尹 莉

（天津锐创环保工程有限公司，天津 300393）

当前，随着科技的飞速发展，我国的城镇污水处理系统也在不断完善，其中，配套的生化系统可显著提升污水的处理效率。然而，面对国家生态城市建设的紧迫任务，为了更有效地处理城镇污水，进一步优化生化系统的组成仍然非常关键，这需要在原有的工作基础上，应用切实可行的运行方式。由此，这方面的课题研究得到了社会各界的广泛关注[1]。

1 污水处理技术的价值与作用

1.1 有效改善生态环境

城镇污水如果不经过合格处理就直接排放，不仅会影响人们的日常生活以及身体健康，还会对城市环境造成破坏。因此，可将污水处理技术应用到环境工程中，这样既可以有效改善城市环境，又可以使城市环境变得更美好。众所周知，水资源对人类的生产生活有着至关重要的作用，而社会的发展也同样离不开水资源的支持，这是推动经济持续发展的必要条件。通常，应用污水处理技术对污水进行净化处理，可有效将其中的有害物质去除，且处理过后的水资源可以二次利用。这样不仅可以节约水资源，还可以促进生态环境的可持续发展。

1.2 避免产生不必要的资源浪费

虽然地球上蕴含着大量的水资源，但可供人们正常使用的淡水资源却非常稀少。而且，由于气候特征和地形地貌，我国的水资源并不是很充足，再加上污染情况的加重，目前已出现了水资源短缺的情况。为了有效改善这一情况，就需要减少不必要的水资源浪费。所以，节约水资源，保护环境势在必行[2]。随着城市化建设的步伐不断加快，城市的水环境污染问题越来越突出，因此，面对水资源环境保护中出现的问题，污水生化处理技术可以对受污染水体进行有效处理，从而使水资源的污染情况得到极大改善。同时，这种技术还可以去除污水中含有的有害物质或杂质，提升污水的纯净度，使经过处理的污水能满足工业生产以及日常生活的标准，这对水资源短缺的现象起到了一定的缓解作用。

2 城镇污水处理过程中生化系统概述

污水生化处理就是生物化学处理的简称，也是现代污水处理中的一种关键的工艺手段，此处讲的生化处理是二级处理，主要包括土地处理法、稳定塘法、活性污泥法、生物膜法等。其中，最常见的是活性污泥法，该方法能将城镇污水中的不可沉淀与溶解性悬浮物生物降解为有机物等，最后可实现对水体的有效净化[3]。截至目前，我们所知道的污染物就高达十万多种，其中，还有很多有机物存在，而微生物可将其转化成营养物质并吸收，进而产生简单的无机物或有机物，最终生成二氧化碳和水，从而实现了对废水有效净化目的。

根据相关实验证明，微生物作为一个整体，有着十分惊人的有机物分解能力，其能分解自然界中几乎所有的有机物质，包括蛋白质、碳水化合物、脂肪等。实际上，随着现代科技的飞速发展，在城镇污水处理中，生化系统能够在人工条件下得以有效强化，并通过创造一个适合微生物生长和发展的环境，确保其大量繁殖，从而提升有机物的分解效率。同时，在氧化降解的作用下，可以更好地符合国家污水处理标准的要求[4]。此外，污水生化处理与其他工艺相比，突出的优势是成本与能耗较低、效果理想、可防止二次污染，为此，在城镇的污水处理中得到了广泛应用。

3 污水处理过程中生化系统的主要技术

3.1 好氧生物处理法

在现有的技术条件下，城镇污水处理中生化系统的好氧生物处理又可分为两类，即生物膜法与活性污泥法。其中，活性污泥法主要通过曝气池中的悬浮流动活性污泥降解有机物。在实际操作中，空气持续被引入富含有机污染物与细菌的废水曝气池，在经过一段时间的生化作用后，会产生悬浮絮状污泥颗粒，也就是“活性污泥”，然后，混合污水与活性污泥的液体会由曝气池流过沉淀池进行分离，其中会排放清水，污泥会重新向曝气池中回流，通过往复循环，最后有效实现了城镇污水的净化目的。通过科学实验数据表明，城镇污水若在曝气池中停留超过4～6 h，其中有机物的降解率就能够超过90%。而生物膜法主要也是依靠附着在载体表面的微生物膜对有机质进行分 解[5]。

在实际应用中，微生物会在塑料、煤渣和碎石等固体填料上附着并得以大量繁殖，然后形成了由真菌、藻类、菌胶团、原生动物组成的污泥状生物膜，由此对污水中的有机物进行有效吸附与降解，在衰老后会同处理后的污水进入沉淀池进行分离。生物膜法与活性污泥法相比，其对城镇污水的水质和水量变化有更强的适应性，且有良好的操作稳定性，但因活性生物人为控制较难，所以使其没有较强的运行灵活性，同时，也需要很多的载体填料与支撑架构，其建设投资量较大。

