水处理填料的研究进展
SBR处理生活污水工艺中填料性能研究
SBR 处理生活污水工艺中填料性能研究随着城市化进程的加速，人口和工业的快速增长，生活污水的排放量显著增加。
处理生活污水是保护环境、保障人民健康的重要任务。
传统的生活污水处理技术如物理、化学、生物处理等，存在着能耗高、化学药剂对环境污染大等问题。
而SBR 工艺，即序批式生物反应器技术，因为具有处理效率高、操作方便、运行稳定等优点越来越受到人们的关注。
SBR 工艺主要由填料池、曝气池、沉淀池和污泥储存罐组成。
填料池是SBR 的一大特点。
填料在鼓泡曝气下，使活性污泥和废水得到充分接触，达到良好的生化降解效果。
与传统的SBR 工艺相比，填料池的引入可显著提高生物反应效率、减少操作难度等优点，因此备受人们的青睐。
填料是填料池的核心组成部分，其性能对SBR 工艺的影响非常大。
本文将重点从填料的特性和影响因素、填料的选择与应用等方面进行分析和探讨。
一、填料特性及影响因素填料池中的填料，就是运用特定的物理或化学方法制成的一定形状、质量的固体床层，用于提供更多的表面积和质量，增强生物附着及生物学反应的活性。
填料的特性和影响因素主要有以下几个方面。
1.表面积填料表面积越大，则生物降解能力越强。
因此，填料的表面积是确定填料效果的重要因素。
常用表面积大的的填料材料有窄韵环、活性炭和生石灰等。
2.孔径孔径是填料的内部结构参数之一，直接影响填料的水力性能、显微生物附着、生物降解反应等。
孔径过大则会导致缺少附着面积，生物膜难以形成，孔径过小则会导致阻力加大，影响水流通畅、氧气的增氧效果等。
常用中等孔径的填料材料有陶粒、生物膜载体、活性微生物载体等。
3.比表面积与孔径的比值比表面积和孔径的比值是最直接的衡量填料材料处理性能的参数，反映的是床层内空隙分布和填料孔隙比例。
比值越大，反映床层内结构空隙分布更合理。
常用比表面积和孔径的比值高的填料材料有TYP 造粒- 3068、TYP 造粒-3064 等。
4.耐腐蚀性填料需要经过长时间的运行，必须具备足够的耐久性。
《2024年人工湿地污水处理系统填料及其净化机理研究进展》范文
《人工湿地污水处理系统填料及其净化机理研究进展》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，污水处理已成为环境保护的重要领域。
人工湿地污水处理系统（Constructed Wetland Treatment System，CWTS）因其独特的生态性和成本效益性，受到了广泛的关注。
在人工湿地系统中，填料起着至关重要的作用，其不仅为微生物提供了生存的场所，还通过物理、化学和生物过程协同作用，有效地净化污水。
本文将重点研究人工湿地污水处理系统中填料的研究进展及其净化机理。
二、人工湿地污水处理系统填料研究进展1. 填料的种类和特点（1）天然填料：常见的天然填料包括土壤、沙石等，它们具有良好的生物附着性，可以为微生物提供适宜的生长环境。
但它们的缺点在于处理效率相对较低，易受季节和气候的影响。
（2）人工合成填料：如聚合物、陶瓷等，具有较高的物理化学稳定性，处理效率较高。
但成本相对较高，且可能对环境产生一定影响。
（3）复合填料：结合了天然和人工合成填料的优点，具有较高的生物活性和物理稳定性。
近年来，复合填料的研究和应用逐渐增多。
2. 新型填料的研究近年来，研究者们不断探索新型的填料材料。
