Tokom rada postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda svakodnevno gledamo podatke: COD, NH3-N, TN, SVI, DO itd., ali najraniji „alarm“ često nije od instrumenata, već od mikroorganizama. Iskusni operateri često ne gledaju prvo laboratorijske izvještaje, već mikroskop, jer mikroorganizmi ne lažu; njihovo "pojavljivanje ili nestanak" direktno govori da li je sistem zdrav. Ovaj članak sistematski opisuje metode za brzo prepoznavanje uobičajenih mikroorganizama u tretmanu vode i njihov indikativni značaj iz praktične, praktične perspektive, pomažući vam da: unaprijed procijenite rizike procesa bez čekanja da podaci premaše standarde.
I. Zašto su mikroorganizmi "predvidljiviji" od fizičko-hemijskih indikatora?
U sistemima za prečišćavanje vode, fizičko-hemijski pokazatelji odražavaju "već nastale rezultate", dok su promjene u mikrobnoj zajednici često "signali da problemi tek počinju". Na primjer: amonijačnog dušika možda nije previše, ali nitrificirajuće bakterije su se već značajno smanjile; efluentni SS može biti u prihvatljivim granicama, ali filamentne bakterije su već počele kolonizirati površinu. Bakterijske flocs; podaci izgledaju normalno, ali resice počinju da se skupljaju i postaju okrugle – sve su to vidljivi znakovi upozorenja.
II. Četiri kategorije mikroorganizama u tretmanu voda i osnovni pristupi identifikaciji
Mikroorganizmi koji se prate u sistemima za prečišćavanje vode općenito su podijeljeni u četiri kategorije: bakterije (glavne funkcionalne komponente sistema), protozoe (najosjetljiviji biološki indikator prve-linije), metazoe (marker visoke stabilnosti sistema) i alge i gljive (indikatori abnormalnosti ili kontaminacije). Protozoe, metazoe, flokule i filamentozne bakterije mogu se direktno posmatrati optičkim mikroskopom; bakterije zahtijevaju bojenje, kulturu ili metode molekularne biologije.
Ako "stručnjak" direktno pregleda vaš "mulj" pod mikroskopom i kaže da postoji problem sa nitrifikujućim bakterijama, možete reći "stručnjaku" da ode. Bakterije koje nitrifikuju i oksidiraju nitrit{1}} ne mogu se direktno posmatrati pod mikroskopom.
III. Najčešće korištene metode mikrobne identifikacije u tretmanu vode (po redoslijedu težine)
1. Osnovni nivo: Optički mikroskop 100~400x. Direktno uzmite miješanu tečnost iz rezervoara za aeraciju ili dotok iz sekundarnog taložnika i ostavite da odstoji 3~5 minuta. 1. Minute: Pripremite stakalcu sa međusloja medija za posmatranje uživo ili jednostavno bojenje metilenskim plavim. Direktna identifikacija je moguća za: protozoe, metazoe, bakterijske flokule, filamentozne bakterije i alge.
2. Napredna faza (laboratorijska pomoćna procjena): Stavite jednu kap vode u centar stakalca, dodajte vrlo malu količinu mulja ili podloge za uzgoj i nježno ga ravnomjerno rasporedite kako biste formirali tanak, ujednačen razmaz (mora biti tanak; pregusta mrlja će rezultirati nepotpunom dekolorizacijom i lažno pozitivnim rezultatima). Ostavite da se osuši na zraku (ne zagrijavajte). Stavite predmet sa bakterijskom stranom prema gore i brzo ga provucite naprijed-nazad preko plamena alkoholne lampe 2-3 puta (ako nije dostupna alkoholna lampa, može se koristiti upaljač). Dodajte kristalno ljubičasto da potpuno prekrije razmaz. Nakon 1 minute nježno isperite polaganim mlazom vode. U ovom trenutku, sve bakterije će biti ljubičaste. Dodajte rastvor joda da prekrije bris. 1 minut kasnije... Isperite nakon 30 minuta. Nagnite stakalce, dodajte 95% etanol, isperite vodom 10-20 sekundi, dodajte safranin ili razrijeđeni bazični fuksin, isperite 30-60 sekundi, osušite i posmatrajte pod mikroskopom.
