CN113082998B - 一种生物土壤除臭用复合滤料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生物土壤除臭用复合滤料及其应用。该复合滤料主要组成为半风化砂质土壤滤料和木基颗粒炭载体固化微生物填料。半风化砂质土壤滤料直径1‑3mm，孔隙率20%‑40%，比表面积为6‑10m2/g。木基颗粒炭载体固化微生物填料载体为炭化后碎木颗粒，颗粒直径3‑5mm，炭化条件为600℃‑700℃缺氧条件，炭化时间3‑5h。木基颗粒炭载体固化微生物填料所用微生物为一种兼氧柠檬酸杆菌ZT‑S5（Citrobacter sp.），菌种保藏号为CGMCC No.15120,本发明能在生物土壤除臭滤池停运时保持微生物的丰度和活性，长时间停运后可快速二次启动，以使生物土壤除臭系统快速满足废气处理要求。本发明取材容易，木基颗粒炭载体固化微生物填料制作工艺简单，所采用柠檬杆菌来源为污水处理厂采集，无二次污染及生态风险。

Description

一种生物土壤除臭用复合滤料及其应用

技术领域

本发明涉及恶臭废气处理领域，尤其涉及一种生物土壤除臭用复合滤料及其应用。

背景技术

污水行业在污水的收集、输送及处理过程中会产生大量含有硫化氢、氨气、有机硫、有机胺等恶臭组分的废气。该恶臭废气需要经过适当的处理，以满足环保要求，减少对工作人员及周围居民的健康危害。现有恶臭废气处理技术主要包括生物除臭法、化学洗涤除臭法、吸附除臭、光电等离子除臭、植物液喷淋除臭等。其中，生物除臭由于其处理效果稳定、运行简单、运维费用低、环境友好性高等特点，在污水行业广泛采用。专利公开号为CN101745310B，公开日为20120509，专利申请号为201019026074.1，专利名称为一种利用生物土壤过滤除臭的方法及装置，提出了生物土壤除臭的主要系统构成及特征：主要包括引风装置、加湿装置、布气装置、生物土壤装置，并对滤料、选用微生物种属等进行了说明。后续专利公开号为CN205035162U，公开日为20160217，专利申请号为201520680440.6，专利名称为一种改进型生物土壤除臭装置，对滤料及管道内雾化增湿创新进行了说明，专利公开号为CN206823535U，公开日为20180102，专利申请号为201720496431.0，专利名称为一种生物土壤废气除臭系统，对滤料及喷淋增湿系统进行了实用新型说明，专利公开号为CN205019949U，公开日为20160210，专利申请号为201520680540.9，专利名称为一种节能温度调节型生物土壤除臭系统，对生物土壤除臭温度调节方面进行了说明。由上可见，现在针对生物土壤除臭技术的研究主要集中在滤料性能选择、喷淋增湿等工艺优化方面。

尽管生物除臭系统具有处理效果稳定、运行简单、运维费用相对较低、环境友好性高等特点，但生物除臭系统在是污水领域，特别是一些存在季节性的泵站和调蓄池等项目的使用上存在一定的难题，主要是长时间停运后二次投运系统启动慢，或者需要重复投加、培养菌种才能有效投运的问题。季节性泵站及调蓄池等，每年运行时间通常较短，在少雨季节处于闲置状态，待雨季来临需要除臭系统快速投运时生物除臭系统往往难以及时起到应有的作用。这主要是因为，长时间停运条件下滤料中微生物的丰度和活性或大大降低，二次启动往往需要很长时间或是需要重复投、培养菌种，系统恢复到设计有效效率周期往往需要7天以上的时间。

现阶段固定化微生物技术的应用多限于河道治理及水体修复领域，固定化微生物技术用于恶臭废气处理领域工程项目中未见。固定化微生物技术主要包括吸附法和包埋方两类，包埋法工艺复杂成本高，常规吸附法存在吸附量少，微生物固着牢固度低等问题。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种生物土壤除臭用复合滤料及其应用，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明的目的在于：克服生物土壤除臭系统长时间停运，系统二次投入效果差，启动时间长的问题。有效解决吸附法固化微生物技术存在的微生物吸附量少，固着牢固度低的问题。提供一种新型生物土壤除臭复合滤料，可实现生物除臭系统可快速、高效的实现二次投运，并且解决长时间停运条件下滤料层腐烂、空隙堵塞带来的运行阻力增大等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：生物土壤滤料为生物除臭系统的核心组成部分，本发明所采用滤料为复配生物滤料，为半风化砂质土壤和木基颗粒炭载体固化微生物填料复配滤料。半风化砂质土壤滤料和木基颗粒炭载体固化微生物填料在生物土壤除臭滤池中的装填体积比例为1:1-5:1。半风化砂质土壤滤料直径1-3mm，孔隙率20％-40％，比表面积为6-10m2/g。木基炭化有机颗粒固化微生物颗粒，其载体为碎木有机废料经600-750℃中温条件缺氧炭化，并经挤压造粒而成，其颗粒直径约3-5mm。所负载微生物为兼氧柠檬酸杆菌ZT-S5(Citrobacter sp.)，2017年12月25日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为CGMCC No.15120，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编：100101。该菌株已经申请发明专利，申请号201810024049.9，公开号107937325A。

