向污水处理设施中引入生物填料是提升污水处理效率的有效技术手段，该方法效果显著，操作简单，在污水处理提标改造以及难降解高浓度废水处理中得到了广泛应用。目前，国内外使用的填料种类较多，按材质分主要有塑料、陶粒、聚氨酯和其他新型材质填料。
塑料填料是污水提标改造中最常用的填料材质之一，材质主要有聚乙烯、聚丙烯和其他类型塑料填料，构型通常呈圆柱状、球状和短管状等。虽然塑料填料已被广泛应用于实际工程中，但其本身材质存在的缺陷依然难以克服。例如，多数塑料填料没有任何亲水性和生物亲和性，无法有效挂膜；而其材质密度较轻、材料脆、易破碎等问题，又需要大量的补加，进一步增加运营成本。
与塑料填料及传统海绵填料相比，亲水性聚氨酯海绵填料具有如下优势：
（1）填料表面具有丰富的阳离子活性基团以及羟基、羧基等亲水性基团，可与微生物产生键、价的固定结合，微生物附着速度快，一般7天可完成挂膜；同时可在水中形成良好的流化状态，提高了空间体积利用率。
（2）填料独特的墙体状骨架结构使其比表面积可达4000m2/m3以上，从而为微生物提供更大的附着面，微生物浓度****可达20-25g/L，比传统活性污泥浓度提高5-10倍，增加了污水处理效率。
（3）填料原生的海绵状立体空间结构使其孔隙度高达95%以上，遇水膨胀后体积可增大1.7倍，因而污水通过性好不易堵塞，与污水的流动接触效率高；同时对气泡剪切能力强，从而提高了充氧效率，降低了风机的能耗。
（4）填料内外可形成溶解氧梯度，从而营造独特的好氧-缺氧环境，有利于微生物实现同步硝化反硝化，使脱氮能力提升35%以上；同时填料内外形成的细菌-原生动物-后生动物的食物链，有效实现了污泥减量。
（5）填料具有极好的耐磨性能和生物惰性，更换周期在10年以上，极大的降低了运行维护成本。
表1 常用水处理填料性能对比
|
填料种类 |
化学成分 |
密度 （g/cm3） |
孔隙率（%） |
比表面积 （cm2/cm3） |
挂膜启动时间（d） |
挂膜生物量（g/L） |
|
塑料类 |
聚乙烯/聚丙烯 |
0.90~0.97 |
85~92 |
350~800 |
5~15 |
5.6~8.5 |
|
陶粒 |
二氧化硅 |
0.85~1.50 |
43~55 |
1800-3300 |
10~18 |
3.5~8.0 |
|
亲水海绵 |
聚醚型聚氨酯 |
0.98~1.05 |
96~98 |
4000~6500 |
3~7天 |
20~25 |
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