Podczas pracy oczyszczalni ścieków codziennie przeglądamy dane: ChZT, NH3-N, TN, SVI, DO itp., ale najwcześniejszy „alarm” często nie pochodzi z przyrządów, ale z mikroorganizmów. Doświadczeni operatorzy często nie patrzą najpierw na raporty laboratoryjne, ale raczej na mikroskop, ponieważ mikroorganizmy nie kłamią; ich „pojawienie się lub zniknięcie” bezpośrednio mówi, czy system jest zdrowy. W tym artykule systematycznie omówiono metody szybkiej identyfikacji powszechnych mikroorganizmów w uzdatnianiu wody oraz ich orientacyjne znaczenie z praktycznego, praktycznego punktu widzenia, pomagając w: ocenie ryzyka procesowego z wyprzedzeniem bez czekania, aż dane przekroczą standardy.
I. Dlaczego mikroorganizmy są bardziej „przezorne” niż wskaźniki fizykochemiczne?
W systemach uzdatniania wody wskaźniki fizykochemiczne odzwierciedlają „już osiągnięte rezultaty”, podczas gdy zmiany w społeczności drobnoustrojów są często „sygnałami, że problemy dopiero się zaczynają”. Na przykład: azot amonowy może nie być nadmierny, ale liczba bakterii nitryfikacyjnych już znacznie się zmniejszyła; ścieki SS mogą mieścić się w dopuszczalnych granicach, ale bakterie nitkowate już zaczęły kolonizować powierzchnię. kłaczki bakteryjne; dane wyglądają normalnie, ale kosmki zaczynają się kurczyć i stają się okrągłe – to wszystko są widoczne znaki ostrzegawcze.
II. Cztery kategorie mikroorganizmów w uzdatnianiu wody i podstawowe podejścia do identyfikacji
Mikroorganizmy monitorowane w systemach uzdatniania wody ogólnie dzieli się na cztery kategorie: bakterie (główne elementy funkcjonalne systemu), pierwotniaki (najbardziej czuły-wskaźnik biologiczny pierwszego rzutu), metazoa (wskaźnik wysokiej stabilności systemu) oraz glony i grzyby (wskaźniki nieprawidłowości lub skażenia). Pierwotniaki, metazoa, kłaczki i bakterie nitkowate można bezpośrednio obserwować za pomocą mikroskopu optycznego; bakterie wymagają barwienia, hodowli lub metod biologii molekularnej.
Jeśli „ekspert” bezpośrednio zbada twój „szlam” pod mikroskopem i stwierdzi, że jest problem z bakteriami nitryfikacyjnymi, możesz kazać mu odejść. Bakteriów nitryfikacyjnych i azotynowych-nie można bezpośrednio zaobserwować pod mikroskopem.
III. Najczęściej stosowane metody identyfikacji drobnoustrojów w uzdatnianiu wody (w kolejności trudności)
1. Poziom podstawowy: Mikroskop optyczny 100~400x. Pobrać bezpośrednio wymieszany płyn ze zbiornika napowietrzającego lub dopływ z osadnika wtórnego i pozostawić na 3–5 minut.. 1. Minuty: Przygotuj szkiełko z pośredniej warstwy pożywki do obserwacji na żywo lub do prostego barwienia błękitem metylenowym. Możliwa jest bezpośrednia identyfikacja: pierwotniaków, metazoa, kłaczków bakteryjnych, bakterii nitkowatych i glonów.
2. Etap zaawansowany (dodatkowa ocena laboratoryjna): Umieść jedną kroplę wody na środku szkiełka, dodaj bardzo małą ilość osadu lub pożywki hodowlanej i delikatnie rozprowadź ją równomiernie, aby utworzyć cienki, jednolity rozmaz (musi być cienki; zbyt gruby rozmaz spowoduje niepełne odbarwienie i fałszywie dodatnie wyniki). Pozostawić do wyschnięcia na powietrzu (nie podgrzewać). Umieść szkiełko stroną bakteryjną skierowaną do góry i szybko przesuń je tam i z powrotem nad płomieniem lampki alkoholowej 2-3 razy (jeśli nie masz lampy alkoholowej, możesz użyć zapalniczki). Dodaj fiolet krystaliczny, aby całkowicie pokryć rozmaz. Po 1 minucie delikatnie spłucz powolnym strumieniem wody. W tym momencie wszystkie bakterie będą fioletowe. Dodaj roztwór jodu, aby pokryć rozmaz. 1 minutę później... Spłucz po 30 minutach. Przechylić szkiełko, dodać 95% etanol, płukać wodą 10-20 sekund, dodać safraninę lub rozcieńczoną zasadową fuksynę, płukać 30-60 sekund, osuszyć i obserwować pod mikroskopem.
