Während des Betriebs von Kläranlagen schauen wir uns täglich Daten an: CSB, NH3-N, TN, SVI, DO usw., aber der früheste „Alarm“ kommt oft nicht von den Instrumenten, sondern von den Mikroorganismen. Erfahrene Bediener schauen oft nicht zuerst auf die Laborberichte, sondern unter das Mikroskop, denn Mikroorganismen lügen nicht; Ihr „Erscheinen oder Verschwinden“ sagt Ihnen direkt, ob das System gesund ist. In diesem Artikel werden systematisch Methoden zur schnellen Identifizierung häufig vorkommender Mikroorganismen in der Wasseraufbereitung und deren indikative Bedeutung aus einer praktischen, praktischen Perspektive beschrieben und Ihnen dabei geholfen, Prozessrisiken im Voraus einzuschätzen, ohne darauf warten zu müssen, dass die Daten die Standards überschreiten.
I. Warum sind Mikroorganismen „vorausschauender“ als physikalisch-chemische Indikatoren?
In Wasseraufbereitungssystemen spiegeln physikalisch-chemische Indikatoren „bereits eingetretene Ergebnisse“ wider, während Veränderungen in der mikrobiellen Gemeinschaft oft „Signale dafür sind, dass Probleme gerade erst beginnen“. Zum Beispiel: Ammoniakstickstoff ist möglicherweise nicht übermäßig vorhanden, aber nitrifizierende Bakterien sind bereits deutlich zurückgegangen; Die SS des Abwassers liegt möglicherweise innerhalb akzeptabler Grenzen, aber filamentöse Bakterien haben bereits begonnen, die Oberfläche zu besiedeln. Bakterienflocken; Die Daten sehen normal aus, aber die Zotten beginnen zu schrumpfen und rund zu werden – das sind alles sichtbare Warnzeichen.
II. Vier Kategorien von Mikroorganismen in der Wasseraufbereitung und grundlegende Identifizierungsansätze
In Wasseraufbereitungssystemen überwachte Mikroorganismen werden im Allgemeinen in vier Kategorien eingeteilt: Bakterien (die wichtigsten Funktionskomponenten des Systems), Protozoen (der empfindlichste biologische Indikator der ersten{0}}Linie), Metazoen (ein Marker für hohe Systemstabilität) sowie Algen und Pilze (Indikatoren für Anomalien oder Kontaminationen). Protozoen, Metazoen, Flocken und filamentöse Bakterien können direkt mit einem optischen Mikroskop beobachtet werden; Bakterien erfordern Färbe-, Kultur- oder molekularbiologische Methoden.
Wenn ein „Experte“ Ihren „Schlamm“ direkt unter dem Mikroskop untersucht und feststellt, dass ein Problem mit nitrifizierenden Bakterien vorliegt, können Sie dem „Experten“ sagen, er solle gehen. Nitrifizierende und Nitrit-oxidierende Bakterien können nicht direkt unter dem Mikroskop beobachtet werden.
III. Am häufigsten verwendete Methoden zur mikrobiellen Identifizierung in der Wasseraufbereitung (in der Reihenfolge der Schwierigkeit)
1. Grundstufe: Optisches Mikroskop 100~400x. Entnehmen Sie die gemischte Flüssigkeit direkt aus dem Belüftungstank oder dem Zufluss aus dem sekundären Sedimentationstank und lassen Sie sie 3 bis 5 Minuten lang stehen. . 1. Minuten: Bereiten Sie einen Objektträger aus der Zwischenschicht des Mediums für Live-Beobachtung oder einfache Methylenblau-Färbung vor. Eine direkte Identifizierung ist möglich für: Protozoen, Metazoen, Bakterienflocken, Fadenbakterien und Algen.
2. Fortgeschrittenes Stadium (Hilfsbeurteilung im Labor): Geben Sie einen Tropfen Wasser in die Mitte eines Objektträgers, fügen Sie eine sehr kleine Menge Schlamm oder Kulturmedium hinzu und verteilen Sie es vorsichtig gleichmäßig, um einen dünnen, gleichmäßigen Ausstrich zu bilden (er muss dünn sein; ein zu dicker Ausstrich führt zu unvollständiger Entfärbung und falsch positiven Ergebnissen). Lassen Sie es an der Luft trocknen (nicht erhitzen). Platzieren Sie den Objektträger mit der Bakterienseite nach oben und führen Sie ihn zwei- bis dreimal schnell über die Flamme einer Alkohollampe hin und her (wenn keine Alkohollampe verfügbar ist, kann ein Feuerzeug verwendet werden). Fügen Sie Kristallviolett hinzu, um den Ausstrich vollständig zu bedecken. Nach 1 Minute vorsichtig mit einem langsamen Wasserstrahl abspülen. Zu diesem Zeitpunkt sind alle Bakterien lila. . 1 Minute später Jodlösung hinzufügen, um den Abstrich zu bedecken... Nach 30 Minuten ausspülen. Kippen Sie den Objektträger, geben Sie 95 %iges Ethanol hinzu, spülen Sie 10–20 Sekunden lang mit Wasser, fügen Sie Safranin oder verdünntes basisches Fuchsin hinzu, spülen Sie 30–60 Sekunden lang, tupfen Sie es trocken und beobachten Sie es unter einem Mikroskop.
