下水処理プラントの稼働中、私たちは毎日 COD、NH3-N、TN、SVI、DO などのデータを調べますが、最も早い「警報」は機器からではなく、微生物から発生することがよくあります。微生物は嘘をつかないため、経験豊富なオペレーターは最初に実験レポートを見ず、むしろ顕微鏡を見ることがよくあります。それらの「出現または消失」は、システムが正常かどうかを直接示します。この記事では、水処理において一般的な微生物を迅速に特定する方法と、実践的な観点からその示唆的重要性を系統的に概説し、次のことを支援します。 データが基準を超えるのを待たずに、プロセスのリスクを事前に評価する。
I. なぜ微生物は物理化学的指標よりも「先見の明」があるのでしょうか?
水処理システムでは、物理化学的指標は「すでに発生した結果」を反映していますが、微生物群集の変化は多くの場合「問題が始まったばかりであることの合図」です。たとえば、アンモニア態窒素は過剰ではないかもしれませんが、硝化細菌はすでに大幅に減少しています。流出SSは許容範囲内かもしれませんが、糸状細菌はすでに表面に定着し始めています。細菌の塊。データは正常に見えますが、絨毛が縮み始め、丸くなり始めます。これらはすべて目に見える警告サインです。
II.水処理における微生物の 4 つのカテゴリーと基本的な同定アプローチ
水処理システムで監視される微生物は通常、細菌（システムの主な機能構成要素）、原生動物（最も感度の高い第一選択の生物学的指標）、後生動物（システムの高い安定性のマーカー）、藻類と真菌（異常または汚染の指標）の 4 つのカテゴリに分類されます。-原生動物、後生動物、フロック、糸状細菌は光学顕微鏡で直接観察できます。細菌には、染色、培養、または分子生物学的手法が必要です。
「専門家」があなたの「汚泥」を顕微鏡で直接検査し、硝化細菌に問題があると言った場合、あなたはその「専門家」に立ち去るように言えます。硝化菌と亜硝酸塩-酸化菌は顕微鏡で直接観察できません。
Ⅲ．水処理で最も一般的に使用される微生物の同定方法 (難易度順)
1. 基本レベル: 光学顕微鏡 100 ～ 400 倍。曝気槽からの混合液または二次沈殿槽からの流入液を直接取り出し、3～5分間放置します. 1. 分：ライブ観察や簡易メチレンブルー染色用に培地の中間層からスライドを作成します。原生動物、後生動物、細菌のフロック、糸状細菌、藻類の直接識別が可能です。
2. 上級段階 (検査室補助判断): スライドの中央に水を 1 滴置き、非常に少量のスラッジまたは培地を加え、静かに均一に広げて薄く均一な塗抹標本を形成します (塗抹標本は薄くなければなりません。塗抹標本が厚すぎると脱色が不完全になり、偽陽性が発生します)。自然乾燥させます（加熱しないでください）。細菌面を上にしてスライドガラスを置き、アルコールランプの炎の上で素早く2～3回往復させます（アルコールランプがない場合はライターを使用できます）。クリスタルバイオレットを加えて汚れを完全にカバーします。 1分後、ゆっくりとした流水で優しく洗い流してください。この時点で、すべての細菌は紫色になります。ヨウ素溶液を加えて汚れをカバーします. 1 分後...30 分後に洗い流します。スライドを傾け、95% エタノールを加え、水で 10 ～ 20 秒間洗い流し、サフラニンまたは希釈した塩基性フクシンを加え、30 ～ 60 秒間洗い流し、拭き取り乾燥させ、顕微鏡で観察します。
グラム染色はグラム陽性菌（G+）とグラム陰性菌（G-）を区別でき、糸状菌の同定に役立ちます。グラム-陽性（G+）細菌は細胞壁が厚く、観察すると紫色または濃青色に見えます。グラム陰性菌（G-）細菌は細胞壁が薄く、外膜があり、観察すると赤またはピンク色に見えます。
プロジェクトの運用中、私たちは G+ と G- を区別するための実験を行ったのではなく、プロセスの問題の原因を特定するために実験を行いました。活性汚染物質の場合... 汚泥システムでは、グナファリウムとチオフィラリアはほとんどがグラム陰性菌 (G-) であり、多くの場合、廃水中の高い有機負荷、不十分な溶存酸素 (DO)、および過度に高い硫黄含有量に対応します。放線菌はほとんどがグラム陽性 (G+) であり、多くの場合、低水温、汚泥の老化、過度に長い固相反応 (SRT) に対応します。さらに、G-細胞は細胞壁が薄いため、系が有毒なショックにさらされると最初に死ぬことが多く、矢面に立たされるのは硝化細菌（主にG-）です。
グラム染色は毎日行う必要はありません。糸状汚泥のバルキング、突然の硝化崩壊、有毒ショックの疑い、冬期の低温時の異常運転などが観察された場合の補助診断ツールとして使用できます。