Barwienie metodą Grama umożliwia rozróżnienie bakterii Gram-dodatnich (G+) i Gram-ujemnych (G{-) i pomaga w identyfikacji bakterii nitkowatych. Bakterie Gram-dodatnie (G+) mają grube ściany komórkowe i po obserwacji wydają się fioletowe lub ciemnoniebieskie; Bakterie Gram-(G-) mają cieńsze ściany komórkowe z zewnętrzną błoną i po obserwacji wydają się czerwone lub różowe.
W trakcie realizacji projektu nie przeprowadzaliśmy eksperymentów mających na celu rozróżnienie G+ od G-, ale raczej określenie źródła problemów procesowych. W przypadku aktywnych zanieczyszczeń... W systemach osadowych Gnaphalium i Tiofilaria są przeważnie Gram-ujemnymi (G−), co często wynika z wysokiego ładunku organicznego, niewystarczającej ilości rozpuszczonego tlenu (DO) i nadmiernie wysokiej zawartości siarki w ściekach; promieniowce są głównie Gram-dodatnie (G+), co często jest spowodowane niską temperaturą wody, starzeniem się osadu i nadmiernie długą reakcją w stanie stałym (SRT). Co więcej, ponieważ komórki G- mają cieńsze ściany komórkowe, często umierają jako pierwsze, gdy system jest poddawany wstrząsom toksycznym, a największy ciężar mają bakterie nitryfikacyjne (głównie G-).
Barwienie metodą Grama nie musi być wykonywane codziennie. Można go stosować jako pomocnicze narzędzie diagnostyczne w przypadku zaobserwowania pęcznienia osadu nitryfikacyjnego, nagłego zapadnięcia się nitryfikacji, podejrzenia wstrząsów toksycznych lub nieprawidłowej pracy w niskich temperaturach w zimie.
Powyższe dwie metody są proste i odpowiednie dla stacji uzdatniania wody. Istnieją również bardziej wyrafinowane metody, takie jak barwienie 16S rRNA. Sekwencjonowanie, FISH, cytometria przepływowa itp. nadają się wyłącznie do celów badawczych i nie są zalecane do stosowania w ramach projektu.
IV. Bakterie: „szkielet systemu” określający zdolność leczenia
1. Floki: główny wskaźnik stabilności systemu
Bakterie-tworzące kłaczki są głównymi nośnikami osadu czynnego. Ich cechy morfologiczne obejmują strukturę kłaczkowatą lub grudkową-, zamkniętą w lepkiej kapsułce, w której znajdują się gęsto upakowane ziarniaki lub krótkie pałeczki.
Jeśli struktura kłaczków jest zwarta, a krawędzie gładkie, wskazuje to na wysoką aktywność osadu, dobrą flokulację i osadzanie oraz dużą zdolność usuwania ChZT i NH3-N. Jeśli struktura jest luźna, krawędzie są szorstkie i łatwo ulega zniszczeniu, wskazuje to na starzenie się lub zatrucie osadu, wysokie ryzyko spęcznienia i duże prawdopodobieństwo przekroczenia normy SS w ściekach.
2. Bakterie nitkowate: najczęstszy proces „sprawiający kłopoty”
Gastrosporium glomeratum (G⁻) 1. [Niejasny tekst - prawdopodobnie związany z bakteriami:] Obecność osłonki i zdolność do poruszania się wskazują na duże obciążenie organiczne i niewystarczającą ilość rozpuszczonego tlenu (DO). Granulki zawierające G-siarkę-, błyszczące pod mikroskopem, wskazują na wysoką zawartość siarki w ściekach lub w warunkach beztlenowych. G-rozgałęzione promieniowce wskazują na niską temperaturę wody lub starzejący się osad.
3. Bakterie funkcjonalne: „silnik” procesu denitryfikacji.
Bakterie nitryfikacyjne są głównie Gram-ujemne (prawie całkowicie Gram-ujemne), podczas gdy bakterie denitryfikacyjne są również głównie Gram-ujemne, ale mogą również uczestniczyć bakterie Gram-dodatnie.
