CN108396024A - 一种微包埋恶臭假单胞菌复合生物填料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微包埋恶臭假单胞菌复合生物填料及制备方法。它主要由以下原材料制备而成：聚乙烯醇、海藻酸钠、聚丙烯纤维、植物腐熟物质、碳酸钙、活性炭、恶臭假单胞菌。制备方法如下：（1）制备恶臭假单胞菌菌悬液；（2）将聚乙烯醇和海藻酸钠按比例加热溶解并搅拌均匀，冷却后加入菌悬液；（3）在步骤（2）制备的混合液中依次加入碳酸钙、聚丙烯纤维、植物腐熟物质、活性炭，并搅拌均匀；（4）将步骤（3）混合物制成球型放入2%的饱和硼酸‑氯化钙溶液中低温交联；（5）对交联之后的球形填料进行风干处理。该填料密度小，机械强度大，微生物活性高，且具有较好的营养缓释性。

Description

一种微包埋恶臭假单胞菌复合生物填料及制备方法
技术领域
本发明涉及甲苯废气净化领域技术领域，尤其涉及一种微包埋恶臭假单胞菌复合生物填料及其制备方法。
背景技术
甲苯是工业废气中较常见的一种有毒污染物，传统处理方法有吸附法、燃烧法、等离子体法、光降解法和生物降解法等。与物理、化学方法相比，生物法净化VOCs废气具有以下优点：降解产物为水和二氧化碳，无二次污染，反应条件温和，且运行成本低。
生物法净化废气工艺最核心的组件是填料，因为填料可为微生物生长提供适宜的微环境，是微生物附着生长的重要场所。此外，填料对微生物的附着生长、气体的传递具有重要影响，对反应装置的运行效果也至关重要。理想的过滤塔填料应当具备比表面积大、过滤阻力小、适合微生物生长附着、强度大、化学性质稳定和价廉等优点。常见的填料包括堆肥、泥炭、木屑等天然有机填料和珍珠岩、粒状活性炭及陶粒等惰性无机填料。天然有机填料一般具有价廉、富含营养物质，易于微生物生长附着等优点，但容易发生压实；惰性无机填料虽然机械强度大，但价格一般较高，而且不具备营养源，运行时需要添加营养液，增加了工艺成本和工艺复杂性。
我国废气生物净化技术起步较晚，填料开发有所脱节，用于去除废气的新型多功能复合填料开发成为目前限制生物净化技术推广应用的重要因素之一。公布号为CN104056544A的发明专利公开了一种除臭复合生物填料，该填料具有较好的强度及营养缓释性；公布号为CN107213782A的发明专利公布了一种用于难溶性VOCs处理的复核生物填料，填料质轻不易腐蚀，不需接种微生物；公布号为CN107158929A的发明专利公开了一种改性聚氨酯生物填料，该填料具有较好的亲水性和持水能力，改善降解菌的挂膜状态。以上个专利各具优点，但是也存在一些不足，如制作工艺复杂、生产成本高、微生物活性低，气体传质困难。
发明内容
本发明的目的在于针对微生物在填料中活性较低及气体难以进入填料内部问题，提供一种微包埋恶臭假单胞菌复合生物填料及其制备方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是提供一种微包埋恶臭假单胞菌复合生物填料，该填料由有机物质和无机物质复合而成，有机物质包括聚乙烯醇、海藻酸钠、聚丙烯纤维、植物腐熟物质，无机物质包括碳酸钙、活性炭；所述各物质的重量份数为：聚乙烯醇30-36份，海藻酸钠12-18份，聚丙烯纤维4-8份，腐熟植物物质15-25份，碳酸钙15-25份，活性炭4-10份，恶臭假单胞菌0.5-1.5份；其中聚乙烯醇作为粘合剂；海藻酸钠将微生物包埋具有保护作用，而且可以增加混合物质的粘性；聚丙烯纤维强度高、韧性好、耐化学品性和抗微生物性强，作为填料的基本骨架来增加填料的强度；植物腐熟物质具中含有丰富的氮磷钾等营养物质，为微生物提高营养源，而且腐熟物中的纤维性物质可以增加填料的强度，切不易发生遇水膨胀；碳酸钙为pH缓冲物质，用于调节pH；恶臭假单胞菌为填料提供菌源；活性炭具有较大的比表面积，可以增加填料对甲苯气体的吸附性能，有利于气体的传递，增加微生物与气体的接触面积，提高降解效率，同时增加填料的耐负荷冲击性。
所述微包埋恶臭假单胞菌复合生物填料的制备方法包括恶臭假单胞菌的筛选、原材料的预处理和包埋填料的制备；
所述恶臭假单胞菌的筛选包括以下步骤：将污泥堆肥处理后作为菌源用于生物滤塔，通入甲苯气体进行驯化一段时间后对滤塔内部的菌种进行分离、筛选鉴定，然后将筛选出来的恶臭假单胞菌纯化后，用牛肉膏蛋白胨固体培养基进行增殖培养，接种在液体培养基中进行培养；
所述原材料的预处理包括以下步骤：将枯枝落叶堆肥腐熟后晾干粉碎；所述聚乙烯醇为颗粒状、海藻酸钠为粉末状、碳酸钙为粉末状、活性炭为粉末状、聚丙烯纤维为纤维状，均为工业纯，不需要特殊预处理；所述植物腐熟物质是粉末状和纤维状混合物；
所述包埋填料的制备方法如下：首先，将聚乙烯醇和海藻酸钠分别在80摄氏度和60摄氏度水浴中加热溶解，并将两种物质进行均匀混合；其次，在上述混合物质温度冷却到50摄氏度时与恶臭假单胞菌进行混合，对微生物进行包埋；然后，将聚丙烯纤维、碳酸钙、活性炭、植物腐熟物质与上述混合物质进行混合搅拌均匀；最后，将混合物质在造粒器中进行造粒，将其滚成球状，并在硼酸中进行交联，从而制备出微包埋恶臭假单胞菌的新型复合生物填料，放于零下22摄氏度冰箱中进行保存。
本发明的有益效果是：该填料中添加的微生物源为筛选出来的单一恶臭假单胞菌，采用微包埋技术将其包埋于填料中，可保证微生物具有较高活性；填料中含有活性炭，可以对甲苯气体进行吸附，有利于气体进入填料内部；装置启动快，且不用进行外加菌种循环挂膜，简单、快捷、效率高。
附图说明
图1为产品的结构示意图。
1-聚乙烯醇，2-海藻酸钠，3-活性炭，4-恶臭假单胞菌，5-碳酸钙，6-植物腐熟物质，7-聚丙烯纤维。
具体实施方式
为了使本专利的技术方案和效果更加清晰，结合以下实例对该专利进行说明。
本专利提供了一种生物填料，包括以下组分：聚乙烯醇、海藻酸钠、聚丙烯纤维、植物腐熟物质、碳酸钙、活性炭、恶臭假单胞菌。
各组分的重量份数为：聚乙烯醇32-36份，海藻酸钠12-14份，聚丙烯纤维4-8份，植物腐熟物质15-20份，碳酸钙15-20份，活性炭4-8份，恶臭假单胞菌0.5-1份。
填料的制备方法包括以下步骤：
微生物的准备：将污泥堆肥处理后作为菌源用于生物滤塔，通入甲苯气体进行驯化一段时间后对滤塔内部的菌种进行分离、筛选鉴定。然后将筛选出来的恶臭假单胞菌纯化后，用牛肉膏蛋白胨固体培养基进行增殖培养，接种在液体培养基中进行培养。
植物腐熟物质的制备：将枯枝落叶高温堆肥腐熟后晾干粉碎。
将重量份数为24份的聚乙烯醇水溶液与重量份数为8份的海藻酸钠水溶液分别在80摄氏度和60摄氏度下进行加热溶解，然后等体积混合，得到混合液。
将上述混合物质搅拌均匀并冷却至50摄氏度左右时将恶臭假单胞菌液体加入，并搅拌均匀。
将重量份数分别为15-20份的碳酸钙、4-8份的聚丙烯纤维、15-20份的植物腐熟物质、4-8份的活性炭依次加入上述混合液，搅拌均匀，得到混合物质。
将上述物质采用造粒器进行挤压造粒并滚动呈球状，粒径约1厘米。
将造粒后的填料放于浓度为2%的饱和硼酸-氯化钙溶液中进行交联24小时。
将交联后的填料放于阴凉、通风出进行晾干。
在填料水分约20%时放于零下22摄氏度的冰箱进行保存。
该方法制备的微包埋恶臭假单胞菌的新型复合生物填料的理化性质如下：尺寸10mm，真密度310kg/m3，真密度271kg/m3，机械强度153N，pH=7，饱和含水率55.3%，孔隙率19%，比表面积1.5m2/ g(干填料)，微生物量8×106CFU/g(干填料)。

