مـنـتـديــات الــبـــاحـــث
هل تريد التفاعل مع هذه المساهمة؟ كل ما عليك هو إنشاء حساب جديد ببضع خطوات أو تسجيل الدخول للمتابعة.

* ميكروبيولوجي مياه الصرف الصحي ومعالجته

اذهب الى الأسفل

* ميكروبيولوجي مياه الصرف الصحي ومعالجته Empty * ميكروبيولوجي مياه الصرف الصحي ومعالجته

مُساهمة  طارق فتحي الأحد نوفمبر 30, 2014 12:58 pm

ميكروبيولوجي مياه الصرف الصحي
تنقية المياه
المياه هي المصدر الشائع والمحتمل الأكثر أهمية للأمراض المعدية ويمكن أيضاً أن تكون مصدر التسمم المستحث كيميائياً. هذا لأن مصدر مياه واحد غالباً يخدم أعداد كبيرة من البشر, كما على سبيل المثال, في المدن الكبيرة. كل واحد في هذه الظروف يجب أن يستخدم المياه المتوفرة, والمياه الملوثة لها إمكانية نشر الأمراض إلى كل الأفراد المتعرضين. تنقية المياه لذا العامل الوحيد الأكثر أهمية لضمان الصحة العامة. الطرق المستخدمة بشكل عام لتقييم جودة المياه تعتمد على تقنيات كيميائية وميكروبيولوجية معيارية. بالإضافة إلى إجراءات التنقية الكيميائية والفيزيائية, برامج تنقية ومعالجة المياه تستخدم الكائنات الحية الدقيقة لتمييز, إزالة, وتحلل الملوثات.

1. الصحة العامة وجودة المياه
حتى المياه التي تبدو نظيفة وشفافة بشكل مثالي ربما تلوّث بالكائنات الحية الدقيقة الممرضة وقد تشكل خطر جدي على الصحة. من غير العملي فحص المياه لكل كائن حي ممرض قد يكون موجود, وكائنات حية دقيقة غير ممرضة قليلة بشكل عام مقبوله, ولا يمكن تجنبها حتى صعبة, في إمدادات المياه. ومع ذلك, إمدادات المياه يمكن أن تفحص عن وجود كائنات حية دقيقة مؤشرة معينة, وجود أي منها يشير إلى تلوث محتمل بالممرضات.

البكتيريا القولونية (الكوليفورمات) coliforms وجودة المياه
مؤشر واسع الاستخدام لتلوث المياه الميكروبي هي مجموعة الكوليفورم من الكائنات الحية الدقيقة. الكوليفورمات هي مؤشر مفيد لتلوث المياه لأن العديد منها تقيم في القناة المعوية للبشر والحيوانات الأخرى في أعداد كبيرة. لذا, وجودها في المياه يدل على تلوث برازي. الكوليفورمات تعرف كبكتيريا عصوية الشكل, غير مكونة للأبواغ, سالبة لصبغة جرام, هوائية اختيارية والتي تخمر اللاكتوز مع تشكيل غاز خلال 48 ساعة عند 36 م°. هذا التعريف ساري المفعول لمجموعة الكوليفورم يتضمن كائنات حية دقيقة غير مرتبطة تصنيفياً. العديد من الكوليفورمات, مع ذلك, أعضاء من مجموعة البكتيريا المعوية. على سبيل المثال, مجموعة الكوليفورم تتضمن الغير مؤذي عادةً إنتيروباكتر Enterobacter, إيشيريشيا كولاي Escherichia coli, كائن حي معوي شائع وممرض عرضي, وكليبسيللا نيموني Klebsiella pneumoniae, كائن معوي ممرض أقل شيوعاً.
بشكل عام, وجود الكوليفورمات الكلي, خصوصاً إي. كولاي, في عينة الماء يدل على تلوث برازي وتجعل الماء غير صالح للاستهلاك البشري. عندما تفرز في الماء, الكوليفورمات في نهاية المطاف تموت, لكن لا تموت بسرعة كبعض الممرضات. الكوليفورمات والممرضات تتصرف بشكل مشابه أثناء تنقية المياه.

