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生物组合式悬挂填料

  • 生物填料是接触氧化法的关键设施之一,生物填料作为微生物的载体影响着生物生长、繁殖和脱落,其效能与污水处理的效率、能耗、基建投资、稳定性及可靠性均有直接关系。随着合成塑料等相关科技的发展和国内外专家对生物膜结构、机理、生长动力学原理等方面的研究,各种类型的生物填料不断更新换代,逐渐强化了填料对生物膜的附着能力,提高了接触氧化法的处理效率。
  • 悬挂式组合填料
    安装时,把两端分别拴扎在各种类型支架上使用的填料称为悬挂式填料,例如软性填料、半软性填料、组合填料、弹性立体填料、自由摆动填料等。由于其结构简单、造价低、比表面积大,不易堵塞,耐冲击负荷等优点,几乎占领了目前绝大部分的污水生物处理填料市场。但是这些填料最大的问题是填料支架的腐蚀倒塌、填料中心绳的互挠断裂以及无法入池维修造成填料报废。市场上出售的产品如半软性填料的模片厚度,由最初的2mm改为现在的0.34mm,强度弱,挂膜后弯曲下垂,中心绳在挂膜后弹性伸长,使得串片在鼓风吹动下摆动且缠绕在一起。
  • 软性填料
    软性填料由中心绳和软性纤维组合而成,以软性纤维作为挂膜(微生物附着)主体的填料采用高醛化度维纶丝。软性填料之间的空隙可以随着水和气的流动而变化,避免了堵塞现象;组成软性填料的纤维丝具有很大的比表面积,相对容易挂膜。软性填料具有加工方便、造价低、空隙可变不易堵塞、适应性强、耐酸、耐碱、抗生物侵蚀、成膜快,重量轻、比表面积大、组装简易、管理方便等优点,广泛用于废水厌氧、兼氧、好氧各类生物处理。上海石化总厂涤纶厂采用装有这种软性填料的接触氧化工艺处理污水,容积负荷达到3.28kgCOD/m3,COD去除率80%。软性填料问世最早,在当时看来其有很高的推广价值,并得到了广泛应用。软性填料见图5-1。软性填料在长时间使用之后易出现结团现象,降低了填料的实际使用面积,并且在结团区的中心易形成较大的厌氧区,影响处理效果。这类填料的使用寿命较短,一般为两年左右。其技术规格如表5-1所示。
    软性填料技术参数规格 表5-1
    材质
    密度/(g/cm3)
    抗拉强度/(g/单丝)
    伸长率/%
    耐酸碱性(pH为2-12)
    失重率(100℃)/%
    合成纤维
    1.02
    6.8-7.1
    4
    无变化
    ≤1
  • 半软性填料
    半软性填料是由北京纺织科学研究院在20世纪80年代开发的,它由填料单片、塑料套管和中心绳三部分组成,所有组成部分均采用耐酸、耐碱、耐老化性能较好的低密度聚乙烯为原料,经熔融注塑成由中心孔向外放射的形状,针刺状的圆形单片是半软性填料的主体,由中心绳依次穿过各单片的中心孔,单片间嵌套塑料管以固定片距串连成所需长度。半软性填料见图5-2。半软性填料具有特殊的结构和水力性能,孔隙率大(大于96%),流阻小,并且当水流通过填料层时可产生明显的湍流流态,提高水与生物膜的接触效率,增大了去除污染物的能力。该填料有一定的刚性及柔性,具有较强的重新布水、布气能力。对于鼓风曝气中的大气泡供气而言,它具有多层次、反复切割气泡的作用,从而提高了氧的转移率。比表面积大(可达到130m2/m3),为微生物的生长提供了充足的空间。具有传质效率高、节能、不易堵塞、耐腐蚀,耐老化等特点,使用寿命可达5-10年,但造价偏高。
  • 软性半软性组合填料
    组合填料集中了软性及半软性填料的结构特点,填料单元中间是一个尺寸较小的半软性填料,周边连接软化纤维束。这类填料大多是在中心环的结构和纤维束的数量上有所不同,其结构是将塑料圆片压扣改成双圈大塑料环,将醛化纤维或涤纶丝压在环圈上,使纤维束均匀分布;内圈是雪花状塑料枝条,既能挂膜,又能有效切割气泡,提高氧的转移速率和利用率。组合填料综合了软性填料易挂膜和半软性填料不易缠结、堵塞的优点,克服了半软性填料难挂膜的缺点,因而广泛应用于接触氧化法和厌氧法,处理各种废水。组合填料分为组合式双环填料和组合式多孔环填料,组合填料见图5-3。
    1)组合式双环填料
    以塑料环作为骨架,中间是一个尺寸比较小的半软性填料,外围连接软化的纤维束,维纶丝紧绷在塑料环上。在污水中丝束分散均匀,易挂膜、脱膜,对污水浓度变化适应性好。
    2)组合式多孔环填料
    塑料环片四周均置40个方孔,方孔有8束维纶醛化丝均布在四周,呈放射状。纤维束丝串通8个方型孔,组合填料规格参数见表5-2。
    组合填料规格参数 表5-2
    型号
    单位串数/(串/m3)
    单位质量/(kg/m3)
    成膜质量/(kg/m3)
    比表面积/(m2/m3)
    ¢120
    77
    3.6
    84
    380
    ¢150
    44
    3.2
    69
    310
    ¢150
    44
    3.4
    65
    296
    ¢180
    30.8
    2.8
    62
    265
    ¢180
    30.8
    3.1
    57
    250
    ¢200
    25
    2.8
    55
    260
  • 立体弹性填料
    弹性填料筛选用聚烯烃类和聚酰胺中几种耐腐蚀、耐温、耐老化的品种,混合以亲水、吸附、抗热氧等助剂,采用特殊的拉丝、丝条制毛工艺,将丝条穿插固着在耐腐、高强度的中心绳上,由于选材和工艺配方精良,刚柔适度,使丝条呈立体均匀排列辐射状态,制成了悬挂式立体弹性填料的单体。填料在有效区域内能立体全方位均匀舒展满布,使气、水、生物膜得到充分混渗接触交换,生物膜不仅能均匀地着床在每一根丝条上,保持良好的活性和空隙可变性,而且能在运行过程中获得大的比表面积。
    立体弹性填料与硬性类蜂窝填料相比,孔隙可变性大,不堵塞;与软性类填料相比,材质寿命长,不粘连结团;与半软性填料相比,表面积大、挂膜迅速、造价低廉。因此,该填料被认为是继各种硬性类填料、软性类填料和半软性填料后的第四代高效节能新颖填料。目前较多应用在难降解有机物处理过程中的水解酸化段,提高废水的可生化性。弹性填料及应用见图5-4。
    立体弹性填料技术参数 表5-3
    型号
    直径/mm
    丝条直径/mm
    丝条密度/(根/m)
    成品质量/(kg/m3)
    比表面积/(m2/m3)
    容积负荷/[kgCOD/(m3`d)]
    120
    120
    0.4-0.5
    3200-3400
    4.3-4.9
    116.5-133.2
    2-2.5
    150
    150
    0.4-0.5
    3200-3400
    3.5-4.0
    93.2-107.6
    1.6-2.0
    180
    180
    0.4-0.5
    3200-3400
    3.0-3.3
    85.5-90.0
    1.5-1.9
    200
    200
    0.4-0.5
    3200-3400
    2.7-3.1
    69.9-80.9
    1.4-1.7
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