CN110237695A - 一种废气处理用生物膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种废气处理用生物膜及其制备方法，具体涉及废气净化技术领域。本发明采用聚乳酸、聚乙烯醇经甲酸催化聚合得到生物滴滤器填料，再通过在填料上接种营养泥和喷洒营养液，制备得到废气处理用生物膜。本发明制备的生物膜与填料相容性好，能稳定地附着于填料上，使固着时间最高缩短至3小时，并对难降解污染物具有高效的去除率，对工业废气中有机物去除率达90％以上，1,4‑二氧六环去除率达94％以上，二噁英去除率达92％以上。本发明的另一目的在于提供了该生物膜的制备方法，该方法稳定可控、易于实现，适于规模化生产。

Description

一种废气处理用生物膜及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及废气净化技术领域，具体涉及一种废气处理用生物膜及其制备方法。
【背景技术】
工业废气中往往含有大量有机污染物，需要经过净化处理才能排入大气，其中1,4-二氧六环、二噁英等难降解的有机物是处理的难点，若降解不完全会对动植物和环境造成巨大危害。目前，对工业废气的处理技术包括吸收、吸附、焚烧、催化、冷凝及生物处理技术等。其中生物处理技术包括生物过滤、生物滴滤和生物洗涤技术等，具有处理效果好、无二次污染、投资及运行费用低、易于管理等优点，因而得到广泛应用。
生物滴滤处理技术的过程包括：在生物滴滤器内放置一定高度的填料，然后将微生物接种在填料上培养形成生物膜，污染物从滴滤器顶部或底部进入填料，在通过填料的过程中，污染物通过多种途径传质作用进入生物膜，被生物膜内微生物降解，最终产物为二氧化碳和水，污染物也由此变成无害物从滴滤器中排出。因此，形成的生物膜的质量是影响污染物处理效果的关键因素，而生物膜的质量与采用的填料、培养基质和营养液密切相关。填料既是微生物生长的支撑载体，又是传质介质，其性能直接影响生物膜的形成，相关研究表明，工业废气中生物膜的处理效率与滴滤器中填料的种类、粒径、孔隙率和比表面积直接相关。目前，国内外研究主要采用的生物滴滤器填料有海绵、珊瑚石、陶粒、空性塑料、沸石、煤炭灰、活性炭、石英砂、炉渣、焦炭等，也有采用高分子聚合物作为填料，如聚丙烯、聚烯烃类、聚酰胺、聚氯乙烯等材料。这些填料的改进虽然使污染物处理效率得到了提高，但仍然存在微生物与填料相容性差、生物膜固着时间长、对难降解污染物处理率低的问题。形成生物膜常规的培养基质为活性污泥，其营养液也多为单一的糖类、无机盐类和含氮物质，培养耗费的时间长，形成的生物膜对难降解有机物的降解率低。
因此，为了实现污染物的高效去除，特别是提高对难降解有机物的去除率，选择适合微生物生长的高效填料制备出性能优良的废气处理用生物膜非常必要。
【发明内容】
本发明的发明目的在于，针对工业废气的处理存在微生物与填料相容性差、生物膜固着时间长、生物膜对难降解污染物处理率低的问题，提供一种废气处理用生物膜及其制备方法。本发明制备的生物膜与填料相容性好，能稳定地附着于填料上，使固着时间最高缩短至3小时，并对难降解污染物具有高效的去除率，对工业废气中有机物去除率达90％以上，1,4-二氧六环去除率达94％以上，二噁英去除率达92％以上。本发明的另一目的在于提供了该生物膜的制备方法，该方法稳定可控、易于实现，适于规模化生产。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种废气处理用生物膜的制备方法，包括以下步骤：
