Durante el funcionamiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales, analizamos los datos a diario: DQO, NH3-N, TN, SVI, DO, etc., pero la "alarma" más temprana a menudo no proviene de los instrumentos, sino de los microorganismos. Los operadores experimentados a menudo no miran primero los informes del laboratorio, sino más bien el microscopio, porque los microorganismos no mienten; su "aparición o desaparición" le indica directamente si el sistema está sano. Este artículo describe sistemáticamente métodos para identificar rápidamente microorganismos comunes en el tratamiento de agua y su importancia indicativa desde una perspectiva práctica, ayudándole a: evaluar los riesgos del proceso por adelantado sin esperar a que los datos superen los estándares.
I. ¿Por qué los microorganismos son más "previsores" que los indicadores fisicoquímicos?
En los sistemas de tratamiento de agua, los indicadores fisicoquímicos reflejan "resultados ya ocurridos", mientras que los cambios en la comunidad microbiana son a menudo "señales de que los problemas apenas están comenzando". Por ejemplo: puede que el nitrógeno amoniacal no sea excesivo, pero las bacterias nitrificantes ya han disminuido significativamente; El SS efluente puede estar dentro de límites aceptables, pero las bacterias filamentosas ya han comenzado a colonizar la superficie. Flóculos bacterianos; Los datos parecen normales, pero las vellosidades comienzan a encogerse y a volverse redondas: todas estas son señales de advertencia visibles.
II. Cuatro categorías de microorganismos en el tratamiento del agua y enfoques básicos de identificación
Los microorganismos monitoreados en los sistemas de tratamiento de agua generalmente se dividen en cuatro categorías: bacterias (los principales componentes funcionales del sistema), protozoos (el indicador biológico de primera línea-más sensible), metazoos (un marcador de alta estabilidad del sistema) y algas y hongos (indicadores de anomalías o contaminación). Los protozoos, metazoos, flóculos y bacterias filamentosas se pueden observar directamente con un microscopio óptico; Las bacterias requieren métodos de tinción, cultivo o biología molecular.
Si un "experto" examina directamente su "lodo" bajo un microscopio y dice que hay un problema con las bacterias nitrificantes, puede decirle al "experto" que se vaya. Las bacterias nitrificantes y oxidantes de nitritos-no se pueden observar directamente bajo un microscopio.
III. Métodos de identificación microbiana más utilizados en el tratamiento del agua (en orden de dificultad)
1. Nivel Básico: Microscopio óptico 100~400x. Tome directamente el licor mezclado del tanque de aireación o el influente del tanque de sedimentación secundario y déjelo reposar durante 3 a 5 minutos.. 1. Minutos: prepare un portaobjetos de la capa intermedia del medio para observación en vivo o tinción simple con azul de metileno. Es posible la identificación directa de: protozoos, metazoos, flóculos bacterianos, bacterias filamentosas y algas.
2. Etapa avanzada (juicio auxiliar de laboratorio): Coloque una gota de agua en el centro de un portaobjetos, agregue una cantidad muy pequeña de lodo o medio de cultivo y extiéndalo suavemente de manera uniforme para formar una extensión delgada y uniforme (debe ser delgada; una extensión demasiado espesa dará como resultado una decoloración incompleta y falsos positivos). Deje que se seque al aire (no lo caliente). Coloque el portaobjetos con el lado bacteriano hacia arriba y páselo rápidamente de un lado a otro sobre la llama de una lámpara de alcohol 2 o 3 veces (si no hay lámpara de alcohol disponible, se puede usar un encendedor). Agregue cristal violeta para cubrir completamente el frotis. Después de 1 minuto, enjuague suavemente con un lento chorro de agua. En este punto, todas las bacterias serán de color púrpura. Agregue solución de yodo para cubrir el frotis. 1 minuto después... Enjuague después de 30 minutos. Incline el portaobjetos, agregue etanol al 95%, enjuague con agua durante 10 a 20 segundos, agregue safranina o fucsina básica diluida, enjuague durante 30 a 60 segundos, seque y observe con un microscopio.
La tinción de Gram puede distinguir entre bacterias Gram-positivas (G+) y Gram-negativas (G-) y ayuda en la identificación de bacterias filamentosas. Las bacterias Gram-positivas (G+) tienen paredes celulares gruesas y aparecen de color púrpura o azul oscuro cuando se observan; Las bacterias Gram-negativas (G-) tienen paredes celulares más delgadas con una membrana externa y aparecen de color rojo o rosado cuando se observan.
Durante la operación del proyecto, no realizamos experimentos para distinguir entre G+ y G-, sino más bien para determinar el origen de los problemas del proceso. En el caso de contaminantes activos... En los sistemas de lodos, Gnaphalium y Thiofilaria son en su mayoría Gram-negativos (G−), lo que a menudo corresponde a una alta carga orgánica, oxígeno disuelto (OD) insuficiente y un contenido de azufre excesivamente alto en las aguas residuales; Los actinomicetos son en su mayoría Gram-positivos (G+), lo que a menudo corresponde a una baja temperatura del agua, envejecimiento de los lodos y reacciones en estado sólido- excesivamente largas (SRT). Además, debido a que las células G- tienen paredes celulares más delgadas, a menudo son las primeras en morir cuando el sistema es sometido a choques tóxicos, siendo las bacterias nitrificantes (en su mayoría G-) las más afectadas.
No es necesario realizar la tinción de Gram a diario. Puede utilizarse como herramienta de diagnóstico auxiliar cuando se observa acumulación de lodos filamentosos, colapso repentino de la nitrificación, sospecha de choques tóxicos o funcionamiento anormal a bajas temperaturas en invierno.
