CN111888913B - 基于市政污水厂脱水污泥的废气生物除臭用颗粒生物滤料、制备方法及应用 - Google Patents

基于市政污水厂脱水污泥的废气生物除臭用颗粒生物滤料、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于市政污水厂脱水污泥的废气生物除臭用颗粒生物滤料、制备方法及应用，先将来自市政污水厂的脱水污泥搅拌粉碎，然后添加多孔惰性粉末材料，第一次搅拌，再加入土壤改良剂，第二次搅拌实现造粒，干燥，即得一种颗粒生物滤料，其中，脱水污泥作为基材，多孔惰性粉末材料作为辅材，土壤改良剂作为改性剂，通过差速混合造粒的方法实现造粒，经过自然干燥或低温干燥即可实现脱水，达到生物除臭滤料的功能。所采用工艺方法简单，无需烧结等高温环节，节能效果明显。采用本发明所得生物除臭滤料除臭性能明显优于传统滤料，具有很高的经济效益和社会效益，推广价值高。

Description

基于市政污水厂脱水污泥的废气生物除臭用颗粒生物滤料、 制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种生物滤料，具体涉及一种基于市政污水厂脱水污泥的废气生物除臭用颗粒生物滤料、制备方法及应用。属于市政污水处理厂脱水污泥回收利用技术领域。
背景技术
市政污水处理厂的污泥是指城市污水处理厂污水处理后所产生的无机及有机残留物，主要由无机胶体颗粒、低级的有机物如氨基酸、腐殖酸、细菌分解产物等组成。市政污水厂污泥脱水前含水率为98％以上，经机械脱水后可降到60～80％。脱水污泥常采用的处置方法主要包括垃圾填埋场填埋、焚烧、建材制造等。脱水污泥采用垃圾填埋场填埋处置占用大量的面积，填埋后污泥中有机物及氮、磷释放会造成地下水污染，对生态环境造成破坏。脱水污泥用于焚烧由于其较高的含水率需要经过添加石灰、发酵、烘干脱水等等各种耗能工艺，并且其热值很难达到支持燃烧要求，资源回用价值有限，并且焚烧后的烟气及时经处理后依然会对大气造成污染。脱水污泥用于制作建材的混料时，也需要进行脱水，并且由于污泥中的有害组分会持续释放，所以所制成的建材适用场合好，难以达到资源回用的初衷。
生物除臭技术主要是指针对污水处理厂、餐厨垃圾处置中心、污泥处置中心、污水泵站等行业产生的废气，经过有效功能微生物进行恶臭组分去除的技术。生物除臭技术的关键除功能微生物的合理选用外，生物滤料也是另一个非常关键的决定因素。不同生物滤料的选用，不但影响微生物挂膜效果，影响除臭***运行阻力从而影响电耗，也是影响除臭项目的整体造价的关键因素。
除臭行业现有滤料主要包括火山岩、树皮、土壤等天然滤料和烧结陶粒等人工滤料。以上滤料中天然滤料中火山岩做为矿物资源，储备越来越少，并且开采也越来越受到限制。树皮、土壤等滤料普遍存在运行阻力大，损耗较快等特点，所以随着技术的发展也将逐步被取代。
目前环保领域所用高强度、低水溶性、耐酸性、高孔隙率人工滤料的加工生产过程中都需要800℃以上的高温烧结进行改性。专利申请CN108558368A“多孔生物滤料及其制备方法”中要求烧结温度1100℃-1300℃，专利申请CN110327881A“一种垃圾除臭剂及其制备方法”中要求烧结温度800℃-900℃，专利CN102603359B“粉煤灰生物滤料及其制备方法”中要求烧结温度900℃-950℃，专利申请CN107737523A“一种槽式发酵池用除臭滤料的制备方法”中要求烧结温度900℃-950℃。传统颗粒人工生物滤料的制备需要消耗大量的能源，节能环保效果不明显。
