【ข้อมูลเชิงลึก】การวิเคราะห์ความแตกต่างระหว่างจุลินทรีย์แบบออโตโทรฟิกและเฮเทอโรโทรฟิกในระบบ Activated Sludge

ในระบบบำบัดน้ำเสียแบบ Activated Sludge จุลินทรีย์ทำหน้าที่เป็น "ผู้ปฏิบัติการ" หลักในการกำจัดสิ่งปนเปื้อน ขึ้นอยู่กับวิธีการได้รับพลังงานและการใช้แหล่งคาร์บอน จุลินทรีย์เหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักๆ ได้แก่ ออโตโทรฟิกและเฮเทอโรโทรฟิก จุลินทรีย์ทั้งสองชนิดนี้มีความแตกต่างพื้นฐานในกลไกการเผาผลาญ บทบาทหน้าที่ และการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อม ซึ่งรวมกันเป็นโครงสร้างทางนิเวศวิทยาของ Activated Sludge อย่างไรก็ตาม เส้นทางการทำงานและคุณค่าหลักของพวกมันแตกต่างกันอย่างมาก การทำความเข้าใจอย่างลึกซึ้งถึงความแตกต่างเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงกระบวนการบำบัดน้ำเสียและเพิ่มประสิทธิภาพในการทำความสะอาด

1. ความแตกต่างหลัก: ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างแหล่งพลังงานและการใช้แหล่งคาร์บอน

แหล่งพลังงานและแหล่งคาร์บอนเป็นตัวบ่งชี้พื้นฐานที่จำแนกจุลินทรีย์ออโตโทรฟิกและเฮเทอโรโทรฟิก ปัจจัยสำคัญสองประการนี้เป็นตัวกำหนดทิศทางการเผาผลาญและการพึ่งพาการดำรงชีวิตโดยตรง รวมถึงตรรกะพื้นฐานสำหรับบทบาทที่แตกต่างกันในระบบ Activated Sludge

(1) จุลินทรีย์ออโตโทรฟิก: ตัวแปลงสารอนินทรีย์ที่ "พึ่งพาตนเอง"

ลักษณะสำคัญของจุลินทรีย์ออโตโทรฟิกคือความสามารถในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์จากคาร์บอนอนินทรีย์ได้อย่างอิสระ โดยใช้สารอนินทรีย์เป็น "เชื้อเพลิงพลังงาน" โดยไม่ต้องพึ่งพาสารอินทรีย์ภายนอก ทำหน้าที่เป็น "ผู้ผลิต" ในระบบนิเวศ
ในแง่ของการได้รับพลังงาน จุลินทรีย์เหล่านี้ได้รับพลังงานโดยการออกซิไดซ์สารอนินทรีย์ ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียไนตริไฟอิงได้รับพลังงานโดยการออกซิไดซ์แอมโมเนียไนโตรเจน (NH₄⁺→NO₂⁻→NO₃⁻) ในขณะที่แบคทีเรียออกซิไดซ์ไนไตรท์ออกซิไดซ์ไนไตรท์ (NO₂⁻→NO₃⁻) ในทางกลับกัน แบคทีเรียออกซิไดซ์กำมะถันสร้างพลังงานโดยการออกซิไดซ์ซัลไฟด์ (เช่น H₂S→S→SO₄²⁻) เกี่ยวกับการใช้แหล่งคาร์บอน พวกมันพึ่งพาคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) หรือคาร์บอเนต (เช่น HCO₃⁻) เป็นแหล่งคาร์บอนเพียงอย่างเดียว โดยเปลี่ยนคาร์บอนอนินทรีย์ให้เป็นคาร์บอนอินทรีย์ผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงหรือเคมีสังเคราะห์เพื่อสร้างเซลล์และดำเนินกิจกรรมการเผาผลาญ ลักษณะ "พึ่งพาตนเอง" นี้ทำให้พวกมันสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้โดยไม่ต้องพึ่งพาสารมลพิษอินทรีย์ในน้ำเสีย

