BAF濾料的研究進(jìn)展

1、BAF濾料的研究進(jìn)展    摘要：本文對曝氣生物濾池(BAF)濾料的最新研究成果進(jìn)行了綜述，并指出輕質(zhì)陶粒濾料的開發(fā)是曝氣生物濾池工藝在我國推廣的關(guān)鍵。 關(guān)鍵詞：曝氣生物濾池 輕質(zhì)陶粒 濾料 曝氣生物濾池（Biological Aerated Filter）簡稱BAF，是80年代末在歐美發(fā)展起來的一種新型生物膜法污水處理工藝。世界上首座BAF于1981年在法國投產(chǎn)，隨后在美國、加拿大、日本等國得到廣泛應(yīng)用。BAF在我國作為一種新工藝，正處于推廣階段。大連市馬欄河污水處理廠是我國第一個采用BAF工藝的城市污水處理廠，目前正處于試運(yùn)行階段。許多科研單位也對曝

2、氣生物濾池結(jié)構(gòu)形式、功能、啟動和濾料等方面進(jìn)行了詳細(xì)的研究，取得了很多成果12。1 BAF濾料的重特性BAF是一種生物膜法處理工藝， 其中廢水凈化過程是很復(fù)雜的，它包括廢水中復(fù)雜的傳質(zhì)過程、氧的擴(kuò)散與吸收、有機(jī)物的分解和微生物的新陳代謝等過程。濾池工作時，污水流經(jīng)濾料表面過程中，通過有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)的吸附、氧向生物膜內(nèi)部的擴(kuò)散以及生物膜中所發(fā)生的生物氧化等作用，對污染物質(zhì)進(jìn)行氧化分解，使污水得以凈化34。BAF 的生物降解性能的優(yōu)劣很大程度上取決于濾料的特性，濾料的研究和開發(fā)在BAF工藝中至關(guān)重要。作為微生物載體的濾料對水處理效果的影響主要反映在載體的性質(zhì)，包括載體的比表面積的大小、粒徑的大小、表

3、面親水性及表面電荷、表面粗糙度、載體的密度、堆積密度、孔隙率、強(qiáng)度等。因此濾料的選擇不僅決定了可供生物膜生長的比表面積的大小和生物膜量的多少，而且還影響著反應(yīng)器中的水動力學(xué)狀態(tài)。在正常生長環(huán)境下，微生物表面帶有負(fù)電荷，如果濾料表面帶正電荷，這將使微生物在濾料表面附著、固定過程更易進(jìn)行。濾料表面的粗糙度有利于細(xì)菌在其表面附著、固定，粗糙的表面增加了細(xì)菌與濾料間的有效接觸面積，比表面積形成的孔洞、裂縫等對已附著的細(xì)菌起到屏蔽保護(hù)，使其免受水力剪切的沖刷作用。因此作為生物膜載體濾料的各種特性決定了BAF反應(yīng)器能否高效運(yùn)行，能否在水處理中得到更廣泛的推廣與應(yīng)用57。2 BAF 濾料的研究進(jìn)展目前，用于

4、生物濾池的填料，國內(nèi)外主要有玻璃鋼或塑料蜂窩填料、立體波紋填料、軟性纖維填料、半軟性填料以及不規(guī)則狀填料等。這些填料往往并不都適合用作BAF的濾料，玻璃鋼和塑料填料表面光滑，生物膜附著力差，易老化，且在實際使用中往往容易產(chǎn)生不同程度填料的堵塞；軟性填料中的水流流態(tài)不理想，易被生物膜粘結(jié)在一起，產(chǎn)生結(jié)球現(xiàn)象，使其表面積大為減小，進(jìn)而在結(jié)球的內(nèi)部產(chǎn)生大慶氧作用，影響處理效果；不規(guī)則片狀填料水流阻力大，易于引起氧化池堵塞。濾料是曝氣生物濾池的關(guān)鍵部分，對曝氣生物濾池的功效有直接的影響，同時也影響到曝氣生物濾池的結(jié)構(gòu)形式和成本。因此開發(fā)出一種適于BAF特點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)高效濾料，將關(guān)系到BAF這種先進(jìn)工藝的應(yīng)

5、用推廣8。目前，BAF所用的濾料，根據(jù)其采用原料的不同，可分為無機(jī)濾料和有機(jī)高分子濾料，常見的無機(jī)濾料有陶粒、焦炭、石英砂、活性炭、膨脹硅鋁酸鹽等，有機(jī)高分子濾料有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等。有機(jī)高分子濾料與微生物間的相容性較差，所以掛膜時生物量少，易脫落，處理效果并不總是很理想，且價格昂貴。對天然無機(jī)濾料的開發(fā)是國內(nèi)外濾料研究的重點(diǎn)。石英砂由于密度大，比表面積小、孔隙率小，當(dāng)污水流經(jīng)濾層時阻力很大，生物量少，因此濾池負(fù)荷不高，水頭損失大，現(xiàn)要應(yīng)用的不多。輕質(zhì)陶粒濾料比表面積及孔隙率大、生物量大，因此濾池負(fù)荷較大、水頭損失較小、取材方便、價格低廉，國內(nèi)對其研究較多。9。Rebecca E.M

