一種新型廢氣生物處理用的填料的製作方法

2023-10-07 05:19:19 3

專利名稱：：一種新型廢氣生物處理用的填料的製作方法
技術領域：
：一種新型廢氣生物處理用的填料
技術領域：
：本實用新型屬於廢氣生物處理
技術領域：
，特別涉及一種新型廢氣生物處理用的填料。
背景技術：
：在廢氣生物處理領域，填料和設備是氣液相間接觸並完成轉化的場所，是至關重要的。填料是生物的載體，填料性能直接影響生物的附著，系統的運行效果。廢氣生物處理技術即廢氣生物過濾淨化處理技術，其基本原理是附著在生物填料介質上生長的微生物，在適宜的環境條件下，利用廢氣中的汙染物作為碳源和能源，維持其生命活動，將廢氣中的汙染物分解為C02、H20和如硫酸鹽等無機鹽，從而使廢氣得到淨化。已有廢氣生物處理中，許多天然或人造材料作為微生物載體得到應用，如火山巖、木屑、堆肥、塑料及金屬板波紋填料、多孔陶瓷、多孔碳、聚碸中空纖維、碳纖維、聚氨酯泡沫等；天然填料如堆肥、碎木片、秸稈、泥炭等，本身具有營養成分，無需外加養料，但容易堵塞、壓實；而多孔陶瓷、多孔碳、聚碸中空纖維、碳纖維、聚氨酯泡沫等人造材料則無生物生長所需的營養成分，在廢氣處理過程中，需外加養料。近年來，還出現了一些處理"三苯"的玻璃鋼材質填料等。雖然其都能起到一定的處理效果，但仍存在價高易堵、動力消耗大、易結團、斷絲、使用壽命短、培菌掛膜速度緩慢、投產起動時間較長等問題。生物滴濾床(BTF)工藝的發展，使得廢氣生物處理技術不僅僅限於處理低濃度廢氣或有機廢氣，而可應用於處理高濃度H2S廢氣，如2001年美國洛杉磯汙水處理廠用聚氨脂泡沫為填料的生物滴濾床，代替了原有化學鹼吸收塔處理含180260mg/m3的H2S廢氣，取得了成功。目前，國外最常用的BTF填料是火山巖(lavarock)，其優點是比表面積大、多孔、微生物容易繁殖，且價格低，缺點是比重大，化學惰性不好，在低pH情況下運行觀察到其重量減少。亂堆式塑料、陶瓷或不鏽鋼鮑爾環也廣泛應用於實驗室研究和工業上，此填料容易處理，但經驗表明，其啟動周期長，這是由於其表面的生物膜不容易掛上。高效BTF填料，美國Bioway公司有使用壽命長達10年的聚氨酯網狀泡沫填料；日本有比重0.2、氣孔率83%、持水率達200%的輕質多孔陶瓷，德國有聚氨酯通孔型泡沫塑料圓片等；同濟大學開發了ACOF(即纖維附著活性炭和不鏽鋼絲網)的BTF填料，但其阻力降較大在氣流線速為2025mm/s時，掛膜情況下阻力降達100-200mm/m;20032006年間，浙江工業大學雖然結合廢氣生物處理課題開發的兩種BTF填料，雖然其使用性能好、阻力降低，但尚存在製造成本高，在廢氣中汙染負荷較高的情況下，隨著微生物的大量生長仍有部分堵塞現象。
發明內容本實用新型公開了一種新型廢氣生物處理用的填料，其具有空隙率大、比表面積大的優點。本實用新型所採取的技術方案一種新型廢氣生物處理用的填料，由兩層波浪形支板通過中間圓環一體成型，兩層支板相互垂直；支板與圓環採用改性高分子聚合物經注塑一次成型。所述的填料，改性高分子聚合物添加抗氧化劑、親水劑、穩定劑、吸附劑。所述的填料，填料表面粗糙，並設有毛刺。所述的填料，支板外邊呈弧形，所有支板的弧形外邊形成一球形。所述的填料，每層設支板9片，圓環設3個。廢氣生物處理技術即廢氣生物過濾淨化處理技術，其基本原理是附著在生物填料介質上生長的微生物，在適宜的環境條件下，利用廢氣中的汙染物作為碳源和能源，維持其生命活動，將廢氣中的汙染物分解為C02、H20和無機鹽(如硫酸鹽等)，從而使廢氣得到淨化。廢氣生物處理工藝的反應器主要分生物濾床(Biofilter，簡稱BF)生物滴濾床(BiotricklingFilter,簡稱BTF)兩種。BF工藝通常用堆肥、泥炭、或經處理後的木片或樹皮、鋸末、植物葉杆等多孔、且有較強保持水分能力的材料作為微生物載體，填料層厚度約1.01.5米，面積根據處理氣體量和處理效果而定；並通過廢氣預加溼或間歇淋灑含有無機營養鹽的水溶液以使床層保持在合適的含水率範圍和好的透氣性，以提供適宜微生物生長和繁殖的環境。