概述
生物膜法是使微生物附着在载体表面，污水在流经附着在载体表面微生膜的过程中，通过有机物的吸附、氧向生物膜内部的扩散以及在膜中所发生的生物氧化等染物进行分解。
生物膜法具有诸多的特点：利于细胞分离；反应器中可达到较高的细胞浓度；通过优化载体体积特征，可以达到微生物最大活性；提供了在同一反应器中同时固定不同种微生物的可能性；处理效率高，耐冲击负荷，体积小，便于运行管理，困扰活性污泥法的污泥膨胀问题得以消除，可以维持较高的污泥龄，具有较高的微生物量，水力停留时间短等优点。由于微生物被固定在载体上，硝化菌等增殖速度慢的微生物也可能生长繁殖。生物膜的生物相是相当丰富的，形成了由细菌、真菌等一系列微生物群体所组成的较为稳定的生态体系。生物膜法污水处理系统关键构成是生物体的载体—填料。生物填料的发展从过去的天然砂石到目前的高分子有机材料。目前常用的有机合成填料主要有：软性填料、半软性填料、弹性填料、蜂窝状填料。由于上述有些填料存在挂膜量少、使用寿命短，有机物的处理效率低等缺点。严重的制约了生物填料在水处理工程中的应用。因此开发新型填料，考察其在水处理中的应用前景是当前生物膜应用研究的热点问题。
高密度悬浮生物填料是以聚氨脂高分子聚合物为主，并填加如透水性、亲水性、阻燃性、耐热性抗冻性、抗腐蚀、抗老化等不同助剂，聚合融合后形成由微渔网状相互连接成型的多孔网状整体结构型方块填料。经清华大学水污染控制设备质量监督检验中心对其进行了挂膜和处理效果实验，结论是“该悬浮生物填料具有良好的挂膜特性。在反应器中设置悬浮生物填料，可明显提高生物量，并取得良好的高浓度COD去除效果。”
特点
• 价格低廉
• 安装方便
• 使用寿命长
• 耐负荷冲击
• 不堵塞
• 比表面积大
• 生物膜
• 易生易落
• 处理效果好
规格与技术特性
悬浮生物填料是新开发出的与以往载体截然不同，且最具实效功能的微生物载体。它是由聚合融合后形成微渔网状相互连接成型的多孔网状整体结构型方块填料。
1、规格型号
悬浮生物填料的命名和型号用字母与阿拉伯数字表示。
表1 生物填料规格
|
型号 |
断面尺寸（mm） |
孔隙率（%） |
填料比表面积（m³/m²） |
实用寿命（n） |
|
Hm-1 |
50×50×2-5 |
90-98 |
390-412 |
10-15 |
注：生物填料长度可根据用户要求生产。
2、生物填料物理测试技术特征
表2 生物填料测试结果对照表
|
序号 |
项目 |
单位 |
标准要求 |
实测结果 |
单项评定 |
材质 |
|
1 |
单位体积质量 |
Kg/m³ |
23（±0.5） |
23.1 |
合格 |
聚氧酯 |
|
2 |
理论比表面积 |
m³/m³ |
≥385 |
412 |
合格 |
|
|
3 |
生物负载量 |
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 |
堆积密度 |
n/m³ |
83300 |
83300 |
合格 |
|
注：压缩强度指纵向压缩变形50%时的压强值（在水中，其压缩比约只有空气中的1/40）。
生物填料与其它生物填料的技术比较
（1）从结构特点分析：生物填料由于其交插螺旋网状特点，可使污水、空气和生物膜得到充分混渗接触交换，生物膜不仅能大量地在丝条上均匀坐床，保持良好的活性，而且在运行过程中气体在三维流动的污水带动下，互相碰撞并被螺旋网不断切割形成微气泡，增加了氧的利用率，可减少曝气量。同时可使生物膜有良好的新陈代谢作用，不致粘连结团。因此它具有气泡切割能力强、空间体积利用率大、无死区等特点，而且起到一定的过滤效果，是当前国内污水处理行业中性能指标较好使用寿命长的填料。
（2）该填料在经实践证明：在处理高浓度污水处有着较好的效果。而且比一般填料可以节省三分之一的地方，举例ⅹ污水厂生化池设计需要90立方米有效面积，如配用生物填料只需设计60立方米即可。
（3）从安装方式上与悬挂型填料比较：生物填料安装方便，只需将其放在底部的固定格栅支架上，装取都为整体式。并可随着水的性质与浓度及好氧、兼氧、厌氧等工艺不同，而采用相应不同的密度填料。悬挂型填料必须上下固定或装入笼形框架内，安装和取出十分不方便。填料与支架的磨擦以及被风吹动后中心绳摆动互相缠绕，致使其断裂倒塌，这是至今悬挂型填料刻意要求解决的问题。因此其寿命短。要求更新快，故运行更新费用高，工作量大。
（4）与悬浮型填料相比：生物填料不需用绳网拦截和分割池体，只需上下格栅固定即可。重要的是解决了其它填料挂膜难等问题，比如SQC 型丝状填料其为辐射状的直线丝条定位在绳索上，丝条之间并未粘连，不仅挂膜量少，而且挂膜困难。另外悬浮填料共同的特点是易被鼓风吹起而堆积到一处形成死水区。取出时需用爪篱将数量众多的球体捞出，工作量大。特别在埋地式设备中，很难从人孔中取出。
表3 生物填料与其它填料技术比较对照表
填料名称
项目 |
整体型 |
悬浮型 |
悬挂型 |
|
生物填料 |
蜂窝管TSE |
TX型 |
TQ型 |
SQC型 |
TA-II型 |
TP型 |
TH型 |
|
比表面积（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 |
|
成品质量（kg/m³） |
23-26 |
45-38 |
7.6 |
10.7 |
15-45 |
3.7-2.8 |
3-3.5 |
3.5-4.5 |
|
挂膜重量（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 |
|
气水比 |
8:1-12:1 |
/ |
6:1-15:1 |
/ |
/ |
10:1-14:1 |
10:1-15:1 |
25:1-30:1 |
|
安装条件 |
整体 |
整体 |
悬浮 |
悬浮 |
悬浮 |
吊装 |
吊装 |
吊装 |
|
支架形式 |
平格栅 |
平格栅 |
绳网 |
绳网 |
绳网 |
框架或上下固定 |
框架 |
框架 |
生物填料的安装
（1）由于生物填料：是整体式安装、具有安装方便、快捷，从不需要入池检修，填料安装正体结构形好。安装填料的反应容器中，需要在上下部设置格栅，格栅用以支承填料及填料上附着的生物膜的重量。由于华美生物填料单块截面积较小，玻璃钢格栅间隙可采用38.5×38.5mm，一般采用角钢或采用槽钢框架+玻璃钢格栅，采用环氧树脂漆或沥青漆防腐。在制作格栅支架时，支架的强度应能满足生物填料所附着的全部生物膜的重量，并应大于安装时工人踩踏的重量。
（2）生物填料的孔径在订货时向厂家明确：厂家可根据用户需要生产所需孔径生产。填料安装时，根据反应容器池型，顺序垂直码放，填料块与块之间应互相挤紧，以防止填料在水流冲动。
（3）设计注意事项：每使用立方生物填料需加入50*50mm 的鲍尔环作为透气填充辅助料。
应用
