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微生物是怎么“吃掉”污水里的COD的？一文說透污水處理廠的“隱形清潔工”
來源：科柏盛環(huán)保 發(fā)布時(shí)間：2025-06-24
大家平時(shí)沖個(gè)馬桶、倒個(gè)洗菜水，可能很少想過這些污水里藏著多少污染物。今天咱們就嘮嘮污水處理里一個(gè)超關(guān)鍵的指標(biāo)——COD（化學(xué)需氧量），以及一群默默干活的“微生物清潔工”是怎么把這些污染物啃得干干凈凈的。
先搞懂COD是啥？
COD這個(gè)詞聽著挺專業(yè)，說白了就是污水里那些能被化學(xué)氧化劑“燃燒”掉的東西的總量。像廚房里倒的剩菜剩飯、工廠排的有機(jī)廢水，這些有機(jī)物里都藏著大量的碳元素，它們都能被氧化劑氧化，這氧化過程消耗的氧氣量就是COD。數(shù)值越高，說明污水里的“臟東西”越多，要是直接排進(jìn)河里，水里的魚蝦可就遭殃了。
微生物：污水處理廠的“主力軍”
污水進(jìn)了處理廠，真正干活的不是那些高大的處理設(shè)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的小工人，有的擅長“大口吃肉”分解大分子有機(jī)物，有的能把難搞的化合物慢慢啃成無害物質(zhì)。這些微生物主要分三類：細(xì)菌、真菌和原生動(dòng)物，最厲害的“干活能手”還是細(xì)菌，咱們重點(diǎn)聊聊它們。
微生物分解COD的“三步走”戰(zhàn)略
第一步：吸附和吸收——“把外賣拿進(jìn)屋”
污水里的有機(jī)物，有的像大塊肥肉（大分子有機(jī)物），有的像小肉�。ㄐ》肿佑袡C(jī)物）。微生物不會(huì)像我們一樣用手抓食物，它們會(huì)在細(xì)胞表面分泌一種黏性物質(zhì)，就像給細(xì)胞穿上了“黏黏的外套”。污水流過的時(shí)候，小分子有機(jī)物直接就能鉆進(jìn)細(xì)胞里，大分子有機(jī)物則會(huì)被“黏”在細(xì)胞表面，等著下一步分解。
打個(gè)比方，這就像點(diǎn)外賣，小分子有機(jī)物是已經(jīng)切好的水果拼盤，能直接塞進(jìn)嘴里；大分子有機(jī)物是一整個(gè)大西瓜，得先切開才能吃。
第二步：胞內(nèi)分解——“開飯！把食物嚼碎消化”
大分子有機(jī)物被吸附到微生物表面后，微生物會(huì)“吐”出一種叫胞外酶的東西。這些酶就像一把把鋒利的小刀，能把淀粉切成葡萄糖，把蛋白質(zhì)切成氨基酸，把脂肪切成脂肪酸和甘油。分解后的小分子有機(jī)物，就能順利穿過細(xì)胞膜，進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)部。
進(jìn)入細(xì)胞的小分子有機(jī)物，會(huì)經(jīng)歷一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，這個(gè)過程就像我們身體里的消化。最常見的反應(yīng)是呼吸作用，微生物會(huì)把有機(jī)物里的碳元素“燃燒”掉，釋放出能量維持生命活動(dòng)。這個(gè)過程需要氧氣幫忙，也就是咱們常說的好氧處理。不過有些微生物很特別，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(jī)物”
在氧氣充足的環(huán)境里，微生物就像開著“渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)”，分解有機(jī)物的速度特別快。它們會(huì)把葡萄糖和氧氣“燃燒”，產(chǎn)生二氧化碳、水和大量能量。這些能量一部分用來合成微生物生長需要的物質(zhì)，比如蛋白質(zhì)和核酸；另一部分則用來維持微生物的日�；顒�(dòng)，比如“游動(dòng)”尋找食物。
厭氧呼吸：無氧版“另類消化”
沒有氧氣的時(shí)候，微生物也有辦法。它們會(huì)找其他“替代氧氣”的物質(zhì)，比如硝酸鹽、硫酸鹽。這些物質(zhì)同樣能接受有機(jī)物分解過程中釋放的電子，完成“呼吸”。不過厭氧處理的速度比好氧處理慢，而且會(huì)產(chǎn)生甲烷、硫化氫這些有味兒的氣體（所以厭氧池有時(shí)候會(huì)臭臭的）。但它也有好處，能處理一些好氧微生物搞不定的頑固有機(jī)物，還能產(chǎn)生沼氣當(dāng)能源。