Die Gramfärbung kann zwischen Gram-positiven (G+) und Gram-negativen (G-) Bakterien unterscheiden und hilft bei der Identifizierung filamentöser Bakterien. Gram-positive (G+) Bakterien haben dicke Zellwände und erscheinen bei Betrachtung violett oder dunkelblau; Gram-negative (G-) Bakterien haben dünnere Zellwände mit einer Außenmembran und erscheinen bei Betrachtung rot oder rosa.
Während des Projektbetriebs haben wir keine Experimente durchgeführt, um zwischen G+ und G- zu unterscheiden, sondern vielmehr, um die Ursache von Prozessproblemen zu ermitteln. Im Falle aktiver Schadstoffe... In Schlammsystemen sind Gnaphalium und Thiofilaria meist gramnegativ (G−), was häufig auf eine hohe organische Belastung, unzureichenden gelösten Sauerstoff (DO) und einen übermäßig hohen Schwefelgehalt im Abwasser zurückzuführen ist; Actinomyceten sind meist Gram-positiv (G+), was häufig auf niedrige Wassertemperaturen, Schlammalterung und eine übermäßig lange Festkörperreaktion (SRT) zurückzuführen ist. Da G−-Zellen darüber hinaus dünnere Zellwände haben, sterben sie oft als erste ab, wenn das System toxischen Schocks ausgesetzt wird, wobei nitrifizierende Bakterien (hauptsächlich G−) die Hauptlast tragen.
Die Gramfärbung muss nicht täglich durchgeführt werden. Es kann als zusätzliches Diagnoseinstrument verwendet werden, wenn eine Aufblähung des filamentösen Schlamms, ein plötzlicher Zusammenbruch der Nitrifikation, vermutete toxische Schocks oder ein anormaler Betrieb bei niedrigen Temperaturen im Winter beobachtet werden.
Die beiden oben genannten Methoden sind einfach und für Wasseraufbereitungsanlagen geeignet. Es gibt auch ausgefeiltere Methoden, wie zum Beispiel die 16S-rRNA-Färbung. Sequenzierung, FISH, Durchflusszytometrie usw. sind nur für die Forschung geeignet und werden für den Einsatz im Projektbetrieb nicht empfohlen.
IV. Bakterien: Das „Systemskelett“, das die Behandlungskapazität bestimmt
1. Flocken: Der primäre Indikator für die Systemstabilität
Flockenbildende Bakterien sind die Hauptträger von Belebtschlamm. Zu ihren morphologischen Merkmalen gehört eine flockige oder klumpenartige Struktur, umhüllt von einer klebrigen Kapsel, mit dicht gepackten Kokken oder kurzen Bazillen im Inneren.
Wenn die Flockenstruktur kompakt und die Kanten glatt sind, weist dies auf eine hohe Schlammaktivität, eine gute Flockung und Absetzfähigkeit sowie eine starke CSB- und NH3-N-Entfernungskapazität hin. Wenn die Struktur locker ist, die Kanten rau sind und sie leicht bricht, deutet dies auf eine Alterung oder Vergiftung des Schlamms, ein hohes Risiko von Blähungen und eine hohe Wahrscheinlichkeit hin, dass SS im Abwasser den Standard überschreitet.
2. Filamentöse Bakterien: Die häufigsten Prozess-„Unruhestifter“
Gastrosporium glomeratum (G⁻) 1. [Unklarer Text -, wahrscheinlich im Zusammenhang mit Bakterien:] Das Vorhandensein einer Hülle und die Fähigkeit, sich zu bewegen, weisen auf eine hohe organische Belastung und unzureichenden gelösten Sauerstoff (DO) hin. G-schwefel-haltiges Granulat, das unter dem Mikroskop glänzend erscheint, weist auf einen hohen Schwefelgehalt im Abwasser oder anaerobe Bedingungen hin. G-verzweigte Actinomyceten weisen auf eine niedrige Wassertemperatur oder alternden Schlamm hin.