a.按重量份比，取聚乳酸22-38份和甲酸溶液4-9份，加入到反应釜中，搅拌均匀，然后加热至87-95℃,再加入大豆分离蛋白11-29份，搅拌反应160-200分钟；
b.降温至52-70℃，加入聚乙烯醇4-10份和醋酸锰0.2-0.8份，然后升温至98-120℃反应66-90分钟，然后降温至62-80℃；
c.保持温度在62-80℃，加入陶瓷粉16-24份，搅拌10-28分钟，然后出胶得胶液；
d.取步骤c中胶液，冷却至室温后，加入液氮120-130份，浸泡10-20分钟，然后取出，粉碎至粒径为4-16目，得填料；
e.取步骤d中制备得到的填料置于生物滴滤器中形成填料床，所述填料床厚度为10-20cm；
f.在填料床上接种营养泥，然后开启气泵闷曝36-48小时后，排出营养泥，完成接种；所述营养泥包括以下重量份比的原料：沼气水100-130份、水滑石粉30-50份、豆渣30-50份、圆褐固氮菌0.5-6.5份；
g.在接种后的填料床上喷洒营养液,所述营养液的喷洒体积为每100g填料喷洒100-140ml，每隔3-7小时喷洒一次，喷洒5-15天后，完成挂膜，之后每隔45-65天喷洒营养液6-12天。
优化的，步骤c中所述陶瓷粉包括以下重量份比的原料：高岭石55-75份、乙醇11-19份、十二烷基磺酸钠2.3-3.1份、硝酸氨0.2-1.4份、磷酸二氢钾0.1-1.1份。
进一步优化的，所述陶瓷粉的制备方法为：按重量份比，取高岭石粉碎成粉末，然后将粉末分成三等份，取第一份粉末加入乙醇和十二烷基磺酸钠，研磨均匀，然后加入硝酸氨、磷酸二氢钾和第二份粉末，再研磨均匀，接着加入第三份粉末，继续研磨均匀，之后挥干乙醇至无醇味，接着在320-400℃下烘烤2-10小时，最后冷却至室温，再粉碎，得陶瓷粉。
更进一步优化的，步骤f中所述营养泥的制备方法为：按重量份比，取豆渣粉碎后加入发酵罐中，然后加入沼气水，搅拌均匀，在38-55℃下密闭发酵25-35天，接着加入水滑石粉和圆褐固氮菌，在22-30℃下进行5-10天的初次曝气发酵，然后升高温度至55-65℃进行10-20天的二次曝气发酵，得营养泥；所述初次曝气发酵的曝气量为100-150L/min；所述二次曝气发酵的曝气量为80-120L/min。
再更进一步优化的，步骤g中所述营养液包括以下重量份比的原料：沼气水50-60份、水滑石粉30-50份、甘油3-9份、壳聚糖0.3-1.2份、海藻糖0.3-1.2份。
再更进一步优化的，步骤b中在加入聚乙烯醇和醋酸锰后，先通入氮气再升温。
再更进一步优化的，步骤e中所述填料床为2-4层，所述填料床之间的间隔为30-50cm。
再更进一步优化的，步骤a中所述甲酸溶液的质量分数为28％-80％。
一种按上述制备方法得到的废气处理用生物膜。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明采用聚乳酸、聚乙烯醇经甲酸催化聚合得到生物滴滤器填料，再通过在填料上接种营养泥和喷洒营养液，制备得到废气处理用生物膜。本发明制备的生物膜与填料相容性好，能稳定地附着于填料上，使固着时间最高缩短至3小时，并对难降解污染物具有高效的去除率，对工业废气中有机物去除率达90％以上，1,4-二氧六环去除率达94％以上，二噁英去除率达92％以上。本发明的另一目的在于提供了该生物膜的制备方法，该方法稳定可控、易于实现，适于规模化生产。
