生物膜技术中的填料

在生物膜法水处理中，填料是微生物赖以栖息的场所，影响着微生物的生长、繁殖、

脱落和形态。填料有切割、阻挡气泡和吸附的作用，加快氧的转移速率，提高传质效果。填
料选型研究关系到污染物的去除效果和投资费用。生物填料是生物膜水处理技术的核心之
一，目前生物填料种类繁多，按常用的安装方式分为固定式(主要有蜂窝状和波纹板状硬
性填料)、悬挂式(包括软性填料、半软性填料、组合填料和弹性填料)和分散式(散堆式和悬
浮式填料)等几种类型。生物填料主要以聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或聚酯等高分子材料为
原材料而制成。在实际应用中，人们发现以这些材质制成的填料，其亲水性能(材料表面
吸附水分的能力)和生物亲和性(生物相容性与生物活性)较差，导致生物填料表面润湿、传
质性能和微生物附着生长特性欠佳，在微生物挂膜启动速度、挂膜量、膜与填料的紧密度
及微生物细胞活性和氧利用率等方面存在不足。近年虽有对聚丙烯材质的化工塔填料进行
表面氧化腐蚀或糙化处理等来改善填料表面润湿性能的报道，但对水处理用的生物填料
来说，其生物亲和性等仍未得到明显改善。而聚丙烯为非极性高聚物，表面自由能低，液
体在其表面较难成膜，故其润湿性能差。聚乙烯醇和硬脂酸(硬脂酸具有良好的生物相容
性，除同时改善生物亲和与亲水性外，还起类似于偶联剂的作用)中含有亲水基团，将它
们添加到聚丙烯填料中后，可明显改善其亲水性能。但是不同的填料其价格差异很大 (见
下表)，高价的原因致使一些效果好的填料无法在天然大水体中广泛应用。

表 2-1 国内各种填料的价格参考表

填料

规格(mm)

材质

参考价格

(元/m2)

玻璃钢蜂窝填料

D20～D36

玻璃钢

400～600

软性填料

束距 60～80

纤维长 120～160

维纶

70～80

半软性填料

单片直径

120～160

变性聚乙

烯

250～300

塑料蜂窝填料

D20～D30

硬聚氯乙

烯

450～700

组合式填料

束距 60～80

纤维长 120～200

聚乙烯

150～250

无纺布悬浮填料

直径 11

聚丙烯

200～250

 

填料的大小、孔隙率、均匀性和浸润性以及力学、化学和生物稳定性都有严格的要求。

一种良好的填料必须具有大的比表面积，大的吸附容量，易于传送氧气和营养物质等优
点，同时也应具价廉、耐磨和易装卸等特点。因此，对于制成悬浮填料的材料有如下要求。

(1)密度应接近于水
填料密度过大，造成其悬浮困难或能耗过高；但若密度过小，又不易维持其在反应

器中的一定流态；而密度接近于 1 的填料在正常的曝气强度下极易全池流化，能耗较低。
悬浮填料的密度在 0.95～0.998g/cm3 之间比较适合)。