概述
生物膜法是使微生物附著在載體表面，污水在流經附著在載體表面微生膜的過程中，通過有機物的吸附、氧向生物膜內部的擴散以及在膜中所發生的生物氧化等染物進行分解。
生物膜法具有諸多的特點：利于細胞分離；反應器中可達到較高的細胞濃度；通過優化載體體積特征，可以達到微生物最大活性；提供了在同一反應器中同時固定不同種微生物的可能性；處理效率高，耐沖擊負荷，體積小，便于運行管理，困擾活性污泥法的污泥膨脹問題得以消除，可以維持較高的污泥齡，具有較高的微生物量，水力停留時間短等優點。由于微生物被固定在載體上，硝化菌等增殖速度慢的微生物也可能生長繁殖。生物膜的生物相是相當豐富的，形成了由細菌、真菌等一系列微生物群體所組成的較為穩定的生態體系。生物膜法污水處理系統關鍵構成是生物體的載體—填料。生物填料的發展從過去的天然砂石到目前的高分子有機材料。目前常用的有機合成填料主要有：軟性填料、半軟性填料、彈性填料、蜂窩狀填料。由于上述有些填料存在掛膜量少、使用壽命短，有機物的處理效率低等缺點。嚴重的制約了生物填料在水處理工程中的應用。因此開發新型填料，考察其在水處理中的應用前景是當前生物膜應用研究的熱點問題。
高密度懸浮生物填料是以聚氨脂高分子聚合物為主，并填加如透水性、親水性、阻燃性、耐熱性抗凍性、抗腐蝕、抗老化等不同助劑，聚合融合后形成由微漁網狀相互連接成型的多孔網狀整體結構型方塊填料。經清華大學水污染控制設備質量監督檢驗中心對其進行了掛膜和處理效果實驗，結論是“該懸浮生物填料具有良好的掛膜特性。在反應器中設置懸浮生物填料，可明顯提高生物量，并取得良好的高濃度COD去除效果。”
特點
• 價格低廉
• 安裝方便
• 使用壽命長
• 耐負荷沖擊
• 不堵塞
• 比表面積大
• 生物膜
• 易生易落
• 處理效果好
規格與技術特性
懸浮生物填料是新開發出的與以往載體截然不同，且最具實效功能的微生物載體。它是由聚合融合后形成微漁網狀相互連接成型的多孔網狀整體結構型方塊填料。
1、規格型號
懸浮生物填料的命名和型號用字母與阿拉伯數字表示。
表1 生物填料規格
|
型號 |
斷面尺寸（mm） |
孔隙率（%） |
填料比表面積（m³/m²） |
實用壽命（n） |
|
Hm-1 |
50×50×2-5 |
90-98 |
390-412 |
10-15 |
注：生物填料長度可根據用戶要求生產。
2、生物填料物理測試技術特征
表2 生物填料測試結果對照表
|
序號 |
項目 |
單位 |
標準要求 |
實測結果 |
單項評定 |
材質 |
|
1 |
單位體積質量 |
Kg/m³ |
23（±0.5） |
23.1 |
合格 |
聚氧酯 |
|
2 |
理論比表面積 |
m³/m³ |
≥385 |
412 |
合格 |
|
|
3 |
生物負載量 |
g/升 |
≥20 |
25 |
合格 |
|
|
4 |
比重 |
Kg/m³ |
≥1000 |
1010 |
合格 |
|
|
5 |
空隙率 |
% |
≥90% |
98.2 |
合格 |
|
|
6 |
堆積密度 |
n/m³ |
83300 |
83300 |
合格 |
|
注：壓縮強度指縱向壓縮變形50%時的壓強值（在水中，其壓縮比約只有空氣中的1/40）。
生物填料與其它生物填料的技術比較
（1）從結構特點分析：生物填料由于其交插螺旋網狀特點，可使污水、空氣和生物膜得到充分混滲接觸交換，生物膜不僅能大量地在絲條上均勻坐床，保持良好的活性，而且在運行過程中氣體在三維流動的污水帶動下，互相碰撞并被螺旋網不斷切割形成微氣泡，增加了氧的利用率，可減少曝氣量。同時可使生物膜有良好的新陳代謝作用，不致粘連結團。因此它具有氣泡切割能力強、空間體積利用率大、無死區等特點，而且起到一定的過濾效果，是當前國內污水處理行業中性能指標較好使用壽命長的填料。