2.本发明通过甲酸催化和聚乙烯醇固化作用形成的体型高分子交联物，具有稳定的空间结构和致密的孔隙，具有毛细管吸附效应，能够有效吸附微生物，有利于微生物在填料上形成厚实的生物膜，缩短生物膜固着时间，提高在工业废气中去除污染物的工作效率，特别是提高难降解污染物的去除率。本发明中的甲酸起到两方面的作用，一是用于将大豆分离蛋白水解成小分子肽链，另外还用于促进水解蛋白与聚乳酸发生聚合反应，在甲酸催化下，小分子肽链上形成带正电的基团，进攻聚乳酸上的羰基发生缩合，形成带支链的线型高分子缩聚物。本发明中聚乙烯醇的加入能够使线型高分子缩聚物的支链进一步固化交联形成体型高分子交联物。
本发明中还加入醋酸锰使固化反应形成的体型高分子交联物结构更加稳固，并通入氮气维持醋酸锰的催化活性，从而提升形成交联的化学键数量。醋酸锰还能为微生物生长提供必需的锰元素，能够激活微生物体内的各种酶，起到促进微生物生长的作用，对生物膜的形成积极的影响，进一步缩短生物膜固着时间，提高在工业废气去除污染物的工作效率。
3.本发明中加入的陶瓷表面粗糙、比表面积大、结构稳固，能够增大填料与微生物的相容性，缩短生物膜固着时间、提高挂膜速度，从而提高生物膜去除污染物的工作效率，特别是提高在工业废气难降解污染物的去除率。
本发明的陶瓷粉是通过在高岭石中加入十二烷基磺酸钠、硝酸铵、磷酸二氢钾制备而得。以十二烷基磺酸钠和乙醇作为分散剂，将硝酸铵、磷酸二氢钾均匀分散于高岭石中，在300-400℃下烘烤后，硝酸铵逐渐分解产生气体，气体的碰撞、逸出，使高岭石变得酥松多孔、表面粗糙，而磷酸二氢钾在高温下熔化成玻璃状形态，对高岭土酥松的空隙起到支撑作用，使高岭土结构稳固、空隙密集，对缩短生物膜的固着时间和提升生物膜对污染物的去除效果产生积极作用。
4.本发明中采用沼气水、水滑石粉、豆渣、圆褐固氮菌制备得到营养泥，并结合沼气水、水滑石、甘油、壳聚糖、海藻糖制备得到的营养液，能够生成具有高效去在工业废气中难降解污染物的生物膜，且该生物膜与制备得到的填料相容性好，在短时间内便能形成稳定固着。
本发明中的营养泥采用沼气水作为发酵液，利用沼气水中的微生物进行密闭的厌氧发酵，对豆渣中丰富蛋白进行降解，得到有利于生物膜形成的小分子氮、炭化合物；并加入水滑石粉和圆褐固氮菌，进行初次曝气发酵,通过圆褐固氮菌的固氮作用为微生物的生长繁殖提供丰富的氮源，且水滑石的层状结构提供了致密的微观孔道，能增加曝气发酵时进入营养泥的气体量，提高发酵效率，有利于微生物的生长繁殖，同时，水滑石富含镁、铝离子，可以增加微生物菌落的数量,使挂膜时生物膜生长紧密,提高生物膜对难降解污染物的去除率；再通过提高温度的二次曝气发酵，使圆褐固氮菌死亡分解，其细胞内的碳、氮等成分可直接作为其它微生物生长的营养物质。
本发明中的营养液能够提高微生物挂膜时的生长稳定性。其中，沼气水富含微生物，能让生物膜中的微生物持续更新，保持对污染物的降解活力；水滑石粉中富含镁、铝离子，可以增加微生物菌落的数量,使生物膜生长紧密,提高生物膜对难降解污染物的去除率，其微观孔道还利于提升微生物在填料上的附着力，可以缩短生物膜固着时间，增加微生物的生长稳定性；甘油可以增加营养液与生物膜的相容性，提高生物膜内微生物对营养液的吸收率；壳聚糖和海藻糖能够提高微生物的抗逆性，增加微生物的生命力，提高对污染物的去除率。
5.本发明合理控制填料的粒径在4-16目，能够缩短生物膜固着时间、提升挂膜速度。本发明的制备原料均采用环保无毒的材料，得到的填料也具有易降解，不产生有害物质的优点。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种废气处理用生物膜的制备方法，包括以下步骤：
a.按重量份比，取聚乳酸22份和甲酸溶液4份，加入到反应釜中，搅拌均匀，然后加热至87℃,再加入大豆分离蛋白11份，搅拌反应160分钟；