例如，生物炭作为一种新型的填料材料，因其具有良好的吸附性能和生物相容性，被广泛应用于人工湿地系统中。
此外，纳米材料、磁性材料等也被研究用于人工湿地填料，以提高系统的处理效率和稳定性。
三、人工湿地污水处理系统净化机理研究进展1. 物理净化机理人工湿地通过填料的拦截、沉淀和过滤等物理过程，去除污水中的悬浮物、重金属等污染物。
填料的粒径、比表面积等因素影响着物理净化的效果。
2. 化学净化机理填料表面的吸附、氧化还原等化学过程也是人工湿地净化污水的重要机制。
例如，某些填料具有较好的吸附性能，能有效地去除污水中的有机物和营养盐。
此外，湿地中的氧化还原反应可以降低污水的毒性，提高其可生化性。
3. 生物净化机理生物净化是人工湿地污水处理系统的核心机制。
污水处理中填料的应用研究现状-污水处理论文-工业论文
污水处理中填料的应用研究现状-污水处理论文-工业论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——[摘要]随着污水生物膜处理技术在市场的占比日益提高，填料作为生物膜技术的核心，在工程应用上的重要性也日益提高。
本文首先介绍了悬挂式填料、蜂窝式填料、分散式填料的分类与应用，其次综述了常见工艺采用填料的研究现状，指出了填料今后开发的重点。
本文为填料的开发应用与研究方向提供了理论支撑。
[关键词]污水生物处理；填料；曝气生物滤池；移动床生物膜反应器水生态建设是城市建设的重要组成部分，改善水生态环境是打造幸福城市的重要举措。
针对水环境治理的形势和需求，我国城镇污水排放的污染物控制指标递增、要求不断严格。
污水处理的提标改造，已经成了广东、山西、上海、浙江等城市的共识与目标。
目前，污水处理技术根据控制方法原理的不同可分为吸附法、化学法、生物法等。
自1965年生物法以能耗低、投资低、处理效果明显、二次污染少等优点，在国内外逐步得到广泛的应用[1]。
生物法依赖微生物，主要以活性污泥法和生物膜法为主,来除去废水中的有机物以及氮磷等污染物[2]。
生物膜法以好氧菌和厌氧菌共存的生物膜为核心分解水体中的污染物，并利用曝气等水力作用更新生物膜，以高效且高量的生物菌的合成分解作用达到水质进化作用。
生物膜处理技术有生物滤池(普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、曝气生物滤池)、生物转盘、生物接触氧化没备和生物流化床等。
填料是生物膜技术的核心，对生物膜处理工艺的运行性能存在较大影响。
填料表面积与空隙提供了微生物附着点，使微生物的生物代谢与絮凝作用能充分发挥，所以填料的结构特性及表面特性直接影响着生物膜的形成与附着性。
填料从最初的卵石、焦炭等材料逐步向合成树脂等发展，通过填充在不同的生物反应器中，广泛应用于处理生活污水以及各种工业废水。
针对不同性质的污水及出水排放标准，采用不同的生物填料，以适用各种处理要求。
比如污水处理工艺中有较好的预处理，用于硝化或反硝化，可采用比表面积大的生物填料。
污水处理中新型填料的应用研究
污水处理中新型填料的应用研究一、引言人类的工业化进程不断扩张，带来了无比的经济繁荣和社会进步，也同时带来了大量的废水和废气排放。
由于人类社会无异于一个有机体，排放的污水和废气对于人们所生活的环境以及人身健康都造成了威胁，因此废水和废气处理逐渐成为各国政府和社会关注的事项。
在废水处理中，填料是整个处理过程中的一个重要流程，通过填料的特定结构，可以让微生物在内部逐渐繁殖，利用自身的代谢能力将污水中的有机物以及其它有害物质降解为无害物质，提高废水处理的效率和效果。