(2) จุลินทรีย์เฮเทอโรโทรฟิก: ผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์ที่ "พึ่งพาภายนอก"

จุลินทรีย์เฮเทอโรโทรฟิกเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับจุลินทรีย์ออโตโทรฟิก พวกมันไม่สามารถใช้สารอนินทรีย์เพื่อเป็นพลังงานหรือสังเคราะห์คาร์บอนอินทรีย์ได้เอง แต่ต้องพึ่งพาสารอินทรีย์ที่มีอยู่แล้วจากสภาพแวดล้อมภายนอกทั้งในฐานะ "แหล่งพลังงาน" และ "แหล่งคาร์บอน" สิ่งนี้ทำให้พวกมันเทียบเท่ากับ "ผู้บริโภค" และ "ผู้ย่อยสลาย" ในระบบนิเวศ
ในแง่ของการได้รับพลังงาน จุลินทรีย์เหล่านี้ได้รับพลังงานโดยการย่อยสลายสารมลพิษอินทรีย์ในน้ำเสีย (เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน ฯลฯ วัดโดย COD หรือความต้องการออกซิเจนทางเคมี) ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิกแบบใช้อากาศจะสลายกลูโคสให้เป็น CO₂ และ H₂O ในขณะที่ปล่อยพลังงานสำหรับการเผาผลาญของพวกมันเอง เกี่ยวกับการใช้แหล่งคาร์บอน พวกมันดูดซับคาร์บอนอินทรีย์โดยตรงจากน้ำเสีย (เช่น องค์ประกอบ COD และโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็ก) โดยไม่จำเป็นต้องสังเคราะห์เอง กิจกรรมการเผาผลาญของพวกมันขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและชนิดของสารมลพิษอินทรีย์ในน้ำเสียทั้งหมด