這種生物濾床能同時發生生物吸附和生物降解作用，微生物菌種能長期保存，適用於處理汙染物濃度較低、廢氣間歇排放或水溶性較差的有機廢氣。圖1為生物過濾(BF)系統圖。BTF工藝通常用惰性材料如多孔陶瓷環、塑料球等作為微生物載體，並連續淋灑含有無機營養鹽的循環水，使廢氣和滴濾床中的填料上附著生長的生物膜接觸，發生汙染物降解作用。由於營養液連續循環，故代謝產物能及時排除，且反應條件如pH可能很好得到控制，微生物數量大，故效率較BF工藝高，但投資費用和自動化控制要求高。圖2為生物滴濾(BTF)系統圖。二者的主要區別如下表:tableseeoriginaldocumentpage6填料是廢氣淨化生物過程中氣液兩相的傳質中介，是裝置的核心，廢氣生物處理技術的改進和發展很大程度反映在填料的改進和發展上。根據廢氣生物處理的基本原理，要使填料的生物膜形成快而掛載量多且活性高，傳質性能好，理想的廢氣生物處理填料載體要求有以下特性①生物膜掛載性能和傳質性能好接觸比表面積大，內部空隙率高。顯然，填料比表面積大，內部空隙率高可提供更多的微生物生長空間，使更多的生物膜能依附填料表面生長，也有利於而老化和活性低的生物膜能及時剝落並隨淋洗水從填料空隙帶走，同時清除微生物代謝產物。高的比表面積還可促進廢氣中的汙染物從氣相到液相的轉移，有利於去除率提高。然而，比表面積(m2/m3)也不是越大越好，因經長期運行後，由於生物膜的生長會導致孔隙減少，床層阻力增加。同時也要有利於氧和汙染物基質的傳遞。填料的傳質性能主要決定於填料的形狀、比表面積、空隙率、堆積結構及表面親水性。填料的表面只有被流動的液相潤溼，才能構成有效的傳質面積，因此要獲得高的傳質速率，除大的比表面積外，還要求填料有良好的潤溼性能即親水性。同時安裝的填料層結構空隙率要高，使氣液流暢通且氣流壓降低，操作彈性範圍寬。此外，填料層要具備利於氣液均勻分布的形狀和結構，以提高填料間的水流流態及氧轉移速率，進而促進傳質過程，實現生物膜的不斷更新。此外，填料載體表面的粗糙程度、靜電作用和親水性，在一定程度上也影響掛膜速度，一般認為粗糙度大容易掛膜；細菌屬親水性粒子，故載體表面的親水性也可促進生物膜的形成及附著由於細菌表面等電點Pi多在2~5之間，當循環水或噴淋水的pH>pi時，細菌表面帶負電，反之則帶正電，故載體表面的電極性，對形成生物膜會有一定影響。②氣流壓力損失小且穩定使用高空隙率的填料，可降低氣流通過填料層的阻力降，較低的密度和足夠的物理強度和剛性可降低填料層的堆積壓力並保持床層整體物化性質的穩定，從而使生物填料床層始終保持低的氣流阻力損失。顯然這也是非常重要的填料性能，因BFP技術的能耗和運行費用主要是風機的功率和電耗。③能提供最佳的微生物生長環境微生物最佳生長環境，主要是保持合適的溫度(2535'C最佳)和水份、一定的pH範圍、足夠使微生物細胞生長必需的碳源和無機營養。微生物生長和代謝過程離不開水，保持合適的水份含量是維持微生物活性基本條件。在BTF工藝中，上述因素均可以通過循環水(即保持循環水一定的溫度、pH範圍和無機營養成份濃度)來控制。但在BF工藝中，這些因素主要依賴於BF填料的性質，其中有保水性能、pH緩衝性能、是否含有營養物質等。④化學和物理性質穩定要求它們在潮溼、腐蝕性甚至酸性環境下能長期保持穩定的物化性質，耐腐蝕和不易分解腐爛，特別是要求其長期保持一定物理強度和剛性，合適的比表面積、密度和空隙率。以能在長期使用情況下，生物填料床層不變形，填料床層不被壓實，始終保持微生物生長的良好環境。顯然，只有填料化學和物理性能的穩定，才有生物填料床反應器去除效果的穩定。填料化學和物理性能的穩定的另一作用，是可始終保持淋出水較為潔淨，因此，BTF填料通常採用惰性或合成材料製作，而在選擇和開發BF填料的原料時，也需考慮這一因素。⑤成本費用由於填料的費用佔廢氣生物處理工程總投資的比例較大，因此選擇價廉易得的原料來製作生物填料是必須考慮的重要因素。通過本實用新型的技術方案，本填料具有以下優點1、生物膜掛載性能和傳質性能好該填料表面粗糙且略帶小毛刺，接觸比表面積大，內部空隙率高，可提供更多的微生物生長空間，使更多的生物膜能依附填料表面生長，也有利於老化和活性低的生物膜能及時剝落並隨淋洗水從填料空隙帶走，同時清除微生物代謝產物，促進生物膜良好的新陳代謝，又不堵塞。