Совершенствование методов контроля микроорганизмов в технологических средах ЦБП

• Автор: Майоров, Илья Сергеевич
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 118 с. : ил.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. РОЛЬ МИКРООРГАНИЗМОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОТОКАХ
ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
1.1.1. РОЛЬ МИКРООРГАНИЗМОВ И КОНТРОЛЯ ИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ
БИОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ПРЕДГИДРОЛИЗАТОВ И СУЛЬФИТНЫХ ЩЕЛОКОВ
1.1.2. РОЛЬ МИКРООРГАНИЗМОВ И КОНТРОЛЯ ИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ
БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД
1.1.2.1. МИКРООРГАНИЗМЫ АКТИВНОГО ИЛА
1.1.2.2. НАРУШЕНИЕ СЕДИМЕНТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ АКТИВНОГО ИЛА.
ВИДЫ ВСПУХАНИЯ
1.2. КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ МИКРООРГАНИЗМОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПОТОКАХ ЦБП
1.2.1. КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ МИКРООРГАНИЗМОВ ПРИ
БИОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ПРЕДГИДРОЛИЗАТОВ И СУЛЬФИТНЫХ ЩЕЛОКОВ
1.2.1.1. ОЦЕНКА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДРОЖЖЕЙ
1.2.1.2. ИЗМЕРЕНИЕ ДРОЖЖЕВОЙ КЛЕТКИ
1.2.1.3. ПОДСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ПОЧКУЮЩИХСЯ КЛЕТОК
1.2.1.4. ПОДСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА МЕРТВЫХ КЛЕТОК
1.2.1.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОМАССЫ ДРОЖЖЕЙ ВЕСОВЫМ МЕТОДОМ
1.2.2. КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ МИКРООРГАНИЗМОВ НА СООРУЖЕНИЯХ
БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
1.2.3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ
МИКРООРГАНИЗМОВ
1.3. ВЫВОДЫ ПО АНАЛИТИЧЕСКОМУ ОБЗОРУ
1.4. ЦЕЛЬ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПРЕПАРАТОВ ДЛЯ МИКРОСКОПИРОВАНИЯ
2.2. МЕТОДИКА КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИОМАССЫ
ДРОЖЖЕЙ
2.3. СРЕДА РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС
3.2. ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ
ДРОЖЖЕЙ
3.3. ПРОТОЧНАЯ КЮВЕТА
3.4. ТЕРМОСТАТИРУЕМАЯ КЮВЕТА
3.5. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ СОСТАВА АКТИВНОГО

3.5.1. АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ
3.5.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
3.5.3. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
3.6. СХОДИМОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ МЕТОДА С БАЛЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ УЧЕТА
МИКРООРГАНИЗМОВ АКТИВНОГО ИЛА
3.7. СВЯЗЬ ПАРАМЕТРОВ АКТИВНОГО ИЛА С ПОКАЗАТЕЛЯМИ РАБОТЫ
ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
3.7.1. ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ ВПК5 В ФИЛЬТРОВАННОЙ ПРОБЕ И
СОСТАВОМ АКТИВНОГО ИЛА
3*7.2. ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ АКТИВНОГО ИЛА И ЕГО СОСТАВОМ
3.7.3. ВЗАИМОСВЯЗЬ СОСТАВА АКТИВНОГО ИЛА И ИЛОВОГО ИНДЕКСА
3.7.4. ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ ТЕМПЕРАТУРОЙ И СОСТАВОМ АКТИВНОГО ИЛА
3.7.5. ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА В ОЧИЩЕННОЙ ВОДЕ НА СОСТАВ АКТИВНОГО ИЛА
4. ВЫВОДЫ
5. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
В целлюлозно-бумажной промышленности микроорганизмы используются на различных стадиях производства. Примерами могут служить биохимическая переработка предгидролизатов, сульфитных щелоков, а также процесс биологической очистки сточных вод [1,2].
Дрожжевое производство имеет ряд особенностей, определяющих своеобразие тех микроорганизмов, которые используются в качестве продуцентов кормового белка. Культура дрожжей, используемая в производстве, должна обладать целым комплексом полезных свойств. Микробиологический контроль на таком производстве играет важную роль. Проводя повседневный контроль состояния и активности производственной культуры, корректируя технологический режим выращивания дрожжей, можно активно участвовать в повышении производительности дрожжевого производства^].
Микроорганизмы играют определяющую роль в процессе биологической очистки сточных вод. Для характеристики работы сооружений биологической очистки микробиологический анализ имеет существенное значение, поскольку позволяет определять состав, количественное распределение и особенности организмов активного ила (АИ). Микробиологический анализ заключается в оценке состояния и структурных особенностей биоценоза АИ методом микроскопирования. Организмы ила обладают способностью реагировать на состав и свойства очищаемых сточных вод, а также на условия жизнеобеспечения, гарантируемые конструкцией и регулируемые режимом эксплуатации сооружений. Эта реакция выражается качественным изменением и количественным распределением отдельных групп микроорганизмов[4].
Актуальным является совершенствование существующих методов анализа, позволяющее автоматизировать процесс его проведения. При автоматическом подсчете в тысячи раз возрастает скорость интерпретации изображений, что ведет к сокращению продолжительности анализа и повышению его объективности и точности.
В данной работе для качественной и количественной интерпретации изображений, полученных с помощью микроскопа, предлагается использовать компьютерную технику, что позволит получить новые данные о
занимающихся более или менее успешно созданием необходимого программного обеспечения. Спектр возможностей найденных программ широк -от примитивных до серьезных разработок ведущих фирм. Все они платные с ценовым диапазоном от 500 до 2500 долларов, но высокая стоимость - не единственный их недостаток. Каждая фирма для привлечения большего числа клиентов стремится создать универсальное программное обеспечение, которое подходило бы всем потенциальным пользователям. Но число компьютерных методов столь велико, а цели и задачи исследователей столь разнообразны, что удовлетворить потребности всех пользователей становится невозможным. К тому же, область применения необходимого программного обеспечения настолько специфична, что требуется использование конкретного программного обеспечения для каждой конкретной задачи. Создание подобного программного обеспечения требует применения одной из существующих систем анализа изображений или разработки новой системы[96-105].
Таким образом, существующие автоматизированные методы контроля микроорганизмов не удовлетворяют в полной мере предъявляемым к ним требованиям.
1.3. Выводы по аналитическому обзору
В целлюлозно-бумажной промышленности микроорганизмы используются на разных стадиях производства: в микробиологическом производстве (производство этанола, кормовых дрожжей), очистке сточных вод, контроле состава сточных вод в процессе очистки.
В настоящее время применяемые методы контроля микроорганизмов обладают рядом недостатков:
• Трудоемкость и длительность приготовления проб микроорганизмов и проведения самого анализа;
• Возникновение значительной погрешности (снижение точности) определения за счет возможности присутствия в тестируемой пробе различных взвешенных веществ или веществ немикробного происхождения;