大家平時(shí)沖個(gè)馬桶、倒個(gè)洗菜水，可能很少想過(guò)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(tīng)著挺專(zhuān)業(yè)，說(shuō)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(guò)程消耗的氧氣量就是COD。數(shù)值越高，說(shuō)明污水里的“臟東西”越多，要是直接排進(jìn)河里，水里的魚(yú)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(jiàn)的微生物。它們就像一群分工明確的小工人，有的擅長(zhǎng)“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(wú)害物質(zhì)。這些微生物主要分三類(lèi)：細(xì)菌、真菌和原生動(dòng)物，厲害的“干活能手”還是細(xì)菌，咱們聊聊它們。微生物分解COD的“三步走”戰(zhàn)略第一步：吸附和吸收——“把外賣(mài)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），有的像小肉丁（小分子有機(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(guò)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(mài)，小分子有機(jī)物是已經(jīng)切好的水果拼盤(pán)，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(kāi)才能吃。第二步：胞內(nèi)分解——“開(kāi)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(guò)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(guò)程就像我們身體里的消化。常見(jiàn)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(guò)程需要氧氣幫忙，也就是咱們常說(shuō)的好氧處理。不過(guò)有些微生物很特別，它們能在沒(méi)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(kāi)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(lái)合成微生物生長(zhǎng)需要的物質(zhì)，比如蛋白質(zhì)和核酸；另一部分則用來(lái)維持微生物的日常活動(dòng)，比如“游動(dòng)”尋找食物。厭氧呼吸：無(wú)氧版“另類(lèi)消化”沒(méi)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(guò)程中釋放的電子，完成“呼吸”。不過(guò)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(zhǎng)身體了”微生物分解有機(jī)物不光是為了獲取能量，還得“長(zhǎng)身體”。它們會(huì)利用分解過(guò)程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，合成自身生長(zhǎng)繁殖需要的細(xì)胞物質(zhì)。簡(jiǎn)單說(shuō)，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(lái)越多，形成一個(gè)個(gè)肉眼可見(jiàn)的“小團(tuán)體”，也就是咱們常說(shuō)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(lái)了。處理后的水經(jīng)過(guò)沉淀，把微生物和水分離，干凈的水就能排放或回用，而“長(zhǎng)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之間合適，過(guò)酸或過(guò)堿都會(huì)破壞微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。-營(yíng)養(yǎng)比例：微生物干活也得“營(yíng)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(lái)說(shuō)就像“毒藥”，濃度太高會(huì)直接“毒死”它們。未來(lái)：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(guò)基因工程改造微生物，讓它們能分解更難處理的污染物；開(kāi)發(fā)新的污水處理工藝，把好氧和厭氧處理結(jié)合起來(lái)，提高處理效率。說(shuō)不定哪天，這些小小的微生物還能幫我們處理塑料污染、石油泄漏這些大難題呢！下次路過(guò)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(wàn)“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，是地球上厲害的“環(huán)保衛(wèi)士”！

