По време на експлоатацията на пречиствателните станции за отпадъчни води, ние гледаме ежедневно данни: COD, NH3-N, TN, SVI, DO и др., но най-ранната "аларма" често не е от уредите, а от микроорганизмите. Опитните оператори често не гледат първо лабораторните доклади, а по-скоро микроскопа, защото микроорганизмите не лъжат; тяхната "поява или изчезване" директно ви казва дали системата е здрава. Тази статия систематично очертава методи за бързо идентифициране на често срещани микроорганизми при пречистване на вода и тяхното индикативно значение от практическа гледна точка, като ви помага да: оцените предварително рисковете на процеса, без да чакате данните да надхвърлят стандартите.
I. Защо микроорганизмите са по-„предвидливи“ от физикохимичните индикатори?
В системите за пречистване на вода физикохимичните показатели отразяват „вече настъпили резултати“, докато промените в микробната общност често са „сигнали, че проблемите тепърва започват“. Например: амонячният азот може да не е прекомерен, но нитрифициращите бактерии вече значително са намалели; отпадъчните води SS може да са в приемливи граници, но нишковидните бактерии вече са започнали да колонизират повърхността. Бактериални флокули; данните изглеждат нормални, но вилите започват да се свиват и стават кръгли – всичко това са видими предупредителни знаци.
II. Четири категории микроорганизми при пречистване на вода и основни подходи за идентифициране
Микроорганизмите, наблюдавани в системите за пречистване на вода, обикновено се разделят на четири категории: бактерии (основните функционални компоненти на системата), протозои (най-чувствителният първи -ред биологичен индикатор), метазои (маркер за висока стабилност на системата) и водорасли и гъби (индикатори за аномалии или замърсяване). Протозоите, метазоите, флокулите и нишковидните бактерии могат да се наблюдават директно с оптичен микроскоп; бактериите изискват оцветяване, култура или методи на молекулярна биология.
Ако "експерт" директно изследва вашата "утайка" под микроскоп и каже, че има проблем с нитрифициращи бактерии, можете да кажете на "експерта" да си тръгне. Нитрифициращите и нитрит-окисляващите бактерии не могат да се наблюдават директно под микроскоп.
III. Най-често използвани методи за идентифициране на микроби при пречистване на водата (по ред на трудност)
1. Основно ниво: Оптичен микроскоп 100~400x. Директно вземете смесената течност от резервоара за аериране или потока от вторичния резервоар за утаяване и го оставете да престои 3~5 минути. 1. Минути: Подгответе предметно стъкло от междинния слой на средата за наблюдение на живо или просто оцветяване с метиленово синьо. Възможна е директна идентификация за: протозои, метазои, бактериални флокули, нишковидни бактерии и водорасли.
2. Напреднал етап (лабораторна спомагателна преценка): Поставете една капка вода в центъра на предметно стъкло, добавете много малко количество утайка или културална среда и внимателно я разнесете равномерно, за да образувате тънко, равномерно намазка (трябва да е тънка; твърде дебелото намазка ще доведе до непълно обезцветяване и фалшиви положителни резултати). Оставете да изсъхне на въздух (не нагрявайте). Поставете предметното стъкло с бактериалната страна нагоре и бързо го прекарайте напред-назад над пламъка на спиртна лампа 2-3 пъти (ако няма алкохолна лампа, може да се използва запалка). Добавете кристално виолетово, за да покриете напълно петното. След 1 минута внимателно изплакнете с бавна струя вода. В този момент всички бактерии ще бъдат лилави. Добавете йоден разтвор, за да покриете намазката. 1 минута по-късно... Изплакнете след 30 минути. Наклонете предметното стъкло, добавете 95% етанол, изплакнете с вода за 10-20 секунди, добавете сафранин или разреден основен фуксин, изплакнете за 30-60 секунди, изсушете и наблюдавайте под микроскоп.
Оцветяването по Грам може да прави разлика между Грам-положителни (G+) и Грам-отрицателни (G-) бактерии и помага при идентифицирането на нишковидни бактерии. Грам-положителните (G+) бактерии имат дебели клетъчни стени и изглеждат лилави или тъмносини, когато се наблюдават; Грам-отрицателните (G-) бактерии имат по-тънки клетъчни стени с външна мембрана и изглеждат червени или розови, когато се наблюдават.
По време на работата на проекта не проведохме експерименти, за да разграничим G+ и G-, а по-скоро да определим източника на проблемите в процеса. В случай на активни замърсители... В утайковите системи Gnaphalium и Thiofilaria са предимно Грам-отрицателни (G−), често съответстващи на високо органично натоварване, недостатъчно разтворен кислород (DO) и прекалено високо съдържание на сяра в отпадъчните води; актиномицетите са предимно Грам-положителни (G+), често съответстващи на ниска температура на водата, стареене на утайката и прекалено дълга реакция в твърдо-състояние (SRT). Освен това, тъй като G− клетките имат по-тънки клетъчни стени, те често са първите, които умират, когато системата е подложена на токсични шокове, като нитрифициращите бактерии (най-вече G−) носят основната тежест.
Не е необходимо оцветяването по Грам да се извършва ежедневно. Може да се използва като спомагателен диагностичен инструмент, когато се наблюдава натрупване на нишковидна утайка, внезапен колапс на нитрификация, предполагаеми токсични удари или необичайна работа при ниски температури през зимата.
