废水处理生物膜载体研究
污水生物处理工艺中生物膜载体的选择
尽管各种基于物理、化学等原理的各种污水处理工艺不断出现，在城市污水和有机工业废水处理中，生物处理技术的应用依旧是一种应用最为广泛的主流工艺。污水生物处理是对自然界生物净化过程的人工化和强化，主要目的在于去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，将其转化为稳定的无害化物质，实现社会的可持续发展。
按照微生物的生长状态，将污水生物处理分为悬浮生长工艺和附着生长工艺，前者以活性污泥法为代表，微生物在曝气池内以活性污泥的形式悬浮在水中；后者以生物膜法为代表，微生物附着在某种载体的表面上。活性污泥法是应用最广的生物处理工艺，处理能力高，出水水质好，但是基建与运行成本高、能耗较大、管理较复杂、易出现污泥上浮、污泥膨胀等问题。而生物膜法运行稳定、抗冲击负荷、更为经济节能、无污泥膨胀问题、具有一定的硝化与反硝化功能、可实现封闭运转防止臭味。因此，生物膜法引起了诸多污水处理从业者的关注。
城市污水中，一般以有机污染物为主，而只要存在有机污染物，就可能滋生和繁衍大量微生物，在合适的条件下，这些微生物就在载体上生长形成生物膜，通过人工强化技术，将生物膜引入污水处理反应器中便形成了生物膜反应器。
生物膜反应器最早在19世纪的英国诞生，最初只是将污水喷洒在粗滤料上进行净化试验；随后对生物膜反应器的研究多以生物滤池为主，生物滤池虽然生物量高、净化效果好，但是水量负荷和BOD负荷较低，处理构筑物占地面积大，生物膜易脱落等问题严重限制了其发展。在此期间，填料主要以碎石、炉渣、焦炭等实心无极材料为主，比表面积小，孔隙率低。直到20世纪60年代，随着有机合成材料的生产，聚乙烯、聚苯乙烯等材料被制作成为人工合成填料，比表面积和孔隙率大大增加，生物膜反应器才得到新的发展。此后，生物膜反应器得到更多研究者及工程师的关注，出现大量的新型单一或复合式生物膜反应器，在污水二级处理领域获得越来越多的应用。
生物膜反应器中，填充的载体是工艺的核心部分，载体的技术直接影响生物膜反应器的处理效率。
下面介绍几种应用较为广泛的载体（填料）
1. 硬性填料
硬性填料包括用玻璃钢、塑料等材料制成的蜂窝管状填料、波纹板状填料、网状填料、鲍尔环状填料及不规则粒状填料。
主要特点为：孔隙率大；比表面积较大；质量轻；
2. 软性填料
软性填料通常由尼龙、涤纶、晴纶等化学纤维编结成束，再由中心绳连接而成。
主要优点：质轻，强度高，物理化学性能稳定；纤维束在水中漂动呈立体结构，比表面积大，生物膜附着能力强，生物膜与废水接触效率高；纤维束随着水
漂动，不易堵塞。
缺点：易结球，使表面积减少，去除效率低，使用周期较短。
3. 半软性填料
半软性填料优点：具有特殊结构性能，始终保持一定形状，每个填料都是一个独立单元，起到小型布水器和布气器的作用，传质效率提高；生物膜更新速度快，生物膜活性和有机物去除能力高于硬性填料和软性填料；每个填料独立存在，本身不结球，无堵塞可能，填料耐腐蚀，加工、运输、安装方便。
缺点：比表面积相对较小，微生物附着性能较差，成本比软性填料高。
4. 组合式填料
组合式填料集中软性及半软性填料的结构特点，填料中间是一个尺寸较小的半软性填料，周边连接软化纤维束。
主要优点：易挂膜；不易缠结，堵塞
5. 悬浮填料
悬浮填料材质以聚氨酯泡沫为主，挂膜后密度接近与水，这些填料在反应器中随着混合液的回旋翻转作用而自由移动，用量约为曝气池体积的10-70%。工程上应用较多的主要为以下几种。
Kaldnes填料
填料由聚乙烯材料制成，反应器内填充率一般为30-70%，有效生物膜面积约为400 m2/m3左右。目前国内仿品基本以此为原型，但国内表面处理技术一般不能满足要求，亲水性能不佳，不易挂膜；同时强度不高，投入实际工程应用中时易发生破碎，造成管道堵塞。目前该填料由法国威立雅水务公司进行市场运作，主要用在石化行业的废水处理中。
Linpor填料
Linpor填料是由聚氨酯泡沫制成，反应器填充率约为20-40%，有效生物膜比表面积约为2500 m2/m3。这种填料吸附能力较强，润湿性好。缺点在于不能调整带电负荷。
LEVAPOR填料
LEVAPOR填料是基于linpor填料改进而成的新填料，主体材料是聚氨酯泡沫，但经过特殊工艺进行了改性处理，负载了30%的粉末活性炭（PAC），因此具有更大的比表面积（20,000m2/m3）,更强的亲水性（两天即可润湿、吸水可达自身重量 2.5倍），还可针对污染物种类对带电负荷进行调整，更具有针对性。LEVAPOR填料一般填充率只需要10-20%之间。
同时LEVAPOR填料由于负载一定的PAC，结合PACT具有较强的吸附能力的优势，可针对难降解的物质有较好的处理效果，使用LEVAPOR载体的污水处理系统耐负荷冲击及毒性冲击能力强。
总结
选择生物膜工艺进行污水处理时，可针对实际工程状况，选择合适的载体及运行工艺。单就处理效果看，悬浮填料是以上各种填料中处理效果最好的，但实
际工程中，对填料的流化以及拦截问题都是必须考虑的，因此，最好选择合适的具有实际案例经验的环保公司进行设计施工。