الاختبار للكوليفورمات وايشيريشيا كولاي
عدة إجراءات تستخدم لاختبار الكوليفورمات وايشيريشيا كولاي في عينات المياه. كل الاختبارات تقدر نمو الكائنات الحية المستعادة من عينات المياه. طرق شائعة لتعداد العينات تتضمن إجراء العدد الأكثر احتمالاً (MPN) وإجراء غشاء الترشيح (MF). إجراء MPN يستخدم وسط غذائي سائل في أنابيب اختبار التي تضاف لها عينات مياه الشرب. النمو في أوعية الوسط الغذائي يدل على تلوث ميكروبي لإمداد المياه. لإجراء MF, على الأقل 100 مل من عينة الماء تمر عبر غشاء ترشيح معقم, تحصر أي بكتيريا على سطح الغشاء. الغشاء يوضع على طبق وسط غذائي من أزرق الميثيلين – ايكوسين (EMB), التي هي انتقائية للكوليفورمات. بعد التحضين, مستعمرات الكوليفورم تعد, ومن هذه القيم يمكن أن تحسب عدد الكوليفورمات في عينة الماء الأصلية.
طرق بيئات انتقائية حديثة يمكن أن تكشف ليس فقط الكوليفورمات الكليه, لكن يمكن أيضاً أن تميز بشكل محدد إي. كولاي في نفس الوقت. صممت كاختبارات ركيزة محددة, هي بشكل عام أسرع وعادةً أكثر دقة من اختبارات آجار EMB الأقدم. اختبارات الركيزة المحددة تستند على قدرة الكوليفورمات وإي. كولاي على تأييض ركائز معينة. على سبيل المثال, كل الكوليفورمات بما في ذلك إي. كولاي, تؤيض 4-methylumbelliferyl-β-D-galactopyranoside (MUGal) باستخدام الإنزيم β-galactosidase. إذا الكوليفورمات موجودة في العينة, MUGal يؤيض لإنتاج منتج فلوروسينتي مرئي تحت الأشعة فوق البنفسجية. لتمييز الكوليفورمات الكلية من إي. كولاي, تفاعل إنزيم - ركيزه آخر يستخدم في نفس الوقت. سلالات إي. كولاي لكن ليس كل الكوليفورمات الأخرى تنتج الإنزيم β-glucuronidase, الذي يؤيض indoxyl β-D-glucuronide (IBDG) إلى مركب أزرق. المركب الأزرق يلوّن فقط مستعمرات إي. كولاي النامية. نتيجة لذلك, مستعمرات إي. كولاي تتألق وتكون أيضاً زرقاء غامقة, وهذا يميزها من مستعمرات الكوليفورمات الأخرى. الاختبار يستخدم طريقة غشاء الترشيح وبيئة تحتوي على كلا MUGal و IBDG (تسمى بيئة MI). المرشح يغطى على آجار MI, يحضّن, ويفحص خلال 48 ساعة للمستعمرات الزرقاء (إي. كولاي) والمستعمرات المشعة (الكوليفورمات الكلية).
في أنظمة إمداد مياه الشرب المنظمة بشكل جيد, اختبارات الكوليفورمات وإي. كولاي يجب أن تكون سلبية. اختبار ايجابي يدل على أنه حدث عطل في نظام التنقية أو التوزيع. معايير مياه الشرب في الولايات المتحدة محددة تحت قانون مياه الشرب الآمنة, والذي يوفر إطار لتطوير معايير مياه الشرب. لتقنية MF, ترشح عينات من 100 مل. لتعتبر آمنه, عدد بكتيريا الكوليفورم في عينات مياه الشرب يجب أن لا يتجاوز أيّاً من المستويات التالية: 1) 1 لكل 100 مل كمتوسط حسابي لكل العينات المفحوصة لكل شهر, 2) 4 لكل 100 مل في أكثر من عينة واحدة عندما أقل من 20 عينة تفحص لكل شهر, 3) 4 لكل 100 مل في أكثر من 5% من العينات عندما 20 عينة أو أكثر تفحص كل شهر. مرافق المياه تقدم تقرير نتائج اختبار الكوليفورم إلى وكالة حماية البيئة الأمريكية, وإذا لم تكن تلبي المواصفات المطلوبة, المرافق يجب أن تخطر العامة وتأخذ خطوات لتصحيح المشكلة. العديد من المجتمعات الصغيرة وحتى المدن الكبيرة أحياناً تفشل في الإيفاء بهذه المواصفات.

