通過載體生物膜處理污水，目前最普遍使用的是砂濾池。砂濾池在生產(chǎn)中存在的主要問題是濾料比重大導致反沖洗耗能高、水頭損失大、運行成本比較高、維護困難以及持續(xù)過濾能力有限。而輕質(zhì)濾料在一定程度上可以避免該過濾工藝的部分缺點。與傳統(tǒng)的重質(zhì)濾料相比，有許多優(yōu)勢。如：?①輕質(zhì)濾料制備簡單、來源廣泛、成本較低；?②當含有微絮凝體的待濾水通過濾層時，輕質(zhì)濾料能夠與空隙中先前截留的微絮凝體產(chǎn)生接觸絮凝作用，具有固液分離和絮凝的雙重功能；?③濾料本身質(zhì)量小，反沖洗模式下所需要的機械能也降低， 濾料本身比表面積大，所附著的生物膜也比較多，在水力負荷作用下相互擠壓的概率增大， 有利于舊的生物膜的脫落。不但節(jié)能，而且提高了生物處理效率。

一、輕質(zhì)水處理濾料在反硝化濾池中的應(yīng)用

反硝化生物濾池(DNBF)凈化污水的本質(zhì)是利用填料上所附著生物膜發(fā)生氧化分解作用、濾料和生物膜相互吸附截留， 再加上生物膜內(nèi)部的缺氧反硝化作用來達到脫氮目的。因為其占地面積小、脫氮性能好等特點，正逐漸成為污水再生與利用領(lǐng)域研究和應(yīng)用的熱點。反硝化濾池運行的整個過程是在無氧狀態(tài)下進行的，在濾池中濾料表面形成一層反硝化生物膜，反硝化細菌在無氧的條件下，以及外加碳源(可選用甲醇、乙酸或乙酸鈉)提供電子的情況下將二級出水中的硝酸鹽氧化還原成一氧化氮、一氧化二氮或者直接氧化還原成無害無味的氮氣。

反硝化濾池的核心是濾料上吸附著的生物膜，而對處理效果起著決定性的作用是微生物活性高低。鄭俊等構(gòu)建了分別采用石英砂和輕質(zhì)陶粒作為濾料的下向流反硝化濾池，對江蘇宜興污水處理廠的二級出水進行了小規(guī)模的對比試驗處理。結(jié)果表明，試驗過程中，輕質(zhì)陶粒濾池處理效果稍微好于石英砂濾池，后期各項指標的去除效果大致相當，對TN的去除都能達到90%以上。但由于石英砂濾料的顆粒比輕質(zhì)陶粒濾料小，濾料排布緊密，使得濾料層的空隙率很小，極易堵塞，阻力增加較快，運行周期較短。另外輕質(zhì)陶粒濾料的氣洗周期僅為石英砂濾料的一半。

二、輕質(zhì)濾料在曝氣生物濾池中的應(yīng)用

曝氣生物濾池的性能很大程度上取決于濾料的性能，如比表面積、密度、粒徑、強度、孔隙率以及表面的電荷、親水性、粗糙度等。因此濾料的性能不僅決定了生物膜能長成的比表面積大小和其表面能附著的生物膜量的多少，而且反應(yīng)器中水的動力狀態(tài)也受到其性能的影響。正常情況下，微生物表面電荷為負電荷， 假如濾料表面帶正電荷并且粗糙多孔，其表面就更易吸附和固定微生物。濾料在曝氣生物濾池運行中作用還有：切割水流，增加了氣、水停留時間和氣、水接觸表面積。使得傳質(zhì)速率得到提高，曝氣量降低，從而節(jié)約了能源。目前，輕質(zhì)濾料在曝氣生物濾池應(yīng)用工藝形式有BIOFOR(填料是輕質(zhì)陶粒)、BIOSTYR(填料是密度比水小的聚苯乙烯球形顆粒)。根據(jù)密度的不同，曝氣生物濾池中的濾料，可分為上浮式填料(輕質(zhì)濾料)和沉沒式填料(重質(zhì)濾料)?。Kent等分別將泡沫柱狀粘土、棱狀煅燒粘土、新棱狀頁巖、膨脹耐火粘土、老棱狀頁巖和膨脹球形粘土作為曝氣生物濾池的濾料并進行了系統(tǒng)的分析，研究認為：從最小流化速度、磨損率和比表面積等物理參數(shù)上考慮，輕質(zhì)膨脹球形粘土最適合用作曝氣生物濾池填料。劉俊峰等研究結(jié)果顯示:懸浮填料曝氣生物濾池對色度、總氮、氨氮的去除效果及沿程變化趨勢已經(jīng)能達到活性炭曝氣生物濾池的處理水平， 但相比于昂貴的活性炭價格，懸浮填料的優(yōu)勢巨大。