Atıksu arıtma tesisinin havalandırma tankında, hareketli bir "mikroskobik yemek şehri" yatıyor. Burada Michelin yıldızlı şefler, yemek dağıtım kuryeleri yok ve hatta hazır "kutu yemekler" bile nadir bulunuyor. Aktif çamurdaki ototrofik mikroorganizmalar, bu mutfak merkezindeki en alışılmadık "yemek yiyenler" - diğerleri atık sudaki organik kalıntılar için hevesle yarışırken, inatla kendi çabalarına güveniyor, "hava ve taştan" enerji çıkarıyor ve inorganik maddeyi ustaca bir "Çin ve Batı lezzetleri ziyafetine" dönüştürüyorlar. Bugün, bu "kendi kendine yeten yemek krallarının" atık suda "zor zamanları" nasıl "zengin ikinci nesil" yaşamına dönüştürdüğünü ortaya çıkaracağız.
Size biraz arka plan bilgisi vererek başlayayım: Aktif çamur, basitçe ifade etmek gerekirse, milyarlarca mikroorganizmadan oluşan bir "çevre dostu ekip". Nihai görevleri, kirleticileri parçalayarak atık suyu arıtmaktır. Bu ekip iki ana gruba ayrılır: heterotrofik mikroorganizmalar, atık sudaki kolayca bulunabilen organik madde (nişasta, protein ve yağ gibi) üzerinde ziyafet çekme konusunda uzmanlaşmış "obur yiyicilerdir" - büyük bir iştahla ziyafet çekerler. Bu arada, ototrofik mikroorganizmalar, doğal olarak bir "mutfak tutkunu" ile donatılmış ve sadece o "artık yemekleri" küçümseyen "sert çekirdekli zanaatkarlardır". Başkalarının artıklarına güvenmeyi reddediyor ve ham maddeleri kendileri tedarik ederek sıfırdan "organik ziyafetler" hazırlamayı ısrarla sürdürüyorlar. Onların kibirli olduğunu mu düşünüyorsunuz? Hayır, "yiyecek için rekabet etmeye gerek duymama" süper gücünü geliştirdiler. Atık suyun "kaynak rekabeti" ortamında, kendilerini beslemede bir "kendi kendine yeterlilik" yolu açtılar.
Kendi kendine yeten mikroorganizmalar arasındaki "en üst düzey gurmeler" söz konusu olduğunda, nitrit bakterileri ailesi şüphesiz tacı alıyor - bu küçük adamlar, pişirmek için "inorganik oksidasyon" sanatında mükemmel olan "çamurun kimyasal şefleri". Merak edebilirsiniz: inorganik madde mi? Buna taşlar, amonyak ve sülfitler gibi "sert çekirdekli" şeyler dahil değil mi? Bizim için tatsız olan şey, aslında nitrit bakterilerinin gözünde en lezzetli ham maddedir - hatta "Buda duvardan atlar"dan bile daha cazip.
Nitrifiye edici bakteri ailesinde, iki temel "şef" vardır: amonyak oksitleyici bakteriler ve nitrit oksitleyici bakteriler. Bunlar, bir restorandaki meze ve ana yemek şefleri gibi, net tanımlanmış rollere sahip "mükemmel ikilidir". İlk olarak ortaya çıkan, atık sudaki amonyak azotunu (NH3) bir "meze" olarak ele alma "imza becerisine" sahip amonyak oksitleyici bakterilerdir. Bu amonyak azotunu küçümsemeyin - atık suda yüksek konsantrasyonda değildir, ancak keskin bir "tuvalet kokusu" taşır. Heterotrofik bakteriler bundan kaçınma eğilimindedir, ancak amonyak oksitleyici bakteriler bunu bir hazine olarak değerlendirir. Vücudunun içindeki "oksidaz araçlarını" kullanarak, amonyak azotunu kademeli olarak "parçalar ve oksitler". Bu işlem, bir çakmakla doğal gaz yakmak gibidir - açık alev olmasa da, sürekli enerji salar ve bu da onların "pişirme yakıtı" olarak hizmet eder.
Ancak amonyak oksitleyici bakterilerin "mutfak becerileri" meze aşamasında durur. Amonyak azotunu nitrit (NO2-) haline getirdikten sonra, kendi açlık ve susuzluklarını giderirler, ardından kalan "yarı mamul ürünü" nitriti "iyi kardeşleri" nitrit oksitleyici bakterilere devrederler. Bu "ana yemek ustası" daha da zorludur, çünkü nitriti daha da oksitleyerek nitrata (NO3-) dönüştürebilir ve başka bir enerji dalgası salabilir. Bütün bu zahmete sadece kendi faydaları için mi katlandıklarını düşünüyorsunuz? Hayır, bu inorganik bileşikleri oksitlerken, aynı zamanda gizlice "yan bir işle uğraşıyorlar" - havadan gelen karbondioksiti (CO2) "un" olarak kullanarak ve atık sudan su (H2O) ve inorganik tuzları (potasyum, fosfor ve demir gibi) "baharat" olarak toplayarak, vücutlarında glikoz ve proteinleri "organik lezzetlere" dönüştürüyorlar. Bu işlem, diğerleri mantu için yarışırken, zaten buğday yetiştirmiş, un öğütmüş ve çörek pişirmiş, mikrobiyal dünyada bir "kendi kendine yeterlilik tavanına" ulaşmış olmalarıyla eşdeğerdir.