الصحة العامة وتنقية مياه الشرب
حالات الأمراض المنتقلة بالمياه في البلدان المتطورة حالياً منخفضة للغاية ومن الصعب التقدير بشكل مباشر تأثير تطبيقات المعالجة الحديثة. معظم العدوى المعوية في البلدان المتطورة لم تعد منتقلة بالمياه ولكن بالغذاء, مصدر شائع رئيسي آخر للعدوى. الإجراءات الفعالة لمعالجة المياه, مع ذلك, لم تطبق حتى القرن العشرين.
طرق بيئة عد الكوليفورم طورت وتبنيت في حوالي 1905م. في ذلك الوقت, تنقية المياه كانت مقتصرة على الترشيح لتقليل العكارة. بالرغم من أن الترشيح أنقص بشكل ملحوظ العبأ الميكروبي للمياه, العديد من الكائنات الحية الدقيقة مازالت تعبر من خلال المرشحات. في حوالي 1910, الكلور دخل حيز الاستخدام كمطهر لإمدادات المياه الكبيرة. غاز الكلور مطهر عام فعال ورخيص لمياه الشرب, واستخدامه سريعاً يقلل من حالات الأمراض المنتقلة بالمياه.
تحسينات رئيسية في الصحة العامة في الولايات المتحدة, بدأت قرابة أوائل القرن العشرين, كانت بشكل كبير بسبب تأسيس إجراءات جديدة لمعالجة المياه استخدمت في نطاق واسع, مصانع معالجة مياه الشرب ومياه الصرف الصحي المشغلة للعامة. فعالية الترشيح والكلورة روقبت باختبار الكوليفورم. هندسة الأعمال العامة وعلم الأحياء الدقيقة كانت المساهمات الأكثر أهمية للتقدمات المثيرة في الصحة العامة في الدول المتطورة في القرن العشرين.

