微生物是怎麽“吃掉”汙水裏的COD的?一文說透汙水處理廠的“隱形清(qīng)潔工”
大家平時衝個馬桶、倒個洗菜水,可能很少想過(guò)這些(xiē)汙水裏藏著多少汙染物。今天咱們就嘮嘮汙水處理(lǐ)裏一個超關鍵的指標——COD(化學需氧量),以及一群默默(mò)幹活的“微(wēi)生物清潔工”是怎麽把這些汙染物(wù)啃得幹(gàn)幹淨淨的。先搞懂COD是啥?COD這個詞聽著挺專業,說白了就是汙水裏那些能被化學氧化劑“燃燒”掉的東西(xī)的總量(liàng)。像(xiàng)廚房(fáng)裏倒的剩菜剩飯、工廠排的有機廢水,這些有機物裏都(dōu)藏著大量的碳元素,它們都能(néng)被(bèi)氧化劑(jì)氧(yǎng)化,這氧化(huà)過程消耗的氧氣量就是COD。數值越高,說明汙(wū)水裏的“髒東西”越多,要是直接排進河裏,水裏的魚蝦(xiā)可(kě)就遭殃了。微生物:汙(wū)水處理廠的(de)“主力(lì)軍”汙水進了(le)處理廠,真正幹活的不是那些高(gāo)大的處理設備,而是顯微鏡下才能看見的微生物。它們就像一群分工明確(què)的小工人,有(yǒu)的擅長“大口吃肉”分解大分子有機物,有的能把難(nán)搞的化合物慢慢啃成無害物質。這些微生物主要分三類:細菌、真菌和原生(shēng)動物,厲害的“幹活能手”還是細菌,咱們聊聊它們。微生物分解COD的“三步走”戰略第一步:吸附和吸收——“把外賣拿進屋”汙水裏的有機物,有的像大塊肥肉(ròu)(大分子有機物),有(yǒu)的像小肉丁(小分子有機物)。微生物不會像我們一樣用手(shǒu)抓食物,它們會在細胞表(biǎo)麵分泌一種黏性物質,就像給細胞穿上了“黏黏的外套(tào)”。汙水流過的時候,小分子(zǐ)有機物直接就(jiù)能鑽進細(xì)胞裏,大分(fèn)子有機物則會被“黏”在(zài)細胞表(biǎo)麵,等著下一步分解。打個比(bǐ)方,這(zhè)就像點外賣,小分子有機物是已經切好的水果拚盤,能直(zhí)接塞進嘴(zuǐ)裏;大分子有(yǒu)機物是一整個大西瓜,得(dé)先切開才能吃。第二步:胞內分解——“開飯!把食(shí)物嚼碎(suì)消化”大分子有機(jī)物被吸附到微生(shēng)物表麵後,微生物(wù)會“吐”出一種叫胞外酶(méi)的(de)東西。這(zhè)些酶就像(xiàng)一把(bǎ)把鋒利的(de)小刀,能把澱粉切成葡萄糖,把蛋白質切成(chéng)氨基酸,把脂肪切(qiē)成脂肪酸和甘油。分解後的小分子有機物,就能(néng)順利(lì)穿過細胞膜,進入微生物(wù)細胞內部。進入細胞的小分子有機物,會經(jīng)曆一係列複(fù)雜(zá)的化學反應,這個過程就像我(wǒ)們身體裏的消化。常見的反應是(shì)呼吸作用,微生物(wù)會把有機(jī)物裏的碳元素“燃(rán)燒”掉,釋放出能量維持生命活動(dòng)。這個過程需要氧氣(qì)幫忙,也就是咱們(men)常說的好氧(yǎng)處理。不過有些微生物很特別,它們能在沒有氧氣的環境下工作,這(zhè)就是厭氧(yǎng)處理。好(hǎo)氧呼吸:有氧版“燃燒有機(jī)物”在氧氣充足的環境裏,微生物(wù)就像開著“渦輪(lún)增壓(yā)發動機”,分(fèn)解有機物的速度特別快。