درک عملیات بیوشیمیایی: میکروارگانیسم ها صادقانه ترین "ابزار نظارت آنلاین" هستند

در طول عملیات تصفیه خانه‌های فاضلاب، ما روزانه به داده‌ها نگاه می‌کنیم: COD، NH3{4}}N، TN، SVI، DO، و غیره، اما اولین "هشدار" اغلب از دستگاه‌ها نیست، بلکه از میکروارگانیسم‌ها است. اپراتورهای با تجربه اغلب ابتدا به گزارش های آزمایشگاهی نگاه نمی کنند، بلکه به میکروسکوپ نگاه می کنند، زیرا میکروارگانیسم ها دروغ نمی گویند. "ظاهر یا ناپدید شدن" آنها مستقیماً به شما می گوید که آیا سیستم سالم است یا خیر. این مقاله به طور سیستماتیک روش‌هایی را برای شناسایی سریع میکروارگانیسم‌های رایج در تصفیه آب و اهمیت نشان‌دهنده آن‌ها از منظر عملی و عملی تشریح می‌کند و به شما کمک می‌کند: خطرات فرآیند را از قبل ارزیابی کنید بدون اینکه منتظر بمانید تا داده‌ها از استانداردها فراتر رود.

I. چرا میکروارگانیسم ها "آینده نگر"تر از شاخص های فیزیکوشیمیایی هستند؟

در سیستم‌های تصفیه آب، شاخص‌های فیزیکوشیمیایی منعکس‌کننده «نتایج از قبل رخ داده‌شده» هستند، در حالی که تغییرات در جامعه میکروبی اغلب « سیگنال‌هایی هستند که مشکلات تازه شروع شده‌اند». به عنوان مثال: نیتروژن آمونیاکی ممکن است بیش از حد نباشد، اما باکتری های نیتریفیک کننده قبلاً به میزان قابل توجهی کاهش یافته اند. پساب SS ممکن است در محدوده قابل قبولی باشد، اما باکتری های رشته ای قبلاً شروع به استعمار سطح کرده اند. لخته های باکتریایی؛ داده‌ها طبیعی به نظر می‌رسند، اما پرزها شروع به کوچک شدن و گرد شدن می‌کنند - اینها همه علائم هشدار دهنده قابل مشاهده هستند.

II. چهار دسته از میکروارگانیسم ها در روش های تصفیه آب و شناسایی اولیه

میکروارگانیسم‌هایی که در سیستم‌های تصفیه آب نظارت می‌شوند به طور کلی به چهار دسته تقسیم می‌شوند: باکتری‌ها (اجزای عملکردی اصلی سیستم)، تک یاخته‌ها (حساس‌ترین-شاخص بیولوژیکی خط اول)، متازوئرها (نشانگر پایداری بالای سیستم)، و جلبک‌ها و قارچ‌ها (شاخص‌های ناهنجاری یا آلودگی). تک یاخته‌ها، متازوئرها، لخته‌ها و باکتری‌های رشته‌ای را می‌توان مستقیماً با میکروسکوپ نوری مشاهده کرد. باکتری ها به روش های رنگ آمیزی، کشت یا زیست شناسی مولکولی نیاز دارند.

اگر یک "متخصص" مستقیماً "لجن" شما را زیر میکروسکوپ بررسی کرد و گفت مشکلی با باکتری های نیتریفیکاسیون وجود دارد، می توانید به "کارشناس" بگویید که آن را ترک کند. باکتری های نیتریت کننده و اکسید کننده نیتریت را نمی توان مستقیماً زیر میکروسکوپ مشاهده کرد.

III. متداول ترین روش های شناسایی میکروبی در تصفیه آب (به ترتیب سختی)

1. سطح پایه: میکروسکوپ نوری 100 ~ 400x. مشروب مخلوط را مستقیماً از مخزن هوادهی یا پساب از مخزن ته نشینی ثانویه بگیرید و بگذارید 3 تا 5 دقیقه بماند{6}} دقیقه: یک اسلاید از لایه میانی محیط برای مشاهده زنده یا رنگ آمیزی ساده متیلن بلو آماده کنید. شناسایی مستقیم برای: تک یاخته ها، فرا یاخته ها، لخته های باکتریایی، باکتری های رشته ای و جلبک ها امکان پذیر است.