行业内还有一种废气除臭滤料为基于生物发酵及腐熟机理的非强制造粒的不规则松散滤料，存在遇水及酸性溶液易溶解、板结等特点。专利申请CN105107372A“一种除臭滤料制作方法”中采用堆肥腐熟的方法制备以吸附效果为主的烟气臭味去除生物滤料，该专利中的滤料为松散结构滤料，未改变滤料原材料的物理化学性质，遇水会溶解、发生板结及堵塞，难以用于箱式生物滤池、生物土壤滤池等废气生物除臭领域。因为箱式生物滤池及生物土壤滤池等滤料装填高度往往超过1m，且为了满足微生物挂膜的湿度要求，需要设备喷淋***。采用生物发酵及腐熟类松散滤料后会滤料会快速流失及板结，造成设备失效。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于市政污水厂脱水污泥的废气生物除臭用颗粒生物滤料、制备方法及应用，工艺简单，能源消耗低。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
1、基于市政污水厂脱水污泥的废气生物除臭用颗粒生物滤料的制备方法，以重量份计，先将来自市政污水厂的1份脱水污泥搅拌粉碎，然后添加0.1～0.3份多孔惰性粉末材料，第一次搅拌，再加入0.01～0.03份土壤改良剂，第二次搅拌实现造粒，干燥，即得所述的颗粒生物滤料。
优选的，采用差速混合造粒设备实现搅拌，进一步优选为采用青岛森泰科机电科技有限公司所生产SIMT型混合造粒机进行搅拌，该造粒机包括差速旋转的内置搅拌浆叶及旋转搅拌外筒，能在一台设备内实现较高含水率高粘度固体的搅拌混合及造粒。
优选的，所述脱水污泥的含水率为60～80w.t.％，是将市政污水处理厂剩余污泥经机械脱水而得。多孔惰性粉末材料、土壤改良剂各自的添加量与脱水污泥的含水率呈线性关系。
优选的，对脱水污泥进行快速搅拌粉碎至粒径20～30目，具体工艺条件为：内置搅拌桨叶的转速为150～200r/min，旋转搅拌外筒的转速为50～75r/min。
优选的，所述多孔惰性粉末材料选自粉煤灰、黏土或沸石粉的任一种，主要作用是调节脱水污泥的含水率，使不同含水率的脱水污泥在相同工艺条件下实现破碎、均质。
优选的，第一次搅拌时间为8～15分钟，具体工艺条件为：内置搅拌桨叶的转速为100～150r/min，旋转搅拌外筒的转速为35～50r/min。
优选的，所述土壤改良剂是将凹土、聚合硅酸铝和硅酸钠按照质量比2：1：1混合而成。凹土特有的层链装结构可增加脱水污泥的海绵状结构和孔隙率、增加脱水污泥的透气性。聚合硅酸铝利用自身电荷催化污泥有机质，改变污泥特性，使脱水污泥具有外部疏水、内部保水特性，使污泥具有团粒结构特征。同时，聚合硅酸铝可有效提高脱水污泥的硅、铝含量，增强脱水污泥的机械强度。其组分中硅酸钠主要起粘结剂的作用，粉末状硅酸钠的加入，可吸收脱水污泥内部水分，快速水解，使污泥基质快速均匀粘结，同时可增加颗粒滤料的抗压强度。该土壤改良剂可直接商购获得，淮安嘉丰环保科技有限公司所生产JFWG型土壤改良剂。
进一步优选的，所述土壤改良剂是将凹土、聚合硅酸铝、硅酸钠和凝胶粒子按照质量比2：1：1：0.3混合而成，其中，以重量份计，所述凝胶粒子是通过以下方法制备得到的：
(a)先将1份正硅酸乙酯、10～12份质量浓度30～40％异丙醇水溶液搅拌混匀，缓慢滴加6～8mol/L浓盐酸，直至pH＝3～4，然后缓慢滴加0.3～0.5份正硅酸乙酯，滴加完毕后超声波振荡均匀，得到预混液；
(b)再将0.05～0.08份钨酸铋超声波分散于0.2～0.3份1-烯丙基-3-乙基咪唑溴盐中，接着边搅拌边加入步骤(a)所得预混液中，超声波振荡均匀；
(c)静置陈化，洗涤，干燥，粉碎，即得凝胶粉末；
(d)最后将凝胶粉末倒入6～9份鞘氨醇单胞菌和黄单胞杆菌混合菌液中，发酵改性，离心，即得所述凝胶粒子。
更进一步优选的，缓慢滴加的滴加时间为30～40分钟。
更进一步优选的，步骤(c)中，静置陈化时间为5～8小时；洗涤是利用去离子水洗涤至中性；干燥为自然风干2～3天；粉碎至粒径20～30目。
