厌氧生物滤池概述及优点

    厌氧生物滤池(Anaerobicbiofilter，简称AF)由美国Standford大学Young和Mc.Carty于1967年在生物滤池的基础上开发，被公认为早期高效厌氧生物反应器。

    厌氧生物滤池是一种含有微生物载体(即滤料)的厌氧生物反应器。厌氧微生物部分附着在滤料上，形成厌氧生物膜，部分悬浮在滤料间隙中。当污水通过带有生物膜的滤料时，水中的有机物扩散到生物膜表面，并被生物膜中的微生物降解成沼气。净化后的水通过排水设备排放到池中，产生的沼气被收集和利用。

    2滤料

    在厌氧生物滤池中，其中心结构是滤料，其主要功能是为厌氧微生物提供附着生长空间。滤料的形状、性质和填充方法对滤池的净化效果和运行有重要影响。

    理想的滤料应具备以下条件：

    (1)比表面积大。一般来说，比表面积越大，有机负荷越高，有利于增加生物总量。

    （2）孔隙率越高，孔隙率越高。在相同体积的反应器中，污水的实际停留时间越长，反应器的体积利用系数越高，高孔隙率有利于防止滤池堵塞和短流。

    (3)有利于生物膜的附着生长如表面粗糙的滤料优于表面光滑的滤料。

    (4)机械强度足够，不易损坏或丢失。

    (5)化学和生物稳定性好，不易被污水中的化学物质侵蚀和微生物分解破坏，无有害物质溶解，使用寿命长。

    (6)重量轻，使反应器结构荷载小。

    (7)价格便宜，取材方便。

    最常用的滤料有实心块状滤料、空心块状滤料、管流型滤料、纤维滤料等。

    (1)实心块状滤料:这种滤料价格低廉，容易获得，但质量重，比表面积小，孔隙率低。采用这种滤料的滤池生物浓度低，限制有机负荷，仅为3-6kgCOD/m3d，运行过程中容易出现局部滤层堵塞和短流，影响运行效果。直径30-45mm的砾石、碎石等比较常用。

    (2)空心块状滤料:圆柱形或球形，内部有形状和大小不同的孔隙。与实心块状滤料相比，表面积和孔隙率大大提高，可增加生物浓度和相应的处理能力，减少滤料层的堵塞。这种滤料多由塑料制成，波尔环等比较常用。

    (3)管流滤料:可形成管道水流，比表面积100-200m2/m3，孔隙率80%-90%，分别为实心块状滤料2-5倍和1.5倍左右。这种滤料可以获得较高的生物浓度，使厌氧生物滤池的有机负荷达到5-15kgCOD/m3d，运行时不易堵塞。这种滤料重量轻，稳定，但价格高。

    (4)交叉流滤料:由不同倾斜方向的波纹管或蜂窝管组成，倾斜角一般为60°。水流经滤层时，呈交叉形(或折流形)流向，其比表面积和孔隙率与管流滤料相似，但COD去除率高，工作特性好，应用广泛。

    (5)纤维滤料:比表面积和孔隙率大。当污水流过滤池时，纤维随水漂浮，可以增强生物膜与污水的接触效果，提高有机物的传质效率。同时，由于水流的剪切作用，生物膜的厚度不会太大，以保证较高的生物活性和良好的传质条件。但生物膜在使用软纤维滤料时容易结团。常用的纤维滤料有软尼龙纤维滤料、半软聚乙烯、聚丙烯滤料、弹性聚苯乙烯滤料等。

    3.结构特征。

    厌氧生物滤池根据水流方向的不同，可分为升流式和降流式。降流厌氧生物滤池又称降流固定膜反应器(DSFF)。近年来，升流式混合厌氧反应器也出现了。

    除滤料外，厌氧生物滤池还配有布水系统和沼气收集系统。布水系统的作用是使进水分布均匀。为防止堵塞，应适当选择和控制孔口大小和流速。沼气收集系统的作用是利用收集产生的沼气作为能源。沼气收集系统配有水封、气体流量计和安全火炬。厌氧生物滤池大多是封闭的，可以保证良好的厌氧环境，尽可能多地收集沼气，其中滤料层低于污水水位，处于淹没状态。

    升流厌氧生物滤池的布水系统设置在池底，污水从底部进入滤池后均匀向上流动。在附着在滤料表面的大量微生物与滤料截留的作用下，污水中的有机物可降解转化为甲烷和二氧化碳。净化后的出水从池顶引出池外，沼气顶部的沼气收集管收集，池内的生物膜不断代谢，脱落的生物膜随出水带出。目前运行的厌氧滤池大多是升流厌氧滤池。

    在降流厌氧滤池中，布水系统位于池顶，污水从顶部均匀向下直流到底部。生物反应产生的气体流动可以起到一定的搅拌作用，因此无需复杂的配水系统，微生物附着在定向排列的滤料上，降解有机物。这种反应器不容易堵塞，但固体沉积在滤池底部会给操作带来一定的困难。

    新型升流式混合厌氧反应器结合了升流式厌氧污泥床和升流式厌氧生物滤池的特点，降低了滤料层的厚度，在滤池布水系统和滤料层之间留有一定的空间，使悬浮颗粒污泥在其中生长积累，增加了反应器中的总生物量，降低了滤池堵塞的可能性。与升流厌氧污泥床相比，没有三相分离器可以节省基础设施投资。滤料层高度与滤池总高度的比例应为2/3。

    4.运行特性。

    厌氧生物滤池适用于不同类型和浓度的有机废水处理。其有机负荷取决于污水的性质和浓度，一般为0.2-16kgCOD/m3d。滤池中的生物膜厚度约为1-4mm，生物量浓度随滤料层高度而变化。例如，升流厌氧生物滤池底部的生物量浓度可以达到顶部的几十倍。实际运行结果表明，在相同的水质条件和水力停留时间下，升流厌氧生物滤池的COD去除率高于降流厌氧反应器，升流混合厌氧反应器具有更多的运行优势。

    温度是影响厌氧生物滤池处理效果的因素之一。厌氧生物滤池大多在中温条件下运行(35℃)。降温会影响处理效率。经验表明，温度的突然下降会增加效率的下降。如果长时间稳定在较低温度下运行，温度的影响会因过滤器中固体停留时间较长而减弱。因此，为了节省加热所需的能量，它也可以在室温下运行。

    滤池高度对处理效果有一定影响。研究表明，大多数COD在0.4m以下被去除，因此滤池中的填料高度不必超过1.2m。

    采用升流厌氧生物滤池时，应注意，当污水中悬浮固体浓度大于COD浓度的10%时，应进行适当的预处理，以防止滤层堵塞，以降低进水悬浮物的浓度。

    5评价

    厌氧生物滤池具有以下优点：

    (1)处理能力高于一般消化池；

    (2)生物浓度高，有机负荷高；

    (3)不需要专门的搅拌设备，设备简单，工艺本身能耗低；

    (4)微生物菌体停留时间长，抗冲击负荷能力强；

    (5)无回流污泥，操作管理方便；

    (6)在水量和负荷变化较大的情况下，运行可以保持较大的稳定性。

    厌氧生物滤池的主要缺点是：

    (1)滤池容易堵塞，尤其是底部，主要适用于悬浮物浓度低的溶解有机废水处理；

    (2)对布水装置要求较高，否则容易发生短流，影响处理效果；

    (3)清洗滤池没有简单有效的方法。