میکروارگانیسم

میکروارگانیسم – قابل توجه است که بیش از شصت درصد محیط زمین به حدی کوچک هستند که تنها با میکروسکوپ قابل مشاهده میباشند ما همگی این موجودات را میکروب یا میکروارگانیسم می نامیم. پیش بینی شده است که بین دو الی سه بیلیون گونه مختلف میکروب وجود دارد که بدون آنها قادر به زندگی نمی باشیم.

غذای مصرفی ، اکسیژن مورد نیاز برای زندگی و همگی را مدیون میکروب ها هستیم

میکروب ها سبب تولید اکسیژن اتمسفر می شوند و همچنین سبب تثبیت نیتروژن در خاک می شوند که در نهایت باعث رشد گیاه و تشکیل زنجیره های غذایی ما می شوند میکروارگانیسم ها به شش گروه مختلف تقسیم می شوند و در اکثر اجسام آبی و خاکی یافت می شوند. زنجیره ی اصلی شبکه غذایی هستند که مواد مغذی برای رشد سایر میکروارگانیسم ها را فراهم می کنند

مطمئنا با قارچ آشنایی دارید، در پیتزای شما قارچ ها دیده می شوند. این قارچ ها به اندازه ای بزرگ هستند که قابل دیدن میباشند با این حال تعداد زیادی قارچ وجود دارد

 که به اندازه ای کوچک میباشند که قابل مشاهده با چشم غیر مسلح نیستند مانند برخی مخمرها و کپک ها . در واقع از مخمر برای تهیه نان و تخمیر برخی مشروبات الکلی استفاده می گردد تعداد زیادی قارچ هم وجود دارد که سبب بیماری می شوند مانند عفونت های مخمری در بدن .عموما نگاه مردم به باکتری ها بد است ، بله بسیاری از آن ها می توانند مضر باشند اما اکثر گونه های باکتریایی مفید هستند حدود صد بیلیون سلول باکتریایی وجود دارند که بر روی پوست ما و تعداد بسیار زیادی از آنها درون سیستم گوارش ما زندگی می کنند. در واقع بوی ناخوشایند بدن توسط باکتری هایی که در این مکان زندگی می کنند ایجاد میشود.

پنجاه سال اخیر را صرف کشتن همه ی باکتری ها کردیم در حالی که الان متوجه شده ایم تعداد زیادی باکتری مفید وجود دارد و فواید آن ها به تسریع سیستم ایمنی و هضم غذا کمک می کند. برخی از گونه ها ی باکتریایی به عنوان تولید کننده ی انسولین مورد مطالعه قرار گرفته اند که می توانند در آینده به عنوان جایگزین مورد استفاده قرار گیرند. اگر شما پنیردوست دارید باید از باکتری ها تشکر کنید آنها برای تولید پنیر و ماست مورد استفاده قرار می گیرند همچنین باکتری ها برای تولید گازهای زیستی مورد استفاده قرار می گیرند و جایگزینی عالی برای سوخت های فسیلی حساب می شوند. بایستی برای حاصلخیزی خاک ها هم ممنون باکتری ها باشیم زیرا گیاهان برای رشد نیاز به نیتروژن دارند، اما این نیتروژن چگونه وارد خاک می شود؟ مسلما جواب آن باکتری ها می باشند زیرا آن ها موجب فرآیندی به نام تثبیت نیتروژن می شوند .  ویروس ها واژه ی دیگری هستند که موجب می شوند تا به موارد ناخوشایندی فکر کنیم . در آینده شاید ویروس ها کاربرد های مفیدی داشته باشند. سری دیگری از میکروب های الزامی ، جلبک ها هستند که انتهای زنجیره ی غذایی را اشغال می کنند. آن ها فتوسنتز کننده هستند بدان معنا که آن ها انرژی را از خورشید می گیرند و موجب آزاد سازی اکسیژن به محیط می شوند که بسیار مهم است زیرا که از این طریق ما قادر به تنفس و زنده ماندن هستیم . از انرژی آن ها همچنین برای تولید کربوهیدرات استفاده می کنند که پایه ی بسیاری از زنجیره های غذایی را تشکیل می دهند . با وجود هفت بیلیون انسان و تریلیون ها حیوان ، جلبک ها از اجزای اصلی بستنی ها ،نوشیدنی ها، رژلب و خمیر دندان می باشند