V. Pierwotniaki
Najważniejszy „wskaźnik biologiczny” dla obsługi i konserwacji na pierwszej linii frontu. Pierwotniaki żywią się bakteriami i resztkami organicznymi i są niezwykle wrażliwe na zmiany środowiskowe, co czyni je najbardziej odpowiednimi organizmami wskaźnikowymi do rutynowych badań mikroskopowych.
Różne pierwotniaki odpowiadają różnym warunkom pracy. Wiciowce pojawiają się podczas-rozpoczęcia procesu, przy dużym obciążeniu dopływającym i złej jakości wody; ameby pojawiają się podczas wahań jakości wody. Obserwuje się duże, niskie poziomy rozpuszczonego tlenu (DO) i słabą jakość kłaczków. Pływające orzęski (takie jak Pantofelek) pojawiają się w fazie przejściowej. Orzeski osiadłe (takie jak Vorticella i Cyclocarya) pojawiają się, gdy system jest stabilny, a jakość ścieków jest doskonała. Jeśli jednak krążek ustny worticelli skurczy się, a jego ciało stanie się zaokrąglone, jest to bardzo niebezpieczny sygnał wskazujący na zatrucie drobnoustrojami lub niedobór DO, a proces wkrótce ulegnie nieprawidłowemu działaniu. Syfonoforów jest mnóstwo tylko wtedy, gdy jakość wody jest doskonała, a system jest dojrzały.
VI. Metazoa: oznaka „bardzo stabilnego” systemu
Wrotki pojawiają się, gdy proces jest stabilny przez długi czas, ale ich nadmierna liczba wskazuje na starzenie się osadu i niskie obciążenie organiczne. Nicienie nie mają oczywistego znaczenia orientacyjnego w małych ilościach, ale duża liczba wskazuje na warunki beztlenowe, gromadzenie się osadu lub szok toksyczny. Duża liczba ślimaków wibrujących i robaków tubifex wskazuje na ciężkie warunki beztlenowe i gnicie osadu, co jest sygnałem poziomu awarii procesu. NIE.
VII. Glony i grzyby: znaki ostrzegawcze nieprawidłowości i zanieczyszczeń
Niewielka ilość glonów może uzupełniać rozpuszczony tlen (DO); duża ilość grzybów wskazuje na niskie pH dopływu, wysoką zawartość cukru, starzejący się osad oraz na to, że grzyby konkurują z bakteriami o składniki odżywcze, co prowadzi do luźnych kłaczków.
VIII. Wzorce sukcesji drobnoustrojów: ważniejsze niż „pojedynczy gatunek”
Typowa sekwencja sukcesji drobnoustrojów (proces od początku-do góry → stabilny → działanie-wysokiej jakości): Jeśli mikroorganizmy odniosą sukces w kolejności „wiciowce → sarcoptera → pływające orzęski → osiadłe orzęski → ssacze → wrotki”, oznacza to, że system ulega poprawie; jeśli kolejność zostanie odwrócona, oznacza to, że system się pogarsza.
IX. Praktyczne sugestie dotyczące obsługi i konserwacji na pierwszej linii frontu
Na wylocie zbiornika napowietrzającego lub na wlocie osadnika wtórnego obserwować najpierw przy rozcieńczeniu 100x, a następnie 400x. W okresie stabilnym obserwować raz dziennie; w nietypowych okresach zwiększyć do 2-4 razy na dobę. Barwienie metodą Grama należy wykonać tylko raz, w przypadku ekstremalnych warunków pogodowych, modernizacji systemu lub w przypadku dodania nowego źródła wody do systemu.
Wniosek: Ci, którzy naprawdę rozumieją uzdatnianie wody, w końcu powrócą do mikroskopu. Kiedy za pomocą mikroorganizmów możesz określić, w której jednostce leży problem,-czy jest to problem z obciążeniem, problemem rozpuszczonego tlenu (DO), czy wstrząsem toksycznym-i czy konieczna jest wczesna interwencja, nie jesteś już operatorem „kierowanym przez dane”, ale kimś, kto naprawdę kontroluje proces.
Mikroorganizmy to najuczciwszy język systemu uzdatniania wody.