[發(fā)明專利]一種用于廢氣凈化的生物流化床填料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810046315.8
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108201788B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 席勁瑛;陸李超;鄭倩
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: B01D53/85
• 分類號: B01D53/85;B01D53/44
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;陳征

本發(fā)明涉及一種用于廢氣凈化的生物流化床填料及其制備方法，所述填料以粒徑為0.5～5mm的高分子輕質(zhì)材料為骨架，所述高分子輕質(zhì)材料的表面至少部分涂覆了負(fù)載污染物降解菌、營養(yǎng)物質(zhì)的固態(tài)生物催化反應(yīng)層，涂層厚度為0.1～2mm，高效降解菌可以牢固附著在填料表面的反應(yīng)層中，降解利用揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)、惡臭物質(zhì)等氣態(tài)污染物。本發(fā)明所述填料的堆積密度為10～50kg/m³，可在空塔氣速為0.1～0.2m/s時實(shí)現(xiàn)流化。在生物流化床應(yīng)用中，壓降小于2Pa/cm，對氣態(tài)污染物的去除能力強(qiáng)。該填料用于生物流化床，具有無需接種、耐受干燥環(huán)境、微生物生長分布均勻、傳質(zhì)效率高等突出優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于含VOCs廢氣的處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于廢 氣凈化的生物流化床填料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，大氣污染問題日益嚴(yán)峻，揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile Organic Compounds,VOCs)大量排放引起了城市灰霾、光化學(xué)煙霧等區(qū)域大 氣環(huán)境問題，嚴(yán)重干擾了居民的日常生活，威脅人類健康與生態(tài)安 全。2016年，上海、北京、廣東等多省市已啟動征收VOCs排放費(fèi)。 近年，VOCs排放的監(jiān)控也日漸趨于規(guī)范化。因此，研究工業(yè)VOCs 廢氣有效處理技術(shù)成為了目前科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。而含VOCs廢 氣因其成分復(fù)雜，濃度較低，波動較大等因素限制了常規(guī)的方法處 理或降解，而廢氣生物凈化技術(shù)的應(yīng)用獲得了較好的效果。

但隨著生物凈化技術(shù)的應(yīng)用，其一系列弊端也逐漸暴露出來。 而生物流化床的應(yīng)用可以有效解決傳質(zhì)效率低和微生物分布不均勻 的兩大弊端。作為生物流化床的核心構(gòu)成之一，填料成了該技術(shù)廣 泛應(yīng)用的一個亟待優(yōu)化環(huán)節(jié)。較高的疏水性、輕質(zhì)的填料和合理的 顆粒粒徑有利于填料在較低氣速下即進(jìn)入流化狀態(tài)，節(jié)約運(yùn)行成本， 提升其經(jīng)濟(jì)效益。而填料需要也能夠吸附足夠的水分供表面微生物 的生長，這反而需要填料表面親水性良好，導(dǎo)致填料本身增重，提 升流化難度。因此，如何找到填料本身疏水性和親水性的平衡點(diǎn)成 為填料制備需要著重克服的難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的待攻克難點(diǎn)，配合生物流化床技術(shù)實(shí) 現(xiàn)VOCs和惡臭廢氣凈化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，本發(fā)明的第一目的在于， 提供一種生物流化床的填料。

所述填料以粒徑為0.5～5mm的高分子輕質(zhì)材料為骨架，所述高 分子輕質(zhì)材料表面至少局部的涂覆了負(fù)載污染物降解菌、營養(yǎng)物質(zhì) 的固態(tài)生物催化反應(yīng)層。

優(yōu)選地，所述粒徑為1～2mm。

優(yōu)選地，所述高分子輕質(zhì)材料表面均勻的涂覆了負(fù)載污染物降 解菌、營養(yǎng)物質(zhì)的固態(tài)生物催化反應(yīng)層。

本發(fā)明采用了聚苯乙烯(EPS)、聚丙烯(EPP)等高分子輕質(zhì)材 料作為填料骨架，可有效控制填料本身密度，降低流化難度。同時骨 架具備較高的疏水性，避免過多水分吸附、吸收，使填料密度過重。

優(yōu)選地，所述高分子輕質(zhì)材料為聚苯乙烯(EPS)，所述聚苯乙 烯在較低氣速下即進(jìn)入流化狀態(tài)。

為了克服所述高分子輕質(zhì)材料的疏水性，從而導(dǎo)致表面微生物 難以生長的難點(diǎn)。本發(fā)明采用物理包被的方法，將所述固態(tài)碳源顆 粒、所述污染物降解菌以及所述營養(yǎng)物質(zhì)作為涂層涂覆在所述高分 子輕質(zhì)材料的表面。所述物理包被的方法即優(yōu)化骨架的表面特性， 使高分在輕質(zhì)材料在不過度變更自身性質(zhì)的前提下，在一定范圍內(nèi) 更適宜微生物生長。

其中，本發(fā)明所述的高分子輕質(zhì)材料可不限定形狀，所述高分 子輕質(zhì)材料的最寬和最窄處均在所述粒徑范圍內(nèi)即可。優(yōu)選為圓形 和橢圓形。

本發(fā)明為了保證污染物降解菌生長代謝正常，又需避免填料密度 過度提升，從而增大流化難度，本發(fā)明進(jìn)一步提出的，所述固態(tài)生物 催化反應(yīng)層的厚度為0.1～2mm，優(yōu)選為0.5～1mm。在此厚度下可有 效實(shí)現(xiàn)填料的填充密度，保證了所述污染物降解菌在環(huán)境濕度較低的 條件下也能實(shí)現(xiàn)良好的去除效果。