一、污泥膨脹，這是“罪魁禍?zhǔn)住敝怀Ｒ?jiàn)的原因就是污泥膨脹了。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是活性污泥里的微生物“鬧脾氣”，形態(tài)和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，變得不容易沉降。污泥膨脹又能分成絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹。絲狀菌膨脹是因?yàn)榛钚晕勰嗬锝z狀菌過(guò)度繁殖。正常情況下，絲狀菌和其他微生物和諧共處，大家分工合作處理污水。但一旦環(huán)境條件不合適，絲狀菌就開(kāi)始“瘋長(zhǎng)”，它們像一團(tuán)亂麻一樣纏繞在一起，把其他微生物包裹住，讓污泥的體積變大、密度變小，自然就沉不下去了。打個(gè)比方，這就好像原本整齊排隊(duì)的人群里突然鉆出一堆亂長(zhǎng)的藤蔓，把大家都纏住了，隊(duì)伍自然就亂套，走不動(dòng)了。導(dǎo)致絲狀菌膨脹的原因有好多。首先是水質(zhì)問(wèn)題，如果污水里的碳氮比失調(diào)，比如碳源太多，氮源和磷源不足，絲狀菌就會(huì)因?yàn)椤俺缘锰谩倍偪裆L(zhǎng)。就像人頓頓大魚(yú)大肉，營(yíng)養(yǎng)不均衡，身體也會(huì)出問(wèn)題。還有，溶解氧不足也會(huì)讓絲狀菌占上風(fēng)。因?yàn)榻z狀菌比其他微生物更耐低氧環(huán)境，當(dāng)水里氧氣不夠的時(shí)候，其他微生物“沒(méi)勁兒干活”，絲狀菌卻能趁機(jī)大量繁殖。另外，水溫、pH值不合適也可能引發(fā)絲狀菌膨脹，比如水溫突然升高或者pH值波動(dòng)太大，都可能打破微生物之間的平衡。非絲狀菌膨脹則通常是因?yàn)槲鬯泻写罅康谋砻婊钚晕镔|(zhì)或者油脂。這些東西會(huì)在污泥顆粒表面形成一層“保護(hù)膜”，阻止污泥顆粒相互聚集沉降。想象一下，污泥顆粒就像一個(gè)個(gè)小珠子，表面活性物質(zhì)和油脂就像給珠子抹了一層油，珠子之間滑溜溜的，根本沒(méi)辦法緊緊挨在一起下沉。二、曝氣出問(wèn)題，微生物“缺氧或氧中毒”曝氣環(huán)節(jié)要是出毛病，活性污泥也會(huì)“鬧情緒”。曝氣過(guò)度，也就是往污水里通入了太多的空氣，會(huì)讓活性污泥中的微生物一直處于高度活躍狀態(tài)，新陳代謝加快，產(chǎn)生大量的小氣泡附著在污泥顆粒上。這些小氣泡就像給污泥裝上了“小翅膀”，讓污泥變得輕飄飄的，難以沉降。而且，過(guò)度曝氣還可能導(dǎo)致污泥解絮，原本緊密的污泥結(jié)構(gòu)被破壞，變成零散的小顆粒，進(jìn)一步影響沉降性能。反過(guò)來(lái)，曝氣不足同樣麻煩。剛才也提到了，微生物分解污水中的污染物需要氧氣，要是氧氣供應(yīng)不夠，它們就沒(méi)辦法正常工作，處理效果變差不說(shuō)，還會(huì)產(chǎn)生厭氧反應(yīng)。厭氧反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，比如硫化氫、甲烷，這些氣體會(huì)讓污泥上浮，出現(xiàn)不下沉的情況。就好比人在缺氧的環(huán)境里會(huì)呼吸困難，干不動(dòng)活，活性污泥缺氧也會(huì)“罷工”，不好好沉降。三、營(yíng)養(yǎng)失衡，微生物“營(yíng)養(yǎng)不良或營(yíng)養(yǎng)過(guò)?！被钚晕勰嘀械奈⑸锷L(zhǎng)和代謝需要合適的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，主要就是碳、氮、磷，一般認(rèn)為它們的比例在BOD5:N:P=100:5:1是比較理想的。要是這個(gè)比例失調(diào)，微生物的生長(zhǎng)就會(huì)受到影響。當(dāng)污水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素不足時(shí)，微生物沒(méi)辦法合成足夠的細(xì)胞物質(zhì)，生長(zhǎng)緩慢，活性降低，污泥的沉降性能也會(huì)變差。這就像農(nóng)民種地，土壤里肥料不夠，莊稼長(zhǎng)得又瘦又弱，產(chǎn)量也不高。相反，如果污水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)多，微生物會(huì)快速繁殖，污泥量增加，但這些污泥的質(zhì)量不好，結(jié)構(gòu)松散，也不容易沉降。就好比人吃太多，體重增加了，但身體變得虛胖，行動(dòng)不便。四、有毒物質(zhì)入侵，微生物“中毒罷工”污水里要是混入了有毒有害物質(zhì)，那對(duì)活性污泥里的微生物來(lái)說(shuō)就是一場(chǎng)“災(zāi)難”。