生物滴濾塔填料及其制備生物滴濾塔、去除廢氣的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種生物滴濾塔填料及其制備生物滴濾塔、去除廢氣的方法；所述生物滴濾塔填料可由以下步驟制備而得：步驟1，將微生物的懸浮液與海藻酸鈉溶液混合攪拌均勻，形成混合溶液A；步驟2，向混合溶液A中加入填料載體，攪拌均勻，形成混合溶液B；步驟3，將混合溶液B通過振蕩篩分散輸送到氯化鈣溶液中，浸泡，即可。本發(fā)明方法較傳統(tǒng)的微生物掛膜方法相比，極大地縮短了傳統(tǒng)生物滴濾塔掛膜啟動時間，提高生物滴濾塔對于廢氣處理效率，更有利于生物滴濾塔的穩(wěn)定運行，抗不良環(huán)境干擾能力強，使生物滴濾塔具備更高效穩(wěn)定的特點。
【專利說明】 生物滴濾塔填料及其制備生物滴濾塔、去除廢氣的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及廢氣生物去除【技術領域】，具體地，涉及一種生物滴濾塔填料及其制備生物滴濾塔、去除廢氣的方法。

【背景技術】
[0002]城市污水處理廠和制藥廠污水處理站產(chǎn)生的惡臭廢氣包括硫化氫(H2S)和揮發(fā)性有機物(volatileorganic compounds, VOCs)等有毒有害成分,會嚴重污染周圍環(huán)境。硫化氫為無色劇毒惡臭氣體，其嗅閾值約為0.00143mg/m3，低濃度時就對人體有很大危害；VOCs多為致癌物質，在光照下可引發(fā)光化學煙霧。生物法廢氣凈化技術是目前大氣污染控制領域的研究熱點，主要通過附著生長在填料上的微生物的新陳代謝過程，把污染物降解為CO2、水和無機鹽等物質，并利用廢氣作為營養(yǎng)或能源生成新的微生物細胞質，形成穩(wěn)定平衡的微生態(tài)環(huán)境。相比于吸收法、吸附法、催化燃燒法、中和法和氧化法等傳統(tǒng)物化法，生物法具有效果好、操作穩(wěn)定、運行費用低、無二次污染等優(yōu)勢，特別適合處理大流量、低濃度廢氣，已越來越受人們的關注。
[0003]利用海藻酸鉀、海藻酸鈉易溶于水，且其水溶液具有一定粘稠度；海藻酸鈣不溶于水的特點可將微生物包埋其中，若將生物滴濾塔填料和微生物同時包埋于海藻酸鈣凝膠中，即可作為新型的生物滴濾塔填料，因為載體是惰性的，且沒有化學試劑參與過程，所以被固定的微生物處在與懸浮微生物相同的生理條件下，這樣就不會影響微生物的代謝和生長，也不會影響微生物的特性和活力。高效的固定化微生物轉化能力可達游離細胞的幾十倍，可使微生物間的接觸更為緊密，氣體和營養(yǎng)供應形成梯度，有利于轉化效率的提高。
[0004]通過循環(huán)噴淋液的循環(huán)供應，一方面保障微生物的營養(yǎng)需要，另一方面可以避免由于代謝產(chǎn)物的積累，對微生物代謝造成反饋抑制，通過海藻酸鈣固定化后的致密結構，可以避免細胞受損和污染。


【發(fā)明內容】

[0005]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種生物滴濾塔填料及其制備生物滴濾塔、去除廢氣的方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0007]第一方面，本發(fā)明涉及一種生物滴濾塔填料，所述生物滴濾塔填料可由以下步驟制備而得:
[0008]步驟1，將微生物的懸浮液與海藻酸鹽溶液混合攪拌均勻，形成混合溶液A ;
[0009]步驟2，向混合溶液A中加入填料載體，攪拌均勻，形成混合溶液B ；
[0010]步驟3，將混合溶液B通過振蕩篩分散輸送到氯化鈣溶液中，浸泡，即可得生物滴濾塔填料。
[0011]優(yōu)選地，所述方法包括如下步驟:將微生物的懸浮液與冷卻至室溫的海藻酸鈉溶液混合攪拌均勻后，向混合溶液中加入孔隙率50 %左右的填料載體，填料載體的體積約為混合溶液的0.5?0.8倍，然后將填料載體與微生物和海藻酸鈉混合溶液一起攪拌均勻；將上述添加填料載體的混合液通過振蕩篩分散輸送到氯化鈣溶液中，填料載體表面的海藻酸鈉迅速與氯化鈣反應，形成穩(wěn)定的海藻酸鈣凝膠，穩(wěn)固附著于填料表面，并在氯化鈣溶液中浸泡30分鐘，使海藻酸鹽徹底鈣析，即可得生物滴濾塔填料；將生成的生物滴濾塔填料裝入生物滴濾塔，填料層高度為I?1.5m ;向生物滴濾塔通入含有微生物特異底物的硫化氫或者VOCs等氣體，一周后檢測進出口氣體濃度，VOCs等有機廢氣去除率達90%以上，硫化氫的去除率達到99%以上。
[0012]優(yōu)選地，所述微生物為經(jīng)篩選馴化的微生物，所述篩選馴化具體步驟為:
[0013]步驟I，將活性污泥添加到普通生物滴濾塔中通入H2S或VOCs氣體進行馴化；
[0014]步驟2，根據(jù)去除效率檢測結果和鏡檢菌膠團生長情況逐步提高通入氣體的濃度；
[0015]步驟3，當對目標氣體的去除效率達到一定程度且穩(wěn)定后對生物滴濾塔中微生物進行保藏；
[0016]步驟4，保藏方法為平板單菌落篩選后擴大培養(yǎng)，對發(fā)酵液離心后棄去上清液，添加20%的甘油，-70°C冷凍保藏。
[0017]優(yōu)選地，所述微生物為氧化亞鐵硫桿菌、脫氮硫桿菌、氧化硫硫桿菌或假單胞桿菌。
[0018]優(yōu)選地，所述混合溶液A與填料載體的體積比為1:0.5?0.8，所述微生物的發(fā)酵液與海藻酸鹽溶液的體積比為1:1?2，所述混合溶液B與氯化鈣溶液的體積比為1:2?3，所述海藻酸鹽為海藻酸鈉。
[0019]優(yōu)選地，所述浸泡時間為30min，所述微生物的懸浮液的質量溶度為10?30%，所述海藻酸鹽溶液的濃度為8%，所述氯化鈣溶液的濃度為2mol/L。
[0020]優(yōu)選地，所述生物滴濾塔填料的表面附著凝膠層，凝膠層厚度為I?3mm，所述填料載體的粒徑為5?10cm。
[0021]優(yōu)選地，所述填料載體為竹炭顆粒、陶?；蚓郯滨バ∏蛑械囊环N或者幾種的混合。
[0022]優(yōu)選地，所述微生物的懸浮液為利用微生物菌株發(fā)酵培養(yǎng)24?48h后，4200rpm/min離心后棄去清液，向沉淀中加入無菌水，配制成質量濃度10?30%的微生物懸浮液。
[0023]優(yōu)選地，所述海藻酸鹽溶液的制備方法為:將適量海藻酸鈉鹽與水以質量體積比為8%混合于反應釜后加熱攪拌至完全溶解。
[0024]第二方面，本發(fā)明涉及一種前述的生物滴濾塔填料制備生物滴濾塔的方法，所述方法包括如下步驟:
[0025]將前述的生物滴濾塔填料裝入生物滴濾塔，填料裝填高度I?1.5m,即可得生物滴濾塔；所述生物滴濾塔包括塔體、循環(huán)營養(yǎng)液噴淋系統(tǒng)、風系統(tǒng)和生物滴濾塔填料；所述循環(huán)營養(yǎng)液噴淋系統(tǒng)的循環(huán)營養(yǎng)液配方=NH4Cl 2.64g/L ；KH2PO41.36g/L ；MgS04.7H200.2g/L ；FeS04.7H20 0.01 g/L ；NaCl 5g/L ;循環(huán)液流量為 20 ?40L/h。
[0026]第三方面，本發(fā)明涉及一種利用前述的生物滴濾塔去除硫化氫或揮發(fā)性有機廢氣的方法，包括如下步驟:
[0027]向生物滴濾塔通入硫化氫氣體或揮發(fā)性有機廢氣，啟動營養(yǎng)液循環(huán)噴淋填料表面，通氣一周后達到平穩(wěn)運行狀態(tài)，即可；所述硫化氫氣體或揮發(fā)性有機廢氣的通入量為80 ?600mg/m3。
[0028]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0029]1.本發(fā)明通過細胞固定化法將微生物固定于填料載體，從而實現(xiàn)通過固定化的微生物代謝去除廢氣的目的，該方法簡單，成本低，效率高，效果顯著，去除率可達到90%以上。
[0030]2.傳統(tǒng)的微生物掛膜方法是通過長期寡營養(yǎng)狀態(tài)微生物分泌的多糖逐漸粘結成膜，掛膜周期長達數(shù)周甚至數(shù)月，微生物富集于膜內微生態(tài)環(huán)境中，微生物膜在逐漸的產(chǎn)生和消融，達到一種很脆弱的穩(wěn)定狀態(tài)，而本發(fā)明方法極大地縮短了傳統(tǒng)生物滴濾塔掛膜啟動時間，提高生物滴濾塔對于廢氣處理效率，更有利于生物滴濾塔的穩(wěn)定運行，抗不良環(huán)境干擾能力強，是生物滴濾塔具備更高效穩(wěn)定的特點。由于目標微生物是固定于致密的凝膠中，可以避免受損和污染，同時微生物量保持穩(wěn)定，會消除傳統(tǒng)生物滴濾塔，由于生物膜消融而失效，由于微生物過度繁殖造成的堵塞。

【具體實施方式】
[0031]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0032]下述實施例中涉及的生物滴濾塔均采用高1.5m,內徑0.58m的不銹鋼塔體，填料載體采用直徑0.7cm左右的多孔陶粒，孔隙率48%或采用竹炭顆粒平均粒徑0.8cm，孔隙率50%。氣體流速約為6m3/h。
[0033]所述生物滴濾塔包括塔體、循環(huán)營養(yǎng)液噴淋系統(tǒng)、風系統(tǒng)和生物滴濾塔填料，填料高度I?1.5mο
[0034]生物滴濾塔的循環(huán)營養(yǎng)液配方=NH4Cl2.64g/L ；KH2PO41.36g/L ；MgS04.7H20
0.2g/L ；FeS04.7H20 0.01 g/L ；NaCl 5g/L ;循環(huán)液流量為 20 ?40L/h。
[0035]實施例1
[0036]本實施例涉及一種生物滴濾塔填料，所述填料由如下方法制備而得:
[0037]步驟1，將質量濃度20%經(jīng)硫化氫氣體馴化的菌種的懸浮液50L，與濃度為8%海藻酸鈉溶液100L混合攪拌均勻，形成混合溶液A ；
[0038]步驟2，向混合溶液A中加入體積比為1:0.6的竹炭顆粒，攪拌均勻，形成混合溶液B ；
[0039]步驟3，將混合溶液B通過振蕩篩分散輸送到溶度為2mol/L氯化鈣溶液中，浸泡30分鐘后，即可得凝膠層厚度為I?3_的生物滴濾塔填料。