Claims (5)

1.一种微包埋恶臭假单胞菌复合生物填料，其特征在于：
包括以下重量分数的原料：聚乙烯醇30-36份，海藻酸钠12-18份，聚丙烯纤维4-8份，腐熟植物物质15-25份，碳酸钙15-25份，活性炭4-10份，恶臭假单胞菌0.5-1.5份；
所述微包埋恶臭假单胞菌复合生物填料由包括以下步骤的方法制备：首先，将聚乙烯醇和海藻酸钠分别在80摄氏度和60摄氏度水浴锅中加热溶解并进行混合；其次，在上述混合物质温度冷却到30~40摄氏度时采用微包埋技术将恶臭假单胞菌进行混合；然后，将聚丙烯纤维、碳酸钙、活性炭、植物腐熟物质与上述混合物质进行混合搅拌均匀；接着，将混合物质在造粒器中进行造粒，制成直径约1cm球型颗粒；最后，将该球形颗粒在硼酸中交联24小时，取出后在阴凉处风干到水分约占20份时，放于零下22摄氏度的冰箱进行冷藏。
2.根据权利要求1所述的一种微包埋恶臭假单胞菌复合生物填料，其特征在于：所述恶臭假单胞菌经污泥驯化、分离、纯化获得，并经增殖培养后包埋于填料内部。
3.根据权利要求1所述的一种微包埋恶臭假单胞菌复合生物填料，其特征在于：所述秸秆类物质堆肥腐熟后晾干粉碎。
4.根据权利要求1所述的一种微包埋恶臭假单胞菌复合生物填料，其特征在于，所述粘合剂为重量份占12的聚乙烯醇、保护剂为重量份占4的海藻酸钠。
5.根据权利要求1所述的一种微包埋恶臭假单胞菌复合生物填料，其特征在于，所述碳酸钙、活性炭为粉末状，聚丙烯纤维为纤维状，植物腐熟物质为粉末状和纤维状混合物。
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