其中，甲酸溶液的质量分数为28％。
b.降温至52℃，加入聚乙烯醇4份和醋酸锰0.2份，然后升温至98℃反应66分钟，然后降温至62℃；
c.保持温度在62℃，加入陶瓷粉16份，搅拌10分钟，然后出胶得胶液；
其中，陶瓷粉包括以下重量份比的原料：高岭石55份、乙醇11份、十二烷基磺酸钠2.3份、硝酸氨0.2份、磷酸二氢钾0.1份。
陶瓷粉的制备方法为：按重量份比，取高岭石粉碎成粉末，然后将粉末分成三等份，取第一份粉末加入乙醇和十二烷基磺酸钠，研磨均匀，然后加入硝酸氨、磷酸二氢钾和第二份粉末，再研磨均匀，接着加入第三份粉末，继续研磨均匀，之后挥干乙醇至无醇味，接着在320℃下烘烤2时，最后冷却至室温，再粉碎，得陶瓷粉。
d.取步骤c中胶液，冷却至室温后，加入液氮120份，浸泡10分钟，然后取出，粉碎至粒径为4目，得填料；
e.取步骤d中制备得到的填料置于生物滴滤器中形成填料床，所述填料床厚度为10cm；
其中，填料床为2层，所述填料床之间的间隔为30cm。
f.在填料床上接种营养泥，然后开启气泵闷曝36小时后，排出营养泥，完成接种；所述营养泥包括以下重量份比的原料：沼气水100份、水滑石粉30份、豆渣30份、圆褐固氮菌0.5份；
其中，营养泥的制备方法为：按重量份比，取豆渣粉碎后加入发酵罐中，然后加入沼气水，搅拌均匀，在38℃下密闭发酵25天，接着加入水滑石粉和圆褐固氮菌，在22℃下进行5天的初次曝气发酵，然后升高温度至55℃进行10天的二次曝气发酵，得营养泥；所述初次曝气发酵的曝气量为100L/min；所述二次曝气发酵的曝气量为80L/min。
g.在接种后的填料床上喷洒营养液,所述营养液的喷洒体积为每100g填料喷洒100ml，每隔3小时喷洒一次，喷洒5天后，完成挂膜，之后每隔45天喷洒营养液6天。
其中，营养液包括以下重量份比的原料：沼气水50份、水滑石粉30份、甘油3份、壳聚糖0.3份、海藻糖0.3份。
实施例2
一种废气处理用生物膜的制备方法，包括以下步骤：
a.按重量份比，取聚乳酸38份和甲酸溶液9份，加入到反应釜中，搅拌均匀，然后加热至95℃,再加入大豆分离蛋白29份，搅拌反应200分钟；
其中，甲酸溶液的质量分数为80％。
b.降温至70℃，加入聚乙烯醇10份和醋酸锰0.8份，然后通入氮气，再升温至120℃反应90分钟，接着降温至80℃；
c.保持温度在80℃，加入陶瓷粉24份，搅拌28分钟，然后出胶得胶液；
其中，陶瓷粉包括以下重量份比的原料：高岭石75份、乙醇19份、十二烷基磺酸钠3.1份、硝酸氨1.4份、磷酸二氢钾1.1份。
陶瓷粉的制备方法为：按重量份比，取高岭石粉碎成粉末，然后将粉末分成三等份，取第一份粉末加入乙醇和十二烷基磺酸钠，研磨均匀，然后加入硝酸氨、磷酸二氢钾和第二份粉末，再研磨均匀，接着加入第三份粉末，继续研磨均匀，之后挥干乙醇至无醇味，接着在400℃下烘烤10小时，最后冷却至室温，再粉碎，得陶瓷粉。
d.取步骤c中胶液，冷却至室温后，加入液氮130份，浸泡20分钟，然后取出，粉碎至粒径为16目，得填料；
e.取步骤d中制备得到的填料置于生物滴滤器中形成填料床，所述填料床厚度为20cm；
其中，填料床为4层，所述填料床之间的间隔为50cm。
f.在填料床上接种营养泥，然后开启气泵闷曝48小时后，排出营养泥，完成接种；所述营养泥包括以下重量份比的原料：沼气水130份、水滑石粉50份、豆渣50份、圆褐固氮菌6.5份；
