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日本先进的环境材料——填料

发布日期:2020-04-01 来源:环境投资联盟 环境企业家国际研修班
  导    读
  填料技术是提高污水单位处理能力的一种行之有效的方法,日本由于材料技术和污水处理技术的发达,在填料的开发和利用上有很好的经验积累和海量的应用案例,这对于我国的污水处理技术水平的提升是一个很好的借鉴。
  在用微生物处理废水时,为了提高单位体积的污水处理能力和改善运行状况,很多情况下会使用微生物填料。
  在水处理过程中使用填料,可达到多重效果,例如可以提高污水的处理能力;提高脱氮效率;抑制藻类繁殖;减少污泥产生量;抑制臭气的产生;不同程度地降低运营成本等等。
  填料的优点在于:可以在已经运营的污水处理装置中使用,无需新建设施,尤其对一些负荷增加但无法扩建的情况;填料的种类和投加量可以根据不同的需要,灵活选择;使用再生材料制成的填料还可对环保做出贡献,在这方面日本有上好的表现;填料的使用可以结合污水处理厂情况及设备情况来加以选择。
  日本作为一个材料大国和污水处理技术先进国家,已经开发和使用了各种形态、各种材质、用途广泛的微生物填料。
  在日本应用较为广泛、技术较为先进的填料见表1。
表1水处理填料主要形状与材质
  在日本,较为先进、常用的填料产品主要有以下几种类型。
  多孔凝胶型填料
  此类填料的材质为氨基甲酸乙酯,为墙体构造,吸水后变为凝胶状态,放入水中后会迅速下沉并可在水中漂浮游动,吸水性很强且持久。
  此类填料吸收微生物的效果很强,墙体构造使得其比表面积较大,更能保持微生物的浓度,提高处理能力。
  可用于工业废水处理中的去除BOD/COD及硝化处理工序,以及污水处理厂的除臭工序。
  案例:某食品工厂的排水量为500m3/d,BOD含量为2000mg/L,固体悬浮物浓度500mg/L,曝气池容积为400m3。在此条件下,投放120m3的多孔凝胶型填料,填充率为30%。经处理后,BOD含量降至10mg/L,固体悬浮物浓度低至5mg/L。
  吸水膨胀型填料
  该类型的填料材质为热塑性聚氨酯弹性体橡胶,形状为圆柱形,制作过程中不使用水,使用前处于干燥状态,放入水中后会吸水膨胀,可随着水中搅拌机的运作在水中流动且不会浮出水面。其表面有凝胶细孔,吸水膨胀后可高浓度吸附微生物。
  可用于污水处理厂及其他工厂的硝化及脱氮工序,以及化学工厂、涂料工厂的超滤膜清洗等。
  案例:某污水处理厂的水量为7000m3/d,BOD含量为120mg/L,固体悬浮物浓度100mg/L,总氮32mg/L。往好氧槽中投放吸水膨胀型填料,充填率为30%,处理后BOD含量降至20mg/L,固体悬浮物浓度10mg/L,总氮10mg/L。
  流动床填料
  流动填料是在填料流动槽、填料过滤槽、生物过滤槽中使用的填料,其比表面积较大,能够形成生物膜,通过填料的流动使微生物与有机物、氧气产生接触而达到效果。流动床填料多为塑料材质,可根据需求制作成波浪板形、网状、球形、圆筒形、立方形、纤维状等形状。
  流动床填料的微生物吸附效果强,同时也具备流动性强、耐磨损等特点。
  流动床填料可适用于工业废水处理、垃圾处理场渗滤液处理、生活污水集中处理、净化槽等。
  板状纤维填料
  使用特殊纤维制成的板状纤维填料为立体构造,比表面积较大,污泥吸附力较强,吸附的污泥量最大可达到其他材质的2-4倍,在低负荷运转的状态下可大量削减剩余污泥。增殖速度较慢的微生物也可持久吸附;且填料本身无需清洗,使用寿命长。
  在低负荷运行的状态下,使用此类纤维填料时无需安装污泥沉淀槽即可达到处理效果;在高负荷运行的状况下,需安装污泥沉淀槽,并将多个填料分段放置在生物反应槽内,可形成多种微生物并存的环境,通过食物链与自氧化效应,达到抑制剩余污泥产生的效果。
  案例:在某工厂的排水设施内分段安装此纤维填料,处理后的污水BOD浓度小于15mg/L,总氮去除率为50%,污泥产生量与原来相比削减了77%。
图分段安装纤维板状担体
  长条形纤维填料
  长条形纤维填料的原材料为聚偏二氯乙烯(PVDC),填料直径为25mm或45mm,纤维直径为0.1mm,适用于各类型的处理槽,放于废水中后能在纤维填料表面形成生物膜,通过微生物作用分解污水中的有机物,达到处理效果。
  长条形纤维填料表面积大,构造的特殊性使其拥有较高的微生物吸附能力,氮、磷去除效果高,且难以堵塞。PVDC材质也使其耐磨损性较强。废水处理能力稳定,不因负荷、水温变化而受到影响。
  立方体好氧填料
  立方体好氧填料使用聚烯烃制作,形状为立方体,边长在10mm左右,构造为气泡结构,微生物吸附效果好,1L填料的微生物吸附量在30-50g之间,能够处理高浓度废水;聚烯烃材质耐水性好,填料放入废水中后能够使微生物在短时间内快速发挥作用。同时,填料也具有较高的流动性,不易磨损。
  该填料属于好氧填料,放入曝气池后,吸附在填料内的好氧性微生物得到氧气供给,同时微生物能与污水、污泥得到充分接触,从而处理污水中的污染物。
  案例:某食品加工厂的日均排水量为150m³,其中BOD浓度为1300mg/L,COD浓度400mg/L,固体悬浮物浓度350mg/L;使用活性污泥法处理污水,污水中油脂含量高,需要使用油脂分解微生物来处理油脂。该工厂使用了附着油脂分解型微生物的立方体好氧填料后,污水中的BOD和COD浓度均降至20mg/L,固体悬浮物浓度降至30mg/L。