II. บทบาทหน้าที่: บทบาทที่แตกต่างกันในระบบบำบัด Activated Sludge
จากความแตกต่างในการใช้พลังงานและแหล่งคาร์บอน จุลินทรีย์ออโตโทรฟิกและเฮเทอโรโทรฟิกในระบบ Activated Sludge ทำหน้าที่ในการทำความสะอาดที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน โดยที่จุลินทรีย์ชนิดแรกเน้นการเปลี่ยนแปลงสารอนินทรีย์ ในขณะที่จุลินทรีย์ชนิดหลังเน้นการย่อยสลายสารอินทรีย์ ทำงานร่วมกันเพื่อให้แน่ใจว่าการทำความสะอาดน้ำเสียมีประสิทธิภาพ
(1) จุลินทรีย์ออโตโทรฟิก: เน้นที่ "การกำจัดไนโตรเจนและกำมะถัน" การบำบัดสารมลพิษอนินทรีย์
จุลินทรีย์ออโตโทรฟิกมีบทบาทสำคัญใน Activated Sludge โดยอำนวยความสะดวกในการเปลี่ยนแปลงและการกำจัดสารอนินทรีย์ โดยมีไนโตรโซโมแนส (รวมถึงไนโตรโซโมแนสและไนโตรแบคเตอร์) เป็นตัวแทนมากที่สุด แบคทีเรียเหล่านี้เป็นผู้เล่นหลักในกระบวนการกำจัดไนโตรเจนในน้ำเสีย ภายใต้สภาวะที่มีอากาศ ไนโตรโซโมแนสจะออกซิไดซ์แอมโมเนียไนโตรเจน (NH₄⁺) ในน้ำเสียให้เป็นไนไตรท์ (NO₂⁻) ก่อน ซึ่งจะถูกออกซิไดซ์ต่อไปให้เป็นไนเตรต (NO₃⁻) โดยไนโตรแบคเตอร์ กระบวนการนี้เรียกว่า "ปฏิกิริยาไนตริฟิเคชัน" เป็นขั้นตอนหลักในการกำจัดไนโตรเจนทางชีวภาพ หากไม่มีแบคทีเรียไนตริไฟอิงแบบออโตโทรฟิก แอมโมเนียไนโตรเจนในน้ำเสียจะไม่สามารถเปลี่ยนเป็นไนเตรต ซึ่งต่อมาสามารถกำจัดออกได้ผ่านการดีไนตริฟิเคชัน ซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่ระดับแอมโมเนียไนโตรเจนที่มากเกินไปในน้ำทิ้ง
นอกจากนี้ แบคทีเรียออกซิไดซ์กำมะถันแบบออโตโทรฟิกบางชนิดสามารถออกซิไดซ์ซัลไฟด์ในน้ำเสีย เปลี่ยนให้เป็นซัลเฟตที่ไม่เป็นอันตราย และป้องกันการยับยั้งที่เป็นพิษของซัลไฟด์ต่อจุลินทรีย์ จึงมั่นใจได้ถึงการทำงานที่เสถียรของระบบ Activated Sludge อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าจุลินทรีย์ออโตโทรฟิกมีอัตราการเผาผลาญที่ช้ามาก (มีวงจรการสร้างโดยทั่วไป 10-30 ชั่วโมง) และมีความไวต่อสภาพแวดล้อม (เช่น อุณหภูมิ ออกซิเจนที่ละลาย และ pH) ดังนั้น สัดส่วนของพวกมันในระบบ Activated Sludge มักจะต่ำ (ประมาณ 5%-10%)
(2) จุลินทรีย์เฮเทอโรโทรฟิก: "การย่อยสลาย COD" หลัก การสร้างฟล็อกของตะกอน
จุลินทรีย์เฮเทอโรโทรฟิกเป็น "กำลังหลัก" ของ Activated Sludge ซึ่งคิดเป็นมากกว่า 90% ของประชากร หน้าที่หลักของพวกมันจะเน้นไปที่สองด้านหลัก ได้แก่ การย่อยสลายสารอินทรีย์และการก่อตัวของฟล็อกตะกอน ซึ่งเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพในการกำจัด COD ในน้ำเสียและประสิทธิภาพในการตกตะกอนของ Activated Sludge โดยตรง
ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ แบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิกแบบใช้อากาศจะสลายสารประกอบอินทรีย์โมเลกุลขนาดใหญ่ (เช่น แป้ง ไขมัน และโปรตีน) ในน้ำเสียให้เป็นโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กผ่านการหายใจแบบใช้อากาศ โมเลกุลขนาดเล็กเหล่านี้จะถูกย่อยสลายต่อไปเป็นผลิตภัณฑ์อนินทรีย์ เช่น CO₂ และ H₂O ซึ่งจะช่วยลดค่า COD ของน้ำเสีย นี่คือวัตถุประสงค์หลักในการบำบัดน้ำเสียในครัวเรือนและน้ำเสียอินทรีย์จากอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น ในโรงบำบัดน้ำเสียในเมือง แบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิกสามารถลด COD ขาเข้าจาก 300-500 มก./ลิตร ให้ต่ำกว่า 50 มก./ลิตร ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานการปล่อย
ในการก่อตัวของฟล็อกตะกอน จุลินทรีย์เฮเทอโรโทรฟิกบางชนิด (เช่น แอคติโนมัยซีทและเชื้อรา) หลั่งสารเหนียว เช่น โพลีแซ็กคาไรด์และโปรตีน ซึ่งรวมเซลล์จุลินทรีย์ที่กระจายตัวให้เป็นฟล็อกที่มีโครงสร้างที่เสถียร (เช่น ฟล็อก Activated Sludge) ฟล็อกเหล่านี้ไม่เพียงแต่ห่อหุ้มสารมลพิษและเพิ่มประสิทธิภาพในการย่อยสลายเท่านั้น แต่ยังตกตะกอนอย่างรวดเร็วในถังตกตะกอน ทำให้เกิดการแยกตะกอนออกจากน้ำและป้องกันการสูญเสียจุลินทรีย์ไปกับน้ำทิ้ง หากกิจกรรมของแบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิกไม่เพียงพอหรือความสามารถในการก่อตัวของฟล็อกอ่อนแอ อาจนำไปสู่ของแข็งแขวนลอย (SS) ที่มากเกินไปในน้ำทิ้ง และในกรณีที่รุนแรง อาจทำให้เกิด "ตะกอนบวม" ทำให้ระบบไม่เสถียร

