尹 莉

（天津銳創(chuàng)環(huán)保工程有限公司，天津 300393）

當(dāng)前，隨著科技的飛速發(fā)展，我國(guó)的城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)也在不斷完善，其中，配套的生化系統(tǒng)可顯著提升污水的處理效率。然而，面對(duì)國(guó)家生態(tài)城市建設(shè)的緊迫任務(wù)，為了更有效地處理城鎮(zhèn)污水，進(jìn)一步優(yōu)化生化系統(tǒng)的組成仍然非常關(guān)鍵，這需要在原有的工作基礎(chǔ)上，應(yīng)用切實(shí)可行的運(yùn)行方式。由此，這方面的課題研究得到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注[1]。

1 污水處理技術(shù)的價(jià)值與作用

1.1 有效改善生態(tài)環(huán)境

城鎮(zhèn)污水如果不經(jīng)過(guò)合格處理就直接排放，不僅會(huì)影響人們的日常生活以及身體健康，還會(huì)對(duì)城市環(huán)境造成破壞。因此，可將污水處理技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境工程中，這樣既可以有效改善城市環(huán)境，又可以使城市環(huán)境變得更美好。眾所周知，水資源對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)生活有著至關(guān)重要的作用，而社會(huì)的發(fā)展也同樣離不開(kāi)水資源的支持，這是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的必要條件。通常，應(yīng)用污水處理技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行凈化處理，可有效將其中的有害物質(zhì)去除，且處理過(guò)后的水資源可以二次利用。這樣不僅可以節(jié)約水資源，還可以促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 避免產(chǎn)生不必要的資源浪費(fèi)

雖然地球上蘊(yùn)含著大量的水資源，但可供人們正常使用的淡水資源卻非常稀少。而且，由于氣候特征和地形地貌，我國(guó)的水資源并不是很充足，再加上污染情況的加重，目前已出現(xiàn)了水資源短缺的情況。為了有效改善這一情況，就需要減少不必要的水資源浪費(fèi)。所以，節(jié)約水資源，保護(hù)環(huán)境勢(shì)在必行[2]。隨著城市化建設(shè)的步伐不斷加快，城市的水環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越突出，因此，面對(duì)水資源環(huán)境保護(hù)中出現(xiàn)的問(wèn)題，污水生化處理技術(shù)可以對(duì)受污染水體進(jìn)行有效處理，從而使水資源的污染情況得到極大改善。同時(shí)，這種技術(shù)還可以去除污水中含有的有害物質(zhì)或雜質(zhì)，提升污水的純凈度，使經(jīng)過(guò)處理的污水能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活的標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)水資源短缺的現(xiàn)象起到了一定的緩解作用。

2 城鎮(zhèn)污水處理過(guò)程中生化系統(tǒng)概述

污水生化處理就是生物化學(xué)處理的簡(jiǎn)稱(chēng)，也是現(xiàn)代污水處理中的一種關(guān)鍵的工藝手段，此處講的生化處理是二級(jí)處理，主要包括土地處理法、穩(wěn)定塘法、活性污泥法、生物膜法等。其中，最常見(jiàn)的是活性污泥法，該方法能將城鎮(zhèn)污水中的不可沉淀與溶解性懸浮物生物降解為有機(jī)物等，最后可實(shí)現(xiàn)對(duì)水體的有效凈化[3]。截至目前，我們所知道的污染物就高達(dá)十萬(wàn)多種，其中，還有很多有機(jī)物存在，而微生物可將其轉(zhuǎn)化成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并吸收，進(jìn)而產(chǎn)生簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物或有機(jī)物，最終生成二氧化碳和水，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢水有效凈化目的。

根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明，微生物作為一個(gè)整體，有著十分驚人的有機(jī)物分解能力，其能分解自然界中幾乎所有的有機(jī)物質(zhì)，包括蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪等。實(shí)際上，隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，在城鎮(zhèn)污水處理中，生化系統(tǒng)能夠在人工條件下得以有效強(qiáng)化，并通過(guò)創(chuàng)造一個(gè)適合微生物生長(zhǎng)和發(fā)展的環(huán)境，確保其大量繁殖，從而提升有機(jī)物的分解效率。同時(shí)，在氧化降解的作用下，可以更好地符合國(guó)家污水處理標(biāo)準(zhǔn)的要求[4]。此外，污水生化處理與其他工藝相比，突出的優(yōu)勢(shì)是成本與能耗較低、效果理想、可防止二次污染，為此，在城鎮(zhèn)的污水處理中得到了廣泛應(yīng)用。

3 污水處理過(guò)程中生化系統(tǒng)的主要技術(shù)

