অ্যাক্টিভেটেড স্লাজ বোঝা (I) – উৎপত্তি, গঠন, মাইক্রোবিয়াল সম্প্রদায় এবং কর্মক্ষমতা সূচক

ভূমিকা: আজ, জৈবিক চিকিত্সার নায়ক - সক্রিয় স্লাজ (বিভিন্ন অণুজীবের বাহক) সম্পর্কে জেনে নেওয়া যাক। এটি জৈবিক চিকিত্সা প্রক্রিয়াগুলিতে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, স্লাজের মধ্যে থাকা বিভিন্ন অণুজীবের মাধ্যমে বর্জ্য জল থেকে সিওডি, অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেন, মোট নাইট্রোজেন এবং মোট ফসফরাসের মতো দূষক অপসারণ করে। যারা বর্জ্য জল শোধনাগার পরিদর্শন করেছেন তারা একটি অস্পষ্ট কর্দমাক্ত গন্ধ পেতে পারেন; এটি সক্রিয় স্লাজের গন্ধ!

সক্রিয় স্লাজ প্রথম 1912 সালে যুক্তরাজ্যের ক্লার্ক এবং গেজ দ্বারা আবিষ্কৃত হয়েছিল, একটি ছোট পরীক্ষা থেকে উদ্ভূত হয়েছিল। পরীক্ষায়, বর্জ্য জলের দীর্ঘায়িত বায়ুচলাচল কাদা তৈরি করে এবং জলের গুণমান উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়। Arden এবং Lockgtt পরবর্তীকালে এই ঘটনাটি অধ্যয়ন করেন।

বায়ুচলাচল পরীক্ষাগুলি বোতলে পরিচালিত হয়েছিল। প্রতিটি দিনের পরীক্ষার শেষে, বোতলগুলি খালি করা হয়েছিল এবং পরের দিন আবার প্রক্রিয়া শুরু হয়েছিল। তারা ঘটনাক্রমে আবিষ্কার করেছিল যে বোতলগুলি পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে পরিষ্কার না করায়, বোতলের দেয়ালে কাদা লেগে গেলে চিকিত্সার প্রভাব আসলে আরও ভাল ছিল। বোতলের দেয়ালে রেখে যাওয়া স্লাজের গুরুত্ব অনুধাবন করে তারা একে অ্যাক্টিভেটেড স্লাজ নাম দিয়েছে।

পরবর্তীকালে, প্রতিটি দিনের পরীক্ষা শেষ হওয়ার আগে, তারা বায়ুযুক্ত বর্জ্য জলকে স্থির হতে দেয়, শুধুমাত্র বিশুদ্ধ জলের উপরের স্তরটি ফেলে দেয় এবং পরের দিন ব্যবহারের জন্য নীচের অংশে রেখে দেয়। এটি উল্লেখযোগ্যভাবে বর্জ্য জল চিকিত্সা সময় সংক্ষিপ্ত.

1916 সালে, এই পরীক্ষামূলক প্রক্রিয়া ব্যবহার করে প্রথম সক্রিয় স্লাজ বর্জ্য জল শোধনাগার তৈরি করা হয়েছিল।

অ্যাক্টিভেটেড স্লাজ হল ব্যাকটেরিয়া, ছত্রাক, প্রোটোজোয়া এবং মেটাজোয়ার মতো অণুজীব সম্প্রদায়ের মিশ্রন দ্বারা গঠিত একটি ফ্লোকুলেন্ট পদার্থ যা বর্জ্য জলে স্থগিত এবং কোলয়েডাল পদার্থের সাথে। এটি জৈব পদার্থ শোষণ এবং পচন করার একটি শক্তিশালী ক্ষমতা এবং ভাল বসতির বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটি জৈব রাসায়নিক কার্যকলাপের অধিকারী।

ফ্লক্স এবং ফিলামেন্টাস ব্যাকটেরিয়া সক্রিয় স্লাজের গুরুত্বপূর্ণ উপাদান।

শ্লেষ্মা বা ক্যাপসুলের সাথে ব্যাকটেরিয়া একত্রিত হয়ে ফ্লোকগুলি গঠিত হয়। তারা বর্জ্য জলে অমেধ্য এবং মুক্ত অণুজীব শোষণ করে, সক্রিয় স্লাজকে চমৎকার নিষ্পত্তির বৈশিষ্ট্য দেয় এবং বর্জ্য জলে থাকা অণুজীবগুলিকে গৃহীত বা বিষাক্ত হওয়া থেকে রক্ষা করে।