6、oore等人采用泡沫粘土做為原料研制曝氣生物濾池濾料，在粘土中加入不同量的添加物質(zhì)如斑脫土溶液、鋁溶液、表面活性劑和鋸屑等，根據(jù)添加物量的不同燒制成了七種顆粒濾料，并對其物理性質(zhì)進(jìn)行了分析比較，采用小型BAF進(jìn)行了掛膜效果實驗。濾料在小型BAF反應(yīng)器中的試驗結(jié)果表明：表面粗糙度的不同對BAF啟動期間有機(jī)物的去除率沒有明顯影響。增加表面粗糙度只在最初的微生物掛膜期間有一些影響。表面粗糙度對微生物掛膜的影響，并不是通過表面積的增加使微生物附著，而是通過給微生物提供合適的場所使微生物掛膜，一旦這些場所被微生物附著后，微生物的進(jìn)一步掛膜將不再依賴于底層濾料的粗糙情況。粘土中斑脫土溶液的增加，使濾料顆粒

7、的磨損率下降，表面粗糙度降低，但這沒有明顯改變微生物的附著特性，因此選擇濾料應(yīng)綜合考慮微生物附著性和濾料磨損性10。Won-Seok Chang等人采用沸石和砂濾料作為BAF濾料處理紡織廢水。細(xì)胞計數(shù)結(jié)果表明，沸石濾料上生長的亞硝化單胞菌和硝化菌的數(shù)量分別為3.0×108和2.2×109 CFU/mL，而砂濾料上生長的數(shù)量分別是4.5×108和6.5×108 CFU/mL。從硝化菌的數(shù)量上看，沸石濾料上更適宜微生物的硝化作用，另外從對有機(jī)物和TKN的去除率上看，以沸石為濾料的BAF的效果要好于以砂為濾料的BAF。采用沸石作為濾料的BAF可使紡織廢水的CO

8、D去除率達(dá)8692，BOD去除率達(dá)99，色度去除率在7779，這是由于自然沸石濾料的比表面積大于砂濾料，宜于微生物的附著，且沸石濾料的離子交換能力強(qiáng)，能夠吸附水中的NH4 ，而適宜環(huán)境的硝化菌的大量生長，使NH4 轉(zhuǎn)化為硝酸鹽11。清華大學(xué)實驗室對不同濾料，如頁巖陶粒、粘土陶粒、砂、褐煤、沸石、爐渣、麥飯石、焦炭等進(jìn)行了篩選，并與生物活性炭進(jìn)行了比較（其中褐煤因其機(jī)械強(qiáng)度差而被淘汰），認(rèn)為陶粒、砂子、大同沸石和麥飯石優(yōu)于其他幾種濾料。清華大學(xué)的田文華等的研究表明，用沸石作為BAF濾料可以有效地去除COD、氨氮和濁度，試驗條件下的最佳水力負(fù)荷為2.2m/h(水力停留時間為1.4h)，此時對COD

9、、氨氮和濁度的去除率分別為73.9%、88.4%和96.2%，相應(yīng)的出水平均濃度分別為43.4mg/L、3.5mg/L和3.7NTU，可以達(dá)到國家環(huán)?？偩?、天津大學(xué)提出的冷卻回用水水質(zhì)建議值()中相關(guān)指標(biāo)的要求12。齊兵強(qiáng)，王占生等人以球形輕質(zhì)陶粒作為曝氣生物濾池的濾料處理生活污水時發(fā)現(xiàn)：盡管在很高的濾速下（6.55m/h）下，其處理水質(zhì)仍很高，而且曝氣量小、氧利用率高；此外，該曝氣生物濾池系統(tǒng)水頭損失增加緩慢、反沖洗周期長、節(jié)約能源和操作費(fèi)用13從國內(nèi)外對于BAF的濾料研究來看，綜合我國的國情，以天然材料為主要成分的多孔輕質(zhì)陶粒濾料不僅材料低廉易得，而且具有以下優(yōu)點(diǎn)：陶粒以優(yōu)質(zhì)粘土為原料、加

10、入少量輔料后加工而成，其表面粗糙、多微孔、不結(jié)釉，解決了其他片狀陶粒表面結(jié)釉的問題；強(qiáng)度高、孔隙率大、比表面積大、化學(xué)和物理穩(wěn)定性好，與聚氯乙烯等形狀規(guī)則的填料相比，具有生物附著力強(qiáng)、掛膜性能良好等優(yōu)點(diǎn)；陶粒為球形，體積質(zhì)量適中，流態(tài)好，容易進(jìn)行反沖洗；粒徑可根據(jù)需要制作，水流流態(tài)好、過濾周期長、反沖洗容易進(jìn)行、截污能力強(qiáng)。3 BAF濾料今后的研究重點(diǎn)從曝氣生物濾池濾料的發(fā)展來看，以后對濾料的研究應(yīng)圍繞以下幾個方面： 系統(tǒng)地研究濾料性質(zhì)對污染物去除的影響及污染物去除機(jī)制。 開發(fā)以天然材料為主要成分的高效價廉的無機(jī)濾料，如輕質(zhì)球形陶粒濾料在我國的的研究與開發(fā)。 尋求改善濾料性能的工藝和方法，優(yōu)化

11、濾料的各項理化指標(biāo)與性能參數(shù)。 制定曝氣生物濾池的濾料標(biāo)準(zhǔn)，使得濾料的生產(chǎn)規(guī)范化，促進(jìn)BAF污水處理技術(shù)在我國的應(yīng)用和推廣。參考文獻(xiàn)1 張 杰， 曹相生， 孟雪征.曝氣生物濾池的研究進(jìn)展J. 中國給水排水，2002，（8）：2629.2 王勁松，胡勇有.曝氣生物濾池填料的研究進(jìn)展J.工業(yè)用水與廢水，2002，(5)：79.3 周云，戴 婕，王占生.曝氣生物濾池在上海周家渡水廠的應(yīng)用J. 中國給水排水，2002，（10）：68.4 鄭俊，吳浩汀，程寒飛.曝氣生物濾池污水處理新技術(shù)及工程實例M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002. 5 Pujol R . A keypoint of nitrifica

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