Bojenje po Gramu može razlikovati gram-pozitivne (G+) i gram-negativne (G-) bakterije i pomaže u identifikaciji filamentoznih bakterija. Gram-pozitivne (G+) bakterije imaju debele ćelijske zidove i izgledaju ljubičasto ili tamnoplavo kada se posmatraju; Gram{7}}negativne (G-) bakterije imaju tanje ćelijske zidove sa vanjskom membranom i izgledaju crvene ili ružičaste kada se posmatraju.
Tokom rada projekta nismo provodili eksperimente da bismo razlikovali G+ i G-, već radije utvrdili izvor problema u procesu. U slučaju aktivnih zagađivača... U sistemima mulja, Gnaphalium i Thiofilaria su uglavnom gram-} negativni (G−), što često odgovara visokom organskom opterećenju, nedovoljno rastvorenog kiseonika (DO) i prekomerno visokom sadržaju sumpora u otpadnoj vodi; aktinomicete su uglavnom gram-pozitivne (G+), što često odgovara niskoj temperaturi vode, starenju mulja i pretjerano dugoj reakciji u čvrstom{7}}a stanju (SRT). Nadalje, budući da G- ćelije imaju tanje ćelijske zidove, one često prve umiru kada je sistem podvrgnut toksičnim šokovima, pri čemu najveći teret snose nitrifikujuće bakterije (uglavnom G-).
Bojenje po Gramu nije potrebno svakodnevno. Može se koristiti kao pomoćno dijagnostičko sredstvo kada se uoče nagomilavanje filamentnog mulja, iznenadni kolaps nitrifikacije, sumnja na toksične šokove ili nenormalan rad na niskim temperaturama zimi.
Gore navedene dvije metode su jednostavne i pogodne za postrojenja za prečišćavanje vode. Postoje i sofisticiranije metode, kao što je bojenje 16S rRNA. Sekvenciranje, FISH, protočna citometrija, itd., pogodni su samo za istraživanje i ne preporučuju se za korištenje u projektnim operacijama.
IV. Bakterije: "kostur sistema" koji određuje kapacitet tretmana
1. Flocs: Primarni indikator stabilnosti sistema
Bakterije koje stvaraju floc{0}}su glavni nosioci aktivnog mulja. Njihove morfološke karakteristike uključuju flokulentnu ili grudvastu- strukturu, zatvorenu u ljepljivu kapsulu, s gusto zbijenim kokama ili kratkim bacilima unutar.
Ako je struktura floka kompaktna i ivice su glatke, to ukazuje na visoku aktivnost mulja, dobru flokulaciju i taloženje i jak kapacitet uklanjanja COD-a i NH3-N. Ako je struktura labava, rubovi su hrapavi i lako se lome, to ukazuje na starenje mulja ili trovanje, visok rizik od nagomilavanja i veliku vjerovatnoću da će SS premašiti standard u otpadnim vodama.
2. Filamentozne bakterije: Najčešći proces "proizvođači problema"
Gastrosporium glomeratum (G⁻) 1. [Nejasan tekst - vjerovatno se odnosi na bakterije:] Prisustvo ovojnice i sposobnost kretanja ukazuju na visoko organsko opterećenje i nedovoljno rastvorenog kiseonika (DO). Granule koje sadrže G-sumpor-, koje izgledaju sjajno pod mikroskopom, ukazuju na visok sadržaj sumpora u otpadnoj vodi ili anaerobnim uslovima. G-razgranati aktinomiceti ukazuju na nisku temperaturu vode ili starenje mulja.