其中，营养泥的制备方法为：按重量份比，取豆渣粉碎后加入发酵罐中，然后加入沼气水，搅拌均匀，在55℃下密闭发酵35天，接着加入水滑石粉和圆褐固氮菌，在30℃下进行10天的初次曝气发酵，然后升高温度至65℃进行20天的二次曝气发酵，得营养泥；所述初次曝气发酵的曝气量为150L/min；所述二次曝气发酵的曝气量为120L/min。
g.在接种后的填料床上喷洒营养液,所述营养液的喷洒体积为每100g填料喷洒140ml，每隔7小时喷洒一次，喷洒15天后，完成挂膜，之后每隔65天喷洒营养液12天。
其中，营养液包括以下重量份比的原料：沼气水60份、水滑石粉50份、甘油9份、壳聚糖1.2份、海藻糖1.2份。
实施例3
一种废气处理用生物膜的制备方法，包括以下步骤：
a.按重量份比，取聚乳酸26份和甲酸溶液5.2份，加入到反应釜中，搅拌均匀，然后加热至89℃,再加入大豆分离蛋白15.5份，搅拌反应180分钟；
其中，甲酸溶液的质量分数为41％。
b.降温至56℃，加入聚乙烯醇5.5份和醋酸锰0.3份，然后通入氮气，再升温至104℃反应72分钟，接着降温至66℃；
c.保持温度在66℃，加入陶瓷粉18份，搅拌15分钟，然后出胶得胶液；
其中，陶瓷粉包括以下重量份比的原料：高岭石60份、乙醇13份、十二烷基磺酸钠2.5份、硝酸氨0.5份、磷酸二氢钾0.4份。
陶瓷粉的制备方法为：按重量份比，取高岭石粉碎成粉末，然后将粉末分成三等份，取第一份粉末加入乙醇和十二烷基磺酸钠，研磨均匀，然后加入硝酸氨、磷酸二氢钾和第二份粉末，再研磨均匀，接着加入第三份粉末，继续研磨均匀，之后挥干乙醇至无醇味，接着在340℃下烘烤4小时，最后冷却至室温，再粉碎，得陶瓷粉。
d.取步骤c中胶液，冷却至室温后，加入液氮122份，浸泡13分钟，然后取出，粉碎至粒径为7目，得填料；
e.取步骤d中制备得到的填料置于生物滴滤器中形成填料床，所述填料床厚度为13cm；
其中，填料床为3层，所述填料床之间的间隔为35cm。
f.在填料床上接种营养泥，然后开启气泵闷曝39小时后，排出营养泥，完成接种；所述营养泥包括以下重量份比的原料：沼气水108份、水滑石粉35份、豆渣35份、圆褐固氮菌2份；
其中，营养泥的制备方法为：按重量份比，取豆渣粉碎后加入发酵罐中，然后加入沼气水，搅拌均匀，在42℃下密闭发酵27天，接着加入水滑石粉和圆褐固氮菌，在24℃下进行6天的初次曝气发酵，然后升高温度至58℃进行13天的二次曝气发酵，得营养泥；所述初次曝气发酵的曝气量为113L/min；所述二次曝气发酵的曝气量为90L/min。
g.在接种后的填料床上喷洒营养液,所述营养液的喷洒体积为每100g填料喷洒110ml，每隔4小时喷洒一次，喷洒7天后，完成挂膜，之后每隔40天喷洒营养液7天。
其中，营养液包括以下重量份比的原料：沼气水53份、水滑石粉35份、甘油4.5份、壳聚糖0.5份、海藻糖0.5份。
实施例4
一种废气处理用生物膜的制备方法，包括以下步骤：
a.按重量份比，取聚乳酸34份和甲酸溶液7.7份，加入到反应釜中，搅拌均匀，然后加热至93℃,再加入大豆分离蛋白25份，搅拌反应190分钟；
其中，甲酸溶液的质量分数为67％。
b.降温至65℃，加入聚乙烯醇8.5份和醋酸锰0.7份，然后通入氮气，再升温至115℃反应85分钟，接着降温至75℃；
c.保持温度在75℃，加入陶瓷粉22份，搅拌24分钟，然后出胶得胶液；
其中，陶瓷粉包括以下重量份比的原料：高岭石70份、乙醇17份、十二烷基磺酸钠2.9份、硝酸氨1.1份、磷酸二氢钾0.8份。