更进一步优选的，步骤(d)中，鞘氨醇单胞菌和黄单胞杆菌混合菌液是通过以下方法制备得到的：将鞘氨醇单胞菌菌株(ATCC31461)和黄单胞杆菌菌株(ATCC21047)分别活化后加入缓冲液中，调整两种菌的浓度分别为105～106cfu/mL即可；所述缓冲液是由以下重量百分比的组分混合制成的：海藻糖3～4％，丙酮酸钠2～3％，聚乙二醇200 3～5％，余量为水。
更进一步优选的，步骤(d)中，发酵改性的工艺条件为：室温(25℃)发酵12～15小时。
优选的，第二次搅拌包括：
(A)中速搅拌8～15分钟：内置搅拌桨叶的转速为100～150r/min，旋转搅拌外筒的转速为35～50r/min；
(B)慢速搅拌10～15分钟：内置搅拌桨叶的转速为50～100r/min，旋转搅拌外筒的转速为20～35r/min。
优选的，造粒粒径为3～8mm。
优选的，干燥至含水率40w.t.％以下即可进行堆置或装袋备用，采用挡雨棚或阳光房内自然干燥，或者90℃以下低温干燥中的任一种干燥方法。
2、利用上述制备方法得到的基于市政污水厂脱水污泥的废气生物除臭用颗粒生物滤料。
3、上述颗粒生物滤料在废气生物除臭中的应用。
本发明的有益效果：本发明先将来自市政污水厂的脱水污泥搅拌粉碎，然后添加多孔惰性粉末材料，第一次搅拌，再加入土壤改良剂，第二次搅拌实现造粒，干燥，即得一种颗粒生物滤料，其中，脱水污泥作为基材，多孔惰性粉末材料作为辅材，土壤改良剂作为改性剂，通过差速混合造粒的方法实现造粒，经过自然干燥或低温干燥即可实现脱水，达到生物除臭滤料的功能。所采用工艺方法简单，无需烧结等高温环节，节能效果明显。采用本发明所得生物除臭滤料除臭性能明显优于传统滤料，具有很高的经济效益和社会效益，推广价值高。具体分析如下：
1、本发明的基材为市政污水厂脱水污泥，提供了一种污泥资源化处置及回用的有效途径，材料易得，实现废弃物资源循环利用；
2、本发明的辅材为粉煤灰等多孔惰性粉末材料，提供了一种粉煤灰等固体废弃物资源化处置及回用的有效途径，材料易得；
3、本发明创新性的通过土壤改良剂为污泥改性剂，土壤改良剂为土壤改良领域常用粉剂，为无机矿物复配制剂，无二次污染；
4、本发明的制备工艺简单，造粒后颗粒滤料无需800℃以上高温烧结，仅需自然干燥或90℃以下低温干燥去除水分，即可得到高强度、低水溶性、低酸性溶液溶解性、高孔隙率的生物除臭用滤料，特别是无需高温烧结即可达到滤料置于水中及酸性条件浸泡不溶解，不变形的目的。工艺简单、能源消耗非常低，节能减排效果显著。
5、为了进一步改善除臭效果，申请人还对现有的土壤改良剂进行了技术改进，即加入少量凝胶粒子，凝胶粒子是通过正硅酸乙酯水解获得，其中引入了钨酸铋、1-烯丙基-3-乙基咪唑溴盐和鞘氨醇单胞菌、黄单胞杆菌，一方面，凝胶形态的微小孔隙进一步丰富土壤改良剂的孔隙组成，增大孔隙率，具有更好的吸附作用，强化除臭效果；另一方面，钨酸铋中的钨、铋与1-烯丙基-3-乙基咪唑溴盐中的氮、溴等复合，对臭味成分氨气、硫化氢等具有光催化氧化作用(可见光条件下即可)，强化除臭效果，鞘氨醇单胞菌降解苯乙烯等芳香族臭味成分，黄单胞杆菌可以将硫化氢转化为聚硫化氢，也可除去甲硫醇、二甲硫醚、二甲二硫醚等，进一步增强了除臭效果。
总之，本发明的原料易得，工艺设备简单，能源消耗低，无毒环保，适用条件广，具有很高的经济效益和社会效益，值得推广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1：
(1)取1kg含水率65w.t.％的脱水污泥置入青岛森泰科机电科技有限公司所生产SIMT型混合造粒机中，保持内置搅拌桨叶转速180r/min，旋转搅拌外筒转速70r/min，搅拌破碎脱水污泥至26目粒径；
