Fluorescence staining as a detection method of indicators and pathogens in aerobic granular sludge. A study with Escherichia coli and Cryptosporidium parvum = Tinción fluorescente como método de detección de indicador y patógenos en lodo granular aerobio. Un estudio con Escherichia coli y Cryptosporidium parvum

Waterborne diseases are transmitted by the faecal-oral route when water contaminated with faeces is ingested. Cryptosporidiosis is one of these diseases and is caused by one of the most widespread enteric parasites in the world; Cryptosporidium. To reduce the waterborne diseases, domestic wastewater...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor Principal: Vanegas Camero, María Clara
Formato: Trabajo de grado (Bachelor Thesis)
Lenguaje:Desconocido (Unknown)
Publicado: 2018
Materias:
Acceso en línea:http://babel.banrepcultural.org/cdm/ref/collection/p17054coll23/id/1234
id ir-p17054coll23-1234
recordtype dspace
institution Biblioteca Virtual Banco de la República - Colecciones digitales
collection Custom
language Desconocido (Unknown)
topic Fluorescent staining; Aerobic granular sludge; Wastewater treatment; Pathogens; Indicators; Bacteria; Protozoa; Tinción fluorescente; Lodo granular aerobio; Tratamiento de agua residual; Patógenos; Indicadores; Bacterias; Protozoos
Tecnología; Tecnología / Ciencias médicas Medicina
spellingShingle Fluorescent staining; Aerobic granular sludge; Wastewater treatment; Pathogens; Indicators; Bacteria; Protozoa; Tinción fluorescente; Lodo granular aerobio; Tratamiento de agua residual; Patógenos; Indicadores; Bacterias; Protozoos
Tecnología; Tecnología / Ciencias médicas Medicina
Vanegas Camero, María Clara
Fluorescence staining as a detection method of indicators and pathogens in aerobic granular sludge. A study with Escherichia coli and Cryptosporidium parvum = Tinción fluorescente como método de detección de indicador y patógenos en lodo granular aerobio. Un estudio con Escherichia coli y Cryptosporidium parvum
description Waterborne diseases are transmitted by the faecal-oral route when water contaminated with faeces is ingested. Cryptosporidiosis is one of these diseases and is caused by one of the most widespread enteric parasites in the world; Cryptosporidium. To reduce the waterborne diseases, domestic wastewater needs to be treated sufficiently to reduce its pathogenic content. One of the recently introduced technologies for wastewater treatment is Aerobic Granular Sludge (AGS). AGS has proven to produce effluents with high chemical quality standards. However, little is known regarding the pathogen removal efficiencies or their removal mechanisms. In addition, there is a worldwide need to treat domestic wastewater appropriately to reduce pathogens causing waterborne diseases. The removal efficiencies and fate of some pathogens, such as Cryptosporidium, have not been studied in detail within wastewater treatment processes. Indicator microorganisms such as Escherichia coli (E. coli), have been used to understand the removal mechanisms and fate of pathogens in wastewater. However, it was found there is a miscorrelation between indicators and pathogens, and therefore there is a need for studies with pathogens themselves. Due to these reasons, this research aimed to develop a fluorescent staining method for E. coli and Cryptosporidium parvum (C. parvum) oocysts to allow their detection in AGS batch reactors, and evaluate the fate of fluorescently stained E. coli and C. parvum in these reactors. Pre-staining of E. coli and C. parvum was carried out using two fluorescent stains: dsGreen and SYBR. Experiments were carried out to test different pre-staining conditions. The stains were serial diluted, TWEEN was used to determine if it improved the staining, and the prestained microorganisms were incubated at 4 ºC, room temperature and 37 ºC. Two different batch reactors, 250 mL and 2 mL, were set up with AGS and were spiked with pre-stained microorganisms. Both reactors were run for 120 mins and sludge samples were collected and analysed using fluorescent microscopy. The filtered supernatant samples from the 250 mL were also analysed using the fluorescent microscope and the fluorescent cell count method. The best staining