Під час роботи очисних споруд ми щодня переглядаємо дані: COD, NH3-N, TN, SVI, DO тощо, але найперша «тривога» часто подається не від приладів, а від мікроорганізмів. Досвідчені оператори часто спочатку дивляться не на лабораторні звіти, а на мікроскоп, тому що мікроорганізми не брешуть; їхня «поява чи зникнення» прямо говорить вам, чи здорова система. У цій статті систематично викладено методи швидкої ідентифікації поширених мікроорганізмів під час очищення води та їх індикативне значення з практичної точки зору, що допомагає вам: заздалегідь оцінити ризики процесу, не чекаючи, поки дані перевищать стандарти.
I. Чому мікроорганізми є більш «прозорливими», ніж фізико-хімічні індикатори?
У системах очищення води фізико-хімічні показники відображають «вже відбулися результати», а зміни в мікробному співтоваристві часто є «сигналом того, що проблеми тільки починаються». Наприклад: аміачний азот може бути не надлишковим, але нітрифікуючі бактерії вже значно зменшилися; стічні води SS можуть бути в допустимих межах, але ниткоподібні бактерії вже почали колонізувати поверхню. Бактеріальні флокули; дані виглядають нормально, але ворсинки починають зменшуватися та стають круглими – це все видимі попереджувальні ознаки.
II. Чотири категорії мікроорганізмів у обробці води та основні підходи до ідентифікації
Мікроорганізми, які відстежуються в системах очищення води, зазвичай поділяються на чотири категорії: бактерії (основні функціональні компоненти системи), найпростіші (найбільш чутливий біологічний індикатор першого-ряду), метазоа (маркер високої стабільності системи), водорості та гриби (індикатори аномалій або забруднення). Найпростіші, метазоа, флокули та нитчасті бактерії можна безпосередньо спостерігати за допомогою оптичного мікроскопа; бактерії вимагають фарбування, культури або методів молекулярної біології.
Якщо «експерт» безпосередньо досліджує ваш «осад» під мікроскопом і скаже, що є проблема з нітрифікуючими бактеріями, ви можете сказати «експерту» піти. Нітрифікуючі та нітрито{1}}окислювальні бактерії неможливо безпосередньо спостерігати під мікроскопом.
III. Найбільш часто використовувані методи ідентифікації мікроорганізмів у очищенні води (у порядку складності)
1. Базовий рівень: оптичний мікроскоп 100~400x. Візьміть змішаний розчин безпосередньо з аеротенка або потоку з вторинного відстійника та дайте йому постояти 3~5 хвилин. 1. Хвилини: підготуйте предметне скло з проміжного шару середовища для спостереження в реальному часі або простого фарбування метиленовим синім. Пряма ідентифікація можлива для: найпростіших, метазоа, бактеріальних флокул, нитчастих бактерій і водоростей.
2. Просунутий етап (лабораторне допоміжне оцінювання): помістіть одну краплю води в центр предметного скла, додайте дуже невелику кількість осаду або культурального середовища та обережно рівномірно розподіліть, щоб утворити тонкий рівномірний мазок (він має бути тонким; занадто товстий мазок призведе до неповного знебарвлення та хибнопозитивних результатів). Дайте йому висохнути на повітрі (не нагрівайте). Помістіть предметне скло стороною з бактеріями вгору та швидко проведіть ним вперед-назад над полум’ям спиртівки 2-3 рази (якщо спиртівки немає, можна використати запальничку). Додайте кристалічний фіолетовий, щоб повністю покрити мазок. Через 1 хвилину обережно змийте повільним струменем води. У цей момент всі бактерії будуть фіолетовими. Додайте розчин йоду, щоб покрити мазок. 1 через хвилину... Змийте через 30 хвилин. Нахиліть предметне скло, додайте 95% етанол, промийте водою протягом 10-20 секунд, додайте сафранін або розведений основний фуксин, промийте протягом 30-60 секунд, промокніть насухо та спостерігайте під мікроскопом.
За допомогою фарбування за Грамом можна відрізнити грам{0}}позитивні (G+) і грам-негативні (G-) бактерії та допомогти в ідентифікації ниткоподібних бактерій. Грам-бактерії (G+) мають товсті клітинні стінки та виглядають фіолетовими або темно-синіми під час спостереження; Грам-негативні (G-) бактерії мають тонші клітинні стінки із зовнішньою мембраною та виглядають червоними або рожевими під час спостереження.
Під час роботи проекту ми не проводили експерименти, щоб розрізнити G+ і G-, а радше щоб визначити джерело проблем процесу. У разі активних забруднювачів... У мулових системах Gnaphalium і Thiofilaria здебільшого грам-негативні (G−), що часто відповідає високому органічному навантаженню, недостатньому вмісту розчиненого кисню (DO) і надмірно високому вмісту сірки у стічних водах; актиноміцети здебільшого грампозитивні (G+), що часто відповідає низькій температурі води, старінню осаду та надмірно тривалій реакції твердого-стану (SRT). Крім того, оскільки G−-клітини мають тонші клітинні стінки, вони часто гинуть першими, коли система піддається токсичному шоку, причому головний тягар несуть нітрифікуючі бактерії (переважно G−).
