Durant el funcionament de les depuradores d'aigües residuals, mirem dades diàriament: DQO, NH3-N, TN, SVI, DO, etc., però l'"alarma" més primerenca sovint no prové dels instruments, sinó dels microorganismes. Els operadors experimentats sovint no miren primer els informes del laboratori, sinó més aviat el microscopi, perquè els microorganismes no menteixen; la seva "aparició o desaparició" t'indica directament si el sistema està sa. Aquest article descriu sistemàticament mètodes per identificar ràpidament els microorganismes comuns en el tractament de l'aigua i la seva importància indicativa des d'una perspectiva pràctica i pràctica, ajudant-vos a: avaluar els riscos del procés amb antelació sense esperar que les dades superin els estàndards.
I. Per què els microorganismes són més "previsors" que els indicadors fisicoquímics?
En els sistemes de tractament d'aigua, els indicadors fisicoquímics reflecteixen "resultats que ja s'han produït", mentre que els canvis en la comunitat microbiana sovint són "senyals que els problemes tot just estan començant". Per exemple: pot ser que el nitrogen amoníac no sigui excessiu, però els bacteris nitrificants ja han disminuït considerablement; l'efluent SS pot estar dins dels límits acceptables, però els bacteris filamentosos ja han començat a colonitzar la superfície. Flocs bacterians; les dades semblen normals, però les vellositats comencen a reduir-se i es tornen rodones: tots aquests són senyals d'alerta visibles.
II. Quatre categories de microorganismes en el tractament d'aigües i enfocaments bàsics d'identificació
Els microorganismes monitoritzats als sistemes de tractament d'aigua es divideixen generalment en quatre categories: bacteris (els principals components funcionals del sistema), protozous (l'indicador biològic de primera línia-més sensible), metazous (un marcador d'alta estabilitat del sistema) i algues i fongs (indicadors d'anomalies o contaminació). Els protozous, metazous, flocs i bacteris filamentosos es poden observar directament amb un microscopi òptic; Els bacteris requereixen mètodes de tinció, cultiu o biologia molecular.
Si un "expert" examina directament el vostre "fang" al microscopi i diu que hi ha un problema amb els bacteris nitrificants, podeu dir-li a l'"expert" que marxi. Els bacteris nitrificants i nitrits-oxidants no es poden observar directament al microscopi.
III. Mètodes d'identificació microbiana més utilitzats en el tractament de l'aigua (per ordre de dificultat)
1. Nivell bàsic: Microscopi òptic 100~400x. Agafeu directament el licor barrejat del dipòsit d'aireació o l'afluent del dipòsit de sedimentació secundari i deixeu-lo reposar durant 3 ~ 5 minuts . 1. Minuts: prepareu una diapositiva de la capa intermèdia del medi per a l'observació en directe o una simple tinció de blau de metilè. La identificació directa és possible per a: protozous, metazous, flocs bacterians, bacteris filamentosos i algues.
2. Etapa avançada (judici auxiliar de laboratori): col·loqueu una gota d'aigua al centre d'una diapositiva, afegiu-hi una quantitat molt petita de fang o medi de cultiu i esteneu-la suaument de manera uniforme per formar un frotis prima i uniforme (ha de ser prim; un frotis massa gruixut donarà lloc a una decoloració incompleta i falsos positius). Deixeu-lo assecar a l'aire lliure (no escalfeu). Col·loqueu el portaobjectes amb el costat bacterian cap amunt i passeu-lo ràpidament cap endavant i cap enrere per sobre d'una flama d'una làmpada d'alcohol 2-3 vegades (si no hi ha cap làmpada d'alcohol disponible, es pot utilitzar un encenedor). Afegiu cristall violeta per cobrir completament el frotis. Després d'1 minut, esbandiu suaument amb un raig lent d'aigua. En aquest punt, tots els bacteris seran de color violeta. Afegiu una solució de iode per cobrir el frotis. 1 minut més tard... Esbandida després de 30 minuts. Inclineu el portaobjectes, afegiu etanol al 95%, esbandiu amb aigua durant 10-20 segons, afegiu safranina o fucsina bàsica diluïda, esbandiu durant 30-60 segons, assequeu-lo i observeu al microscopi.
La tinció de Gram pot distingir entre bacteris Gram-positius (G+) i Gram-negatius (G-) i ajuda a identificar els bacteris filamentosos. Els bacteris gram-positius (G+) tenen parets cel·lulars gruixudes i apareixen de color porpra o blau fosc quan s'observen; Els bacteris Gram-negatius (G{-) tenen parets cel·lulars més primes amb una membrana externa i apareixen de color vermell o rosa quan s'observen.
Durant el funcionament del projecte, no vam fer experiments per distingir entre G+ i G-, sinó per determinar l'origen dels problemes del procés. En el cas dels contaminants actius... En els sistemes de fangs, Gnaphalium i Thiofilaria són majoritàriament Gram-negatius (G−), que sovint corresponen a una elevada càrrega orgànica, una insuficiència d'oxigen dissolt (DO) i un contingut excessivament elevat de sofre a les aigües residuals; Els actinomicets són majoritàriament Gram-positius (G+), que sovint corresponen a la baixa temperatura de l'aigua, l'envelliment dels fangs i una reacció- en estat sòlid (SRT) excessivament llarga. A més, com que les cèl·lules G- tenen parets cel·lulars més primes, sovint són les primeres a morir quan el sistema està sotmès a xocs tòxics, amb els bacteris nitrificants (sobretot G-) que n'encarreguen el pes.
La tinció de Gram no s'ha de fer diàriament. Es pot utilitzar com a eina de diagnòstic auxiliar quan s'observa l'acumulació de fangs filamentosos, col·lapse sobtat de nitrificació, sospita de xocs tòxics o funcionament anormal a baixes temperatures a l'hivern.
