ทำความเข้าใจการดำเนินงานทางชีวเคมี: จุลินทรีย์เป็น 'เครื่องมือตรวจสอบออนไลน์' ที่ซื่อสัตย์ที่สุด

ในระหว่างการดำเนินงานของโรงบำบัดน้ำเสีย เราจะดูข้อมูลทุกวัน: COD, NH3-N, TN, SVI, DO ฯลฯ แต่ "สัญญาณเตือน" แรกสุดมักไม่ได้มาจากเครื่องมือ แต่มาจากจุลินทรีย์ ผู้ปฏิบัติงานที่มีประสบการณ์มักจะไม่ดูรายงานของห้องปฏิบัติการก่อน แต่จะดูที่กล้องจุลทรรศน์ เพราะจุลินทรีย์ไม่ได้โกหก "การปรากฏหรือการหายไป" ของพวกมันจะบอกคุณโดยตรงว่าระบบแข็งแรงหรือไม่ บทความนี้จะสรุปวิธีการระบุจุลินทรีย์ทั่วไปในการบำบัดน้ำอย่างเป็นระบบและความสำคัญเชิงบ่งชี้จากมุมมองเชิงปฏิบัติและลงมือปฏิบัติจริง ช่วยให้คุณ: ประเมินความเสี่ยงในกระบวนการล่วงหน้าโดยไม่ต้องรอให้ข้อมูลเกินมาตรฐาน

I. เหตุใดจุลินทรีย์จึง "มองการณ์ไกล" มากกว่าตัวชี้วัดทางเคมีกายภาพ

ในระบบบำบัดน้ำ ตัวชี้วัดทางเคมีกายภาพสะท้อนถึง "ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นแล้ว" ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงในชุมชนจุลินทรีย์มักเป็น "สัญญาณว่าปัญหาเพิ่งเริ่มต้น" ตัวอย่างเช่น: แอมโมเนียไนโตรเจนอาจไม่มากเกินไป แต่แบคทีเรียไนตริไฟอิงได้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญแล้ว SS ของน้ำทิ้งอาจอยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้ แต่แบคทีเรียที่เป็นเส้นใยได้เริ่มที่จะตั้งอาณานิคมบนพื้นผิวแล้ว กองแบคทีเรีย; ข้อมูลดูเป็นปกติ แต่วิลลี่เริ่มหดตัวและกลายเป็นทรงกลม ทั้งหมดนี้ล้วนเป็นสัญญาณเตือนที่มองเห็นได้

ครั้งที่สอง จุลินทรีย์สี่ประเภทในการบำบัดน้ำและวิธีการระบุขั้นพื้นฐาน

จุลินทรีย์ที่ถูกตรวจสอบในระบบบำบัดน้ำโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสี่ประเภท: แบคทีเรีย (ส่วนประกอบการทำงานหลักของระบบ), โปรโตซัว (ตัวบ่งชี้ทางชีววิทยาบรรทัดแรก-ที่ไวที่สุด), เมตาโซอา (เครื่องหมายของความเสถียรของระบบในระดับสูง) และสาหร่ายและเชื้อรา (ตัวบ่งชี้ความผิดปกติหรือการปนเปื้อน) สามารถสังเกตโปรโตซัว เมตาโซอา ฟล็อค และแบคทีเรียเส้นใยได้โดยตรงด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง แบคทีเรียต้องใช้วิธีย้อมสี การเพาะเลี้ยง หรืออณูชีววิทยา

หาก "ผู้เชี่ยวชาญ" ตรวจสอบ "ตะกอน" ของคุณโดยตรงด้วยกล้องจุลทรรศน์และบอกว่ามีปัญหากับแบคทีเรียไนตริไฟอิง คุณสามารถบอก "ผู้เชี่ยวชาญ" ให้ออกไปได้ แบคทีเรียไนตริไฟติ้งและไนไตรต์-ไม่สามารถสังเกตได้โดยตรงด้วยกล้องจุลทรรศน์

ที่สาม วิธีการระบุจุลินทรีย์ที่ใช้บ่อยที่สุดในการบำบัดน้ำ (เรียงตามความยาก)

1. ระดับพื้นฐาน: กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง 100~400x นำสุราผสมออกจากถังเติมอากาศหรือสารที่ไหลออกมาจากถังตกตะกอนทุติยภูมิโดยตรง แล้วปล่อยทิ้งไว้ประมาณ 3~5 นาที. 1. นาที: เตรียมสไลด์จากชั้นกลางของตัวกลางเพื่อการสังเกตแบบสดๆ หรือการย้อมสีเมทิลีนบลูแบบธรรมดา สามารถระบุตัวตนโดยตรงได้สำหรับ: โปรโตซัว เมตาซัว คราบแบคทีเรีย แบคทีเรียที่เป็นเส้นใย และสาหร่าย

