環(huán)保水處理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)|有關(guān)細(xì)菌的那些事兒

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:今天我想談?wù)劶?xì)菌的問題。 污水處理基本離不開細(xì)菌，細(xì)菌的行為直接關(guān)乎水處理的效果。細(xì)菌有沒有思想?我不知道，但我知道他們一定有本能，否則地球上不會(huì)有細(xì)菌，更不會(huì)有人類了。”

細(xì)菌的凝聚

我們知道，當(dāng)水體中底物匱乏的時(shí)候，活的細(xì)菌會(huì)自動(dòng)凝聚;反過來如果底物充足，細(xì)菌將呈現(xiàn)彌漫狀分布，特別是培養(yǎng)系統(tǒng)只有單一菌種的時(shí)候。那么細(xì)菌為什么會(huì)這樣?他們的目的是什么?答案顯而易見——延續(xù)種群的需要，這是一切生命體的共同特征。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)不足的時(shí)候，不同種類的細(xì)菌團(tuán)聚在一起，抵抗能力弱的細(xì)菌可能會(huì)死掉，死亡的微生物將成為活體的食物，以供種群的延續(xù)。換句話說，在底物不足的時(shí)候，正常的細(xì)菌擁有自動(dòng)團(tuán)聚的本能。如果有一種細(xì)菌，在營(yíng)養(yǎng)匱乏的狀態(tài)下不具備凝聚的能力，而是游離在菌群之外，它一定會(huì)被淘汰。

既然自然界中所有的微生物都具備凝聚的特征，為什么在污水處理廠會(huì)出現(xiàn)不凝聚的現(xiàn)象呢?結(jié)論是處理廠的運(yùn)行環(huán)境與自然界的天然環(huán)境差別太大，微生物受到了傷害，因此才會(huì)有高達(dá)600的SVI。有鑒于此，我認(rèn)為“胞外聚合物”決定SVI的說法尚有商榷余地。有意思的是，犧牲的個(gè)體未必被DNA完全相同的同一種微生物所分解，更大的可能是被其他微生物利用。這一點(diǎn)有點(diǎn)象人類社會(huì)，主觀為自己客觀為社會(huì)，人人為我，我為人人。俺堅(jiān)決反對(duì)所謂“人定勝天”的鬼話。美國(guó)很強(qiáng)大，但是一場(chǎng)颶風(fēng)的能量可能就相當(dāng)于美國(guó)一年的用電量，在大自然目前人類實(shí)在很渺小，我們應(yīng)該敬畏大自然。

細(xì)菌的多樣性

如恒河沙數(shù)的細(xì)菌力量很強(qiáng)大，我說的不是細(xì)菌的數(shù)量很多，而是種類很多，多到不可勝數(shù)。做過基因測(cè)序的都知道，你的結(jié)果很難與基因庫(kù)完全吻合，反正我沒有見過相似度100%的案例。

美國(guó)科羅拉多大學(xué)的科學(xué)家開展了一項(xiàng)研究，他們分別從三個(gè)人的指尖與他們個(gè)人電腦的鍵盤和鼠標(biāo)上采集細(xì)菌樣本，然后又從數(shù)量眾多的，他們未接觸過的鍵盤、鼠標(biāo)上采集細(xì)菌樣本。經(jīng)過對(duì)這些樣本的DNA比較，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在三人未接觸過的電腦部件上找不到存活于三人雙手上的細(xì)菌。

細(xì)菌的多樣性決定了：一種環(huán)境決定一組種群分布。為什么?因?yàn)樵谔囟ǖ沫h(huán)境中，總有某些種群最適合生長(zhǎng)，成為我們所說的“優(yōu)勢(shì)菌”，而環(huán)境些微的改變就可能使得優(yōu)勢(shì)菌種發(fā)生變化，這種變化表現(xiàn)在DNA上可能相似度有99.9.....%,但他們不是同一種生物，不能相互復(fù)制。

細(xì)菌的協(xié)同作用

細(xì)菌的另一個(gè)特征是協(xié)同作用。微生物的協(xié)同作用，在厭氧處理領(lǐng)域已經(jīng)得到了證實(shí)，特別是顆粒污泥之所以高效的研究結(jié)論，其結(jié)果也為大家所公認(rèn)，同樣是水處理，難道好氧系統(tǒng)就不存在協(xié)同作用了?這方面的工作較少，且研究對(duì)象也僅限于對(duì)氨氮的協(xié)同處理、或者特定底物降解的研究。難道水中常見有機(jī)質(zhì)的降解就不需要協(xié)同作用了?我不相信。

關(guān)于細(xì)菌還有一點(diǎn)共識(shí)：細(xì)菌合成細(xì)胞的前提是必須得到能量，可以是化學(xué)能或者光能。反過來，如果化學(xué)反應(yīng)是產(chǎn)能的過程，而這個(gè)過程在自然界中又會(huì)發(fā)生，就應(yīng)該存在這么一種細(xì)菌。厭氧氨氧化細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)就是一個(gè)證明。厭氧氨氧化反應(yīng)是由奧地利理論化學(xué)家Engelbert Broda在1977年根據(jù)反應(yīng)的自由能計(jì)算而提出的，這是第一種人類通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌。十幾年后在荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)一個(gè)中試規(guī)模的反硝化流化床中才真正發(fā)現(xiàn)了ANAMMOX細(xì)菌的存在。

ANAMMOX細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)投射電鏡及示意圖

說到這里暫停一下。有個(gè)問題大家討論一下，教科書里都說：厭氧釋磷，好氧吸磷，只有厭氧充分釋磷，好氧才能夠充分吸磷，這些是所有水處理從業(yè)者的共識(shí)，但是，我想問為什么，一個(gè)細(xì)菌來回折騰有意義嗎?