针对传统的填料，缺点是占用面积大且污染较多，本文将探讨新型填料在污水处理中的应用。
二、新型填料1、生物转盘生物转盘的特点是安装在统一的变送架上，由电源带动转动，系统可以自动控制转速和进料，能自然降解，同时具备较好的对抗污浊的能力。
2、膜生物反应器膜生物反应器采用板式或者中空纤维型膜组成膜池，同时配合生物反应器进行渐进式深入处理，膜生物反应器的特点是对有害物质有很强的阻截能力，过滤的水质优于传统的生物反应器。
3、生物滴流法生物滴流法是一种新型的生化反应器，其采用特殊的塑料填料，在填料内部形成足够的氧气分布，能够很好的降解污水中的有害有机物。
三、新型填料的应用1、生物转盘生物转盘的应用领域较广泛，主要用于处理纺织业、化工业以及印染业污水，成功的实现了纺织印染废水中的有害物质的处理。
2、膜生物反应器膜生物反应器能够对水资源进行再利用，提升水资源的利用效率，同时也能够对一些工业污水进行清洁处理，减轻环境压力。
3、生物滴流法生物滴流法适用于处理工业园区批量生产的废水，其具备低碳排放、废水处理高效、使用寿命长、方便维护等优点，能够为工业园区节省废水处理的成本和空间。
四、新型填料的优势1、处理效率高新型填料相对于传统填料来说，其反应器内部空间更大，有利于微生物的分布和长期繁殖，同时因为它的结构设计更加合理，水流更加流畅，能够在较短的时间内更快速有效的完成有害物质的降解。
人工湿地污水处理系统填料及其净化机理研究进展
人工湿地污水处理系统填料及其净化机理研究进展摘要：人工湿地是一种利用湿地自然生态系统的物理、化学和生物反应过程来处理污水和废水的技术。
填料是人工湿地中的重要组成部分，其种类和性质对湿地的净化效果起着重要影响。
本文综述了人工湿地污水处理系统填料及其净化机理方面的研究进展，并介绍了当前研究中所遇到的问题和挑战。
关键词：人工湿地；污水处理；填料；净化机理一、引言人工湿地作为一种低成本、高效率的污水处理技术，被广泛应用于城市和乡村污水处理。
填料作为人工湿地中的重要组成部分，承担着载水和微生物附着的功能，对湿地净化效果起着重要作用。
二、填料的种类及其特点人工湿地中常用的填料主要包括砾石、圆石和人工填料。
砾石和圆石具有较高的孔隙率和比表面积，可以提供良好的生物附着面积和通氧性。
人工填料由于其独特的结构和材料特性，具有良好的生物附着性和运气润湿性。
三、填料的净化机理填料在人工湿地中起到物理、化学和生物过程的媒介作用。
物理过程主要包括颗粒滤料、沉淀和悬浮物截留等；化学过程主要通过填料表面吸附、离子交换和氧化还原反应等来去除污染物；生物过程主要包括生物降解、生物吸附和生物转化等，通过微生物的代谢活动来对污染物进行降解和转化。
四、研究进展在填料的净化机理研究方面，现有的研究主要集中在物理和化学过程的机制上，对生物过程的研究相对较少。
填料种类和性质对湿地净化效果的影响也需要进一步研究和探讨。
此外，一些新型填料如纳米材料、天然吸附剂等在人工湿地中的应用也是当前研究的热点。
五、问题和挑战人工湿地污水处理系统的运行稳定性、高负荷处理以及冬季操作等问题仍然存在。
填料对富营养化、微污染和重金属等特定污染物的去除效果需要加强研究。
此外，填料的耐久性、生物附着的稳定性和抗腐蚀性等也是当前研究中的挑战。
六、结论人工湿地污水处理系统填料及其净化机理的研究是一个重要的领域，填料的种类和性质对湿地的净化效果起着重要影响。