ফিলামেন্টাস ব্যাকটেরিয়া সক্রিয় স্লাজের কঙ্কাল গঠন করে। এগুলি ফ্লক্সের সংযুক্তির নীচে বৃদ্ধি পায় এবং দীর্ঘায়িত হয়, যার ফলে সক্রিয় স্লাজের শিথিলতা বজায় রেখে ফ্লক্সগুলি বড় কণা তৈরি করে।

চেহারায়, সক্রিয় স্লাজ সাধারণত হলুদ বা বাদামী-হলুদ। অক্সিজেন সরবরাহ অপর্যাপ্ত বা অ্যানেরোবিক হলে এটি কালো হয়ে যায় এবং অক্সিজেন সরবরাহ অতিরিক্ত এবং পুষ্টি অপর্যাপ্ত হলে ধূসর-সাদা হয়। সক্রিয় স্লাজে উচ্চ জলের পরিমাণ থাকে, সাধারণত 99% এর উপরে, এবং এর ঘনত্ব জলের মতো, সাধারণত 1.002–1.003 kg/L।

সক্রিয় স্লাজ অণুজীবের মধ্যে, প্রোটোজোয়া ব্যাকটেরিয়া খাওয়ায়, যখন মেটাজোয়া প্রোটোজোয়া এবং ব্যাকটেরিয়া উভয়কেই খাওয়ায়, একটি খাদ্য শৃঙ্খল এবং একটি সুষম জৈবিক সম্প্রদায় গঠন করে। সক্রিয় স্লাজ ব্যাকটেরিয়া প্রায়ই ফ্লোক্স আকারে বিদ্যমান থাকে, মুক্ত অবস্থায় কম থাকে। এটি ব্যাকটেরিয়াকে প্রতিকূল বাহ্যিক কারণগুলিকে প্রতিরোধ করার ক্ষমতা দেয়। মুক্ত ব্যাকটেরিয়া সহজে স্থির হয় না, কিন্তু প্রোটোজোয়া দ্বারা শিকার করা যেতে পারে, এইভাবে অবক্ষেপণ ট্যাঙ্ক থেকে বর্জ্য পরিষ্কার করে।

1. ব্যাকটেরিয়া

ব্যাকটেরিয়া হল একক-কোষী জীব। সক্রিয় স্লাজের মধ্যে এগুলি বৈচিত্র্যময়, অসংখ্য এবং আকারে ক্ষুদ্র, জৈব পদার্থ শোষণ এবং পচন করার শক্তিশালী ক্ষমতার অধিকারী, বর্জ্য জল চিকিত্সার ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

সক্রিয় স্লাজ চাষের প্রাথমিক পর্যায়ে, বর্জ্য জলে ব্যাকটেরিয়া অনেকাংশে মুক্ত থাকে। কাদা ধীরে ধীরে গঠনের সাথে সাথে তারা ধীরে ধীরে বড় দলে একত্রিত হয়।

(1) Flocs: এগুলি ব্যাকটেরিয়া এবং তাদের নিঃসৃত জেলটিনাস পদার্থ দ্বারা গঠিত ক্ষুদ্র, দৃশ্যমান কণা। সক্রিয় স্লাজের বেশিরভাগ ব্যাকটেরিয়া জেলটিনাস পদার্থে আবদ্ধ থাকে, যা ফ্লোক্স আকারে বিদ্যমান। ফ্লোক হল সক্রিয় স্লাজের গঠনগত এবং কার্যকরী কেন্দ্র, যা শোষণ, অক্সিডেটিভ পচন এবং জমাট অবক্ষেপণের মতো বৈশিষ্ট্য ধারণ করে।