معالجة المياه العادمه ومياه الصرف الصحي
المياه العادمه هي مياه الصرف المنزلية والمخلفات الصناعية السائلة التي لا يمكن أن يتخلص منها في أشكال غير معالجة إلى البحيرات أو الجداول بسبب اعتبارات جمالية, بيئية, اقتصادية, واعتبارات الصحة العامة. معالجة المياه العادمه تعتمد على الاستخدام الصناعي للكائنات الحية الدقيقة للتحويل الحيوي. المياه العادمه تدخل مصنع معالجة, وبعد المعالجة, المياه المتدفقة - مياه المخلفات المعالجة المطلقة من منشئات معالجة المياه العادمه - هي مناسبة للإطلاق إلى المياه السطحية مثل البحيرات والجداول أو إلى منشئات تنقية مياه الشرب.
المياه العادمه ومياه الصرف الصحي
المياه العادمه من مياه الصرف الصحي المنزلية والمصادر الصناعية لا يمكن أن يتخلص منها في أشكال غير معالجة إلى البحيرات أو الجداول. مياه الصرف الصحي هي مخلفات سائلة ملوثة بمواد براز الحيوانات والبشر. المياه العادمه بشكل عام تحتوي مركبات عضوية وغير عضوية يحتمل أن تكون ضارة بالإضافة إلى الكائنات الحية الدقيقة الممرضة. معالجة المياه العادمه يمكن أن تستخدم عمليات فيزيائية, كيميائية, بيولوجية (ميكروبيولوجية) لإزالة أو إبطال مفعول الملوثات.
في المتوسط, كل شخص في الولايات المتحدة يستخدم 100 - 200 جالون من المياه كل يوم للغسيل, الطبخ, الشرب, التصريف. المياه العادمه المجمعة من هذه النشاطات يجب أن تعالج لإزالة الملوثات قبل أن يمكن إطلاقها إلى المياه السطحية. حوالي 1600 منشأة معالجة مملوكة للقطاع العام تعمل في الولايات المتحدة. معظم هذه صغير للغاية, تعالج 1 مليون جالون (3.8 مليون لتر) أو أقل من المياه العادمه كل يوم. بشكل جماعي, هذه المصانع تعالج حوالي 32 بليون جالون من المياه العادمه يومياً. مصانع المياه العادمه عادةً مبنية لتتعامل مع المخلفات الصناعية والمنزلية. المياه العادمه المنزلية تتكون من مياه الصرف الصحي, "المياه الرمادية" (المياه الناتجة من الغسيل, الاستحمام, الطبخ), والمياه العادمه من تجهيز الغذاء.
المياه العادمه الصناعية تتضمن السائل المطلق من صناعات البتروكيميائيات, مبيدات الآفات, الغذاء والألبان, المواد البلاستيكية, المواد الصيدلانية, المواد المعدنية.المياه العادمه الصناعية قد تحتوي مواد سامة, بعض المصانع مطالبة من قبل وكالة حماية البيئة الأمريكية أن تمهد لمعالجة التصريفات السامة أو الملوثة بشدة قبل أن تدخل مصانع المعالجة. المعالجة المسبقة قد تتضمن عمليات ميكانيكية تزال فيها الأنقاض الكبيرة. ومع ذلك, بعض المياه العادمه تمهد للمعالجة بيولوجياً أو كيميائياً لإزالة المواد عالية السمية مثل السيانيد, المعادن الثقيلة مثل الزرنيخ, الرصاص, الزئبق, أو المواد العضوية مثل الأكريلاميد, أترازين (مبيد حشائش), والبنزين. هذه المواد تحول إلى أشكال أقل سمية بالمعالجة بالمواد الكيميائية أو الكائنات الحية الدقيقة القادرة على إبطال مفعول, أكسدة, ترسيب, تبخير هذه المخلفات. المياه العادمه المعالجة مسبقاً يمكن بعد ذلك أن تطلق إلى مصانع المعالجة.
معالجة المياه العادمه ومتطلب الأكسجين البيوكيمائي
هدف منشئات معالجة المياه العادمه هو تقليل المواد العضوية وغير العضوية فيالمياه العادمه إلى المستوى الذي لا يدعم النمو الميكروبي ولإزالة المواد السامة الأخرى. فعالية المعالجة تعبر من ناحية الانخفاض في متطلب الأكسجين البيوكيميائي (BOD), الكمية النسبية للأكسجين الذائب المستهلك من قبل الكائنات الحية الدقيقة إلى الأكسدة الكاملة لكل المادة العضوية وغير العضوية في عينة المياه. التراكيز العالية من المواد العضوية وغير العضوية في المياه العادمه تؤدي إلى BOD مرتفع.