3、 การปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อม: ข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับสภาวะของกระบวนการ

ลักษณะการเผาผลาญของจุลินทรีย์ออโตโทรฟิกและเฮเทอโรโทรฟิกแตกต่างกัน ส่งผลให้เกิดข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับสภาพแวดล้อมของระบบ Activated Sludge เช่น ออกซิเจนที่ละลาย อุณหภูมิ และอัตราส่วนสารอาหาร การปรับสภาพเหล่านี้ให้เหมาะสมเป็นกุญแจสำคัญในการรับประกันการทำงานร่วมกันของจุลินทรีย์ทั้งสองชนิด

（1） จุลินทรีย์ออโตโทรฟิก: ไวต่อสภาพแวดล้อมสูง

กิจกรรมการเผาผลาญของจุลินทรีย์ออโตโทรฟิก (โดยเฉพาะแบคทีเรียไนตริไฟอิง) ต้องการสภาพแวดล้อมที่เข้มงวด และแม้แต่ความผันผวนของพารามิเตอร์เล็กน้อยก็อาจส่งผลต่อกิจกรรมของพวกมัน:

-ออกซิเจนที่ละลาย (DO): จำเป็นต้องมีออกซิเจนที่ละลายในปริมาณที่เพียงพอสำหรับปฏิกิริยาไนตริฟิเคชัน และต้องรักษา DO ไว้ที่ 2 มก./ลิตร หาก DO ต่ำกว่า 1 มก./ลิตร กิจกรรมของแบคทีเรียไนตริไฟอิงจะถูกยับยั้งอย่างมีนัยสำคัญ และประสิทธิภาพในการออกซิไดซ์แอมโมเนียไนโตรเจนจะลดลงอย่างรวดเร็ว;

-อุณหภูมิ: อุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 20-30 ℃ เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 10 ℃ อัตราการเผาผลาญของแบคทีเรียไนตริไฟอิงจะลดลงมากกว่า 50% ในฤดูหนาว โรงบำบัดน้ำเสียมักประสบปัญหาอัตราการกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจนไม่เพียงพอ;

-ค่า pH: ช่วงที่เหมาะสมคือ 7.5-8.5 หาก pH ต่ำกว่า 6.5 หรือสูงกว่า 9.0 แบคทีเรียไนตริไฟอิงจะหยุดการเผาผลาญเนื่องจากการยับยั้งกิจกรรมของเอนไซม์;

-อัตราส่วนสารอาหาร: ไม่ต้องการคาร์บอนอินทรีย์จำนวนมาก แต่มีความไวต่อคาร์บอนอินทรีย์ - หาก COD ในน้ำเสียสูงเกินไป แบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิกจะแข่งขันกับแบคทีเรียออโตโทรฟิกเพื่อแย่งออกซิเจนที่ละลายและพื้นที่ ซึ่งจะยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียไนตริไฟอิง

（2） จุลินทรีย์เฮเทอโรโทรฟิก: ทนทานต่อสภาพแวดล้อมสูง

เมื่อเทียบกับจุลินทรีย์ออโตโทรฟิก จุลินทรีย์เฮเทอโรโทรฟิกมีการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่แข็งแกร่งกว่าและมีช่วงความทนทานที่กว้างกว่าสำหรับพารามิเตอร์ของกระบวนการ:

-ออกซิเจนที่ละลาย (DO): แบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิกแบบใช้อากาศต้องการให้ DO คงอยู่ที่ 1-2 มก./ลิตร เพื่อตอบสนองความต้องการในการเผาผลาญ ในขณะที่แบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิกแบบเลือกได้บางชนิด (เช่น แบคทีเรียดีไนตริไฟอิง) ยังคงสามารถย่อยสลายสารอินทรีย์ผ่านการหายใจแบบไม่ใช้อากาศภายใต้สภาวะไร้อากาศ;