علت این که جهان توده ای درهم برهم نمی شود این است که برای نجات زمین یک جامعه ی فوق العاده از میکرو ارگانیسم ها وجود دارد . میکروب ها که در اکثر موارد باکتری ها و قارچ ها موجب تجزیه می شوند که در واقع همان تجزیه مواد آلی مانند ارگانیسم های مرده و ضایعات مواد به مواد ساده تر می باشد که بعدا از طریق بازیافت به خاک برمی گردند . نکته شایان ذکر این است که همه میکروب ها فقط محدود به مواد آلی نمی شوند آن ها می توانند تقریبا همه چیز از جمله پلاستیک ، ضایعات سمی و ….. را بخورند و مانع از تبدیل کره زمین به توده ی درهم برهم شوند . جواب ما به بحران آنتی بیوتیک ها می توانند میکروب ها باشند زیرا به قدری قدرتمند هستند که قادر به کشتن بدترین ها هستند. همه ی آنتی بیوتیک های جدید در پنجاه سال گذشته از باکتری هایی که ساکن خاک بوده اند گرفته شده است

 دانشمندان در حال تلاش و کوشش هستند تا برای از بین بردن باکتری های مضر از ویروس ها به جای آنتی بیوتیک ها استفاده کنند

میکرواورگانیسم ها و باکتری ها که باکتری متداول ترین گونه میکرواورگانیسم یا میکروب میباشد نقش اصلی را در روش های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب دارند. همچنین در سایر فرایند های تصفیه مانند تصفیه هوا از میکروارگانیسم ها استفاده می گردد. مهمترین انواع میکروارگانیزم ها شامل باکتری ، ویروس ، قارچ ، جلبک و گلسنگ می باشد. امروزه کاربرد میکروارگانیسم ها در تصفیه فاضلاب یا به عبارت دیگر کاربرد باکتری ها در تصفیه فاضلاب بخش مهمی از این صنعت را به خود اختصاص داده است.

تعریف میکروارگانیسم – تعریف میکروب

میکروارگانیسم ها ، میکروب ، ریزسازواره یا ریزاندامگان موجودات ریز میکروسکوپی با طول کمتر از یک میلی متر هستند و غالبا تک سلولی و دارای ساختمان سلولی نسبتا ساده ای می باشند.  میکروارگانیسم ها را نمیتوان با چشم غیر مسلح دید و فقط با میکروسکوپ قابل مشاهده می باشند. کلمه میکروب از دو کلمه یونانی به معنی کوچک و  زیستن ساخته شده است و به عبارتی معادل با کلمه میکروارگانیسم میباشد

تاریخچه میکروارگانیزم ها

تاریخچه شناخت میکروارگانیسم ها همزمان با پیشرفت میکروسکوپ ها توسعه پیدا کرده است. نخستین بار آنتوان وان لیونهوک از کشور هلند با میکروسکپ های ساده و بررسی آب، شیر ، خون و موارد مشابه توانست  باکتری ها را مشاهده و ترسیم کند. پس از او دانشمندان زیادی در این زمینه تحقیق کردند که مشهورترین آن ها لویی پاستور میباشد. دانشمندان تا سال های زیادی اعتقاد داشتند میکروارگانیسم ها از مواد بی جان به صورت خود به خود بوجود آمده اند تا اینکه لازارو اسپالانزانی که یک کشیش ایتالیایی بود ثابت کرد که میکروارگانیسم ها نیز همانند سایر جانوران از همنوعان خود به وجود می آیند. اولین جانداران پدید آمده در کره زمین‌ باکتری ها هستند

سلول های ( اورگانیسم و میکروارگانیسم ) پروکاریوتیک و یوکاریوتیک

میکروارگانیزم ها مثل سایر سلول های زنده به 2 دسته پروکاریوتیک و یوکاریوتیک تقسیم بندی می شود.

سلول های پروکاریوتیک : عاری از ساختار هسته ای و دیواره غشایی هستند که از جمله باکتری ها که در تصفیه فاضلاب نیز کاربرد دارند شامل  آرکئوباکتریا یا باکتری باستانی و اوباکتریا یا باکتری حقیقی می باشند 

سلول های یوکاریوتیک : دارای ساختار هسته ای و دیواره غشایی هستند که از این جمله می توان ارگانیسم های شامل پروتوزوا ، قارچ ، روتیفرها و نماتدها را نام برد که همچنین در تصفیه فاضلاب کاربرد دارند.