在今后的研究中，应加强对填料的生物过程机理的研究，并探索新型填料的应用。
水处理技术的研究现状和发展趋势
水处理技术的研究现状和发展趋势在当今工业快速发展和城市化不断推进的背景下，水资源的供应和治理已经成为一个越来越重要的问题。
近年来，越来越多的水处理技术被开发出来，这些技术对水资源的净化、回收和再利用有着重要的意义。
而对于水处理技术的研究现状和未来发展趋势，也是我们需要探讨和思考的问题。
一、现阶段水处理技术的研究现状目前，水处理技术主要分为传统物理、化学方式和先进处理技术。
其中，传统的水处理方式主要包括过滤、混凝、沉淀等，此种方式在水处理前期阶段仍具一定的重要性，在应对一些简单化学污染的情况下，这些方法仍是一种经济，易操作的手段。
而在城市污水、工业排放的复杂污染中，则需要使用先进技术手段，如活性污泥法、生物接触氧化法以及反渗透技术等。
其中，生物处理、膜技术、纳米技术等先进技术的发展日趋成熟，也取得了显著的成果。
生物技术在污水处理中具有广泛的应用前景，其主要是使用微生物代谢能力，将有机污染物降解为无害的水和二氧化碳等；而膜技术又是一种新兴的先进技术，已成为处理高含有机物污染水源的有效手段，快速已长时期的：微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等目前占据水处理领域的主流。
相应地，纳米技术在分离、净化水处理过程中具有独特的优点，极大的提升了水处理技术的效率和效果。
二、未来水处理技术的发展趋势首先，新型材料和新型生物学开发将会成为重要的水处理技术之一。
例如，纳米技术的开发已经开始应用在水处理中，其可以使污染物颗粒经过过滤滤芯，使水质得以发生本质上的改变。
而新型生物学将更加注重研究作用机理，旨在寻找更高效，可控性的生物反应处理方式。
其次，未来水处理技术将更为注重水资源的循环利用，水和废物的合理利用将变得越来越重要。
在城市污水处理中，将会更多地使用DVO技术，以提高污泥的处理效率和能源的综合利用，也会使用一些中间处理工艺来达到可持续发展目的。
最后，信息化与物联网技术的推广将会使污水治理过程的智能化和自动化愈加广泛。
人工湿地基质填料研究进展
人工湿地基质填料研究进展人工湿地是利用湿地植物和微生物降解和吸收废水中有害物质，达到净化水质的目的的一种人工建设的湿地系统。
在人工湿地中，基质填料是承载植物生长和微生物生物降解的重要组成部分，其性质和结构对湿地净化效果起着至关重要的作用。
本文将探讨人工湿地基质填料的研究进展，包括填料的种类、性质和应用研究情况。
人工湿地中常用的填料种类包括砾石、砂石、陶粒、蛭石、煤矸等。
这些填料在湿地中起着支撑植物生长、提供微生物定居的作用。
砾石和砂石是常见的填料种类，其具有良好的透水性和抗老化性能，能够为湿地植物提供良好的生长环境。
陶粒因其比表面积大、孔隙率高、吸附能力强而常用于人工湿地中。
蛭石和煤矸是一种矿物填料，具有良好的吸附性能，可以有效去除水中的有机物质和重金属。
人工湿地基质填料的性质对湿地净化效果有着重要的影响。
填料的孔隙结构影响着水质在填料中的停留时间和分布情况，从而影响了微生物降解有机物的效率。
填料的比表面积和孔隙率越大，其吸附和降解有机物的能力就越强。
填料的化学成分也是影响其吸附性能的重要因素，一些具有功能基团的填料，例如含有羧基、氨基等功能基团的填料，具有较强的吸附能力，可以有效去除水中的有害物质。
近年来，人工湿地基质填料的研究进展主要集中在填料的改性和复合应用方面。
