Mensen spoelen gewoonlijk het toilet of gieten groentewaswater in, maar ze denken misschien zelden na over hoeveel verontreinigende stoffen zich in dit rioolwater verbergen.Vandaag gaan we het hebben over een super kritieke indicator in afvalwaterbehandeling - COD (Chemical Oxygen Demand), en hoe een groep stille "microbiële schoonmakers" deze verontreinigende stoffen schoonmaakt.
Eerst, begrijpen wat de oorzaak van de dood is?
De term COD klinkt behoorlijk professioneel, maar verwijst in eenvoudige bewoordingen naar de totale hoeveelheid stoffen in afvalwater die door chemische oxidatoren "verbrand" kunnen worden.Organische stoffen zoals restjes uit de keuken en organisch afvalwater uit fabrieken bevatten een grote hoeveelheid koolstofelementenDe hoeveelheid zuurstof die wordt verbruikt in dit oxidatieproces is COD. Hoe hoger de waarde, hoe meer "vuile dingen" er in het rioolwater zijn.Als het rechtstreeks in de rivier wordt uitgestort, zullen de vissen en garnalen in het water lijden.
Micro-organismen: de "hoofdkracht" van zuiveringsinstallaties
Het afvalwater komt de zuiveringsinstallatie binnen en de werkelijke werknemers zijn niet de hoge zuiveringsapparatuur, maar de micro-organismen die alleen onder de microscoop te zien zijn.Ze zijn als een groep kleine arbeiders met een duidelijke werkverdeling, sommige zijn goed in het "vlees in grote stukken eten" om grote organische moleculen te ontbinden, terwijl anderen langzaam moeilijke verbindingen kunnen kauwen tot onschadelijke stoffen.Deze micro-organismen zijn hoofdzakelijk onderverdeeld in drie categorieën:De meest bekwame "werkers" zijn nog steeds bacteriën.
De "drie-stappen"-strategie voor microbiële ontbinding van COD
Stap 1: Adsorptie en absorptie - "Breng de take-out naar huis"
De organische stof in het afvalwater is ofwel als grote stukjes vet vlees (hoge moleculaire massa organische stof) of kleine vleesstukken (lage moleculaire massa organische stof).Micro-organismen grijpen voedsel niet met hun handen zoals wij dat doenZe scheiden een kleverige stof uit op het oppervlak van hun cellen, zoals een "kleverige laag" op hen.Terwijl grote organische moleculen aan het celoppervlak vastzitten, wachtend op de volgende stap van ontbinding.
Bijvoorbeeld, het is als het bestellen van take-out, waar kleine moleculen organische materie is een voorgesneden fruit bord dat kan worden gevuld rechtstreeks in je mond;Een hele watermeloen met een hoog moleculair gewicht is een organische stof die voor het eten open moet worden gesneden..
Stap 2: Intracellulaire ontbinding - "Laten we eten, kauwen en verteren"
Nadat grote organische moleculen op het oppervlak van micro-organismen zijn geadsorbeerd, "spuwen" ze iets dat extracellulaire enzymen wordt genoemd.Deze enzymen zijn als scherpe messen die zetmeel in glucose kunnen snijdenNa ontbinding kunnen kleine organische moleculen soepel door het celmembraan gaan en het binnenste van microbiële cellen binnendringen.
Kleine organische moleculen die de cellen binnendringen ondergaan een reeks complexe chemische reacties, vergelijkbaar met de spijsvertering in ons lichaam.waar micro-organismen de koolstofelementen in organische stoffen "verbranden"Dit proces vereist zuurstofhulp, die gewoonlijk wordt aangeduid als aerobe behandeling.Sommige micro-organismen zijn heel uniek en kunnen werken in omgevingen zonder zuurstofHet is anaërobe behandeling.
Aërobe ademhaling: aerobe versie van "verbranden van organische stof"
In een zuurstofrijke omgeving zijn micro-organismen als de bestuurders van een "turbo-motor" en ontbinden ze organische stoffen met een bijzonder hoge snelheid.produceren van kooldioxideEen deel van deze energie wordt gebruikt voor de synthese van stoffen die nodig zijn voor de groei van microben, zoals eiwitten en nucleïnezuren;Het andere deel wordt gebruikt om de dagelijkse activiteiten van micro-organismen te handhaven., zoals "zwemmen" op zoek naar voedsel.