上記 2 つの方法は簡単であり、水処理プラントに適しています。 16S rRNA 染色など、より高度な方法もあります。シーケンス、FISH、フローサイトメトリーなどは研究にのみ適しており、プロジェクト運営での使用はお勧めできません。
IV.細菌：治療能力を決定する「システムの骨格」
1. フロック: システムの安定性の主な指標
フロック-を形成するバクテリアは活性汚泥の中心的な担体です。それらの形態学的特徴には、粘着性のカプセルに包まれた綿状または塊状の構造が含まれており、内部には球菌または短い桿菌が密集しています。
フロック構造が緻密でエッジが滑らかであれば、スラッジ活性が高く、凝集と沈降が良好で、COD と NH3-N の除去能力が強いことを示します。構造が緩く、エッジが粗く、壊れやすい場合は、汚泥の老化や中毒が発生しており、バルキングの危険性が高く、排水中にSSが基準を超える可能性が高くなります。
2. 糸状菌: 最も一般的なプロセス「トラブルメーカー」
Gastrosporium glomeratum (G⁻) 1. [不明瞭なテキスト - はおそらく細菌に関連しています:] 鞘の存在と移動能力は、高い有機負荷と不十分な溶存酸素 (DO) を示しています。 G-硫黄-を含む顆粒は、顕微鏡で見ると光沢があるように見え、廃水または嫌気条件に高い硫黄含有量が含まれていることを示しています。 G-分枝放線菌は、水温が低いか汚泥が老化していることを示します。
3. 機能性細菌: 脱窒プロセスの「エンジン」。
硝化菌は主にグラム陰性菌（ほぼ完全にグラム陰性菌）です。脱窒菌も主にグラム陰性菌です。ただし、グラム陽性菌も関与する場合があります。{{2}
V. 原生動物
最前線の運用・保守において最も重要な「生体指標」。原生動物は細菌や有機残骸を餌とし、環境の変化に非常に敏感であるため、日常的な顕微鏡検査に最適な指標生物となっています。
異なる原生動物は、異なる動作条件に対応します。鞭毛は、プロセスの開始時、流入負荷が高いとき、水質が悪いときに発生します。-アメーバは水質の変動時に出現します。溶存酸素 (DO) レベルが大きく、低い値であり、凝集性が低いことが観察されます。遊泳する繊毛虫（ゾウリムシなど）は移行期に現れます。座りがちな繊毛虫（ツリガネムシやシクロカリアなど）は、システムが安定し、排水の質が優れているときに出現します。しかし、ツリガネムシの口腔ディスクが縮小し、体が丸くなった場合、これは微生物中毒またはDO欠乏を示す非常に危険な信号であり、プロセスが機能不全に陥ろうとしています。サイフォノフォアは、水質が良好でシステムが成熟している場合にのみ豊富に存在します。
VI.後生動物：「非常に安定した」システムの兆候
ワムシはプロセスが長期間安定しているときに発生しますが、ワムシの数が多すぎる場合は、スラッジの老化と有機負荷の低下を示しています。線虫は少量の場合には明確な指標としての重要性を持ちませんが、多数の線虫は嫌気条件、汚泥の蓄積、または毒性ショックを示します。多数の振動ワームおよびチューブフェックスワームは、重度の嫌気性条件および汚泥の腐敗を示しており、これはプロセス事故レベルの信号です。いいえ。
VII.藻類と菌類: 異常と汚染の危険信号
少量の藻類は溶存酸素 (DO) を補うことができます。大量の真菌は、流入水の pH が低く、糖分が多く、汚泥が老化していることを示しており、真菌は栄養素を求めて細菌と競合し、緩いフロックを引き起こします。
Ⅷ.微生物の継承パターン：「単一種」よりも重要
典型的な微生物の継承シーケンス（起動→安定→高品質動作までのプロセス）: 微生物が「鞭毛虫→筋翅目→遊泳繊毛虫→固着繊毛虫→吸虫虫→ワムシ」の順序で成功した場合、システムが改善されていることを示します。継承が逆転した場合、それはシステムが劣化していることを示します。
IX.最前線の運用と保守のための実践的な提案
曝気槽出口または二次沈殿槽流入水で、最初は100倍希釈、次に400倍希釈で観察します。安定期には1日1回観察してください。異常な生理の場合は、1 日 2 ～ 4 回に増やしてください。グラム染色は、極端な気象条件、システムのアップグレード、またはシステムに新しい水源が追加された場合に、1 回だけ使用してください。
結論: 水処理を本当に理解している人は、最終的には顕微鏡に戻るでしょう。微生物を使用して、問題が負荷の問題、溶存酸素 (DO) の問題、毒性ショックのいずれであるか-のどのユニットにあるのか、また早期介入が必要かどうか-を判断できるようになれば、あなたはもはや「データに導かれた」オペレーターではなく、プロセスを真に制御する人になります。
微生物は水処理システムの最も誠実な表現です。
