Med obratovanjem čistilnih naprav dnevno gledamo podatke: KPK, NH3-N, TN, SVI, DO itd., a prvi "alarm" pogosto ni na instrumentih, temveč na mikroorganizmih. Izkušeni operaterji pogosto ne pogledajo najprej laboratorijskih izvidov, ampak raje pod mikroskop, saj mikroorganizmi ne lažejo; njihov "pojav ali izginotje" neposredno pove, ali je sistem zdrav. Ta članek sistematično opisuje metode za hitro prepoznavanje običajnih mikroorganizmov pri čiščenju vode in njihov indikativni pomen s praktičnega, praktičnega vidika, kar vam pomaga: vnaprej oceniti tveganja postopka, ne da bi čakali, da podatki presežejo standarde.
I. Zakaj so mikroorganizmi bolj "daljnovidni" kot fizikalno-kemijski indikatorji?
V sistemih za čiščenje vode fizikalno-kemijski indikatorji odražajo »že nastale rezultate«, medtem ko so spremembe v mikrobni skupnosti pogosto »signali, da se težave šele začenjajo«. Na primer: dušik v amoniaku morda ni pretiran, vendar so se nitrifikacijske bakterije že znatno zmanjšale; iztok SS je lahko v sprejemljivih mejah, vendar so se nitaste bakterije že začele kolonizirati na površini. Bakterijske kosmiče; podatki so videti normalni, vendar se resice začnejo krčiti in postanejo okrogle – vse to so vidni opozorilni znaki.
II. Štiri kategorije mikroorganizmov pri čiščenju vode in osnovni pristopi identifikacije
Mikroorganizmi, ki jih spremljamo v sistemih za čiščenje vode, so na splošno razdeljeni v štiri kategorije: bakterije (glavne funkcionalne komponente sistema), praživali (najobčutljivejši-biološki indikator prve vrstice), metazoe (označevalec visoke stabilnosti sistema) ter alge in glive (kazalci nenormalnosti ali kontaminacije). Praživali, metazoe, kosmiče in nitaste bakterije lahko neposredno opazujemo z optičnim mikroskopom; bakterije zahtevajo metode barvanja, kulture ali molekularne biologije.
Če "strokovnjak" neposredno pregleda vaše "blato" pod mikroskopom in reče, da je problem z nitrifikacijskimi bakterijami, lahko "strokovnjaku" rečete, naj odide. Nitrifikacijskih in-oksidantnih bakterij ni mogoče neposredno opazovati pod mikroskopom.
III. Najpogosteje uporabljene metode identifikacije mikrobov pri čiščenju vode (po težavnosti)
1. Osnovna raven: optični mikroskop 100~400x. Neposredno vzemite mešano tekočino iz prezračevalne posode ali dotoka iz sekundarne sedimentacijske posode in pustite stati 3~5 minut. 1. Minute: Pripravite predmetno stekelce iz vmesne plasti gojišča za opazovanje v živo ali preprosto barvanje z metilen modrim. Neposredna identifikacija je možna za: praživali, metazoe, bakterijske kosmiče, nitaste bakterije in alge.
2. Napredna stopnja (pomožna laboratorijska presoja): kanite eno kapljico vode na sredino objektnega stekelca, dodajte zelo majhno količino blata ali gojišča in ga nežno enakomerno razmažite, da nastane tanek, enoten razmaz (biti mora tanek; predebel razmaz povzroči nepopolno razbarvanje in lažno pozitivne rezultate). Pustite, da se posuši na zraku (ne segrevajte). Postavite predmetno stekelce tako, da je stran z bakterijami obrnjena navzgor, in ga 2-3 krat hitro potegnite naprej in nazaj nad plamenom alkoholne svetilke (če alkoholne svetilke ni na voljo, lahko uporabite vžigalnik). Dodajte kristalno vijolično, da popolnoma prekrijete razmaz. Po 1 minuti nežno sperite s počasnim curkom vode. Na tej točki bodo vse bakterije vijolične. Dodajte raztopino joda, da prekrijete razmaz . 1 minuto pozneje... Po 30 minutah sperite. Nagnite predmetno stekelce, dodajte 95 % etanol, spirajte z vodo 10-20 sekund, dodajte safranin ali razredčen bazični fuksin, spirajte 30-60 sekund, popivnajte in opazujte pod mikroskopom.