conditions for E. coli and C. parvum oocysts with dsGreen proved to be: 1,000x dilution of dye, incubation of stained microorganisms at room temperature for 15 mins and no need of TWEEN. SYBR photobleached rapidly and was therefore not an appropriate stain for this research. With the experiments in batch reactors, the fluorescent cell count method proved to be a generic and faster quantitative alternative to estimate E. coli concentrations in filtered supernatant samples than the E. coli agar plate method. In addition, it was qualitatively confirmed that fluorescently stained E. coli was removed by the predation of different species of protozoa. However, no conclusive results regarding protozoan predation of C. parvum oocysts were observed. Resumen: Las enfermedades transmitidas por el agua se transmiten por la ruta fecal-oral cuando se ingiere agua contaminada con heces. La criptosporidiosis es una de estas enfermedades y es causada por uno de los parásitos entéricos más extendidos del mundo; Cryptosporidium. Para reducir las enfermedades transmitidas por el agua, las aguas residuales domésticas deben tratarse lo suficiente como para reducir su contenido patógeno. Una de las tecnologías recientemente introducidas para el tratamiento de aguas residuales es el lodo granular aeróbico (AGS por sus siglas en inglés). AGS ha demostrado producir efluentes con altos estándares de calidad química. Sin embargo, se sabe poco sobre las eficiencias de eliminación de patógenos o sus mecanismos de eliminación. Además, existe una necesidad mundial de tratar las aguas residuales domésticas de manera adecuada para reducir los patógenos que causan enfermedades transmitidas por el agua. Las eficiencias de eliminación y el destino de algunos patógenos, como el Cryptosporidium, no se han estudiado en detalle en los procesos de tratamiento de aguas residuales. Se han utilizado microorganismos indicadores como Escherichia coli (E. coli) para comprender los mecanismos de eliminación y el destino de los patógenos en las aguas residuales. Sin embargo, se descubrió que existe una mala correlación entre los indicadores y los agentes patógenos y, por lo tanto, es necesario realizar estudios con los mismos agentes patógenos. Debido a estas razones, esta investigación tuvo como objetivo desarrollar un método de tinción fluorescente para E. coli y ooquistes de Cryptosporidium parvum (C. parvum) para permitir su detección en reactores discontinuos de AGS, y evaluar el destino de E. coli y C. parvum teñidos con fluorescencia en estos reactores. La tinción previa de E. coli y C. parvum se llevó a cabo utilizando dos tinciones fluorescentes: dsGreen y SYBR. Se llevaron a cabo experimentos para probar diferentes condiciones de pre-tinción. Las tintas se diluyeron en serie, se utilizó TWEEN para determinar si mejoraba la tinción, y los microorganismos pre-teñidos se incubaron a 4 ºC, temperatura ambiente y 37 ºC. Se prepararon dos reactores discontinuos diferentes, 250 ml y 2 ml, con AGS y se añadieron microorganismos previamente teñidos. Ambos reactores funcionaron durante 120 minutos y las muestras de lodo se recogieron y analizaron usando microscopía fluorescente. Las muestras de sobrenadante filtradas de 250 ml también se analizaron utilizando el microscopio fluorescente y el método de recuento de células fluorescentes. Las mejores condiciones de tinción para la E. coli y los ooquistes de C. parvum con dsGreen demostraron ser: dilución de colorante a 1,000x, incubación de microorganismos teñidos a temperatura ambiente durante 15 minutos y sin necesidad de TWEEN. SYBR se blanqueó rápidamente y, por lo tanto, no fue una tinta adecuada para esta investigación. Con los experimentos en reactores discontinuos, el método de recuento de células fluorescentes demostró ser una alternativa cuantitativa genérica y más rápida para estimar las concentraciones de E. coli en muestras de sobrenadante filtradas que el método de la placa de agar de E. coli. Además, se confirmó cualitativamente que E. coli teñida con fluorescencia se removió por la predación de diferentes especies de protozoos. Sin embargo, no se observaron resultados concluyentes con respecto a la predación de protozoos de los ooquistes de C. parvum.
