1 概述

厭氧生物濾池（Anaerobic Biofilter，簡(jiǎn)稱AF）由美國(guó)Standford大學(xué)的Young和Mc. Carty于1967年在生物濾池的基礎(chǔ)上研發(fā)，是公認(rèn)的早期高效厭氧生物反應(yīng)器。

厭氧生物濾池是一種內(nèi)部裝填有微生物載體（即濾料）的厭氧生物反應(yīng)器。厭氧微生物部分附著生長(zhǎng)在濾料上，形成厭氧生物膜，部分在濾料空隙間懸浮生長(zhǎng)。污水流經(jīng)掛有生物膜的濾料時(shí)，水中的有機(jī)物擴(kuò)散到生物膜表面，并被生物膜中的微生物降解轉(zhuǎn)化為沼氣，凈化后的水通過排水設(shè)備排至池外，所產(chǎn)生的沼氣被收集利用。

2 濾料

在厭氧生物濾池中，其中心構(gòu)造是濾料，濾料的主要功能是為厭氧微生物提供附著生長(zhǎng)的空間。濾料的形態(tài)、性質(zhì)及裝填方式對(duì)濾池的凈化效果和運(yùn)行有著重要影響。

理想的濾料應(yīng)具備以下條件：

（1）比表面積大，一般來說，比表面積越大，可以承受的有機(jī)負(fù)荷越高，有利于增加生物總量。

（2）具有高孔隙率，孔隙率越高，在相同容積的反應(yīng)器中，處理水量一定時(shí)污水的實(shí)際停留時(shí)間越長(zhǎng)，反應(yīng)器的容積利用系數(shù)越高，而且高孔隙率對(duì)防止濾池堵塞，防止產(chǎn)生短流均有好處。

（3）利于生物膜附著生長(zhǎng)，如表面粗糙的濾料比表面光滑的濾料為佳。

（4）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，不易破損或流失。

（5）化學(xué)和生物學(xué)穩(wěn)定性好，不易受污水中化學(xué)物質(zhì)的侵蝕和微生物的分解破壞，也無有害物質(zhì)溶出，使用壽命較長(zhǎng)。

（6）質(zhì)輕，使反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)荷載較小。

（7）價(jià)廉，取材方便。

在生產(chǎn)及試驗(yàn)研究中最常用的濾料有實(shí)心塊狀濾料、空心塊狀濾料、管流型濾料、纖維濾料等。

（1）實(shí)心塊狀濾料：此類濾料價(jià)格低廉且容易得到，但質(zhì)重、比表面積小、孔隙率低。采用此類濾料的濾池，生物量濃度低，限制了有機(jī)負(fù)荷，僅為3-6kgCOD/(m3•d)，在運(yùn)行中易發(fā)生局部濾層堵塞以及隨之產(chǎn)生的短流現(xiàn)象，影響運(yùn)行效果。較常用的為直徑30-45mm的礫石、碎石等。

（2）空心塊狀濾料：呈圓柱形或球形，內(nèi)部有形狀、大小各異的孔隙。其比表面積和孔隙率均較實(shí)心塊狀濾料有很大增加，可以增大生物量濃度及相應(yīng)的處理能力，減少濾料層的堵塞。此類濾料多用塑料制成，較常用的有波爾環(huán)等。

（3）管流型濾料：可形成管道水流，比表面積達(dá)100-200m2/m3，孔隙率為80%-90%，分別是實(shí)心塊狀濾料的2-5倍和1.5倍左右，采用此類濾料可獲得較高的生物量濃度，使厭氧生物濾池的有機(jī)負(fù)荷達(dá)5-15kgCOD/(m3•d)，且運(yùn)行時(shí)不易堵塞。該種濾料質(zhì)輕、穩(wěn)定，但價(jià)格較高。

（4）交叉流型濾料：由不同傾斜方向的波紋管或蜂窩管所組成，傾斜角一般為60°。當(dāng)水流經(jīng)濾層時(shí)，呈交叉形（或稱折流形）流向，其比表面積和孔隙率與管流型濾料相近，但COD去除率高，工作特性較好，應(yīng)用日益廣泛。

（5）纖維濾料：比表面積和孔隙率均較大，污水流經(jīng)濾池時(shí)，纖維隨水漂浮，可增強(qiáng)其上的生物膜與污水接觸效果，提高有機(jī)物的傳質(zhì)效率。同時(shí)由于水流的剪切作用，還可使生物膜厚度不致過大，以保證較高的生物活性和良好的傳質(zhì)條件。但采用軟性纖維濾料時(shí)，生物膜易產(chǎn)生結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。常用的纖維濾料有軟性尼龍纖維濾料、半軟性聚乙烯、聚丙烯濾料、彈性聚苯乙烯濾料等。

3 構(gòu)造特征

厭氧生物濾池根據(jù)水流方向的不同，可分為升流式和降流式兩大類，降流式厭氧生物濾池亦稱降流式固定膜反應(yīng)器（DSFF）。近年來也出現(xiàn)了升流式混合型厭氧反應(yīng)器。