2. ขั้นสูง (การตัดสินเสริมในห้องปฏิบัติการ): วางน้ำหนึ่งหยดที่กึ่งกลางของสไลด์ เติมตะกอนหรืออาหารเลี้ยงเชื้อจำนวนเล็กน้อย จากนั้นค่อยๆ กระจายให้ทั่วถึงเพื่อสร้างสเมียร์ที่บางและสม่ำเสมอ (ต้องบาง สเมียร์ที่หนาเกินไปจะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนสีที่ไม่สมบูรณ์และผลบวกลวง) ปล่อยให้แห้ง (ห้ามใช้ความร้อน) วางสไลด์โดยหงายด้านแบคทีเรียขึ้น แล้วส่งกลับไปกลับมาอย่างรวดเร็วบนเปลวไฟตะเกียงแอลกอฮอล์ 2-3 ครั้ง (หากไม่มีตะเกียงแอลกอฮอล์ สามารถใช้ไฟแช็คได้) เพิ่มคริสตัลไวโอเล็ตเพื่อปกปิดสเมียร์ให้ทั่ว หลังจากผ่านไป 1 นาที ให้ล้างออกด้วยน้ำสะอาดช้าๆ เมื่อถึงจุดนี้แบคทีเรียทั้งหมดจะเป็นสีม่วง เติมสารละลายไอโอดีนเพื่อปกปิดรอยเปื้อน. 1 นาทีต่อมา... ล้างหลังจากผ่านไป 30 นาที เอียงสไลด์ เติมเอทานอล 95% ล้างด้วยน้ำเป็นเวลา 10-20 วินาที เติมซาฟรานินหรือฟูคซินพื้นฐานที่เจือจางแล้ว ล้างออกเป็นเวลา 30-60 วินาที ซับให้แห้ง แล้วสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์

การย้อมสีแบบแกรมสามารถแยกความแตกต่างระหว่างแบคทีเรียแกรม-เชิงบวก (G+) และแกรม{2}}ลบ (G-) และช่วยในการระบุแบคทีเรียที่เป็นเส้นใย แบคทีเรียแกรม-บวก (G+) มีผนังเซลล์หนาและปรากฏเป็นสีม่วงหรือสีน้ำเงินเข้มเมื่อสังเกต แบคทีเรียแกรม-ลบ (G-) ​​มีผนังเซลล์ที่บางกว่าและมีเยื่อหุ้มด้านนอกและปรากฏเป็นสีแดงหรือสีชมพูเมื่อสังเกต

ในระหว่างการดำเนินโครงการ เราไม่ได้ทำการทดลองเพื่อแยกความแตกต่างระหว่าง G+ และ G- แต่เพื่อระบุแหล่งที่มาของปัญหากระบวนการ ในกรณีของการปนเปื้อนที่ออกฤทธิ์... ในระบบตะกอน แกนาฟาเลียมและไธโอฟิลาเรียส่วนใหญ่เป็นกรัม-ลบ (G−) ซึ่งมักจะสอดคล้องกับปริมาณสารอินทรีย์สูง ออกซิเจนละลาย (DO) ไม่เพียงพอ และมีปริมาณกำมะถันสูงเกินไปในน้ำเสีย แอกติโนไมซีตส่วนใหญ่เป็นแกรม-เชิงบวก (G+) ซึ่งมักจะสอดคล้องกับอุณหภูมิของน้ำต่ำ การเสื่อมสภาพของตะกอน และปฏิกิริยาของแข็ง-สถานะของแข็ง (SRT) นานเกินไป นอกจากนี้ เนื่องจากเซลล์ G− มีผนังเซลล์ที่บางกว่า จึงมักเป็นกลุ่มแรกที่ตายเมื่อระบบถูกกระแทกจากสารพิษ โดยมีแบคทีเรียไนตริไฟริ่ง (ส่วนใหญ่เป็น G−) แบกรับความรุนแรง

ไม่จำเป็นต้องทำการย้อมสีแกรมทุกวัน สามารถใช้เป็นเครื่องมือวินิจฉัยเสริมได้เมื่อสังเกตเห็นการรวมตัวของตะกอนแบบเส้นใย การยุบตัวของไนตริฟิเคชั่นอย่างกะทันหัน สงสัยว่าจะเกิดการกระแทกที่เป็นพิษ หรือการทำงานที่ผิดปกติที่อุณหภูมิต่ำในฤดูหนาว

