生物陶粒在污水处理中作滤料的研究与应用

新型材料广东建材2005年第l期生物陶粒在污水处理中作滤料的研究与应用查建明张苗苗王立久(大连理工大学土木水利学院建筑材料研究所116023)摘要：随着曝气生物滤池(BAF)的发展，其核心问题填料的研究越来越受到煎视。陶粒以其优越的性能优于其它材料。本文酋先系统介绍了生物填料的种类及应用的历史，重点介绍了陶粒的研究、发展状况及应用历史和用作滤料的制造I_=艺和性能要求，并对其原料成分对烧胀的影响作了论述。总结出对生物陶粒的研究和开发【{]应重点解决的问题。关键词：生物陶粒曝气物滤池滤料(填料)污水处理1前言水是人类赖以生存的基础。由于现代农业的迅速发展，对水资源不合理利用和过度开发，人类面临水污染和水量短缺的严重局面。资料表明全世界人【]的40％面临缺水。同时全球50％的水资源遭到不同程度的污染，全世界有10亿人喝不到洁净水。几乎所有国家都在经历着污染一治理的艰难过程，今后污水处理的方向是城市污水经过二次处理后再循环利用。从废水回用或安全排放的处理流程上来看，在污水的二级处理巾主要是过滤和沉淀。曝气生物滤池处理污水是80年代末和90年代初兴起的污水处理工艺，已在欧荚和H本广为流行。中国对曝气生物滤池(BAF)：L艺也开展了很多研究，填料在曝气生物滤池中既是生物的载体又是过滤的主体物质因而处于核心地位，我国对填料的研究以陶粒为最多，因为陶粒作为填料的一种，不仅材料低廉易得，而且具有轻质、多孔、易挂膜及与生物的相容性好等特点，特别适合我国的国情。2生物填料的种类填料作为BAF的核心，影响着其发展。BAF发展中依次出现过3种不同形式：BIOCARBONE，BIOFOR和BIOSTYR。由于采用的填料不同导致了性能的差异。所以，BAF性能的优劣很大程度上取决于填料的特性。曝气生物滤池所用填料，根据其原料的不同，分为无机填料和有机高分子填料；根据填料密度的不同，可分为上浮式填料和沉没式填料。无机填料⋯股为沉没式填料，有机高分子填料一般为上浮式填料。资料表明浮式填料比沉没式填料对SS、有机物的去除率高，更耐有机负荷和水力负荷冲击。一8一目前，国内采用的接触填料主要有玻璃钢或塑料蜂窝填料、立体波纹填料、软性纤维填料、半软性填料以及不规则粒状填料(砂、碎石、矿渣、焦炭、无烟煤)等。玻璃钢或塑料填料表面光滑，生物膜附着力差，易老化，且在实际使用中往往容易产生不同程度填料的堵塞；软性填料中的水流流态不理想，易被生物膜粘结在一起，产生结球现象，使其表面积大为减小，进而在球内产生厌氧作用，影响处理效果。不规则粒状填料水流阻力大，易于引起氧化池堵塞。近几年我国也开展了应用片状陶粒处理水源微污染的研究。片状陶粒属不规则粒状填料，挂膜性能良好，但水流阻力大，容易堵塞，强度差，易破碎，不耐水冲刷。由于这些传统的接触填料存在一定的缺陷，限制了曝气生物滤池在我国污水处理中的应用。清华大学在实验室对不同滤料，如页岩陶粒、粘土陶粒、砂、褐煤、沸石、炉渣、麦饭石、焦炭等进行了筛选，并与生物活性碳进行了比较，认为陶粒、砂子、大同沸石和麦饭石优于其它材料。3陶粒的生产工艺和烧胀机理3．1陶粒的种类陶粒是由粘土或泥岩、页岩、煤矸石、粉煤灰等主要维普资讯http://www.cqvip.com广东建材2005年第l期新型材料原料，经加工成粒或粉磨成球，再烧涨成的人造轻骨料；它是⋯种外部为铁褐色、棕色坚硬外壳，表面有一层隔水饱气的釉层，内部具有封闭式微孔结构的多孔陶质粒状物。陶粒因分类依据不同而种类繁多。按形状分为：普通型、圆球型(造粒型)、碎石型；按主要原料不同可分为：粘土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒、泥岩陶粒、煤矸石陶粒、垃圾陶粒、污泥陶粒等；按容重又可分为一般容重陶粒()500kg／m。)，超轻陶粒(200~500kg／m)，特轻陶粒((200kg／m。)；按颗粒大小分：陶粒(≥5ⅡlfT1)和陶沙(<5ram)。3、2陶粒的生产工艺早期的陶粒大多采用页岩直接烧制、破碎、筛分而成，为不规则片状居多。后来出现的球形轻质陶粒，采用粘土为主要原料，加入适当化工原料作为膨胀剂，经高温烧制而成。陶粒生产的工艺流程可总结为：原料(+定量的外加剂)一混磨一制粒一烧胀一成品。其中主要外加剂包括：粘结剂、膨胀剂和矿化剂等。其主要作用是在烧成温度下能产生⋯定数量且具有⋯’定粘度的液相以及一定数量的气体，使料球膨胀。陶粒滤料属于人工轻质滤料，是一种新型水处理材料，也是新滤料中使用最早的一种。当前大量应用的陶粒滤料是将具有膨胀性的页岩或粘土粉碎均化，添加活化剂和水搅拌制球形，然后入窑高温烧胀成陶粒，再将其破碎筛分、水洗烘干而制成。其成分不含对人体有害的重金属离子及其他有害物质，化学成分稳定，是一种惰性无机滤料。陶粒的生产设备采用工业回转窑。圆筒形的主窑体与水平呈3。左右的倾角放置在托滚上。物料从高