微生物(wù)是怎麽“吃掉”汙水裏的COD的?一文說透汙水處理廠的“隱(yǐn)形清潔工”
大家平時衝個馬桶、倒個洗菜水,可能很少想過(guò)這些汙水裏藏著多少汙染(rǎn)物(wù)。今天(tiān)咱們就嘮嘮(lào)汙水處理裏一個超關鍵的(de)指標——COD(化學需氧量),以及一群默默幹活的(de)“微生物清潔工”是(shì)怎麽把這些汙染物啃得幹幹淨淨的。先搞懂(dǒng)COD是啥?COD這個詞聽著挺專業,說白了就(jiù)是汙水裏那些能被化學氧化劑“燃燒”掉的東西(xī)的(de)總量。像(xiàng)廚房裏倒的剩菜剩飯、工廠(chǎng)排的有機廢水,這些有機物裏都藏著大量的碳元素,它們(men)都能被氧化劑氧化,這氧化(huà)過程消耗的氧氣量就是COD。數值越高,說明汙水裏的“髒東西”越多,要是直接排進河(hé)裏,水裏的魚蝦可就遭(zāo)殃(yāng)了。微生(shēng)物:汙(wū)水處(chù)理廠的“主力軍”汙水進了處理廠,真正幹活的不(bú)是那(nà)些高大的處理(lǐ)設備,而是顯微鏡下才能看見的微生物。它們(men)就像一群分工明確的小工人,有的擅(shàn)長“大口吃肉”分解大分子(zǐ)有機物,有的(de)能把難搞的(de)化合物慢慢啃成(chéng)無害物質。這些微生物(wù)主要分三類:細菌、真菌和原生動物(wù),厲害的(de)“幹活能手”還是細菌,咱們聊聊它們。微生物分(fèn)解COD的“三步走”戰略(luè)第一步:吸(xī)附和吸收——“把外賣拿進屋”汙水裏的有機物,有的像大塊(kuài)肥肉(大分子有機物),有的像小肉丁(小分子有機物)。微生物不會像我們一樣用手抓食(shí)物,它們會在細胞表麵分泌一種黏性物(wù)質,就像(xiàng)給細胞穿上(shàng)了“黏黏的外套”。汙水流過的時(shí)候,小分子有機物直接就能鑽進細胞裏,大(dà)分子有機物則會被“黏”在細胞表麵,等著下一步分解。打個比方,這就像點外賣,小分子(zǐ)有機物是已經切好(hǎo)的水果拚盤,能直接塞進嘴裏(lǐ);大分子有機物是一整個大西瓜,得先切開才能吃(chī)。第二步:胞內分解——“開飯!把食物嚼碎消化”大分子有機物被吸附到微生物表(biǎo)麵後,微生物會“吐”出一種叫胞外酶的東西(xī)。這些酶就像一把把鋒利的小刀,能把澱粉切成葡萄糖,把蛋(dàn)白質切成氨基酸,把脂肪切成脂(zhī)肪酸和甘油。分解後的小分子有機物,就能順利穿過細胞膜,進入微生物細(xì)胞內部。進入細胞的小分(fèn)子有機物,會經曆一係列複雜的化學反應,這個(gè)過程就像我(wǒ)們身體裏的消化。常(cháng)見的反應是呼吸作用,微生物(wù)會把(bǎ)有機物裏的碳元素“燃燒”掉,釋放出能量維持生命活動。這(zhè)個過程(chéng)需要氧氣幫忙,也(yě)就是咱們(men)常說的好氧處理。不過有些微生物很特別,它(tā)們(men)能在沒有氧氣的環境下工作,這就是厭氧處理。好氧呼吸:有氧版“燃燒有(yǒu)機(jī)物”在氧氣充足的環境裏,微生物就像(xiàng)開著“渦輪增壓發動機”,分解有(yǒu)機(jī)物(wù)的速度特別快。它們會把葡萄糖(táng)和氧氣“燃燒”,產生二氧化碳、水和大量能量。這些能量一部分用來合成微生(shēng)物生長需要的物質,比如蛋白(bái)質和核酸;另一部分則用來維持微(wēi)生物的日常活動,比如“遊動(dòng)”尋找食物。厭氧呼吸:無氧版(bǎn)“另類消化(huà)”沒有氧氣的時候,微(wēi)生物也有辦法(fǎ)。它們會找其他“替代氧氣”的(de)物質,比如硝酸鹽、硫酸鹽。這些物質同樣能接受有機物分(fèn)解過程中釋放的電子,完成“呼吸(xī)”。不(bú)過厭氧(yǎng)處理的速度比好氧處(chù)理(lǐ)慢,而且會產生甲(jiǎ)烷、硫化(huà)氫這些有味兒的氣體(tǐ)(所以厭氧(yǎng)池有時候會臭臭的)。但它也有好處,能處理一些好氧(yǎng)微生物搞不定的頑(wán)固有機物,還能產生沼氣當能源。第三步:合成與轉化——“吃飽了,該長身體了”微生物分解有機物不光是為了獲取能量,還得“長身體”。它們會(huì)利用分解過程中產(chǎn)生的中間產物,合成(chéng)自身生長繁殖需要的細胞物(wù)質。簡單說(shuō),就是把吃進去的“食物”變成自己的“肉肉”。隨(suí)著微生物不斷(duàn)繁殖,汙水裏的微生物(wù)數(shù)量越來越多(duō),形成一個個肉眼可見的“小(xiǎo)團體”,也就是(shì)咱們(men)常說的活性汙泥或生物膜。當微生物吃飽喝足,汙水(shuǐ)裏的COD也就降下來了。處理後的水(shuǐ)經過沉澱,把微生物和水分離,幹淨的水就(jiù)能排放或回用,而“長胖”的微(wēi)生物則會被進一(yī)步處理,變成肥(féi)料或者汙泥填埋。影響微生(shēng)物工作效率(lǜ)的“小脾氣”微生(shēng)物雖然(rán)是幹活的主力軍,但它們也有“小脾氣”,環境不合適就不好好工作:-溫度:大部分微生物喜歡20-35℃的(de)環境,太(tài)冷了“凍僵(jiāng)”,太熱了“中暑”,分解效率都會下降。-酸堿度:pH值在6.5-8.5之間合(hé)適,過酸或過堿都會破壞微生物的細胞結構。-營養比例:微生物幹活也(yě)得“營養均衡”,除了有機物,還得有適量的氮、磷等元素,就像人吃飯得葷素搭配一樣。-有毒物質:重金屬、化學藥劑這些(xiē)東西,對微生物(wù)來說就像“毒藥”,濃度太高會直(zhí)接“毒死(sǐ)”它們。未來:讓微生(shēng)物更高效地幹活科學家們(men)一直在研究怎麽讓微生物更好地去除COD。比如通過基(jī)因工程改造微生物,讓它們能分解(jiě)更難處理的汙(wū)染物;開發新的汙水處(chù)理工藝,把好氧和厭氧處理結合(hé)起來,提高處理效率。說不定哪(nǎ)天,這些小小的微(wēi)生物還能幫我們處理塑料汙染、石(shí)油泄漏這些大難題呢!下次路過汙水處理廠,可別小(xiǎo)看那些不起眼的池子和管(guǎn)道,裏麵藏著億萬(wàn)“微生物清潔工”,正日夜不停地把髒水變幹淨。它們雖然小,卻在守護著(zhe)我們的水環境,是地球上厲害的“環保(bǎo)衛士”!