Los dos métodos anteriores son sencillos y adecuados para plantas de tratamiento de agua. También existen métodos más sofisticados, como la tinción de ARNr 16S. La secuenciación, FISH, citometría de flujo, etc., solo son adecuadas para investigación y no se recomienda su uso en la operación del proyecto.
IV. Bacterias: el "esqueleto del sistema" que determina la capacidad de tratamiento
1. Flocs: el principal indicador de la estabilidad del sistema
Las bacterias formadoras de flo-son los principales portadores del lodo activado. Sus características morfológicas incluyen una estructura floculenta o en forma de grumo-, encerrada en una cápsula pegajosa, con cocos densamente empaquetados o bacilos cortos en su interior.
Si la estructura del flóculo es compacta y los bordes son lisos, indica alta actividad de lodo, buena floculación y sedimentación, y una fuerte capacidad de eliminación de DQO y NH3-N. Si la estructura está suelta, los bordes son ásperos y se rompe fácilmente, indica envejecimiento o envenenamiento del lodo, un alto riesgo de abultamiento y una alta probabilidad de que los SS excedan el estándar en el efluente.
2. Bacterias filamentosas: el proceso más común "alborotadores"
Gastrosporium glomeratum (G⁻) 1. [Texto poco claro - probablemente relacionado con bacterias:] La presencia de una vaina y la capacidad de moverse indican una carga orgánica alta y oxígeno disuelto (OD) insuficiente. Los gránulos que contienen G-azufre-, que aparecen brillantes al microscopio, indican un alto contenido de azufre en las aguas residuales o condiciones anaeróbicas. G-actinomicetos ramificados indican baja temperatura del agua o lodos envejecidos.
3. Bacterias funcionales: El "motor" del proceso de desnitrificación.
Las bacterias nitrificantes son predominantemente Gram-negativas (casi en su totalidad Gram-negativas), mientras que las bacterias desnitrificantes también son predominantemente Gram-negativas, pero también pueden participar bacterias Gram-positivas.
V. protozoos
El "indicador biológico" más importante para la operación y el mantenimiento de primera línea. Los protozoos se alimentan de bacterias y desechos orgánicos y son extremadamente sensibles a los cambios ambientales, lo que los convierte en los organismos indicadores más adecuados para el examen microscópico de rutina.
Diferentes protozoos corresponden a diferentes condiciones de funcionamiento. Los flagelados aparecen durante el inicio-del proceso, una alta carga de afluente y una mala calidad del agua; Las amebas aparecen durante las fluctuaciones en la calidad del agua. Se observan niveles elevados y bajos de oxígeno disuelto (OD) y mala calidad del floculante. Los ciliados nadadores (como el Paramecium) aparecen en la fase de transición. Los ciliados sedentarios (como Vorticella y Cyclocarya) aparecen cuando el sistema es estable y la calidad del efluente es excelente. Sin embargo, si el disco oral de Vorticella se encoge y su cuerpo se redondea, esta es una señal muy peligrosa, que indica envenenamiento microbiano o deficiencia de OD, y el proceso está a punto de fallar. Los sifonóforos sólo abundan cuando la calidad del agua es excelente y el sistema está maduro.
VI. Metazoos: una señal de un sistema "muy estable"
Los rotíferos aparecen cuando el proceso es estable durante mucho tiempo, pero un número excesivo de rotíferos indica envejecimiento del lodo y baja carga orgánica. Los nematodos no tienen un significado indicativo obvio en pequeñas cantidades, pero un gran número indica condiciones anaeróbicas, acumulación de lodos o shock tóxico. Una gran cantidad de gusanos vibratorios y gusanos tubifex indican condiciones anaeróbicas severas y putrefacción de lodos, lo cual es una señal de nivel de accidente en el proceso. No.
VII. Algas y hongos: señales de advertencia de anomalías y contaminación
Una pequeña cantidad de algas puede complementar el oxígeno disuelto (OD); una gran cantidad de hongos indica un pH del afluente bajo, un alto contenido de azúcar, lodos envejecidos y que los hongos compiten con las bacterias por los nutrientes, lo que genera flóculos sueltos.
VIII. Patrones de sucesión microbiana: más importantes que las "especies únicas"
Secuencia típica de sucesión microbiana (proceso desde el inicio-hasta → estable → operación de alta-calidad): si los microorganismos tienen éxito en el orden de "flagelados → sarcópteros → ciliados nadadores → ciliados sésiles → suctorianos → rotíferos", indica que el sistema está mejorando; si la sucesión se invierte, indica que el sistema se está deteriorando.
IX. Sugerencias prácticas para la operación y el mantenimiento de primera línea
En la salida del tanque de aireación o en el afluente del tanque de sedimentación secundario, observe primero una dilución de 100x y luego una dilución de 400x. Durante el período estable, observar una vez al día; durante períodos anormales, aumentar a 2-4 veces al día. La tinción de Gram debe usarse solo una vez, en casos de condiciones climáticas extremas, actualizaciones del sistema o cuando se agrega una nueva fuente de agua al sistema.
Conclusión: Quienes realmente comprendan el tratamiento del agua eventualmente regresarán al microscopio. Cuando puede utilizar microorganismos para determinar en qué unidad radica el problema-si se trata de un problema de carga, un problema de oxígeno disuelto (OD) o un shock tóxico-y si se necesita una intervención temprana, ya no es un operador "guiado por los datos", sino alguien que realmente controla el proceso.
Los microorganismos son el lenguaje más honesto de un sistema de tratamiento de agua.