Anaërobe ademhaling: anaërobe versie van "alternatieve spijsvertering"
Wanneer er geen zuurstof is, hebben micro-organismen ook manieren om andere stoffen te vinden die zuurstof kunnen vervangen, zoals nitraten en sulfaten.Deze stoffen kunnen ook elektronen accepteren die vrijkomen tijdens de ontbinding van organische stoffen en volledig "ademhalen"De anaërobe behandeling is echter langzamer dan de aërobe behandeling en produceert geurige gassen zoals methaan en waterstofsulfide (dus anaërobe tanks hebben soms een vieze geur).Maar het heeft ook voordelen., kan het hardnekkige organische stoffen verwerken die aerobe micro-organismen niet kunnen verwerken, en het kan ook biogas als energiebron produceren.
Stap 3: Synthese en Transformatie - "Je bent vol, het is tijd om je lichaam te laten groeien"
Micro-organismen ontbinden organische stoffen niet alleen om energie te verkrijgen, maar ook om 'hun lichaam te laten groeien'.Ze gebruiken de tussenproducten die tijdens het ontbindingsproces ontstaan om de cellulaire stoffen te synthetiseren die nodig zijn voor hun eigen groei en voortplanting.Simpel gezegd betekent het dat je het voedsel dat je eet verandert in je eigen vlees.Het vormen van zichtbare "kleine groepen" die we vaak noemen geactiveerd slib of biofilm.
Wanneer micro-organismen voldoende eten en drinken, neemt de COD in afvalwater ook af. Na behandeling wordt het water onderworpen aan sedimentatie om micro-organismen van het water te scheiden.Schoon water kan worden afgevoerd of hergebruikt, terwijl "vetgroeiende" micro-organismen verder verwerkt en omgezet worden in meststof of slib voor stortplaatsen.
Het 'kleine humeur' dat van invloed is op de efficiëntie van microbiële werkzaamheden
Hoewel micro-organismen de voornaamste werkende kracht zijn, hebben ze ook een "temperament" en werken ze niet goed in ongeschikte omgevingen:
- Temperatuur: De meeste micro-organismen hebben de voorkeur aan een omgeving van 20-35 °C. Als het te koud is, bevriesten ze; als het te heet is, krijgen ze een warmteberoerte,en hun ontbindingsefficiëntie zal afnemen.
- pH-waarde: een pH-waarde tussen 6,5-8,5 is het meest geschikt, aangezien overmatige zuurheid of alkalisiteit de celstructuur van micro-organismen kan beschadigen.
- Voedingswaardeverhouding: micro-organismen hebben ook een "gebalanceerde voeding" nodig bij het werken, zij hebben naast organische stof ook een passende hoeveelheid stikstof, fosfor en andere elementen nodig,Net zoals mensen vlees en groenten op een evenwichtige manier eten..
- Giftige stoffen: Zware metalen, chemische stoffen en andere stoffen zijn als "gif" voor micro-organismen, en een te hoge concentratie kan hen rechtstreeks "vergiften".
Toekomst: het efficiënter maken van micro-organismen
Wetenschappers hebben onderzocht hoe micro-organismen COD beter kunnen verwijderen. Bijvoorbeeld door genetisch ingenieurswerk micro-organismen te ontbinden om verontreinigende stoffen moeilijker te behandelen;Ontwikkelen van nieuwe afvalwaterzuiveringsprocessen die aerobe en anaërobe behandeling combineren om de efficiëntie van de behandeling te verbeterenMisschien kunnen deze kleine micro-organismen ons op een dag nog helpen met grote problemen zoals plasticvervuiling en olierampen!
De volgende keer dat je langs een afvalwaterzuiveringsinstallatie komt, onderschat die onopvallende zwembaden en leidingen niet.die miljarden "microbiële reinigers" verbergen die dag en nacht het vuile water voortdurend reinigenHoewel ze klein zijn, bewaken ze ons watermilieu en zijn ze zeker de krachtigste "milieubewakers" op aarde!