Daha da etkileyici olan şey, bu "usta şefler" olan nitrifiye edici bakterilerin özellikle "dayanıklı" olmasıdır. "Pişirme verimlilikleri" özellikle yüksek olmasa da - 1 gram organik madde sentezlemek onlarca hatta yüzlerce gram amonyak azotunun oksitlenmesini gerektirebilir - "iddiasız ve rekabetçi olmayan" doğaları üzerinde gelişirler. Aktif çamurda, heterotrofik bakteriler atık sudaki organik maddeyi neredeyse tükettiğinde, acıkırlar ve hatta "yiyecek için rekabet etmeye" başvururlar. Bu arada, nitrifiye edici bakteriler, atık sudaki artık amonyak azotu ve havadaki karbondioksiti kullanarak inorganik maddeyi kendi besinlerine dönüştürerek, yavaş yavaş "sonuçları mükemmelleştirmek için yavaş çalışabilirler".
Tıpkı bir yemek festivalinden sonra, diğer herkes yerden atıştırmalık kırıntılarını toplarken, onların yerine yerinde "hava ve taşları" bir ziyafete dönüştürmek için kendi araçlarını çıkarmaları gibi. Bu tür bir hayatta kalma bilgeliği gerçekten hayranlık uyandırıcı.
Nitrifiye edici bakterilerin "kimyasal pişirme okuluna" ek olarak, aktif çamurda başka bir grup ototrofik "gurme" daha var - siyanobakteriler ve mor sülfür bakterileri gibi "güneş ışığı şefleri" olarak adlandırılabilen fototrofik ototrofik mikroorganizmalar. Ancak, havalandırma tankındaki ışık bol olmadığı ve havalandırma sisteminden gelen sürekli çalkalanma sessiz bir güneş banyosunun tadını çıkarmayı zorlaştırdığı için, atık su arıtma tesislerindeki rolleri nitrifiye edici bakterilerden daha az belirgindir. Yine de, bu zorluklara rağmen, "olumlu bir zihniyet ve yetenekli ellerle" mükemmel sonuçlar elde ediyorlar. Minimum ışıkla bile, atık sudaki hidrojen sülfür (H2S) ve demir iyonları (Fe²⁺) gibi "özel malzemelerle" birleştiğinde, "Fotosentez 2.0 modunu" etkinleştirebilirler. Sıradan bitkiler, ışık enerjisiyle organik madde sentezlemek için karbondioksit ve su kullanırken, bu süreçte oksijen salarken, bu fototrofik ototrofik mikroorganizmalar daha gerçekçidir. Suyu hidrojen sülfür ile değiştirebilir, ışığı karbondioksit ve hidrojen sülfürü organik maddeye dönüştürmek için kullanabilir ve aynı anda hidrojen sülfürden kükürt çıkararak, bunu vücutlarında elementel kükürt parçacıkları olarak depolayabilirler. Bu, aynı anda "stok yaparken" yemek pişirmek gibidir.
Bu sahneyi hayal edebilirsiniz: havalandırma tankının köşesinde, hafif bir ışık huzmesi parlar ve mavi bakteriler hemen "enerjik" hale gelir, "fotosentetik kanatlarını" (fotosentetik katmanlar) birbiri ardına yayarlar, tıpkı güneş panelleri tutan, güneşlenen ve şarj olan bir grup "küçük şef" gibi, kanalizasyondaki keskin kokulu hidrojen sülfürü "soya sosu" ve karbondioksiti "pirinç" olarak değerlendirirler. Şiddetli bir operasyonla, lezzetli bir "organik yemek" yaparlar ve ayrıca kötü kokulu kirletici hidrojen sülfürü tedavi ederler - yemek yeme sorununu çözer ve çevresel KPI'yi başarırlar, bu da sadece "kuru pirinç işinde gecikme yok" modelidir.
Ancak, bundan bahsetmişken, bu ototrofik mikroorganizmalar "son derece yetenekli" olsalar da, "öteki dünya" değiller. "Organik yemekler" yaparken, aynı zamanda bazı "eser element baharatlarına" - yemek pişirmek için kullandığımız tuz ve MSG'ye eşdeğer olan, kanalizasyondan emilen demir, manganez ve çinko gibi minerallere - ihtiyaç duyarlar. Onlar olmadan, yaptıkları "yemeğin" tadı olmayacak ve mikroorganizmalar kendi başlarına büyüme göstermeyeceklerdir. Ve onların "pişirme ritmi" özellikle yavaştır. Heterotrofik bakterilerin bir öğün yemesi sadece birkaç saat sürerken, nitrifiye edici bakterilerin "vücutlarını büyütmek için yeterince yiyip içmeleri" birkaç gün hatta haftalar sürebilir. Bu nedenle aktif çamurda, yiyecek için rekabet etmek zorunda olmasalar da, heterotrofik bakteriler tarafından "yanlışlıkla zarar görmekten" kaçınmak için (sonuçta, heterotrofik bakteriler bol miktarda bulunur ve hızla çoğalır, bazen yaşam alanlarını işgal ederler) yine de düşük profilde gelişmeleri gerekir.