填料改性可以通过改变填料的化学成分和物理结构来提高其吸附性能和生物降解能力。
常见的填料改性方法包括酸碱处理、氧化处理、活化处理等。
通过填料改性可以增加其表面活性位点、增大比表面积和孔隙率，提高填料的吸附性能和生物降解能力。
填料的复合应用也是当前的研究热点之一。
不同种类的填料具有不同的吸附和降解特性，通过将不同种类的填料进行复合应用，可以有效提高湿地对不同污染物的去除效率。
将具有强吸附能力的填料与具有良好生物降解能力的填料进行复合应用，可以实现对多种污染物的高效去除。
人工湿地基质填料的再生利用和资源化利用也是当前的研究热点之一。
填料在长期运行中会受到生物、化学、物理等多种因素的影响而失效，因此填料的再生利用和资源化利用是提高湿地运行效率和减少运营成本的重要途径。
《2024年人工湿地污水处理系统填料及其净化机理研究进展》范文
《人工湿地污水处理系统填料及其净化机理研究进展》篇一一、引言随着城市化进程的加快和工业的迅猛发展，水污染问题日益严重，尤其是城市污水处理已成为环境保护的重要课题。
人工湿地污水处理系统作为一种新型的、自然的污水处理技术，因其低成本、高效率、环境友好等优点，得到了广泛的应用和关注。
本文将重点探讨人工湿地污水处理系统中填料的研究进展及其净化机理。
二、人工湿地污水处理系统填料的研究2.1 填料的种类与特性人工湿地污水处理系统的填料是影响系统性能的关键因素之一。
填料的种类繁多，包括天然材料如砾石、砂、土壤等，以及人工合成材料如聚合物、活性炭等。
这些填料具有不同的物理化学性质，如比表面积、孔隙率、吸附性、离子交换性等，这些性质直接影响着污水的处理效果。
2.2 填料的研究进展近年来，研究者们对填料的研究主要集中在提高其吸附性能、生物活性及抗堵塞能力等方面。
一方面，通过改良填料的物理化学性质，如增加比表面积和孔隙率，提高填料的吸附能力和生物附着能力。
另一方面，通过生物强化技术，将特定微生物固定在填料上，增强生物降解能力。
此外，新型复合填料的研究也成为热点，通过将不同性质的填料复合，发挥各自优势，提高整体性能。
三、人工湿地污水处理系统的净化机理3.1 物理净化机制人工湿地污水处理系统的物理净化机制主要包括沉淀、过滤、吸附等。
填料作为湿地系统的核心，通过其物理性质对污水中的悬浮物、胶体等进行截留和吸附，从而达到净化效果。
3.2 生物净化机制生物净化是人工湿地污水处理系统的主要净化机制。
填料上的微生物通过代谢作用，将有机物分解为无机物，同时利用填料的离子交换性、氧化还原性等特性，进一步去除污水中的氮、磷等营养物质。
此外，植物在湿地系统中也发挥着重要作用，通过吸收、同化等作用，将污水中的营养物质转化为自身的生物量。
四、研究进展及展望4.1 研究进展近年来，关于人工湿地污水处理系统填料及其净化机理的研究取得了显著进展。
研究者们不仅对填料的种类、性质进行了深入研究，还通过生物强化技术、复合填料等技术手段，提高了系统的处理效率和稳定性。
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水处理填料的研究进展孙娜 林波 李风琴 杨圣云 左艳君(南昌大学环境科学与工程学院 330029)摘 要:填料在水处理中有着广泛的应用,无论是好氧、兼氧还是厌氧过程中,填料都发挥着重要的作用。
