As pessoas geralmente dão descarga no vaso sanitário ou despejam água da lavagem de vegetais, mas raramente pensam em quantos poluentes estão escondidos nesses esgotos. Hoje, falaremos sobre um indicador super crítico no tratamento de esgoto - DQO (Demanda Química de Oxigênio) - e como um grupo de "limpadores microbianos" silenciosos limpa esses poluentes.
Primeiro, entenda o que é DQO?
O termo DQO soa bastante profissional. Simplificando, refere-se à quantidade total de substâncias em águas residuais que podem ser "queimadas" por oxidantes químicos. Substâncias orgânicas, como sobras da cozinha e águas residuais orgânicas de fábricas, contêm uma grande quantidade de elementos de carbono, que podem ser oxidados por oxidantes. A quantidade de oxigênio consumida nesse processo de oxidação é a DQO. Quanto maior o valor, mais "coisas sujas" há no esgoto. Se for descarregado diretamente no rio, os peixes e camarões na água sofrerão.
Microorganismos: a "força principal" das estações de tratamento de esgoto
O esgoto entra na estação de tratamento, e os verdadeiros trabalhadores não são os equipamentos de tratamento altos, mas os microorganismos que só podem ser vistos sob o microscópio. Eles são como um grupo de pequenos trabalhadores com clara divisão de trabalho, alguns são bons em "comer carne em grandes bocados" para decompor grandes moléculas orgânicas, enquanto outros podem mastigar lentamente compostos difíceis em substâncias inofensivas. Esses microorganismos são divididos principalmente em três categorias: bactérias, fungos e protozoários. Os "trabalhadores" mais qualificados ainda são as bactérias. Vamos nos concentrar nelas.
A estratégia de "três etapas" para a decomposição microbiana da DQO
Etapa 1: Adsorção e Absorção - "Leve a comida para casa"
A matéria orgânica no esgoto é como grandes pedaços de carne gorda (matéria orgânica de alto peso molecular) ou pequenos pedaços de carne (matéria orgânica de baixo peso molecular). Os microorganismos não pegam comida com as mãos como nós fazemos. Eles secretam uma substância pegajosa na superfície de suas células, como colocar um "casaco pegajoso" nelas. Quando o esgoto flui, pequenas moléculas orgânicas podem penetrar diretamente nas células, enquanto grandes moléculas orgânicas ficarão "presas" na superfície celular, esperando a próxima etapa de decomposição.
Por exemplo, é como pedir comida para viagem, onde a matéria orgânica de pequenas moléculas é uma bandeja de frutas pré-cortadas que pode ser enfiada diretamente na sua boca; A matéria orgânica de alto peso molecular é uma melancia inteira que precisa ser cortada antes de comer.
Etapa 2: Decomposição intracelular - "Vamos comer! Mastigue e digira a comida"
Depois que grandes moléculas orgânicas são adsorvidas na superfície dos microorganismos, elas "cuspirão" algo chamado enzimas extracelulares. Essas enzimas são como facas afiadas que podem cortar amido em glicose, proteína em aminoácidos e gordura em ácidos graxos e glicerol. Após a decomposição, pequenas moléculas orgânicas podem passar suavemente pela membrana celular e entrar no interior das células microbianas.
Pequenas moléculas orgânicas que entram nas células passam por uma série de reações químicas complexas, semelhantes à digestão em nossos corpos. A reação mais comum é a respiração, onde os microorganismos "queimam" os elementos de carbono na matéria orgânica, liberando energia para sustentar as atividades da vida. Esse processo requer assistência de oxigênio, que é comumente referido como tratamento aeróbico. No entanto, alguns microorganismos são muito únicos e podem trabalhar em ambientes sem oxigênio, que é o tratamento anaeróbico.
