水处理曝气生物滤池中填料的选择和研究

王彦平

摘 要：曝气生物滤池是将生物氧化、生物絮凝、生物吸附过滤结合在一起，之后通过冲洗和再生环节，然后经过滤池周期性的运动从而净化水质，对污水进行相应的处理。生物滤池是整个系统的核心，是对污水进行处理的关键环节。生物滤池中最主要的是滤料中生物菌群的生长，所以对滤池进行调料的工作十分重要，是整个技术的关键和核心，稍有不慎就会影响污水处理的效果。本文主要对滤池填料的过程进行研究，以其优化填料的选择和进行过程，提高水处理的效果。

关键词：曝气；生物滤池；填料；材质；形式

填料的选择是滤池设计和出水水质的关键因素；填料的类型、粒径、密度、高度对曝气生物滤池的效能有重要影响。填料的特性主要取决于材料自身的特点。根据污水处理的实际需要以及生物滤池自身的特点，填料的结构形式应具有比表面积大、空隙率高、硬度高、有布水布气和切割气泡的功能。同时填料的分子结构要稳定、具有耐腐蚀性的特点等。

1 曝气生物滤池对填料的要求

对于曝气生物滤池而言，由于冲洗时强度高，水流阻力大，对滤料的选择一般选用水力性能良好的粒状滤料，粒状滤料又分为规则和不规则两种。对于滤料的材质，主要有塑料、砂、褐煤、沸石、炉渣、活性炭、焦炭、陶粒和火山岩等。对于各种滤料用于工程实践的研究，国内一直在进行，生物濾料具有特殊的要求，应符合一定的标准和规范。

1.1 比表面积大

由于生物滤池自身的特点，要求填料的比面积大，具体来讲就是比表面积大、开孔空隙率高的多孔惰性滤料。这样的填料有利于生物菌群的生长，同时有利于保持一定数量的微生物量，便于微生物群的代谢以及废物的传输。要符合这些要求，表面粗糙、多孔的填料挂膜较快是十分理想的选择。同时为了微生物的附着和固定，填料还要具有电荷和亲水属性。

1.2 物理特征和机械性能适于反冲洗

生物滤池是一个不断循环的过程，所以填料要具有反冲洗的特性，填料的密度直接影响着反冲洗的性能，密度太大或是太小对反冲洗都不利，所以要注意填料的密度。一般来讲，填料应具有一定的机械强度，这是因为在生物滤池中会不断受到磨损，太容易磨损会导致填料的作用和性能下降。所以应该选择较好的硬度，这样的填料不会因为长时间使用发生变形。最后滤料还要具有一定的耐腐蚀性，符合长期使用的标准。

滤料具有一定的空隙率及粗糙度有利于微生物的附着、生长，这样才能保证固着微生物的量，防止微生物的脱落，保证生物滤池对微生物量的要求，确保净水效果达到预期的目标。

1.3 化学生物稳定性好

生物膜在生物滤池中不断进行代谢，代谢过程会产生许多代谢物，这些代谢物成分比较复杂，有可能会对滤料产生腐蚀作用，进而影响净水的效果，所以生物滤料要具有耐腐蚀性的特点，必须具有一定的化学稳定性和抗腐蚀性，否则有可能造成二次污染。

2 填料对曝气生物滤池发展的影响

填料作为曝气生物滤池的核心组成部分，对生物滤池的作用具有直接的影响，甚至会影响到整个污水的处理过程。曝气生物滤池根据进化出现了3种，分别是BIOCARBONE、BIOFOR和BIOSTYR，三种都具有自身的特点，采用的填料各不相同。BIOCARBONE采用的是石英砂粒；BIOFOR采用的是轻质陶粒；BIOSTYR采用的则是密度比水小的聚苯乙烯球形颗粒。石英砂粒由于密度大、比表面积、孔隙率小，这些特点决定了滤池的负荷低，净水效果差。轻质陶粒和聚苯乙烯作填料时，由于密度小、比表面积、孔隙率大、生物量大，因此滤池负荷较大，水头损失较小。后两种是目前最常用的，比第一种具有明显的优越性，但是成本稍微要高。

3 曝气生物滤池填料存在问题及发展方向

3.1 工艺应用过程中出现的填料问题

（1）填料粒径不均匀，破碎的填料或小填料比较多。造成反冲洗困难，填料有效空间过小，填料层外孔隙被占用，影响生物膜的正常生长，也造成污水在填料中的实际停留接触时间缩短，从而影响处理效果。

（2）填料堆积容重。填料堆积容重过大固然不好，但由于填料加工过程不同，有些填料是用天然页岩等材料制成的，导致填料堆积容重过轻；烧制填料烧制所用成孔剂用量过多，温度控制不当也会造成填料堆积容重过轻。

这类填料应控制填料堆积容重，使其不因反冲洗而流失，控制其破碎磨损率及筒压强度使其不易破碎磨损。针对烧制填料应控制烧结温度和成孔剂的添加量，以保证产品质量，使用单位应加强对每批次产品的到货质量控制。作为辅助控制，应在反冲洗排水渠前端设置栅形紊流挡板，以防止填料流失。通常曝气生物滤池设计填料装填高度都达3m以上，有的工程填料装填高度甚至达到4m以上，滤池的流态又以上向流居多，装填高度过高加大了滤池反冲洗的难度。而据有关文献报道，碳化滤池对有机物的截留和降解最主要集中在填料层下部2m以下的空间，而曝气生物滤池又以碳化滤池（以去除BOD为主要处理目的，通常用于一级生物滤池）截污最多，反冲洗最为困难，所以碳化滤池的填料装填高度不宜设置得过高。而硝化滤池因滤池进水悬浮物浓度已经比较低，反冲洗比较容易，填料装填高度则不必过低。

3.2 曝气生物滤池填料的发展方向

（1）研究填料对污染物去除的影响及污染物去除机制。生物滤池内部的代谢以及污染问题没有得到完全的研究，许多问题有待进一步明确。

（2）开发以天然材料为主要成分的无机填料，如轻质陶粒的研究开发。以天然材料为原料的无机填料可以克服合成的高分子填料与微生物之间相容性较差的问题，但是强度和密度的问题尚无有效的克服手段。

（3）寻求改善填料性能的工艺和方法需要进一步改进。

（4）利用污染环境的废弃物如粉煤灰、污泥等开发新型填料的生产工艺和方法方面的研究。

（5）制定适于曝气生物滤池的填料标准有待进一步完善。

参考文献

[1]朱乐辉.污水处理新工艺——曝气生物滤池[J].世界环境，2000，（1）：34-37.

[2]张忠波，陈吕军，胡纪萃.新型曝气生物滤池-Biostyr[J].给水排水，2000，26（6）：15-19.