陶瓷粉的制备方法为：按重量份比，取高岭石粉碎成粉末，然后将粉末分成三等份，取第一份粉末加入乙醇和十二烷基磺酸钠，研磨均匀，然后加入硝酸氨、磷酸二氢钾和第二份粉末，再研磨均匀，接着加入第三份粉末，继续研磨均匀，之后挥干乙醇至无醇味，接着在380℃下烘烤8小时，最后冷却至室温，再粉碎，得陶瓷粉。
d.取步骤c中胶液，冷却至室温后，加入液氮127份，浸泡18分钟，然后取出，粉碎至粒径为13目，得填料；
e.取步骤d中制备得到的填料置于生物滴滤器中形成填料床，所述填料床厚度为18cm；
其中，填料床为3层，所述填料床之间的间隔为45cm。
f.在填料床上接种营养泥，然后开启气泵闷曝45小时后，排出营养泥，完成接种；所述营养泥包括以下重量份比的原料：沼气水123份、水滑石粉45份、豆渣45份、圆褐固氮菌5份；
其中，营养泥的制备方法为：按重量份比，取豆渣粉碎后加入发酵罐中，然后加入沼气水，搅拌均匀，在50℃下密闭发酵32天，接着加入水滑石粉和圆褐固氮菌，在28℃下进行9天的初次曝气发酵，然后升高温度至63℃进行17天的二次曝气发酵，得营养泥；所述初次曝气发酵的曝气量为138L/min；所述二次曝气发酵的曝气量为110L/min。
g.在接种后的填料床上喷洒营养液,所述营养液的喷洒体积为每100g填料喷洒130ml，每隔6小时喷洒一次，喷洒13天后，完成挂膜，之后每隔60天喷洒营养液10天。
其中，营养液包括以下重量份比的原料：沼气水58份、水滑石粉45份、甘油7.5份、壳聚糖0.9份、海藻糖1份。
实施例5
一种废气处理用生物膜的制备方法，包括以下步骤：
a.按重量份比，取聚乳酸30份和甲酸溶液6.5份，加入到反应釜中，搅拌均匀，然后加热至91℃,再加入大豆分离蛋白20份，搅拌反应180分钟；
其中，甲酸溶液的质量分数为54％。
b.降温至61℃，加入聚乙烯醇7份和醋酸锰0.5份，然后通入氮气，再升温至109℃反应78分钟，接着降温至71℃；
c.保持温度在71℃，加入陶瓷粉20份，搅拌19分钟，然后出胶得胶液；
其中，陶瓷粉包括以下重量份比的原料：高岭石65份、乙醇15份、十二烷基磺酸钠2.7份、硝酸氨0.8份、磷酸二氢钾0.6份。
陶瓷粉的制备方法为：按重量份比，取高岭石粉碎成粉末，然后将粉末分成三等份，取第一份粉末加入乙醇和十二烷基磺酸钠，研磨均匀，然后加入硝酸氨、磷酸二氢钾和第二份粉末，再研磨均匀，接着加入第三份粉末，继续研磨均匀，之后挥干乙醇至无醇味，接着在360℃下烘烤6小时，最后冷却至室温，再粉碎，得陶瓷粉。
d.取步骤c中胶液，冷却至室温后，加入液氮125份，浸泡15分钟，然后取出，粉碎至粒径为10目，得填料；
e.取步骤d中制备得到的填料置于生物滴滤器中形成填料床，所述填料床厚度为15cm；
其中，填料床为3层，所述填料床之间的间隔为40cm。
f.在填料床上接种营养泥，然后开启气泵闷曝42小时后，排出营养泥，完成接种；所述营养泥包括以下重量份比的原料：沼气水115份、水滑石粉40份、豆渣40份、圆褐固氮菌3.5份；
其中，营养泥的制备方法为：按重量份比，取豆渣粉碎后加入发酵罐中，然后加入沼气水，搅拌均匀，在46℃下密闭发酵30天，接着加入水滑石粉和圆褐固氮菌，在26℃下进行7天的初次曝气发酵，然后升高温度至60℃进行15天的二次曝气发酵，得营养泥；所述初次曝气发酵的曝气量为125L/min；所述二次曝气发酵的曝气量为100L/min。
g.在接种后的填料床上喷洒营养液,所述营养液的喷洒体积为每100g填料喷洒120ml，每隔5小时喷洒一次，喷洒10天后，完成挂膜，之后每隔55天喷洒营养液9天。
其中，营养液包括以下重量份比的原料：沼气水55份、水滑石粉40份、甘油6份、壳聚糖0.7份、海藻糖0.8份。