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However, little is known regarding the pathogen removal efficiencies or their removal mechanisms. In addition, there is a worldwide need to treat domestic wastewater appropriately to reduce pathogens causing waterborne diseases. The removal efficiencies and fate of some pathogens, such as Cryptosporidium, have not been studied in detail within wastewater treatment processes. Indicator microorganisms such as Escherichia coli (E. coli), have been used to understand the removal mechanisms and fate of pathogens in wastewater. However, it was found there is a miscorrelation between indicators and pathogens, and therefore there is a need for studies with pathogens themselves. Due to these reasons, this research aimed to develop a fluorescent staining method for E. coli and Cryptosporidium parvum (C. parvum) oocysts to allow their detection in AGS batch reactors, and evaluate the fate of fluorescently stained E. coli and C. parvum in these reactors. Pre-staining of E. coli and C. parvum was carried out using two fluorescent stains: dsGreen and SYBR. Experiments were carried out to test different pre-staining conditions. The stains were serial diluted, TWEEN was used to determine if it improved the staining, and the prestained microorganisms were incubated at 4 ºC, room temperature and 37 ºC. Two different batch reactors, 250 mL and 2 mL, were set up with AGS and were spiked with pre-stained microorganisms. Both reactors were run for 120 mins and sludge samples were collected and analysed using fluorescent microscopy. The filtered supernatant samples from the 250 mL were also analysed using the fluorescent microscope and the fluorescent cell count method. The best staining conditions for E. coli and C. parvum oocysts with dsGreen proved to be: 1,000x dilution of dye, incubation of stained microorganisms at room temperature for 15 mins and no need of TWEEN. SYBR photobleached rapidly and was therefore not an appropriate stain for this research. With the experiments in batch reactors, the fluorescent cell count method proved to be a generic and faster quantitative alternative to estimate E. coli concentrations in filtered supernatant samples than the E. coli agar plate method. In addition, it was qualitatively confirmed that fluorescently stained E. coli was removed by the predation of different species of protozoa. However, no conclusive results regarding protozoan predation of C. parvum oocysts were observed. Resumen: Las enfermedades transmitidas por el agua se transmiten por la ruta fecal-oral cuando se ingiere agua contaminada con heces. La criptosporidiosis es una de estas enfermedades y es causada por uno de los parásitos entéricos más extendidos del mundo; Cryptosporidium. Para reducir las enfermedades transmitidas por el agua, las aguas residuales domésticas deben tratarse lo suficiente como para reducir su contenido patógeno. Una de las tecnologías recientemente introducidas para el tratamiento de aguas residuales es el lodo granular aeróbico (AGS por sus siglas en inglés). AGS ha demostrado producir efluentes con altos estándares de calidad química. Sin embargo, se sabe poco sobre las eficiencias de eliminación de patógenos o sus mecanismos de eliminación. Además, existe una necesidad mundial de tratar las aguas residuales domésticas de manera adecuada para reducir los patógenos que causan enfermedades transmitidas por el agua. Las eficiencias de eliminación y el destino de algunos patógenos, como el Cryptosporidium, no se han estudiado en detalle en los procesos de tratamiento de aguas residuales. Se han utilizado microorganismos indicadores como Escherichia coli (E. coli) para comprender los mecanismos de eliminación y el destino de los patógenos en las aguas residuales. Sin embargo, se descubrió que existe una mala correlación entre los indicadores y los agentes patógenos y, por lo tanto, es necesario realizar estudios con los mismos agentes patógenos. Debido a estas razones, esta investigación tuvo como objetivo desarrollar un método de tinción fluorescente para E. coli y ooquistes de Cryptosporidium parvum (C. parvum) para permitir su detección en reactores discontinuos de AGS, y evaluar el destino de E. coli y C. parvum teñidos con fluorescencia en estos reactores. La tinción previa de E. coli y C. parvum se llevó a cabo utilizando dos tinciones fluorescentes: dsGreen y SYBR. Se llevaron a cabo experimentos para probar diferentes condiciones de pre-tinción. Las tintas se diluyeron en serie, se utilizó TWEEN para determinar si mejoraba la tinción, y los microorganismos pre-teñidos se incubaron a 4 ºC, temperatura ambiente y 37 ºC. Se prepararon dos reactores discontinuos diferentes, 250 ml y 2 ml, con AGS y se añadieron microorganismos previamente teñidos. Ambos reactores funcionaron durante 120 minutos y las muestras de lodo se recogieron y analizaron usando microscopía fluorescente. Las muestras de sobrenadante filtradas de 250 ml también se analizaron utilizando el microscopio fluorescente y el método de recuento de células fluorescentes. Las mejores condiciones de tinción para la E. coli y los ooquistes de C. parvum con dsGreen demostraron ser: dilución de colorante a 1,000x, incubación de microorganismos teñidos a temperatura ambiente durante 15 minutos y sin necesidad de TWEEN. SYBR se blanqueó rápidamente y, por lo tanto, no fue una tinta adecuada para esta investigación. Con los experimentos en reactores discontinuos, el método de recuento de células fluorescentes demostró ser una alternativa cuantitativa genérica y más rápida para estimar las concentraciones de E. coli en muestras de sobrenadante filtradas que el método de la placa de agar de E. coli. Además, se confirmó cualitativamente que E. coli teñida con fluorescencia se removió por la predación de diferentes especies de protozoos. Sin embargo, no se observaron resultados concluyentes con respecto a la predación de protozoos de los ooquistes de C. parvum. Fluorescent staining; Aerobic granular sludge; Wastewater treatment; Pathogens; Indicators; Bacteria; Protozoa; Tinción fluorescente; Lodo granular aerobio; Tratamiento de agua residual; Patógenos; Indicadores; Bacterias; Protozoos Tecnología; Tecnología / Ciencias médicas Medicina 2018 PDF Tesis ENG - Inglés Colombia Colfuturo © Derechos reservados del autor http://babel.banrepcultural.org/cdm/ref/collection/p17054coll23/id/1234
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