全面解析厭氧生物濾池以及工藝介紹

厭氧生物濾池（Anaerobic Biofilter，簡稱AF）由美國Standford大學的Young和Mc. Carty于1967年在生物濾池的基礎上研發，是公認的早期高效厭氧生物反應器。

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

在厭氧生物濾池中，其中心構造是濾料，濾料的主要功能是為厭氧微生物提供附著生長的空間。濾料的形態、性質及裝填方式對濾池的凈化效果和運行有著重要影響。理想的濾料應具備以下條件：

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

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

（3）利于生物膜附著生長，如表面粗糙的濾料比表面光滑的濾料為佳。

（4）具有足夠的機械強度，不易破損或流失。

（5）化學和生物學穩定性好，不易受污水中化學物質的侵蝕和微生物的分解破壞，也無有害物質溶出，使用壽命較長。

（6）質輕，使反應器的結構荷載較小。

（7）價廉，取材方便。

在生產及試驗研究中最常用的濾料有實心塊狀濾料、空心塊狀濾料、管流型濾料、纖維濾料等。

（1）實心塊狀濾料：此類濾料價格低廉且容易得到，但質重、比表面積小、孔隙率低。采用此類濾料的濾池，生物量濃度低，限制了有機負荷，僅為3-6kgCOD/(m3?d)，在運行中易發生局部濾層堵塞以及隨之產生的短流現象，影響運行效果。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，內部有形狀、大小各異的孔隙。其比表面積和孔隙率均較實心塊狀濾料有很大增加，可以增大生物量濃度及相應的處理能力，減少濾料層的堵塞。此類濾料多用塑料制成，較常用的有波爾環等。

（3）管流型濾料：可形成管道水流，比表面積達100-200m2/m3，孔隙率為80%-90%，分別是實心塊狀濾料的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負荷達5-15kgCOD/(m3?d)，且運行時不易堵塞。該種濾料質輕、穩定，但價格較高。

（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°。當水流經濾層時，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，污水流經濾池時，纖維隨水漂浮，可增強其上的生物膜與污水接觸效果，提高有機物的傳質效率。同時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條件。但采用軟性纖維濾料時，生物膜易產生結團現象。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。

厭氧生物濾池根據水流方向的不同，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器（DSFF）。近年來也出現了升流式混合型厭氧反應器。

厭氧生物濾池除濾料外，還設有布水系統和沼氣收集系統。布水系統的作用是使進水分布均勻，為防止堵塞，其孔口大小及流速應選用及控制適當。沼氣收集系統的作用是收集產生的沼氣作為能源加以利用，沼氣收集系統上設有水封、氣體流量計及安全火炬。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。

升流式厭氧生物濾池的布水系統設于池底，污水由底部進入濾池后均勻地向上流動，在濾料表面附著的與濾料截留的大量微生物的作用下，污水中的有機物可被降解轉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，因此濾池后還需設置沉淀分離裝置。目前在運行的大多數厭氧濾池都是升流式厭氧濾池。

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

新近出現的升流式混合型厭氧反應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，減小了濾料層的厚度，在濾池布水系統與濾料層之間留出了一定空間，使呈懸浮狀態的顆粒污泥在其中生長、累積，增加了反應器中的總生物量，減少了濾池被堵塞的可能性。與升流式厭氧污泥床相比，可不設三相分離器，節省基建投資。其濾料層高度與濾池總高之比，宜采用2/3。

厭氧生物濾池適用于不同類型、不同濃度有機廢水的處理，其有機負荷取決于污水性質及濃度，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其頂部的幾十倍。實際運行結果表明，在相同水質條件及水力停留時間下，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器則具更多運行上的優點。

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℃）下運行。溫度降低會影響處理效率，經驗表明，溫度驟降會使效率下降幅度增大，若長時間穩定在較低溫的條件下運行，則會由于濾池中較長的固體停留時間而使溫度影響減弱，因此為了節約加溫所需能量，亦可在常溫下運行。

濾池高度對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，因此濾池內填料高度不必超過1.2m。

采用升流式厭氧生物濾池，應注意當污水中懸浮固體濃度大于COD濃度的10%時，為防止濾層堵塞現象發生，應進行適當的預處理以降低進水懸浮物濃度。

厭氧生物濾池具有以下優點：

（1）處理能力比一般消化池高；

（2）生物量濃度高，可獲得較高的有機負荷；

（3）不需要專門的攪拌設備，裝置簡單，工藝自身能耗低；

（4）微生物菌體停留時間長，耐沖擊負荷能力較強；

（5）無需回流污泥，運行管理方便；

（6）在處理水量和負荷有較大變化的情況下，運行能保持較大的穩定性。

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廢水處理；

（2）對布水裝置要求較高，否則易發生短流，影響處理效果；

（3）濾池的清洗尚無簡單有效的方法。