Ancak bu 'yavaş tempolu aşçıları' küçümsemeyin, onlar atık su arıtma tesislerinin 'görünmez kahramanlarıdır'. Düşünün, kanalizasyondaki amonyak azotu büyük bir sorundur. Tedavi edilmezse, nehre deşarj edildiğinde su kütlesinin ötrofikasyonuna yol açabilir, bu da çok sayıda alg patlamasına ve balık ve karidesleri zehirleyebilen kırmızı gelgitlere neden olur. Ve nitrifiye edici bakteriler gibi "kimyasal şefler" grubu, amonyak azotunu kademeli olarak nitrata dönüştürebilir, daha sonra denitrifikasyon bakterileri tarafından azota dönüştürülür ve havaya deşarj edilir, atık sudaki "toksik atığı" etkili bir şekilde "zararsız bir gaza" dönüştürür. Onlar olmasaydı, atık su arıtma tesisi "denitrifikasyon" görevini tamamlayamazdı ve nehir suyumuz uzun zaman önce "yeşil çorbaya" dönüşebilirdi.
Daha da ilginç olan şey, bu ototrofik mikroorganizmaların özellikle 'birleşik' olmasıdır. Nitrifiye edici bakterilerin iki "ustası" - amonyak oksitleyici bakteriler ve nitrit oksitleyici bakteriler - asla "yalnız savaşmaz", her zaman bir araya gelerek bir "nitrifiye edici bakteri topluluğu" oluştururlar. Amonyak oksitleyici bakteriler tarafından üretilen nitrit, nitrit oksitleyici bakteriler için "yiyecek" olur; Ve nitrit oksitleyici bakteriler nitrit yerler, bu da çevrede nitrit birikimini önleyebilir ve bunun karşılığında amonyak oksitleyici bakterileri korur (yüksek nitrit konsantrasyonları amonyak oksitleyici bakteriler için toksiktir). Bu "sen pişir, ben bulaşık yıkarım, sen üret, ben tüketirim" şeklindeki örtülü anlayış, mikrobiyal toplulukta sadece bir "model çift"tir. Şaşırtıcı değil, atık suda kendilerini sağlam bir şekilde kurabilmeleri ve kuru gıda endüstrisinde "her zaman yeşil ağaçlar" olmaları.
Bazen bu mikro dünya 'pirinç yiyenlere' gerçekten hayranlık duyuyorum: gözleri, ağızları ve hatta beyinleri yok, ancak ihtiyaç duydukları 'ham maddeleri' doğru bir şekilde bulabiliyorlar, inorganik maddeleri organik maddelere dönüştürmek ve atık suyu temiz ve kuru suya dönüştürmek için en ilkel kimyasal reaksiyonları kullanıyorlar. Heterotrofik bakteriler gibi gördükleri her şeyi yemiyorlar, ancak "kendileri yapıp iyi beslenmekte" ısrar ediyorlar. Diğerleri yiyecek için yarışırken, sessizce "pişirme becerilerini" geliştiriyorlar ve sonuçta aktif çamurun "mikro yemek şehrinde" vazgeçilmez bir yer işgal ediyorlar.
Aslında, bunu düşündüğünüzde, bu ototrofik mikroorganizmaların "kuru gıda felsefesi" öğrenmeye değer: dış "hazır kaynaklara" güvenmiyorlar, ancak kendi "temel becerilerini" geliştiriyorlar, kendi yetenekleri aracılığıyla değer yaratıyorlar, sadece kendi "yiyecek sorunlarını" çözmekle kalmıyor, aynı zamanda tüm ekosisteme (atık su arıtma tesisleri) katkıda bulunuyorlar. Onlar, atık suda sessizce çalışan, görkem arayan değil, kendi kendine yeterlilik, kararlılık ve güvenilirlik arayan bir grup zanaatkar gibidirler.
Bu nedenle, bir dahaki sefere bir atık su arıtma tesisinin yanından geçerken ve hafif "dezenfektan kokusu" alırsanız, havalandırma tankındaki o ototrofik mikroorganizmaları düşünebilirsiniz - amonyak azotunu oksitlemekle, organik madde sentezlemek için güneşlenmekle veya büyük bir öğün yapmak için akranlarıyla "işbirliği" yapmakla meşgul olabilirler. Bu önemsiz 'mikro pirinç aşçıları', atık suda kendi benzersiz yollarıyla kendi kendine yeterliliğin efsanesini yazıyorlar ve aynı zamanda 'pişirme becerilerini' kullanarak su çevremizi koruyorlar. Bu aktif çamurdaki "kendi kendine yeten kuru pirinç krallarına" selam olsun, sonuçta "hava ve taşları" bir ziyafete dönüştürebilirler. Tüm mikrobiyal topluluğa baktığımızda, bunu yapabilen tek onlar!