(2)添加120g粉煤灰至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速135r/min，旋转搅拌外筒转速45r/min，搅拌时间10min；
(3)添加15g土壤改良剂(土壤改良剂是将凹土、聚合硅酸铝和硅酸钠按照质量比2：1：1混合而成)至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速135r/min，旋转搅拌外筒转速45r/min，搅拌时间10min。改变转速，继续搅拌，内置搅拌桨叶转速85r/min，旋转搅拌外筒转速30r/min，搅拌时间12min；
(4)卸料至干燥盘内，置于烘箱内65℃条件下干燥8h，得生物除臭用规整颗粒生物滤料1。
实施例2：
(1)取1kg含水率75w.t.％的脱水污泥置入青岛森泰科机电科技有限公司所生产SIMT型混合造粒机中，保持内置搅拌桨叶转速160r/min，旋转搅拌外筒转速60r/min，搅拌破碎脱水污泥至24目粒径；
(2)添加220g黏土至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速125r/min，旋转搅拌外筒转速35r/min，搅拌时间13min；
(3)添加40g土壤改良剂(土壤改良剂是将凹土、聚合硅酸铝和硅酸钠按照质量比2：1：1混合而成)至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速125r/min，旋转搅拌外筒转速35r/min，搅拌时间12min。改变转速，继续搅拌，内置搅拌桨叶转速75r/min，旋转搅拌外筒转速25r/min，搅拌时间14min；
(4)卸料至干燥盘内，置于烘箱内75℃条件下干燥6h，得生物除臭用规整颗粒生物滤料2。
实施例3：
(1)取1kg含水率65w.t.％的脱水污泥置入青岛森泰科机电科技有限公司所生产SIMT型混合造粒机中，保持内置搅拌桨叶转速150r/min，旋转搅拌外筒转速50r/min，搅拌破碎脱水污泥至26目粒径；
(2)添加120g沸石粉至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速100r/min，旋转搅拌外筒转速35r/min，搅拌时间8min；
(3)添加15g土壤改良剂(土壤改良剂是将凹土、聚合硅酸铝和硅酸钠按照质量比2：1：1混合而成)至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速150r/min，旋转搅拌外筒转速50r/min，搅拌时间8min。改变转速，继续搅拌，内置搅拌桨叶转速50r/min，旋转搅拌外筒转速35r/min，搅拌时间15min；
(4)挡雨棚或阳光房内自然干燥2天，得生物除臭用规整颗粒生物滤料3。
实施例4：
(1)取1kg含水率65w.t.％的脱水污泥置入青岛森泰科机电科技有限公司所生产SIMT型混合造粒机中，保持内置搅拌桨叶转速200r/min，旋转搅拌外筒转速75r/min，搅拌破碎脱水污泥至26目粒径；
(2)添加120g沸石粉至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速150r/min，旋转搅拌外筒转速50r/min，搅拌时间15min；
(3)添加15g土壤改良剂(土壤改良剂是将凹土、聚合硅酸铝和硅酸钠按照质量比2：1：1混合而成)至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速100r/min，旋转搅拌外筒转速35r/min，搅拌时间8min。改变转速，继续搅拌，内置搅拌桨叶转速100r/min，旋转搅拌外筒转速20r/min，搅拌时间15min；
