2.3.2　填料的性能参数

目前，已有一些国家制订了滤池填料标准，如美国自来水协会制订的滤料标准（1989年）、印度标准协会制订的过滤设备要求（1977年）以及英国水和废水协会制订的滤池颗粒填料标准（1993年）等。英国水和废水协会制订的滤池颗粒填料标准主要包括填料颗粒密度、容积密度、机械强度（易碎性）、磨损率、溶解性、最小流化速率、孔隙率、比表面积等指标。所有这些标准最初都是为饮用水的过滤处理制订的，为适用于废水处理的生物滤池填料，必须对标准中指标的选择及具体参数的取值进行修订。

在我国有关填料的评价指标，目前没有统一的标准，除一些大家认可的常规参数，还有很多无法量化的指标，针对这些无法量化的指标，在研究中只好自创一些概念。

本文认为填料的评价体系应包括以下一些指标。

2.3.2.1　常规技术参数

①规格，如填料的外形尺寸，如长、宽、高、直径等。

②密度（相对密度），填料密度与水密度的比，密度（相对密度）小，容易呈流化态，动力消耗小。

③空隙率，指干燥状态下反应器内填料层中空隙部分所占的体积与填料层体积之比。

填料空隙率与填料颗粒形状、均匀程度以及压实程度等有关，粒径均匀和形状不规则填料的空隙率较大。

④单位体积的填料个数。

⑤比表面积（填充后），比表面积指单位质量填料颗粒具有的表面积总和，也可以表示为单位堆积体积填料所具有的表面积总和。填料表面是生物膜形成和固着的部位，一般而言，填料比表面积越大，对微生物的附着越有利。

⑥填料因子。填料的比表面积与空隙率三次方的比值，即a/e³，称为填料因子，以f表示，其单位为1/m。填料因子分为干填料因子与湿填料因子，填料未被液体润湿时的a/e³称为干填料因子，它反映填料的几何特性；填料被液体润湿后，填料表面覆盖了一层液膜，a和e均发生相应的变化，此时的a/e³称为湿填料因子，它表示填料的流体力学性能，f值越小，表明流动阻力越小。

填料性能的优劣通常根据效率、通量及压降三要素衡量。在相同的操作条件下，填料的比表面积越大，气液分布越均匀，表面的润湿性能越好，则传质效率越高；填料的空隙率越大，结构越开敞，则通量越大，压降亦越低。

⑦堆积重度，堆积重度=（1-空隙率）×材料重度。

2.3.2.2　填料的特定技术参数

（1）表面性质

填料的表面性质包括亲水性、粗糙度等。亲水性一般采用称重法对两种填料的亲水性进行测定，具体的方法是，先称量两种填料的原来质量，将它们浸没在水中一段时间后再称量它们的质量，通过两次称量的差求得填料的含水率，含水率越高亲水性越好。粗糙度直接影响挂膜速度，粗糙度越大，挂膜越快。尽管人们普遍认为填料表面粗糙度是影响微生物固定的重要因素之一。

但迄今为止，人们对表面粗糙度的认识还仅停留在定性描述的阶段，主要通过直观的视觉观察来获取有关的信息。Harendranath等通过扫描电镜照片对24种填料的表观特征，如表面粗糙程度、表面微孔尺寸及其分布进行了研究，粗略地将填料分为三大类，即表面光滑、表面不平及表面多孔。虽然图像分析是一项快速、有效的技术，但由此得到的表面粗糙度定量信息很少，使得给出的评价比较笼统，主观因素影响较大，缺乏横向可比性。

分形是描述高度不规则物体的有力工具，运用分形理论对多孔填料的表面粗糙度进行探讨。以表面分数维值定量表征填料表面粗糙度，并在对多孔填料分形特征进行深入分析的基础上，结合具体的孔结构分布测试方法原理，推导出分数维值计算方法，进行了相应的计算和结果分析，以期为多孔填料微观特征分析提供一种新方法。

（2）挂膜性能

一般包括挂膜速度、挂膜量和生物膜特性等指标，但这些指标的影响因素比较多，因此只能采取填料之间的对比得出孰优孰劣，而无法量化。

（3）充氧性能

一般用溶解氧增长速度、饱和溶解氧值、氧转移系数等指标来衡量。但由于反应器结构、污水性质、运行条件等因素对这些指标影响很大，因此孤立的数值往往没有说服力，同样需要比较判断优劣。

（4）传质性能

传质性能包括布水均匀程度、切割气泡大小、水流紊动程度等。这些指标非常难以测量，一般以肉眼观察为主，可以加入示踪剂辅助，一般只能定性描述，无法量化。

综上所述，随着生物接触氧化法应用范围的逐渐扩大，填料的品种也不断更新换代。但目前国内生产的填料品种繁多，良莠不齐，因此对填料品种的归类、发展过程、趋势以及使用性能的探讨就具有重要的实际指导意义。