3.2 厌氧生物处理法

结合微生物生化反应中对氧的需要与否，可将其分成厌氧、兼氧与好氧三类生物。厌氧生物处理法就是在无氧的条件下，通过利用厌氧微生物的特性将城镇污水中的有机物进行降解的一种有效的处理方式。近些年，由于我国社会经济与科技的飞速发展，大量的生产生活消耗导致了严峻的能源危机，并且，已然成为一项世界性的难题，而城镇污水处理的能源化与节能化的发展逐渐成为了这个时代的主流，在很大程度上更好地促进了厌氧微生物处理工艺的发展，并且，在生化系统中也有着更加显著的作用。所以，在此环境背景下，研究出了更多的厌氧微生物反应器，比如，厌氧流化床、升流式厌氧污泥床、厌氧生物滤池等，都是将高浓度的生物团注入其中，并且有很长的污泥龄，对于处理城镇污水的能力较强，能耗也很小，并且剩余污泥量较少，特别是在高浓度的有机污水中，有着更加理想的处理效果。

而厌氧微生物法在处理中，大概可分成水解阶段—发酵阶段—乙酸化阶段—产甲烷阶段。其中，水解阶段是通过水解细菌把不溶性的有机物向可溶性有机物转化，并且，通过细菌胞外酶把高分子可溶性有机物向小分子有机物转化，随后，在酸化菌生物化学作用下转换成更加简单的化合物，并在乙酸阶段转化成碳酸和乙酸等，最后，通过化学反应在产甲烷阶段转化成二氧化碳、甲烷和其他的新细胞物质，且最后阶段为生化系统降解速率的限制性阶段[6]。

4 城镇污水处理过程中生化系统的注意事项

4.1 温度

城镇污水处理中的生化系统作用主要是依赖于微生物的培养工作，其中，最关键的是温度影响。实际上，温度会在一定程度上直接影响活性污泥中微生物的活性，并且也能够对曝气量和溶解氧等存在一定影响，最终也对生化系统的反应速率起着决定性作用。所以，在城镇污水处理中，生化系统反应的各个运行阶段的温度测量与分析是提高生化污泥驯化培养质量的关键依据，这有益于操作人员正确判断系统的运行，然后应用切实可行的处置措施，这也是优化生化系统的必然选择。根据有关科学实验得知，不同微生物的生长环境对温度也有着不同的需求，大概在5～80 ℃内，因此，可将微生物划分为好冷性微生物、好热性微生物以及中温性微生物等[7]。

其中，中温性微生物最理想的生长温度是20～45 ℃，而好热性微生物最理想的生长温度是45～80 ℃，好冷性微生物最理想的生长温度是5～20 ℃。在整个城镇污水生化处理系统中，好氧生物大多以中温细菌为主，而20～37 ℃的温度环境空间可以使其有更高的生长繁殖率[8]。而当温度超出微生物能承受的极限时，一定会使蛋白质变性，且会使酶系统被破坏，进而使微生物活性丧失，严重时会导致微生物死亡。当微生物处在低温环境下，尽管不会对其生命力带来危害，但会使其代谢活力降低，进而会使其生长繁殖进入停滞状态。所以，控制好城镇污水生化处理系统的温度十分关键。

4.2 pH值

除温度外，影响城镇污水生化处理系统反应速度和效果的另一个关键因素是pH值。在实际应用中，不同微生物的pH适应范围存在显著差异，常规在4.0～10.0间。在以往的生化研究中，发现氧化硫杆菌喜欢酸性环境，最适合于pH值为3.0；酵母和霉菌也喜欢酸性环境，最理想的pH值为3.0～6.0；而其他细菌适合于pH值为6.5～7.5的中性和碱性环境。需要注意的是，在城镇污水生化处理系统中应用活性污泥法时，当曝气池中混合物的pH值达到9.0时，原生动物将逐渐陷入停滞状态，且随着菌胶团黏性物质的解体，会破坏其内部结构，会降低处理效率[9]。实际上，驯化成熟的生化系统具有较好的负荷和抗冲击能力，但一旦pH值波动较大，就一定会影响反应器的效率，严重时可能会造成微生物有毒性，进而使反应器的功能失效。在此过程中，细胞电荷可能会随pH值的改变而出现改变，从而使微生物代谢中酶的活性被降低，最后降低了营养物质的吸收力。所以，我们应重视城镇污水处理中生化系统的pH值变化，要结合微生物的种类特点，向其提供最理想的pH生长环境，从而确保其可以在最优的条件下稳定运行[10]。

5 结语

综上所述，城镇污水处理中生化系统的优化非常必要与重要，所以，在实践中，需要了解不同工艺方法的优缺点，并根据具体情况来选择最优的工艺。同时，在城镇污水生化处理系统的实际应用过程中，要重视营造良好的温度环境与pH环境，以此有效提升微生物的反应活性，且最大程度满足更大量的污水处理需求，还要尽可能实现低成本与低能耗的要求。因此，学术界应对这类课题进行持续关注与研究，并根据具体实况，有针对性地提出更多的有利于城镇污水处理中生化系统的优化建议，从而更好满足城镇现代化建设以及生态环保的相关要求。