厭氧生物濾池(Anaerobicbiofilter，簡稱AF)由美國Standford大學(xué)Young和Mc.Carty于1967年在生物濾池的基礎(chǔ)上開發(fā)，被公認(rèn)為早期高效厭氧生物反應(yīng)器。

    厭氧生物濾池是一種含有微生物載體(即濾料)的厭氧生物反應(yīng)器。厭氧微生物部分附著在濾料上，形成厭氧生物膜，部分懸浮在濾料間隙中。當(dāng)污水通過帶有生物膜的濾料時，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成沼氣。凈化后的水通過排水設(shè)備排放到池中，產(chǎn)生的沼氣被收集和利用。

    2濾料

    在厭氧生物濾池中，其中心結(jié)構(gòu)是濾料，其主要功能是為厭氧微生物提供附著生長空間。濾料的形狀、性質(zhì)和填充方法對濾池的凈化效果和運(yùn)行有重要影響。

    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，有機(jī)負(fù)荷越高，有利于增加生物總量。

    （2）孔隙率越高，孔隙率越高。在相同體積的反應(yīng)器中，污水的實(shí)際停留時間越長，反應(yīng)器的體積利用系數(shù)越高，高孔隙率有利于防止濾池堵塞和短流。

    (3)有利于生物膜的附著生長如表面粗糙的濾料優(yōu)于表面光滑的濾料。

    (4)機(jī)械強(qiáng)度足夠，不易損壞或丟失。

    (5)化學(xué)和生物穩(wěn)定性好，不易被污水中的化學(xué)物質(zhì)侵蝕和微生物分解破壞，無有害物質(zhì)溶解，使用壽命長。

    (6)重量輕，使反應(yīng)器結(jié)構(gòu)荷載小。

    (7)價格便宜，取材方便。

    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:這種濾料價格低廉，容易獲得，但質(zhì)量重，比表面積小，孔隙率低。采用這種濾料的濾池生物濃度低，限制有機(jī)負(fù)荷，僅為3-6kgCOD/m3d，運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)局部濾層堵塞和短流，影響運(yùn)行效果。直徑30-45mm的礫石、碎石等比較常用。

    (2)空心塊狀濾料:圓柱形或球形，內(nèi)部有形狀和大小不同的孔隙。與實(shí)心塊狀濾料相比，表面積和孔隙率大大提高，可增加生物濃度和相應(yīng)的處理能力，減少濾料層的堵塞。這種濾料多由塑料制成，波爾環(huán)等比較常用。

    (3)管流濾料:可形成管道水流，比表面積100-200m2/m3，孔隙率80%-90%，分別為實(shí)心塊狀濾料2-5倍和1.5倍左右。這種濾料可以獲得較高的生物濃度，使厭氧生物濾池的有機(jī)負(fù)荷達(dá)到5-15kgCOD/m3d，運(yùn)行時不易堵塞。這種濾料重量輕，穩(wěn)定，但價格高。

    (4)交叉流濾料:由不同傾斜方向的波紋管或蜂窩管組成，傾斜角一般為60°。水流經(jīng)濾層時，呈交叉形(或折流形)流向，其比表面積和孔隙率與管流濾料相似，但COD去除率高，工作特性好，應(yīng)用廣泛。

    (5)纖維濾料:比表面積和孔隙率大。當(dāng)污水流過濾池時，纖維隨水漂浮，可以增強(qiáng)生物膜與污水的接觸效果，提高有機(jī)物的傳質(zhì)效率。同時，由于水流的剪切作用，生物膜的厚度不會太大，以保證較高的生物活性和良好的傳質(zhì)條件。但生物膜在使用軟纖維濾料時容易結(jié)團(tuán)。常用的纖維濾料有軟尼龍纖維濾料、半軟聚乙烯、聚丙烯濾料、彈性聚苯乙烯濾料等。

    3.結(jié)構(gòu)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。降流厭氧生物濾池又稱降流固定膜反應(yīng)器(DSFF)。近年來，升流式混合厭氧反應(yīng)器也出現(xiàn)了。

    除濾料外，厭氧生物濾池還配有布水系統(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，應(yīng)適當(dāng)選擇和控制孔口大小和流速。沼氣收集系統(tǒng)的作用是利用收集產(chǎn)生的沼氣作為能源。沼氣收集系統(tǒng)配有水封、氣體流量計(jì)和安全火炬。厭氧生物濾池大多是封閉的，可以保證良好的厭氧環(huán)境，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)。

    升流厭氧生物濾池的布水系統(tǒng)設(shè)置在池底，污水從底部進(jìn)入濾池后均勻向上流動。在附著在濾料表面的大量微生物與濾料截留的作用下，污水中的有機(jī)物可降解轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。凈化后的出水從池頂引出池外，沼氣頂部的沼氣收集管收集，池內(nèi)的生物膜不斷代謝，脫落的生物膜隨出水帶出。目前運(yùn)行的厭氧濾池大多是升流厭氧濾池。

    在降流厭氧濾池中，布水系統(tǒng)位于池頂，污水從頂部均勻向下直流到底部。生物反應(yīng)產(chǎn)生的氣體流動可以起到一定的攪拌作用，因此無需復(fù)雜的配水系統(tǒng)，微生物附著在定向排列的濾料上，降解有機(jī)物。這種反應(yīng)器不容易堵塞，但固體沉積在濾池底部會給操作帶來一定的困難。

    新型升流式混合厭氧反應(yīng)器結(jié)合了升流式厭氧污泥床和升流式厭氧生物濾池的特點(diǎn)，降低了濾料層的厚度，在濾池布水系統(tǒng)和濾料層之間留有一定的空間，使懸浮顆粒污泥在其中生長積累，增加了反應(yīng)器中的總生物量，降低了濾池堵塞的可能性。與升流厭氧污泥床相比，沒有三相分離器可以節(jié)省基礎(chǔ)設(shè)施投資。濾料層高度與濾池總高度的比例應(yīng)為2/3。

    4.運(yùn)行特性。

    厭氧生物濾池適用于不同類型和濃度的有機(jī)廢水處理。其有機(jī)負(fù)荷取決于污水的性質(zhì)和濃度，一般為0.2-16kgCOD/m3d。濾池中的生物膜厚度約為1-4mm，生物量濃度隨濾料層高度而變化。例如，升流厭氧生物濾池底部的生物量濃度可以達(dá)到頂部的幾十倍。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，在相同的水質(zhì)條件和水力停留時間下，升流厭氧生物濾池的COD去除率高于降流厭氧反應(yīng)器，升流混合厭氧反應(yīng)器具有更多的運(yùn)行優(yōu)勢。

    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下運(yùn)行(35℃)。降溫會影響處理效率。經(jīng)驗(yàn)表明，溫度的突然下降會增加效率的下降。如果長時間穩(wěn)定在較低溫度下運(yùn)行，溫度的影響會因過濾器中固體停留時間較長而減弱。因此，為了節(jié)省加熱所需的能量，它也可以在室溫下運(yùn)行。

    濾池高度對處理效果有一定影響。研究表明，大多數(shù)COD在0.4m以下被去除，因此濾池中的填料高度不必超過1.2m。

    采用升流厭氧生物濾池時，應(yīng)注意，當(dāng)污水中懸浮固體濃度大于COD濃度的10%時，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，以防止濾層堵塞，以降低進(jìn)水懸浮物的濃度。

    5評價

    厭氧生物濾池具有以下優(yōu)點(diǎn)：

    (1)處理能力高于一般消化池；

    (2)生物濃度高，有機(jī)負(fù)荷高；

    (3)不需要專門的攪拌設(shè)備，設(shè)備簡單，工藝本身能耗低；

    (4)微生物菌體停留時間長，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；

    (5)無回流污泥，操作管理方便；

    (6)在水量和負(fù)荷變化較大的情況下，運(yùn)行可以保持較大的穩(wěn)定性。

    厭氧生物濾池的主要缺點(diǎn)是：

    (1)濾池容易堵塞，尤其是底部，主要適用于懸浮物濃度低的溶解有機(jī)廢水處理；

    (2)對布水裝置要求較高，否則容易發(fā)生短流，影響處理效果；

    (3)清洗濾池沒有簡單有效的方法。