3. Funktionelle Bakterien: Der „Motor“ des Denitrifikationsprozesses.
Nitrifizierende Bakterien sind überwiegend Gram-negativ (fast ausschließlich Gram-negativ), während denitrifizierende Bakterien ebenfalls überwiegend Gram-negativ sind, aber auch Gram-positive Bakterien können beteiligt sein.
V. Protozoen
Der wichtigste „biologische Indikator“ für den Betrieb und die Wartung an vorderster Front. Protozoen ernähren sich von Bakterien und organischen Abfällen und reagieren äußerst empfindlich auf Umweltveränderungen, was sie zu den am besten geeigneten Indikatororganismen für routinemäßige mikroskopische Untersuchungen macht.
Unterschiedliche Protozoen entsprechen unterschiedlichen Betriebsbedingungen. Flagellaten treten beim Prozessstart-, bei hoher Zuflussbelastung und schlechter Wasserqualität auf; Amöben treten bei Schwankungen der Wasserqualität auf. Es werden hohe, niedrige Gehalte an gelöstem Sauerstoff (DO) und eine schlechte Flockungsqualität beobachtet. In der Übergangsphase treten schwimmende Ciliaten (z. B. Paramecium) auf. Sesshafte Ciliaten (wie Vorticella und Cyclocarya) treten auf, wenn das System stabil ist und die Abwasserqualität ausgezeichnet ist. Wenn jedoch die Mundscheibe der Vorticella schrumpft und ihr Körper rund wird, ist dies ein sehr gefährliches Signal, das auf eine mikrobielle Vergiftung oder einen Sauerstoffmangel hinweist, und der Prozess droht zu versagen. Siphonophore sind nur dann reichlich vorhanden, wenn die Wasserqualität ausgezeichnet und das System ausgereift ist.
VI. Metazoen: Ein Zeichen für ein „sehr stabiles“ System
Rädertierchen treten auf, wenn der Prozess über einen längeren Zeitraum stabil ist, eine übermäßige Anzahl an Rädertierchen jedoch auf eine Schlammalterung und eine geringe organische Belastung hinweist. Nematoden haben in kleinen Mengen keine offensichtliche indikative Bedeutung, eine große Anzahl weist jedoch auf anaerobe Bedingungen, Schlammansammlung oder einen toxischen Schock hin. Eine große Anzahl vibrierender Schnecken und Tubifex-Schnecken weisen auf schwere anaerobe Bedingungen und Schlammfäulnis hin, was ein Signal für Prozessunfälle darstellt. NEIN.
VII. Algen und Pilze: Warnzeichen für Anomalien und Verschmutzung
Eine kleine Menge Algen kann den gelösten Sauerstoff (DO) ergänzen; Eine große Menge an Pilzen weist auf einen niedrigen pH-Wert des Zulaufs, einen hohen Zuckergehalt, alternden Schlamm und darauf hin, dass Pilze mit Bakterien um Nährstoffe konkurrieren, was zu losen Flocken führt.
VIII. Mikrobielle Sukzessionsmuster: Wichtiger als „einzelne Arten“
Typische mikrobielle Nachfolgesequenz (Prozess von Anfang an → stabil → Betrieb mit hoher-Qualität): Wenn Mikroorganismen in der Reihenfolge „Flagellaten → Sarcoptera → schwimmende Ciliaten → sessile Ciliaten → Suktorien → Rädertierchen“ erfolgreich sind, zeigt dies an, dass sich das System verbessert; Wenn sich die Reihenfolge umkehrt, deutet dies darauf hin, dass sich das System verschlechtert.
IX. Praktische Vorschläge für den Betrieb und die Wartung an vorderster Front
Beobachten Sie am Auslass des Belebungsbeckens oder am Zulauf des Nachklärbeckens zuerst die 100-fache Verdünnung und dann die 400-fache Verdünnung. Während der stabilen Phase einmal täglich beobachten; In anormalen Perioden auf 2–4 Mal täglich erhöhen. Die Gram-Färbung sollte nur einmal verwendet werden, bei extremen Wetterbedingungen, Systemaktualisierungen oder wenn dem System eine neue Wasserquelle hinzugefügt wird.
Fazit: Wer die Wasseraufbereitung wirklich versteht, wird irgendwann wieder ans Mikroskop gehen. Wenn Sie mithilfe von Mikroorganismen bestimmen können, in welcher Einheit das Problem liegt, -ob es sich um ein Belastungsproblem, ein Problem mit gelöstem Sauerstoff (DO) oder einen toxischen Schock handelt-und ob ein frühzeitiges Eingreifen erforderlich ist, sind Sie nicht länger ein Bediener, der „von Daten geleitet“ wird, sondern jemand, der den Prozess wirklich kontrolliert.
Mikroorganismen sind die ehrlichste Sprache eines Wasseraufbereitungssystems.