第三步：合成與轉(zhuǎn)化——“吃飽了，該長身體了”
微生物分解有機(jī)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(chǎn)物，合成自身生長繁殖需要的細(xì)胞物質(zhì)。簡單說，就是把吃進(jìn)去的“食物”變成自己的“肉肉”。隨著微生物不斷繁殖，污水里的微生物數(shù)量越來越多，形成一個(gè)個(gè)肉眼可見的“小團(tuán)體”，也就是咱們常說的活性污泥或生物膜。
當(dāng)微生物吃飽喝足，污水里的COD也就降下來了。處理后的水經(jīng)過沉淀，把微生物和水分離，干凈的水就能排放或回用，而“長胖”的微生物則會(huì)被進(jìn)一步處理，變成肥料或者污泥填埋。
影響微生物工作效率的“小脾氣”
微生物雖然是干活的主力軍，但它們也有“小脾氣”，環(huán)境不合適就不好好工作：
- 溫度：大部分微生物喜歡20-35℃的環(huán)境，太冷了“凍僵”，太熱了“中暑”，分解效率都會(huì)下降。
- 酸堿度：pH值在6.5-8.5之間最合適，過酸或過堿都會(huì)破壞微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。
- 營養(yǎng)比例：微生物干活也得“營養(yǎng)均衡”，除了有機(jī)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(zhì)：重金屬、化學(xué)藥劑這些東西，對(duì)微生物來說就像“毒藥”，濃度太高會(huì)直接“毒死”它們。
未來：讓微生物更高效地干活
科學(xué)家們一直在研究怎么讓微生物更好地去除COD。比如通過基因工程改造微生物，讓它們能分解更難處理的污染物；開發(fā)新的污水處理工藝，把好氧和厭氧處理結(jié)合起來，提高處理效率。說不定哪天，這些小小的微生物還能幫我們處理塑料污染、石油泄漏這些大難題呢！
下次路過污水處理廠，可別小看那些不起眼的池子和管道，里面藏著億萬“微生物清潔工”，正日夜不停地把臟水變干凈。它們雖然小，卻在守護(hù)著我們的水環(huán)境，絕對(duì)是地球上最厲害的“環(huán)保衛(wèi)士”！
先搞懂COD是啥？
COD這個(gè)詞聽著挺專業(yè)，說白了就是污水里那些能被化學(xué)氧化劑“燃燒”掉的東西的總量。像廚房里倒的剩菜剩飯、工廠排的有機(jī)廢水，這些有機(jī)物里都藏著大量的碳元素，它們都能被氧化劑氧化，這氧化過程消耗的氧氣量就是COD。數(shù)值越高，說明污水里的“臟東西”越多，要是直接排進(jìn)河里，水里的魚蝦可就遭殃了。
微生物：污水處理廠的“主力軍”
污水進(jìn)了處理廠，真正干活的不是那些高大的處理設(shè)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的小工人，有的擅長“大口吃肉”分解大分子有機(jī)物，有的能把難搞的化合物慢慢啃成無害物質(zhì)。這些微生物主要分三類：細(xì)菌、真菌和原生動(dòng)物，最厲害的“干活能手”還是細(xì)菌，咱們重點(diǎn)聊聊它們。
微生物分解COD的“三步走”戰(zhàn)略
第一步：吸附和吸收——“把外賣拿進(jìn)屋”
污水里的有機(jī)物，有的像大塊肥肉（大分子有機(jī)物），有的像小肉�。ㄐ》肿佑袡C(jī)物）。微生物不會(huì)像我們一樣用手抓食物，它們會(huì)在細(xì)胞表面分泌一種黏性物質(zhì)，就像給細(xì)胞穿上了“黏黏的外套”。污水流過的時(shí)候，小分子有機(jī)物直接就能鉆進(jìn)細(xì)胞里，大分子有機(jī)物則會(huì)被“黏”在細(xì)胞表面，等著下一步分解。
打個(gè)比方，這就像點(diǎn)外賣，小分子有機(jī)物是已經(jīng)切好的水果拼盤，能直接塞進(jìn)嘴里；大分子有機(jī)物是一整個(gè)大西瓜，得先切開才能吃。
第二步：胞內(nèi)分解——“開飯！把食物嚼碎消化”