-อุณหภูมิ: อุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 15-35 ℃ แต่ยังคงรักษากิจกรรมในระดับหนึ่งได้ในช่วง 5-40 ℃ และความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำนั้นดีกว่าแบคทีเรียออโตโทรฟิกมาก;

-ค่า pH: ช่วงที่เหมาะสมคือ 6.0-9.0 และแบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิกบางชนิด (เช่น เชื้อรา) ยังคงสามารถมีชีวิตอยู่ได้ภายใต้สภาวะที่เป็นกรดที่ pH 5.0 หรือสภาวะที่เป็นด่างที่ pH 10.0;

-อัตราส่วนสารอาหาร: จำเป็นต้องมีคาร์บอนอินทรีย์ในปริมาณที่เพียงพอและมีความไวต่ออัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจน (C/N) - โดยปกติจะต้องมีอัตราส่วน C/N ที่ 5-10:1 หากแหล่งคาร์บอนไม่เพียงพอ แบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิกจะประสบกับการลดลงของกิจกรรมและอัตราการกำจัด COD เนื่องจากการ "ขาดแคลนอาหาร"

4、 การทำงานร่วมกันและการแข่งขัน: ความสัมพันธ์ของจุลินทรีย์ในระบบ Activated Sludge

ในระบบ Activated Sludge จุลินทรีย์ออโตโทรฟิกและเฮเทอโรโทรฟิกไม่ได้มีอยู่โดยอิสระ แต่มีความสัมพันธ์แบบคู่ขนานของ "การทำงานร่วมกัน" และ "การแข่งขัน" และความสมดุลระหว่างทั้งสองมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของการบำบัดน้ำเสีย

（1） ความสัมพันธ์แบบร่วมมือ: ฟังก์ชันเสริม สร้างการทำความสะอาดร่วมกัน

การทำงานร่วมกันระหว่างทั้งสองสะท้อนให้เห็นส่วนใหญ่ใน "กระบวนการดีไนตริฟิเคชัน": แบคทีเรียไนตริไฟอิงแบบออโตโทรฟิกเปลี่ยนแอมโมเนียไนโตรเจนให้เป็นไนเตรต (กระบวนการไนตริฟิเคชัน) ในขณะที่แบคทีเรียดีไนตริไฟอิงแบบเฮเทอโรโทรฟิก ภายใต้สภาวะไร้อากาศ ใช้คาร์บอนอินทรีย์ในน้ำเสียเป็นตัวให้อิเล็กตรอนเพื่อลดไนเตรตให้เป็นไนโตรเจน (N₂) และปล่อยออกสู่อากาศ (กระบวนการดีไนตริฟิเคชัน) - หากไม่มีแบคทีเรียออโตโทรฟิก แบคทีเรียดีไนตริไฟอิงจะไม่มี "สารตั้งต้น" ให้ใช้ หากขาดแบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิก ไนเตรตที่ผลิตโดยแบคทีเรียไนตริไฟอิงจะไม่สามารถกำจัดออกได้ และท้ายที่สุด ไนโตรเจนทั้งหมดจะไม่เป็นไปตามมาตรฐาน นอกจากนี้ แบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิกสามารถลดภาระอินทรีย์ในน้ำเสียหลังจากย่อยสลาย COD สร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการดำรงชีวิตสำหรับแบคทีเรียออโตโทรฟิกที่ไวต่อคาร์บอนอินทรีย์ และส่งเสริมกิจกรรมของพวกมันโดยอ้อม

