Por lo general, la gente tira el agua del inodoro o vierte agua para lavar vegetales, pero rara vez piensan en la cantidad de contaminantes que hay escondidos en estas aguas residuales.Hoy hablaremos de un indicador súper crítico en el tratamiento de aguas residuales - COD (demanda de oxígeno químico), y cómo un grupo de silenciosos "limpiadores microbianos" limpian estos contaminantes.
Primero, ¿entender qué es la causa de la muerte?
En pocas palabras, se refiere a la cantidad total de sustancias en las aguas residuales que pueden ser "quemadas" por los oxidantes químicos.Las sustancias orgánicas como las sobras de la cocina y las aguas residuales orgánicas de las fábricas contienen una gran cantidad de elementos de carbonoLa cantidad de oxígeno consumida en este proceso de oxidación es COD. Cuanto mayor sea el valor, más "cosas sucias" hay en las aguas residuales.Si se descarga directamente en el río, los peces y los camarones en el agua sufrirán.
Microorganismos: la "fuerza principal" de las plantas de tratamiento de aguas residuales
Las aguas residuales entran en la planta de tratamiento, y los verdaderos trabajadores no son los altos equipos de tratamiento, sino los microorganismos que sólo se pueden ver bajo el microscopio.Son como un grupo de pequeños trabajadores con una clara división del trabajo, algunos son buenos para "comer carne en grandes bocados" para descomponer moléculas orgánicas grandes, mientras que otros pueden masticar lentamente compuestos difíciles en sustancias inofensivas.Estos microorganismos se dividen principalmente en tres categorías:Las bacterias, los hongos y los protozoos. Los "trabajadores" más calificados siguen siendo las bacterias.
La estrategia de "tres pasos" para la descomposición microbiana de la DCO
Paso 1: Adsorción y absorción - "Lleve la comida a la casa"
La materia orgánica en las aguas residuales es como grandes trozos de carne grasa (materia orgánica de alto peso molecular) o carne en trozos pequeños (materia orgánica de bajo peso molecular).Los microorganismos no agarran la comida con las manos como nosotrosCuando las aguas residuales fluyen, pequeñas moléculas orgánicas pueden penetrar directamente en las células.mientras que las moléculas orgánicas grandes estarán "pegadas" a la superficie celular, esperando el siguiente paso de descomposición.
Por ejemplo, es como pedir comida para llevar, donde la pequeña molécula de materia orgánica es una bandeja de frutas pre-cortada que se puede rellenar directamente en la boca;La materia orgánica de alto peso molecular es una sandía entera que necesita ser cortada antes de comerla..
Paso 2: Descomposición intracelular: "Comamos, masticamos y digerimos la comida"
Después de que las moléculas orgánicas grandes se adsorben en la superficie de los microorganismos, "escupen" algo llamado enzimas extracelulares.Estas enzimas son como cuchillos afilados que pueden cortar el almidón en glucosaDespués de la descomposición, las pequeñas moléculas orgánicas pueden pasar suavemente a través de la membrana celular y entrar en el interior de las células microbianas.
Las pequeñas moléculas orgánicas que entran en las células experimentan una serie de reacciones químicas complejas, similares a la digestión en nuestros cuerpos.donde los microorganismos "queman" los elementos de carbono en la materia orgánicaEste proceso requiere ayuda de oxígeno, que comúnmente se conoce como tratamiento aeróbico.Algunos microorganismos son muy únicos y pueden funcionar en ambientes sin oxígeno, que es un tratamiento anaeróbico.
Respiración aeróbica: versión aeróbica de "quema de materia orgánica"
En un entorno rico en oxígeno, los microorganismos son como conductores de un "motor turboalimentado", que descompone la materia orgánica a una velocidad particularmente rápida.producen dióxido de carbonoLa producción de agua y una gran cantidad de energía se utiliza para sintetizar sustancias necesarias para el crecimiento de los microbios, como las proteínas y los ácidos nucleicos.La otra parte se utiliza para mantener las actividades diarias de los microorganismos., como "nadar" en busca de comida.
Respiración anaeróbica: versión anaeróbica de "digestión alternativa"
Cuando no hay oxígeno, los microorganismos también tienen maneras: buscarán otras sustancias que puedan reemplazar el oxígeno, como los nitratos y los sulfatos.Estas sustancias también pueden aceptar electrones liberados durante la descomposición de la materia orgánica y la "respiración" completaSin embargo, el tratamiento anaeróbico es más lento que el tratamiento aeróbico y produce gases olorosos como el metano y el sulfuro de hidrógeno (por lo que los tanques anaeróbicos a veces tienen un mal olor).Pero también tiene beneficios., puede manejar materia orgánica tenaz que los microorganismos aeróbicos no pueden manejar, y también puede producir biogás como fuente de energía.
Paso 3: Síntesis y transformación - "Estás lleno, es hora de hacer crecer tu cuerpo"
Los microorganismos descomponen la materia orgánica no sólo para obtener energía, sino también para "crecer sus cuerpos".Usan los productos intermedios generados durante el proceso de descomposición para sintetizar las sustancias celulares necesarias para su propio crecimiento y reproducciónEn pocas palabras, significa convertir la "comida" que comes en tu propia "carne".formando "pequeños grupos" visibles a los que a menudo nos referimos como lodos activados o biofilm.
Cuando los microorganismos comen y beben lo suficiente, la COD en las aguas residuales también disminuye.El agua limpia puede ser descargada o reutilizada, mientras que los microorganismos de "crecimiento de grasa" serán procesados y convertidos en fertilizantes o lodos para vertederos.
La "temperadura leve" que afecta a la eficacia del trabajo microbiano
Aunque los microorganismos son la principal fuerza en el trabajo, también tienen un "temperamento" y no funcionan bien en ambientes inadecuados:
-Temperatura: la mayoría de los microorganismos prefieren un ambiente de 20-35 °C. Si hace demasiado frío, se congelarán; si hace demasiado calor, sufrirán un golpe de calor,y su eficiencia de descomposición disminuirá.
- Valor del pH: un valor del pH entre 6,5-8,5 es el más adecuado, ya que la acidez o la alcalinidad excesivas pueden dañar la estructura celular de los microorganismos.
- Relación de nutrientes: los microorganismos también necesitan tener una "alimentación equilibrada" cuando trabajan, además de la materia orgánica, también necesitan una cantidad adecuada de nitrógeno, fósforo y otros elementos,Así como la gente come carne y verduras de una manera equilibrada.
- Sustancias tóxicas: Los metales pesados, los agentes químicos y otras sustancias son como "veneno" para los microorganismos, y una concentración demasiado alta puede "venenarlos" directamente.
El futuro: Hacer que los microorganismos funcionen de manera más eficiente
Los científicos han estado estudiando cómo hacer que los microorganismos eliminen mejor la COD. Por ejemplo, mediante la ingeniería genética de microorganismos para descomponer contaminantes más difíciles de tratar;Desarrollar nuevos procesos de tratamiento de aguas residuales que combinen el tratamiento aeróbico y anaeróbico para mejorar la eficiencia del tratamientoTal vez algún día, estos pequeños microorganismos puedan ayudarnos a lidiar con problemas grandes como la contaminación plástica y los derrames de petróleo.
La próxima vez que pasen por una planta de tratamiento de aguas residuales, no subestimen esas piscinas y tuberías discretas,que esconden miles de millones de "limpiadores microbianos" que limpian constantemente el agua sucia día y nocheAunque son pequeños, están protegiendo nuestro medio acuático y son sin duda los más poderosos "guardianes ambientales" de la Tierra.
