生物膜填料的種類及分類方法繁多,用于充填接觸氧化反應器的填料,按照載體的材料分類,大致可分為固定型填料、軟性填料、半軟性填料及復合填料等懸掛式填料和懸浮型填料。
(1)固定式填料主要包括蜂窩狀和波紋板狀等硬性填料。
蜂窩狀填料 波紋板狀填料
生物接觸氧化池較多采用固定填料,經生產運行數(shù)據表明:其一,反應池中有較高的生物濃度和生物活性,可有效去除廢水中的有機污染物質,對COD的去除率可達到85%~90%;其二,體積負荷相對于活性污泥法提高,處理時間短,可減少反應器容積;其三,與活性污泥法相比較,其動力效率提高30%左右;其四,克服了活性污泥法中污泥膨脹的缺點,產泥量低等。
但是由于固定式填料比表面積小、生物膜量少,且表面光滑,生物膜易脫落,致使這些填料在使用中常會遇到堵塞、結團、布氣布水不均勻、充氧性能差等問題。此外,上述填料均需安裝在輔助支架上,造成安裝更換諸多不便,使工程投資和運轉費用相對提高。
(2)懸掛式填料包括軟性、半軟性及組合填料。
①軟性填料主要以軟性纖維填料為代表。軟性填料的基本結構是在一根中心繩索上系扎軟性纖維束,在安裝時需要固定在輔助支架上,它克服了蜂窩填料的某些弊端。軟性填料的空隙可變性避免了堵塞現(xiàn)象;纖維絲的數(shù)量很多,從而具有巨大的理論比表面積(2470m2/m3),造價低廉、加工方便。但軟性填料一般在使用1年后就會出現(xiàn)纖維束結團的現(xiàn)象。隨著時間的推移,結團現(xiàn)象將越來越嚴重。
軟性填料
②半軟性填料是由北京紡織科學研究院在20世紀80年代開發(fā)的,它是由填料單片、塑料套管和中心繩三部分組成,所有組成部分均采用耐酸、耐堿、耐老化性能較好的低密度聚乙烯為原料。經熔融注塑成由中心孔向外放射的形狀,針刺狀的圓形單片是半軟性填料的主體,由中心繩依次穿過個單片的中心孔,單片間嵌套塑料管以固定片距串連成所需的長度。半軟性填料具有特殊的結構和水力性能,孔隙率大(大于60%),流阻小,而且當水流通過填料層時可產生明顯的湍流流態(tài),提高水與生物膜的接觸效率,增大了去除污染物的能力。該填料由一定的剛性和柔性,具有較強的重新布水、布氣能力。對于鼓風曝氣中的大氣泡供氣而言,它具有多層次、反復切割氣泡供氣而言,從而提供了氧的轉移率。比表面積大(可達到130m2/m3),為微生物的生長提供了充足的空間。具由傳質效率高、節(jié)能、不易堵塞、耐腐蝕、耐老化等特點。
半軟性填料
③組合填料集中了軟性填料及半軟性填料的結構特點,填料單兀中間是一個尺寸較小的半軟性填料,周圍連接軟化纖維束。這類填料大多是在中心環(huán)的結構和纖維束的數(shù)量上有所不同,主要有組合式雙環(huán)填料和組合式多孔環(huán)填料等。
組合式雙環(huán)填料,以塑料環(huán)作為骨架,中間是一個尺寸比較小的半軟性填料,外圍連接軟化的纖維束,維綸絲緊繃在塑料環(huán)上。在污水中絲束分散均勻,易掛膜、脫膜,對污水濃度變化適應性好。
組合式多孔環(huán)填料的塑料環(huán)片四周均勻布置了40個方孔,方孔有8束維綸醛化絲均布在四周,呈放射狀。纖維束絲串通8個方型孔,非常牢固。
組合填料綜合了軟性填料易掛膜,半軟性填料不易纏結、堵塞的優(yōu)點,克服了半軟性填料難掛膜的缺點,因而廣泛應用與接觸氧化法處理各種廢水。
組合填料
(3)懸浮型填料
懸浮型填料的開發(fā)是當前國內外針對填料的不足,由生物流化床工藝引發(fā)而來的一個新的研究方向。這種填料密度接近于水,無需固定支架,在池中可隨曝氣攪拌懸浮于水中并全池均勻流化,能耗較低,是一種很有發(fā)展前途的填料。工程中應用較多的懸浮式填料主要有多面空心球填料、內置式懸浮球填料、Kaldnes懸浮填料和Natrix懸浮填料等。
①多面空心球填料 在球中部沿整個周長有一道加固環(huán),環(huán)的上、下各有十二片球瓣,球瓣開孔成網片狀或不開孔,沿中心軸呈放射狀布置。
②內置式懸浮球填料 由網格球形殼體與內置載體兩部分組成。殼體由高分子聚合物注塑而成,球面呈網格狀。內置載體材料有醛化維綸扮及扣乙烯扁扮等,前者是在殼體內設一軸桿,軸桿上有兩個塑料扣,每個扣上固定有6束醛化維綸絲,纖維絲在水體中能隨水流自由擺動;后者是以聚乙烯為原料拉成薄扁扮后呈刨花狀成團填入殼體。網格孔大小適中,既有一定的機械強度,又不致被脫落生物膜堵塞。
③Kaldnes懸浮填料 由聚乙烯材料制成,在水中自由漂動。在懸浮填料長有生物膜的情況下,其密度接近于1g/cm3。懸浮填料反應器內zui大填充率可達67%,其有效生物膜面積可達350m2/m3。
④Natrix懸浮填料 由錐型件組裝而成,將較小或較大的聚乙烯片(通常為6大6?。┙M裝在一起,在每個端部用箍固定成圓柱型。直徑為31mm或35mm,長31 mm。采用高密度聚乙烯和碳酸鈣為原料通過灌注、壓制而成。其密度大于水。1m3直徑為31~35mm的Natrix填料一般可容納23000~25000個填料元件。
懸浮填料具有全立體結構,直接投放,無須固定的特點,應用在兼氧-好氧工藝中不僅可取得90%以上的COD去除率,而且脫氮效果也很好,剩余污泥少,使用壽命長。由于其比表面積相對較大,因而可使微生物與有機底物有更多的接觸機會,使水體中的溶解氧分布更均勻,易掛膜,不堵塞。但需在池體中進、出水口處或是在距進、出水口一定距離處用繩網或不銹鋼網自上而下?lián)踝腋√盍希悦舛氯M、出水口,防止填料流失。
懸浮型填料