实施例6
按照实施例5中的制备方法，区别在于步骤b中不加入醋酸锰，其余步骤相同。
实施例7
按照实施例5中的制备方法，区别在于步骤c中不加入陶瓷粉，其余步骤相同。
实施例8
按照实施例5中的制备方法，区别在于步骤c中制备陶瓷粉时不加入硝酸铵和磷酸二氢钾，其余步骤相同。
实施例9
按照实施例5中的制备方法，区别在于步骤c中制备陶瓷粉时不进行烘烤，其余步骤相同。
实施例10
按照实施例5中的制备方法，区别在于步骤f中制备营养泥时不加入水滑石粉，其余步骤相同。
实施例11
按照实施例5中的制备方法，区别在于步骤f中制备营养泥时不加入圆褐固氮菌，其余步骤相同。
实施例12
按照实施例5中的制备方法，区别在于步骤f中采用常规活性污泥代替营养泥，其余步骤相同。
实施例13
按照实施例5中的制备方法，区别在于步骤g中在制备营养液时不加入甘油，其余步骤相同。
实施例14
按照实施例5中的制备方法，区别在于步骤g中在制备营养液时不加入壳聚糖，其余步骤相同。
实施例15实施效果对比
1.制备实验样品
按实施例1、3、5-14的方法制备得到不同的生物膜，然后分别通入含有1,4-二氧六环、二噁英的工业废气进行净化处理，得到实验样品1、3、5-14。
2.评价方法
测定生物膜固着时间、10天内膜厚；采用标准HJ38-2017中方法测定处理前后工业废气中总烃以计算有机物去除率，并参考标准HJ-T397-2007中方法测定工业废气中1,4-二氧六环去除率，采用标准HJ 916-2017中方法测定工业废气中二噁英去除率。
3.评价结果
测得工业废气中总烃含量为500mg/m3、1,4-二氧六环含量为33mg/m3、二噁英含量为50mg/m3。
表1生物膜生长情况和工业废气中污染物去除结果
4.实验结果
从表1得出，实验样品3和5的评价结果最好，其次是实验样品1。
实验样品1在醋酸锰催化反应时没有通入氮气，导致醋酸锰催化活性降低，使生物膜固着时间延长，生物膜厚度减小，污染物去除率降低。
实验样品6制备时没有加入醋酸锰进行催化，导致填料的体型分子结构不够稳定，使生物膜固着时间延长，生物膜厚度减小，污染物去除率显著降低。
实验样品7制备时没有加入陶瓷粉，导致填料表面粗糙度减低、比表面积减小，使生物膜固着时间延长，生物膜厚度减小，污染物去除率显著降低。
实验样品8制备陶瓷粉时不加入硝酸铵和磷酸二氢钾，导致填料表面粗糙度减低、比表面积减小，使生物膜固着时间延长，生物膜厚度减小，污染物去除率降低。
实验样品9制备陶瓷粉时不进行烘烤，填料表面粗糙度减低、比表面积减小，使生物膜固着时间延长，生物膜厚度减小，污染物去除率降低。
实验样品10制备营养泥时不加入水滑石粉，导致营养泥发酵不充分，微生物生长时营养不足，使生物膜固着时间延长，生物膜厚度减小，污染物去除率降低。
实验样品11制备营养泥时不加入圆褐固氮菌，导致微生物生长时营养不足，使生物膜固着时间延长，生物膜厚度减小，污染物去除率降低。
实验样品12采用常规活性污泥代替营养泥，导致微生物生长时营养不足，且活性污泥与填料间相容性差，使生物膜固着时间延长，生物膜厚度减小，污染物去除率降低。
实验样品13制备营养液时不加入甘油，导致营养液在生物膜表面渗透能力差，生物膜内微生物生长没能获得足够的营养、生命力弱，使生物膜污染物去除率降低。
实验样品14制备营养液时不加入壳聚糖，导致生物膜内微生物生命力减弱，使生物膜污染物去除率降低。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (9)