[0040]本實施例還涉及一種利用生物滴濾塔去除硫化氫或揮發(fā)性有機廢氣的方法，包括如下步驟:
[0041]將本實施例得到的生物滴濾塔填料裝入上述生物滴濾塔，填料層高度1.2m,向生物滴濾塔通入180mg/m3的H2S氣體，同時啟動營養(yǎng)液循環(huán)噴淋填料表面，通氣一周后達到平穩(wěn)運行狀態(tài)，此時檢測出氣口的H2S氣體濃度，計算后H2S氣體的去除率達到99%以上。
[0042]實施例2
[0043]本實施例涉及一種生物滴濾塔填料，所述填料由如下方法制備而得:
[0044]步驟1，將質量濃度15%經(jīng)苯乙烯氣體馴化的菌種的懸浮液50L，與濃度為8%海藻酸鈉溶液100L混合攪拌均勻，形成混合溶液A ；
[0045]步驟2，向混合溶液A中加入體積比為1:0.7的陶粒，攪拌均勻，形成混合溶液B ;
[0046]步驟3，將混合溶液B通過振蕩篩分散輸送到溶度為2mol/L氯化鈣溶液中，浸泡30分鐘后，即可得凝膠層厚度為I?3_的生物滴濾塔填料。
[0047]本實施例還涉及一種利用生物滴濾塔去除硫化氫或揮發(fā)性有機廢氣的方法，包括如下步驟:
[0048]將本實施得到的生物滴濾塔填料裝入上述生物滴濾塔，填料層高度1.2m,向生物滴濾塔通入206mg/m3的苯乙烯揮發(fā)氣體，同時啟動營養(yǎng)液循環(huán)噴淋填料表面，通氣10天后達到平穩(wěn)運行狀態(tài)，此時檢測出氣口的苯乙烯氣體濃度，計算后苯乙烯氣體的去除率達到95%以上。
[0049]實施例3
[0050]本實施例涉及一種生物滴濾塔填料，所述填料由如下方法制備而得:
[0051]步驟I，將菌體質量分數(shù)25%經(jīng)二甲苯有機氣體馴化過得菌種的懸浮液50L，與濃度為8%海藻酸鈉溶液100L混合，攪拌均勻，形成混合溶液A ；
[0052]步驟2，向混合溶液A中加入體積比為1:0.5的竹炭顆粒，攪拌均勻，形成混合溶液B ；
[0053]步驟3，將混合溶液B通過振蕩篩分散輸送到溶度為2mol/L氯化鈣溶液中，浸泡30分鐘后，即可得凝膠層厚度為I?3_的生物滴濾塔填料。
[0054]本實施例還涉及一種利用生物滴濾塔去除硫化氫或揮發(fā)性有機廢氣的方法，包括如下步驟:
[0055]將本實施例得到的生物滴濾塔填料裝入上述生物滴濾塔，填料層高度1.2m,向生物滴濾塔通入238mg/m3的二甲苯揮發(fā)氣體，同時啟動營養(yǎng)液循環(huán)噴淋填料表面，通氣一周后達到平穩(wěn)運行狀態(tài)，此時檢測出氣口的二甲苯氣體濃度，計算后二甲苯氣體的去除率達到90%以上。
[0056]實施例4
[0057]本實施例涉及一種生物滴濾塔填料，所述填料由如下方法制備而得:
[0058]步驟I，將經(jīng)甲苯廢氣馴化過的菌種的懸浮液50L，菌體質量濃度為15%，與濃度為8%海藻酸鈉溶液100L混合，攪拌均勻，形成混合溶液A ；
[0059]步驟2，向混合溶液A中加入體積比為1:0.8的陶粒，攪拌均勻，形成混合溶液B ；
[0060]步驟3，將混合溶液B通過振蕩篩分散輸送到溶度為2mol/L氯化鈣溶液中，浸泡30分鐘后，即可得凝膠層厚度為I?3_的生物滴濾塔填料。
[0061]本實施例還涉及一種利用生物滴濾塔去除硫化氫或揮發(fā)性有機廢氣的方法，包括如下步驟:
[0062]將本實施例得到的生物滴濾塔填料裝入上述生物滴濾塔，填料層高度1.2m,向生物滴濾塔通入365mg/m3的甲苯揮發(fā)氣體，同時啟動營養(yǎng)液循環(huán)噴淋填料表面，通氣15天后達到平穩(wěn)運行狀態(tài)，此時檢測出氣口的甲苯氣體濃度，計算后甲苯氣體的去除率達到90%以上。
[0063]對比例I
[0064]本對比例涉及一種生物滴濾塔填料，所述填料由如下方法制備而得:
[0065]步驟1，將質量濃度20%經(jīng)硫化氫氣體馴化的菌種的懸浮液50L，與濃度為8%硅膠溶液100L混合攪拌均勻，形成混合溶液A ；
[0066]步驟2，向混合溶液A中加入體積比為1:0.4竹炭顆粒，攪拌均勻，形成混合溶液B ；
[0067]步驟3，將混合溶液B通過振蕩篩分散輸送到溶度為2mol/L氯化鈣溶液中，浸泡30分鐘后，即可得生物滴濾塔填料。
[0068]將本對比例得到的生物滴濾塔填料裝入上述生物滴濾塔，填料層高度1.2m,向生物滴濾塔通入180mg/m3的H2S氣體，同時啟動營養(yǎng)液循環(huán)噴淋填料表面，通氣一周后，檢測出氣口的H2S氣體濃度，計算后H2S氣體的去除率為32%，可見其去除率遠遠小于90%。
[0069]對比例2
[0070]本對比例涉及一種生物滴濾塔填料，所述填料由如下方法制備而得:
[0071]步驟I，將質量濃度20%經(jīng)硫化氫氣體馴化的菌種的懸浮液50L，與濃度為8%海藻酸鈉溶液混合攪拌均勻，形成混合溶液A ;
[0072]步驟2，向混合溶液A中加入體積比為1:0.4的竹炭顆粒，攪拌均勻，形成混合溶液B ；
[0073]步驟3，將混合溶液B通過振蕩篩分散輸送到溶度為2mol/L氯化鈣溶液中，浸泡30分鐘后，即可得生物滴濾塔填料。
[0074]將本對比例得到的生物滴濾塔填料裝入上述生物滴濾塔，每層裝填80%的高度，向生物滴濾塔通入180mg/m3的H2S氣體，同時啟動營養(yǎng)液循環(huán)噴淋填料表面,通氣一周后達到平穩(wěn)運行狀態(tài)，此時檢測出氣口的H2S氣體濃度，計算后H2S氣體的去除率為43%，可見其去除率遠遠小于90%。
[0075]對比例3
[0076]本對比例涉及一種生物滴濾塔填料，所述填料由如下方法制備而得:
[0077]步驟1，將質量濃度20%經(jīng)硫化氫氣體馴化的菌種的懸浮液50L，與濃度為8%海藻酸鈉溶液混合攪拌均勻，形成混合溶液A ;
[0078]步驟2，向混合溶液A中加入體積比為1:0.3竹炭顆粒，攪拌均勻，形成混合溶液B ；
[0079]步驟3，將混合溶液B通過振蕩篩分散輸送到溶度為2.5mol/L硝酸鈣中，浸泡30分鐘后，即可得生物滴濾塔填料。
[0080]將本對比例得到的生物滴濾塔填料裝入上述生物滴濾塔，每層裝填80%的高度，向生物滴濾塔通入180mg/m3的H2S氣體，同時啟動營養(yǎng)液循環(huán)噴淋填料表面,通氣一周后達到平穩(wěn)運行狀態(tài)，此時檢測出氣口的H2S氣體濃度，計算后H2S氣體的去除率為40%，可見其去除率遠遠小于90%。
[0081]綜上所述，通過上述實施例1?4與對比例I?3進行比對，可知采用本發(fā)明方法制備的生物滴濾塔填料作為生物滴濾塔填料使用后，向生物滴濾塔通入含有微生物特異底物的硫化氫或者VOCs等氣體，一周后檢測進出口氣體濃度，揮發(fā)性有機物的去除率達90%以上，硫化氫的去除率達到99 %以上。