انواع میکروارگانسم ها

انواع میکروارگانیسم ها شامل موارد زیر می باشند:

باکتری ها

باکتری ، تک‌ زیان یا Bacterium گروهی از موجودات تک سلولی میکروسکوپی میباشند که دارای یک پوشش بیرونی نسبتا ضخیم با ساختاری ساده دارند که به گروه پروکاریوت یا همان جانداران ساده متعلق بوده و مهم‌ترین و متنوع‌ ترین میکروارگانیسم ها به شمار میروند . اولین جانداران پدید آمده در کره زمین‌ باکتری ها میباشند. بخش کوچکی از باکتری‌ ها موجب بیماری در انسان ها ، حیوانات و گیاهان میشوند و بخش اعظم آن ها برای چرخه حیات مفید بوده و بدون فعالیت آن‌ ها حیات بر روی کره زمین بهم میریزد.

ویروس ها

ویروس ها تکه ای از نوکلئیک اسید هستند که داخل پوششی از پروتئین قرار گرفته اند. ویروس ها به جهت تولید مثل وارد سلول فرد میزبان شده و ماده ژنتیک خود را داخل سلول فرد وارد کرده و با این روش فرد میزبان را دچار مریضی می کند. ویروس ها بسیار ریزتر از باکتری ها هستند و اکثر آن ها به وسیله میکروسکوپ های الکترونی قابل مشاهده میباشند.

قارچ ها

قارچ ها مثل گیاهان متحرک نیستند ، آنها دارای دیواره سلولی میباشند و برخی از آن ها اندام هایی مثل ریشه دارند. قارچ ها اما کلروفیل نداشته بخاطر همین قادر به انجام فرایند فتوسنتز نمی باشند و به عنوان موجوداتی هتروتروف توسط تجزیه مولکول های آلی انرژی خود را تامین می کنند. مهمترین نوع قارچ ها کپک ها و مخمر ها میباشند. مخمر نوعی میکروارگانیسم می باشد که به آسانی نگهداری میشود و قابلیت کشت در مقیاس بزرگ آزمایشگاهی را دارد. مخمرها در شیره میوه رشد میکند و در تولید شراب ، قند میوه را به الکل تبدیل می کند و البته نوع دیگری از مخمر باعث تبدیل الکل به اسید و ترش شدن شراب می شود. کپک ها بر روی مواد غذایی رشد و نمو می کنند و سبب فساد و غیرقابل مصرف شدن مواد غذایی می شوند. بعضی از گونه های کپک مفید بوده و در تولید برخی مواد غذایی همانند پنیر و ماکارونی استفاده میشوند

جلبک ها

جلبک ها گونه ای از گیاهان یا میکرواگانیسم های آبزی میباشند که دارای ساختمان ساده و برعکس گیاهان آلی فاقد آهن بوده و عمل فتوسنتز را نیز به خوبی انجام می دهند و اکثرا اتروتروف میباشند. براساس شکل سلول جلبک ها به دو گروه تک یاخته و پریاخته تقسیم می گردند و براساس نوع رنگیزه فتوسنتزی به 3 دسته جلبک های قرمز ، سبز و قهوه ای تقسیم می گردند.

پرتوزواها

میکروارگانیزم های تک یاخته و دارای غشاء هسته اند که برخلاف باکتری ها قادر به تغذیه از مواد جامد میباشند و در خاک و آب یافت می شوند.

گلسنگ ها

از هم زیستی میان یک قارچ و یک فتوسنتز کننده همانند جلبک سبز به وجود می آیند. بخش فتوسنتز کننده کربوهیدرات ها را به وجود می آورد و بخش قارچ مواد معدنی را تامین نموده و از فتوسنتز کننده حمایت می کند.در مقابل انجماد و خشکی گلسنگ ها مقاومت بالایی دارند و در این شرایط به خواب می روند

میکروب های موجود در آب

مهمترین میکروب هایی که در آب باید مورد توجه قرار گیرند شامل موارد زیر است :

• تعداد کل کلیفرم ها 
• باکتری های بیماری زا مثل شیگلا ، سالمونا ، اشرشیاکلی ، هلیکوباکتر، ویبریوکلرا ، کامپیلوباکتر و لپتوسپیرا
• ویروس ها
• انگل های بیماری زا

میکروب ها به علت موارد زیر وارد آب می شوند

• ورود جریان فاضلاب و شیرابه که سرمنشا از فعالیت های انسانی دارد  
• فضولات انواع حیوانات و موجودات زنده
• عبور جریان آب در سطح زمین و تماس با خاک سبب ورود میکروب به درون آب های طبیعی می شود.
• گرد و غبار موجود در هوا که وارد آب های طبیعی می گردد

انواع باکتری ها بر مبنای تغذیه

باکتری های هتروتروپیک

این نوع  باکتری به عنوان منبع انرژی جهت حرکت ، تنفس و تکثیر از مواد آلی استفاده می کند و توانایی تجزیه مواد معدنی را ندارد. اساسا باکتری های بیماری زا از نوع باکتری های هتروتروپیک هستند و شامل 3 دسته زیر می باشند.

