市政污水处理生化系统优化研究

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在现代科技发展的支撑下，我国市政污水处理系统建设日臻完善，其中的生化系统配套，实现了较高的污水处理效率。但是面对国家生态城市建设的紧迫任务，为了追求精益求精，市政污水处理构成中的生化系统优化仍旧十分重要，应在既有工作的基础上采取更加有效的运行手段，以满足人们生产生活和环境保护的双重需求，相关方面的课题研究备受关注。

1市政污水处理过程中生化系统的概述

所谓污水生化处理即是指生物化学处理的简称，是现代市政污水处理重要的工艺手段，这里所讲的生化处理属于二级处理，包括生物膜法、活性污泥法、稳定塘法、土地处理法等，其中活性污泥法最为常见，可有效去除市政污水中的不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物等，最终实现水体净化的目的。迄今为止，已知的污染物高达十万种之多，其中存在大量的有机物，可被微生物转化为营养物质进行吸收，产生简单的有机物或无机物，可起到很好的废水净化效果。据科学实验证明，作为一个整体，微生物分解有机物的能力是相当惊人的，几乎可完成对自然界中所有存在有机物的分解，包括碳水化合物、脂肪、蛋白质等，可继而生成细胞物质或水分、二氧化碳等。事实上，在现代科技发展的支持下，市政污水处理过程中生化系统可在人工条件下进一步强化，通过创造一个适合微生物繁殖、生长的环境，促进其大量增殖，对有机物的分解效率更高，通过其氧化降解作用，满足国家污水处理标准要求。同时，相较于其他工艺，污水生化处理还具有能耗低、成本低、效果好以及避免二次污染等优势，在市政污水处理中的应用尤其广泛。

2市政污水处理过程中生化系统的主要技术

2.1好氧生物处理法。在现有的技术条件下，市政污水处理过程中生化系统的好氧生物处理又分为活性污泥法和生物膜法两种。其中，活性污泥法主要是利用曝气池中的悬浮流动活性污泥进行有机物的降解。在具体的操作过程中，将空气不断通入富含有机污染物和细菌的废水曝气池中，在经过一段时间的生物化学作用之后，产生了悬浮状态的絮状泥粒，即“活性污泥”。之后，混合有污水和活性污泥的液体从曝气池流经沉淀池，实现分离，其中清水被排放，污泥则重新回流如曝气池中，经过循环反复，最终达到市政污水净化的目的。据科学实验数据显示，当曝气池中市政污水停留在4-6小时之后，有机物的降解率可达90%甚至以上。生物膜法则是依靠固着于载体表面的微生物膜分解有机物。实际上，微生物附着在碎石、煤渣、塑料等固体填料上大量繁殖，形成了由菌胶团、真菌、藻类和原生动物组成的污泥状生物膜，可有效吸附并降解污水中的有机物，衰老之后伴随着处理后的污水流入沉淀池进行分离。相较于活性污泥法，生物膜法对市政污水水质、水量的变化适应性更强，而且操作稳定性好，但由于活性生物难以人为控制，导致其运行灵活性较差，同时需要较多的载体填料和支撑架构，建设投资相对较大，由此产出的处理水通常还会伴有较大的脱落生物膜片，因而活性污泥法的应用更加广泛。2.2厌氧生物处理法。根据微生物生化反应中的需氧与否，可分为好氧生物和厌氧生物两种存在形态。所谓厌氧生物处理法，即是指在无氧的条件下，利用厌氧微生物的特性降解市政污水中有机物的处理方法。近年来，随着人类社会发展，大量的生产生活消耗，使得能源危机越发严峻，并成为一项世界性课题，市政污水处理的节能化、能源化发展，成了这个时代的主流，极大推进了厌氧微生物处理工艺的发展，在生化系统中的作用愈加突出。在这样的环境背景下，越来越多的厌氧微生物反应器被研制出来，如厌氧生物滤池、升流式厌氧污泥床、厌氧硫化床等等，均注入了很高浓度的生物团体，且泥龄很长，因而表现出了较强的市政污水处理能力，且相应的能耗较小、剩余污泥量少，所产生的污泥稳定性较差，尤其对高浓度有机污水的处理效果佳。厌氧微生物法的处理过程大致分为四个阶段，即水解阶段、发酵阶段、乙酸化阶段和产甲烷阶段。其中，水解阶段利用水解细菌将不溶性有机物转化为可溶性有机物，同时通过细菌胞外酶将高分子可溶性有机物转化为小分子有机物，之后在酸化菌的生物化学作用下转化为更为简单的化合物，继而在乙酸阶段转化为乙酸、H2、碳酸等，最终通过化学反应在产甲烷阶段转化为甲烷、二氧化碳及其他的新细胞物质，并且最后阶段是影响市政污水处理过程中生化系统降解速率的限制性阶段。

