生物接触氧化工艺中填料的分类及特点

生物膜填料的种类及分类方法繁多，用于充填接触氧化反应器的填料，按照载体的材料分类，大致可分为固定型填料、软性填料、半软性填料及复合填料等悬挂式填料和悬浮型填料。

（1）固定式填料主要包括蜂窝状和波纹板状等硬性填料。

 

 

蜂窝状填料                   波纹板状填料

 

生物接触氧化池较多采用固定填料，经生产运行数据表明：其一，反应池中有较高的生物浓度和生物活性，可有效去除废水中的有机污染物质，对COD的去除率可达到85%~90%；其二，体积负荷相对于活性污泥法提高，处理时间短，可减少反应器容积；其三，与活性污泥法相比较，其动力效率提高30%左右；其四，克服了活性污泥法中污泥膨胀的缺点，产泥量低等。

但是由于固定式填料比表面积小、生物膜量少，且表面光滑，生物膜易脱落，致使这些填料在使用中常会遇到堵塞、结团、布气布水不均匀、充氧性能差等问题。此外，上述填料均需安装在辅助支架上，造成安装更换诸多不便，使工程投资和运转费用相对提高。

（2）悬挂式填料包括软性、半软性及组合填料。

①软性填料主要以软性纤维填料为代表。软性填料的基本结构是在一根中心绳索上系扎软性纤维束，在安装时需要固定在辅助支架上，它克服了蜂窝填料的某些弊端。软性填料的空隙可变性避免了堵塞现象；纤维丝的数量很多，从而具有巨大的理论比表面积（2470m²/m³），造价低廉、加工方便。但软性填料一般在使用1年后就会出现纤维束结团的现象。随着时间的推移，结团现象将越来越严重。

 

软性填料

 

②半软性填料是由北京纺织科学研究院在20世纪80年代开发的，它是由填料单片、塑料套管和中心绳三部分组成，所有组成部分均采用耐酸、耐碱、耐老化性能较好的低密度聚乙烯为原料。经熔融注塑成由中心孔向外放射的形状，针刺状的圆形单片是半软性填料的主体，由中心绳依次穿过个单片的中心孔，单片间嵌套塑料管以固定片距串连成所需的长度。半软性填料具有特殊的结构和水力性能，孔隙率大（大于60%），流阻小，而且当水流通过填料层时可产生明显的湍流流态，提高水与生物膜的接触效率，增大了去除污染物的能力。该填料由一定的刚性和柔性，具有较强的重新布水、布气能力。对于鼓风曝气中的大气泡供气而言，它具有多层次、反复切割气泡供气而言，从而提供了氧的转移率。比表面积大（可达到130m²/m³），为微生物的生长提供了充足的空间。具由传质效率高、节能、不易堵塞、耐腐蚀、耐老化等特点。

 

半软性填料

 

③组合填料集中了软性填料及半软性填料的结构特点，填料单兀中间是一个尺寸较小的半软性填料，周围连接软化纤维束。这类填料大多是在中心环的结构和纤维束的数量上有所不同，主要有组合式双环填料和组合式多孔环填料等。

组合式双环填料，以塑料环作为骨架，中间是一个尺寸比较小的半软性填料，外围连接软化的纤维束，维纶丝紧绷在塑料环上。在污水中丝束分散均匀，易挂膜、脱膜，对污水浓度变化适应性好。

组合式多孔环填料的塑料环片四周均匀布置了40个方孔，方孔有8束维纶醛化丝均布在四周，呈放射状。纤维束丝串通8个方型孔，非常牢固。

组合填料综合了软性填料易挂膜，半软性填料不易缠结、堵塞的优点，克服了半软性填料难挂膜的缺点，因而广泛应用与接触氧化法处理各种废水。

 

组合填料

 

（3）悬浮型填料

悬浮型填料的开发是当前国内外针对填料的不足，由生物流化床工艺引发而来的一个新的研究方向。这种填料密度接近于水，无需固定支架，在池中可随曝气搅拌悬浮于水中并全池均匀流化，能耗较低，是一种很有发展前途的填料。工程中应用较多的悬浮式填料主要有多面空心球填料、内置式悬浮球填料、Kaldnes悬浮填料和Natrix悬浮填料等。

①多面空心球填料  在球中部沿整个周长有一道加固环，环的上、下各有十二片球瓣，球瓣开孔成网片状或不开孔，沿中心轴呈放射状布置。

②内置式悬浮球填料  由网格球形壳体与内置载体两部分组成。壳体由高分子聚合物注塑而成，球面呈网格状。内置载体材料有醛化维纶扮及扣乙烯扁扮等，前者是在壳体内设一轴杆，轴杆上有两个塑料扣，每个扣上固定有6束醛化维纶丝，纤维丝在水体中能随水流自由摆动；后者是以聚乙烯为原料拉成薄扁扮后呈刨花状成团填入壳体。网格孔大小适中，既有一定的机械强度，又不致被脱落生物膜堵塞。

③Kaldnes悬浮填料  由聚乙烯材料制成，在水中自由漂动。在悬浮填料长有生物膜的情况下，其密度接近于1g/cm³。悬浮填料反应器内zui大填充率可达67%，其有效生物膜面积可达350m²/m³。

④Natrix悬浮填料  由锥型件组装而成，将较小或较大的聚乙烯片（通常为6大6小）组装在一起，在每个端部用箍固定成圆柱型。直径为31mm或35mm，长31 mm。采用高密度聚乙烯和碳酸钙为原料通过灌注、压制而成。其密度大于水。1m³直径为31~35mm的Natrix填料一般可容纳23000~25000个填料元件。

悬浮填料具有全立体结构，直接投放，无须固定的特点，应用在兼氧-好氧工艺中不仅可取得90%以上的COD去除率，而且脱氮效果也很好，剩余污泥少，使用寿命长。由于其比表面积相对较大，因而可使微生物与有机底物有更多的接触机会，使水体中的溶解氧分布更均匀，易挂膜，不堵塞。但需在池体中进、出水口处或是在距进、出水口一定距离处用绳网或不锈钢网自上而下挡住悬浮填料，以免堵塞进、出水口，防止填料流失。

 

悬浮型填料