生物废水处理中几种生物载体的研究与应用现状

梅晶

中图分类号：X7 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）03-0274-02

在生物膜法中，废水处理的核心技术之一是载体。微生物主要的生存场所就是载体表面，载体的理化性质会影响生物膜的构成和形状、水气分布、氧利用率等。从20世纪70年代开始，生物载体就已经成为科研工作者的主要研究对象，不断的进行着改进和研发，推动着生物膜法一直不断发展。目前常用的生物载体是蜂窝填料、软性填料、半软性填料等固定型填料和悬挂型填料，但在使用中常会遇到堵塞、结团、布气布水不均匀等问题，生物处理效果受到了一定程度的影响。且它们均需安装在辅助支架上，给工艺维护带来不便。

悬浮填料的比表面积大、耐腐蚀、寿命长、质量轻，解决了传统填料存在的问题，成为近年来填料科研的重要突破口。

一、固定填料

固定式填料材质主要为有机高分子化合物，形式主要为波纹板和蜂窝状。主要用于印染、纺织、化肥、化工等行业，其中使用最多的就是生物塔滤。在不发生堵塞时这种填料处理效果较稳定[1]，拥有很长的使用寿命，一般为5～8年。但是这种填料对布水、布气均匀性十分敏感，水力条件不好时会产生脱膜困难的现象，导致堵塞。处理高浓度废水时，蜂窝填料也容易出现堵塞现象，处理效率急剧下降。同时，其造价较高。最近几年几乎不再使用这种产品，一些原有项目也基本使用其它填料改造替代[2]。

一种日本新光尼龙株式会社研发生产的网状蜂窝填料[3]，具有大孔隙率的特点，材料的重量轻，韧性强，耐酸碱腐蚀，具备很高的稳定性。可获得良好稳定的处理水质和良好的SS去除效果。可用于污水的三级处理，出水BOD5可控制在3mg/L以下。

波纹板状填料则以英国的“Flocor”填料和法国的“Cloisonyle”填料为代表[4]。这类填料具有大孔径、不容易出现堵塞、流程长、高处理效率、安装运输方便等优点，但也存在波纹通道内水流动不均，生物膜更新困难等缺陷。

二、悬挂式填料

悬挂式填料经过了逐步改进完善的30年，使用寿命可达到5～10年，造价适中。一般分为软性填料、半软性填料、组合填料和弹性填料等几类。

1.软性填料，理论比表面积大、容易挂膜、成本少、组装容易、不堵塞等。BOD5去除率可达80%～90%。缺点是容易缠结、断丝，而且中心绳容易断。特别在进水化学需氧量高时，纤维丝更容易出现缠结的现象，产生厌氧环境，更易腐蚀损坏且影响出水水质。使用寿命通常为1～2年。

2.半软性填料，主要解决软性填料的堵塞、断丝等问题。它具有较强的再行布水布气能力、挂膜脱膜效果良好、没有堵塞，使用寿命5～10年。缺点是比表面积不高，微生物附着性能较差。

3.组合填料，抗酸碱、抗生物降解，比表面积大、生物膜附着性能好，而且具有半软性填料的优点。主要有盾式组合填料[5]、新型组合填料[6]（见图1）。

4.弹性立体填料。使用寿命长、水力性能好，氧传递系数高，材料具有优异的亲水亲和性能并耐腐蚀耐高温，比表面积大，生产速度快，可供应大型工程的需要。弹性填料主要包括YDT、TA、PWT以及自变形弹性立体填料。

三、分散型填料

分散型填料种类很多，主要包括堆积式、悬浮式填料，没有上述填料的安装工作，使用时只需放置于处理装置中就可以，使用方便，而且更换容易，减少了安装及运行操作管理工作量。

1.以粘土为骨料，粉煤灰为掺合料的水处理酶促生物填料[7]， 3d即出现生物膜附着特征。用江西萍乡地区的天然陶土作骨料[8]制备的球形轻质陶粒，也在试验中得到了良好的处理效果。

2.絲瓜络纤维，丝瓜风干后得到的具有密布的网状纤维结构的天然物质[12]，富含纤维素和木质素，如图2。可制备出网状沸石[9]，相比表面积大；可作为细胞固定化的天然载体，固定细菌于纤维表面[10，12]，对染料废水进行脱色处理。

3.贝壳填料（95%的碳酸钙和少量的壳质素）也是一种生物质填料，具有易降解、无毒害、挂膜快、生物亲水亲和性好等特点。

对某些弱酸性废水的处理问题，熊小京[13]等采用贝壳作为生物填料，与陶粒填料的对比试验证明，贝壳填料具有优异的除磷效果，通过生物诱导的化学沉淀除磷，而进水pH越低，除磷效果越好。

4.多孔泡沫填料，以LINPOR工艺的多孔泡沫块式悬浮填料为代表。LINPOR工艺是一种成熟的MBBR工艺，其填料为边长10～15mm的聚氨酯塑料海绵（图3）。

LINPOR填料实际填充率仅为5.5%～6.0%，COD、BOD5去除率接近90%，TN去除率70.3%[14]。大连春柳河污水处理厂[15]原有4组4廊道活性污泥法生化池，改造后日处理量由6万t增加到8万t，出水水质达标。

Comett 等人[16]将LINPOR载体试用在垃圾渗滤液的处理中，并与Kaldnes填料做比较，其氨氮去除率72%、COD去除率47%，Kaldnes氨氮去除率42%、COD去除率39%。实验表明LINPOR载体有更好的氨氮去除效果，更耐冲击负荷。

5.悬浮球填料比表面积大、孔隙率高、亲水亲和力强、化学和生物稳定性能好、耐用、不引起二次污染、管理运转方便等特点。

四、小结

生物载体作为污水处理的核心部分，决定着污水处理系统的处理效率和处理能力，三种填料在各自的发展中都有相应的改进，但易堵塞、生物膜更新困难是固定填料难以改善的问题；悬挂填料将丝状部分不断改进得到比表面积较小的填料种类解决了缠丝、堵结的问题，仍可将COD去除率保持在85%～95%；相较之下分散型填料使用方便，更换容易，减少了安装及运行操作管理工作量，原料多样，成本较低，成为了填料使用和研究的未来趋势。

参考文献

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