Při provozu čistíren odpadních vod se denně díváme na data: CHSK, NH3-N, TN, SVI, DO atd., ale první „alarm“ často není z přístrojů, ale z mikroorganismů. Zkušení operátoři se často nedívají nejprve na laboratorní zprávy, ale spíše do mikroskopu, protože mikroorganismy nelžou; jejich „objevení se nebo zmizení“ přímo říká, zda je systém zdravý. Tento článek systematicky nastiňuje metody pro rychlou identifikaci běžných mikroorganismů při úpravě vody a jejich orientační význam z praktického a praktického hlediska, což vám pomůže: předem posoudit rizika procesu, aniž byste čekali na data, která překročí normy.
I. Proč jsou mikroorganismy „prozíravější“ než fyzikálně-chemické indikátory?
V systémech úpravy vody fyzikálně-chemické ukazatele odrážejí „již nastalé výsledky“, zatímco změny v mikrobiální komunitě jsou často „signály, že problémy teprve začínají“. Například: amoniakálního dusíku nemusí být přebytek, ale nitrifikačních bakterií již výrazně ubylo; odpadní SS může být v přijatelných mezích, ale vláknité bakterie již začaly kolonizovat povrch. Bakteriální vločky; údaje vypadají normálně, ale klky se začínají zmenšovat a zakulacovat – to všechno jsou viditelné varovné signály.
II. Čtyři kategorie mikroorganismů v úpravě vody a základní přístupy identifikace
Mikroorganismy monitorované v systémech úpravy vody se obecně dělí do čtyř kategorií: bakterie (hlavní funkční součásti systému), prvoci (nejcitlivější první-biologický indikátor), metazoa (marker vysoké stability systému) a řasy a houby (indikátory abnormalit nebo kontaminace). Prvoci, metazoa, vločky a vláknité bakterie lze přímo pozorovat optickým mikroskopem; bakterie vyžadují metody barvení, kultivace nebo molekulární biologie.
Pokud „expert“ přímo prozkoumá váš „kal“ pod mikroskopem a řekne, že je problém s nitrifikačními bakteriemi, můžete „odborníkovi“ říct, aby odešel. Nitrifikační a dusitan-oxidující bakterie nelze přímo pozorovat pod mikroskopem.
III. Nejčastěji používané metody mikrobiální identifikace při úpravě vody (v pořadí podle obtížnosti)
1. Základní úroveň: Optický mikroskop 100~400x. Přímo odeberte smíchaný louh z provzdušňovací nádrže nebo přítok ze sekundární sedimentační nádrže a nechte jej stát 3~5 minut. 1. Minuty: Připravte sklíčko z mezivrstvy média pro živé pozorování nebo jednoduché barvení methylenovou modří. Přímá identifikace je možná pro: prvoky, metazoa, bakteriální vločky, vláknité bakterie a řasy.
2. Pokročilá fáze (laboratorní pomocný posudek): Do středu podložního sklíčka kápněte jednu kapku vody, přidejte velmi malé množství kalu nebo kultivačního média a jemně jej rovnoměrně rozetřete, aby se vytvořil tenký, jednotný nátěr (musí být tenký; příliš hustý nátěr bude mít za následek neúplné odbarvení a falešné pozitivní výsledky). Nechte uschnout na vzduchu (nezahřívejte). Umístěte sklíčko bakteriální stranou nahoru a rychle je 2-3x protáhněte tam a zpět nad plamenem lihové lampy (pokud není k dispozici lihová lampa, lze použít zapalovač). Přidejte křišťálovou violeť, aby byla skvrna úplně pokryta. Po 1 minutě jemně opláchněte pomalým proudem vody. V tomto okamžiku budou všechny bakterie fialové. Přidejte roztok jódu, aby byl nátěr pokryt. 1 minutu později... Po 30 minutách opláchněte. Nakloňte sklíčko, přidejte 95% etanol, oplachujte vodou po dobu 10-20 sekund, přidejte safranin nebo zředěný bazický fuchsin, oplachujte 30-60 sekund, osušte a pozorujte pod mikroskopem.
Gramovo barvení dokáže rozlišit mezi Gram-pozitivními (G+) a Gram-negativními (G-) bakteriemi a pomáhá při identifikaci vláknitých bakterií. Gram-pozitivní (G+) bakterie mají tlusté buněčné stěny a při pozorování vypadají fialově nebo tmavě modře; Gram-negativní (G{8}}) bakterie mají tenčí buněčné stěny s vnější membránou a při pozorování vypadají červeně nebo růžově.
Během provozu projektu jsme neprováděli experimenty, abychom rozlišili mezi G+ a G-, ale spíše abychom určili zdroj procesních problémů. V případě aktivních kontaminantů... V kalových systémech jsou Gnaphalium a Thiofilaria většinou Gram-negativní (G−), což často odpovídá vysoké organické zátěži, nedostatečnému rozpuštěnému kyslíku (DO) a příliš vysokému obsahu síry v odpadních vodách; aktinomycety jsou většinou Gram-pozitivní (G+), což často odpovídá nízké teplotě vody, stárnutí kalu a příliš dlouhé reakci v pevném stavu (SRT). Navíc, protože G-buňky mají tenčí buněčné stěny, jsou často první, kdo zemře, když je systém vystaven toxickým šokům, přičemž hlavní nápor nesou nitrifikační bakterie (většinou G-).
Gramovo barvení není nutné provádět denně. Může být použit jako pomocný diagnostický nástroj, když je pozorováno hromadění vláknitého kalu, náhlý kolaps nitrifikace, podezření na toxické šoky nebo abnormální provoz při nízkých teplotách v zimě.