3. Funkcionalne bakterije: "motor" procesa denitrifikacije.
Nitrifikujuće bakterije su pretežno gram-negativne (gotovo u potpunosti gram-negativne), dok su denitrifikujuće bakterije također pretežno gram-negativne, ali i gram-pozitivne bakterije mogu učestvovati.
V. Protozoa
Najvažniji "biološki indikator" za rad i održavanje na prvoj liniji. Protozoe se hrane bakterijama i organskim ostacima i izuzetno su osjetljive na promjene okoliša, što ih čini najprikladnijim indikatorskim organizmima za rutinsko mikroskopsko ispitivanje.
Različite protozoe odgovaraju različitim radnim uslovima. Flagelati se pojavljuju tokom pokretanja procesa-, visokog opterećenja i lošeg kvaliteta vode; amebe se pojavljuju tokom fluktuacija kvaliteta vode. Uočeni su veliki, niski nivoi rastvorenog kiseonika (DO) i loš kvalitet flokulacije. Plivajuće cilijate (kao što je Paramecium) pojavljuju se u prijelaznoj fazi. Sjedeće trepavice (kao što su Vorticella i Cyclocarya) se pojavljuju kada je sistem stabilan i kada je kvalitet efluenta odličan. Međutim, ako se oralni disk Vorticella smanji i njegovo tijelo postane zaobljeno, to je vrlo opasan signal, koji ukazuje na trovanje mikrobama ili nedostatak DO, i proces će uskoro pokvariti. Sifonofora ima u izobilju samo kada je kvalitet vode odličan i sistem zreo.
VI. Metazoa: znak "veoma stabilnog" sistema
Rotiferi se pojavljuju kada je proces dugo stabilan, ali prevelik broj rotifera ukazuje na starenje mulja i nisko organsko opterećenje. Nematode nemaju očigledan indikativni značaj u malim količinama, ali veliki broj ukazuje na anaerobne uslove, nakupljanje mulja ili toksični šok. Veliki broj vibrirajućih crva i tubifex crva ukazuje na teške anaerobne uslove i truljenje mulja, što je signal nivoa nesreće u procesu. br.
VII. Alge i gljive: znakovi upozorenja na abnormalnosti i zagađenje
Mala količina algi može dopuniti rastvoreni kiseonik (DO); velika količina gljivica ukazuje na nizak uticaj pH, visok sadržaj šećera, starenje mulja i da se gljivice nadmeću s bakterijama za hranljive materije, što dovodi do labavih nakupina.
VIII. Obrasci mikrobne sukcesije: važniji od "pojedinačnih vrsta"
Tipičan slijed mikrobne sukcesije (proces od početka-prema → stabilan → visoko-funkcionalnost): Ako mikroorganizmi uspijevaju u redoslijedu "bičaci → sarcoptera → plivajuće cilijate → kitnjake → suktorije → rotiferi", to ukazuje da se sistem poboljšava; ako je sukcesija obrnuta, to ukazuje da se sistem pogoršava.
IX. Praktični prijedlozi za rad i održavanje na prvoj liniji
Na izlazu rezervoara za aeraciju ili dotoku sekundarnog taložnika, prvo promatrajte 100x razrjeđivanje, a zatim 400x razrjeđivanje. Tokom stabilnog perioda, posmatrajte jednom dnevno; tokom abnormalnih perioda povećajte na 2-4 puta dnevno. Bojenje po Gramu treba koristiti samo jednom, u slučajevima ekstremnih vremenskih uslova, nadogradnje sistema ili kada se sistemu doda novi izvor vode.
Zaključak: Oni koji istinski razumiju tretman vode, na kraju će se vratiti mikroskopu. Kada možete koristiti mikroorganizme da odredite u kojoj jedinici leži problem-bilo da se radi o problemu s opterećenjem, problemu otopljenog kiseonika (DO) ili toksičnom šoku-i da li je potrebna rana intervencija, vi više niste operater "vođen podacima", već neko ko zaista kontroliše proces.
Mikroorganizmi su najiskreniji jezik sistema za prečišćavanje vode.