Горните два метода са прости и подходящи за пречиствателни станции. Има и по-сложни методи, като оцветяване с 16S rRNA. Секвенирането, FISH, поточната цитометрия и т.н. са подходящи само за изследвания и не се препоръчват за използване при работа на проекта.
IV. Бактерии: „Системният скелет“, определящ капацитета за лечение
1. Флокули: Основният показател за стабилност на системата
Фло{0}}образуващите бактерии са основните носители на активната утайка. Техните морфологични характеристики включват флокулентна или подобна на бучки-структура, обвита в лепкава капсула, с плътно опаковани коки или къси бацили вътре.
Ако структурата на флокулите е компактна и ръбовете са гладки, това показва висока активност на утайката, добра флокулация и утаяване и силен капацитет за отстраняване на COD и NH3-N. Ако структурата е разхлабена, ръбовете са грапави и лесно се чупи, това показва стареене или отравяне на утайката, висок риск от натрупване и голяма вероятност SS да превиши стандарта в отпадъчните води.
2. Нишковидни бактерии: Най-честият процес, който създава проблеми
Gastrosporium glomeratum (G⁻) 1. [Неясен текст - вероятно свързан с бактерии:] Наличието на обвивка и способността за движение показват високо органично натоварване и недостатъчен разтворен кислород (DO). Гранули, съдържащи G-сяра-, изглеждащи блестящи под микроскоп, показват високо съдържание на сяра в отпадъчните води или анаеробни условия. G-разклонените актиномицети показват ниска температура на водата или стареене на утайки.
3. Функционални бактерии: „Двигателят“ на процеса на денитрификация.
Нитрифициращите бактерии са предимно Грам-отрицателни (почти изцяло Грам-отрицателни), докато денитрифициращите бактерии също са предимно Грам-отрицателни, но Грам-положителните бактерии също могат да участват.
V. Протозои
Най-важният "биологичен индикатор" за първа линия работа и поддръжка. Протозоите се хранят с бактерии и органични остатъци и са изключително чувствителни към промените в околната среда, което ги прави най-подходящите индикаторни организми за рутинно микроскопско изследване.
Различните протозои отговарят на различни условия на работа. Камшичетата се появяват по време на-започване на процеса, високо влиятелно натоварване и лошо качество на водата; амебите се появяват при колебания в качеството на водата. Наблюдават се големи, ниски нива на разтворен кислород (DO) и лошо качество на флокулента. Плуващите реснички (като Paramecium) се появяват в преходната фаза. Заседналите реснички (като Vorticella и Cyclocarya) се появяват, когато системата е стабилна и качеството на отпадъчните води е отлично. Въпреки това, ако устният диск на Vorticella се свие и тялото му се закръгли, това е много опасен сигнал, показващ микробно отравяне или дефицит на DO и процесът е на път да се повреди. Сифонофорите са изобилни само когато качеството на водата е отлично и системата е зряла.
VI. Metazoa: Знак за "много стабилна" система
Ротиферите се появяват, когато процесът е стабилен за дълго време, но прекомерният брой ротифери показва стареене на утайката и ниско органично натоварване. Нематодите нямат очевидно индикативно значение в малки количества, но голям брой показват анаеробни условия, натрупване на утайка или токсичен шок. Голям брой вибриращи червеи и червеи tubifex показват тежки анаеробни условия и гниене на утайки, което е сигнал за ниво на авария в процеса. не
VII. Водорасли и гъбички: предупредителни знаци за аномалии и замърсяване
Малко количество водорасли може да допълни разтворения кислород (DO); голямо количество гъбички показва ниско влиятелно рН, високо съдържание на захар, утайка от стареене и че гъбичките се конкурират с бактериите за хранителни вещества, което води до разхлабени флокули.
VIII. Модели на микробна последователност: По-важни от „единичен вид“
Типична последователност на микробна последователност (процес от начало-нагоре → стабилен → високо-качествена работа): Ако микроорганизмите успеят в реда на „флагелати → саркоптери → плуващи ресничести → приседнали ресничести → суктории → ротифери“, това означава, че системата се подобрява; ако последователността е обърната, това показва, че системата се влошава.
IX. Практически предложения за първа линия работа и поддръжка
На изхода на резервоара за аерация или на входа на вторичния резервоар за утаяване, наблюдавайте първо при 100x разреждане, след това при 400x разреждане. По време на стабилния период наблюдавайте веднъж дневно; по време на необичайни периоди, увеличете до 2-4 пъти дневно. Оцветяването по Грам трябва да се използва само веднъж, в случаи на екстремни метеорологични условия, надграждане на системата или когато към системата се добави нов източник на вода.
Заключение: Тези, които наистина разбират обработката на водата, в крайна сметка ще се върнат към микроскопа. Когато можете да използвате микроорганизми, за да определите в коя единица се крие проблемът-независимо дали е проблем с натоварването, проблем с разтворен кислород (DO) или токсичен шок-и дали е необходима ранна намеса, вие вече не сте оператор, „воден от данни“, а някой, който наистина контролира процеса.
Микроорганизмите са най-честният език на системата за пречистване на водата.