（2） ความสัมพันธ์แบบแข่งขัน: การแข่งขันทรัพยากร ส่งผลกระทบต่อความสมดุลของระบบ

การแข่งขันระหว่างทั้งสองส่วนใหญ่เน้นที่ "ออกซิเจนที่ละลาย" และ "พื้นที่อยู่อาศัย": เมื่อความเข้มข้นของ COD ในน้ำเสียสูงเกินไป แบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิกจะขยายพันธุ์อย่างรวดเร็วเนื่องจาก "อาหารเพียงพอ" บริโภคออกซิเจนที่ละลายในปริมาณมาก และกิจกรรมของแบคทีเรียออโตโทรฟิกจะถูกยับยั้งเนื่องจาก "ภาวะขาดออกซิเจน" ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ "ผลการกำจัด COD ที่ดีแต่ผลการกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจนไม่ดี" ในทางตรงกันข้าม หากความเข้มข้นของ COD ในน้ำเสียต่ำเกินไป (เช่น น้ำเสียจากอุตสาหกรรม) กิจกรรมของแบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิกไม่เพียงพอ และไม่สามารถสร้างฟล็อกตะกอนที่เสถียรได้ แบคทีเรียออโตโทรฟิกก็จะสูญเสียไปเนื่องจาก "การขาดผู้ให้บริการ" ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพในการไนตริฟิเคชัน ดังนั้น ในกระบวนการจริง จำเป็นต้องสร้างสมดุลความสัมพันธ์ในการแข่งขันระหว่างทั้งสองโดยการปรับพารามิเตอร์ เช่น ภาระน้ำขาเข้าและอัตราส่วนการไหลย้อนกลับ ตัวอย่างเช่น เมื่อบำบัดน้ำเสียที่มี COD สูง สามารถใช้ "น้ำขาเข้าแบบแบ่งส่วน" เพื่อลดภาระอินทรีย์ในท้องถิ่นและรับประกันความต้องการออกซิเจนที่ละลายของแบคทีเรียไนตริไฟอิง

5、 สรุป: ความแตกต่างหลักและความสำคัญทางเทคโนโลยีระหว่างจุลินทรีย์สองชนิด

ความแตกต่างระหว่างจุลินทรีย์ออโตโทรฟิกและเฮเทอโรโทรฟิกใน Activated Sludge โดยพื้นฐานแล้วคือความแตกต่างใน "แหล่งพลังงานและวิธีการใช้แหล่งคาร์บอน" ซึ่งขยายไปสู่ชุดของความแตกต่างในตำแหน่งการทำงาน การปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อม และความสัมพันธ์ของจุลินทรีย์ระหว่างทั้งสอง (ดังแสดงในตารางที่ 1)

การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้มีความสำคัญในการชี้นำสำหรับการปรับปรุงกระบวนการบำบัดน้ำเสีย ตัวอย่างเช่น เมื่อบำบัดน้ำเสียที่มีแอมโมเนียไนโตรเจนสูงและ COD ต่ำ (เช่น น้ำเสียจากการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ) จำเป็นต้องมุ่งเน้นไปที่การรับประกันสภาพการดำรงชีวิตของแบคทีเรียออโตโทรฟิก (เพิ่ม DO ควบคุมอุณหภูมิ) และเพิ่มแหล่งคาร์บอนอย่างเหมาะสมเพื่อตอบสนองความต้องการในการดีไนตริฟิเคชันของแบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิก เมื่อบำบัดน้ำเสียที่มี COD สูงและแอมโมเนียไนโตรเจนต่ำ (เช่น น้ำเสียจากอาหาร) จำเป็นต้องควบคุมภาระอินทรีย์ หลีกเลี่ยงการเจริญเติบโตที่มากเกินไปของแบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิกและยับยั้งแบคทีเรียออโตโทรฟิก และรับประกันว่า COD และแอมโมเนียไนโตรเจนเป็นไปตามมาตรฐานพร้อมกัน กล่าวโดยสรุป การทำงานที่เสถียรของระบบ Activated Sludge โดยพื้นฐานแล้วคือ "ความสมดุลแบบไดนามิก" ระหว่างจุลินทรีย์ออโตโทรฟิกและเฮเทอโรโทรฟิก เฉพาะเมื่อจับคู่ความต้องการของทั้งสองอย่างถูกต้องเท่านั้นจึงจะสามารถบรรลุประสิทธิภาพสูงสุดในการบำบัดน้ำเสียได้