به عنوان کود بسیار مناسب و مطمئن برای بارووری زمین های زراعتی قآبل مصرف خواهدبود.
به عنوان مثال در صورتی که قسمتی از فاضلاب تهران جمع آوری و تصفیه و به عنوان آبیاری زمین های کشاورزی مورد استفاده قرارگیرد،خواهیم توانست هزاران هکتار زمین در دشت تهران و دشت ورامین را زیر کشت برده و با این عمل علاوه بر مسائل اقتصادی از نظر تولید محصولات کشاورزی از خراب شدن ساخت = به علت نفوذ فاضلاب در زمین و از آلوده شدن آبهای زیرزمینی پرارزش و بسیاری مسائل دیگر جلوگیری کرده باشیم.
میکروبیولوژی فاضلاب
میکروارگانیسم های موجود در محیط آبی (آب یا فاضلاب) مجموعه ای از موجودات ریز جانوری و گیاهی هستند که در انواع ویروس ها، باکتریها، تک یاخته ها و پریاخته ها ، قارچها و جلبک ها، کیفیت میکروبی نمونه های آب و فاضلاب را تعیین می کنند. گروهی از آنها بیماری زا بوده و از طریق مصارف گوناگون آب به اشکال بیماریزای مستقیم و غیرمستقیم موجب بیماری و ناخوشی می شوند.
دسترسی از میکروارگانیسم های محیط آبی توانایی ایجاد مزاحمت در صنایع آب، سیستم های انتقال آب و فاضلاب و مخازن نگهداری آب را داشته و در نتیجه بسیاری از آنها ناخواسته و مزاحمند.
تعدادی از میکروارگانیسم ها نیز از نظر فرایندهای تصفیه بیولوژیکی اهمیت می یآبند و حضور و فعالیتشان در این گونه موارد ضروری و حمایتی می باشد.
آزمایشهای میکروبیولوژیکی از نظر نوع موجودات مورد مطالعه و نیز با توجه به هدف از بررسی کیفیت منآبع آب و فاضلاب گوناگونی بسیار دارند که از میان آنها آزمایش های تعیین کیفیت باکتربیولوژیکی بدلیل اهمیت بیشتر بویژه از جهت بیماریزایی به عنوان شاخص های میکروبی آن مورد بحث قرار می گیرند.
اهمیت بیماریهای مرتبط با آب بویژه انواع مختلف توسط آب آشامیدنی سبب شده که بررسی کیفیت آب از نظر میکروارگانیسم های بیماریزای موجود در آن جایگاه ویژه ای در آزمایشهای کیفی آب و فاضلاب بیآبد.
نخستین هدف این بررسی ها، تعیین میزان آلودگی آب به فاضلابهای انسانی است زیرا عوامل بیماریزای موجود در روده انسان و دیگر جانوران خونگرم می توانند به آب راه یافته و به طور مستقیم و غیرمستقیم انسان را بیمار سازند. با اینکه تعیین حضور باکتریهای بیماریزا در آب امکان پذیر است ولی تفکیک و شناسایی بسیاری از آنها غالبا پیچیده بوده و دستیآبی به نتایج کمی در اندازه گیریها مشکل می باشد.
بنآبراین برای ارزیآبی کیفیت آب از جهت آلودگی به اینگونه عوامل بیماری زا از شیوه ای غیرمستقیم و مبتنی بر شناسایی و تعیین گروهی خاص از باکتریها که بنام باکتریهای شاخص نامیده می شود،استفاده می گردد.
به منظور انتخآب شاخص های مناسب باکتری های گروه کلی فرم که معمول ترین میکروارگانیسم های طبیعی روده انسان و دیگر جانوران خونگرم می باشند، به عنوان معیارهای بهداشتی آن پیشنهاد شده اند. هرچند که تجربیات نشان داده است که آنها برای این منظور بهترین و کاملترین نمی باشند.
کل کلیفرمهای باکتریهای گرم منفی هستند که می توانند ظرف 24 تا 48 ساعت در دمای 35 تا 37 لاکتوز را تخمیر کرده و اسید، گاز ، آلدئید تولید نمایند.
