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活性污泥對氨氮和COD的去除
咱平常聊污水處理的時(shí)候，活性污泥可是個繞不開的主角。它就像一個超厲害的小工廠，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。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綜復(fù)雜的關(guān)系。
先來說說COD，這玩意兒的全稱是化學(xué)需氧量，簡單來講，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)?、排泄物，工業(yè)廢水里的各類有機(jī)化合物。對污水處理來說，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可多啦，有細(xì)菌、真菌、原生動物等等，其中細(xì)菌是處理COD的主力軍。這些細(xì)菌就像一個個超級吃貨，它們通過細(xì)胞膜把周圍環(huán)境里的有機(jī)物吸收進(jìn)體內(nèi)。打個比方，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始了一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，這個過程就像是在細(xì)菌身體里開了一個化工廠。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)菌用來合成自身的細(xì)胞物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)生長和繁殖，有的則繼續(xù)參與其他代謝反應(yīng)。多余的生物污泥，我們可以通過污泥排放設(shè)備排出系統(tǒng)。這個過程中，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，會對水體造成富營養(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)?；钚晕勰嗳コ钡饕揽肯趸头聪趸@兩個過程，而且這兩個過程是由不同種類的微生物分工合作完成的。硝化過程是把氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮（NO3-），這個工作主要由硝化細(xì)菌來干。硝化細(xì)菌又分為兩類，一類是亞硝化細(xì)菌，它們先把氨氮氧化成亞硝酸鹽氮（NO2-），這個過程就像是把一個小房子的一層往上加蓋了一點(diǎn)；另一類是硝化桿菌，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，所以這個過程是在有氧條件下進(jìn)行的。
反硝化過程則和硝化過程相反，是把硝酸鹽氮再轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀欧诺娇諝庵?。干這個活兒的是反硝化細(xì)菌，它們在缺氧的環(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)?。這個過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。反硝化過程不僅去除了氨氮，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對氨氮去除有影響。前面說過，反硝化過程需要有機(jī)物作為電子供體，如果污水中的COD含量太低，沒有足夠的有機(jī)物提供能量和電子，反硝化細(xì)菌就沒法好好工作，氨氮的去除率自然就會受到影響。比如說，要是污水里COD很少，反硝化細(xì)菌就像沒吃飽飯的工人，沒力氣干活，硝酸鹽氮就沒辦法順利轉(zhuǎn)化成氮?dú)猓钡簿腿コ坏袅恕?br/>
反過來，氨氮去除過程也會影響COD的去除。在硝化過程中，硝化細(xì)菌雖然主要是把氨氮氧化，但這個過程也會消耗一定量的有機(jī)物。因?yàn)橄趸?xì)菌自身生長和代謝也是需要能量的，這些能量部分就來自于有機(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，會間接影響到有機(jī)物（COD）的去除量。
再說說它們的協(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)菌不會因?yàn)楹彤愷B(yǎng)菌競爭溶解氧而處于劣勢。而在缺氧區(qū)，反硝化細(xì)菌利用去除COD過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物或者剩余的有機(jī)物作為碳源，完成反硝化過程去除氨氮，同時(shí)也進(jìn)一步降低了COD。這就好像一個生產(chǎn)線上的不同工序，大家互相配合，共同完成污水處理這個大任務(wù)。
活性污泥去除COD和氨氮的過程就像是一場精心編排的舞蹈，微生物們各顯神通，COD和氨氮的去除過程相互交織、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。