2. مرحله پیشرفته (قضاوت کمکی آزمایشگاهی): یک قطره آب را در مرکز لام بریزید، مقدار بسیار کمی لجن یا محیط کشت اضافه کنید و به آرامی آن را به طور یکنواخت پخش کنید تا لکه نازک و یکنواختی تشکیل شود (باید نازک باشد، لام خیلی ضخیم منجر به رنگ زدایی ناقص و مثبت کاذب می شود). اجازه دهید در هوا خشک شود (گرم نکنید). لام را طوری قرار دهید که طرف باکتری به سمت بالا باشد و به سرعت آن را 2 تا 3 بار روی شعله چراغ الکلی به جلو و عقب رد کنید (اگر لامپ الکلی در دسترس نباشد، می توان از فندک استفاده کرد). کریستال ویولت را اضافه کنید تا اسمیر را کاملا بپوشاند. پس از 1 دقیقه، به آرامی با جریان آهسته آب بشویید. در این مرحله، همه باکتری ها بنفش خواهند بود. محلول ید را برای پوشاندن اسمیر اضافه کنید. 1 دقیقه بعد... بعد از 30 دقیقه بشویید. لام را کج کنید، اتانول 95 درصد اضافه کنید، 10-20 ثانیه با آب بشویید، سافرانین یا فوشسین اولیه رقیق شده را اضافه کنید، 30 تا 60 ثانیه بشویید، خشک کنید و زیر میکروسکوپ مشاهده کنید.

رنگ‌آمیزی گرم می‌تواند بین باکتری‌های گرم مثبت (G+) و گرم منفی (G{3}}) تمایز قائل شود و به شناسایی باکتری‌های رشته‌ای کمک می‌کند. باکتری‌های گرم مثبت (G+) دارای دیواره‌های سلولی ضخیم هستند و در صورت مشاهده، بنفش یا آبی تیره به نظر می‌رسند. باکتری‌های گرم منفی (G-) ​​دیواره‌های سلولی نازک‌تری با غشای خارجی دارند و در صورت مشاهده قرمز یا صورتی به نظر می‌رسند.

در طول عملیات پروژه، آزمایش‌هایی برای تمایز بین G+ و G- انجام ندادیم، بلکه برای تعیین منبع مشکلات فرآیند. در مورد آلاینده‌های فعال... در سیستم‌های لجن، Gnaphalium و Thiofilaria عمدتاً گرم-منفی هستند (G-)، که اغلب مربوط به بار آلی بالا، اکسیژن محلول ناکافی (DO) و محتوای گوگرد بیش از حد در فاضلاب است. اکتینومیست‌ها عمدتاً گرم مثبت (G+) هستند که اغلب مربوط به دمای پایین آب، پیری لجن و واکنش حالت جامد بسیار طولانی (SRT) است. علاوه بر این، از آنجایی که سلول‌های G- دیواره‌های سلولی نازک‌تری دارند، اغلب اولین کسانی هستند که وقتی سیستم در معرض شوک‌های سمی قرار می‌گیرد، می‌میرند و باکتری‌های نیتریفیک (عمدتاً G-) بیشترین تأثیر را دارند.

رنگ آمیزی گرم نیازی به انجام روزانه ندارد. می توان از آن به عنوان یک ابزار تشخیصی کمکی در مواقعی که حجم لجن رشته ای، فروپاشی ناگهانی نیتریفیکاسیون، شوک های سمی مشکوک، یا عملکرد غیرعادی در دماهای پایین در زمستان مشاهده می شود، استفاده کرد.

دو روش فوق ساده و مناسب برای تصفیه خانه های آب هستند. همچنین روش های پیچیده تری مانند رنگ آمیزی 16S rRNA وجود دارد. توالی یابی، FISH، فلوسیتومتری و ... فقط برای تحقیق مناسب هستند و برای استفاده در عملیات پروژه توصیه نمی شوند.

IV. باکتری: "اسکلت سیستم" تعیین کننده ظرفیت درمان

1. Flocs: شاخص اولیه پایداری سیستم

باکتری‌های تشکیل‌دهنده لخته، حامل‌های اصلی لجن فعال هستند. ویژگی‌های مورفولوژیکی آنها شامل ساختار لخته‌ای یا توده‌ای است که در یک کپسول چسبنده محصور شده و کوکسی‌های متراکم یا باسیل‌های کوتاه داخل آن قرار دارد.

اگر ساختار لخته فشرده و لبه ها صاف باشد، نشان دهنده فعالیت لجن بالا، لخته سازی و ته نشینی خوب و ظرفیت حذف COD و NH3-N قوی است. اگر سازه شل باشد، لبه‌ها ناهموار هستند و به راحتی شکسته می‌شوند، نشان‌دهنده پیری یا مسمومیت لجن، خطر بالای حجیم شدن و احتمال زیاد SS بیش از حد استاندارد در پساب است.

2. باکتری های رشته ای: رایج ترین فرآیند "مشکل ساز"

Gastrosporium glomeratum (G-) 1. [متن نامشخص - احتمالاً مربوط به باکتری است:] وجود غلاف و توانایی حرکت نشان دهنده بار آلی بالا و اکسیژن محلول ناکافی (DO). گرانول‌های G-گوگرد- که در زیر میکروسکوپ براق به نظر می‌رسند، نشان‌دهنده محتوای بالای گوگرد در فاضلاب یا شرایط بی‌هوازی است. اکتینومیست‌های شاخه‌دار G- دمای پایین آب یا لجن پیری را نشان می‌دهند.

3. باکتری های عملکردی: «موتور» فرآیند نیترات زدایی.

