هی، وقتی صحبت از لجن در استوانه مدرج می‌شود که ناگهان به طور کلی به سمت بالا شناور می‌شود، این غیر معمول نیست، به خصوص در آزمایشگاه یا در طول آزمایش‌های کوچک مقیاس، می‌تواند ناگهان اتفاق بیفتد. شما گفتید این لجن خوب، که در اصل کاملاً آرام بود و در ته نشسته بود، چرا ناگهان مثل یک قیام جمعی به سمت بالا شناور شد؟ ترفندهای زیادی در اینجا وجود دارد، بیایید آنها را تجزیه کنیم و امروز گپ بزنیم. شاید موقعیتی که با آن روبرو شده‌اید درست در اینجا باشد.
اولاً، باید بررسی کنیم که آیا مشکلی در «ساختار» خود لجن وجود دارد یا خیر. به آن فکر کنید، میکروارگانیسم‌های زیادی در لجن زندگی می‌کنند و این کوچولوها در داخل همه چیز می‌خورند، می‌نوشند، دفع می‌کنند و پراکنده می‌شوند. اگر محیط زندگی آنها تغییر کند، الگوهای رفتاری آنها قطعاً بر این اساس تغییر خواهد کرد. اجازه دهید اکسیژن محلول را به عنوان مثال در نظر بگیریم. اگر آب موجود در استوانه مدرج به شدت فاقد اکسیژن باشد، آن باکتری‌های بی‌هوازی خوشحال خواهند شد. هنگامی که آنها مواد آلی را تجزیه می‌کنند، گازهای زیادی مانند متان و سولفید هیدروژن تولید می‌کنند. حباب‌های کوچک به ذرات لجن می‌چسبند، مانند قرار دادن یک بادکنک کوچک در لجن، که به آرامی آن را به سمت بالا بلند می‌کند. این وضعیت کاملاً رایج است، به خصوص زمانی که لجن برای مدت طولانی باقی بماند، اکسیژن داخل آن مصرف می‌شود و به راحتی باعث شناوری کلی می‌شود، گاهی اوقات با بوی تخم مرغ فاسد، که بیشتر به دلیل تولید گاز بی‌هوازی است.
بیایید در مورد مشکل پیری لجن صحبت کنیم. به آن فکر کنید، اگر لجن برای مدت طولانی در استوانه مدرج بماند و مواد مغذی نتوانند خود را حفظ کنند، میکروارگانیسم‌ها وقتی گرسنه می‌شوند، یکدیگر را «می‌خورند» و ذرات لجن باقی‌مانده سبک و شکسته می‌شوند، با کاهش چگالی، به طور طبیعی باعث می‌شود که به راحتی به سمت بالا شناور شوند. این نوع لجن پیر شده که به سمت بالا شناور می‌شود ممکن است خیلی «پرانرژی» به نظر نرسد، فقط به آرامی بالا می‌رود و لایه لجن نیز شل و ول به نظر می‌رسد، برخلاف لجن تازه که بسیار فشرده است. گاهی اوقات می‌تواند با کدورت در مایع رویی همراه باشد، زیرا ذرات کوچک لجن به آب شناور می‌شوند، که این نیز یک سیگنال واضح است.
احتمال دیگر این است که چیزی نامناسب، مانند روغن، با لجن مخلوط شده باشد. اگر روغن زیادی در نمونه آب وجود داشته باشد، لجن موجود در استوانه مدرج به راحتی توسط روغن احاطه می‌شود و یک لایه فیلم روغنی تشکیل می‌دهد. خود روغن چگالی کمی دارد و با لجن به سمت بالا شناور می‌شود و صحنه‌ای شبیه به یک لایه گل چرب روی سطح آب ایجاد می‌کند. این نوع لجن شناور اغلب چسبناک است و به راحتی می‌توان آن را با یک میله شیشه‌ای بیرون کشید. همچنین ممکن است بوی روغنی داشته باشد و شناسایی آن را آسان کند. نه تنها روغن، بلکه سایر ناخالصی‌های کم چگالی، مانند ترکیبات آلی سبک در زباله‌های شیمیایی خاص، که با لجن مخلوط می‌شوند، ممکن است باعث کاهش چگالی کلی و در نتیجه شناوری شوند.