重金屬離子（如鉻、鎘、汞）、化學(xué)藥劑（如酚類(lèi)、醛類(lèi)）、殺蟲(chóng)劑等，這些物質(zhì)都可能對(duì)微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生理功能造成破壞。微生物一旦“中毒”，就會(huì)失去活性，無(wú)法正常進(jìn)行代謝和凝聚沉降。這就好比一個(gè)好好的團(tuán)隊(duì)，突然進(jìn)來(lái)幾個(gè)“破壞分子”，把大家都弄得沒(méi)心思干活，團(tuán)隊(duì)的效率自然就直線下降。而且，這些有毒物質(zhì)還可能改變污泥的性質(zhì)，讓污泥變得黏稠或者松散，進(jìn)一步影響其沉降性能。五、污泥齡過(guò)長(zhǎng)，微生物“老齡化”污泥齡是指活性污泥在污水處理系統(tǒng)中的平均停留時(shí)間。如果污泥齡過(guò)長(zhǎng)，意味著活性污泥中的微生物“年齡”太大了，進(jìn)入了衰老期。這些老化的微生物活性降低，分解污染物的能力變差，而且它們的細(xì)胞結(jié)構(gòu)也變得松散，容易破碎。破碎后的污泥顆粒更小，更難沉降。就像一個(gè)公司里全是上了年紀(jì)、活力不足的員工，工作效率肯定高不了，還可能出現(xiàn)各種問(wèn)題。而且，污泥齡過(guò)長(zhǎng)還可能導(dǎo)致污泥腐化，產(chǎn)生難聞的氣味，同時(shí)釋放出氣體，讓污泥上浮。六、進(jìn)水水質(zhì)水量突變，微生物“水土不服”污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)和水量如果突然發(fā)生變化，活性污泥中的微生物也會(huì)“水土不服”。比如，原本處理的是生活污水，突然混入了大量的工業(yè)廢水，水質(zhì)的成分、濃度都變了，微生物一時(shí)難以適應(yīng)，就會(huì)影響它們的正常代謝和凝聚沉降能力。又或者，進(jìn)水水量突然大幅增加，超過(guò)了污水處理系統(tǒng)的負(fù)荷，污水在處理池里的停留時(shí)間變短，微生物來(lái)不及充分分解污染物，污泥的質(zhì)量也會(huì)下降，導(dǎo)致沉降困難。這就像一家小飯館，平時(shí)只接待幾十個(gè)人，突然一下子涌進(jìn)來(lái)幾百人，廚師和服務(wù)員根本忙不過(guò)來(lái)，飯菜質(zhì)量和服務(wù)效率都會(huì)大打折扣。

咱都知道，曝氣池在污水處理里那可是相當(dāng)關(guān)鍵，而pH值又是曝氣池運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)重要指標(biāo)，它要是出了問(wèn)題，曝氣池的處理效果就得大打折扣。今天咱就來(lái)嘮嘮影響曝氣池pH變化的那些因素，還有對(duì)應(yīng)的解決辦法。先來(lái)說(shuō)說(shuō)水質(zhì)方面的因素。污水里的成分那叫一個(gè)復(fù)雜，要是里面有大量的酸性或者堿性物質(zhì)，pH值肯定會(huì)受影響。比如說(shuō)一些工業(yè)廢水，生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)用到各種酸堿藥物，排出來(lái)的廢水pH值波動(dòng)就很大。像電鍍廠的廢水，可能就因?yàn)殡婂児に囉玫綇?qiáng)酸，廢水酸性很強(qiáng)；造紙廠廢水又因?yàn)樵旒堖^(guò)程的一些化學(xué)處理，堿性比較大。這要是直接進(jìn)入曝氣池，pH值能不“造反”嘛！還有污水里的氨氮含量，也和pH值關(guān)系密切。曝氣的時(shí)候，氨氮會(huì)發(fā)生硝化反應(yīng)，這個(gè)過(guò)程會(huì)消耗堿度，釋放出氫離子，從而讓pH值降低。要是污水里氨氮含量過(guò)高，那曝氣池里pH值下降的幅度就會(huì)比較明顯。比如說(shuō)生活污水，要是含有大量含氮的有機(jī)物，在微生物分解過(guò)程中，氨氮不斷產(chǎn)生，硝化反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，pH值就容易一路走低。接著講講微生物代謝對(duì)pH值的影響。曝氣池里的微生物可是一群勤勞的“小工人”，它們分解有機(jī)物、進(jìn)行呼吸作用的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生各種各樣的代謝產(chǎn)物，這些產(chǎn)物有的是酸性的，有的是堿性的。當(dāng)微生物大量繁殖，分解有機(jī)物的速度加快，酸性代謝產(chǎn)物增多，pH值就會(huì)下降；要是微生物生長(zhǎng)受到抑制，代謝活動(dòng)減弱，堿性物質(zhì)相對(duì)增多，pH值又可能上升。打個(gè)比方，在處理高濃度有機(jī)廢水的時(shí)候，微生物分解有機(jī)物產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，像乙酸、丙酸這些，就會(huì)讓曝氣池里的pH值明顯降低。曝氣的條件也對(duì)pH值有很大作用。