填料大致可分为固定式、悬挂式、分散型和新型生物填料等几种类型,每种填料都有其自身的优缺点,因此经过研究发展不断的进步与提高,对生物亲和亲水活性及磁种填料磁效应在废水生物降解中的应用的开发,可望大大提高废水生物降解的效率:在陶粒水处理填料的研究上,在比表面积和强度等性能上有大的提高的同时有望实现其免烧免蒸。
本文就填料的研究进展、存在问题和发展方向进行了探讨。
关键词:水处理 填料我国用于水处理的填料开发研究工作始于七十年代后期。
因填料在水处理领域独特的性能,国内外的水处理工作者一直不断地研制、开发、生产和应用各种不同的填料,提高水处理技术水平,满足各种需求。
填料种类繁多,按时间顺序,我国目前使用的填料大致可以分为三大类:第一类为定型固定式填料,主要是蜂窝类填料;第二类为悬挂式填料如软性填料、半软性填料、弹性立体填料、组合型填料等;第三类为堆积式、悬浮式填料即分散式填料,如鲍尔环、阶梯环、空心球、悬浮粒子等。
随着技术的不断发展,也产生了许多性能优越的高性能填料和新型填料。
目前国内开发的新型高性能填料主要有组合纤维填料,弹性立体填料和内置式悬浮填料。
在陶粒填料的研究方面,开发研制的新型滤料一球形轻质多孔陶粒,具有良好的理化性能。
在填料的亲水亲和性及磁效应的开发研究也将带动填料的研究翻开新的篇章。
本文就填料的研究进展、存在问题和发展方向进行了探讨。
1 定型固定式填料定型固定式填料使用于七十年代初,其材质有酚醛树脂加玻璃纤维布及固化剂、不饱和树脂加玻璃纤维布及固化剂、塑料等。
国内应用较早的纺织、印染、化工、化肥等行业,多数采用此类填料,尤以生物塔滤中应用居多。
这类填料的特点是,在不发生堵塞的情况下,处理效果较稳定,比表面积为200m2/m3左右,使用寿命较长,一般为5~8年。
但该类填料对布水、布气均匀性的要求很高,易发生脱膜困难,从而引起堵塞。
使用中,人们发现,当有机物浓度高时,蜂窝填料很容易堵塞,一旦发生堵塞,其处理效率急剧下降,严重的甚至于毁坏构筑物。
同时,其造价较高。
近年来此类产品很少采用,一些原有项目的改造也基本被其它填料所替代。
2 悬挂式填料悬挂式填料产生于八十年代初,至今仍在不断发展之中,目前在水处理领域应用最为广泛。
这类填料经过逐步的改进完善,使用寿命高的可达5~10年,且造价适中,当前市场上最具竞争力。
2.1软性填料软性填料问世最早,其主要特点是理论比表面积大、挂膜容易、造价低、运费省、组装方便、不堵塞等。
但废水浓度高或水中悬浮物最大时,填料丝会结团,从而大大减少了实际利用的比表面积,且易发生断丝、中心绳断裂等情况,影响了使用寿命,其寿命一般为1 2年。
2.2半软性填料半软性填料发明于八十年代中期,其枝条分布均匀,安装后没有短流区,使用寿命可达5~10年。
它具有较强的再行布水布气的能力、挂膜脱膜效果较好、不堵塞。
但其理论比表面积较小、且造价偏高。
2.3组合填料组合填料,其在一定程度上发挥了半软性和软性填料的优点,适合可生化性较差及浓度较低的废水。
2.4弹性填料弹性立体填料发明于九十年代初,其丝条呈辐射立体状态,具有一定的柔性和刚性,回弹性好。
其使用寿命长、布水布气性能良好,氧传递系数高、挂膜脱膜8江 西 化 工2005年第4期容易、比表面积大、不结团堵塞、耐温、不易老化、且生产速度快、可满足大型工程的需要,目前得到越来越广泛的应用。
3 分散型填料分散型填料包括堆积式、悬浮式填料,其种类较多,特点在于无需上述填料的安装工作,应用时只需放置于处理装置中即可,使用方便,且更换简单,因此减少了安装及运行操作管理工作量,是今后填料的发展趋势。