(4)卸料至干燥盘内，置于烘箱内65℃条件下干燥8h，得生物除臭用规整颗粒生物滤料4。
实施例5：
(1)取1kg含水率65w.t.％的脱水污泥置入青岛森泰科机电科技有限公司所生产SIMT型混合造粒机中，保持内置搅拌桨叶转速180r/min，旋转搅拌外筒转速70r/min，搅拌破碎脱水污泥至26目粒径；
(2)添加120g粉煤灰至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速135r/min，旋转搅拌外筒转速45r/min，搅拌时间10min；
(3)添加15g土壤改良剂至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速135r/min，旋转搅拌外筒转速45r/min，搅拌时间10min。改变转速，继续搅拌，内置搅拌桨叶转速85r/min，旋转搅拌外筒转速30r/min，搅拌时间12min；
(4)卸料至干燥盘内，置于烘箱内65℃条件下干燥8h，得生物除臭用规整颗粒生物滤料5。
土壤改良剂是将凹土、聚合硅酸铝、硅酸钠和凝胶粒子按照质量比2：1：1：0.3混合而成，其中，所述凝胶粒子是通过以下方法制备得到的：
(a)先将1kg正硅酸乙酯、11kg质量浓度35％异丙醇水溶液搅拌混匀，缓慢滴加7mol/L浓盐酸，直至pH＝3，然后缓慢滴加0.4kg正硅酸乙酯，滴加完毕后超声波振荡均匀，得到预混液；
(b)静置陈化，洗涤，干燥，粉碎，即得凝胶粉末；
(c)最后将凝胶粉末倒入8份鞘氨醇单胞菌和黄单胞杆菌混合菌液中，发酵改性，离心，即得所述凝胶粒子。
缓慢滴加的滴加时间为35分钟。
步骤(c)中，静置陈化时间为6小时；洗涤是利用去离子水洗涤至中性；干燥为自然风干3天；粉碎至粒径20目。
步骤(d)中，鞘氨醇单胞菌和黄单胞杆菌混合菌液是通过以下方法制备得到的：将鞘氨醇单胞菌菌株(ATCC31461)和黄单胞杆菌菌株(ATCC21047)分别活化后加入缓冲液中，调整两种菌的浓度分别为106cfu/mL即可；所述缓冲液是由以下重量百分比的组分混合制成的：海藻糖3.5％，丙酮酸钠2.5％，聚乙二醇200 4％，余量为水。
步骤(d)中，发酵改性的工艺条件为：室温(25℃)发酵13小时。
实施例6：
(1)取1kg含水率65w.t.％的脱水污泥置入青岛森泰科机电科技有限公司所生产SIMT型混合造粒机中，保持内置搅拌桨叶转速180r/min，旋转搅拌外筒转速70r/min，搅拌破碎脱水污泥至26目粒径；
(2)添加120g粉煤灰至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速135r/min，旋转搅拌外筒转速45r/min，搅拌时间10min；
(3)添加15g土壤改良剂至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速135r/min，旋转搅拌外筒转速45r/min，搅拌时间10min。改变转速，继续搅拌，内置搅拌桨叶转速85r/min，旋转搅拌外筒转速30r/min，搅拌时间12min；
(4)卸料至干燥盘内，置于烘箱内65℃条件下干燥8h，得生物除臭用规整颗粒生物滤料6。
土壤改良剂是将凹土、聚合硅酸铝、硅酸钠和凝胶粒子按照质量比2：1：1：0.3混合而成，其中，所述凝胶粒子是通过以下方法制备得到的：
(a)先将1kg正硅酸乙酯、11kg质量浓度35％异丙醇水溶液搅拌混匀，缓慢滴加7mol/L浓盐酸，直至pH＝3，然后缓慢滴加0.4kg正硅酸乙酯，滴加完毕后超声波振荡均匀，得到预混液；
