腐殖土活性污泥技术中的填料研究

　　摘要：腐殖土活性污泥技术处理污水能力更强、效率更高，在日本、韩国得到广泛应用，但在国内鲜有报道，基于这项技术的日本、韩国的腐殖土反应器在国内推广还存在适应性的问题，本文通过对这项技术的核心腐殖土填料进行改进，满足这项技术在国内推广和应用的需要。本文采用岩相法、X-光射线衍射、差热分析、化学分析等技术手段，解析了韩国腐殖土反应器中腐殖土填料、轻石的结构、成分和其它性质。由于国内腐殖土价格昂贵、市场供应少，成分难以达到技术的要求，本文用腐殖土、硅藻土和浮石进行配比，制成腐殖土填料，经检测分析，在结构、成分上接近韩国的腐殖土填料，北京神力达环保设备有限公司采用这种改进后的腐殖土填料研制的土壤微生物反应器已获得国家专利，提高了有机物、营养盐类的去除率，使BOD的去除率达95%以上，TN、TP去除率达70%以上，从根源上消除硫化氢，氨氮等恶臭物质，污泥产率减少30%以上，解决了污泥的二次腐化和处理难的问题，同时这项技术易实现对原有污水处理厂进行升级改造，使处理能力可提高30%以上。
　　关键词：腐殖土填料；腐殖土反应器；污水处理；腐殖土活性污泥技术
　　腐殖土活性污泥法是模拟自然土壤环境，在活性污泥系统内培养并富集大量土壤微生物，从而使活性污泥菌群结构发生变化，强化了污水处理效果。
　　日本于20世纪80年代开发了腐殖土活性污泥工艺，并成功地应用于日本的岛内住宅小区污水净化站、山之内水质净化中心、鸟栖市饭田地区和永吉地区农田排水处理站等多个污水处理厂，90年代该工艺进入韩国后得到了广泛的应用和快速的发展。腐殖土活性污泥工艺在日本和韩国的运行实践表明，采用该工艺处理的污水无臭味产生，污染物的去除效率高，且污泥产率降低，使脱水性得以改善，这对我国新建污水处理厂的设计运行和污水厂的改扩建具有一定的借鉴意义。
　　腐殖土活性污泥技术虽然在日、韩两国已有较大规模和数量上的工程应用，但目前国内对该技术的研究与应用情况却鲜有报导。由于污水水质的不同，该技术在我国还存在适应性的问题，适合我国水质特性及运行条件的腐殖土活性污泥工艺还有待于深入研究和开发。为此笔者结合目前所开展的研究及工程实践，对腐殖土活性污泥技术中腐殖土填料进行了研究，并选择了腐殖土、浮石和硅藻土三种原料进行合成，研制出了物理、化学指标与性能和韩国腐殖土填料接近而成本更低的产品，以期为该技术在我国的研究、推广应用提供参考。
　　1腐殖土活性污泥法原理与过程
　　腐殖土活性污泥法的基本原理是基于模拟天然土壤的生境特性，将生化反应过程中产生的化能异养型及化能自养型微生物通过微生物反应器培养成优势菌群，培养好的优势菌群（土壤微生物）通过回流系统，从污水流入处回流至整个系统中。污水中氨、硫化氢、二甲胺、甲硫醇、二甲二硫等有害物质被微生物分解吸收或被微生物活动代谢产生的有机物质产生吸附、凝聚、结合反应，然后经过缺氧池、好氧池产生重缩合、氧化、还原、分解等反应，最终去除污染物质。被吸附的有机污染物质又成为微生物及其代谢产物的增殖能源，从而在根源上达到去除污染物质的目的。污水处理流程如图1：
　　其中化能异养型微生物包括：芽胞杆菌属（Bacillus.sp），假单胞菌属（假单细胞细菌），微球菌属（微球菌），硝化菌属（Nitrobacter），节杆菌属（Arthobacter），放线菌属（Acinetobacter）；化能自养型微生物包括：硫杆菌（Thiobacillus）等。
　　2韩国腐殖土填料和轻石的成分与结构分析
　　2.1腐殖土填料简介
　　北京神力达环保设备有限公司从韩国引进了腐殖土活性污泥技术中的腐殖土反应器（图2）。它是一种内部填充腐殖土填料（图3）和轻石的生物培养装置。腐殖土填料是以大分子土壤有机物质和土壤微生物等为主要成分的棒状物，是将含有腐殖质的土壤经熬炼使之凝固、风干后制成；轻石为质轻多孔的天然块石，又称浮石或浮岩。
　　2.2岩相法分析
　　2.2.1填料岩相法分析
　　该填料颜色为褐色，柱状，质轻，气孔多（属开放型），硬度低。
　　镜下观察（图4）：该填料成分以非晶质和有机质为主约占95%，褐铁矿4-5%，石英、方解石<1%。非晶质、有机质呈深褐色不透明，土状、尘点状、浸染状，两者镜下不易分辨；褐铁矿为不透明-半透明，深红色、褐色，粒状、长条片状；石英、方解石为他形粒状，粒径0.01-0.27mm。该填料中含大量气孔约占50-60%，气孔多呈不规则的圆形，大小在0.07-0.15mm，少数在0.22-1.40mm。
　　2.2.2轻石岩相法分析