Mikrobiologia Wody Przemysłowej: Filtracja i Metody Liczenia
- Szczegóły
Badanie mikrobiologiczne jest najbardziej czułą metodą używaną do wykrywania skażenia wody wodociągowej. Bezpieczeństwo wód wodociągowych w Polsce i na świecie pod względem mikrobiologicznym jest oceniane na podstawie wyników tradycyjnych badań hodowlanych, umożliwiających wzrost kolonii bakterii na podłożach odżywczych.
Ogólna Liczba Mikroorganizmów: Kluczowy Wskaźnik Jakości Wody
Jedną z głównych metod używanych do oceny i kontroli jakości wody jest ogólna liczba mikroorganizmów. Metoda ta jest przeznaczona zarówno do badania skuteczności procesów uzdatniania, jak również do powszechnego stosowania w badaniach mikrobiologicznych wszystkich innych rodzajów wód.
Zwykle określa się oddzielnie liczbę mikroorganizmów, które są zdolne do wzrostu i formowania kolonii na agarze odżywczym w temperaturze 36±2°C i oddzielnie w temperaturze 22±2°C. Główną zaletą tych parametrów mikrobiologicznych jest wykrywanie zmian w stosunku do wartości spodziewanej opartej na częstych kontrolach, prowadzonych podczas długoterminowego monitoringu wód. Nieoczekiwany wzrost może być wczesnym ostrzeżeniem o poważnym zanieczyszczeniu i sygnałem, który informuje o konieczności przeprowadzenia dochodzenia w celu identyfikacji przyczyny i wdrożenia odpowiednich działań naprawczych.
Przebieg Wykonywania Posiewu
Przebieg wykonywania posiewu odbywa się na podstawie referencyjnej metody wg normy PN-EN ISO 6222 (określonej jako metoda badań w RMZ z dn.07.12.2017r.). Na środek dużej płytki Petriego za pomocą pipety automatycznej wprowadza się 1ml badanej próbki wody. Następnie upłynnionym podłożem (agar z ekstraktem drożdżowym) i doprowadzonym do temperatury 45±1˚C zalewa się kroplę w taki sposób, żeby podłoże otuliło kroplę.
Uwaga: Nie należy dodawać podłoża bezpośrednio na kroplę próbki, gdyż może to wywołać nagłą zmianę temperatury i przez to stres termiczny, przez który bakterie, które mogły znajdować się w próbce nie przeżyją a także może spowodować nierównomierny rozkład bakterii, który może powodować problemy podczas ich zliczania. Czas pomiędzy wprowadzeniem próbki do płytki Petriego a dodaniem podłoża nie powinien przekraczać 15 minut. Przekroczenie tego czasu może spowodować, że bakterie znajdujące się w kropli zaczną przystawać do dna i tworzyć skupiska, które później utrudniają zliczenie kolonii.
Przeczytaj także: Normy Mikrobiologiczne dla Wody Mineralnej w Polsce
Kolejnym krokiem jest inkubacja płytek w cieplarce nastawionej na odpowiednią temperaturę (w zależności, który parametr jest badany w danym momencie) i przez odpowiedni czas inkubacji. Metoda obejmuje określanie ogólnej liczby zdolnych do przeżycia w wodzie mikroorganizmów przez liczenie kolonii, które wyrosły wewnątrz podłoża agarowego po tlenowej inkubacji w temperaturze 22±2°C przez 68±2h lub 36±2°C przez 44±2h.
Odczytów dokonuje się poprzez zliczanie kolonii na urządzeniu do liczenia kolonii z wbudowanym szkłem powiększającym. Liczone są kolonie z każdej płytki wyrosłe w lub na powierzchni podłoża. Jednostką, w której wyraża się liczbę zliczonych kolonii w 1 ml próbki jest jtk/ml - jednostki tworzące kolonie na jeden mililitr.
Po otrzymaniu wyniku badania wskazującego na znacznie podniesiony wzrost ogólnej liczby mikroorganizmów należy ocenić również wartości innych parametrów jakości wody, a w szczególności wskaźników kałowego zanieczyszczenia wody (liczby grupy coli, Escherichia coli, enterokoków kałowych), mętności wody czy obecności i stężenia wolnego dezynfektora wody. Następnie otrzymany wynik odnosi się do wartości tego samego wskaźnika stwierdzanego w przeszłości w tym samym punkcie, biorąc pod uwagę możliwość wystąpienia zmienności sezonowej.
Azotany i Azotyny w Wodzie
Azotany i azotyny to związki zawierające azot i tlen. Cząsteczki azotanów i azotynów zawierają jeden atom azotu. Azotan stanowi bardziej utleniony stan azotu.
Bakterie autotroficzne zamieniają amoniak na azotyny, a następnie na azotany w warunkach tlenowych; przekształcone zostają duże ilości azotu atmosferycznego (N 2) bezpośrednio na azotany. Azot azotynowy występuje jako etap pośredni w biologicznym rozkładzie amoniaku/amonu. Proces ten przebiega naturalnie w jeziorach, rzekach oraz w innych środowiskach wodnych i naturalnych. Te procesy biologiczne są powszechnie wykorzystywane w oczyszczaniu ścieków lub biofiltracji do usuwania azotu.
