几种生物滤池滤料的比较

曝气生物滤池（Biological Aerated Filter）简称BAF，是80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜法污水处理工艺。世界上首座BAF于1981年在法国投产，随后在美国、加拿大、日本等国得到广泛应用。BAF在我国已经得到污水处理行业的认可。大连市马栏河污水处理厂是我国第一个采用BAF工艺的城市污水处理厂，运行结果优于其它工艺。许多科研单位也对曝气生物滤池结构形式、功能、启动和滤料等方面进行了详细的研究，取得了很多成果。

1 BAF滤料的重特性

BAF是一种生物膜法处理工艺， 其中废水净化过程是很复杂的，它包括废水中复杂的传质过程、氧的扩散与吸收、有机物的分解和微生物的新陈代谢等过程。滤池工作时，污水流经滤料表面过程中，通过有机营养物质的吸附、氧向生物膜内部的扩散以及生物膜中所发生的生物氧化等作用，对污染物质进行氧化分解，使污水得以净化。

BAF 的生物降解性能的优劣很大程度上取决于滤料的特性，滤料的研究和开发在BAF工艺中至关重要。作为微生物载体的滤料对水处理效果的影响主要反映在载体的性质，包括载体的比表面积的大小、粒径的大小、表面亲水性及表面电荷、表面粗糙度、载体的密度、堆积密度、孔隙率、强度等。因此滤料的选择不仅决定了可供生物膜生长的比表面积的大小和生物膜量的多少，而且还影响着反应器中的水动力学状态。在正常生长环境下，微生物表面带有负电荷，如果滤料表面带正电荷，这将使微生物在滤料表面附着、固定过程更易进行。滤料表面的粗糙度有利于细菌在其表面附着、固定，粗糙的表面增加了细菌与滤料间的有效接触面积，比表面积形成的孔洞、裂缝等对已附着的细菌起到屏蔽保护，使其免受水力剪切的冲刷作用。因此作为生物膜载体―滤料的各种特性决定了BAF反应器能否高效运行，能否在水处理中得到更广泛的推广与应用。

2 BAF 滤料的研究进展

目前，用于生物滤池的填料，国内外主要有玻璃钢或塑料蜂窝填料、立体波纹填料、软性纤维填料、半软性填料以及不规则状填料等。这些填料往往并不都适合用作BAF的滤料，

玻璃钢和塑料填料表面光滑，生物膜附着力差，易老化，且在实际使用中往往容易产生不同程度填料的堵塞；软性填料中的水流流态不理想，易被生物膜粘结在一起，产生结球现象，使其表面积大为减小，进而在结球的内部产生大庆氧作用，影响处理效果；不规则片状填料水流阻力大，易于引起氧化池堵塞。滤料是曝气生物滤池的关键部分，对曝气生物滤池的功效有直接的影响，同时也影响到曝气生物滤池的结构形式和成本。因此开发出一种适于BAF特点的经济高效滤料，将关系到BAF这种先进工艺的应用推。

目前，BAF所用的滤料，根据其采用原料的不同，可分为无机滤料和有机高分子滤料，常见的无机滤料有陶粒、焦炭、石英砂、活性炭、膨胀硅铝酸盐等，有机高分子滤料有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等。有机高分子滤料与微生物间的相容性较差，所以挂膜时生物量少，易脱落，处理效果并不总是很理想，且价格昂贵。对天然无机滤料的开发是国内外滤料研究的重点。石英砂由于密度大，比表面积小、孔隙率小，当污水流经滤层时阻力很大，生物量少，因此滤池负荷不高，水头损失大，现要应用的不多，火山岩滤料比表面积及孔隙率大、生物量大，因此滤池负荷较大、水头损失较小、取材方便、价格低廉，国内对其研究较多。

对可能作为BAF滤料的泡沫柱状粘土、棱状煅烧粘土、膨胀耐火粘土、粉状燃料灰、老棱状页岩、新棱状页岩和膨胀球形粘土进行了系统的分析，试验结果见研究认为单纯从物理参数，如比表面积、最小流化速度和磨损率上考虑，最适合作BAF滤料的是火山岩滤料，其次是页岩陶粒滤料。

采用火山岩的做为原料开发的曝气生物滤池滤料，因蜂窝状的火山岩，加上粗糙的表面，是该产品的比表较面积大于球形陶粒的十几倍。并且强度高，耐磨损，不会因反冲洗时滤料的相互摩擦产生表层脱落，该滤料给微生物挂膜提供可很好的场所，因此选择滤料应综合考虑微生物附着性和滤料磨损性。

采用火山岩滤料和砂滤料作为BAF滤料处理纺织废水。细胞计数结果表明，火山岩滤料上生长的亚硝化单胞菌和硝化菌的数量分别为3.0×10⁸和2.2×10⁹ CFU/mL，而砂滤料上生长的数量分别是4.5×10⁸和6.5×10⁸ CFU/mL。从硝化菌的数量上看，火山岩滤料上更适宜微生物的硝化作用，另外从对有机物和TKN的去除率上看，以沸石为滤料的BAF的效果要好于以砂为滤料的BAF。采用沸石作为滤料的BAF可使纺织废水的COD去除率达86％～92％，BOD去除率达99％，色度去除率在77％～79％，这是由于火山岩滤料的比表面积大于其它滤料，宜于微生物的附着，且火山岩滤料而适宜环境的硝化菌的大量生长。

 清华大学实验室对不同滤料，如页岩陶粒、粘土陶粒、砂、褐煤、火山岩、炉渣、麦饭石、焦炭等进行了筛选，并与生物活性炭进行了比较（其中褐煤因其机械强度差而被淘汰），认为陶粒、砂子、大同火山岩和麦饭石优于其他几种滤料。清华大学的田文华等的研究表明，用火山岩作为BAF滤料可以有效地去除COD、氨氮和浊度，试验条件下的最佳水力负荷为2.2m/h(水力停留时间为1.4h)，此时对COD、氨氮和浊度的去除率分别为73.9%、88.4%和96.2%，相应的出水平均浓度分别为43.4mg/L、3.5mg/L和3.7NTU，可以达到国家环保总局、天津大学提出的冷却回用水水质建议值(Ⅲ)中相关指标的要求。