微(wēi)生物是怎麽“吃掉”汙水裏的(de)COD的?一文說透汙水處理廠的“隱形清潔工”
大家平時衝個馬桶、倒個洗菜水,可能很少想過這(zhè)些汙水裏藏(cáng)著多少汙染物。今天(tiān)咱們就嘮嘮汙水處理裏一(yī)個超關鍵的指標——COD(化學需(xū)氧量),以及一群默默幹活的“微生物清潔工”是怎麽把(bǎ)這些汙染物(wù)啃得幹幹淨淨的。先搞懂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”掉的東西的總量。像廚(chú)房裏倒的(de)剩菜(cài)剩飯、工廠排的有機廢水,這些(xiē)有機物裏都藏著大量的碳元素(sù),它們都能(néng)被氧化劑氧化,這氧化過程消耗(hào)的氧氣量就是COD。數值越高(gāo),說明汙水裏的“髒東西”越多,要是直接排進河裏,水(shuǐ)裏(lǐ)的魚蝦可就遭殃了。微生物(wù):汙水處理廠的“主力軍”汙水進了處(chù)理廠,真正幹(gàn)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(wēi)生物。它們就像一群分工明確的小工人,有的擅長“大口吃肉”分解大分子有機物,有的能把難搞的化合物慢(màn)慢啃成無害物質。這(zhè)些微生物主要分(fèn)三類:細菌、真菌和原生動物,厲害的“幹活能手”還是(shì)細菌(jun1),咱們聊聊(liáo)它們。微生物分解(jiě)COD的“三步走”戰略第一(yī)步:吸(xī)附和吸收(shōu)——“把外賣拿進(jìn)屋”汙水裏的有機物,有的像大塊肥肉(大分子有機物),有的像小肉丁(小分子(zǐ)有機物)。微生物不(bú)會像我們一(yī)樣(yàng)用(yòng)手抓(zhuā)食物,它們會在細胞表(biǎo)麵分泌一種黏性物質,就像給細胞(bāo)穿上了“黏黏的(de)外套”。汙水流過的時候,小分子有機物直接就能鑽進細胞裏,大分子有(yǒu)機物則會被“黏”在細胞表麵,等著下一(yī)步分解(jiě)。打個比(bǐ)方,這就像點外賣,小分子有機(jī)物是已經切好(hǎo)的水果(guǒ)拚盤,能直(zhí)接(jiē)塞進嘴裏;大分子有機物是一整個大西瓜(guā),得先(xiān)切開才能吃。第二步:胞(bāo)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麵後,微生物會(huì)“吐”出一種(zhǒng)叫胞外酶的東西。這些酶就像一把把鋒利的小刀(dāo),能把澱粉切成葡萄糖,把蛋白質切成氨基(jī)酸,把脂肪切成脂肪酸和甘油。分解後的小分子有機物(wù),就(jiù)能順利穿過細(xì)胞膜(mó),進(jìn)入微生物細胞內部。進入細胞的小分子(zǐ)有機物,會(huì)經曆一係列複(fù)雜的化學反應,這個過程就像我們身(shēn)體裏的消化。常見的(de)反應(yīng)是呼吸(xī)作用,微生(shēng)物會把(bǎ)有機(jī)物裏的碳元素“燃燒”掉,釋放出能量維持生命活動。這個過程需(xū)要(yào)氧氣幫忙,也就是咱們常說的好氧處理。不過(guò)有些微(wēi)生物很特別,它們能在沒有氧氣的環(huán)境下工作,這就是厭氧處理。好氧呼吸:有氧版“燃燒有機物”在(zài)氧氣充足的環境裏(lǐ),微生物就像(xiàng)開著“渦輪增壓發動機”,分解有機物(wù)的速度特別快。它們會把葡萄糖和氧氣“燃燒”,產生二氧化碳、水(shuǐ)和大量能量。這些能量一部分用來合成微生物生長需要的物質,比如蛋白質和核酸;另(lìng)一部分則用來(lái)維持微生(shēng)物的日常活(huó)動,比如“遊動”尋找食物(wù)。厭氧呼吸:無氧版“另(lìng)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(bǐ)如硝酸(suān)鹽、硫酸鹽(yán)。這些物質同樣能接(jiē)受有機物分解過程(chéng)中釋(shì)放的電子,完成“呼吸(xī)”。不過厭氧處理的(de)速度比好氧處理(lǐ)慢,而且會產生甲烷、硫化(huà)氫這些有味兒的氣體(所以厭氧池有時候會臭臭的)。但它也有好處,能處理一些好氧微生(shēng)物搞不定的頑固(gù)有機物,還能產生沼氣當能源。第三步:合成(chéng)與轉化——“吃飽了(le),該長身體了”微生(shēng)物分解有機物不光(guāng)是為了獲取能量,還得“長身體”。它們會利(lì)用分解過程中產生的中間產物,合成自身生長繁殖需要的(de)細胞物質。簡單說,就是把吃進去的(de)“食物”變(biàn)成自己的“肉肉”。隨著微生物不斷(duàn)繁殖(zhí),汙(wū)水裏的微生物數量越來(lái)越多,形成一個個肉眼可見的“小團體”,也就是咱們常說的活性汙泥或生物膜。當微(wēi)生物吃飽喝(hē)足,汙水裏的COD也就降下來了。處(chù)理(lǐ)後的水經過(guò)沉澱,把微生物和(hé)水分離,幹淨的水就能排放或回用,而“長胖”的微生(shēng)物則會被進一步處理,變成肥(féi)料或者汙泥填埋。影響(xiǎng)微生物工作效率的“小脾氣”微(wēi)生物雖然是幹活的主力軍,但它(tā)們也有(yǒu)“小脾氣(qì)”,環境不合適就不好好工作:-溫度:大部分微(wēi)生物喜歡20-35℃的環境,太冷了“凍僵”,太熱了“中暑”,分解效率都會下降。-酸堿度(dù):pH值在6.5-8.5之間合適,過酸或過堿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(hái)得有適量的氮、磷等元素(sù),就像人(rén)吃飯得葷素搭配一樣。-有毒物質:重金屬、化學藥劑這些東西,對微生物來(lái)說就像“毒藥”,濃度太高會直接(jiē)“毒死”它(tā)們。未來:讓微生(shēng)物(wù)更高效(xiào)地幹(gàn)活科學家(jiā)們一(yī)直在研究怎麽讓微生物更好地(dì)去除COD。比如通過基因工程(chéng)改造微生物,讓它們能分解更難處理的(de)汙染物;開(kāi)發新的汙水處理(lǐ)工藝,把好氧和厭氧處理結合起來,提高(gāo)處理(lǐ)效率。說不(bú)定哪天,這些小(xiǎo)小的微生物還能幫我們處理塑料汙染、石(shí)油泄漏這些大難題呢(ne)!下次路過汙水處理廠,可別小看那些不起眼的池子和管道,裏麵藏著(zhe)億萬“微生物清潔(jié)工”,正日(rì)夜不停地(dì)把髒水變幹淨。它們雖然小,卻在守護著我們的水環境,是地球上厲害的“環保衛士”!