علاوه بر مسائل مربوط به خود لجن، تغییرات در دمای آب نیز می‌تواند باعث اختلال شود. به آن فکر کنید، به محض اینکه دمای آب تغییر می‌کند، چگالی آن نیز تغییر می‌کند. اگر استوانه مدرج ناگهان افزایش دما را تجربه کند، مانند قرار گرفتن در کنار یک بخاری یا قرار گرفتن در معرض نور خورشید، آب داخل آن به دلیل گرما منبسط می‌شود و باعث کاهش چگالی آن می‌شود. در عین حال، همرفت آب در اطراف ذرات لجن تشدید می‌شود، که ممکن است لجن را به سمت بالا هل دهد. با این حال، این نوع بالارفتن ناشی از تغییرات دمای آب معمولاً خیلی طولانی نیست. پس از تثبیت دما، لجن ممکن است دوباره فرو رود، که می‌تواند یک «وضعیت موقت» در نظر گرفته شود.
علاوه بر این، لازم است در نظر بگیرید که آیا دنیتریفیکاسیون در لجن رخ داده است یا خیر. باکتری‌های دنیتریفیکاسیون نیترات را در صورت کمبود اکسیژن به گاز نیتروژن تبدیل می‌کنند و این حباب‌های گاز نیتروژن نیز به لجن می‌چسبند و با آن به سمت بالا شناور می‌شوند. این وضعیت شبیه به تولید گاز بی‌هوازی است، اما دنیتریفیکاسیون به وجود نیترات نیاز دارد. بنابراین، اگر یک فرآیند نیتریفیکاسیون قبلی در نمونه آب وجود داشته باشد که نیترات تولید کرده باشد، و سپس کمبود اکسیژن وجود داشته باشد، تحریک دنیتریفیکاسیون آسان است. حباب‌های تولید شده توسط این حرکت رو به بالا ممکن است ریزتر باشند و رنگ لجن ممکن است زیاد تغییر نکند، بر خلاف لجن بی‌هوازی که گاهی سیاه می‌شود. اگر به دنیتریفیکاسیون مشکوک هستید، غلظت نیترات را در نمونه آب اندازه‌گیری کنید و ببینید آیا هنگام شناور شدن بوی نیتروژن وجود دارد (اگرچه نیتروژن بو ندارد، می‌توان آن را با حذف سایر گازها قضاوت کرد)، که می‌تواند تقریباً تأیید کند.
همچنین یک وضعیت نسبتاً نادر اما ممکن وجود دارد که در آن ساختار خود ذرات لجن مختل می‌شود. به عنوان مثال، اگر اکسیدان‌های قوی مانند گاز کلر، ازن یا اسیدها و بازهای قوی در نمونه آب وجود داشته باشد، می‌توانند به دیواره سلولی میکروارگانیسم‌ها آسیب برسانند، ذرات لجن را تجزیه کنند و آنها را به ذرات کلوئیدی کوچک تبدیل کنند. این ذرات کلوئیدی به راحتی در آب رسوب نمی‌کنند و به طور کلی به سمت بالا شناور می‌شوند و مانند یک لایه «آب گل» روی سطح آب ظاهر می‌شوند. در این حالت، ویژگی‌های لجن بسیار عجیب می‌شود و ممکن است ویسکوزیته خود را از دست بدهد و آن را لغزنده کند و کاملاً با احساس طبیعی لجن متفاوت باشد.
به هر حال، این هم ممکن است که استوانه مدرج به طور کامل تمیز نشده باشد. اگر مواد شوینده یا مواد شیمیایی دیگری از استفاده قبلی باقی مانده باشد، این مواد ممکن است کشش سطحی آب را تغییر دهند و باعث شود ذرات لجن رسوب نکنند، یا به دلیل چگالی کم آنها، ممکن است با آب مخلوط شوند و با لجن به سمت بالا شناور شوند. اگرچه این وضعیت یک «خطای انسانی» است، اما نمی‌توان آن را نادیده گرفت، به خصوص در عملیات آزمایشگاهی که یک بی‌توجهی کوچک گاهی اوقات می‌تواند منجر به پدیده‌های آزمایشی غیرطبیعی شود.
آیا فکر می‌کنید شناور شدن لجن در استوانه مدرج بسیار پیچیده است؟ در واقع، برای خلاصه کردن، جهت‌های اصلی به شرح زیر است: یا تولید گاز لجن را بلند می‌کند (تولید گاز بی‌هوازی، تولید گاز دنیتریفیکاسیون)، یا خود لجن سبک‌تر می‌شود (پیری، پیچیده شده در مواد سبک وزن)، یا اختلالات محیطی خارجی (تغییرات دمای آب، ناخالصی‌ها). در این شرایط، برای نتیجه‌گیری عجله نکنید. بیشتر مشاهده کنید، بو کنید، وضعیت لجن را بررسی کنید و به منبع نمونه آب فکر کنید. شما همیشه می‌توانید علت را پیدا کنید. به هر حال، در پشت این پدیده‌های کوچک در آزمایشگاه، اسرار کوچک تغییرات میکروبی و مواد وجود دارد که تفکر آهسته در مورد آنها بسیار جالب است.