باکتری‌های نیتریفیکاتور عمدتاً گرم-منفی (تقریباً کاملاً گرم-منفی) هستند، در حالی که باکتری‌های نیترات‌زدایی نیز عمدتاً گرم-منفی هستند، اما باکتری‌های گرم- مثبت نیز می‌توانند در آن شرکت کنند.

V. تک یاخته

مهمترین "شاخص بیولوژیکی" برای عملیات و نگهداری خط مقدم. تک یاخته ها از باکتری ها و بقایای آلی تغذیه می کنند و به تغییرات محیطی بسیار حساس هستند و آنها را به مناسب ترین موجودات شاخص برای بررسی معمول میکروسکوپی تبدیل می کند.

تک یاخته های مختلف با شرایط عملیاتی متفاوت مطابقت دارند. تاژک‌ها در هنگام شروع فرآیند-، بار ورودی بالا و کیفیت پایین آب ظاهر می‌شوند. آمیب ها در طول نوسانات کیفیت آب ظاهر می شوند. سطوح بزرگ و کم اکسیژن محلول (DO) و کیفیت فلوکولنت ضعیف مشاهده می شود. مژک داران شنا (مانند پارامسیوم) در مرحله انتقالی ظاهر می شوند. مژک‌های بی‌تحرک (مانند Vorticella و Cyclocarya) زمانی ظاهر می‌شوند که سیستم پایدار باشد و کیفیت خروجی عالی باشد. با این حال، اگر دیسک دهان Vorticella منقبض شود و بدن آن گرد شود، این یک سیگنال بسیار خطرناک است که نشان‌دهنده مسمومیت میکروبی یا کمبود DO است و این روند در شرف عملکرد نادرست است. سیفونوفورها تنها زمانی فراوان هستند که کیفیت آب عالی و سیستم بالغ باشد.

VI. Metazoa: نشانه ای از سیستم "بسیار پایدار".

روتیفرها زمانی ظاهر می شوند که فرآیند برای مدت طولانی پایدار باشد، اما تعداد بیش از حد روتیفرها نشان دهنده پیری لجن و بارگذاری آلی کم است. نماتدها در مقادیر کم اهمیت آشکاری ندارند، اما تعداد زیادی نشان دهنده شرایط بی هوازی، تجمع لجن یا شوک سمی است. تعداد زیادی کرم ارتعاشی و کرم توبیفکس بیانگر شرایط بی هوازی شدید و پوسیدگی لجن است که یک سیگنال سطح حادثه فرآیند است. خیر

VII. جلبک ها و قارچ ها: علائم هشدار دهنده ناهنجاری ها و آلودگی ها
مقدار کمی جلبک می تواند مکمل اکسیژن محلول (DO) باشد. مقدار زیادی قارچ نشان‌دهنده pH پایین نفوذی، محتوای قند بالا، لجن پیری است و این که قارچ‌ها برای مواد مغذی با باکتری‌ها رقابت می‌کنند و منجر به ایجاد لخته‌های شل می‌شوند.

هشتم. الگوهای جانشینی میکروبی: مهمتر از "تک گونه"

توالی توالی میکروبی معمولی (فرآیند از شروع-به بالا → پایدار →-عملکرد با کیفیت بالا): اگر میکروارگانیسم‌ها به ترتیب "تاژک‌ها → سارکوپترها → مژک‌های شناگر → مژک‌های بی‌پایان → ساکشن‌ها → روتیفرها" موفق شوند، نشان می‌دهد که سیستم ضربه‌ای است. اگر جانشینی معکوس شود، نشان دهنده خراب شدن سیستم است.

IX پیشنهادات عملی برای عملیات و تعمیر و نگهداری خط مقدم
در خروجی مخزن هوادهی یا ورودی مخزن ته نشینی ثانویه، ابتدا رقت 100 برابر و سپس رقت 400 برابر را مشاهده کنید. در طول دوره پایدار، یک بار در روز مشاهده کنید. در طول دوره های غیر طبیعی، به 2-4 بار در روز افزایش دهید. رنگ آمیزی گرم باید فقط یک بار استفاده شود، در شرایط آب و هوایی شدید، ارتقاء سیستم یا زمانی که منبع آب جدیدی به سیستم اضافه می شود.

نتیجه گیری: کسانی که واقعاً تصفیه آب را درک می کنند، در نهایت به میکروسکوپ باز می گردند. وقتی می‌توانید از میکروارگانیسم‌ها برای تعیین اینکه مشکل در کدام واحد است استفاده کنید-این مشکل بار است، مشکل اکسیژن محلول (DO) یا شوک سمی-و اینکه آیا مداخله اولیه لازم است، دیگر یک اپراتور نیستید که توسط داده‌ها هدایت می‌شود، بلکه فردی هستید که واقعاً فرآیند را کنترل می‌کند.

میکروارگانیسم ها صادق ترین زبان یک سیستم تصفیه آب هستند.