Przeczytaj także: Korzyści i ograniczenia dzbanków filtrujących
Procesy Nitryfikacji i Denitryfikacji
Nitryfikacja to dwuetapowe tlenowe biologiczne utlenianie amoniaku do azotynów i ostatecznie azotanów. W tych procesach bakterie autotroficzne, takie jak nitrosomonas, lub bakterie heterotroficzne, takie jak nitrobacter, są wykorzystywane w różnych warunkach w strefach oczyszczania ścieków tlenowych i beztlenowych do zamiany amoniaku, azotynów i azotanów w azot. Kontrola zawartości tlenu ma krytyczne znaczenie dla nitryfikacji, jako jeden z kilku ważnych czynników, takich jak zasadowość.
Denitryfikacja powoduje przekształcenie azotanów ostatecznie w azot (N 2), który zostaje usunięty z systemu w stanie beztlenowym z odpowiednim, dzięki łatwo ulegającemu biodegradacji węglowi, odpowiedniemu czasowi retencji, temperaturze i w postaci pozbawionej wolnego tlenu (DO). Monitorowanie azotanów strefy beztlenowej jest ważne dla poznania skuteczności denitryfikacji.
W systemach, w których zachodzi biologiczne usuwanie fosforu (BPR), azotany powinny być monitorowane w powrotnym przepływie osadu czynnego (RAS), który wpływa do strefy beztlenowej. W aktywowanym osadzie mieszanego alkoholu (ML) należy znać wyniki monitorowania azotynów i azotanów na końcu układu biologicznego przed ich wprowadzeniem do klaryfikacji wtórnej.
Azotany są zanieczyszczeniem podlegającym regulacji, często spotykanym na obszarach rolniczych z powodu stosowania nawozów. Ważne jest monitorowanie poziomów azotanów w potencjalnie zanieczyszczonych wodach źródłowych, ponieważ ich usuwanie jest trudne i może wymagać filtracji z wykorzystaniem odwróconej osmozy (RO). Ważne jest monitorowanie wód źródlanych pod kątem azotynów, ponieważ mogą one w nich występować i ulegać utlenieniu podczas uzdatniania w do azotanów. Pomiar zawartości azotynów i azotanów w chlorowanej wodzie kranowej ma kluczowe znaczenie dla wykrywania poziomu i identyfikacji trwającej nitryfikacji w celu podjęcia szybkich działań łagodzących.
Metody Pomiaru Azotynów i Azotanów
Istnieje kilka metod pomiaru zawartości azotynów i azotanów w wodzie, w tym:
Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd
- Metoda kolorymetryczna z użyciem siarczanu żelaza: W środowisku kwaśnym siarczan żelaza redukuje zawartość azotu w azotynie (NO 2 -), tworząc podtlenek azotu (NO).
- Metoda kolorymetryczna z użyciem kwasu sulfanilowego i chromotropowego: Jony azotynowe reagują z kwasem sulfanilowym, tworząc pośrednią sól diazoniową, która reaguje z kwasem chromotropowym.
- Miareczkowanie cerem: Do próbki dodaje się wskaźnik ferroinowy i kwas, a następnie miareczkuje jonem tetrawalenacyjnym ceru.
- Spektrofotometria z kwasem chromotropowym: Azotany w próbce reagują z kwasem chromotropowym w warunkach silnie kwaśnych.
- Redukcja kadmem lub siarczkiem hydrazyny i reakcja z reagentami diazoniowymi: Azotany są redukowane do azotynów, a następnie reagują z reagentami diazoniowymi.
- Elektroda jonoselektywna (ISE): Jony azotanowe są selektywnie wchłaniane przez membranę ISE.
- Spektrofotometria UV: Pomiar absorbancji przy długościach fal 220 nm i 275 nm.
Ważne: Metoda ta nie jest zalecana w przypadku próbek zawierających substancje organiczne w wysokich stężeniach, które mogłyby zakłócać badanie.
Przechowywanie i Konserwacja Próbek
Analizę próbek przeprowadzić tak szybko, jak to możliwe w celu uzyskania najlepszych wyników. Jeśli natychmiastowa analiza nie jest możliwa, należy przefiltrować i przechowywać próbki w temperaturze 6°C lub niższej przez maksymalnie 48 godzin. Przy konserwowaniu próbek przez zakwaszanie kwasem siarkowym, azotyny w próbce zamieniają się na azotany. Z powodu tej konwersji niemożliwe jest określenie poziomu azotynów, nawet jeśli próbka zostanie zobojętniona przed analizą.
Liczenie i Określanie Rozmiaru Cząstek w Wodzie
Zliczanie i określanie rozmiaru cząstek w wodzie umożliwia oczyszczalniom monitorowanie i optymalizację ich procesów. Priorytetem każdej stacji uzdatniania wody pitnej jest uzyskanie wody pozbawionej cząstek stałych, dlatego tak ważne jest wybranie wysoce czułej metody do badań kontroli jakości.
Od wielu lat do liczenia i określania rozmiaru cząstek w wodzie wykorzystuje się Zasadę Coultera. Od ultraczystych wód wykorzystywanych przy produkcji półprzewodników do badania osadów w wodach mętnych - zawiesinach, używanych w celu oceny skuteczności filtracji - w każdym przypadku zastosowanie analizatorów COULTER COUNTER zapewnia szybką, łatwą, dokładną i automatyczną metodę liczenia i określania wielkości cząstek. Każda cząstka w próbce jest analizowana i liczona indywidualnie, za pomocą techniki o wysokiej czułości.
tags: #mikrobiologia #wody #przemysłowej #filtracja #metody #liczenia