龙腾锐等采用山东济南地区的粘质黏土作骨料制备了水处理酶促生物填料(陶粒状),具有明显的优良挂膜性能:朱乐辉等采用江西萍乡地区的天然陶土作骨料制备得到球形轻质陶粒,应用于好氧和厌氧生物膜法处理效果都较好。
3.1陶粒填料我国对厌氧生物滤池填料的研究以陶粒为最多,由于陶粒内部的微孔多孔结构,使陶粒具有容重小、强度高、保温隔音效果好、防火、抗冻、耐化学腐蚀、耐细菌腐蚀、抗震性好及施工适应性强等优良性能,被广泛应用于建筑、冶金、化工、石油、农业等部门。
江西省萍乡佳能环保公司与南昌大学合作开发研制的新型滤料一球形轻质多孔陶粒,具有良好的理化性能。
该公司结合当地优良的陶粒资源,在以粘土资源为滤料的传统产业基础上,联合高等院校的科研人员共同研究开发出了这一新型滤料。
其主要特点是:第一,由天然陶土加工而成,强度大、孔隙率高、比表面积大、化学和物理稳定性好,比重适宜;第二,表面粗糙,多微孔,生物附着性强,挂膜快,截污能力强;第三,形状规则,粒径为3m m~6mm,有效粒径3.4mm,水流状态好,克服了不规则粒状滤料水流阻力大、堵塞的缺点;第四,原料来源广,价格适中。
3.1.1粉煤灰陶粒粉煤灰陶粒是以粉煤灰为主料,掺加适量粘结剂或外加剂成球,经陪烧或养护而制得的一种人造轻骨料。
它一般呈球状,堆积密度不大于1100kg/m3,粒径在5-20mm之间,表皮粗糙坚硬,内部有许多细微气孔。
粉煤灰陶粒具有体轻、高强、节能环抱和吸水率低等优点。
3.1.2纳米改性陶粒目前使用的填料大多数表面能较低,在使用过程中,当液体流经其表面时不容易铺展形成薄膜,而是形成分散的液珠或细小沟流,使得填料个体下部难以被有效地润湿,从而在很大程度上影响了传质效率。
纳米粉末的制备、纳米复合体的合成是纳米技术的重要发展领域,具有广泛的发展前景,对高性能填料的研制具有重要的指导意义。
合成新型的纳米陶粒是水处理填料用陶粒的一个新的尝试,它对传统陶粒比表面积小,难挂膜,生物亲和力低、易堵塞等缺点有革命性的改变。
在今后的研制中,通过对原料配比、比表面积、孔隙尺寸及内部结构的综合考虑,不断优化制备工艺,使其朝增大空隙率、减少压降,增大比表面积、改善润湿性能,功能多样化的方向发展,不断提高填料的性能,并促进水处理工艺特别是生物膜法处理工艺的发展。
4 新型生物填料近10年来,国内外各种新型生物填料不断被推出。
如日本工程与贸易公司开发的RINGLACE塑料纤维填料已在工程上获成功应用。
该填料被固定在铝制的笼子里垂直置于曝气池中,受曝气冲力的影响而浮动摇摆,因而污泥不会矿化和沉积。
在污水处理厂中对几种不同填料进行对比实验发现,投加RINGLACE塑料纤维填料的曝气池,其BOD和COD的去除率可增加30% ~50%。
在新型悬浮填料方面,德国LINDE公司的LINPOR 填料和英国SIMONHARTLEY公司的CAPTOR填料,目前发展较为成熟,这2种填料均由聚氨酯泡沫塑料制成,具有很高的比表面积(5000~35000m2/m3),可使系统的固定微生物质量浓度分别达10 18k g/m3和7~ 10k g/m3,适用于高浓度工业废水的处理。
5 亲水填料及生物亲和(活性)填料填料开发的侧重点在填料的比表面积、填料结构与布水、布气性能及生物膜更新等方面。
在实际应用中,人们发现填料在挂膜速度、挂膜量及膜与填料的紧密度方面存在不足。
如对材料进行适当的亲水与生物亲和改性,可望大大提高填料的传质、挂膜和水处理性能。