Els dos mètodes anteriors són senzills i adequats per a plantes de tractament d'aigua. També hi ha mètodes més sofisticats, com ara la tinció d'ARNr 16S. La seqüenciació, FISH, citometria de flux, etc., només són aptes per a la investigació i no es recomana per al seu ús en el funcionament del projecte.
IV. Bacteris: el "esquelet del sistema" que determina la capacitat de tractament
1. Flocs: l'indicador primari de l'estabilitat del sistema
Els bacteris que formen-flocs són els principals portadors del fang activat. Les seves característiques morfològiques inclouen una estructura floculent o com un grup-, tancat en una càpsula enganxosa, amb cocs densament empaquetats o bacils curts a l'interior.
Si l'estructura del floc és compacta i les vores són llises, indica una alta activitat del fang, una bona floculació i sedimentació i una forta capacitat d'eliminació de DQO i NH3-N. Si l'estructura és solta, les vores són rugoses i es trenca fàcilment, indica l'envelliment o la intoxicació dels fangs, un alt risc d'aglomeració i una alta probabilitat que SS superi l'estàndard a l'efluent.
2. Bacteris filamentosos: el procés més comú "problemàtiques"
Gastrosporium glomeratum (G⁻) 1. [Text poc clar - probablement relacionat amb bacteris:] La presència d'una funda i la capacitat de moure's indiquen una càrrega orgànica elevada i una insuficiència d'oxigen dissolt (DO). Els g-grànuls que contenen sofre-, que semblen brillants al microscopi, indiquen un alt contingut de sofre a les aigües residuals o condicions anaeròbiques. Els actinomicets G-ramificats indiquen baixa temperatura de l'aigua o fangs envellits.
3. Bacteris funcionals: El "motor" del procés de desnitrificació.
Els bacteris nitrificants són predominantment Gram-negatius (gairebé totalment Gram-), mentre que els bacteris desnitrificants també són predominantment Gram-negatius, però també hi poden participar els bacteris Gram{-.
V. Protozous
L'"indicador biològic" més important per a l'operació i el manteniment de primera línia. Els protozous s'alimenten de bacteris i restes orgàniques i són extremadament sensibles als canvis ambientals, el que els converteix en els organismes indicadors més adequats per a l'examen microscòpic de rutina.
Els diferents protozous corresponen a diferents condicions de funcionament. Els flagel·lats apareixen durant l'inici del procés-, la càrrega d'afluent elevada i la mala qualitat de l'aigua; Les amebes apareixen durant les fluctuacions de la qualitat de l'aigua. S'observen nivells d'oxigen dissolt (DO) grans i baixos i una mala qualitat del flocul. Els ciliats nadadors (com el Parameci) apareixen en la fase de transició. Els ciliats sedentaris (com Vorticella i Cyclocarya) apareixen quan el sistema és estable i la qualitat de l'efluent és excel·lent. Tanmateix, si el disc oral de la Vorticella s'encongeix i el seu cos s'arrodoneix, aquest és un senyal molt perillós, que indica una intoxicació microbiana o una deficiència de DO, i el procés està a punt de funcionar malament. Els sifonòfors només són abundants quan la qualitat de l'aigua és excel·lent i el sistema està madur.
VI. Metazous: un signe de sistema "molt estable".
Els rotífers apareixen quan el procés és estable durant molt de temps, però un nombre excessiu de rotífers indica l'envelliment dels fangs i una baixa càrrega orgànica. Els nematodes no tenen un significat indicatiu evident en petites quantitats, però un gran nombre indiquen condicions anaeròbiques, acumulació de fangs o xoc tòxic. Un gran nombre de cucs vibrants i cucs tubifex indiquen condicions anaeròbiques severes i putrefacció de fangs, que és un senyal de nivell d'accident de procés. No.
VII. Algues i fongs: senyals d'alerta d'anomalies i contaminació
Una petita quantitat d'algues pot complementar l'oxigen dissolt (DO); una gran quantitat de fongs indica un pH d'afluència baix, alt contingut de sucre, fangs envellits i que els fongs competeixen amb els bacteris per obtenir nutrients, donant lloc a flocs solts.
VIII. Patrons de successió microbiana: més importants que les "espècies individuals"
Seqüència de successió microbiana típica (procés des de l'inici-amunt → estable → operació d'alta-qualitat): si els microorganismes tenen èxit en l'ordre de "flagel·lats → sarcòpteros → ciliats nadadors → ciliats sèssils → suctoris → rotífers", indica que el sistema està millorant; si la successió s'inverteix, indica que el sistema s'està deteriorant.
IX. Suggeriments pràctics per al funcionament i el manteniment de primera línia
A la sortida del dipòsit d'aireació o a l'afluent del tanc de sedimentació secundari, observeu primer a una dilució de 100x i després a una dilució de 400x. Durant el període estable, observar una vegada al dia; durant períodes anormals, augmentar a 2-4 vegades al dia. La tinció de Gram només s'ha d'utilitzar una vegada, en casos de condicions meteorològiques extremes, actualitzacions del sistema o quan s'afegeix una nova font d'aigua al sistema.
Conclusió: els que realment entenen el tractament de l'aigua tornaran al microscopi. Quan podeu utilitzar microorganismes per determinar quina unitat rau el problema en-si es tracta d'un problema de càrrega, d'oxigen dissolt (DO) o d'un xoc tòxic-i si cal una intervenció primerenca, ja no sou un operador "dirigit per dades", sinó algú que realment controla el procés.
Els microorganismes són el llenguatge més honest d'un sistema de tractament d'aigua.