(b)再将0.06kg钨酸铋超声波分散于0.25kg1-烯丙基-3-乙基咪唑溴盐中，接着边搅拌边加入步骤(a)所得预混液中，超声波振荡均匀；
(c)静置陈化，洗涤，干燥，粉碎，即得凝胶粉末；
(d)最后将凝胶粉末倒入8份鞘氨醇单胞菌菌液中，发酵改性，离心，即得所述凝胶粒子。
缓慢滴加的滴加时间为35分钟。
步骤(c)中，静置陈化时间为6小时；洗涤是利用去离子水洗涤至中性；干燥为自然风干3天；粉碎至粒径20目。
步骤(d)中，鞘氨醇单胞菌菌液是通过以下方法制备得到的：将鞘氨醇单胞菌菌株(ATCC31461)活化后加入缓冲液中，调整菌浓度为106cfu/mL即可；所述缓冲液是由以下重量百分比的组分混合制成的：海藻糖3.5％，丙酮酸钠2.5％，聚乙二醇200 4％，余量为水。
步骤(d)中，发酵改性的工艺条件为：室温(25℃)发酵13小时。
实施例7：
(1)取1kg含水率65w.t.％的脱水污泥置入青岛森泰科机电科技有限公司所生产SIMT型混合造粒机中，保持内置搅拌桨叶转速180r/min，旋转搅拌外筒转速70r/min，搅拌破碎脱水污泥至26目粒径；
(2)添加120g粉煤灰至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速135r/min，旋转搅拌外筒转速45r/min，搅拌时间10min；
(3)添加15g土壤改良剂至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速135r/min，旋转搅拌外筒转速45r/min，搅拌时间10min。改变转速，继续搅拌，内置搅拌桨叶转速85r/min，旋转搅拌外筒转速30r/min，搅拌时间12min；
(4)卸料至干燥盘内，置于烘箱内65℃条件下干燥8h，得生物除臭用规整颗粒生物滤料7。
土壤改良剂是将凹土、聚合硅酸铝、硅酸钠和凝胶粒子按照质量比2：1：1：0.3混合而成，其中，所述凝胶粒子是通过以下方法制备得到的：
(a)先将1kg正硅酸乙酯、11kg质量浓度35％异丙醇水溶液搅拌混匀，缓慢滴加7mol/L浓盐酸，直至pH＝3，然后缓慢滴加0.4kg正硅酸乙酯，滴加完毕后超声波振荡均匀，得到预混液；
(b)再将0.06kg钨酸铋超声波分散于0.25kg1-烯丙基-3-乙基咪唑溴盐中，接着边搅拌边加入步骤(a)所得预混液中，超声波振荡均匀；
(c)静置陈化，洗涤，干燥，粉碎，即得凝胶粒子。
缓慢滴加的滴加时间为35分钟。
步骤(c)中，静置陈化时间为6小时；洗涤是利用去离子水洗涤至中性；干燥为自然风干3天；粉碎至粒径20目。
实施例8：
(1)取1kg含水率65w.t.％的脱水污泥置入青岛森泰科机电科技有限公司所生产SIMT型混合造粒机中，保持内置搅拌桨叶转速180r/min，旋转搅拌外筒转速70r/min，搅拌破碎脱水污泥至26目粒径；
(2)添加120g粉煤灰至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速135r/min，旋转搅拌外筒转速45r/min，搅拌时间10min；
(3)添加15g土壤改良剂至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速135r/min，旋转搅拌外筒转速45r/min，搅拌时间10min。改变转速，继续搅拌，内置搅拌桨叶转速85r/min，旋转搅拌外筒转速30r/min，搅拌时间12min；
(4)卸料至干燥盘内，置于烘箱内65℃条件下干燥8h，得生物除臭用规整颗粒生物滤料8。
土壤改良剂是将凹土、聚合硅酸铝、硅酸钠和凝胶粒子按照质量比2：1：1：0.3混合而成，其中，所述凝胶粒子是通过以下方法制备得到的：