3市政污水处理过程中生化系统的注意事项

3.1温度。市政污水处理过程中生化系统作用，主要依托于微生物的培养工作，其中温度的影响作用至关重要。事实上，温度在很大程度上直接影响着活性污泥中微生物的活性，同时还对溶解氧、曝气量等有一定的影响作用，继而决定着生化系统的反应速率。因此，市政污水处理中，对生化系统反应各个运行阶段的温度测量和分析，是提高生化污泥驯化培养质量的重要将信息依据，有助于操作人员对系统运行做出正确判断，并及时采取有效处置措施，是生化系统优化的必然选择。据科学实验表明，不同微生物生长环境温度需求有所差异，大致在5-80度范围以内，并由此可划分为中温性微生物、好热性微生物和好冷性微生物等。其中，中温性微生物的最佳生长温度为20-45度，好热性微生物的最佳生长温度为45-80度，好冷性微生物的最佳生长温度为5-20度。同时，在整个市政污水生化处理系统中，好氧生物多以中温细菌为主，在20-37度的温度环境空间生长繁殖率高。当温度超过微生物的可承受极限时，势必会导致其蛋白质变性，且破坏其酶系统，从而导致为微生物的活性丧失，严重时可能会造成死亡。而当微生物处于低温时，虽然不会危及其生命力，但仍旧会降低其代谢活力，生长繁殖进入停止状态。因此，市政污水生化处理系统的温度控制尤其重要。3.2pH值。除了温度之外，影响市政污水生化处理系统反应速率及效果的另一个重要因素是pH值。不同微生物的pH值适应范围存在明显差异，常规在4.0-10.0之间。在人们以往的生物化学研究中得出，氧化硫化杆菌喜欢酸性环境，最适pH值为3.0；酵母菌、霉菌则喜欢偏酸性环境，最适pH值为3.0-6.0；其他多数细菌则适合pH值为6.5-7.5的中性和偏碱性环境。活性污泥法下的市政污水生化处理系统，当曝气池混合液的pH值达到9.0时，原生动物将逐步陷入呆滞状态，随着菌胶团黏性物质的解体，导致其内部结构遭到破坏，处理效率亦会有大幅降低。事实上，业已驯化成熟的生化系统，其负荷耐冲击能力表现较佳，但是一旦pH值出现大幅度的波动，则势必会影响反应器的效率，严重时可能会造成微生物毒性，从而导致反应器失效。在此过程中，细胞电荷可能会随着pH值的变化而变化，进而降低到了微生物代谢中酶的活性，对营养物质的吸收能力下降。因此，要紧密关注市政污水处理过程中生化系统的pH值变化，根据微生物的种类特点，为之提供最佳的PH生长环境，以保证其在最优的条件下运行。

4结语

总而言之，市政污水处理过程中的生化系统优化十分重要和必要，在具体的实践过程中，应了解不同工艺方法的优缺点，结合实际情况实现最优选，并注重营造良好的温度环境和PH环境，提高微生物反应活性，可满足更大量的污水处理需求，并实现低能耗、低成本等要求。作者希望学术界大家持续关注此类课题研究，结合实际情况，从不同维度视角切入，针对性地提出更多有效市政污水处理过程中生化系统优化建议，提升市政污水处理能力，满足城市现代化建设与生态环境保护需求。

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作者:宋建昕 单位:湖南省株洲市水务投资集团有限公司