生物填料在污水處理中的應(yīng)用及發(fā)展方向分析

陸泉清 沈國權(quán) 孫繼芳

摘 要：文章針對生物填料在污水處理中的運用，首先介紹生物填料的常見類型，明確其在污水處理中的有效作用，其次從優(yōu)化生物填料性能、生物填料表面改性、生物填料共混改性三個方面，論述生物填料的實際應(yīng)用，并且總結(jié)在今后發(fā)展方向，認識到污水處理工作的必要性，以期能夠發(fā)揮生物填料作用，提高污水處理效果。

關(guān)鍵詞：生物填料;污水處理

0 引言

當(dāng)前我國城鎮(zhèn)化進程越來越深入，環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)也越來越嚴(yán)格，并且城市中的污水處理工作也得到社會的廣泛關(guān)注，尤其是污水處理中導(dǎo)致的惡臭污染問題。對此，當(dāng)前主要采用掩蔽法、吸附法、吸收法等多種工藝，方法不同，使用范圍與優(yōu)勢也存在差異。

為了滿足污水處理綠色、環(huán)保的特點，采用生物填料方面需要考慮的因素比較多，下面也針對這一問題展開分析。

1 生物填料類型

生物填料屬于一種微生物載體，氣液傳質(zhì)介質(zhì)在生物除臭系統(tǒng)中是非常重要的一部分，其性能決定生物除臭系統(tǒng)運行成效。質(zhì)量高的生物填料應(yīng)該同時具備如下條件：第一，比表面積大;第二，孔隙率高;第三，親水保濕性能強;第四，酸堿緩沖性能好;第五，機械強度高;第六，耐酸堿腐蝕性、耐老化性能強，使用期限長;第七，成本低。根據(jù)生物除臭研究與污水處理一直以來的實踐，生物除臭中采用的填料類型越來越多，按照不同的填料材質(zhì)與營養(yǎng)源，主要有有機填料、無機填料、有機無機混合填料這三種類型。其中有機填料和有機無機混合填料在實際應(yīng)用中，可以同時當(dāng)作微生物載體與營養(yǎng)源，但是無機填料只能作為惰性填料，即微生物附著提供載體得到運用。

2 污水處理中生物填料的應(yīng)用

2.1 優(yōu)化生物填料性能

如果將填料當(dāng)作生物載體使用，那么其本身并不具備去污性能，填料最為基本的功能是微生物附著生長表面積、懸浮生長空間中，有效截流所有的懸浮物質(zhì)、切割氣泡。因此，為了保證污水處理中生物填料的應(yīng)用效果，需要注意以下幾點：首先，水力特性角度，有效比表面積與孔隙率大，降低水流阻力，提高分布均勻性與流速的均一性;其次，外觀形狀角度，保證規(guī)范性、尺寸均一性，提高表面粗糙度與親水性生物親和性;再次，耐酸性與耐堿性強，避免化學(xué)物質(zhì)嚴(yán)重侵蝕與微生物分解導(dǎo)致的破壞，以免在生物填料應(yīng)用環(huán)節(jié)對周圍環(huán)境造成二次污染;最后，經(jīng)濟性角度，除了具備持久耐用性外，還要對生物填料的貨源、價格、運輸、安裝等因素予以考慮。

當(dāng)前市場中的生物填料，更多是采用聚丙烯、聚乙烯、聚酯等制作而成，在污水處理中運用，塑料填料親水性、生物親和性欠佳，致使掛膜速度、掛膜量、膜與填料之間的緊密度需要優(yōu)化。生物填料親水、生物親和改性處理，在其中摻加一些有利于微生物代謝活動的物質(zhì)，能夠有效提升生物填料傳質(zhì)、掛膜、水處理等諸多性能。

2.2 生物填料表面改性

2.2.1 表面親水化

生物填料表面進行親水化處理，一般是在填料表面摻加極性親水基團，其中包括輕基和烷基硫酸酯，比較常用的方法為液相化學(xué)法。該方法氧化性溶液、填料表面之間會形成強烈化學(xué)反應(yīng)，摻加親水基團有利于提升填料表面極性，優(yōu)化潤濕性。除了液相化學(xué)法改性表面親水化之外，也可以運用物理表面涂覆改性、原子力顯微鏡探針振蕩這兩種方法。

2.2.2 表面帶電改性

微生物生長狀態(tài)下表面存在負電荷，所以在污水處理中往往會采用生物膜載體表面處理技術(shù)，使得載體表面能夠帶上正電荷，盡可能的縮減微生物、載體之間形成的斥力作用，提高微生物附著、固定效率。第一，選擇化學(xué)氧化--鐵離子覆蓋技術(shù)。該技術(shù)在實際應(yīng)用中，完成處理的載體表面上附著的Fe/C原子比高達0.05，原子表面是正電性，在顆粒狀載體表面處理領(lǐng)域比較常用，其中一次處理量至少可達到百公斤。另外，經(jīng)過實踐得知，F(xiàn)e3+的改性填料在原本掛膜時間的基礎(chǔ)上縮短，而掛膜量也得到提升;第二，化學(xué)氧化--表面接枝技術(shù)。通過實踐應(yīng)用發(fā)現(xiàn)該技術(shù)氧化之后PE表面的官能團數(shù)量增加。受到低溫等離子體處理影響，載體表面負電子基團數(shù)量也相應(yīng)增加。為了達到表面帶正電的效果，采用FeCl3溶液進行處理，最終結(jié)果顯示完成處理之后，載體表面的Fe/C原子比在0.O5～0.1區(qū)間范圍內(nèi);第三，有機多價正離子吸附技術(shù)。有機正離子很容易被吸附至負電性填料表面上，并且轉(zhuǎn)換成為弱鍵，因此被吸附有機多價正離子其余正電基團，和微生物表面帶有的負電基團發(fā)生作用，使微生物附著與固定流程加快。

