斜管填料：水处理填料的进展及研究进展

摘要：填料是水处理中的核心技术之一，在水处理中有着广泛的应用，无论是好氧、兼氧还是厌氧处理过程中，填料都发挥着重要的作用。综述了水处理领域填料的发展现状及其优缺点，介绍了填料在反应器中所起的作用，展现了微生物与填料的结合及填料性质对生物膜附着影响等方面的研究成果。同时，探讨了今后填料研究的发展方向。 　　 关键词：水处理填料；微生物；发展趋势 　　 用于水处理过程的填料，通常是为生物膜提供附着生长、固定的表面材料（或滤料、载体）。填料是生物膜法水处理工艺的技术核心，是生物池中微生物量、微生物种类、微生物活性以及微生物新陈代谢过程所需物质的传递介质，填料关系着微生物栖息、生长和繁殖。填料对生物膜法的性能特征以及工艺发展具有重要的影响。因此，填料质量的优劣直接影响着生物膜法水处理工艺的效能。因填料在水处理领域独特的性能，国内外的水处理工作者一直不断地研制、开发、生产和应用各种不同类型的填料。填料种类繁多，填料的材质、结构、性能等直接影响着水处理效果。 　　 从生物膜反应器的工艺要求进行分析，理想的生物膜提料应具备以下特性： 　　 （1）良好的水力学特征：填料的水力学特征包括比表面积、孔隙率、形状尺寸和填充度。较大的表面积是反应器保持高浓度生物量的首要条件，而生物量是影响反应器处理效果的主要因素。因此，填料的比表面积是影响生物膜法处理效果的首要因素。大的比表面积有利于微生物生长。但是，比表面积越大，流经填料内的水流阻力也越大，能耗随之增加。填料的孔隙率决定了废水的有效停留时间。孔隙率越大，废水的实际停留时间越长，其容积利用率越高，水流阻力越小，从而减少反应器堵塞和短流的可能性，同时填料用量减少，基建投资降低。但是，孔隙率越高，比表面积和机械强度就越小，反应器出水中的悬浮物浓度也就越高。 　　 （2）良好的稳定性：生物膜反应器从启动到运行需要较长时间，如果载体本身不具有一定的机械强度，那么在反应器运行过程中势必引起不同程度的破损而丧失其功能，这将使得生物膜反应器中所持有的生物量呈不规律变化。在污水处理中，其直接导致了出水水质的扰动。因此，要求填料有足够的机械强度，且本身质轻，能抵抗废水和微生物的侵蚀。不溶出有害物质而引起二次污染，不含对微生物有影响的物质。 　　 （3）较好的生物膜附着性：生物膜在填料上的附着性主要取决于填料的物理因素和化学因素。物理因素包括填料的表面粗糙度和表面空隙。粗糙度越大，挂膜越快。填料表面的空隙也影响生物膜的附着性，较小的孔隙具有毛细孔保水作用，因而对活动于水中的微生物有较强的持留作用。化学因素包括填料的表面静电作用和亲水性。一般细菌表面都带负电荷，若填料表面的正电位越高，则细菌越易附着于填料上生长形成生物膜。只有当填料表面70%以上的孔径处于反应器内最大微生物尺寸的1～5倍范围内时，才能获得最大的生物积累。另外，细菌属于亲水性粒子，所以提高填料表面的亲水性可以加快生物膜的形成和附着。 　　 （4）材质轻而机械强度高。 　　 （5）价格低廉，取材方便。填料的费用一般约占生物膜工艺总投资的30%～40%。因此，经济合理地选择填料是非常重要的。 　　 填料的投放量也会影响，反应器的生物量、处理效果。大量的研究表明，填料的投配率应在10%～40%。本研究就不同生物填料的发展现状与存在的问题、发展趋势进行了探讨。