สองวิธีข้างต้นนั้นง่ายและเหมาะสำหรับโรงบำบัดน้ำเสีย นอกจากนี้ยังมีวิธีการที่ซับซ้อนกว่า เช่น การย้อมสี 16S rRNA การหาลำดับ, FISH, โฟลว์ไซโตเมทรี ฯลฯ เหมาะสำหรับการวิจัยเท่านั้น และไม่แนะนำให้ใช้ในการดำเนินโครงการ

IV. แบคทีเรีย: "โครงกระดูกระบบ" กำหนดความสามารถในการบำบัด

1. Flocs: ตัวบ่งชี้หลักของความเสถียรของระบบ

แบคทีเรียที่ก่อตัวเป็นตะกอน-เป็นตัวพาหลักของตะกอนเร่ง ลักษณะทางสัณฐานวิทยาประกอบด้วยโครงสร้างคล้ายตกตะกอนหรือเป็นกระจุก- ห่อหุ้มอยู่ในแคปซูลเหนียว โดยมี cocci ที่อัดแน่นหรือแบคทีเรียขนาดสั้นอยู่ข้างใน

หากโครงสร้างการตกตะกอนมีขนาดกะทัดรัดและขอบเรียบ แสดงว่ามีตะกอนสูง การตกตะกอนและการตกตะกอนที่ดี และความสามารถในการกำจัด COD และ NH3-N ที่แข็งแกร่ง หากโครงสร้างหลวม ขอบจะหยาบ และแตกหักง่าย บ่งชี้ว่าตะกอนมีอายุหรือเป็นพิษ มีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดการพองตัว และมีโอกาสสูงที่ SS จะเกินมาตรฐานของน้ำทิ้ง

2. แบคทีเรียเส้นใย: กระบวนการ "ตัวก่อปัญหา" ที่พบบ่อยที่สุด

Gastrosporium glomeratum (G⁻) 1. [ข้อความที่ไม่ชัดเจน - น่าจะเกี่ยวข้องกับแบคทีเรีย:] การมีอยู่ของเปลือกและความสามารถในการเคลื่อนที่บ่งบอกถึงปริมาณสารอินทรีย์สูงและออกซิเจนละลายน้ำ (DO) ไม่เพียงพอ G-กำมะถัน-ที่มีเม็ดซึ่งปรากฏเป็นมันเงาภายใต้กล้องจุลทรรศน์ บ่งชี้ว่ามีปริมาณกำมะถันสูงในน้ำเสียหรือสภาวะไร้ออกซิเจน แอกติโนไมซีตีแบบกิ่ง G- บ่งบอกถึงอุณหภูมิของน้ำต่ำหรือตะกอนที่แก่ชรา

3. แบคทีเรียเชิงหน้าที่: "กลไก" ของกระบวนการดีไนตริฟิเคชั่น

แบคทีเรียที่ทำไนตริไฟนิ่งส่วนใหญ่เป็นแกรม-เชิงลบ (เกือบทั้งหมดเป็นแกรมลบ-) ในขณะที่แบคทีเรียที่ทำให้เกิดไนตริไฟนิ่งส่วนใหญ่เป็นแกรม-เชิงลบ แต่แบคทีเรียแกรม-เชิงบวกก็สามารถมีส่วนร่วมได้เช่นกัน

V. โปรโตซัว

"ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ" ที่สำคัญที่สุดสำหรับการปฏิบัติงานและการบำรุงรักษาแนวหน้า โปรโตซัวกินแบคทีเรียและเศษซากอินทรีย์และมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมอย่างมาก ทำให้พวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตบ่งชี้ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์เป็นประจำ

โปรโตซัวที่แตกต่างกันจะสอดคล้องกับสภาพการทำงานที่แตกต่างกัน แฟลเจลเลตปรากฏขึ้นระหว่างการเริ่มต้นกระบวนการ- ปริมาณที่มีอิทธิพลสูง และคุณภาพน้ำไม่ดี อะมีบาปรากฏขึ้นในช่วงที่คุณภาพน้ำผันผวน มีการสังเกตระดับออกซิเจนละลายน้ำ (DO) ขนาดใหญ่และต่ำและคุณภาพการตกตะกอนต่ำ ciliates ว่ายน้ำ (เช่น Paramecium) จะปรากฏในช่วงเปลี่ยนผ่าน ciliates ที่อยู่ประจำ (เช่น Vorticella และ Cyclocarya) จะปรากฏขึ้นเมื่อระบบมีเสถียรภาพและคุณภาพน้ำทิ้งเป็นเลิศ อย่างไรก็ตาม หากหมอนรองช่องปากของ Vorticella หดตัวและลำตัวโค้งมน นี่เป็นสัญญาณที่อันตรายมาก ซึ่งบ่งชี้ถึงพิษจากจุลินทรีย์หรือการขาด DO และกระบวนการนี้กำลังจะทำงานผิดปกติ ไซโฟโนฟอร์จะมีปริมาณมากก็ต่อเมื่อคุณภาพน้ำดีเยี่ยมและระบบมีความสมบูรณ์ดีเท่านั้น

