一種廢氣處理用生物填料的製作方法

2023-10-07 05:24:34 1

專利名稱：一種廢氣處理用生物填料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種廢氣生物法處理裝置中用的填料，特別涉及填料的具體幾何結構的改進。
背景技術：
廢氣生物氧化處理技術關鍵過程是相間傳質和汙染物的生物降解，主要依靠附著生長在生物填料上的微生物，實現對廢氣中汙染物的吸收/吸附、分解。填料特性直接關係著系統汙染物去除效果、運行穩定性和能耗，良好的生物填料除更多的微生物易於附著生長外，還要求其材料廉價易得、支撐強度好。
廢氣生物填料與化工填料、水處理生物填料存有較大的不同。化工填料因化學反應迅速、往往空塔氣速高而孔隙率高(多在90％以上)；而水處理系統是一個液相汙染物被生物分解的過程，附著在填料上的微生物量長期懸浮在水體中，老化死亡的微生物較容易脫落而被水流帶走，而廢氣處理用的生物填料填料上基本上是處在富含或飽和水汽的氣相中，必需要有更合理的幾何結構，有利於老化的生物膜能及時剝落並隨噴淋水從填料空隙帶走，不易因微生物的快速增長導致填料床層壓降增加而引起堵塞。
因此，針對廢氣生物處理工藝特點，開發適用的高效的生物填料，成為廢氣生物處理系統工程化穩定運行的關鍵。
(三)

發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明提供一種既有很好的氣液傳質性能，能附著生長更多的微生物，同時也有足夠大但是適宜的比表面積和孔隙率，且阻力降低，應用性能和效果優於普通的化工填料和通常生物填料。從而降低了系統運行能耗，提高了廢氣處理效率。
本發明的技術方案是一種廢氣生物填料，包括生物載體多孔介質，所述的生物載體多孔介質(即可內容大量微生物附著掛載的多孔材料)為團塊狀，外設有微生物群體可接受的支撐架，所述的支撐架為若干交錯筋條，所述的筋條為可構成同一球體的圓弧，所述的支撐架僅僅是保護多孔介質保持其形狀和結構的穩定性，而要讓更多的多孔介質直接裸露在外。這裡所說的球體是大致上呈球體，不否定有些呈偏心的球體，使用時將具有這種結構的填料堆放，填料層阻力係數低。例如所述的筋條也可為構成同一偏心球體的圓弧。
所述的生物載體多孔介質是多孔介質實體，成團塊狀，所說的實體指不留空隙的生物載體多孔介質。生物載體多孔介質間可允許留有較大的空隙，這裡所說的空隙有別於多孔介質中本身存在的分布均勻的孔隙。本發明推薦用多孔介質實體，即多孔介質實體有較大的孔隙率且分布均勻。
所述的多孔介質實體呈立體多邊形結構，所述的立體多邊形的各個平面與所述筋條可構成的球體內表面之間留有空隙。多孔介質實體也可以是球形或其他任意形狀，多孔介質實體本身的孔隙率高且疏密均勻，相對於支撐架而言，其筋條細小，甚至可以是絲或纖維，可以有彈性，允許有一定的軟性，目的是有利於更多的微生物掛載和生長。
所述的多孔介質實體與所述的支撐架至少有三個交點。所述的交點優選立體多邊形邊線上除頂點外的點。這樣的結構確保所述的多孔介質能卡置於支撐架內。
所述的多孔介質實體推薦呈正立方體結構，但要保證其基本被卡置於所述的支撐架內，以保護其不被壓實或變形。
所述的多孔介質實體為規格孔數2-10PPC的多孔泡沫塑料，天然或合成纖維類及其織物等比表面積較大，微生物易於附著生長的材料實體，具有有利於老化微生物細胞的脫落的結構。特別推薦具有三維結構聚氨酯泡沫(PU泡沫)塑料，以有利於微生物的掛載、依附和大量生長，且具有比表面積大、氣流阻力小、結構穩定等優點。
所述的多孔介質實體本身的孔隙中可以添加緩釋肥等。
所述的支撐架的材料為聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等高分子合成材料。
所述的多孔介質實體卡置於所述的支撐架內，所述的多孔介質呈正立方體結構，所述的支撐架為若干交錯筋條，所述的筋條為可構成同一球體的圓弧，所述的支撐架與所述的生物載體多孔介質之間留有空隙。
本發明推薦如下結構的填料，所述的多孔介質實體卡置於所述的支撐架內，所述的生物載體多孔介質這多孔介質實體呈正立方體結構，所述的支撐架為若干交錯筋條，所述的筋條為可構成同一球體的圓弧。
所述的多孔介質實體為下列之一植物纖維如棕纖維、竹纖維等，發泡塑料如PU泡沫塊等、天然或合成纖維如維綸絲、尼龍絲等。
與一種改進的生物接觸填料(專利號ZL96247275.1)相比，本發明所述的球形組合填料具有明顯的不同。首先，本發明球形組合填料處理對象為廢氣(不是廢水)；其次，本發明填料填充介質實體立體網狀結構與海綿相似，但規格孔數要求2-10PPC(不是無規格要求)；再者，本發明填料填充介質是固定不動的(不是在曝氣推動下不斷滾動)；最後，本發明填料填充介質可以加載緩釋肥等，目的是添加營養，不是ZL96247275.1專利描述的增強吸附能力。
本發明所述的廢氣生物填料的有益效果主要表現在1、比表面積大，孔隙率高；2、填料層阻力係數低；3、單位體積生物量大，汙染負荷高；4、因填料堆積密度小，且具有支撐結構物理和化學性能穩定，且長期使用不會被壓實；5、可實現了人工材質與天然材質組合，發揮兩者共同優勢。


