填料在曝气生物滤池中的应用与研究进展_王英伟

中国新技术新产品2010NO.7ChinaNewTechnologiesandProducts高新技术中国新技术新产品填料在曝气生物滤池中的应用与研究进展王英伟史雪廷张洪敏（东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨150040）摘要：曝气生物滤池曝气生物滤池是一种新型的水处理工艺，而填料作为曝气生物滤池最关键影响因素引起广泛关注。文章简单介绍了曝气生物滤池填料的类型及相应特点，分析了填料对曝气生物滤池处理效果的影响，以及几种新型填料的应用情况，并提出了填料今后的发展方向。关键词：污水处理；曝气生物滤池；填料填料作为曝气生物滤池的核心组成部分，对其处理效果和运行控制极为重要。首先，填料作为微生物的载体，影响着生物膜的生长、繁殖、脱落、形态及空间结构[1]，为微生物提供栖息和繁殖的稳定环境，并能保持较多的微生物量；其次，填料是反应器中生物膜与废水接触的场所，且能对水流有强制性的紊动作用，使废水能够再分布；另外，填料作为去除悬浮物的介质，其过滤性能又影响着曝气生物滤池对悬浮物的去除效果。1生物滤料的种类及特点曝气生物滤池所用填料，根据其采用原料的不同，可分为无机填料、有机高分子填料；常用的无机填料有：陶粒、焦炭、石英砂、活性炭、膨胀硅铝酸盐等)；有机类载体是目前在生物膜技术发展中受人们关注的生物膜载体。这些载体在强度、比重等各方面都具有较为明显的特点有机高分子填料有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯PE各类树脂，塑料(包括各类泡沫材料)，纤维，明胶等。下面分述各种填料的特点[2~6]粒状填料：这是最早出现沿用至今的填料，材质为无机的陶粒或石英砂。这类填料的主要特点是表面粗糙，易于附着生物，截留悬浮污染物的能力强，缺点是阻力大，容易堵塞。不规则粒状填料：早期有拉西环(Raschin－gRing)、鲍尔环(PallRing)，目前常用的有哈凯登球(Hacketten)和多面空心球等，可用陶瓷、石墨、塑料或金属制成，特点是结构简单，价格低廉，但流体分布不均。玻璃钢或塑料填料：表面光滑，生物膜附着力差，易老化，在实际使用中往往容易产生堵塞。软性填料中的水流流态不理想，易产生结球现象，使其表面积大为减小，进而在结球的内部产生厌氧作用，影响处理效果。活性炭粒：比表面积大，孔隙多，但价格昂贵，且由于表面孔隙尺寸太小，大多数微孔微生物不能利用；塑料纤维类填料：质轻，坚硬，但表面光滑，空隙率小，不易挂膜；纤维类填料一般都存在易结块及装填困难等不足；蜂窝状或波纹板状填料：材质通常为玻璃钢或塑料(聚乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯等)，其主要的优点是空隙率高，结构简单，质轻但强度高，防腐性能好，衰老生物易于脱落等。主要的缺点是生物在填料表面的生长与脱落平衡不易控制，填料内难以得到均一的流速。球形轻质陶粒:球形轻质陶粒是采用粘土为原材料，加入适当的化工原料作为膨胀剂，经高温烧制而成。它具有其它传统填料所不具有的诸多优点:强度大、孔隙率大、比表面积大、化学稳定性好、密度适宜、生物附着性强[7]。2填料对曝气生物滤池效能的影响2.1填料粒径的影响填料粒径对曝气生物滤池的处理效能和运行周期都有重要影响，填料粒径越小时处理效果越好，但填料粒径较小时，滤池容易堵塞，运行周期相对较短，需频繁反冲洗，且不易发挥填料深层的作用。因此曝气生物滤池选用填料需要同时考虑滤池的处理效能和运行周期，根据滤池进水水质和处理要求进行优化选择。2.2填料的密度生物滤池填料的密度大小关系到生物滤池反冲洗强度的大小，密度越大，反冲洗强度越大，则需要的能量消耗越大；因此在选择生物滤池填料时，需测定各种填料的密度。2.3填料层高度滤层高度与出水水质有关，在一定范围内，增加滤层高度可提高滤池的处理效果保证出水水质，但同时增加的污水提升扬程和反冲洗强度，将导致能耗升高。3新型填料的研究球形轻质陶粒：采用粘土(主要成分为偏铝硅酸盐)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[8~11]。此陶粒易于微生物生长，挂膜快，与废水中营养物质接触后，传递速率高，吸附氧化速度快，处理效率高。粉煤灰陶粒：粉煤灰陶粒一般呈球形，表面粗糙坚硬，内有许多微孔，呈蜂窝状。粉煤灰陶粒及制品的优势主要在于性能优良、经济效益好、施工适应性强和应用范围广等四个方面[12~14]。纳米改性陶粒：纳米粉末颗粒分散相具有大的比表面积和强的界面效应，附着于陶粒填料表面和内部孔隙表面，为反应器的挂膜和启动提供高的粗糙度，从而提高细菌的增殖速度和生物膜的形成速度。韩国EPP填料：该填料是通过把聚丙烯树脂粉和粉末活性炭按照一定的比例混合之后形成含活性炭的母料，再将该母料经过挤压、膨胀制造出膨胀聚丙烯填料。由于填料中含有粉末活性炭，因此具有较强的有机物吸附能力以及适合微生物生长的多孔性。污水厂污泥及河道底泥类填料：以污水厂污泥或河道底泥为主要原料，以粘土、水玻