Durante a operação das estações de tratamento de águas residuais, analisamos diariamente os dados: DQO, NH3-N, TN, SVI, DO, etc., mas o primeiro "alarme" muitas vezes não vem dos instrumentos, mas dos microrganismos. Operadores experientes muitas vezes não olham primeiro para os relatórios do laboratório, mas sim para o microscópio, porque os microrganismos não mentem; seu “aparecimento ou desaparecimento” informa diretamente se o sistema está saudável. Este artigo descreve sistematicamente métodos para identificar rapidamente microrganismos comuns no tratamento de água e seu significado indicativo de uma perspectiva prática, ajudando você a: avaliar antecipadamente os riscos do processo, sem esperar que os dados excedam os padrões.
I. Por que os microrganismos são mais “previdentes” do que os indicadores físico-químicos?
Nos sistemas de tratamento de água, os indicadores físico-químicos reflectem “resultados já ocorridos”, enquanto as mudanças na comunidade microbiana são frequentemente “sinais de que os problemas estão apenas a começar”. Por exemplo: o nitrogênio amoniacal pode não ser excessivo, mas as bactérias nitrificantes já diminuíram significativamente; O SS efluente pode estar dentro de limites aceitáveis, mas as bactérias filamentosas já começaram a colonizar a superfície. Flocos bacterianos; os dados parecem normais, mas as vilosidades começam a encolher e a ficar redondas – todos estes são sinais de alerta visíveis.
II. Quatro categorias de microrganismos no tratamento de água e abordagens básicas de identificação
Os microrganismos monitorados em sistemas de tratamento de água são geralmente divididos em quatro categorias: bactérias (os principais componentes funcionais do sistema), protozoários (o indicador biológico de primeira{0}}linha mais sensível), metazoários (um marcador de alta estabilidade do sistema) e algas e fungos (indicadores de anormalidades ou contaminação). Protozoários, metazoários, flocos e bactérias filamentosas podem ser observados diretamente com um microscópio óptico; as bactérias requerem métodos de coloração, cultura ou biologia molecular.
Se um “especialista” examinar diretamente sua “lama” sob um microscópio e disser que há um problema com bactérias nitrificantes, você pode dizer ao “especialista” para sair. Bactérias nitrificantes e{1}}oxidantes de nitrito não podem ser observadas diretamente ao microscópio.
III. Métodos de identificação microbiana mais comumente usados no tratamento de água (em ordem de dificuldade)
1. Nível Básico: Microscópio óptico 100 ~ 400x. Retire diretamente o licor misturado do tanque de aeração ou o influente do tanque de sedimentação secundário e deixe repousar por 3 a 5 minutos. 1. Minutos: Prepare uma lâmina da camada intermediária do meio para observação ao vivo ou simples coloração com azul de metileno. A identificação direta é possível para: protozoários, metazoários, flocos bacterianos, bactérias filamentosas e algas.
2. Estágio Avançado (Julgamento Auxiliar de Laboratório): Coloque uma gota de água no centro de uma lâmina, adicione uma quantidade muito pequena de lodo ou meio de cultura e espalhe suavemente para formar uma mancha fina e uniforme (deve ser fina; uma mancha muito espessa resultará em descoloração incompleta e falsos positivos). Deixe secar ao ar (não aqueça). Coloque a lâmina com o lado bacteriano voltado para cima e passe-a rapidamente para frente e para trás sobre a chama de uma lâmpada de álcool 2 a 3 vezes (se não houver lâmpada de álcool disponível, um isqueiro pode ser usado). Adicione cristal violeta para cobrir completamente o esfregaço. Após 1 minuto, enxágue suavemente com um jato lento de água. Neste ponto, todas as bactérias estarão roxas. Adicione solução de iodo para cobrir a mancha. 1 minuto depois... Enxágue após 30 minutos. Incline a lâmina, adicione etanol a 95%, enxágue com água por 10-20 segundos, adicione safranina ou fucsina básica diluída, enxágue por 30-60 segundos, seque e observe ao microscópio.
A coloração de Gram pode distinguir entre bactérias Gram-positivas (G+) e Gram-negativas (G-) e auxilia na identificação de bactérias filamentosas. Bactérias Gram-positivas (G+) têm paredes celulares espessas e aparecem roxas ou azuis escuras quando observadas; Bactérias Gram-negativas (G-) têm paredes celulares mais finas com uma membrana externa e aparecem vermelhas ou rosadas quando observadas.
Durante a operação do projeto, não realizamos experimentos para distinguir entre G+ e G-, mas sim para determinar a origem dos problemas do processo. No caso de contaminantes ativos... Em sistemas de lodo, Gnaphalium e Thiofilaria são principalmente Gram-negativos (G−), muitas vezes correspondendo a alta carga orgânica, oxigênio dissolvido insuficiente (OD) e teor excessivamente alto de enxofre em águas residuais; os actinomicetos são em sua maioria Gram-positivos (G+), geralmente correspondendo à baixa temperatura da água, envelhecimento do lodo e reação-no estado sólido (SRT) excessivamente longa. Além disso, como as células G− têm paredes celulares mais finas, são frequentemente as primeiras a morrer quando o sistema é sujeito a choques tóxicos, com as bactérias nitrificantes (principalmente G−) a suportarem o impacto.
A coloração de Gram não precisa ser realizada diariamente. Ele pode ser usado como uma ferramenta auxiliar de diagnóstico quando são observados acúmulos de lodo filamentoso, colapso repentino de nitrificação, suspeita de choques tóxicos ou operação anormal em baixas temperaturas no inverno.