3.1 好氧生物處理法

在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，城鎮(zhèn)污水處理中生化系統(tǒng)的好氧生物處理又可分為兩類(lèi)，即生物膜法與活性污泥法。其中，活性污泥法主要通過(guò)曝氣池中的懸浮流動(dòng)活性污泥降解有機(jī)物。在實(shí)際操作中，空氣持續(xù)被引入富含有機(jī)污染物與細(xì)菌的廢水曝氣池，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的生化作用后，會(huì)產(chǎn)生懸浮絮狀污泥顆粒，也就是“活性污泥”，然后，混合污水與活性污泥的液體會(huì)由曝氣池流過(guò)沉淀池進(jìn)行分離，其中會(huì)排放清水，污泥會(huì)重新向曝氣池中回流，通過(guò)往復(fù)循環(huán)，最后有效實(shí)現(xiàn)了城鎮(zhèn)污水的凈化目的。通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，城鎮(zhèn)污水若在曝氣池中停留超過(guò)4～6 h，其中有機(jī)物的降解率就能夠超過(guò)90%。而生物膜法主要也是依靠附著在載體表面的微生物膜對(duì)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分 解[5]。

在實(shí)際應(yīng)用中，微生物會(huì)在塑料、煤渣和碎石等固體填料上附著并得以大量繁殖，然后形成了由真菌、藻類(lèi)、菌膠團(tuán)、原生動(dòng)物組成的污泥狀生物膜，由此對(duì)污水中的有機(jī)物進(jìn)行有效吸附與降解，在衰老后會(huì)同處理后的污水進(jìn)入沉淀池進(jìn)行分離。生物膜法與活性污泥法相比，其對(duì)城鎮(zhèn)污水的水質(zhì)和水量變化有更強(qiáng)的適應(yīng)性，且有良好的操作穩(wěn)定性，但因活性生物人為控制較難，所以使其沒(méi)有較強(qiáng)的運(yùn)行靈活性，同時(shí)，也需要很多的載體填料與支撐架構(gòu)，其建設(shè)投資量較大。

3.2 厭氧生物處理法

結(jié)合微生物生化反應(yīng)中對(duì)氧的需要與否，可將其分成厭氧、兼氧與好氧三類(lèi)生物。厭氧生物處理法就是在無(wú)氧的條件下，通過(guò)利用厭氧微生物的特性將城鎮(zhèn)污水中的有機(jī)物進(jìn)行降解的一種有效的處理方式。近些年，由于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技的飛速發(fā)展，大量的生產(chǎn)生活消耗導(dǎo)致了嚴(yán)峻的能源危機(jī)，并且，已然成為一項(xiàng)世界性的難題，而城鎮(zhèn)污水處理的能源化與節(jié)能化的發(fā)展逐漸成為了這個(gè)時(shí)代的主流，在很大程度上更好地促進(jìn)了厭氧微生物處理工藝的發(fā)展，并且，在生化系統(tǒng)中也有著更加顯著的作用。所以，在此環(huán)境背景下，研究出了更多的厭氧微生物反應(yīng)器，比如，厭氧流化床、升流式厭氧污泥床、厭氧生物濾池等，都是將高濃度的生物團(tuán)注入其中，并且有很長(zhǎng)的污泥齡，對(duì)于處理城鎮(zhèn)污水的能力較強(qiáng)，能耗也很小，并且剩余污泥量較少，特別是在高濃度的有機(jī)污水中，有著更加理想的處理效果。

而厭氧微生物法在處理中，大概可分成水解階段—發(fā)酵階段—乙酸化階段—產(chǎn)甲烷階段。其中，水解階段是通過(guò)水解細(xì)菌把不溶性的有機(jī)物向可溶性有機(jī)物轉(zhuǎn)化，并且，通過(guò)細(xì)菌胞外酶把高分子可溶性有機(jī)物向小分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化，隨后，在酸化菌生物化學(xué)作用下轉(zhuǎn)換成更加簡(jiǎn)單的化合物，并在乙酸階段轉(zhuǎn)化成碳酸和乙酸等，最后，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在產(chǎn)甲烷階段轉(zhuǎn)化成二氧化碳、甲烷和其他的新細(xì)胞物質(zhì)，且最后階段為生化系統(tǒng)降解速率的限制性階段[6]。

4 城鎮(zhèn)污水處理過(guò)程中生化系統(tǒng)的注意事項(xiàng)