(2) ফিলামেন্টাস ব্যাকটেরিয়া: এগুলি এক ধরণের ব্যাকটেরিয়া যার কোষগুলি, ক্যাপসিড সহ বা ছাড়া, ফিলামেন্ট গঠনের জন্য একসাথে যুক্ত থাকে। ফিলামেন্টাস ব্যাকটেরিয়া প্রায়শই ব্যাকটেরিয়াল ফ্লক্সের সাথে সংযুক্ত হয় এবং মিশে যায়, যা ফাউলিং স্লাজের কঙ্কাল তৈরি করে। যাইহোক, যখন তারা প্রচুর পরিমাণে প্রসারিত হয়, তখন তারা সক্রিয় স্লাজের ফ্লোকুলেশন এবং নিষ্পত্তির বৈশিষ্ট্যগুলিকে আরও খারাপ করতে পারে এবং গুরুতর ক্ষেত্রে, স্লাজ বাল্কিং হতে পারে।

(3) নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া হল এক ধরনের অটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া যা অ্যামোনিয়া এবং নাইট্রাইটকে ক্ষয় করতে পারে। তারা দুটি শারীরবৃত্তীয় উপগোষ্ঠী অন্তর্ভুক্ত করে: *নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া* এবং *নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া*, যা একটি স্বাধীন পরিবার-নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া পরিবারের অন্তর্গত। নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া নাইট্রিফিকেশনের মাধ্যমে অজৈব যৌগগুলিকে অক্সিডাইজ করে তাদের বিপাকীয় চাহিদা মেটাতে শক্তি পায়, CO2 কে তাদের একমাত্র কার্বন উৎস হিসেবে ব্যবহার করে। এগুলি সাধারণ কেমোঅটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া। নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া নাইট্রিফিকেশন ধারণ করে, যা সেই প্রক্রিয়াকে বোঝায় যার মাধ্যমে নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া বায়বীয় অবস্থার অধীনে NH3 থেকে NO2- কে অক্সিডাইজ করে এবং এটিকে আরও NO3-তে অক্সিডাইজ করে, যার ফলে বৃদ্ধির জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি পাওয়া যায়। প্রথম পর্যায়, NH3 থেকে NO2- এর জারণকে নাইট্রিফিকেশন বা অ্যামোনিয়া জারণ বলা হয় এবং ব্যাকটেরিয়া নাইট্রিফাইং দ্বারা সম্পন্ন হয়; দ্বিতীয় পর্যায়, NO2- থেকে NO3--এর জারণকে নাইট্রিফিকেশন বলা হয় এবং ব্যাকটেরিয়া নাইট্রিফাইং দ্বারা সম্পন্ন হয়। তাই, সাধারণত আলোচিত নাইট্রিফিকেশন আসলে দুটি পর্যায় অন্তর্ভুক্ত করে: নাইট্রাইট-অক্সিডাইজিং ব্যাকটেরিয়া দ্বারা নাইট্রিফিকেশন এবং নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া দ্বারা নাইট্রিফিকেশন।

(4) ডেনিট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া: ডেনিট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া হল কেমোহেটেরোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া। অক্সিজেনের ঘাটতি-অবস্থায়, তারা নাইট্রেটকে কমিয়ে নাইট্রাইট করে, এবং আরও কমিয়ে নাইট্রোজেন গ্যাসে পরিণত করে, যার ফলে শক্তি পাওয়া যায়। এটি মূলত নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়ার কার্যের বিপরীত (প্রকৃতি এইভাবে আকর্ষণীয়; দুটি ভিন্ন ধরণের ব্যাকটেরিয়া নাইট্রোজেন চক্র অর্জন করে)। ডেনিট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়াগুলি মাটি এবং বর্জ্য জলে ব্যাপকভাবে বিতরণ করা হয়, যা ল্যান্ডস্কেপ জল চিকিত্সা, শহুরে নদী ব্যবস্থাপনা এবং জলজ চাষের চিকিত্সায় একটি প্রধান ভূমিকা পালন করে।