大分子有機(jī)物被吸附到微生物表面后，微生物會(huì)“吐”出一種叫胞外酶的東西。這些酶就像一把把鋒利的小刀，能把淀粉切成葡萄糖，把蛋白質(zhì)切成氨基酸，把脂肪切成脂肪酸和甘油。分解后的小分子有機(jī)物，就能順利穿過細(xì)胞膜，進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)部。
進(jìn)入細(xì)胞的小分子有機(jī)物，會(huì)經(jīng)歷一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，這個(gè)過程就像我們身體里的消化。最常見的反應(yīng)是呼吸作用，微生物會(huì)把有機(jī)物里的碳元素“燃燒”掉，釋放出能量維持生命活動(dòng)。這個(gè)過程需要氧氣幫忙，也就是咱們常說的好氧處理。不過有些微生物很特別，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(jī)物”
在氧氣充足的環(huán)境里，微生物就像開著“渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)”，分解有機(jī)物的速度特別快。它們會(huì)把葡萄糖和氧氣“燃燒”，產(chǎn)生二氧化碳、水和大量能量。這些能量一部分用來合成微生物生長需要的物質(zhì)，比如蛋白質(zhì)和核酸；另一部分則用來維持微生物的日�；顒�(dòng)，比如“游動(dòng)”尋找食物。
厭氧呼吸：無氧版“另類消化”
沒有氧氣的時(shí)候，微生物也有辦法。它們會(huì)找其他“替代氧氣”的物質(zhì)，比如硝酸鹽、硫酸鹽。這些物質(zhì)同樣能接受有機(jī)物分解過程中釋放的電子，完成“呼吸”。不過厭氧處理的速度比好氧處理慢，而且會(huì)產(chǎn)生甲烷、硫化氫這些有味兒的氣體（所以厭氧池有時(shí)候會(huì)臭臭的）。但它也有好處，能處理一些好氧微生物搞不定的頑固有機(jī)物，還能產(chǎn)生沼氣當(dāng)能源。
第三步：合成與轉(zhuǎn)化——“吃飽了，該長身體了”
微生物分解有機(jī)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(chǎn)物，合成自身生長繁殖需要的細(xì)胞物質(zhì)。簡單說，就是把吃進(jìn)去的“食物”變成自己的“肉肉”。隨著微生物不斷繁殖，污水里的微生物數(shù)量越來越多，形成一個(gè)個(gè)肉眼可見的“小團(tuán)體”，也就是咱們常說的活性污泥或生物膜。
當(dāng)微生物吃飽喝足，污水里的COD也就降下來了。處理后的水經(jīng)過沉淀，把微生物和水分離，干凈的水就能排放或回用，而“長胖”的微生物則會(huì)被進(jìn)一步處理，變成肥料或者污泥填埋。
影響微生物工作效率的“小脾氣”
微生物雖然是干活的主力軍，但它們也有“小脾氣”，環(huán)境不合適就不好好工作：
- 溫度：大部分微生物喜歡20-35℃的環(huán)境，太冷了“凍僵”，太熱了“中暑”，分解效率都會(huì)下降。
- 酸堿度：pH值在6.5-8.5之間最合適，過酸或過堿都會(huì)破壞微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。
- 營養(yǎng)比例：微生物干活也得“營養(yǎng)均衡”，除了有機(jī)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(zhì)：重金屬、化學(xué)藥劑這些東西，對(duì)微生物來說就像“毒藥”，濃度太高會(huì)直接“毒死”它們。
未來：讓微生物更高效地干活
科學(xué)家們一直在研究怎么讓微生物更好地去除COD。比如通過基因工程改造微生物，讓它們能分解更難處理的污染物；開發(fā)新的污水處理工藝，把好氧和厭氧處理結(jié)合起來，提高處理效率。說不定哪天，這些小小的微生物還能幫我們處理塑料污染、石油泄漏這些大難題呢！
下次路過污水處理廠，可別小看那些不起眼的池子和管道，里面藏著億萬“微生物清潔工”，正日夜不停地把臟水變干凈。它們雖然小，卻在守護(hù)著我們的水環(huán)境，絕對(duì)是地球上最厲害的“環(huán)保衛(wèi)士”！