(a)先将1kg正硅酸乙酯、11kg质量浓度35％异丙醇水溶液搅拌混匀，缓慢滴加7mol/L浓盐酸，直至pH＝3，然后缓慢滴加0.4kg正硅酸乙酯，滴加完毕后超声波振荡均匀，得到预混液；
(b)再将0.06kg钨酸铋超声波分散于0.25kg1-烯丙基-3-乙基咪唑溴盐中，接着边搅拌边加入步骤(a)所得预混液中，超声波振荡均匀；
(c)静置陈化，洗涤，干燥，粉碎，即得凝胶粉末；
(d)最后将凝胶粉末倒入8份鞘氨醇单胞菌和黄单胞杆菌混合菌液中，发酵改性，离心，即得所述凝胶粒子。
缓慢滴加的滴加时间为35分钟。
步骤(c)中，静置陈化时间为6小时；洗涤是利用去离子水洗涤至中性；干燥为自然风干3天；粉碎至粒径20目。
步骤(d)中，鞘氨醇单胞菌和黄单胞杆菌混合菌液是通过以下方法制备得到的：将鞘氨醇单胞菌菌株(ATCC31461)和黄单胞杆菌菌株(ATCC21047)分别活化后加入缓冲液中，调整两种菌的浓度分别为106cfu/mL即可；所述缓冲液是由以下重量百分比的组分混合制成的：海藻糖3.5％，丙酮酸钠2.5％，聚乙二醇200 4％，余量为水。
步骤(d)中，发酵改性的工艺条件为：室温(25℃)发酵13小时。
对比例1
(1)取1kg含水率65w.t.％的脱水污泥置入青岛森泰科机电科技有限公司所生产SIMT型混合造粒机中，保持内置搅拌桨叶转速180r/min，旋转搅拌外筒转速70r/min，搅拌破碎脱水污泥至26目粒径；
(2)添加120g粉煤灰至混合造粒机中，内置搅拌桨叶转速135r/min，旋转搅拌外筒转速45r/min，搅拌时间10min；
(3)卸料至干燥盘内，置于烘箱内65℃条件下干燥8h，得生物除臭用规整颗粒生物滤料9。
对比例2
取1kg含水率65w.t.％的脱水污泥、120g粉煤灰、15g土壤改良剂(土壤改良剂是将凹土、聚合硅酸铝和硅酸钠按照质量比2：1：1混合而成)，人工搅拌混合，烘箱内65℃条件下干燥8h，得生物除臭用生物滤料10。
对比例3
陶粒滤料(购自河南一恒实业有限公司)11。
对比例4
火山岩滤料(购自内蒙古润科矿业有限公司)12。
试验例
1、相关性能指标考察
对实施例1～8所得滤料进行测试，相关性能指标见表1。
表1.相关性能指标
Figure BDA0002613988790000111
由表1可知，实施例1～8所得滤料机械强度好，孔隙率高，比表面积较大，盐酸可溶率较低，满足生物除臭用生物滤料对比表面积大、机械强度、孔隙率等方面的要求，且能耐受生物除臭酸性环境条件。其中实施例5～8还对土壤改良剂进行了进一步改进，引入了凝胶粒子，各项指标优于实施例1～4；与实施例8相比，实施例5略去步骤(b)，失去离子液体的作用，孔隙率等相关指标明显变差。
2、除臭效果考察
针对实施例1～8和对比例1～4所得滤料进行废气生物除臭滤柱试验。
试验过程为：4个直径20cm、高度60cm亚格力滤柱中分别装填40cm高度的滤料1～12(分别来自实施例1～8和对比例1～4)；12个滤柱进行生物挂膜，挂膜过程为：取废气除臭菌液(购自广州市安健环工程咨询有限公司，清沃Water-Cleaner)，不间断循环喷淋至滤柱内滤料顶部，循环喷淋时间为7天，7天后每隔4小时从滤柱顶部进行一次自来水喷淋，喷淋以滴淋穿过整个滤料层为准。滤柱底部通入废气，挂膜过程中废气流速为100L/min，挂膜结束后流速为250L/min。硫化氢、氨气、甲硫醇、苯乙烯的进气浓度依次为2.05mg/m3、1.80mg/m3、0.65mg/m3、5.22mg/m3。
挂膜结束后，12个滤柱对废气中硫化氢、氨气、甲硫醇、苯乙烯去除效果见表2。
表2.除臭效果考察
Figure BDA0002613988790000121