(5) হাইড্রোলাইটিক অ্যাসিডিফাইং ব্যাকটেরিয়া: এগুলি হল ব্যাকটেরিয়া যা অ্যানেরোবিক পরিবেশে জীবন ক্রিয়াকলাপের জন্য বড়, জটিল জৈব অণু ব্যবহার করতে পারে। হাইড্রোলাইসিস হল সেই প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে জটিল, অদ্রবণীয় পলিমারগুলিকে সরল দ্রবণীয় মনোমার বা ডাইমারে রূপান্তরিত করা হয়। তাদের বড় আপেক্ষিক আণবিক ওজনের কারণে, উচ্চ-আণবিক-ওজন জৈব পদার্থ কোষের ঝিল্লির মধ্য দিয়ে যেতে পারে না এবং তাই ব্যাকটেরিয়া সরাসরি ব্যবহার করতে পারে না। ব্যাকটেরিয়া বহির্মুখী এনজাইমের হাইড্রোলাইটিক ক্রিয়া দ্বারা তারা প্রথমে ছোট অণুতে রূপান্তরিত হয়। এই পর্যায়ের সবচেয়ে সাধারণ বৈশিষ্ট্য হল জৈবিক প্রতিক্রিয়া বহিরাগতভাবে ঘটে। ব্যাকটেরিয়া কোষ প্রাচীরের সাথে সংযুক্ত বহির্কোষী মুক্ত এনজাইম বা অচলিত এনজাইম মুক্ত করে বায়োক্যাটালিটিক অক্সিডেশন প্রতিক্রিয়া সম্পূর্ণ করে।

ইত্যাদি... অনেক ধরনের ব্যাকটেরিয়া আছে, তাই আমি আপাতত এখানেই থামছি। একক ব্যাকটেরিয়া প্রজাতির বিস্তারিত পরিচয় পরে দেওয়া যেতে পারে।

2. প্রোটোজোয়া

প্রোটোজোয়া হল ছোট, সরল, নিম্ন-স্তরের একক-কোষী প্রাণী। বর্জ্য জল শোধন থেকে সক্রিয় স্লাজে প্রচুর সংখ্যক প্রোটোজোয়া বিদ্যমান। তারা জৈব কণা গ্রহণ করে বর্জ্য জল পরিশোধনে অংশগ্রহণ করে। অধিকন্তু, যেহেতু প্রোটোজোয়া পরিবেশগত অবস্থার প্রতি সংবেদনশীল, তাই পরিবেশগত বৈচিত্র্যের সাথে তাদের গঠন এবং পরিমাণ পরিবর্তন হয়; অতএব, তারা প্রায়শই নির্দেশক জীব হিসাবে ব্যবহৃত হয়। সাধারণ উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে ভোর্টিসেলা, অ্যামিবাস, ফ্ল্যাজেলেট এবং সাঁতারের সিলিয়েট। এই অণুজীবগুলি মোটের 80% এর বেশি। যদি ব্যক্তির সংখ্যা 1000/mL ছাড়িয়ে যায়, তবে এটিকে উচ্চ পরিশোধন দক্ষতার সাথে সক্রিয় স্লাজ হিসাবে বিবেচনা করা উচিত।

3. মাইক্রোমেটাজোয়া

সক্রিয় স্লাজের প্রধান মাইক্রোমেটাজোয়া হল রোটিফার এবং নেমাটোড। সাধারণত, সক্রিয় স্লাজে মাইক্রোস্কোপিক মেটাজোয়ানের সংখ্যা তুলনামূলকভাবে কম। যাইহোক, কম-লোড সক্রিয় স্লাজে, বিশেষ করে বর্ধিত বায়ুচলাচল সহ সক্রিয় স্লাজে, রোটিফার এবং অলিগোচেটিস কখনও কখনও প্রভাবশালী প্রজাতিতে পরিণত হতে পারে।

04 সক্রিয় স্লাজের কর্মক্ষমতা সূচক মাইক্রোবিয়াল সম্প্রদায়ের মধ্যে প্রধানত ব্যাকটেরিয়া, প্রোটোজোয়া এবং মেটাজোয়া রয়েছে, ব্যাকটেরিয়া এবং প্রোটোজোয়া দুটি প্রধান বিভাগ। সক্রিয় স্লাজের কর্মক্ষমতা সূচকগুলির মধ্যে রয়েছে: মিশ্র মদ সাসপেন্ডেড সলিডস (এমএলএসএস), স্লাজ সেটলিং রেশিও (এসভি), স্লাজ ভলিউম ইনডেক্স (এসভিআই), এবং স্লাজ ডেনসিটি ইনডেক্স (এসডিআই)।

মিক্সড লিকার সাসপেন্ডেড সলিডস (এমএলএসএস) একটি বায়ুচলাচল ট্যাঙ্কে মিশ্রিত মদের একক আয়তনে থাকা সক্রিয় স্লাজ সলিডের মোট ওজনকে প্রতিনিধিত্ব করে, যেমন:

MLSS=Ma + Me + Mi + Mii

মা - বিপাকীয়ভাবে সক্রিয় মাইক্রোবিয়াল সম্প্রদায়;

আমি – অন্তঃসত্ত্বা বিপাক থেকে অবশিষ্টাংশ এবং অণুজীবের স্ব-অক্সিডেশন (প্রধানত ব্যাকটেরিয়া);

Mi – জড় জৈব পদার্থ যা ব্যাকটেরিয়ার জন্য ক্ষয় করা কঠিন, কাঁচা বর্জ্য জল দ্বারা বাহিত হয়;

Mii - বর্জ্য জল দ্বারা বাহিত অজৈব পদার্থ।

ইউনিট হল mg/L বা kg/m³।

মিশ্র মদ উদ্বায়ী সাসপেন্ডেড সলিডস (এমএলভিএসএস) মিশ্রিত মদের সক্রিয় স্লাজে জৈব কঠিন পদার্থের ঘনত্বকে প্রতিনিধিত্ব করে, যেমন:

MLVSS=Ma + Me + Mi

MLVSS থেকে MLSS-এর অনুপাতকে f হিসাবে প্রকাশ করা হয়। সাধারণ পরিস্থিতিতে, f এর মান তুলনামূলকভাবে স্থির, গার্হস্থ্য বর্জ্য জলের জন্য প্রায় 0.75।

এমএলভিএসএস এবং এমএলএসএস উভয়ই জৈবিক চিকিত্সা ট্যাঙ্কে স্লাজের ঘনত্ব প্রতিফলিত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। দৈনিক ডেটা তুলনা সক্রিয় স্লাজের বৃদ্ধি প্রকাশ করতে পারে। যাইহোক, MLVSS অজৈব পদার্থকে বাদ দেয়, যার মান অণুজীবের প্রকৃত সংখ্যার কাছাকাছি করে।

স্লাজ সেটলিং ভেলোসিটি (SV), যা 30-মিনিট সেটলিং রেট নামেও পরিচিত, হল মিশ্রিত মদ 30 মিনিটের জন্য একটি গ্র্যাজুয়েটেড সিলিন্ডারে স্থির হওয়ার পরে গঠিত প্রসিপিটেটেড স্লাজের আয়তনের শতাংশ, শতাংশ (%) হিসাবে প্রকাশ করা হয়।

সক্রিয় স্লাজ চাষের প্রাথমিক পর্যায়ে, বসতি বেগ প্রাথমিকভাবে স্লাজ বৃদ্ধি পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। সাধারণত, স্বাভাবিক, স্থিতিশীল সক্রিয় স্লাজ SV 20-35% এর মধ্যে থাকে। একটি নিম্ন SV অপর্যাপ্ত স্লাজ ঘনত্ব নির্দেশ করে, যখন একটি উচ্চ SV অত্যধিক দ্রুত স্লাজ বৃদ্ধি নির্দেশ করে (অতিরিক্ত পুষ্টি, সম্ভবত অত্যধিক কার্বন উত্সের কারণে)।

স্লাজ ভলিউম ইনডেক্স (এসভিআই), যা স্লাজ ইনডেক্স নামেও পরিচিত, হল অ্যারেশন ট্যাঙ্কের আউটলেটে মিশ্রিত মদের 30 মিনিটের পরে শুকনো স্লাজের প্রতি গ্রাম স্থির করা স্লাজের পরিমাণ (mL-এ)। স্লাজ ভলিউম সূচক গণনার সূত্র হল:

SVI=SV/MLSS

SVI স্লাজের নিষ্পত্তি কর্মক্ষমতা মূল্যায়ন করতে ব্যবহৃত হয়, এবং এর স্বাভাবিক পরিসীমা সাধারণত 70 এবং 150 mL/g এর মধ্যে হয়। একটি কম SVI মান কম স্লাজ কার্যকলাপ এবং অজৈব পদার্থ একটি উচ্চ উপাদান নির্দেশ করে; একটি উচ্চ SVI মান সম্ভাব্য স্লাজ বাল্কিং এবং দুর্বল নিষ্পত্তি কর্মক্ষমতা নির্দেশ করে।

স্লাজ ডেনসিটি ইনডেক্স (SDI), সাধারণত ঘনত্ব হিসাবে পরিচিত, SVI-এর পারস্পরিক।