Nowa zautomatyzowana procedura oznaczania udziału bakterii nitkowatych w kłaczkach osadu czynnego

Bakterie nitkowate odgrywają istotną rolę w formowaniu kłaczków osadu czynnego, ale ich nadmierna liczba może przyczynić się do pogorszenia właściwości sedymentacyjnych osadu. Dlatego monitorowanie ilości bakterii nitkowatych jest pomocne w utrzymaniu prawidłowego przebiegu oczyszczania ścieków. W pracy przedstawiono nową, zautomatyzowaną procedurę ilościowego oznaczenia udziału bakterii nitkowatych w biomasie osadu czynnego. procedura składa się z trzech głównych etapów: (1) barwienie bakterii nitkowatych metodą Neissera, (2) zbieranie obrazów mikroskopowych oraz (3) cyfrowa obróbka i analiza obrazów. Procedura służy obliczeniu długości bakterii nitkowatych na danym obrazie oraz stosunku pola powierzchni bakterii nitkowatych do pola powierzchni aglomeratów (kłaczków bez nitek). Wstępne wyniki pomiarów długości bakterii nitkowatych korespondują z uzyskanymi w innych ośrodkach naukowych, co oznacza, że procedura może być stosowana do pomiaru ilości bakterii nitkowatych w osadzie czynnym. W porównaniu do wcześniej stosowanych procedur analizy obrazu, ta zaproponowana w niniejszej pracy pozwala na równoczesne przeprowadzenie obróbki i obliczeń parametrów morfologicznych zarówno dla agregatów bez nitek, jak i samych bakterii nitkowatych. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu prostego
i szybkiego barwienia preparatu mikroskopowego. Inną zaletą prezentowanej
w tej pracy procedury jest to, że makroprogram służący do obróbki obrazów i obliczania parametrów morfologicznych został napisany i jest wykonywany w środowisku programu do zbierania obrazów (NIS Elements AR). Dzięki temu unika się stosowania dwóch osobnych pakietów oprogramowania, jednego do zbierania obrazów, a innego do ich obróbki i analizy.

Pełny tekst (pdf)

1. Amaral A.L. Ferreira E.C.: Activated sludge monitoring of a wastewater treatement plant using image analysis and partial least squares regression, Anal. Chim. Acta, vol. 544, 2005, s. 246-253.
2. Bitton G., Koopman B.: Tetrazolium reduction-malachite green method for assesing the viability of filamanetous bacteria in activated sludge, Appl. Environ. Microbiol., vol. 43/4, 1982, s. 964-966.
3. da Motta M., Pons M.-N., Roche N. Monitoring of filamentous bulking In activated sludge systems fed by synthetic or municipal wastewater, Bioproc. Biosys. Eng., vol. 25/6, 2003, s. 387-393.
4. Eikelboom D.H., van Buijsen H.J.J.: Podręcznik mikroskopowego badania osadu czynnego, Wydawnictwo „Seidel-Przywecki” Sp. z o.o., Szczecin 1999.
5. Guo J., Peng Y., Wang S., Yang X., Wang Z., Zhu A.: Stable limited filamentous bulking through keeping the competition between floc-formers and filaments in balance, Biores. Technol., vol. 103, 2012, s. 7-15.
6. Jones P.A., Schuler A.J.: Seasonal variability of biomass density and activated sludge settleability in full-scale wastewater treatment systems, Chem. Eng. J., vol. 164, 2010, s. 16-22.
7. Liwarska-Bizukojc E., Bizukojc M.: Effect of selected anionic surfactants on activated sludge flocs, Enz. Microb. Technol., vol. 39, 2006, s. 660-668.
8. Mesquita D.P., Amaral A.L., Ferreira E.C.: Identifying different types of bulking in an activated sludge system through quantitative image analysis, Chemosphere, vol. 85, 2011, s. 643-652.
9. Mesquita D.P., Dias O., Amaral A.L. Ferreira E.C.: Monitoring of activated sludge settling ability through image analysis: validation on full scale wastewater treatment plants, Bioprocess Biosyst. Eng., vol. 32, 2009, s. 361-367.
10. Mesquita D.P., Dias O., Dias A.M.A., Amaral A.L. Ferreira E.C.: Correlation between sludge settling ability and image analysis information using partial least squares, Anal. Chim. Acta, vol. 642, 2009, s. 94-101.
11. Mielczarek A.T., Cragelund C., Erikssen P.S., Nielsen P.H.: Population dynamics of filamentous bacteria in Danish wastewater treatment plant with nutrient removal, Water Res., vol. 46, 2012, s. 3781-3795.