圖1是本發明廢氣生物填料的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述。
平行試驗建立直徑150mm、高600mm透明有機玻璃塔一組4隻，內裝化工填料空心多面球、純PU泡沫塑料塊、本發明的球形填料1和球形填料2，填料安裝高度350mm，4隻塔並聯運行，進氣負荷和營養液噴淋量等工藝條件相同。4種填料的規格和使用效果見表1。
球形填料1為多孔介質實體卡置於支撐架內，所述的多孔介質實體是呈正立方體的棕纖維絲塊，所述的支撐架為若干交錯筋條，所述的筋條構成同一圓球體的圓弧。球形填料1的支撐框架材質為PP，其外徑φ25mm，筋條粗1.2mm，內裝邊長24mm的棕纖維絲立方體塊。
球形填料2為多孔介質實體卡置於支撐架內，所述的多孔介質實體是切成正立方體的PU泡沫塑料(具有三維開放結構)，其材質和上述純PU泡沫塑料塊相同，其孔數為2.0～3.2PPC；所述的支撐架為若干交錯筋條，所述的筋條為可構成同一球體的圓弧。球形填料2的支撐框架材質為PP，其外徑φ25mm，筋條粗1.2mm，內裝邊長24mm的PU泡沫立方體塊。
球形填料1的PP和球形填料2的PU泡沫塑料均由江西平鄉方興石化填料有限公司提供。
試驗結果如下在最大進氣量4×1m3/h、甲苯濃度500～800mg/m3條件下，連續運行時間8個月(確保填料載體上生物生長穩定)，數據如表1所示。結果表明，本發明所述的兩種廢氣生物處理用填料和化工填料空心多面球相比，能附著更多的生物量(1倍以上)，且其比表面積大(680～760m2/m3，受支撐體影響低於純PU泡沫塑料塊920m2/m3)，故本發明的兩種填料甲苯去除率為93.6～97.8％，明顯高於空心多面球的83.2％。純PU泡沫填料雖然其生物量最高，但去除率卻略低於本發明的兩種球狀填料，這是由於它的部分微生物老化、生物膜活性不好所致。另一方面的表現是8個月的運行情況表明，雖然4種填料均未發現填料層明顯堵塞情況，但純PU泡沫填料體積有壓實現象(壓實率15.4％)，且其填料層底部有局部的輕微堵塞現象。
表1填料規格和試驗結果

注床層壓力降是在運行4個月後在氣流上升線速均為68mm/s條件下多次測定結果的平均值。
實際工程運行中，填料規格會放大，一般為φ60mm～φ150mm。
因此，本發明所述的廢氣生物填料綜合生物載體多孔介質和球形支撐架的優勢，具有孔隙率高、阻力降小，單位體積微生物量掛載量大、汙染物去除效率高，結構穩定、填料層不會被壓實等特點，適合於廢氣生物處理系統，應用前景廣闊。
權利要求
1.一種廢氣生物填料，包括生物載體多孔介質，其特徵在於所述的生物載體多孔介質為團塊狀，外設有微生物體可接受的支撐架，所述的支撐架為若干交錯筋條，所述的筋條為可構成同一球體的圓弧，所述的支撐架固定所述的生物載體多孔介質。
2.如權利要求1所述的廢氣生物填料，其特徵在於所述的生物載體多孔介質是多孔介質實體。
3.如權利要求2所述的廢氣生物填料，其特徵在於所述的多孔介質實體呈立體多邊形結構，所述的立體多邊形的各個平面與所述筋條可構成的球體內表面之間留有空隙。
4.如權利要求3所述的廢氣生物填料，其特徵在於所述的多孔介質實體與所述的支撐架至少有三個交點。
5.如權利要求4所述的廢氣生物填料，其特徵在於所述的多孔介質實體呈正立方體結構，所述的多孔介質實體卡置於所述的支撐架內。
6.如權利要求5所述的廢氣生物填料，其特徵在於所述的多孔介質實體為規格孔數2-10PPC的多孔泡沫塑料、天然或合成纖維類及其織物。
7.如權利要求6所述的廢氣生物填料，其特徵在於所述的多孔介質實體的孔隙中可加載緩釋肥等。
8.如權利要求1所述的廢氣生物填料，其特徵在於所述的支撐架的材料為PP、PE或PVC高分子合成材料。
9.如權利要求6所述的廢氣生物填料，其特徵在於所述的多孔介質實體卡置於所述的支撐架內，所述的多孔介質實體呈正立方體結構，所述的支撐架為若干交錯筋條，所述的筋條為可構成同一球體的圓弧，所述的支撐架與所述的生物載體多孔介質之間留有空隙。
10.如權利要求1～9之一所述的廢氣生物填料，其特徵在於所述的多孔介質實體為下列之一棕纖維、竹纖維、PU泡沫塊、維綸絲或尼龍絲。
全文摘要
本發明提供了一種廢氣處理生物填料，包括生物載體多孔介質，所述的生物載體多孔介質為團塊狀，外設有生物體可接受的支撐架，所述的支撐架為若干交錯筋條，所述的筋條為可構成同一球體的圓弧，所述的支撐架固定所述的生物載體多孔介質。本發明所提供的廢氣生物填料使用時生物填料比表面積大，孔隙率高；填料層阻力係數低；單位體積生物量大，汙染負荷高；填料堆積密度小，不易被壓實；從而提高處理廢氣的效率。
文檔編號B01J19/30GK1935332SQ200610053479
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月20日 優先權日2006年9月20日
發明者陳建孟, 王家德, 王毓仁, 朱潤曄, 周珍雄 申請人:浙江工業大學