Os dois métodos acima são simples e adequados para estações de tratamento de água. Existem também métodos mais sofisticados, como a coloração 16S rRNA. Sequenciamento, FISH, citometria de fluxo, etc., são adequados apenas para pesquisa e não são recomendados para uso na operação do projeto.
4. Bactérias: o “esqueleto do sistema” que determina a capacidade de tratamento
1. Flocos: o principal indicador de estabilidade do sistema
Bactérias-formadoras de flocos são os principais transportadores do lodo ativado. Suas características morfológicas incluem uma estrutura floculenta ou aglomerada-, envolta em uma cápsula pegajosa, com cocos densamente compactados ou bacilos curtos em seu interior.
Se a estrutura do floco for compacta e as bordas lisas, isso indica alta atividade de lodo, boa floculação e sedimentação e forte capacidade de remoção de DQO e NH3-N. Se a estrutura estiver solta, as bordas forem ásperas e se quebrar facilmente, isso indica envelhecimento ou envenenamento do lodo, alto risco de amontoamento e alta probabilidade de SS exceder o padrão no efluente.
2. Bactérias Filamentosas: Os “encrenqueiros” de processos mais comuns
Gastrosporium glomeratum (G⁻) 1. [Texto pouco claro - provavelmente relacionado a bactérias:] A presença de uma bainha e a capacidade de se mover indicam alta carga orgânica e oxigênio dissolvido (OD) insuficiente. Grânulos contendo G-enxofre-, que parecem brilhantes ao microscópio, indicam alto teor de enxofre nas águas residuais ou em condições anaeróbicas. Actinomicetos G-ramificados indicam baixa temperatura da água ou lodo envelhecido.
3. Bactérias funcionais: O “motor” do processo de desnitrificação.
As bactérias nitrificantes são predominantemente Gram-negativas (quase inteiramente Gram-negativas), enquanto as bactérias desnitrificantes também são predominantemente Gram-negativas, mas bactérias Gram-positivas também podem participar.
V. Protozoários
O "indicador biológico" mais importante para operação e manutenção de linha de frente. Os protozoários se alimentam de bactérias e detritos orgânicos e são extremamente sensíveis às mudanças ambientais, o que os torna os organismos indicadores mais adequados para exames microscópicos de rotina.
Diferentes protozoários correspondem a diferentes condições operacionais. Flagelados aparecem durante a inicialização-do processo, alta carga afluente e má qualidade da água; amebas aparecem durante flutuações na qualidade da água. São observados níveis elevados e baixos de oxigênio dissolvido (OD) e baixa qualidade floculenta. Os ciliados nadadores (como o Paramecium) aparecem na fase de transição. Os ciliados sedentários (como Vorticella e Cyclocarya) aparecem quando o sistema está estável e a qualidade do efluente é excelente. No entanto, se o disco oral da Vorticella encolher e o seu corpo ficar arredondado, este é um sinal muito perigoso, indicando envenenamento microbiano ou deficiência de OD, e o processo está prestes a funcionar mal. Os sifonóforos só são abundantes quando a qualidade da água é excelente e o sistema está maduro.
VI. Metazoa: um sinal de sistema “muito estável”
Os rotíferos aparecem quando o processo é estável por muito tempo, mas um número excessivo de rotíferos indica envelhecimento do lodo e baixa carga orgânica. Os nemátodes não têm significado indicativo óbvio em pequenas quantidades, mas um grande número indica condições anaeróbicas, acumulação de lamas ou choque tóxico. Um grande número de vermes vibratórios e vermes tubifex indicam condições anaeróbicas severas e putrefação do lodo, que é um sinal de nível de acidente de processo. Não.
VII. Algas e Fungos: Sinais de Alerta de Anormalidades e Poluição
Uma pequena quantidade de algas pode complementar o oxigênio dissolvido (OD); uma grande quantidade de fungos indica baixo pH do afluente, alto teor de açúcar, lodo envelhecido e que os fungos competem com as bactérias por nutrientes, levando a flocos soltos.
VIII. Padrões de sucessão microbiana: mais importantes que “espécies únicas”
Sequência típica de sucessão microbiana (processo desde a inicialização -up → estável → operação de alta-qualidade): Se os microrganismos tiverem sucesso na ordem de "flagelados → sarcópteros → ciliados nadadores → ciliados sésseis → suctorianos → rotíferos", isso indica que o sistema está melhorando; se a sucessão for invertida, indica que o sistema está se deteriorando.
IX. Sugestões práticas para operação e manutenção de linha de frente
Na saída do tanque de aeração ou no afluente do tanque de sedimentação secundário, observe primeiro a diluição de 100x e depois a diluição de 400x. Durante o período estável, observe uma vez ao dia; durante períodos anormais, aumente para 2 a 4 vezes ao dia. A coloração de Gram deve ser usada apenas uma vez, em casos de condições climáticas extremas, atualizações do sistema ou quando uma nova fonte de água for adicionada ao sistema.
Conclusão: Aqueles que realmente entendem o tratamento da água acabarão por retornar ao microscópio. Quando você pode usar microorganismos para determinar em qual unidade está o problema-se é um problema de carga, um problema de oxigênio dissolvido (OD) ou um choque tóxico-e se uma intervenção precoce é necessária, você não é mais um operador "liderado por dados", mas alguém que realmente controla o processo.
Os microrganismos são a linguagem mais honesta de um sistema de tratamento de água.