القيم المثالية للمياه العادمه المنزلية, بما في ذلك مياه الصرف الصحي, تقريباً 200 وحدة من BOD. للمياه العادمه الصناعية, على سبيل المثال, من مصادر مثل مصانع الألبان, القيم يمكن أن تصل إلى 1500 وحدة من BOD. مصنع معالجة فعال للمياه العادمه يقلل تراكيز BOD المرتفعة إلى أقل من 5 وحدات BOD في المياه المعالجة النهائية. منشئات معالجة المياه العادمه تصمم لمعالجة مياه الصرف الصحي منخفضة BOD والمياه العادمه الصناعية مرتفعة BOD.
المعالجة هي عملية متعددة الخطوات توظف عدد من العمليات البيولوجية والفيزيائية المستقلة. معالجات أولية, ثانوية, وأحياناً ثلاثية توظف لتقليل الملوثات الكيميائية والبيولوجية في المياه العادمه, وكل مستوى من المعالجة يوظف تقنيات أكثر تعقيداً.
المعالجة الأولية للمياه العادمه
المعالجة الأولية للمياه العادمه تستخدم فقط طرق فصل فيزيائية لفصل المواد العضوية وغير العضوية الجزيئية والصلبة من المياه العادمه. المياه العادمه التي تدخل مصنع المعالجة تمر عبر سلسلة من المشابك والحواجز والتي تزيل الأجسام الكبيرة. النفايات السائلة تترك لعدة ساعات للسماح للمواد الصلبة بالاستقرار في قاع خزان الفصل.
البلديات التي توفر فقط معالجة أولية تطلق مياه ملوثة للغاية مع BOD مرتفع إلى الممرات المائية المجاورة لأن تراكيز مرتفعة من المادة العضوية المعلقة والذائبة والمغذيات الأخرى تبقى في المياه عقب المعالجة الأولية. هذه المغذيات يمكن أن تسبب نمو ميكروبي غير مرغوب فيه, وانخفاض جودة المياه بشكل أكبر. لذا, معظم مصانع المعالجة توظف معالجات ثانوية وحتى ثلاثية لإنقاص المحتوى العضوي للمياه العادمه قبل الإطلاق إلى ممرات المياه الطبيعية. عمليات المعالجة الثانوية تستخدم الهضم الميكروبي الهوائي واللاهوائي لمواصلة تقليل المغذيات العضوية في المياه العادمه.
المعالجة الثانوية اللاأكسجينيه للمياه العادمه
المعالجة الثانوية اللاأكسجينيه للمياه العادمه تتضمن سلسلة من التفاعلات التخميرية والهضمية المنفذة من قبل بدائيات نواة مختلفة تحت ظروف لاأكسجينيه. المعالجة اللاأكسجينيه تستخدم نموذجياً لمعالجة المياه العادمه التي تحتوي كميات كبيرة من المادة العضوية غير الذائبة (وبالتالي لها BOD مرتفع جداً) مثل مخلفات الألياف والسيلولوز من مصانع الأغذية والألبان. عملية التحلل اللاأكسجينيه نفسها تنفذ في خزانات مغلقة كبيرة تسمى هاضمات الحمأة أو مفاعلات حيوية. العملية تتطلب نشاطات جماعية لأنواع مختلفة عديدة من بدائيات النواة.
أولاً, كائنات لاهوائيه تستخدم أنزيمات بوليسكارايديز, بروتيز, ليبيز لهضم الجزيئات الكبيرة والنفايات المعلقة إلى مكونات ذائبة. هذه المكونات الذائبة بعد ذلك تخمر لإنتاج خليط من الأحماض الدهنيه, غاز الهيدروجين, وثاني أكسيد الكربون؛ الأحماض الدهنيه تخمر أكثر بواسطة بكتيريا syntrophic لتنتج الاسيتيت, ثاني أكسيد الكربون, غاز الهيدروجين. هذه المنتجات بعد ذلك تستخدم كركائز بواسطة الآركيا المولدة للميثان, تخمر الاسيتيت لتنتج الميثان وثاني أكسيد الكربون, المنتجات الرئيسية من معالجة مياه الصرف الصحي اللاأكسجينيه. الميثان يحرق أو يستخدم كوقود لحرارة وطاقة مصنع معالجة المياه العادمه.
المعالجة الثانوية الهوائية للمياه العادمه