高的比表面積還可促進廢氣中的汙染物從氣相到液相的轉移，有利於去除率提高。填料的傳質性能主要取決於填料的形狀、比表面積、空隙率、堆積結構及表面親水性。填料的表面只有被流動的液相潤溼，才能構成有效的傳質面積，因此要獲得高的傳質速率，除大的比表面積外，還要求填料有良好的潤溼性能即親水性。其次，細菌屬親水性粒子，故載體表面的親水性也可促進生物膜的形成及附著。本新型高效廢氣生物處理用的填料添加的親水劑，正是通過以上原理，明顯提高了填料的傳質性能。同時該填料層結構空隙率高，氣液流暢通且氣流壓降低，操作彈性範圍寬。此外，該填料層具備利於氣液均勻分布的形狀和結構，提高了填料間的水流流態及氧轉移速率，進而促進傳質過程，實現生物膜的不斷更新。再者，填料載體表面的粗糙程度和親水性，在一定程度上也提高了掛膜速度。2、氣流壓力損失小且穩定該填料空隙率高，可降低氣流通過填料層的阻力降。較低的密度和足夠的物理強度和剛性可降低填料層的堆積壓力並保持床層整體物化性質的穩定，從而使生物填料床層始終保持低的氣流阻力損失。由於BFP技術的能耗和運行費用主要是風機的功率和電耗，因此該填料在降低能耗方面也有著一定的優勢。3、能提供最佳的微生物生長環境微生物最佳生長環境，主要是保持合適的溫度(2535'C最佳)和水分、一定的pH範圍、足夠使微生物細胞生長必需的碳源和無機營養。該填料中添加了抗氧化劑、親水劑、穩定劑、吸附劑等添加劑，能提供微生物細胞所需的營養物質，大大提高了掛膜的速度。4、化學和物理性質穩定該填料在潮溼、腐蝕性甚至酸性環境下能長期保持穩定的物化性質，耐腐蝕、不易分解腐爛，特別是其能長期保持一定物理強度和剛性，合適的比表面積、密度和空隙率。在長期使用情況下，生物填料床層不變形，填料床層不被壓實，始終保持微生物生長的良好環境，使用壽命長。該填料穩定的化學和物理性能，有效地保障了生物填料床反應器去除效果的穩定性，並可始終保持淋出水較為潔淨。5、成本費用低。綜上所述，該填料是一種性能好、成本低、阻力降小，性質穩定，不易堵塞且使用壽命長的廢氣處理高效生物填料。圖1為生物過濾(BF)系統圖。圖2為生物滴濾(BTF)系統圖。圖3為本實用新型的立體結構示意圖。圖4為本實用新型的另一立體結構示意圖。圖5為本實用新型的俯視圖。圖6為本實用新型的局部剖視圖。圖7為本實用新型的半剖視圖。圖8為本實用新型的局部視圖。具體實施方式以下結合附圖對本實用新型作詳細說明。如圖l、2所示，61是進氣、62是增溼塔、63是淨化氣體、64是填料區、65循環液。如圖3-8所示，本填料包括上下兩層l、2，每層平行設置9片波浪形支板3，兩層支板間通過中間圓環4(包括三個圓環41、42、43)相連，支板3與三個圓環相垂直，且兩層支板也相互垂直；每層支板的最外一片支板還與一弧形支板5相連，每層各有兩塊弧形支板51、52，弧形支板5又與圓環43相連。各支板外邊呈弧形，所有支板的弧形外邊構成一球形。填料採用高分子聚合物，並加以抗氧化劑、親水劑、穩定劑、吸附劑等添加劑經特殊注塑工藝一次成型，其表面粗糙，且略帶小毛刺。權利要求1、一種新型廢氣生物處理用的填料，其特徵是，由兩層波浪形支板通過中間圓環一體成型，兩層支板相互垂直；支板與圓環採用改性高分子聚合物經注塑一次成型。2、根據權利要求1所述的填料，其特徵是，填料表面粗糙，並設有毛刺。3、根據權利要求1所述的填料，其特徵是，支板外邊呈弧形，所有支板的弧形外邊形成一球形。4、根據權利要求1所述的填料，其特徵是，每層設支板9片，圓環設3個。專利摘要本實用新型屬於廢氣生物處理
技術領域：
，特別涉及一種新型廢氣生物處理用的填料，由兩層波浪形支板通過中間圓環一體成型，兩層支板相互垂直；支板與圓環採用改性高分子聚合物經注塑一次成型。本新型廢氣生物處理用的填料具有空隙率大、比表面積大的優點。文檔編號B01D53/84GK201189448SQ200720183629公開日2009年2月4日申請日期2007年10月10日優先權日2007年10月10日發明者徐步縣,虹林,林雲明申請人:林雲明