它們會把葡萄糖和氧(yǎng)氣“燃燒(shāo)”,產生二氧化碳、水和大量能量。這些能量一部分用來(lái)合成微生物生長需要的物質,比如蛋白質和核酸;另一部(bù)分則用來維持(chí)微生(shēng)物的(de)日常(cháng)活動,比(bǐ)如“遊動”尋找食(shí)物。厭氧呼吸:無氧版“另類消化”沒有氧氣的時候,微生物也有辦法。它們會找其他“替代氧氣”的物質,比如硝(xiāo)酸鹽、硫酸鹽。這(zhè)些物質同樣能接受有機(jī)物分解過程中釋放的電子,完成“呼吸”。不過厭(yàn)氧處(chù)理的速度比好氧處理慢,而且會產生甲烷、硫化氫這(zhè)些有味兒的氣體(所以厭氧池有時候會臭臭的)。但它也有(yǒu)好處(chù),能處理一些好氧(yǎng)微(wēi)生物搞不定的頑固有機物,還(hái)能產生(shēng)沼氣(qì)當(dāng)能源。第(dì)三步(bù):合成與轉化——“吃飽了,該長身體了”微(wēi)生物(wù)分解有機物不光是為(wéi)了獲取能量,還得“長身體”。它(tā)們會利(lì)用分解過程中產生的中間產物,合成自身生(shēng)長繁殖需要(yào)的細胞物質(zhì)。簡單說,就是把吃進去的(de)“食物”變成自己的“肉肉”。隨著微生物不斷繁殖,汙水裏的微(wēi)生物數量越來越多,形成一個個肉(ròu)眼可見的“小團體”,也就是咱們常說的活性汙(wū)泥或生物膜。當微生物(wù)吃飽喝足,汙水裏的COD也就降下來了。處理後的水經過沉澱(diàn),把微生物和水分離(lí),幹淨的水就(jiù)能排放或回用,而“長胖”的微生物則會被進一步處理,變成肥料或(huò)者汙泥填埋。影響微生物工作效率的“小脾氣”微生(shēng)物雖然是幹活的主力軍,但它們(men)也有“小脾氣”,環境不合適就不好好工作:-溫度:大部分微(wēi)生物喜(xǐ)歡20-35℃的環境,太冷了“凍僵”,太熱了“中暑(shǔ)”,分解效率都會下降(jiàng)。-酸堿度:pH值在6.5-8.5之間合適,過酸或過堿(jiǎn)都會破壞微生物的細胞結構(gòu)。-營養比例:微生物幹活也得“營養均衡”,除了有機物,還得有適(shì)量的氮、磷等元素,就像人吃飯得葷素搭配一(yī)樣。-有(yǒu)毒物質:重金屬(shǔ)、化學(xué)藥劑這些東西,對微生(shēng)物來說就像“毒藥”,濃度太高會直接“毒死”它們。未來:讓(ràng)微生物更高效地幹活科學家們一直在研究怎麽讓微生(shēng)物更好地去除COD。比如通過(guò)基因工(gōng)程改造微生物,讓它們能分解更(gèng)難處(chù)理的汙染物;開發新的汙水(shuǐ)處理工藝,把好(hǎo)氧和厭氧處理(lǐ)結合起來,提高處理效率(lǜ)。說不定(dìng)哪天(tiān),這些(xiē)小小的微生(shēng)物還能幫我們處理塑料汙染、石(shí)油泄漏這些大(dà)難題呢!下次路過汙水處理廠,可別小看那些不起眼的池子和管道,裏(lǐ)麵藏(cáng)著億萬“微生物清(qīng)潔工”,正日夜不停(tíng)地把髒水變幹淨。它們雖然小,卻在守護著我(wǒ)們的水(shuǐ)環境(jìng),是地球上厲害的(de)“環保衛士”!