5.1亲水填料当水与塑料等材料接触时,如材料分子与水分子之间的作用力大于水分子之间的作用力,材料表面吸附水分,即被水润湿,表现出亲水性。
目前,填料的亲水改性,主要是通过填料表面处理和在原材料中引入亲水基团2种途径实现。
据文献报道,在表面结构改性时,有研究者将填料浸入含氧酸等化学腐蚀液中,从而除去填料表面的弱界面层,糙化表面;有的研究者在填料表面涂抹亲水材料,表面接枝带有亲水基团的高聚物单体;也有用紫外线辐照塑料填料,使其表面氧化而形成极性基团;还有的研究者采用强氧化性溶液,如重92005年12月水处理填料的研究进展铬酸钾硫酸、高锰酸钾硫酸,与塑料生物填料表面进行化学反应,从而改变填料的表面分子结构。
这些技术处理过的填料表面润湿性能有很大的提高,但也存在不少缺陷。
应用溶液浸泡或者表面接枝处理过的填料在运行过程中由于水流的作用很容易发生表面消磨和脱落,使用紫外线处理,往往难以均匀辐照填料的内外表面,故使填料的内外表面的亲水性产生差异,也影响其使用效果。
最近,已有研究者开始研究制备生物填料用的亲水改性塑料,如在聚丙烯和聚氯乙烯中引入亲水物质进行亲水改性。
汪晓军等在塑料中混入水性高分子材料聚乙烯醇和聚丙烯酰胺,改善材料表面亲水性能,制造出具有亲水性表面的塑料材料,从而发明了水处理亲水性弹性填料。
用这种亲水填料与外形和结构完全相同、材料不同的普通填料用称重法进行亲水实验,结果发现,专利填料比普通填料在相同浸泡时间下对水具有更大的持重量:用模拟废水对2种填料进行厌氧和好氧生物膜法实验,发现亲水性填料生物膜反应器对COD cr的去除率比普通填料生物膜反应器效果好得多,对厌氧膜进行电镜观察发现,亲水填料上的膜比普通填料上的密实度高;对厌氧生物膜进行负荷冲击和恢复实验,发现亲水性填料反应器内的生物膜具有更强的耐负荷冲击能力,受冲击后恢复所需时间短。
5.2生物亲和(活性)填料材料生物亲和性的涵义通常指该材料与生物相容、不会对生物有任何损坏或有任何副作用。
目前,虽未有关于生物填料的生物亲和性研究的专门报道,但已有研究者认识到生物亲和物质对生物填料的重要性。
如微生物固定化填料大多以生物亲和性较好的海藻酸钙和琼脂糖等物质为载体。
隋军等认为,现有常用的生物填料是生物惰性的,对微生物无促进和活化作用,因而发明一种用于水处理的活性生物填料,该填料中含有少量面粉、淀粉及碳酸钙等粉体,认为其不但为微生物提供适当营养源,还可为微生物提供更多的物理附着点,同时还可改善填料的亲水性,更易于微生物生长,加快挂膜启动和提高水处理效率。
6 磁效应在废水生物降解中的应用及生物亲和亲水活性磁种填料的开发最近几年,许多研究者发现,弱磁场还可大大提高废水的生物降解效率。
在磁场应用方面,邬建平开发出一种UFO球碟形磁性生物填料!。
该填料的特别之处在于塑料材料经过磁粉和活性炭改性,使整个网格球体内外均带有微弱的磁场,能起到刺激菌群良性生长代谢的作用,使新生的菌膜极易挂于填料各表面,而衰老的菌尸体也极易脱落,显示出良好的生物磁效能和生物活性炭功能。
另外,目前已经发现不少菌种为嗜磁菌(如光合细菌、氧化铁硫杆菌,这些菌种是食品等工业废水的常用降解菌),弱磁场的存在会促进生物细胞生长和新陈代谢,并诱导酶的合成和酶活,加快酶反应。
这样一来,在生物亲和亲水磁种填料表面就会形成一个有机物浓度、微生物量和溶氧浓度都相对较高的区域,三者的接触、扩散几率会大大增加,同时,经磁化的水渗透压升高,有利于有机物与氧经生物膜向细胞质扩散,强化了物质传递及膜内的生化反应。