[0082]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內容。
【權利要求】
1.一種生物滴濾塔填料，其特征在于，所述生物滴濾塔填料可由以下步驟制備而得: 步驟1，將微生物的懸浮液與海藻酸鹽溶液混合攪拌均勻，形成混合溶液A ; 步驟2，向混合溶液A中加入填料載體，攪拌均勻,形成混合溶液B ； 步驟3，將混合溶液B通過振蕩篩分散輸送到氯化鈣溶液中，浸泡，即可得生物滴濾塔填料。
2.如權利要求1所述的生物滴濾塔填料，其特征在于，所述微生物為經(jīng)篩選馴化的微生物。
3.如權利要求1所述的生物滴濾塔填料，其特征在于，所述混合溶液A與填料載體的體積比為1:0.5?0.8，所述微生物的發(fā)酵液與海藻酸鹽溶液的體積比為1:1?2，所述混合溶液B與氯化鈣溶液的體積比為1:2?3，所述海藻酸鹽為海藻酸鈉。
4.如權利要求1所述的生物滴濾塔填料，其特征在于，所述浸泡時間為30min，所述微生物的懸浮液的質量溶度為10?30%，所述海藻酸鹽溶液的濃度為8%，所述氯化鈣溶液的濃度為2mol/L。
5.如權利要求1所述的生物滴濾塔填料，其特征在于，所述生物滴濾塔填料的表面附著凝膠層，凝膠層厚度為I?3mm，所述填料載體的粒徑為5?10cm。
6.如權利要求1所述的生物滴濾塔填料，其特征在于，所述填料載體為竹炭顆粒、陶?；蚓郯滨バ∏蛑械囊环N或者幾種的混合。
7.如權利要求1所述的生物滴濾塔填料，其特征在于，所述微生物的懸浮液為利用微生物菌株發(fā)酵培養(yǎng)24?48h后，4200rpm/min離心后棄去清液，向沉淀中加入無菌水，配制成質量濃度10?30%的微生物懸浮液。
8.如權利要求1所述的生物滴濾塔填料，其特征在于，所述海藻酸鹽溶液的制備方法為:將適量海藻酸鈉鹽與水以質量體積比為8%混合于反應釜后加熱攪拌至完全溶解。
9.一種使用如權利要求1所述的生物滴濾塔填料制備生物滴濾塔的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 將如權利要求1所述的生物滴濾塔填料裝入生物滴濾塔，填料裝填高度I?1.5m,即可得生物滴濾塔；所述生物滴濾塔包括塔體、循環(huán)營養(yǎng)液噴淋系統(tǒng)、風系統(tǒng)和生物滴濾塔填料；所述循環(huán)營養(yǎng)液噴淋系統(tǒng)的循環(huán)營養(yǎng)液配方=NH4Cl 2.64g/L ；KH2PO4L 36g/L ；MgSO4.7H20 0.2g/L ；FeS04.7H20 0.01 g/L ；NaCl 5g/L ;循環(huán)液流量為 20 ?40L/h。
10.一種利用如權利要求9所述的生物滴濾塔去除硫化氫或揮發(fā)性有機廢氣的方法，其特征在于，包括如下步驟: 向生物滴濾塔通入硫化氫氣體或揮發(fā)性有機廢氣，啟動營養(yǎng)液循環(huán)噴淋填料表面，通氣一周后達到平穩(wěn)運行狀態(tài)，即可；所述硫化氫氣體或揮發(fā)性有機廢氣的通入量為80?600mg/m3。
【文檔編號】B01D53/52GK104190247SQ201410392757
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權日:2014年8月11日
【發(fā)明者】陳波, 黃健翔, 朱忞晟 申請人:上海梅思泰克環(huán)境設備有限公司