厭氧生物濾池除濾料外，還設(shè)有布水系統(tǒng)和沼氣收集系統(tǒng)。布水系統(tǒng)的作用是使進(jìn)水分布均勻，為防止堵塞，其孔口大小及流速應(yīng)選用及控制適當(dāng)。沼氣收集系統(tǒng)的作用是收集產(chǎn)生的沼氣作為能源加以利用，沼氣收集系統(tǒng)上設(shè)有水封、氣體流量計(jì)及安全火炬。厭氧生物濾池多為封閉型，可以保證良好的厭氧環(huán)境并盡可能多地收集沼氣，其中濾料層低于污水水位，處于淹沒狀態(tài)。

升流式厭氧生物濾池的布水系統(tǒng)設(shè)于池底，污水由底部進(jìn)入濾池后均勻地向上流動(dòng)，在濾料表面附著的與濾料截留的大量微生物的作用下，污水中的有機(jī)物可被降解轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等，凈化后的出水從池頂引出池外，沼氣由頂部的沼氣收集管收集，池內(nèi)的生物膜不斷新陳代謝，脫落的生物膜隨出水帶出，因此濾池后還需設(shè)置沉淀分離裝置。目前在運(yùn)行的大多數(shù)厭氧濾池都是升流式厭氧濾池。

降流式厭氧濾池中，布水系統(tǒng)設(shè)于池頂，污水由頂部均勻向下直流到底部，生物反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的流動(dòng)可起一定的攪拌作用，因而無需復(fù)雜的配水系統(tǒng)，微生物附著在定向排列的濾料上，起降解有機(jī)物的作用。這種反應(yīng)器不易堵塞，但固體沉積在濾池底部會(huì)給操作帶來一定的困難。

新近出現(xiàn)的升流式混合型厭氧反應(yīng)器綜合了升流式厭氧污泥床與升流式厭氧生物濾池的特點(diǎn)，減小了濾料層的厚度，在濾池布水系統(tǒng)與濾料層之間留出了一定空間，使呈懸浮狀態(tài)的顆粒污泥在其中生長(zhǎng)、累積，增加了反應(yīng)器中的總生物量，減少了濾池被堵塞的可能性。與升流式厭氧污泥床相比，可不設(shè)三相分離器，節(jié)省基建投資。其濾料層高度與濾池總高之比，宜采用2/3。

4 運(yùn)行特征

厭氧生物濾池適用于不同類型、不同濃度有機(jī)廢水的處理，其有機(jī)負(fù)荷取決于污水性質(zhì)及濃度，一般為0.2-16kgCOD/(m3•d)，濾池中生物膜厚度約為1-4mm，生物量濃度沿濾料層高度而變化，如升流式厭氧生物濾池底部的生物量濃度可達(dá)其頂部的幾十倍。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，在相同水質(zhì)條件及水力停留時(shí)間下，升流式厭氧生物濾池的COD去除率比降流式高，升流式混合型厭氧反應(yīng)器則具更多運(yùn)行上的優(yōu)點(diǎn)。

溫度是影響厭氧生物濾池處理效果的因素之一。厭氧生物濾池大多在中溫條件（35℃）下運(yùn)行。溫度降低會(huì)影響處理效率，經(jīng)驗(yàn)表明，溫度驟降會(huì)使效率下降幅度增大，若長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定在較低溫的條件下運(yùn)行，則會(huì)由于濾池中較長(zhǎng)的固體停留時(shí)間而使溫度影響減弱，因此為了節(jié)約加溫所需能量，亦可在常溫下運(yùn)行。

濾池高度對(duì)處理效果有一定影響。研究表明，絕大部分COD是在0.4m以下被去除的，因此濾池內(nèi)填料高度不必超過1.2m。

采用升流式厭氧生物濾池，應(yīng)注意當(dāng)污水中懸浮固體濃度大于COD濃度的10%時(shí)，為防止濾層堵塞現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理以降低進(jìn)水懸浮物濃度。

5 評(píng)價(jià)

厭氧生物濾池具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）處理能力比一般消化池高；

（2）生物量濃度高，可獲得較高的有機(jī)負(fù)荷；

（3）不需要專門的攪拌設(shè)備，裝置簡(jiǎn)單，工藝自身能耗低；

（4）微生物菌體停留時(shí)間長(zhǎng)，耐沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)；

（5）無需回流污泥，運(yùn)行管理方便；

（6）在處理水量和負(fù)荷有較大變化的情況下，運(yùn)行能保持較大的穩(wěn)定性。

厭氧生物濾池的主要不足是：

（1）濾池容易堵塞，尤其是底部，因此主要適用于懸浮物濃度較低的溶解性有機(jī)廢水處理；

（2）對(duì)布水裝置要求較高，否則易發(fā)生短流，影響處理效果；

（3）濾池的清洗尚無簡(jiǎn)單有效的方法。

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