生物接触氧化填料的发展沿革

十九世纪末和二十世纪初，Waring、Ditter等人先后以碎石、炉渣为填料进行了生物接触氧化法的试验。其后德国的We Jgand以烧结渣位填料发明了旋转生物接触器，20世纪20年代，德国的Bach和美国的Buswell又对生物接触氧化法进行了应用试验，得出BOD去除率zui高为69%，低的只有28%，效果非常不理想。到20世纪50年代以前，生产中采用的生物膜法处理构筑物仍是以碎石为填料，碎石比表面积小，占地面积大，卫生状况也不够好。由于早期的生物填料存在的这种缺陷，使生物膜法处理废水的技术未能进一步推广应用。

从20世纪60年代起，日人関川等人研究根据膨胀状态的活性污泥，其生物活性仍很正常这一现象，考虑将活性污泥加以固定，因此又注意到接触氧化法，开发了固定活性污泥（FAS Fixed activated sludge）法。这种方法的实质是在曝气池内填充由聚乙烯制成的网络，用于处理生活污水、食品工业废水、石油化工废水取得非常良好的效果，其缺点是生物膜大量脱落，网格间隙堵塞。处理水质迅速极度恶化。在这个时期日本人津田等人进行了一系列的试验研究工作，在填料的空隙率，排列方式及其他方面做了某些改进，虽然如此，当时的接触氧化法仍然不能与活性污泥法甚至于生物滤池相比拟。

由于塑料工业的迅速发展，大大地改进了填料的性能，推进了接触氧化的发展。20世纪60年代末期，日本专家小岛贞男用以蜂窝状填料充填的接触氧化槽处理已被污染的多摩川河水，取得了非常良好的效果。小岛贞男的工作与前人的工作不同处主要在于他使用的不产生堵塞现象的填料，而前人则多使用悬浮物截留能力高的填料。

20世纪70年代以来，随着塑料工业的发展，塑料填料在接触氧化池中逐渐被采用。zui为典型的是以蜂窝填料为代表的硬性填料。但在长期的使用过程中，蜂窝填料逐渐暴露出许多弊端：比表面积较小，生物膜量少；填料表面光滑，不易挂膜；水和气在填料内横向不能流通，造成布水布气不均；易堵塞。

20世纪80年代开始出现的软性填料，克服了蜂窝填料的不足，软性填料之间的空隙可以随着水和气的流动而变化，避免了堵塞现象；组成这种填料的纤维丝具有很大的比表面积，相对容易挂膜；软性填料加工方便，造价低。因此，当时看来具有很高的推广价值并得到了广泛应用。上海石化总厂涤纶厂采用装有这种软性填料的接触氧化工艺处理污水，容积负荷达到3.28kgCOD_Cr/m³，COD_Cr去除率为80%，BOD₅去除率为80%~90%。但软性填料在长时间使用之后易出现结团现象，降低了填料的实际使用面积，并且在结团区的中心易形成较大的厌氧区，影响了处理效果。因此这种填料的使用寿命较短，一般为两年左右。为克服软性填料的不足，随后出现了半软性填料、组合填料、弹性立体填料、悬浮型填料、固定化微生物型填料等多种的生物填料。

综上所述，生物膜工艺的演变过程，实际上是一个填料特性不断完善的过程。从开始的砂石等天然填料发展到目前人工合成材料填料，人们不断完善了生物膜法废水处理技术，并使其优点进一步得到发挥。随着生物膜法应用范围的不断扩大，国内外水处理工作者不断研制、开发、生产和应用各种填料，为丰富填料类别、促进填料技术的发展方面作了大量工作。据估计我国每年需要消耗的填料已达15~20万m³，随着我国经济的持续高速发展和对环保事业的日益重视，各种新型填料在废水生物膜处理工艺中必将发挥更加广泛的应用。