Výše uvedené dvě metody jsou jednoduché a vhodné pro úpravny vody. Existují i sofistikovanější metody, jako je barvení 16S rRNA. Sekvenování, FISH, průtoková cytometrie atd. jsou vhodné pouze pro výzkum a nedoporučují se pro použití v projektovém provozu.
IV. Bakterie: "Skelet systému" určující kapacitu léčby
1. Vločky: Primární indikátor stability systému
Bakterie tvořící vločky-jsou hlavními nosiči aktivovaného kalu. Mezi jejich morfologické vlastnosti patří vločkovitá nebo shlukovaná- struktura, obalená v lepkavé tobolce s hustě zabalenými koky nebo krátkými bacily uvnitř.
Pokud je struktura vloček kompaktní a okraje jsou hladké, svědčí to o vysoké aktivitě kalu, dobré flokulaci a usazování a silné schopnosti odstraňování CHSK a NH3-N. Pokud je struktura uvolněná, hrany jsou drsné a lze ji snadno zlomit, znamená to stárnutí kalu nebo otravu, vysoké riziko nahromadění a vysokou pravděpodobnost překročení normy SS v odpadní vodě.
2. Vláknité bakterie: Nejběžnější proces "problémové"
Gastrosporium glomeratum (G⁻) 1. [Nejasný text - pravděpodobně souvisí s bakteriemi:] Přítomnost pouzdra a schopnost pohybu naznačuje vysokou organickou zátěž a nedostatek rozpuštěného kyslíku (DO). Granule obsahující G-síru-, které se pod mikroskopem jeví jako lesklé, indikují vysoký obsah síry v odpadní vodě nebo anaerobní podmínky. G-větvené aktinomycety naznačují nízkou teplotu vody nebo stárnoucí kal.
3. Funkční bakterie: „Motor“ procesu denitrifikace.
Nitrifikační bakterie jsou převážně Gram-negativní (téměř zcela Gram{1}}negativní), zatímco denitrifikační bakterie jsou také převážně Gram-negativní, ale mohou se jich zúčastnit i Gram-pozitivní bakterie.
V. Prvoci
Nejdůležitější "biologický ukazatel" pro provoz a údržbu v první linii. Prvoci se živí bakteriemi a organickými zbytky a jsou extrémně citliví na změny prostředí, což z nich činí nejvhodnější indikační organismy pro rutinní mikroskopické vyšetření.
Různí prvoci odpovídají různým provozním podmínkám. Bičíkaté se objevují při spouštění procesu-, při vysokém přítoku a špatné kvalitě vody; améby se objevují při kolísání kvality vody. Jsou pozorovány vysoké, nízké hladiny rozpuštěného kyslíku (DO) a špatná kvalita vločkování. V přechodné fázi se objevují plavající nálevníci (např. Paramecium). Přisedlé nálevníky (jako Vorticella a Cyclocarya) se objevují, když je systém stabilní a kvalita odpadních vod je vynikající. Pokud se však ústní ploténka Vorticella zmenší a její tělo se zakulatí, je to velmi nebezpečný signál, který ukazuje na mikrobiální otravu nebo nedostatek DO a proces se blíží k poruše. Sifonofory jsou hojné pouze tehdy, když je kvalita vody vynikající a systém je vyzrálý.
VI. Metazoa: Znamení „velmi stabilního“ systému
Vířivky se objevují, když je proces stabilní po dlouhou dobu, ale nadměrný počet vířníků naznačuje stárnutí kalu a nízké organické zatížení. Hlístice nemají v malých množstvích žádný zřejmý indikativní význam, ale velký počet naznačuje anaerobní podmínky, hromadění kalu nebo toxický šok. Velké množství vibrujících červů a tubifex červů ukazuje na těžké anaerobní podmínky a hnilobu kalu, což je signál úrovně procesní havárie. Žádný.
VII. Řasy a houby: Varovné příznaky abnormalit a znečištění
Malé množství řas může doplnit rozpuštěný kyslík (DO); velké množství hub ukazuje na nízké pH přítoku, vysoký obsah cukru, stárnoucí kal a že houby soutěží s bakteriemi o živiny, což vede k uvolňování vloček.
VIII. Vzory mikrobiální posloupnosti: Důležitější než „jednodruhové“
Typická sekvence mikrobiální posloupnosti (proces od spuštění-do začátku → stabilní → vysoce-kvalitní provoz): Pokud mikroorganismy uspějí v pořadí „bičíkovci → sarcoptera → plovoucí nálevníci → přisedlí nálevníci → suktoriánci → vířníci“, znamená to, že se systém zlepšuje; pokud je posloupnost obrácená, znamená to, že se systém zhoršuje.
IX. Praktické návrhy pro provoz a údržbu v první linii
Na výstupu provzdušňovací nádrže nebo přítoku do sekundární sedimentační nádrže pozorujte nejprve 100x ředění, poté 400x ředění. Během stabilního období pozorujte jednou denně; během abnormálních období zvyšte na 2-4krát denně. Gramovo barvení by mělo být použito pouze jednou, v případech extrémních povětrnostních podmínek, upgradu systému nebo když je do systému přidán nový zdroj vody.
Závěr: Ti, kteří skutečně rozumí úpravě vody, se nakonec vrátí k mikroskopu. Když můžete pomocí mikroorganismů určit, ve které jednotce problém spočívá,-ať už jde o problém se zátěží, problém s rozpuštěným kyslíkem (DO) nebo toxický šok-a zda je potřeba včasný zásah, už nejste operátor „vedený údaji“, ale někdo, kdo proces skutečně řídí.
Mikroorganismy jsou nejupřímnějším jazykem systému úpravy vody.