4.1 溫度

城鎮(zhèn)污水處理中的生化系統(tǒng)作用主要是依賴(lài)于微生物的培養(yǎng)工作，其中，最關(guān)鍵的是溫度影響。實(shí)際上，溫度會(huì)在一定程度上直接影響活性污泥中微生物的活性，并且也能夠?qū)ζ貧饬亢腿芙庋醯却嬖谝欢ㄓ绊?，最終也對(duì)生化系統(tǒng)的反應(yīng)速率起著決定性作用。所以，在城鎮(zhèn)污水處理中，生化系統(tǒng)反應(yīng)的各個(gè)運(yùn)行階段的溫度測(cè)量與分析是提高生化污泥馴化培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵依據(jù)，這有益于操作人員正確判斷系統(tǒng)的運(yùn)行，然后應(yīng)用切實(shí)可行的處置措施，這也是優(yōu)化生化系統(tǒng)的必然選擇。根據(jù)有關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)得知，不同微生物的生長(zhǎng)環(huán)境對(duì)溫度也有著不同的需求，大概在5～80 ℃內(nèi)，因此，可將微生物劃分為好冷性微生物、好熱性微生物以及中溫性微生物等[7]。

其中，中溫性微生物最理想的生長(zhǎng)溫度是20～45 ℃，而好熱性微生物最理想的生長(zhǎng)溫度是45～80 ℃，好冷性微生物最理想的生長(zhǎng)溫度是5～20 ℃。在整個(gè)城鎮(zhèn)污水生化處理系統(tǒng)中，好氧生物大多以中溫細(xì)菌為主，而20～37 ℃的溫度環(huán)境空間可以使其有更高的生長(zhǎng)繁殖率[8]。而當(dāng)溫度超出微生物能承受的極限時(shí)，一定會(huì)使蛋白質(zhì)變性，且會(huì)使酶系統(tǒng)被破壞，進(jìn)而使微生物活性喪失，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致微生物死亡。當(dāng)微生物處在低溫環(huán)境下，盡管不會(huì)對(duì)其生命力帶來(lái)危害，但會(huì)使其代謝活力降低，進(jìn)而會(huì)使其生長(zhǎng)繁殖進(jìn)入停滯狀態(tài)。所以，控制好城鎮(zhèn)污水生化處理系統(tǒng)的溫度十分關(guān)鍵。

4.2 pH值

除溫度外，影響城鎮(zhèn)污水生化處理系統(tǒng)反應(yīng)速度和效果的另一個(gè)關(guān)鍵因素是pH值。在實(shí)際應(yīng)用中，不同微生物的pH適應(yīng)范圍存在顯著差異，常規(guī)在4.0～10.0間。在以往的生化研究中，發(fā)現(xiàn)氧化硫桿菌喜歡酸性環(huán)境，最適合于pH值為3.0；酵母和霉菌也喜歡酸性環(huán)境，最理想的pH值為3.0～6.0；而其他細(xì)菌適合于pH值為6.5～7.5的中性和堿性環(huán)境。需要注意的是，在城鎮(zhèn)污水生化處理系統(tǒng)中應(yīng)用活性污泥法時(shí)，當(dāng)曝氣池中混合物的pH值達(dá)到9.0時(shí)，原生動(dòng)物將逐漸陷入停滯狀態(tài)，且隨著菌膠團(tuán)黏性物質(zhì)的解體，會(huì)破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，會(huì)降低處理效率[9]。實(shí)際上，馴化成熟的生化系統(tǒng)具有較好的負(fù)荷和抗沖擊能力，但一旦pH值波動(dòng)較大，就一定會(huì)影響反應(yīng)器的效率，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成微生物有毒性，進(jìn)而使反應(yīng)器的功能失效。在此過(guò)程中，細(xì)胞電荷可能會(huì)隨pH值的改變而出現(xiàn)改變，從而使微生物代謝中酶的活性被降低，最后降低了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收力。所以，我們應(yīng)重視城鎮(zhèn)污水處理中生化系統(tǒng)的pH值變化，要結(jié)合微生物的種類(lèi)特點(diǎn)，向其提供最理想的pH生長(zhǎng)環(huán)境，從而確保其可以在最優(yōu)的條件下穩(wěn)定運(yùn)行[10]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，城鎮(zhèn)污水處理中生化系統(tǒng)的優(yōu)化非常必要與重要，所以，在實(shí)踐中，需要了解不同工藝方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并根據(jù)具體情況來(lái)選擇最優(yōu)的工藝。同時(shí)，在城鎮(zhèn)污水生化處理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要重視營(yíng)造良好的溫度環(huán)境與pH環(huán)境，以此有效提升微生物的反應(yīng)活性，且最大程度滿(mǎn)足更大量的污水處理需求，還要盡可能實(shí)現(xiàn)低成本與低能耗的要求。因此，學(xué)術(shù)界應(yīng)對(duì)這類(lèi)課題進(jìn)行持續(xù)關(guān)注與研究，并根據(jù)具體實(shí)況，有針對(duì)性地提出更多的有利于城鎮(zhèn)污水處理中生化系統(tǒng)的優(yōu)化建議，從而更好滿(mǎn)足城鎮(zhèn)現(xiàn)代化建設(shè)以及生態(tài)環(huán)保的相關(guān)要求。