【简介】厌氧生物滤池

厌氧生物滤池（Anaerobic Biofilter，简称AF）由美国Standford大学的Young和Mc. Carty于1967年在生物滤池的基础上研发，是公认的早期高效厌氧生物反应器。

厌氧生物滤池是一种内部装填有微生物载体（即滤料）的厌氧生物反应器。厌氧微生物部分附着生长在滤料上，形成厌氧生物膜，部分在滤料空隙间悬浮生长。污水流经挂有生物膜的滤料时，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转化为沼气，净化后的水通过排水设备排至池外，所产生的沼气被收集利用。

在厌氧生物滤池中，其中心构造是滤料，滤料的主要功能是为厌氧微生物提供附着生长的空间。滤料的形态、性质及装填方式对滤池的净化效果和运行有着重要影响。

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，可以承受的有机负荷越高，有利于增加生物总量。

（2）具有高孔隙率，孔隙率越高，在相同容积的反应器中，处理水量一定时污水的实际停留时间越长，反应器的容积利用系数越高，而且高孔隙率对防止滤池堵塞，防止产生短流均有好处。

（3）利于生物膜附着生长，如表面粗糙的滤料比表面光滑的滤料为佳。

（4）具有足够的机械强度，不易破损或流失。

（5）化学和生物学稳定性好，不易受污水中化学物质的侵蚀和微生物的分解破坏，也无有害物质溶出，使用寿命较长。

（6）质轻，使反应器的结构荷载较小。

（7）价廉，取材方便。

在生产及试验研究中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：此类滤料价格低廉且容易得到，但质重、比表面积小、孔隙率低。采用此类滤料的滤池，生物量浓度低，限制了有机负荷，仅为3-6kgCOD/(m3•d)，在运行中易发生局部滤层堵塞以及随之产生的短流现象，影响运行效果。较常用的为直径30-45mm的砾石、碎石等。

（2）空心块状滤料：呈圆柱形或球形，内部有形状、大小各异的孔隙。其比表面积和孔隙率均较实心块状滤料有很大增加，可以增大生物量浓度及相应的处理能力，减少滤料层的堵塞。此类滤料多用塑料制成，较常用的有波尔环等。

（3）管流型滤料：可形成管道水流，比表面积达100-200m2/m3，孔隙率为80%-90%，分别是实心块状滤料的2-5倍和1.5倍左右，采用此类滤料可获得较高的生物量浓度，使厌氧生物滤池的有机负荷达5-15kgCOD/(m3•d)，且运行时不易堵塞。该种滤料质轻、稳定，但价格较高。

（4）交叉流型滤料：由不同倾斜方向的波纹管或蜂窝管所组成，倾斜角一般为60°。当水流经滤层时，呈交叉形（或称折流形）流向，其比表面积和孔隙率与管流型滤料相近，但COD去除率高，工作特性较好，应用日益广泛。

（5）纤维滤料：比表面积和孔隙率均较大，污水流经滤池时，纤维随水漂浮，可增强其上的生物膜与污水接触效果，提高有机物的传质效率。同时由于水流的剪切作用，还可使生物膜厚度不致过大，以保证较高的生物活性和良好的传质条件。但采用软性纤维滤料时，生物膜易产生结团现象。常用的纤维滤料有软性尼龙纤维滤料、半软性聚乙烯、聚丙烯滤料、弹性聚苯乙烯滤料等。

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两大类，降流式厌氧生物滤池亦称降流式固定膜反应器（DSFF）。近年来也出现了升流式混合型厌氧反应器。

厌氧生物滤池除滤料外，还设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，其孔口大小及流速应选用及控制适当。沼气收集系统的作用是收集产生的沼气作为能源加以利用，沼气收集系统上设有水封、气体流量计及安全火炬。厌氧生物滤池多为封闭型，可以保证良好的厌氧环境并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。

升流式厌氧生物滤池的布水系统设于池底，污水由底部进入滤池后均匀地向上流动，在滤料表面附着的与滤料截留的大量微生物的作用下，污水中的有机物可被降解转化为甲烷和二氧化碳等，净化后的出水从池顶引出池外，沼气由顶部的沼气收集管收集，池内的生物膜不断新陈代谢，脱落的生物膜随出水带出，因此滤池后还需设置沉淀分离装置。目前在运行的大多数厌氧滤池都是升流式厌氧滤池。

降流式厌氧滤池中，布水系统设于池顶，污水由顶部均匀向下直流到底部，生物反应产生的气体的流动可起一定的搅拌作用，因而无需复杂的配水系统，微生物附着在定向排列的滤料上，起降解有机物的作用。这种反应器不易堵塞，但固体沉积在滤池底部会给操作带来一定的困难。

新近出现的升流式混合型厌氧反应器综合了升流式厌氧污泥床与升流式厌氧生物滤池的特点，减小了滤料层的厚度，在滤池布水系统与滤料层之间留出了一定空间，使呈悬浮状态的颗粒污泥在其中生长、累积，增加了反应器中的总生物量，减少了滤池被堵塞的可能性。与升流式厌氧污泥床相比，可不设三相分离器，节省基建投资。其滤料层高度与滤池总高之比，宜采用2/3。

厌氧生物滤池适用于不同类型、不同浓度有机废水的处理，其有机负荷取决于污水性质及浓度，一般为0.2-16kgCOD/(m3•d)，滤池中生物膜厚度约为1-4mm，生物量浓度沿滤料层高度而变化，如升流式厌氧生物滤池底部的生物量浓度可达其顶部的几十倍。实际运行结果表明，在相同水质条件及水力停留时间下，升流式厌氧生物滤池的COD去除率比降流式高，升流式混合型厌氧反应器则具更多运行上的优点。

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（35℃）下运行。温度降低会影响处理效率，经验表明，温度骤降会使效率下降幅度增大，若长时间稳定在较低温的条件下运行，则会由于滤池中较长的固体停留时间而使温度影响减弱，因此为了节约加温所需能量，亦可在常温下运行。

滤池高度对处理效果有一定影响。研究表明，绝大部分COD是在0.4m以下被去除的，因此滤池内填料高度不必超过1.2m。

采用升流式厌氧生物滤池，应注意当污水中悬浮固体浓度大于COD浓度的10%时，为防止滤层堵塞现象发生，应进行适当的预处理以降低进水悬浮物浓度。

厌氧生物滤池具有以下优点：

（1）处理能力比一般消化池高；

（2）生物量浓度高，可获得较高的有机负荷；

（3）不需要专门的搅拌设备，装置简单，工艺自身能耗低；

（4）微生物菌体停留时间长，耐冲击负荷能力较强；

（5）无需回流污泥，运行管理方便；

（6）在处理水量和负荷有较大变化的情况下，运行能保持较大的稳定性。

厌氧生物滤池的主要不足是：

（1）滤池容易堵塞，尤其是底部，因此主要适用于悬浮物浓度较低的溶解性有机废水处理；

（2）对布水装置要求较高，否则易发生短流，影响处理效果；

（3）滤池的清洗尚无简单有效的方法