المعالجة الثانوية الهوائية للمياه العادمه تستخدم تفاعلات هضمية تنفذ من قبل الكائنات الحية الدقيقة تحت ظروف هوائية لتعالج المياه العادمه التي تحتوي تراكيز منخفضة من المواد العضوية. بشكل عام, المياه العادمه التي تنشأ من مصادر سكنية يمكن أن تعالج بفعالية باستخدام المعالجة الهوائية فقط . أنواع مختلفة من عمليات التحلل الهوائية تستخدم لمعالجة المياه العادمه, لكن طرق مرشح التقطر والحمأة المنشطة هي الأكثر شيوعاً. مرشح التقطر هو قاع من الصخور المسحوقة, بسمك حوالي 2 متر. المياه العادمه تنشر على قمة الصخور وببطء تمر عبر القاع. المادة العضوية في المياه العادمه تمتص إلى الصخور, والكائنات الحية الدقيقة تنمو على سطحها المكشوف الكبير. التمعدن الكامل للمادة العضوية إلى ثاني أكسيد الكربون, أمونيا, نترات, سلفات, فوسفات يحدث في غشاء حيوي ميكروبي واسع النطاق يطوّر على الصخور.
نظام المعالجة الهوائية الأكثر شيوعاً هو عملية الحمأة المنشطة. هنا, المياه العادمه لكي تعالج تخلط وتهوّى في خزانات كبيرة. البكتيريا المكونة للوحل, بما في ذلك Zoogloea ramigera, من بين أنواع أخرى, تنمو وتشكّل تجمعات (كتل متجمعة). البروتيستا, الحيوانات الصغيرة, البكتيريا الخيطية, والفطريات تلتصق إلى التكتلات. الأكسدة بعد ذلك تستمر كما هو الحال مع مرشح التقطير. النفايات السائلة المهواة والتي تحتوي التكتلات تضخ إلى خزان حفظ أو مرسب حيث تستقر التكتلات. البعض من مادة التكتل (المسماة الحمأة المنشطة) بعد ذلك تعود إلى المهوية كلقاح لمياه مخلفات جديدة, والبقية تضخ إلى هاضم الحمأة اللاأكسجيني أو تزال, تجفف, وتحرق أو تستخدم للتخصيب.
المياه العادمه عادةً تبقى في خزان الحمأة المنشطة لـ 5 - 10 ساعات, وقت قصير جداً للأكسدة الكاملة لكل المادة العضوية. ومع ذلك, أثناء هذا الوقت معظم المادة العضوية القابلة للذوبان تمتص إلى التكتل وتدمج بواسطة الخلايا الميكروبية. متطلب الأكسجين البيوكيميائي للنفايات السائلة يختزل بشكل ملحوظ (بما يصل إلى 95 %) عندما يقارن إلى المياه العادمه القادمة, معظم المادة العضوية بمتطلب أكسجين بيوكيميائي مرتفع الآن في التكتلات المستقرة. التكتلات يمكن بعد ذلك أن تنقل إلى هاضم الحمأة اللاأكسجيني للتحويل إلى ثاني أكسيد الكربون والميثان.
معظم مصانع المعالجة تطهر بالكلور النفايات السائلة بعد المعالجة الثانوية لمواصلة تقليل إمكانية التلوث البيولوجي. النفايات السائلة المعالجة يمكن بعد ذلك أن تطلق إلى الجداول أو البحيرات. في شرقي الولايات المتحدة, العديد من منشئات معالجة المياه العادمه تستخدم الأشعة فوق البنفسجية لتطهير المياه السائلة. الأوزون (O3), عامل أكسدة قوي ومبيد فعال للفيروسات وللبكتيريا, أيضاً يستخدم لتطهير المياه العادمه في أكثر من 40 مصنع في الولايات المتحدة.
المعالجة الثلاثية للمياه العادمه
المعالجة الثلاثية للمياه العادمه هي أي عملية بيولوجية أو كيموفيزيائية توظف إجراءات المفاعلات الحيوية, الترسيب, الترشيح, أو الكلورة المشابهة لتلك الموظفة لتنقية مياه الشرب. المعالجة الثلاثية تقلل بشدة تراكيز المغذيات غير العضوية, خصوصاً الفوسفات, النتريت, النترات, من النفايات السائلة النهائية.
المياه العادمه التي تستقبل معالجة ثلاثية بشكل أساسي لا تحتوي مغذيات ولا يمكن أن تدعم النمو الميكروبي واسع النطاق. المعالجة الثلاثية هي الطريقة الأكثر كمالاً لمياه الصرف الصحي المعالجة لكن لم يتم تبنيها بشكل واسع بسبب التكاليف المرتبطة بإزالة المغذيات بالكامل.
طارق فتحي
طارق فتحي
المدير العام

عدد المساهمات : 2456
تاريخ التسجيل : 19/12/2010

https://alba7th.yoo7.com

الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل

الرجوع الى أعلى الصفحة

- مواضيع مماثلة

 
صلاحيات هذا المنتدى:
لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى