近十多年來在普通厭氧生物濾池(Anaerobic Biofilter,AF)基礎(chǔ)上，逐漸出現(xiàn)了一些變型，如厭氧生物濾池兩級串聯(lián)工藝、兩級循環(huán)工藝、厭氧污泥床——濾層反應(yīng)器、變速厭氧/缺氧生物濾池等。目前，一批生產(chǎn)性的AF已投入運(yùn)行，處理效果良好，運(yùn)行管理方便。

　　1 AF反應(yīng)器特點(diǎn)

　　AF是一種內(nèi)部填充有微生物載體的厭氧生物反應(yīng)器。厭氧微生物部分附著生長在填料上，形成厭氧生物膜，部分在填料空隙間處于懸浮狀態(tài)。廢水流過被淹沒的填料，污染物被去除并產(chǎn)生沼氣。

　　典型的生產(chǎn)性AF呈筒狀，常用直徑和高度分別為6～26m和3～13m。濾池中可維持相當(dāng)高的微生物濃度，一般可達(dá)5～15 kgVSS/m3，故AF能承受較高的有機(jī)物體積負(fù)荷［生產(chǎn)性使用裝置的最大有機(jī)負(fù)荷通常在10～16kgCOD/(m3•d)之間］。由于較高的污泥濃度和長達(dá)100d以上的泥齡，AF具有良好的運(yùn)行穩(wěn)定性，較能承受水質(zhì)或水量的沖擊負(fù)荷，在常溫下能處理城市污水等低濃度有機(jī)廢水。AF出水可不回流，但如果出水回流，可降低進(jìn)水濃度，減小堵塞的可能性，使填料中生物量趨向于均勻分布。

　　AF的另一特點(diǎn)是反應(yīng)器內(nèi)污泥產(chǎn)率低，運(yùn)行啟動快。有資料報(bào)導(dǎo)，生產(chǎn)性AF在600d的運(yùn)行中沒有廢棄污泥。Jhung等在UASB和AF的對比試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)水為高濃度糖蜜廢水，有機(jī)負(fù)荷為0.8kgCOD/(m3•d)時，UASB需6周啟動時間，而AF只用了4周。嚴(yán)偉等也曾報(bào)導(dǎo)，用大孔聚氨脂泡沫塑料的AF處理橄欖廠稀釋廢水，其啟動時間比活性污泥法和UASB明顯縮短。

　　該工藝也存在一些問題，主要是：用AF處理含懸浮物濃度高的有機(jī)廢水易發(fā)生堵塞；對布水裝置要求較高，否則易發(fā)生短流，影響處理效果。

　　2 AF反應(yīng)器的填料

　　填料是AF的主體，AF所采用的填料以硬性填料為主，如砂石、陶粒、波爾環(huán)、玻璃珠、塑料球、塑料波紋板等。

　　Muller和Marcini是最先認(rèn)識到填料重要性的研究者之一。他們認(rèn)為采用輕質(zhì)、大空隙率的填料比實(shí)心的砂石更有利于生物固體的積累。Young評價了四種不同類型的填料，認(rèn)為溶解性COD去除率與填料類型、尺寸和形狀有很大關(guān)系，交叉流組件式填料比相同比表面積的松散填料(如波爾環(huán)和穿孔球等)性能好得多，后者性能較差的原因可能是由于局部堵塞和股流的影響。

　　Song和Young報(bào)導(dǎo)了填料放置方式對AF性能的影響：試驗(yàn)采用組件式塑料波紋板填料，結(jié)果表明，填料與水平面所成的角度越小，再分配水流的能力越強(qiáng)，微生物和有機(jī)物之間的接觸越充分，溶解性COD去除效果越好?？紤]到填料長期抗堵塞能力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，Song等建議最佳坡度應(yīng)在45°～60°。

　　Anderson研究了多孔和無孔填料與有機(jī)負(fù)荷、生物量之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，填料表面越粗糙，填料上生物膜附著速率和生物量累積速率越快，且多孔填料上由于剪力而造成的生物量損失比無孔填料少，因而多孔填料的AF在較高有機(jī)負(fù)荷時能保持較好的性能，且運(yùn)行較穩(wěn)定。

　　對于填料的比表面積，相當(dāng)多的研究者認(rèn)為不是影響濾池性能的主要因素。Tay等認(rèn)為，由于相當(dāng)部分COD是由填料空隙中被阻留的懸浮固體去除的，故填料的空隙率和孔的尺寸較比表面積對上向流AF性能的影響更大。

　　具有表面活性的填料對濾池內(nèi)微生物的生長是否更有利，目前尚有不同看法。勞善根等采用粒狀活性炭AF處理人工含酚廢水，經(jīng)過257d連續(xù)運(yùn)行，酚和CODCr的去除率分別達(dá)到98%和70%以上，活性炭仍能繼續(xù)有效地使用。Suidan等也采用粒狀活性炭AF處理人工合成廢水，當(dāng)負(fù)荷為7.22～9.33kgCOD/(m3•d)，COD去除率可達(dá)86%～90%，超過其它填料的AF的效率［1］。但也有研究結(jié)果表明，采用活性炭填料的AF性能并不優(yōu)越［1］，因此有關(guān)這方面的問題仍需進(jìn)一步研究。

　　還有的研究者研究了含微生物生長促進(jìn)劑的填料，利用這種填料的濾池，微生物生長快，啟動歷時短，可維持較高的生物量。

　　3 AF反應(yīng)器的水力特性

　　較多的研究者傾向于全充滿上向流AF中的流態(tài)接近完全混合。Young等則認(rèn)為，采用簡單的推流或完全混合模式都是不合適的。隋軍等認(rèn)為AF的流態(tài)是擴(kuò)散式的，可由擴(kuò)散模型模擬。盡管AF的混合模式尚無定論，但混合對基質(zhì)轉(zhuǎn)換的重要性已為許多研究者所重視。

　　關(guān)于氣體對混合的影響，所有研究者的觀點(diǎn)都相同：氣體的產(chǎn)生提高了混合程度。Chiang等觀察到，即使負(fù)荷低于1～2 kgCOD/(m3•d)，仍然有足夠的氣體產(chǎn)生顯著的混合和短流。

　　一般說來，上向流AF反應(yīng)器內(nèi)混合程度隨液體上升流速的增大而增加。Smith提出最大上升流速為25 m/d，Young則認(rèn)為小試AF的上升流速應(yīng)介于1～8 m/d，生產(chǎn)性AF中的上升流速可達(dá)50 m/d。這些結(jié)論差別較大，與所采用的填料、有機(jī)負(fù)荷等具體條件有關(guān)。但可以肯定，為使反應(yīng)器處于較好的性能狀態(tài)，存在一個最佳范圍的液體上升流速。

　　AF反應(yīng)器中的填料對混合模式有明顯影響。Smith的中試結(jié)果表明，填料體積減少，推流程度增加，但小試結(jié)果卻相反，這是由于填料是與反應(yīng)器尺寸、液體上升流速、氣泡氣流等共同對混合產(chǎn)生影響的。Young等通過試驗(yàn)證明，反應(yīng)器中的流態(tài)與雷諾數(shù)Re和填料有關(guān)。反應(yīng)器內(nèi)有填料比無填料的推流程度有所提高，而且隨填料比表面積的增加而提高。采用小孔徑、大比表面積填料(如20～30mm的波爾環(huán)、小石塊等)的AF的流態(tài)接近推流。

　　有關(guān)AF內(nèi)混合模式的研究較多，所得出的結(jié)論也不盡相同。其原因在于影響AF反應(yīng)器混合程度的因素很多，除上述外，還有如溫度梯度、污泥濃度、污泥沉降性、反應(yīng)器幾何尺寸(如徑高比)等等，筆者認(rèn)為，在這方面還有待進(jìn)一步研究，特別是關(guān)于水力特性相似律方面的研究。