由表2可知，实施例1～8所得滤料对硫化氢、氨气、甲硫醇、苯乙烯等臭味成分的去除率高。其中实施例5～8还对土壤改良剂进行了进一步改进，引入了凝胶粒子，各项指标明显优于实施例1～4，全部符合GB/T 14554-93，而实施例1～4个别指标不符合国标，对有机臭味成分的去除作用相对较弱；与实施例8相比，实施例5略去步骤(b)，实施例6略去黄单胞杆菌，实施例7略去步骤(d)，除臭性能明显变差。
对比例1略去土壤改良剂，对比例2采用直接混合法，均会影响除臭效果。对比例3、对比例4分别为市售品，实施例1～4的硫化氢(水溶性差)去除率较市售品提高约10％，氨气(水溶性好)去除率与市售品相当。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.基于市政污水厂脱水污泥的废气生物除臭用颗粒生物滤料的制备方法，其特征在于，以重量份计，先将来自市政污水厂的1份脱水污泥搅拌粉碎，然后添加0.1～0.3份多孔惰性粉末材料，第一次搅拌，再加入0.01～0.03份土壤改良剂，第二次搅拌实现造粒，干燥，即得所述的颗粒生物滤料；
所述土壤改良剂是将凹土、聚合硅酸铝、硅酸钠和凝胶粒子按照质量比2：1：1：0.3混合而成，其中，以重量份计，所述凝胶粒子是通过以下方法制备得到的：
(a)先将1份正硅酸乙酯、10～12份质量浓度30～40％异丙醇水溶液搅拌混匀，缓慢滴加6～8mol/L浓盐酸，直至pH＝3～4，然后缓慢滴加0.3～0.5份正硅酸乙酯，滴加完毕后超声波振荡均匀，得到预混液；
(b)再将0.05～0.08份钨酸铋超声波分散于0.2～0.3份1-烯丙基-3-乙基咪唑溴盐中，接着边搅拌边加入步骤(a)所得预混液中，超声波振荡均匀；
(c)静置陈化，洗涤，干燥，粉碎，即得凝胶粉末；
(d)最后将凝胶粉末倒入6～9份鞘氨醇单胞菌和黄单胞杆菌混合菌液中，发酵改性，离心，即得所述凝胶粒子。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用差速混合造粒设备实现搅拌。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脱水污泥的含水率为60～80w.t.％，是将市政污水处理厂剩余污泥经机械脱水而得。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对脱水污泥进行快速搅拌粉碎至粒径20～30目，具体工艺条件为：内置搅拌桨叶的转速为150～200r/min，旋转搅拌外筒的转速为50～75r/min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔惰性粉末材料选自粉煤灰、黏土或沸石粉的任一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第一次搅拌时间为8～15分钟，具体工艺条件为：内置搅拌桨叶的转速为100～150r/min，旋转搅拌外筒的转速为35～50r/min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第二次搅拌包括：
(A)中速搅拌8～15分钟：内置搅拌桨叶的转速为100～150r/min，旋转搅拌外筒的转速为35～50r/min；
(B)慢速搅拌10～15分钟：内置搅拌桨叶的转速为50～100r/min，旋转搅拌外筒的转速为20～35r/min。
8.利用权利要求1～7中任一项所述制备方法得到的基于市政污水厂脱水污泥的废气生物除臭用颗粒生物滤料。
9.权利要求8所述颗粒生物滤料在废气生物除臭中的应用。
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