Barvanje po Gramu lahko razlikuje med gram-pozitivnimi (G+) in gram-negativnimi (G-) bakterijami in pomaga pri identifikaciji nitastih bakterij. Gram-pozitivne (G+) bakterije imajo debele celične stene in so videti vijolične ali temno modre, ko jih opazujemo; Gram-negativne (G-) bakterije imajo tanjše celične stene z zunanjo membrano in so videti rdeče ali rožnate, ko jih opazujemo.
Med delovanjem projekta nismo izvajali eksperimentov za razlikovanje med G+ in G-, temveč za ugotavljanje izvora procesnih težav. V primeru aktivnih onesnaževal... V sistemih blata sta Gnaphalium in Thiofilaria večinoma po Gramu-negativni (G−), kar pogosto ustreza visoki organski obremenitvi, nezadostni raztopljenemu kisiku (DO) in pretirano visoki vsebnosti žvepla v odpadni vodi; aktinomicete so večinoma po Gramu-pozitivne (G+), kar pogosto ustreza nizki temperaturi vode, staranju blata in predolgi reakciji trdnega-stanja (SRT). Nadalje, ker imajo G− celice tanjše celične stene, so pogosto prve, ki umrejo, ko je sistem izpostavljen toksičnim šokom, pri čemer nitrifikacijske bakterije (večinoma G−) nosijo glavno breme.
Barvanja po Gramu ni treba izvajati vsak dan. Uporablja se lahko kot pomožno diagnostično orodje, kadar opazimo kopičenje nitastega blata, nenaden kolaps nitrifikacije, domnevne toksične šoke ali nenormalno delovanje pri nizkih temperaturah pozimi.
Zgornji dve metodi sta enostavni in primerni za čistilne naprave. Obstajajo tudi bolj sofisticirane metode, kot je barvanje s 16S rRNA. Sekvenciranje, FISH, pretočna citometrija itd. so primerni samo za raziskave in niso priporočljivi za uporabo pri projektnem delovanju.
IV. Bakterije: "Sistemsko okostje", ki določa zmogljivost zdravljenja
1. Kosmiči: primarni pokazatelj stabilnosti sistema
Bakterije, ki tvorijo kosmiče, so glavni nosilci aktivnega blata. Njihove morfološke značilnosti vključujejo kosmičasto ali grudasto -strukturo, obdano z lepljivo kapsulo, v notranjosti pa so gosto zbrani koki ali kratki bacili.
Če je struktura kosmičev kompaktna in so robovi gladki, to kaže na visoko aktivnost blata, dobro flokulacijo in usedanje ter močno sposobnost odstranjevanja KPK in NH3-N. Če je struktura ohlapna, robovi hrapavi in se zlahka zlomi, to kaže na staranje ali zastrupitev blata, visoko tveganje za nabiranje prostornine in veliko verjetnost, da SS preseže standard v iztoku.
2. Nitaste bakterije: najpogostejši "povzročitelji težav"
Gastrosporium glomeratum (G⁻) 1. [Nejasno besedilo - verjetno povezano z bakterijami:] Prisotnost ovoja in sposobnost premikanja kažeta na visoko organsko obremenitev in premalo raztopljenega kisika (DO). Zrnca, ki vsebujejo G-žveplo- in so videti sijoča pod mikroskopom, kažejo na visoko vsebnost žvepla v odpadni vodi ali anaerobnih pogojih. G-razvejane aktinomicete kažejo na nizko temperaturo vode ali starajoče se blato.
