الانتفاخ هو عبارة عن حالة تبدأ عندها الكتلة الحيوية المنشطة (الحمأة المنشطة) بزيادة حجمها بدون زيادة في الوزن. هناك العديد من الأسباب التي تفسر حدوث هذه الظاهرة و المؤشرات كلها تدل على أن السبب قد يكون نمو البكتريا الخيطية عند توافر الشروط لذلك أو قد يكون السبب هو إنتاج طبقة بيولوجية أشبه بالطين بحيث تمنع المواد الصلبة (الحمأة) ضمن المزيج السائل من الالتصاق و الترسّب (الشكل 1).
الشكل (1) يبين عدم ترسيب عينة الحمأة المنتفخة
على الدوام تمّ اعتبار أن البكتريا الخيطية من النوع (Sphaerotilus natans) (انظر الشكل 2) هي المسؤولة عن جميع حالات انتفاخ الحمأة. لكن و بعد العديد من البحوث و الدراسات فقد تبين أن هذه البكتريا هي نوع واحد من خمسة وعشرين نوعا” من البكتريا الخيطية المسؤولة عن انتفاخ الحمأة.
الشكل (2) بكتيريا Sphaerotilus natans
في عام 1981 قام العالمان الألمانيان Eikelboom و van Buijsen بالتوصل إلى طريقة بيولوجية مبتكرة تسمح بسهولة بتحديد هوية الكائنات الدقيقة. و من بعدهم (1993) جاء العديد من العلماء الذين طوروا هذه الطريقة و منهم Jenkins و Richard و Daigger. و الأمر الأكثر أهمية أن هؤلاء العلماء وحدوا جهودهم و عملوا معا” للإجابة على معرفة السبب الذي يحفز بكتريا خيطية معينة على النمو ضمن ظروف معينة و ما هي أنواع هذه البكتريا الخيطية. و بواسطة هذا التعاون تم تحديد سبب ظهور حالات الانتفاخ الخاصة التي تصيب الحمأة مع تحديد أنواع البكتريا الخيطية المسؤولة. و أصبح بإمكاننا اليوم و كنتيجة مباشرة لجهود أولئك العلماء في تحديد نوعية الحمأة المنتفخة معرفة نوعية الحمأة المنتفخة و معرفة البكتريا المسببة و ذلك من مظهر الحمأة المنتفخة. و بهذا يتمكن مشغلو محطات المعالجة من تعديل الظروف التي أدت لنشوء ظاهرة انتفاخ الحماة مما يساعد على التخلص منها. كما درس أولئك العلماء حالات انتفاخ الحمأة الناتجة عن الطبقة البيولوجية (الطينية) التي تمنع تندف البكتريا و ترسبها الجيد. بينت الدراسات أن الطبقة الطينية تنتج عن عدم توازن المغذيات (نتروجين و فوسفور) ضمن نظام المعالجة. فلا تستطيع الكائنات الدقيقة الحصول على النتروجين اللازم لإنتاج البروتينات أو على الفوسفور اللازم لتنظيم الطاقة الخلوية. لذلك فإن إضافة الامونيا و حمض الفوسفور لحوض التهوية يؤدي للتحكم بالحمأة المنتفخة بسبب تلك الطبقة الطينية البيولوجية. بعض أحواض التهوية التي تظهر فيه الحمأة المنتفخة مبينة بالأشكال (3 و 4)
الشكل (2) طفو حمأة منتفخة ضمن حوض تهوية
الشكل (3) حمأة منتفخة ضمن حوض تهوية بمهوي سطحي
إن العوامل الرئيسية التي لها دور في نشوء ظاهرة انتفاخ الحمأة بسبب البكتريا الخيطية تتضمن: الاكسجين المنحل DO، تركيز النتروجين و الفوسفور، باهاء المياه pH، تركيز الكبريتيد، نوع المواد العضوية (BOD).
· تركيز الأكسجين المنحل DO
هناك أربعة أنواع من البكتيرية الخيطية التي تنمو و تتكاثر عند تراكيز منخفضة للأكسجين المنحل ضمن أحواض التهوية. ثلاثة منها تشاهد بحالة عمر حمأة قليل أو متوسط (Type 1701, S.natans, Haliscomenobacter hydrossis ) و أما النوع الرابع (Microthrix parvicella ) فيشاهد عند عمر حمأة طويل. و جميع هذه الأصناف يمكن التحكم بها و منع نموها بزيادة تركيز الأكسجين المنحل بحوض التهوية.