Фарбування за Грамом не потрібно проводити щодня. Він може бути використаний як допоміжний діагностичний інструмент, коли спостерігається накопичення ниткоподібного мулу, раптовий колапс нітрифікації, підозра на токсичні удари або ненормальна робота за низьких температур взимку.
Наведені вище два способи прості та підходять для водоочисних споруд. Існують також більш складні методи, такі як фарбування 16S рРНК. Секвенування, FISH, проточна цитометрія тощо підходять лише для досліджень і не рекомендуються для використання в роботі проекту.
IV. Бактерії: «скелет системи», що визначає здатність до лікування
1. Флокули: основний показник стабільності системи
Бактерії, що утворюють пластівці, є основними переносниками активного мулу. Їхні морфологічні характеристики включають флокулентну або згусткову -структуру, укладену в липку капсулу, з щільно упакованими коками або короткими бацилами всередині.
Якщо структура пластівців є компактною, а краї гладкими, це вказує на високу активність мулу, хорошу флокуляцію та осідання, а також високу здатність видаляти COD та NH3-N. Якщо структура нещільна, краї шорсткі, легко ламаються, це свідчить про старіння або отруєння осаду, високий ризик утворення об’єму та високу ймовірність перевищення SS норми у стоках.
2. Ниткоподібні бактерії: найпоширеніші «порушники спокою» процесу
Gastrosporium glomeratum (G⁻) 1. [Нечіткий текст -, ймовірно, пов’язаний з бактеріями:] Наявність оболонки та здатність рухатися вказують на високе органічне навантаження та недостатню кількість розчиненого кисню (РО). Гранули, що містять G-сірку-, які виглядають блискучими під мікроскопом, вказують на високий вміст сірки в стічних водах або в анаеробних умовах. G-розгалужені актиноміцети вказують на низьку температуру води або старіння мулу.
3. Функціональні бактерії: «двигун» процесу денітрифікації.
Нітрифікуючі бактерії є переважно грам-негативними (майже повністю грам-негативними), тоді як денітрифікуючі бактерії також переважно грам{2}}негативні, але грам-позитивні бактерії також можуть брати участь.
V. Найпростіші
Найважливіший «біологічний індикатор» для фронтової експлуатації та обслуговування. Найпростіші живляться бактеріями та органічними залишками та надзвичайно чутливі до змін навколишнього середовища, що робить їх найбільш придатними організмами-індикаторами для звичайного мікроскопічного дослідження.
Різним найпростішим відповідають різні умови функціонування. Жгутикові з’являються під час-запуску процесу, високого навантаження та низької якості води; амеби з'являються при коливаннях якості води. Спостерігаються високі низькі рівні розчиненого кисню (РО) і погана якість флокулянту. У перехідній фазі з'являються плаваючі інфузорії (наприклад, парамецій). Сидячі інфузорії (такі як Vorticella та Cyclocarya) з’являються, коли система стабільна, а якість стоків відмінна. Однак, якщо ротовий диск Vorticella зменшується, а його тіло стає округлим, це дуже небезпечний сигнал, який вказує на отруєння мікроорганізмами або дефіцит DO, і процес ось-ось виходить з ладу. Сифонофори рясні лише тоді, коли якість води відмінна, а система зріла.
VI. Metazoa: ознака «дуже стабільної» системи
Коловертки з'являються, коли процес тривалий час стабільний, але надмірна кількість коловерток свідчить про старіння мулу та низьке органічне навантаження. Нематоди не мають явного індикативного значення в малих кількостях, але велика кількість вказує на анаеробні умови, накопичення мулу або токсичний шок. Велика кількість вібраційних черв'яків і трубочників вказує на важкі анаеробні умови і процес гниття осаду, що є сигналом рівня аварії технологічного процесу. немає
VII. Водорості та гриби: попереджувальні ознаки аномалій та забруднення
Невелика кількість водоростей може доповнити розчинений кисень (РО); Велика кількість грибів вказує на низький вплив рН, високий вміст цукру, старіння мулу, а також те, що гриби конкурують з бактеріями за поживні речовини, що призводить до пухких пластівців.
VIII. Моделі мікробної спадкоємності: важливіше, ніж «окремий вид»
Типова послідовність мікроорганізмів (процес від початку-→ стабільний → високо{1}}якісна робота): якщо мікроорганізми досягають успіху в порядку «джгутикові → саркоптери → плаваючі інфузорії → сидячі інфузорії → сисні → коловертки», це означає, що система покращується; якщо послідовність зворотна, це означає, що система погіршується.
IX. Практичні поради щодо експлуатації та обслуговування на першому місці
На виході з аеротенку або входу у вторинний відстійник спостерігайте спочатку при 100-кратному розведенні, потім у 400-кратному. Протягом стабільного періоду спостерігайте один раз на день; під час ненормальних менструацій збільште до 2-4 разів на день. Фарбування за Грамом слід використовувати лише один раз у разі екстремальних погодних умов, модернізації системи або коли до системи додається нове джерело води.
Висновок: ті, хто справді розуміє лікування водою, зрештою повернуться до мікроскопа. Коли ви можете використовувати мікроорганізми, щоб визначити, в якому агрегаті є проблема-чи це проблема навантаження, проблема розчиненого кисню (РО) чи токсичний шок-і чи потрібне раннє втручання, ви більше не оператор, який «керується даними», а той, хто справді контролює процес.
Мікроорганізми є найчеснішою мовою системи очищення води.