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流化床生物填料

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流化床生物填料

流化床填料在MBBR處理工藝中，反應(yīng)器中填料是其核心部分。填料選擇得當，就可以達到反應(yīng)器高效運行，否則一旦選用了不適宜的填料，可能導致整個處理過程的失敗。流化床生物填料一般應(yīng)滿足下列要求：

（1）良好的水力學特性

填料的水力學特性包括比表面積、空隙率和結(jié)構(gòu)形狀等。填料表面是生物膜形成和固著的部位，較大的比表面積是反應(yīng)器保持高濃度生物量的首要條件，是影響生物膜法處理效果的首要因素。一般來說，大的比表面積是有利的，但比表面積越大，反應(yīng)器越易堵塞，流經(jīng)填料內(nèi)的水流阻力也越大。填料的空隙率越大，其容積利用率越高，水流阻力小，從而減少了反應(yīng)器堵塞和短流的可能性，同時，填料用量減少，基建投資降低。但是空隙率越高，比表面積和機械強度就越小，填料的結(jié)構(gòu)形狀不僅影響筆表面積和空隙率，而且會影響填料之間的水流流態(tài)，進而影響廢水與生物膜之間的傳質(zhì)和生物膜的更新。填料的形狀也影響水力學特性，選擇填料的形狀時應(yīng)注意幾個方面的因素：對固定化微生物有較好的保護作用，具有較好的傳質(zhì)特性，減少反應(yīng)器的運行能耗。

（2）機械強度

在大多數(shù)生物過程中都存在著不同強度的水力剪切作用以及填料之間的摩擦碰撞過程，特別是MBBR中，這些作用更為明顯。因此作為生物膜填料必須具有與所使用生物技術(shù)相應(yīng)的機械強度，如果生物膜填料本身不具有一定的機械強度，那末在其運行過程中勢必引起不同程度的破損。這將使得生物膜反應(yīng)器中所持有的生物量呈不規(guī)律變化，導致出水水質(zhì)的波動。

（3）穩(wěn)定性

填料必須具有較好的生物、化學及熱力學穩(wěn)定性，這樣才能使得填料本身不參與系統(tǒng)內(nèi)生物化學反應(yīng)。生物膜在代謝過程中會產(chǎn)生各種各樣的代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物有些會對填料產(chǎn)生腐蝕作用。在實際應(yīng)用中，填料應(yīng)具有惰性，不參與生物膜的生物化學反應(yīng)。填料本身是不可生物降解的，對環(huán)境中所發(fā)生的化學反應(yīng)表現(xiàn)出大的惰性，對環(huán)境具有抗腐蝕能力。同時，生物膜填料應(yīng)對周圍溫度變化產(chǎn)生惰性，在溫度變化時不發(fā)生反應(yīng)和變形。

（4）生物膜的附著性

生物膜在填料上的附著性取決于填料表面的物理化學特性。

首先是填料表面的孔隙度及粗糙度大小，表面粗糙度的大小決定著能否快速形成生物膜，粗糙度越大，掛膜越快。填料表面的孔隙大小也影響生物膜的附著性，較小的孔隙對微生物具有較強的持留作用，只有當填料表面70%以上的孔徑大小分布處于反應(yīng)器內(nèi)大微生物尺寸的1~5倍范圍內(nèi)時，才能獲得大生物積累。

其次是填料的表面靜電作用和親水性。微生物在其生存環(huán)境的pH值條件下，一般帶有負電荷，載體表面若帶有正電荷將有利于生物固定過程的進行。根據(jù)物理化學中體系自由能小原則，親水性微生物易于在親水性填料表面附著，而疏水性填料有利于疏水性微生物在其表面的固定，填料表面的親疏水性及電性可以通過對填料表面的改性來完成，或直接在填料原料加工過程中得以實現(xiàn)。

（5）比重適中

填料的比重與水比值宜接近于1。MBBR工藝要求附著有生物膜的填料在曝氣條件下能隨水流一起動，所以要求其比重與水接近。