CN108325378B - 一种除臭微生物填料及其制备方法 - Google Patents

一种除臭微生物填料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及除臭填料领域，具体涉及一种除臭微生物填料及其制备方法。该除臭微生物填料由抗压多孔复合填料基质和定值在复合填料基质内部孔隙及表面的除臭菌种组成，利用填料中网状结构孔隙的物理吸附和填料表面和孔隙中微生物的降解作用，达到除臭的目的，具有粒径均匀、抗压性强、孔隙率高、密度低、表面粗糙度高、除臭微生物活性高的特点，解决了现有废气生物净化装置中存在填料易压实、对污染气体吸附效率低、再生难等问题。

Description

一种除臭微生物填料及其制备方法
技术领域
本发明涉及废气处理技术领域，具体涉及一种废气处理用除臭微生物填料。
背景技术
VOCs是挥发性有机物的总称，该类有机物比较广泛的应用于石油化工、印刷、烤漆、涂装、电子元器件等行业，主要作为溶剂使用，使用之后挥发到空气中。VOCs不仅对人有刺激作用，而且大多数对内脏、神经***有毒害作用，例如苯系化合物会对中枢神经造成损害，进入人体后会危害血液和造血器官；卤系化合物会引起血小板减少等不良状况；烯烃和某些芳香烃化合物挥发到空气中，在光照作用下会与氮氧化物发生化学反应，形成光化学烟雾，造成二次污染。
目前，活性炭吸附法是处理VOCs的常用方法之一。但活性炭作为处理填料在运行过程中存在易压实、运行温度范围小(常温下吸附效率高)、再生难、脱附产生二次污染等问题。
因此开发一种不需再生、运行温度范围较大、处理效果好的填料是目前国际上比较热门的研究方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种除臭微生物填料，该除臭微生物填料由抗压多孔复合填料基质和定植在抗压多孔复合填料基质内部孔隙及表面的除臭菌种组成，利用填料中网状结构孔隙的物理吸附和填料表面和孔隙中微生物的降解作用，达到除臭的目的，具有粒径均匀、抗压性强、孔隙率高、密度低、表面粗糙度高、除臭微生物活性高的优点。
本发明的目的还在于提供一种除臭微生物填料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种除臭微生物填料，所述除臭微生物填料由抗压多孔复合填料基质和定植在所述抗压多孔复合填料基质内部孔隙及表面的除臭菌种组成；所述除臭菌种为细菌和/或放线菌；所述抗压多孔复合填料基质由以下重量份数的原料制作而成：
碳酸钙粉：10-20份
秸秆粉：25-35份
水泥：10-20份
珍珠岩：3-8份
草木灰：25-35份
树脂粘合剂：4-6份。
优选地，所述抗压多孔复合填料基质由以下重量份数的原料制作而成：
碳酸钙粉：15份
秸秆粉：30份
水泥：15份
珍珠岩：5份
草木灰：30份
树脂粘合剂：5份。
一种除臭微生物填料的制备方法，包括以下步骤：
S1：粒坯制备
称取碳酸钙粉、秸秆粉、水泥、珍珠岩、草木灰、树脂粘合剂；
将碳酸钙粉、秸秆粉、水泥、珍珠岩、草木灰、树脂粘合剂混合均匀，然后加入水，再搅拌混合，得到混合料；
将所述混合料加入造粒机中，造粒成型，得到粒坯；
S2：粒坯养护
将所述粒坯在相对湿度60％、温度15-30℃条件下养护3小时；
S3：高温炭化
将所述养护后的粒坯置于高温回转炉内，于450℃下烧结30分钟，粒坯经高温炭化后得到抗压多孔复合填料基质；
S4：菌种定植
向所述抗压多孔复合填料基质上喷洒液体菌，得到除臭微生物填料，所述液体菌为细菌和/或放线菌，液体菌中菌种浓度为0.5×109CFU/L。得到的除臭微生物填料中，除臭微生物菌种定植在复合填料基质的表面和内部孔隙中。
本发明提供的除臭微生物填料的制备方法，在制备前将所有物料进行混匀，可以保证得到的复合填料基质密度均匀统一；加入树脂粘合剂，可以使制粒过程中整个粒坯均匀粘合；制粒后粒坯经过3小时养护，可以确保原料充分反应、粘合；粒坯在高温条件下焙烧炭化，使填料基质具有较高的抗压强度，同时在高温烧结过程中，原料中的秸秆、珍珠岩等成分在高温状态下炭化、膨胀，秸秆燃烧炭化后在填料中留下不规则网状结构的小孔洞，产生的草木灰可为除臭微生物生存提供养分，经高温炭化后的养分能够缓慢释放，使填料孔隙内及表面定植的微生物得到持续养分供给，延长填料的使用寿命；除臭微生物在高温炭化后才定植，可防止炭化时的高温对微生物的杀灭。