این گروه سیتوکروم اکسید از منفی بوده و قادر به تولید اسپور نمی باشد.
کلی فرمهای مدفوعی یا کلی فرمهای گرما دوست زیر گروهی از باکتریهای کلی فرم بوده که ضمن دارآبودن تمام ویژگیهای گروه اصلی،در دمای بالاتر (44 تا 5/44 درجه سانتیگراد) رشد بهتری داشته و می توانند از تیرپتوفان ایندول تولید کنند.
باکتریهایی که تمام ویژگیهای اشاره شده را دارند تحت عنوان اشیرشیا کلی شناخته می شوند.
تایید حضور اشیرشیا کلی به وسیله روشهای دقیق تر صورت می گیرد.
میکروبیولوژی لجن فعال:
روند لجن فعال یک روند بیولوژیکی است. لجن فعال انواع مختلفی از میکروارگانیسم ها تشکیل شده است که کشت مخلوط یا mixed culture نامیده می شود. آزمایشات میکروبیولوژیکی لجن فعال برای تعیین طبیعت فیزیکی فلوک های لجن فعال و انواع ارگانیسم های رشته ای مفید است.
آزمایشات میکروسپکوپیک لجن، ته نشین و اختصاصات چسبندگی لجن را تعیین می کنند. شما نه تنها باید انواع میگروارگانیسم های موجود در حوض هوادهی را بشناسید بلکه باید بدانید چگونه محیط مناسب برای رشد میکروارگانیسم ها را فراهم کنید. هرچه بیشتر درباره میکروبیولوژی بدانیم، میکروارگانیسم ها را بهتر کنترل خواهیم کرد.
نمونه برداری:
نمونه مایع مخلوط لجن فعال باید در نقاطی که خوب هم زده می شود یا از نقطه خروجی حوضچه هوادهی یا از کانال بین حوض هوادهی و حوض ته نشین برداشته شود.
نمونه مخلوط باید از زیر سطح، بدون هیچ کف یا مواد شناور برداشته شود. اگر لجن فعال دارای کف است،باید یک نمونه از کف آن بطور جداگانه از نقاط زیر برداشته شود. از سطح نقطه انتهایی حوض هوادهی، از سطح کانال بین حوض هوادهی و ته نشینی و از سطح حوضچه ته نشینی ثانوی.
باید توجه کرد که نمونه برداشت شده از زیر سطح عاری از کف باشد. اگرچه کف ها می توانند بقدری لخت با ویسکوزیته زیاد باشد که ورود آنها به داخل بطری نمونه برداری دشوار باشد به همین منظور آنها نباید رقیق شوند زیرا یکی از مشاهداتی که ممکن است اهمیت داشته باشد، رآبطه بین فراوانی ارگانیسم های رشته ای در کف با ارگانیسم های مایع مخلوط است که با یکدیگر مقایسه می شوند.
برخی از روندهای تعدیل شده لجن فعال نظیر Step-feed و تثبیت تماسی stabilization contact که بیش از یک حوض هوادهی دارد، لجن فعال در تمام حوضچه ها اغلب، فلوک ها و ارگانیسم های رشته ای با اختصالات مشآبه دارد. بنآبراین اغلب نیازی به نمونه برداری از هر دو حوضچه نیست و برداشت نمونه از نقطه انتهایی حوضچه هوادهی کافی است. یک استثناء برای این سیستم ها وجود دارد و آن این است که اگر شرایط در حوضچه های هوادهی متفاوت باشد، برای مثال در سیستم لجن فعال با سکانس هوازی و بی هوازی اختصاصات فلوک ها ممکن است در لجن هر دو حوضچه متفاوت باشد. برای سیستم های دو مرحله ای لجن فعال نظیر مرحله کربنی لجن و مرحله نیتریفیکاسیون یک نمونه از حوض هوادهی هر مرحله برای تعیین اختصاصات ساختار فلوک و طبیعت ارگانیسم های رشته ای ضروری است. در همه موارد باید توجه داشت که برای انجام آزمایشات روتین میکروبیولوژیکی نمونه همواره باید از نقطه معین برداشته شود. نقاط نمونه برداری را معین می کنیم.