باکتری های هوازی

برای رشد و فعالیت به اکسیژن نیازمند هستند.

باکتری های بی هوازی یا غیر هوازی حقیقی

فقط در محیط های فاقد اکسیژن قادر به رشد و فعالیت هستند.

باکتری های دوگانه زی یا غیر هوازی اختیاری

می توانند هم در شرایط حضور و هم عدم حضور اکسیژن رشد و فعالیت نمایند.

مهمترین این باکتری ها هتروتروپیک

باکتری های سولفور 

سولفوریک تولید می کنند که باعث خوردگی شدید در شبکه های انتقال آب و پساب می شود.

باکتری های  آهن

با تبدیل Fe به Fe(OH)3 سبب به وجود آمدن رنگ قهوه ای ، بو و طعم نامطلوب در آب می شوند. جهت حذف این باکتری ها بطور معمول از کلرزنی استفاده می شود.

باکتری های ازت

میکروارگانیسم های تصفیه فاضلاب

میکروارگانیسم هایی که در تصفیه فاضلاب نقش دارند شامل مواردی است که در زیر بیان شده :

• باکتری ها
• قارچ ها
• پروتوزواها
• روتیفرها
• جلبک ها

باکتری های تصفیه فاضلاب

مهمترین میکروارگانیسم ها در تصفیه فاضلاب باکتری ها می باشند. باکتری ها از طریق فاضلاب انسانی یا همان مدفوع انسانی ، آب و خاک وارد فاضلاب می شوند. مهمترین باکتری های موجود در فاضلاب بهداشتی انسانی شامل مواردی است که در زیر بیان شده .

متانوژن ها یا باکتری های متان ساز

میکروارگانیسم های رشته ای

میکروارگانیزم های رشته ای در تصفیه فاضلاب اثرات منفی دارند و عموما موجب تولید کف لزج قهوه ای شکلاتی بر روی سطح مخازن هوادهی و کفاب ( کف متلاشی شده ) روی سطح زلال سازهای ثانویه می گردند. میکروارگانیزم های رشته ای شامل 3 گروه می باشند :

• باکتری ها
• قارچ ها
• جلبک ها

باکتری های رشته ای در فاضلاب

تـاکنون حـدود سی نـوع بـاکتری رشـته ای بـه عنـوان عامل ایجادکننده بالکینـگ شـناخته شـده انـد که تقریبا ۹۰ تـا ۹۵ درصـد از مـوارد بالکینگ به دلیل گونه های مشخصی از باکتری ها می باشد که مهمترین آن ها به شرح زیر است :

Nocardia یا نوکاردیا فرم

بطور معمول به علت پایین بـودن نسـبت غـذا بـه باکتری یعنی نسبت F/M یا به عبارتی میزان بار آلی کم در فاضلاب

Nostocodia limicola

در فاضلاب هایی با غلظت های بالایی از انواع سولفیدها یا همان ترکیبات گوگردی و اسیدهای آلی و همچنین به علت کمبـود میزان نیتروژن و فسفر

Haliscomenbacter hydrosis

معمولا به علت کمبود اکسیژن به وجود می آید.

Sphaerotilus natans

بطور معمول بخاطر کمبود اکسیژن ایجاد می شود.

Microthrix parvicella

غلظت هـای زیـاد ترکیبات روغنی ، نسبت غذا به باکتری پایین و همچنین در لجن فعال با سـن طـولانی

Beggiatoa یا بژیاتوا

غلظت های بالای ترکیبات گوگردی یا همان سولفیدها

گونه های ۰۰۴۱

معمولا به علت پایین بـودن نسـبت غـذا بـه باکتری یعنی نسبت F/M یا به عبارت دیگر میزان بار آلی کم در فاضلاب

گونه های ۱۷۰۱

معمولا به علت کمبود اکسیژن ایجاد می گردد

Thiothrix

در شرایط بی هوازی ، غلظت های بالایی از انواع سولفیدها یا همان ترکیبات گوگردی رشد می کنند.

گونه های ۰۲۱n

در شرایط بیهوازی ، غلظت های بالایی از انواع سولفیدها و کمبود مواد مغذی رشد می کنند.

قارچ های رشته ای در فاضلاب

قارچ های رشته ای

بطور معمول در pH کمتر از ۶/۵ و شرایط کمبود مواد مغزی به وجود می آیند