本发明提供的除臭微生物填料，是一种粒径均匀、抗压性强、孔隙率高、密度低、表面粗糙度高的高效除臭复合填料。填料表面及内部网状式结构便于对污染物的吸附，使污染气体中污染物被大量吸附至填料内；填料中的有机物、无机物及矿物质所富含的养分可进行缓慢释放，为微生物长期生长繁殖提供所需的营养，吸附污染物后，孔隙内及表面负载的微生物可对有机物进行高效生物降解。
经试验验证，本发明的填料装入立式废气净化装置，堆积高度可达2-3米，且不会出现填料破碎压实的问题，净化装置的通气效率保持良好，避免了因填料产生的压力所造成的填料压实、损坏和装置通气效率下降等问题。并且，经在企业实际运行，除臭效果好。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种除臭微生物填料，由抗压多孔复合填料基质和定植在复合填料基质内部孔隙及表面的除臭菌种组成，复合填料基质由以下重量份数的原料制作而成：
碳酸钙粉：10份
秸秆粉：35份
水泥：10份
珍珠岩：8份
草木灰：25份
树脂粘合剂：6份；
树脂粘合剂可以是环氧树脂、酚醛树脂等。
该除臭微生物填料的制备方法，包括以下步骤：
粒坯制备：将碳酸钙粉、秸秆粉、水泥、珍珠、草木灰、树脂粘合剂，添加至混合机，然后加入适量的水，搅拌混合5分钟，混合均匀，得到混合料；混合料采用造粒机造粒成型，得到粒坯；
粒坯养护：将粒坯在湿度60％，温度15℃条件下养护3小时；
高温炭化：将养护后的粒坯置于450℃高温回转炉中，烧结30分钟，粒坯经高温炭化后得到抗压多孔复合填料基质；
菌种定植：向抗压多孔复合填料基质上喷洒液体菌，得到除臭微生物填料，液体菌为放线菌，液体菌中菌种浓度为0.5×109CFU/L。得到的除臭微生物填料中，除臭微生物菌种定植在复合填料基质的表面和内部孔隙中。
实施例2
一种除臭微生物填料，由抗压多孔复合填料基质和定植在复合填料基质内部孔隙及表面的除臭菌种组成，复合填料基质由以下重量份数的原料制作而成：
碳酸钙粉：20份
秸秆粉：25份
水泥：20份
珍珠岩：3份
草木灰：35份
树脂粘合剂：4份。
树脂粘合剂可以是环氧树脂、酚醛树脂等。
该除臭微生物填料的制备方法，包括以下步骤：
粒坯制备：将碳酸钙粉、秸秆粉、水泥、珍珠、草木灰、树脂粘合剂，添加至混合机，然后加入水，搅拌混合10分钟，混合均匀，得到混合料；混合料采用造粒机造粒成型，得到粒坯；
粒坯养护：将粒坯在湿度60％，温度30℃条件下养护3小时；
高温炭化：降养护后的粒坯置于450℃高温回转炉中，烧结30分钟，粒坯经高温炭化后得到抗压多孔复合填料基质；
菌种定植：向抗压多孔复合填料基质上喷洒液体菌，得到除臭微生物填料，液体菌为细菌，液体菌中菌种浓度为0.5×109CFU/L。得到的除臭微生物填料中，除臭微生物菌种定植在复合填料基质的表面和内部孔隙中。
实施例3
一种除臭微生物填料，由抗压多孔复合填料基质和定植在复合填料基质内部孔隙及表面的除臭菌种组成，复合填料基质由以下重量份数的原料制作而成：
碳酸钙粉：15份
秸秆粉：30份
水泥：15份
珍珠岩：5份
草木灰：30份
树脂粘合剂：5份。
树脂粘合剂可以是环氧树脂、酚醛树脂等。
该除臭微生物填料的制备方法，包括以下步骤：
粒坯制备：将碳酸钙粉、秸秆粉、水泥、珍珠、草木灰、树脂粘合剂，添加至混合机，然后加入水，搅拌混合5分钟，混合均匀，得到混合料；混合料采用造粒机造粒成型，得到粒坯；
粒坯养护：将粒坯在湿度60％，温度20℃条件下养护3小时；
高温炭化：降养护后的粒坯置于450℃高温回转炉中，烧结30分钟，粒坯经高温炭化后得到抗压多孔复合填料基质；
菌种定植：向抗压多孔复合填料基质上喷洒液体菌，得到除臭微生物填料，液体菌为细菌和放线菌的混合物，液体菌中菌种浓度为0.5×109CFU/L。得到的除臭微生物填料中，除臭微生物菌种定植在复合填料基质的表面和内部孔隙中。