曝氣量要是太大，會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)結(jié)果：一是硝化反應(yīng)過(guò)度進(jìn)行，超出了污水中原有堿度的緩沖能力，pH值就會(huì)持續(xù)降低；二是過(guò)度曝氣會(huì)讓污泥自身氧化加劇，微生物活性受到影響，代謝過(guò)程發(fā)生變化，也可能引起pH值波動(dòng)。相反，要是曝氣量不足，微生物的有氧呼吸受到抑制，有機(jī)物分解不完全，就會(huì)造成pH值上升。比如在一些處理規(guī)模較小的污水處理站，可能因?yàn)槠貧庠O(shè)備老化，曝氣量不夠穩(wěn)定，時(shí)而過(guò)大時(shí)而過(guò)小，就會(huì)導(dǎo)致曝氣池的pH值像坐過(guò)山車(chē)一樣忽上忽下。溫度也是個(gè)不可忽視的因素。微生物的活性對(duì)溫度可敏感了，一般來(lái)說(shuō)，溫度在20-30℃的時(shí)候，微生物活性強(qiáng)，代謝正常，pH值也相對(duì)穩(wěn)定。要是溫度過(guò)低，微生物代謝速度減慢，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸受到阻礙，大量粘性較高的糖類(lèi)物質(zhì)聚集在一起，就會(huì)使污泥解體，進(jìn)而影響pH值；溫度過(guò)高呢，細(xì)菌難以承受高溫，大量死亡，代謝過(guò)程被打亂，pH值同樣會(huì)發(fā)生變化。像在北方的冬天，氣溫很低，要是污水處理廠沒(méi)有做好保溫措施，曝氣池水溫下降，微生物活性降低，pH值就可能出現(xiàn)異常。說(shuō)完了影響因素，咱再講講面對(duì)這些問(wèn)題該怎么解決。針對(duì)水質(zhì)問(wèn)題，首先得加強(qiáng)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)，一旦檢測(cè)到酸堿性廢水流入，馬上把它們引入調(diào)節(jié)池進(jìn)行單獨(dú)處理。在調(diào)節(jié)池里，可以投加酸堿藥劑進(jìn)行中和預(yù)處理，讓pH值達(dá)到合適范圍后再進(jìn)入曝氣池。對(duì)于含有毒有害物質(zhì)的廢水，在進(jìn)入生物處理單元前，要采用物理化學(xué)方法去除或降低有毒有害物質(zhì)的濃度。還可以在污水廠內(nèi)設(shè)置調(diào)節(jié)池，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)和水量進(jìn)行均衡調(diào)節(jié)，緩沖進(jìn)水異常沖擊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)水水質(zhì)情況，當(dāng)濃度過(guò)高時(shí)，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)應(yīng)對(duì)。要是超標(biāo)特別嚴(yán)重，就緊急調(diào)用應(yīng)急池。要是因?yàn)榘钡扛邔?dǎo)致pH值下降，一方面可以適當(dāng)降低進(jìn)水氨氮負(fù)荷，比如加強(qiáng)源頭控制，減少含氮有機(jī)物的排放；另一方面，可以通過(guò)投加堿度來(lái)補(bǔ)充消耗的堿度，常用的堿有氫氧化鈉、碳酸鈉等。不過(guò)投加的時(shí)候要注意控制好量，避免投加過(guò)量造成新的問(wèn)題。要是微生物代謝引起的pH值變化，就得調(diào)整微生物的生長(zhǎng)環(huán)境。比如控制合適的污泥負(fù)荷，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)，合理調(diào)整進(jìn)水流量和污泥濃度，將污泥負(fù)荷控制在合適范圍內(nèi)。當(dāng)污泥負(fù)荷過(guò)高時(shí)，適當(dāng)增加污泥濃度或減少進(jìn)水流量。定期核算污泥齡，當(dāng)發(fā)現(xiàn)污泥齡過(guò)長(zhǎng)時(shí)，適當(dāng)加大排泥量，排出老化污泥，補(bǔ)充新鮮污泥，恢復(fù)微生物的活性。一般活性污泥法處理污水時(shí)，污泥濃度控制在2000-6500mg/L。在曝氣條件上，要檢查曝氣設(shè)備，確保曝氣均勻，調(diào)整曝氣量至合適范圍，確保微生物能夠進(jìn)行充分且適度的有氧呼吸，維持系統(tǒng)內(nèi)的酸堿平衡。硝化工藝混合液的DO應(yīng)控制在2.0mg/L左右，一般在2.0-4.0mg/L之間，排查期間建議使用手持溶解氧監(jiān)測(cè)儀，避免在線監(jiān)測(cè)有故障情況。面對(duì)溫度問(wèn)題，要是溫度過(guò)低，可以給曝氣池加上保溫措施，像覆蓋保溫材料；要是溫度過(guò)高，可以采用冷卻塔等設(shè)備對(duì)進(jìn)水進(jìn)行降溫處理，保證微生物在適宜的溫度環(huán)境下工作?？傊?，曝氣池pH值的穩(wěn)定對(duì)污水處理效果至關(guān)重要，我們要時(shí)刻關(guān)注各種影響因素，及時(shí)采取有效的解決辦法，讓曝氣池這個(gè)污水處理的“大功臣”能一直穩(wěn)定地工作。