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立體網狀填料的特性與應用 鄔象牟（中煤國際工程集團武漢設計研究院）
1 概 述 在活性污泥法污水處理中，最大的問題是具有良好沉降性的活性污泥之維護管理問題。為了使池內水中活性污泥的濃度>2100mg/L以上，大多數污水處理工藝中都選擇污泥回流方式，回流量為50％～100％，此種方式無疑都消耗了很大能量。盡管如此，活性污泥的膨脹和流失仍時有發生，污泥隨水排出，從而導致處理水質惡化。為了解決這一問題，長久以來人們就試圖把液體中的浮游微生物(活性污泥)固定下來，固定載體(填料)隨著時代的發展、科學的進步也在不停地改進。從載體的結構特征以及演變過程，可以分成以下幾類： 1.1 固定型填料 這是最早期的載體，在被處理的水體中載體處于固定不動狀態。例如樹枝、竹條、卵石、爐渣、重質陶粒等。有的由于堆積密度大，孔隙率小，易堵塞，清洗不便；有的比表面積小，掛膜量少。此種填料目前用量不多，僅在特殊的生物濾池中尚有使用。 1.2 懸浮型填料 為了使載體的堆積密度小，比表面積大，易于清理，開發出了在被處理的水體中處于懸浮、流化狀態的填料，以球形和短柱形居多。例如：多面球、齒面球、絲狀球、桑德球、泡沫球、輕質陶粒、鮑爾環等等。這些填料的共同優點是結構簡單，比表面積大，填充率一般為70％左右。懸浮球在水中上下左右滾動，不易堵塞，能使氣、水和生物膜得到充分的混滲接觸交換，且使生物膜有良好的新陳代謝和不粘連、不結團。但在運行中最大的缺點是懸浮球被空氣吹浮的過程中往往擠成一堆，很難作到填料在池中均勻地懸浮。這樣池內形成了許多死角，造成厭氧狀態，生物膜變黑，不利于污水的硝化反應。設計中想用繩網將池分成小格，限制懸浮球亂跑，但實際應用中繩網安裝制作均有困難，尚未見到成功范例。 1.3 懸掛型填料 指安裝時把填料兩端分別拴扎在各種類型支架上使用的填料，例如軟性填料、半軟性填料、組合填料、彈性立體填料、自由擺動填料等。由于其結構簡單、造價低、比表面積大，不易堵塞，耐沖擊負荷等優點，幾乎占領了目前絕大部分的污水生物處理填料市場。但是這些填料最大的問題是填料支架的腐蝕倒塌、填料中心繩的互撓斷裂以及無法入池維修造成填料報廢。市場上出售的產品如半軟性填料的模片厚度，由最初的2mm改為現在的0.34mm，強度很弱，掛膜后彎曲下垂。中心繩在掛膜后彈性伸長，使得串片在鼓風吹動下擺動且纏繞在一起。原生產配套的鋼支架、塑鋼支架由于價位高，許多廠商改成一根鋼筋或一根尼龍繩拉拽，一旦掛膜后，中心繩的撓曲更大，更促進了串片的纏繞直到斷繩。 1.4 整體型填料 指填料已加工成足夠大的棱柱體，安裝和檢修時只需整體放入或取出的填料。這一類有蜂窩斜管、蜂窩直管、波紋板、立體網狀填料等。其共同的優點是比表面積大，安裝檢修方便，不易堵塞，使用壽命長等。對于斜管、斜板等由于其表面光滑，生物膜易脫落，不易坐床，因此使用很少，多作為給水沉淀或循環水冷卻降溫用。而立體網狀填料由于其特殊的結構，它的生物膜附著量特別大，且無短路區，是處理效果極佳的整體型填料。 2 立體網狀填料的特性 2.1 結構特征 立體網狀填料材質以聚丙烯高分子聚合物為主，并添加疏水性、親水性、阻燃性、耐熱性、抗凍性、抗老化性等不同助劑，以適應各種性質的污水和不同處理工藝的要求。填料的結構是將合成樹脂加熱溶融后，由噴絲頭噴出，使絲條在不規則的旋轉運動中重疊堆積，并將其相互交接點在冷卻時融接成整體型立體網狀結構。由于聚丙烯類合成樹脂質量輕，且具有較高的機械強度，在水中不會變形。又因其不含可塑劑，故在水中不會分解或溶出有害物質。填料的形狀可為棱柱體、圓柱體或扁平體，視不同需求而定。 2.2 物理特征 根據纖維密度不同，填料孔隙率為95%～98％，纖維絲徑Ф0.8mm～Ф1.5mm，纖維密度0.9～0.92g/cm3。填料容重隨形狀和空隙率不同而異，一般為9～20kg/m3。填料抗壓強度較高，在水處理條件下一般不會變形，最大載荷400kg/m2條件下壓縮變形不超過8％，且為彈性變形。適應溫度范圍為5℃～40℃，若溫度在0℃以下時，填料硬度較大變脆，抗沖擊性能差，必須加入特殊的添加劑，因此一般不用于冷凍水處理中。 2.3 生物處理特征 (1)填料掛膜量：立體網狀填料的結構為一種絲條多重交插的螺旋結構，污水在填料中呈三維流動狀態，它必然成為最適宜微生物附著繁衍的溫床。根據清華大學水污染控制實驗室、中國地質大學水資源與環境工程實驗室以及工程使用后實測數據，填料的掛膜量為：
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