立体网状填料的特性与应用 邬象牟（中煤国际工程集团武汉设计研究院）
1 概 述 在活性污泥法污水处理中，最大的问题是具有良好沉降性的活性污泥之维护管理问题。为了使池内水中活性污泥的浓度>2100mg/L以上，大多数污水处理工艺中都选择污泥回流方式，回流量为50％～100％，此种方式无疑都消耗了很大能量。尽管如此，活性污泥的膨胀和流失仍时有发生，污泥随水排出，从而导致处理水质恶化。为了解决这一问题，长久以来人们就试图把液体中的浮游微生物(活性污泥)固定下来，固定载体(填料)随着时代的发展、科学的进步也在不停地改进。从载体的结构特征以及演变过程，可以分成以下几类： 1.1 固定型填料 这是最早期的载体，在被处理的水体中载体处于固定不动状态。例如树枝、竹条、卵石、炉渣、重质陶粒等。有的由于堆积密度大，孔隙率小，易堵塞，清洗不便；有的比表面积小，挂膜量少。此种填料目前用量不多，仅在特殊的生物滤池中尚有使用。 1.2 悬浮型填料 为了使载体的堆积密度小，比表面积大，易于清理，开发出了在被处理的水体中处于悬浮、流化状态的填料，以球形和短柱形居多。例如：多面球、齿面球、丝状球、桑德球、泡沫球、轻质陶粒、鲍尔环等等。这些填料的共同优点是结构简单，比表面积大，填充率一般为70％左右。悬浮球在水中上下左右滚动，不易堵塞，能使气、水和生物膜得到充分的混渗接触交换，且使生物膜有良好的新陈代谢和不粘连、不结团。但在运行中最大的缺点是悬浮球被空气吹浮的过程中往往挤成一堆，很难作到填料在池中均匀地悬浮。这样池内形成了许多死角，造成厌氧状态，生物膜变黑，不利于污水的硝化反应。设计中想用绳网将池分成小格，限制悬浮球乱跑，但实际应用中绳网安装制作均有困难，尚未见到成功范例。 1.3 悬挂型填料 指安装时把填料两端分别拴扎在各种类型支架上使用的填料，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，强度很弱，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。原生产配套的钢支架、塑钢支架由于价位高，许多厂商改成一根钢筋或一根尼龙绳拉拽，一旦挂膜后，中心绳的挠曲更大，更促进了串片的缠绕直到断绳。 1.4 整体型填料 指填料已加工成足够大的棱柱体，安装和检修时只需整体放入或取出的填料。这一类有蜂窝斜管、蜂窝直管、波纹板、立体网状填料等。其共同的优点是比表面积大，安装检修方便，不易堵塞，使用寿命长等。对于斜管、斜板等由于其表面光滑，生物膜易脱落，不易坐床，因此使用很少，多作为给水沉淀或循环水冷却降温用。而立体网状填料由于其特殊的结构，它的生物膜附着量特别大，且无短路区，是处理效果极佳的整体型填料。 2 立体网状填料的特性 2.1 结构特征 立体网状填料材质以聚丙烯高分子聚合物为主，并添加疏水性、亲水性、阻燃性、耐热性、抗冻性、抗老化性等不同助剂，以适应各种性质的污水和不同处理工艺的要求。填料的结构是将合成树脂加热溶融后，由喷丝头喷出，使丝条在不规则的旋转运动中重叠堆积，并将其相互交接点在冷却时融接成整体型立体网状结构。由于聚丙烯类合成树脂质量轻，且具有较高的机械强度，在水中不会变形。又因其不含可塑剂，故在水中不会分解或溶出有害物质。填料的形状可为棱柱体、圆柱体或扁平体，视不同需求而定。 2.2 物理特征 根据纤维密度不同，填料孔隙率为95%～98％，纤维丝径Ф0.8mm～Ф1.5mm，纤维密度0.9～0.92g/cm3。填料容重随形状和空隙率不同而异，一般为9～20kg/m3。填料抗压强度较高，在水处理条件下一般不会变形，最大载荷400kg/m2条件下压缩变形不超过8％，且为弹性变形。适应温度范围为5℃～40℃，若温度在0℃以下时，填料硬度较大变脆，抗冲击性能差，必须加入特殊的添加剂，因此一般不用于冷冻水处理中。 2.3 生物处理特征 (1)填料挂膜量：立体网状填料的结构为一种丝条多重交插的螺旋结构，污水在填料中呈三维流动状态，它必然成为最适宜微生物附着繁衍的温床。根据清华大学水污染控制实验室、中国地质大学水资源与环境工程实验室以及工程使用后实测数据，填料的挂膜量为：