· نقص المغذيات (N-P):
إن البكتريا الخيطية التي تنمو بسبب نقص تركيز النتروجين ضمن السائل الممزوج (بدون أو مع وجود نقص بتركيز الفوسفور) تتضمن الأنواع التالية (Thiothrix spp., type 0041 and type 0675 ). و غالبا” ما تتراكم طبقة طينية بيولوجية رقيقة على سطوح الكائنات الدقيقة بالتزامن مع نمو هذه المتعضيات. و بإضافة الأمونيا أو حمض الفوسفور لحوض التهوية يمكن التحكم بهذه الأنواع من البكتريا الخيطية.
· pH منخفض:
إن انخفاض درجة pH المياه الملوثة ضمن حوض التهوية يؤدي إلى تكاثر الـفطريات(Fungi )، و هذا يلاحظ عند بشكل خاص عند دخول مياه ملوثة ذات pH منخفض، كما يلاحظ عندما تكون القلوية الطبيعية للمياه الملوثة منخفضة. و يتم التحكم بالفطريات بتحويل دخول المياه الملوثة ذات pH المنخفض عبر هدار الخروج إلى خارج المحطة أو عبر إضافة القلويات إلى نظام المعالجة.
· الكبريتيد (Sulfide)
تقوم بعض أنواع البكتريا الخيطية مثل ( Thiothrix spp, Type 021N, Beggiatoa spp., Type 0914) بأكسدة الكبريتيد إلى كبريت عنصري و تساهم بدمجه ضمن الخلية البكتيرية. لذلك فإن و جود الكبريتيد ضمن المياه الملوثة الداخلة بتراكيز عالية سيحفز نمو هذه الأنواع البكتيرية. يمكن التحكم بهذه الأنواع البكتيرية عبر إزالة الكبريتيد كيميائيا”.
· نوع المواد العضوية (BOD)
قد تكون المواد العضوية سهلة و سريعة التحول البيولوجي مثل السكريات و المواد ذات السلسلة الكربونية القصيرة، و بذلك فإن هذه المواد العضوية تؤدي إلى التكاثر و النمو السريع لبعض أنواع البكتريا الخيطية مثل:
(S.natans, Thiothrix spp., H. hydrossis, Nostocoida limicola, Type021N, Type1851).
إن تخفيض عمر الحمأة بزيادة معدل سحب الحمأة الفائضة و إضافة حوض انتقائي (Selector) يسهم في التحكم بهذه البكتريا و بشكل خاص (N. limicola and type 1851 ).
و أما بحالة تواجد مواد عضوية بطيئة و صعبة التأكسد البيولوجي، فإن البكتريا التي تستخدمها من أجل نموها فهي ( Types 0041, 0092, and 0675 and M. parvicella ). و هذه البكتريا أيضا” تتواجد بكثرة في الأنظمة التي تعمل على إزالة المغذيات بيولوجيا” و خصوصا” في الأنظمة التي تعمل على تشغيل أحواض التهوية بالمزج الكامل.
يمكن التحكم بهذه الأنواع من البكتريا عبر تخفيض عمر الحمأة أو بجعل نظام العمل ضمن المحطة على مبدأ التدفق الدفعي ( Plug Flow ) أو بالحفاظ على تركيز منتظم للأكسجين المنحل ضمن حوض التهوية. و لا ينفع هنا استخدام الحوض الانتقائي الأنوكسيك (Anoxic selector) و يقصد بالأنوكسيك بالحوض الذي لا يحوي أكسجين منحل إنما يحوي أكسجين ضمن المركبات الكيميائية مثل النترات و النتريت.
و تجدر الإشارة إلى أن حوض التهوية بنظام المزج الكامل (Complete Mixing) يفاقم من ظهور مشاكل انتفاخ الحمأة باستثناء حالة الأنظمة التي تستقبل المياه الملوثة الصناعية ذات الحمولات الكبيرة. لذلك ينح باستعمال هذا النوع من أحواض التهوية إن أمكن. كما أن الخطأ في تحديد نوعية الحمأة الخيطية المسببة للإنتفاخ يفاقم أيضا” من المشكلة. و معروف أيضا” أن عدم ثباتية الحمولات و التدفقات الداخلة للمحطة تساعد في نشوء انتفاخ الحماة المنشطة.
ملاحظة: جميع محتويات الموقع ذات حقوق محفوظة و لايسمح بإعادة النشر أو الاستخدام إلا بعد أخذ إذن مدير الموقع حصريا” تحت طائلة المسؤولية.