2.3 生物填料共混改性

2.3.1 親水改性

聚丙烯內(nèi)部摻加親水性物質(zhì)，如聚乙烯醇，普通塑料內(nèi)摻加水溶性高分子物，而PP填料內(nèi)部則摻加表面活性劑，達到降低PP表面接觸角、提升親水性的效果。親水改性方法的應(yīng)用，使得彈性填料在污水處理期間的處理效率得到提升，尤其是厭氧生物處理中與好氧生物處理兩個方面，采用親水改性的方法也可以提升生物填料掛膜的效率。

2.3.2 生物親和改性

這種生物親和改性主要為生物本身所具有的相容性，生物親和性能極佳的物質(zhì)，對于生物體而言并不含毒，經(jīng)過新陳代謝實現(xiàn)生物的吸收與降解。例如可以在生物填料內(nèi)摻加輕基磷灰石與海藻酸鈣等物質(zhì)，便可以達到生物親和改性的效果。

2.3.3 磁化改性

受到弱磁場的影響，反應(yīng)器內(nèi)部所有有機污染物利用磁力鍵、磁力與磁致膠體效應(yīng)，采用磁聚、吸附等形式，可以出現(xiàn)在磁性生物填料的表面。氧本身屬于一種順磁性物質(zhì)，如果在曝氣狀態(tài)下，會受到磁場作用的影響，被吸附至生物填料周圍，導(dǎo)致填料表面氧濃度提升，對于好氧生物繁殖有一定的促進效果。

3 污水處理生物填料的發(fā)展方向

第一，親水親和性能得到提升。為了達到填料懸浮的效果，在當(dāng)前的污水處理中填料材料主要是以塑料為主，但是塑料這一材質(zhì)的表面親水親和性能較差，且掛膜速度不高，會對最終處理效果造成影響。在表面改性之后，填料承受氣液比、污染物負荷、氣流水流沖擊不斷提升，廢水生物接觸氧化的效率也隨之提高;第二，生物與環(huán)境友好性得到優(yōu)化。針對天然高分子降解材料進行研發(fā)的過程中，發(fā)現(xiàn)了以淀粉、蛋白質(zhì)等為代表的材料，這種天然高分子材料具有較好的傳質(zhì)性，并且無毒，但是強度較低。填料生物親和性能極佳，不會帶來毒害的問題，可以規(guī)避污水處理中的二次污染現(xiàn)象;第三，工業(yè)固廢利用率更高。污水處理的過程中，固體廢棄物產(chǎn)量難免會提升，對于這種固體廢棄物的處理，是環(huán)境污染的重要原因之一。通過研究發(fā)現(xiàn)，固體廢棄物配比之后燒制成為陶粒填料，可以實現(xiàn)工業(yè)固廢的二次利用，不僅不會對周圍環(huán)境造成污染，還可以大量消耗處理難度大的活性污泥、粉煤灰等，使得生物填料生產(chǎn)成本降低。

4 結(jié)束語

綜上所述，生物填料在污水處理中的應(yīng)用，可以將生物填料進行表面改性處理，通過化學(xué)、物理方法，填料的表面接枝運用官能團，可以優(yōu)化填料掛膜性。另外，生物填料具有本體改性的特征，其中涵蓋共混、氯化與共聚等幾種形式，比較常見的為共混改性。由此可見，污水處理中應(yīng)用生物填料，可以有效提升處理效果與效率，避免污水處理對周圍環(huán)境的影響。

參考文獻：

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[2]李亞峰，李旭光，單連斌，趙勇嬌，魏春飛，張磊，王允妹.不同填料對AA-MBBR系統(tǒng)處理效果及菌群多樣性影響[J].工業(yè)水處理，2019，39（01）：73-77.

作者簡介：

陸泉清（1966- ），男，漢族，浙江平湖人，本科學(xué)歷，桐鄉(xiāng)市小老板特種塑料制品有限公司，常務(wù)副總，工作及研究方向：企業(yè)管理。

沈國權(quán)（1982- ），男，漢族，浙江桐鄉(xiāng)人，大專學(xué)歷，桐鄉(xiāng)市小老板特種塑料制品有限公司，技術(shù)副總，工作及研究方向：技術(shù)管理、開發(fā)。

孫繼芳（1978- ），男，漢族，浙江桐鄉(xiāng)人，桐鄉(xiāng)市小老板特種塑料制品有限公司，人事行政部經(jīng)理，研究方向：技術(shù)開發(fā)。