实施例1-3中的液体菌菌种具体可以是嗜热链球菌、枯草芽孢杆菌、乳酸菌等。
实施例3得到的除臭微生物填料，其抗压强度为11.5MPa±0.5，孔隙度：65％±0.5，自然堆积密度：502kg/m3±0.5，比表面积：3.95m2/g。
试验例1
将实施例1所制备的除臭微生物填料用于河南某生化企业废气处理设备，将该企业处理设备用的活性炭以该发明填料进行置换后，在运行参数(处理气量、运行温度、填料高度、填料体积等)不变的情况下，臭气浓度由原来的6500(无量纲)降为1800，硫化氢排放量由原来的0.48kg/h降为0.26kg/h，氨排放量由原来的7.6kg/h降为4.6kg/h，甲硫醇排放量由原来的0.11kg/h降为0.03kg/h，大大提高了废气的处理效率。以往以活性炭作为吸附填料时，运行6个月就会出现吸附饱和，除活性炭需要更换或再生外，还出现因填料压实而导致进气阻力大，风机故障维修频率高等问题。运用本发明制备的除臭微生物填料后其设备已连续运行超过2年，废气处理效果仍保持运行初期的高效和排气稳定，不仅为企业每年节省30多万的运行成本，而且该成为当地废气排放达标企业。
试验例2
将实施例3所制备的除臭微生物填料用于改造江苏某有机肥料生产企业的废气处理设备，该企业原有的活性炭吸附罐在运行5个月后因吸附饱和未及时更换活性碳导致尾气排放超标被环保局查封。企业尾气处理设备经改造和使用该发明填料后，在运行参数(处理气量、运行温度、填料高度、填料体积等)不变的情况下，臭气浓度由原来的9800降为1600，硫化氢排放量由原来的0.56kg/h降为0.28kg/h，氨排放量由原来的9.2kg/h降为4.2kg/h，甲硫醇排放量由原来的0.08kg/h降为0.02kg/h，三甲胺排放量由原来的0.68kg/h降为0.41kg/h，极大地提高了尾气净化效率。目前，该企业运用本发明制备的除臭微生物填料已稳度运行2年，并成为当地尾气排放达标企业。
试验例3
将实施例2所制备的除臭微生物填料用于河南某新建化工企业的污水处理设施废气处理设备，臭气处理装置进口臭气浓度为20000，经处理后排放浓度为1450，硫化氢由原来的1.25kg/h降为0.20kg/h，氨气由12.6kg/h降为3.6kg/h，目前该废气处理装置已稳定运行1年。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等同变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种除臭微生物填料，其特征在于，所述除臭微生物填料由抗压多孔复合填料基质和定植在所述抗压多孔复合填料基质内部孔隙及表面的除臭菌种组成；所述除臭菌种为细菌和/或放线菌；所述抗压多孔复合填料基质由以下重量份数的原料制作而成：
碳酸钙粉：10-20份
秸秆粉：25-35份
水泥：10-20份
珍珠岩：3-8份
草木灰：25-35份
树脂粘合剂：4-6份；
所述除臭微生物填料通过包括以下步骤的制备方法制得：
S1：粒坯制备
称取碳酸钙粉、秸秆粉、水泥、珍珠岩、草木灰、树脂粘合剂；
将碳酸钙粉、秸秆粉、水泥、珍珠岩、草木灰、树脂粘合剂混合均匀，然后加入水，再搅拌混合，得到混合料；
将所述混合料加入造粒机中，造粒成型，得到粒坯；
S2：粒坯养护
将所述粒坯在相对湿度60％、温度15-30℃条件下养护3小时；
S3：高温炭化
将所述养护后的粒坯置于高温回转炉内，于450℃下烧结30分钟，粒坯经高温炭化后得到抗压多孔复合填料基质；
S4：菌种定植
向所述抗压多孔复合填料基质上喷洒液体菌，得到除臭微生物填料，所述液体菌为细菌和/或放线菌，液体菌中菌种浓度为0.5×109CFU/L。
2.根据权利要求1所述的除臭微生物填料，其特征在于，所述抗压多孔复合填料基质由以下重量份数的原料制作而成：
碳酸钙粉：15份
秸秆粉：30份
水泥：15份
珍珠岩：5份
草木灰：30份
树脂粘合剂：5份。
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