Respiração aeróbica: versão aeróbica de "queima de matéria orgânica"
Em um ambiente rico em oxigênio, os microorganismos são como dirigir um "motor turboalimentado", decompondo a matéria orgânica em uma velocidade particularmente rápida. Eles vão 'queimar' glicose e oxigênio, produzindo dióxido de carbono, água e uma grande quantidade de energia. Parte dessa energia é usada para sintetizar substâncias necessárias para o crescimento microbiano, como proteínas e ácidos nucleicos; A outra parte é usada para manter as atividades diárias dos microorganismos, como "nadar" para procurar comida.
Respiração anaeróbica: versão anaeróbica de "digestão alternativa"
Quando não há oxigênio, os microorganismos também têm maneiras. Eles procurarão outras substâncias que podem substituir o oxigênio, como nitratos e sulfatos. Essas substâncias também podem aceitar elétrons liberados durante a decomposição da matéria orgânica e completar a "respiração". No entanto, o tratamento anaeróbico é mais lento do que o tratamento aeróbico e produz gases odoríferos, como metano e sulfeto de hidrogênio (portanto, tanques anaeróbicos às vezes têm um odor fétido). Mas também tem benefícios, pode lidar com matéria orgânica teimosa que os microorganismos aeróbicos não conseguem lidar, e também pode produzir biogás como fonte de energia.
Etapa 3: Síntese e Transformação - "Você está cheio, é hora de crescer seu corpo"
Os microorganismos decompõem a matéria orgânica não apenas para obter energia, mas também para 'crescer seus corpos'. Eles usarão os produtos intermediários gerados durante o processo de decomposição para sintetizar as substâncias celulares necessárias para seu próprio crescimento e reprodução. Simplificando, significa transformar a "comida" que você come em sua própria "carne". À medida que os microorganismos continuam a se multiplicar, o número de microorganismos no esgoto aumenta, formando "pequenos grupos" visíveis que frequentemente nos referimos como lodo ativado ou biofilme.
Quando os microorganismos comem e bebem o suficiente, a DQO no esgoto também diminui. Após o tratamento, a água passa por sedimentação para separar os microorganismos da água. A água limpa pode ser descarregada ou reutilizada, enquanto os microorganismos "gordos" serão processados e transformados em fertilizantes ou lodo para aterro.
O 'pequeno temperamento' que afeta a eficiência do trabalho microbiano
Embora os microorganismos sejam a principal força de trabalho, eles também têm um "temperamento" e não funcionam bem em ambientes inadequados:
-Temperatura: A maioria dos microorganismos prefere um ambiente de 20-35 ℃. Se estiver muito frio, eles congelarão; se estiver muito quente, eles sofrerão de insolação, e sua eficiência de decomposição diminuirá.
-Valor de pH: Um valor de pH entre 6,5-8,5 é o mais adequado, pois acidez ou alcalinidade excessivas podem danificar a estrutura celular dos microorganismos.
-Relação de nutrientes: Os microorganismos também precisam ter uma "nutrição equilibrada" ao trabalhar, além da matéria orgânica, eles também precisam de uma quantidade apropriada de nitrogênio, fósforo e outros elementos, assim como as pessoas comem carne e vegetais de maneira equilibrada.
-Substâncias tóxicas: Metais pesados, agentes químicos e outras substâncias são como "veneno" para os microorganismos, e uma concentração muito alta pode "envenená-los" diretamente.
Futuro: Tornando os Microorganismos Mais Eficientes
Os cientistas têm estudado como tornar os microorganismos melhores na remoção da DQO. Por exemplo, projetando geneticamente microorganismos para decompor poluentes mais difíceis de tratar; Desenvolver novos processos de tratamento de esgoto que combinem tratamento aeróbico e anaeróbico para melhorar a eficiência do tratamento. Talvez um dia, esses pequenos microorganismos ainda possam nos ajudar a lidar com grandes problemas, como poluição plástica e derramamentos de óleo!
Da próxima vez que você passar por uma estação de tratamento de esgoto, não subestime aquelas piscinas e tubulações discretas, que escondem bilhões de "limpadores microbianos" que estão constantemente limpando água suja dia e noite. Embora sejam pequenos, eles estão protegendo nosso meio ambiente aquático e são definitivamente os "guardiões ambientais" mais poderosos da Terra!