（2）該填料在經實踐證明：在處理高濃度污水處有著較好的效果。而且比一般填料可以節省三分之一的地方，舉例ⅹ污水廠生化池設計需要90立方米有效面積，如配用生物填料只需設計60立方米即可。
（3）從安裝方式上與懸掛型填料比較：生物填料安裝方便，只需將其放在底部的固定格柵支架上，裝取都為整體式。并可隨著水的性質與濃度及好氧、兼氧、厭氧等工藝不同，而采用相應不同的密度填料。懸掛型填料必須上下固定或裝入籠形框架內，安裝和取出十分不方便。填料與支架的磨擦以及被風吹動后中心繩擺動互相纏繞，致使其斷裂倒塌，這是至今懸掛型填料刻意要求解決的問題。因此其壽命短。要求更新快，故運行更新費用高，工作量大。
（4）與懸浮型填料相比：生物填料不需用繩網攔截和分割池體，只需上下格柵固定即可。重要的是解決了其它填料掛膜難等問題，比如SQC 型絲狀填料其為輻射狀的直線絲條定位在繩索上，絲條之間并未粘連，不僅掛膜量少，而且掛膜困難。另外懸浮填料共同的特點是易被鼓風吹起而堆積到一處形成死水區。取出時需用爪籬將數量眾多的球體撈出，工作量大。特別在埋地式設備中，很難從人孔中取出。
表3 生物填料與其它填料技術比較對照表
填料名稱
項目 |
整體型 |
懸浮型 |
懸掛型 |
|
生物填料 |
蜂窩管TSE |
TX型 |
TQ型 |
SQC型 |
TA-II型 |
TP型 |
TH型 |
|
比表面積（m³/m³） |
400-450 |
74-100 |
278 |
236 |
130-150 |
20.4-16 |
12 |
2360° |
|
空隙率（%） |
≥90% |
99-98 |
96.6 |
90.4 |
97 |
98 |
98 |
97 |
|
成品質量（kg/m³） |
23-26 |
45-38 |
7.6 |
10.7 |
15-45 |
3.7-2.8 |
3-3.5 |
3.5-4.5 |
|
掛膜重量（kg/m³） |
≤1000 |
/ |
/ |
/ |
/ |
60-55 |
15-40 |
38.5-50 |
|
填充率（%） |
50-60 |
50-70 |
60-80 |
70 |
70 |
100 |
100 |
100 |
|
COD去除率（%） |
80-95 |
/ |
74-78 |
/ |
/ |
80-90 |
56-64 |
80-85 |
|
BOD去除率（%） |
80-95 |
/ |
92-97 |
/ |
/ |
85-95 |
72-77 |
88-92 |
|
氣水比 |
8:1-12:1 |
/ |
6:1-15:1 |
/ |
/ |
10:1-14:1 |
10:1-15:1 |
25:1-30:1 |
|
安裝條件 |
整體 |
整體 |
懸浮 |
懸浮 |
懸浮 |
吊裝 |
吊裝 |
吊裝 |
|
支架形式 |
平格柵 |
平格柵 |
繩網 |
繩網 |
繩網 |
框架或上下固定 |
框架 |
框架 |
生物填料的安裝
（1）由于生物填料：是整體式安裝、具有安裝方便、快捷，從不需要入池檢修，填料安裝正體結構形好。安裝填料的反應容器中，需要在上下部設置格柵，格柵用以支承填料及填料上附著的生物膜的重量。由于華美生物填料單塊截面積較小，玻璃鋼格柵間隙可采用38.5×38.5mm，一般采用角鋼或采用槽鋼框架+玻璃鋼格柵，采用環氧樹脂漆或瀝青漆防腐。在制作格柵支架時，支架的強度應能滿足生物填料所附著的全部生物膜的重量，并應大于安裝時工人踩踏的重量。
（2）生物填料的孔徑在訂貨時向廠家明確：廠家可根據用戶需要生產所需孔徑生產。填料安裝時，根據反應容器池型，順序垂直碼放，填料塊與塊之間應互相擠緊，以防止填料在水流沖動。
（3）設計注意事項：每使用立方生物填料需加入50*50mm 的鮑爾環作為透氣填充輔助料。
應用
