經驗談 | 有關細菌的那些事兒

今天談談污水處理中細菌的問題。

大家都知道污水處理基本離不開細菌，細菌的行為直接關乎水處理的效果。至于細菌有沒有思想我不知道，但我知道他們一1定有本能，否則地球上不會有細菌，更不會有我們人類。

1、細菌的凝聚性

我們知道，當水體中底物匱乏的時候，活的細菌會自動凝聚；反過來如果底物充足，細菌將呈現彌漫狀分布，特別是培養系統只有單一菌種的時候。那么細菌為什么會這樣？

它們的目的是什么？答案顯而易見：延續種群的需要！這是一1切生命體的共同特征。當營養不足的時候，不同種類的細菌團聚在一起，抵抗能力弱的細菌可能會死掉，死亡的微生物將成為活體的食物，以供種群的延續。換句話說，在底物不足的時候，正常的細菌擁有自動團聚的本能。如果有種細菌，在營養匱乏的狀態下不具備凝聚的能力，而是游離在菌群之外，它一1定會被淘汰。

既然自然界中所有的微生物都具備凝聚的特征，為什么在水處理廠會出現不凝聚的現象呢？結論是處理廠的運行環境與自然界的天1然環境差別太大，微生物受到了傷害，因此才會有高達600的SVI。

有鑒于此，我認為“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。這一點有點象人類社會，主觀為自己客觀為社會，人人為我，我為人人。

2、細菌的多樣性

如恒河沙數的細菌力量很強大，我說的不是細菌的數量很多，而是種類很多，多到不可勝數。做過基因測序的都知道，你的結果很難與基因庫完全吻合，反正我沒有見過相似度***%的案例。

美國科羅拉多大學的科學家開展了一項研究，他們分別從三個人的指尖與他們個人電腦的鍵盤和鼠標上采集細菌樣本，然后又從數量眾多的，他們未接觸過的鍵盤、鼠標上釆集細菌樣本。經過對這些樣本的DNA比較，科學家們發現，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菌

細菌的多樣性決定了：一種環境決定一組種群分布。為什么？因為在特定的環境中，總有某些種群適合生長，成為我們所說的“優勢菌”，而環境些微的改變就可能使得優勢菌種發生變化，這種變化表現在DNA上可能相似度有但他們不是同一種生物，不能相互復制。

3、細菌的協同性

細菌的另一個特征是協同作用。微生物的協同作用，在厭氧處理領域已經得到了證實，特別是顆粒污泥之所以高1效的研究結論，其結果也為大家所公認，同樣是水處理，難道好氧系統就不存在協同作用了？這方面的工作較少，且研究對象也僅1限于對氨氮的協同處理、或者特定底物降解的研究。難道水中常見有機質的降解就不需要協同作用了？我不相信。

關于細菌還有一點共識：細菌合成細胞的前提是***得到能量，可以是化學能或者光能。反過來，如果化學反應是產能的過程，而這個過程在自然界中又會發生，就應該存在這么一種細菌。厭氧氨氧化細菌的發現就是一個證明。厭氧氨氧化反應是由奧地利理論化學家 Engelbert broda在1977年根據反應的自由能計算而提出的，這是第一種人類通過計算發現的細菌。十幾年后在荷蘭Deft技術大學一個中試規模的反硝化流化床中才真正發現了ANAMMOX細菌的存在。

4、有關聚磷菌的思考

說到這里暫停一下。有個問題大家討論一下，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者的共識。

一般認為聚磷菌在釋磷和吸磷過程中都有能量釋放。前面說過，能量的轉換總是伴隨著細菌的增殖，那么它的增殖無外乎三種可能：厭氧増殖、好氧増殖、厭氧好氧同時増殖而且釋磷和吸磷愈充分，能量的釋放愈多。結論：只有充分釋磷和吸磷，細菌才能釋放更多的能量繼而大度增殖，而增殖的量愈大，在好氧中吸收的磷自然愈多。

5、調試案例

，在調試的工程中發現了大量的鐘蟲。當時的沉降比只有3%左右，反應器內COD大約400mg/L，后來發現這種情況很普遍。

問題來了，不是說鐘蟲大量出現是水質轉好的標志嗎？怎么在很高的COD環境下，它們會大量出現？我個人認為鐘蟲乃至后生動物的出現跟水中有機質一毛錢的關系都沒有。那么和什么有關系？答案是溶解氧！

為什么這么說？首先看看鐘蟲的食物，它不能直接分解溶解性有機物，它的食物就是微生物。只要水中有足夠可供它吞噬的細菌，它就有可能出現，除了食物，作為好氧的生物，重要的莫過于溶解氧了，其實是溶解氧決定了鐘蟲的岀現。后來調整了曝氣方式，降低了溶解氧，鐘蟲密度很快就下降了。

還有一個有趣的現象：隨著溶解氧的升高，水中生物的個頭會越來越大。這也很容易理解，生物的個體越大，其比表面積越小，而微生物需要通過細胞表面的擴散來獲得氧，因為比表面積小，它獲得氧的能力自然比較差，所以需要更高的溶解氧以維持其生命的需要。

關于溶解氧，還有一次現場人員給我打電話，說紅蟲大量繁殖，堵塞了潷水器進水口，問我怎么辦？我問溶解氧多高？答曰：2-3mg/L。于是放下電話直奔現場，眼見滿池開鍋似的翻水花，因為進水COD只有500mg/L左右，我就懷疑溶解氧怎么可能只有2-3mg/L？于是借了一個溶氧儀試試。結果一測，溶解氧7mg/L，降低曝氣量后，紅蟲很快消失了。