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活性污泥對(duì)氨氮和COD的去除
咱平常聊污水處理的時(shí)候，活性污泥可是個(gè)繞不開(kāi)的主角。它就像一個(gè)超厲害的小工廠，里面住著各種各樣的微生物，這些小家伙們齊心協(xié)力，把污水里的臟東西分解掉，讓污水變得干凈起來(lái)。今天咱就好好嘮嘮活性污泥去除COD和氨氮的原理，還有它們之間那些錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。
先來(lái)說(shuō)說(shuō)COD，這玩意兒的全稱(chēng)是化學(xué)需氧量，簡(jiǎn)單來(lái)講，就是水里能被化學(xué)氧化劑氧化的那些還原性物質(zhì)的含量。這些物質(zhì)大多是有機(jī)物，像生活污水里的各種食物殘?jiān)⑴判刮铮I(yè)廢水里的各類(lèi)有機(jī)化合物。對(duì)污水處理來(lái)說(shuō)，降低COD就是要把這些有機(jī)物給處理掉。
活性污泥去除COD主要靠微生物的代謝作用。活性污泥里的微生物種類(lèi)可多啦，有細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物等等，其中細(xì)菌是處理COD的主力軍。這些細(xì)菌就像一個(gè)個(gè)超級(jí)吃貨，它們通過(guò)細(xì)胞膜把周?chē)h(huán)境里的有機(jī)物吸收進(jìn)體內(nèi)。打個(gè)比方，就好像我們用吸管把奶茶吸進(jìn)嘴里一樣。進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物在各種酶的作用下開(kāi)始了一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，這個(gè)過(guò)程就像是在細(xì)菌身體里開(kāi)了一個(gè)化工廠。最終，有機(jī)物被分解成二氧化碳、水和其他一些小分子物質(zhì)。二氧化碳就跑到空氣中去了，水留在處理后的水里，小分子物質(zhì)有的被細(xì)菌用來(lái)合成自身的細(xì)胞物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)和繁殖，有的則繼續(xù)參與其他代謝反應(yīng)。多余的生物污泥，我們可以通過(guò)污泥排放設(shè)備排出系統(tǒng)。這個(gè)過(guò)程中，污水里的COD就被大量消耗，水質(zhì)也就得到了凈化。
再講講氨氮，氨氮指的是水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮。生活污水和很多工業(yè)廢水中都含有不少氨氮，如果直接排放，會(huì)對(duì)水體造成富營(yíng)養(yǎng)化等嚴(yán)重危害，所以去除氨氮也是污水處理的重要任務(wù)。活性污泥去除氨氮主要依靠硝化和反硝化這兩個(gè)過(guò)程，而且這兩個(gè)過(guò)程是由不同種類(lèi)的微生物分工合作完成的。硝化過(guò)程是把氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮（NO3-），這個(gè)工作主要由硝化細(xì)菌來(lái)干。硝化細(xì)菌又分為兩類(lèi)，一類(lèi)是亞硝化細(xì)菌，它們先把氨氮氧化成亞硝酸鹽氮（NO2-），這個(gè)過(guò)程就像是把一個(gè)小房子的一層往上加蓋了一點(diǎn)；另一類(lèi)是硝化桿菌，它們接著把亞硝酸鹽氮進(jìn)一步氧化成硝酸鹽氮，相當(dāng)于把房子加蓋完成。硝化細(xì)菌干活的時(shí)候需要氧氣，所以這個(gè)過(guò)程是在有氧條件下進(jìn)行的。
反硝化過(guò)程則和硝化過(guò)程相反，是把硝酸鹽氮再轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀欧诺娇諝庵小８蛇@個(gè)活兒的是反硝化細(xì)菌，它們?cè)谌毖醯沫h(huán)境下，利用污水中的有機(jī)物作為電子供體，把硝酸鹽氮逐步還原成亞硝酸鹽氮、一氧化氮、一氧化二氮，最終變成氮?dú)狻＿@個(gè)過(guò)程就像是把之前蓋好的房子一點(diǎn)一點(diǎn)拆掉，最后變成空氣消失不見(jiàn)。反硝化過(guò)程不僅去除了氨氮，還能利用污水中的有機(jī)物，降低了COD，可謂一舉兩得。
接下來(lái)聊聊COD和氨氮去除之間的關(guān)系。它們之間的互相影響和協(xié)同作用可有意思了。從互相影響的角度看，首先，COD對(duì)氨氮去除有影響。前面說(shuō)過(guò)，反硝化過(guò)程需要有機(jī)物作為電子供體，如果污水中的COD含量太低，沒(méi)有足夠的有機(jī)物提供能量和電子，反硝化細(xì)菌就沒(méi)法好好工作，氨氮的去除率自然就會(huì)受到影響。比如說(shuō)，要是污水里COD很少，反硝化細(xì)菌就像沒(méi)吃飽飯的工人，沒(méi)力氣干活，硝酸鹽氮就沒(méi)辦法順利轉(zhuǎn)化成氮?dú)猓钡簿腿コ坏袅恕?br/>
反過(guò)來(lái)，氨氮去除過(guò)程也會(huì)影響COD的去除。在硝化過(guò)程中，硝化細(xì)菌雖然主要是把氨氮氧化，但這個(gè)過(guò)程也會(huì)消耗一定量的有機(jī)物。因?yàn)橄趸?xì)菌自身生長(zhǎng)和代謝也是需要能量的，這些能量部分就來(lái)自于有機(jī)物的分解。所以，氨氮含量的高低以及硝化反應(yīng)的強(qiáng)度，會(huì)間接影響到有機(jī)物（COD）的去除量。
再說(shuō)說(shuō)它們的協(xié)同作用。在活性污泥系統(tǒng)里，去除COD和氨氮的微生物并不是各自為政的，它們組成了一個(gè)相互協(xié)作的生態(tài)系統(tǒng)。好氧區(qū)里，異養(yǎng)菌在去除COD的同時(shí)，為硝化細(xì)菌提供了一個(gè)合適的生存環(huán)境。它們消耗了污水里大量的有機(jī)物，降低了水中的BOD（生化需氧量，也是衡量有機(jī)物含量的指標(biāo)，和COD密切相關(guān)），使得硝化細(xì)菌不會(huì)因?yàn)楹彤愷B(yǎng)菌競(jìng)爭(zhēng)溶解氧而處于劣勢(shì)。而在缺氧區(qū)，反硝化細(xì)菌利用去除COD過(guò)程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物或者剩余的有機(jī)物作為碳源，完成反硝化過(guò)程去除氨氮，同時(shí)也進(jìn)一步降低了COD。這就好像一個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)上的不同工序，大家互相配合，共同完成污水處理這個(gè)大任務(wù)。
活性污泥去除COD和氨氮的過(guò)程就像是一場(chǎng)精心編排的舞蹈，微生物們各顯神通，COD和氨氮的去除過(guò)程相互交織、相互影響又協(xié)同作用。只有深入了解這些原理和關(guān)系，我們才能更好地操控污水處理系統(tǒng)，讓它高效穩(wěn)定地運(yùn)行，把臟水變成干凈的水資源，保護(hù)我們的環(huán)境。