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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(dāng)，就可以達(dá)到反應(yīng)器高效運(yùn)行，否則一旦選用了不適宜的填料，可能導(dǎo)致整個(gè)處理過(guò)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(xué)特性

填料的水力學(xué)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(lái)說(shuō)，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(shí)，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(jī)械強(qiáng)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(huì)影響填料之間的水流流態(tài)，進(jìn)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(xué)特性，選擇填料的形狀時(shí)應(yīng)注意幾個(gè)方面的因素：對(duì)固定化微生物有較好的保護(hù)作用，具有較好的傳質(zhì)特性，減少反應(yīng)器的運(yùn)行能耗。

（2）機(jī)械強(qiáng)度

在大多數(shù)生物過(guò)程中都存在著不同強(qiáng)度的水力剪切作用以及填料之間的摩擦碰撞過(guò)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(jī)械強(qiáng)度，如果生物膜填料本身不具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，那末在其運(yùn)行過(guò)程中勢(shì)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(dǎo)致出水水質(zhì)的波動(dòng)。

（3）穩(wěn)定性

填料必須具有較好的生物、化學(xué)及熱力學(xué)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(xué)反應(yīng)。生物膜在代謝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種各樣的代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物有些會(huì)對(duì)填料產(chǎn)生腐蝕作用。在實(shí)際應(yīng)用中，填料應(yīng)具有惰性，不參與生物膜的生物化學(xué)反應(yīng)。填料本身是不可生物降解的，對(duì)環(huán)境中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)表現(xiàn)出大的惰性，對(duì)環(huán)境具有抗腐蝕能力。同時(shí)，生物膜填料應(yīng)對(duì)周圍溫度變化產(chǎn)生惰性，在溫度變化時(shí)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(xué)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(duì)微生物具有較強(qiáng)的持留作用，只有當(dāng)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(shí)，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(fù)電荷，載體表面若帶有正電荷將有利于生物固定過(guò)程的進(jìn)行。根據(jù)物理化學(xué)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(guò)對(duì)填料表面的改性來(lái)完成，或直接在填料原料加工過(guò)程中得以實(shí)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(dòng)，所以要求其比重與水接近。