วี. Metazoa: สัญญาณของระบบ "เสถียรมาก"

โรติเฟอร์จะปรากฏขึ้นเมื่อกระบวนการมีเสถียรภาพเป็นเวลานาน แต่โรติเฟอร์จำนวนมากเกินไปบ่งบอกถึงการเสื่อมสภาพของตะกอนและมีปริมาณสารอินทรีย์ต่ำ ไส้เดือนฝอยไม่มีนัยสำคัญที่บ่งชี้ได้ชัดเจนในปริมาณเล็กน้อย แต่จำนวนมากบ่งบอกถึงสภาวะไร้ออกซิเจน การสะสมของตะกอน หรือภาวะช็อกจากพิษ หนอนสั่นและหนอน tubifex จำนวนมากบ่งบอกถึงสภาวะไร้ออกซิเจนที่รุนแรงและการเน่าเปื่อยของตะกอน ซึ่งเป็นสัญญาณระดับอุบัติเหตุในกระบวนการ เลขที่

ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว สาหร่ายและเชื้อรา: สัญญาณเตือนความผิดปกติและมลพิษ
สาหร่ายจำนวนเล็กน้อยสามารถเสริมออกซิเจนละลายน้ำ (DO) ได้ เชื้อราจำนวนมากบ่งบอกถึงค่า pH ที่มีอิทธิพลต่ำ ปริมาณน้ำตาลสูง ตะกอนที่แก่ชรา และเชื้อรานั้นแข่งขันกับแบคทีเรียเพื่อหาสารอาหาร ทำให้เกิดคราบสกปรก

8. รูปแบบการสืบทอดจุลินทรีย์: สำคัญกว่า "สายพันธุ์เดียว"

ลำดับการสืบทอดจุลินทรีย์โดยทั่วไป (กระบวนการตั้งแต่เริ่มต้น-ขึ้นไป → เสถียร → สูง- การดำเนินการที่มีคุณภาพ): หากจุลินทรีย์ประสบความสำเร็จตามลำดับ "แฟลเจลเลต → ซาร์คอปปา → ซิลิเอตว่ายน้ำ → ซีเลียตนั่ง → ซัคทอเรียน → โรติเฟอร์" แสดงว่าระบบกำลังได้รับการปรับปรุง ถ้าสืบทอดกลับแสดงว่าระบบกำลังเสื่อมลง

ทรงเครื่อง คำแนะนำที่เป็นประโยชน์สำหรับการดำเนินงานและการบำรุงรักษาแนวหน้า
ที่ทางออกของถังเติมอากาศหรือถังตกตะกอนทุติยภูมิที่ไหลเข้ามา ให้สังเกตการเจือจาง 100x ก่อน จากนั้นจึงเจือจาง 400x ในช่วงระยะเวลาคงที่ ให้สังเกตวันละครั้ง ในช่วงประจำเดือนมาไม่ปกติให้เพิ่มเป็น 2-4 ครั้งต่อวัน การย้อมสีแกรมควรใช้เพียงครั้งเดียว ในกรณีที่มีสภาพอากาศรุนแรง การอัพเกรดระบบ หรือเมื่อมีการเพิ่มแหล่งน้ำใหม่เข้าสู่ระบบ

สรุป: คนที่เข้าใจการบำบัดน้ำอย่างแท้จริงจะกลับไปดูกล้องจุลทรรศน์ในที่สุด เมื่อคุณสามารถใช้จุลินทรีย์เพื่อพิจารณาว่าปัญหาอยู่ที่หน่วยใด-ไม่ว่าจะเป็นปัญหาด้านโหลด ปัญหาออกซิเจนละลายน้ำ (DO) หรือภาวะช็อกจากสารพิษ-และไม่ว่าจำเป็นต้องมีการแทรกแซงตั้งแต่เนิ่นๆ หรือไม่ คุณจะไม่ใช่ผู้ปฏิบัติงานที่ "นำโดยข้อมูล" อีกต่อไป แต่เป็นผู้ควบคุมกระบวนการอย่างแท้จริง

จุลินทรีย์เป็นภาษาที่เที่ยงตรงที่สุดในระบบบำบัดน้ำ