1.一种废气处理用生物膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.按重量份比，取聚乳酸22-38份和甲酸溶液4-9份，加入到反应釜中，搅拌均匀，然后加热至87-95℃,再加入大豆分离蛋白11-29份，搅拌反应160-200分钟；
b.降温至52-70℃，加入聚乙烯醇4-10份和醋酸锰0.2-0.8份，然后升温至98-120℃反应66-90分钟，然后降温至62-80℃；
c.保持温度在62-80℃，加入陶瓷粉16-24份，搅拌10-28分钟，然后出胶得胶液；
d.取步骤c中胶液，冷却至室温后，加入液氮120-130份，浸泡10-20分钟，然后取出，粉碎至粒径为4-16目，得填料；
e.取步骤d中制备得到的填料置于生物滴滤器中形成填料床，所述填料床厚度为10-20cm；
f.在填料床上接种营养泥，然后开启气泵闷曝36-48小时后，排出营养泥，完成接种；所述营养泥包括以下重量份比的原料：沼气水100-130份、水滑石粉30-50份、豆渣30-50份、圆褐固氮菌0.5-6.5份；
g.在接种后的填料床上喷洒营养液,所述营养液的喷洒体积为每100g填料喷洒100-140ml，每隔3-7小时喷洒一次，喷洒5-15天后，完成挂膜，之后每隔45-65天喷洒营养液6-12天。
2.根据权利要求1所述的一种废气处理用生物膜的制备方法，其特征在于，步骤c中所述陶瓷粉包括以下重量份比的原料：高岭石55-75份、乙醇11-19份、十二烷基磺酸钠2.3-3.1份、硝酸氨0.2-1.4份、磷酸二氢钾0.1-1.1份。
3.根据权利要求2所述的一种废气处理用生物膜的制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉的制备方法为：按重量份比，取高岭石粉碎成粉末，然后将粉末分成三等份，取第一份粉末加入乙醇和十二烷基磺酸钠，研磨均匀，然后加入硝酸氨、磷酸二氢钾和第二份粉末，再研磨均匀，接着加入第三份粉末，继续研磨均匀，之后挥干乙醇至无醇味，接着在320-400℃下烘烤2-10小时，最后冷却至室温，再粉碎，得陶瓷粉。
4.根据权利要求1所述的一种废气处理用生物膜的制备方法，其特征在于，步骤f中所述营养泥的制备方法为：按重量份比，取豆渣粉碎后加入发酵罐中，然后加入沼气水，搅拌均匀，在38-55℃下密闭发酵25-35天，接着加入水滑石粉和圆褐固氮菌，在22-30℃下进行5-10天的初次曝气发酵，然后升高温度至55-65℃进行10-20天的二次曝气发酵，得营养泥；所述初次曝气发酵的曝气量为100-150L/min；所述二次曝气发酵的曝气量为80-120L/min。
5.根据权利要求1所述的一种废气处理用生物膜的制备方法，其特征在于，步骤g中所述营养液包括以下重量份比的原料：沼气水50-60份、水滑石粉30-50份、甘油3-9份、壳聚糖0.3-1.2份、海藻糖0.3-1.2份。
6.根据权利要求1所述的一种废气处理用生物膜的制备方法，其特征在于，步骤b中在加入聚乙烯醇和醋酸锰后，先通入氮气再升温。
7.根据权利要求1所述的一种废气处理用生物膜的制备方法，其特征在于，步骤e中所述填料床为2-4层，所述填料床之间的间隔为30-50cm。
8.根据权利要求1所述的一种废气处理用生物膜的制备方法，其特征在于，步骤a中所述甲酸溶液的质量分数为28％-80％。
9.一种按权利要求1-8任一项制备方法得到的废气处理用生物膜。
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