3. Funkcionalne bakterije: "motor" procesa denitrifikacije.
Nitrifikacijske bakterije so pretežno gram-negativne (skoraj popolnoma gram-negativne), medtem ko so denitrifikacijske bakterije prav tako pretežno gram-negativne, vendar lahko sodelujejo tudi gram-pozitivne bakterije.
V. Praživali
Najpomembnejši "biološki indikator" za delovanje in vzdrževanje na prvi liniji. Praživali se prehranjujejo z bakterijami in organskimi ostanki in so izjemno občutljivi na okoljske spremembe, zaradi česar so najprimernejši indikatorski organizmi za rutinsko mikroskopsko preiskavo.
Različne praživali ustrezajo različnim pogojem delovanja. Flagelati se pojavijo med-zagonom postopka, visoko dotočno obremenitvijo in slabo kakovostjo vode; amebe se pojavijo ob nihanju kakovosti vode. Opažene so visoke, nizke ravni raztopljenega kisika (DO) in slaba kakovost kosmičev. V prehodni fazi se pojavijo plavajoči ciliati (kot je Paramecium). Sedentarni ciliati (kot sta Vorticella in Cyclocarya) se pojavijo, ko je sistem stabilen in je kakovost iztoka odlična. Če pa se ustni disk Vorticelle skrči in se njegovo telo zaokroži, je to zelo nevaren signal, ki kaže na zastrupitev z mikrobi ali pomanjkanje DO, in proces je tik pred okvaro. Sifonoforjev je veliko le, če je kakovost vode odlična in je sistem zrel.
VI. Metazoa: znak "zelo stabilnega" sistema
Rotiferji se pojavijo, ko je proces dlje časa stabilen, vendar preveliko število rotiferjev kaže na staranje blata in nizko organsko obremenitev. Nematode v majhnih količinah nimajo očitnega indikativnega pomena, vendar veliko število kaže na anaerobne pogoje, kopičenje blata ali toksični šok. Veliko število vibrirajočih črvov in tubifex črvov kaže na hude anaerobne razmere in gnitje blata, kar je signal stopnje nesreče v procesu. št.
VII. Alge in glive: opozorilni znaki nenormalnosti in onesnaženja
Majhna količina alg lahko dopolni raztopljeni kisik (DO); velika količina gliv kaže na nizek vplivni pH, visoko vsebnost sladkorja, starajoče se blato in da glive tekmujejo z bakterijami za hranila, kar vodi do ohlapnih kosmičev.
VIII. Vzorci mikrobnega nasledstva: pomembnejši od "posamezne vrste"
Tipično zaporedje zaporedja mikrobov (proces od začetka-navzgor → stabilno → visoko-kakovostno delovanje): Če mikroorganizmi uspejo v vrstnem redu "flagelati → sarcoptera → plavajoči migetalkarji → sesilni migetalkarji → suktoriji → rotiferji,« to pomeni, da se sistem izboljšuje; če je zaporedje obrnjeno, to pomeni, da se sistem slabša.
IX. Praktični predlogi za prvotno delovanje in vzdrževanje
Pri izhodu iz prezračevalne posode ali dovodu v sekundarno usedalno posodo najprej opazujte pri 100-kratni razredčitvi, nato pa pri 400-kratni razredčitvi. Med stabilnim obdobjem opazujte enkrat na dan; med nenormalnimi menstruacijami povečajte na 2-4 krat na dan. Barvanje po Gramu je treba uporabiti samo enkrat, v primerih ekstremnih vremenskih razmer, nadgradnje sistema ali ko se sistemu doda nov vir vode.
Zaključek: Tisti, ki zares razumejo obdelavo vode, se bodo sčasoma vrnili k mikroskopu. Ko lahko uporabite mikroorganizme, da ugotovite, v kateri enoti je težava-ali gre za težavo z obremenitvijo, težavo z raztopljenim kisikom (DO) ali toksični šok-in ali je potrebna zgodnja intervencija, niste več operater, ki ga "vodijo podatki", ampak nekdo, ki resnično nadzoruje proces.
Mikroorganizmi so najbolj pošten jezik sistema za čiščenje vode.