微生物是怎麽“吃掉”汙(wū)水裏的COD的?一文(wén)說透汙水(shuǐ)處理廠的“隱(yǐn)形清潔工”
大(dà)家(jiā)平時衝個馬桶、倒個洗菜水,可能很少想過這些汙水裏藏著多少汙染物。今天咱(zán)們就嘮(lào)嘮(lào)汙水處理裏(lǐ)一個超關鍵(jiàn)的指標——COD(化學需氧量),以及一群默默幹活的“微生(shēng)物清潔工”是怎麽把這些汙染物啃得幹幹淨淨的。先搞懂COD是啥?COD這個詞聽著挺專業,說白(bái)了就是汙水(shuǐ)裏(lǐ)那(nà)些能(néng)被化學氧化劑“燃燒”掉的東西的總量。像廚房裏倒的剩菜剩飯、工廠排的有機(jī)廢水,這些有機(jī)物裏都藏著大量的碳元素(sù),它們(men)都能被氧化劑氧化,這氧化過程消耗的氧氣量就是COD。數值越高,說明汙水裏的“髒東西(xī)”越多,要是直(zhí)接排進河裏,水(shuǐ)裏的魚蝦可就遭殃了。微生物:汙水處理廠的“主力軍”汙水進了處理廠,真正幹活(huó)的不是(shì)那些高大的處理設備,而是顯(xiǎn)微鏡下才能看見的微生物。它們(men)就(jiù)像一群分(fèn)工明確的小工人(rén),有的(de)擅長“大口吃肉”分解大分子有機物,有的能把難搞的(de)化合物慢慢啃成(chéng)無害物質。這些微生物主要分三(sān)類:細菌、真菌(jun1)和原生(shēng)動物,厲害的“幹活能手”還是細菌,咱們聊聊它們(men)。微生物分解COD的“三(sān)步走”戰略第一步:吸附和吸收——“把外(wài)賣拿進屋”汙水裏的(de)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(wēi)生物不(bú)會像(xiàng)我們一樣用手抓食物,它們會在細胞表麵分泌一種黏性物質,就像給細胞穿上(shàng)了“黏黏的外套”。汙水流過的時候,小分(fèn)子有機物直接就能鑽(zuàn)進細胞裏,大分子有機物則會(huì)被“黏”在細胞表麵,等著下一(yī)步分(fèn)解(jiě)。打個比(bǐ)方,這就(jiù)像點外賣,小分子有機物是已經切好的水果拚盤,能直接塞進嘴裏;大分子有(yǒu)機物是一整個大西瓜,得先切開才能吃。第二步:胞內分解——“開飯!把食物嚼(jiáo)碎消化”大分子有機物被(bèi)吸附到微生物表麵後,微生物會“吐”出一種叫胞外酶的東西。這些酶(méi)就像一把把鋒利的小刀,能把澱粉(fěn)切成葡萄糖,把蛋白質切成氨基酸,把脂肪切成脂肪酸和甘油。分解後的小分子有機物,就能順利穿過細胞膜,進入微生物細胞(bāo)內部。進入細胞的小分子有(yǒu)機物,會經曆一係列複雜(zá)的(de)化學(xué)反應,這個過程就像(xiàng)我們身體裏的消化。常(cháng)見的反應是呼吸作用,微生物會把有機物裏(lǐ)的碳元素“燃燒”掉,釋放出能量維(wéi)持(chí)生命活動。這個過程需(xū)要氧氣幫忙,也就是咱們常說的好氧處理。不過(guò)有些微生物很特(tè)別,它們能在(zài)沒有氧氣的環境(jìng)下工作,這就是厭氧處(chù)理(lǐ)。好氧呼吸:有氧版“燃燒有機物”在氧氣充足的(de)環境裏,微生物(wù)就(jiù)像(xiàng)開著“渦輪增(zēng)壓(yā)發動機”,分(fèn)解有機(jī)物的速(sù)度特別快。它們會把葡萄糖和氧氣“燃燒(shāo)”,產生二氧化碳(tàn)、水和大(dà)量能量。這些能量一部分用來合(hé)成微生物生(shēng)長需要的(de)物質,比如蛋(dàn)白質和核酸;另一部分則用來維持微生物的(de)日常活動,比如“遊動”尋找(zhǎo)食物。厭氧呼吸:無氧版“另類消化”沒(méi)有氧氣(qì)的時(shí)候,微生物也有辦法。它們會(huì)找其他“替代氧氣”的物質,比如硝酸鹽、硫酸鹽。這些物質同樣能接受有機物分解(jiě)過程中釋放(fàng)的(de)電子,完成(chéng)“呼吸”。不過厭氧處理的速度比(bǐ)好氧處理慢(màn),而且會產生甲烷(wán)、硫化氫這些有味(wèi)兒的氣(qì)體(所以厭氧池有時候會臭臭的)。但它也有好處,能處(chù)理一些好氧微生(shēng)物搞不定的頑固有(yǒu)機物,還能產生沼氣當能源。第三步:合成與(yǔ)轉化——“吃飽了,該長身體(tǐ)了”微生物分解有機物不光是為了(le)獲(huò)取能量,還得“長身體”。它們(men)會利(lì)用分(fèn)解過程中產(chǎn)生的中間產物(wù),合成自身(shēn)生長繁殖需要的細胞物質。簡單說,就是把(bǎ)吃進去的“食物”變成自己的“肉肉”。隨著微生物不斷繁殖,汙水裏的微生物數量越來越多,形成一個(gè)個肉眼可見(jiàn)的“小團體”,也就是咱們常說的活性汙泥或生物膜。當微生物吃飽喝(hē)足,汙水裏的COD也就降下來了(le)。處理後的水經過沉澱,把微生物和水分離,幹淨的水就能排放(fàng)或(huò)回用,而“長胖”的微生物則(zé)會被進一步處理,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)物雖然是幹活的主力軍,但它們也有“小脾氣”,環境不合適就不好好(hǎo)工作:-溫度:大(dà)部分微生物喜歡20-35℃的環境,太冷了“凍僵”,太(tài)熱了“中暑(shǔ)”,分解效率都會下降。-酸堿度:pH值(zhí)在6.5-8.5之間合適(shì),過(guò)酸或過堿都會破壞(huài)微生物的(de)細胞結構。-營養比例:微生(shēng)物幹活也得“營養均衡(héng)”,除了有(yǒu)機物,還得有適量的氮、磷等(děng)元素(sù),就(jiù)像人吃飯得葷素搭配一樣(yàng)。-有毒(dú)物質:重金(jīn)屬、化學藥劑這(zhè)些東西,對微生物來說就像“毒藥”,濃度太高(gāo)會直接“毒死”它們。未來:讓微生物更高效地幹活科學(xué)家們一(yī)直(zhí)在研究怎麽讓微(wēi)生物更好地去除(chú)COD。比如通過基因工程改(gǎi)造(zào)微生物,讓它們能分解更難處(chù)理的汙染物(wù);開發新的(de)汙水處理工藝(yì),把好氧(yǎng)和厭氧處(chù)理結(jié)合起來,提高處(chù)理效率。說(shuō)不定哪天,這些小小的微生物還能幫我們處理塑料汙染、石油泄(xiè)漏這些大難題(tí)呢!下次路過汙水處理廠,可別小看那些不起眼(yǎn)的(de)池子(zǐ)和管道,裏(lǐ)麵藏(cáng)著億萬“微生(shēng)物清潔工”,正(zhèng)日夜不停地(dì)把髒水變幹淨。它們雖然小,卻(què)在守護著我(wǒ)們的水環境,是地球上厲害的“環保衛(wèi)士(shì)”!