所采用的固化微生物技术为自然吸附及曝气强化附着方法。通过自然吸附和曝气强化的方法，增加了微生物在木基炭化颗粒附着的丰度，同时促使微生物在木基炭化颗粒空隙表面的快速自增殖，增加了微生物和载体的结合牢固度。具体的做法为，在自制反应器中投加好氧发酵制得的菌液，在反应器中投加经预处理过的木基颗粒炭，反应器底部布气管路间歇曝气8h后，取出后沥干水份。8h内间歇曝气的步序为曝气2小时、静置2小时、曝气2小时、静置2小时。自制反应器为钢制反应器，底部设置微孔曝气管用于提供强化微生物附着固化所需氧气，微孔曝气管材质HDPE，孔径为，反应器设置不锈钢可提拉筛网，提拉筛网网孔密度18目。反应器底部所采用微孔曝气管为鱼塘等水体增氧用产品，外径12mm，内径8mm，每米微孔数量800-1200个，提供的气泡直径0.5-1.5mm。反应器中木基颗粒炭的填充体积为反应器的30-60％，倒入发酵菌液的体积为反应器的50-80％。

本发明还提供了一种上述一种生物土壤除臭用复合滤料在生物土壤除臭滤池快速、高效二次启动中的应用。具体的，通过半风化砂质土壤和木基颗粒炭载体固化微生物填料的复配，风化砂质土壤可有效防治有机填料分解或强度降低带来的滤料堵塞，使生物土壤滤池填料内部保持足够的孔隙率，保证了长时间停运期间兼氧好氧微生物的生长条件，同时，木基颗粒炭载体固化微生物填料不断繁殖释放微生物，即使长期停运期间也可使滤池内部长期保持高活性、高丰度的微生物。如上所述，半风化砂质土壤和木基颗粒炭载体固化微生物填料的复配滤料的应用，可保证长时间停运后，生物土壤除臭滤池的高效、快速二次投运使用。

本发明的技术效果和优点：

1、提供了一种可高微生物丰度、高附着牢固度的木基颗粒炭固化微生物填料，方法简单、成本低。

2、提供了一种生物土壤除臭复合滤料，应用本发明复合滤料后，生物土壤除臭滤池在长期停运后，可高效、快速的二次投运使用。

附图说明

图1为分别装填发明所述一种生物土壤除臭用复合滤料滤柱A、火山岩滤料滤柱B、竹炭滤料滤柱C三个生物除臭滤柱二次投运后硫化氢去除率变化曲线图；

图2为分别装填发明所述一种生物土壤除臭用复合滤料滤柱A、火山岩滤料滤柱B、竹炭滤料滤柱C三个生物除臭滤柱二次投运后氨气去除率变化曲线图；

图3为分别装填发明所述一种生物土壤除臭用复合滤料滤柱A、火山岩滤料滤柱B、竹炭滤料滤柱C三个生物除臭滤柱二次投运后臭气浓度去除率变化曲线图；

图4为本发明所述自制生物反应器示意图。

图中各标号：1反应器壳体，2可提拉筛网箱，3反应器底部微孔曝气管。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明技术方案及应用效果进行详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

通过培养液对柠檬酸杆菌ZT-S5进行培养繁殖，制得活菌浓度CFU值为1.1×109的柠檬酸杆菌ZT-S5菌液500L；

将柠檬酸杆菌ZT-S5菌液倒入1立方米的自制反应器；

向自制反应器内的可提拉筛网箱内倒入400L直径为3-5mm的木基炭化碎木；

开启反应器底部曝气管，通气2小时，停止进气静置2小时，通气2小时，停止进气静置2小时，拉出可提拉筛网箱，自然沥干水分，得木基颗粒炭载体固化微生物填料约400L；

将所制400L木基颗粒炭载体固化微生物填料倒入1立方米直径1-3mm，孔隙率30％左右，比表面积为8m2/g的半风化砂质土壤滤料中，翻抛搅拌，得本发明所述一种生物土壤除臭用复合滤料。

实施例2

制作三个直径20cm，高度100cm的亚克力滤柱，滤柱中分别装填80cm高度的本发明所述一种生物土壤除臭用复合滤料(滤柱A)、火山岩滤料(滤柱B)、竹炭滤料(滤柱C)。

选常州某污水处理厂预处理区废气进行对比试验。

常州某污水处理厂预处理区的恶臭废气主要恶臭组份为硫化氢和氨气，该恶臭废气处理前硫化氢、氨气、臭气浓度日常值，系统一次投运稳定运行后硫化氢、氨气、臭气浓度的检测值，如表1所示。废气经过滤柱的停留时间选取经验值20S。

表1常州某污水处理厂未处理废气及一次稳定投运处理后数值

滤柱A一次投运未投加菌液，滤柱B和滤柱C一次投运时均投加本发明所采用的柠檬酸杆菌ZT-S5(Citrobacter sp.)，一次投运稳定期均为3天。由表1可见，稳定运行后装填3中不同滤料的滤柱，滤柱A和滤柱C对硫化氢、氨气及臭气浓度的去除效率接近，滤柱B效果稍差于滤柱A和滤柱C。

三个滤柱一次投运，稳定运行7天后，停止进气，除臭系统停运3个月时间，期间仅保持每周1次自动喷淋保湿。3个月后对三个滤柱同时进气，二次投运。二次投运后进气各恶臭组分浓度及臭气浓度值同一次投运期间基本相当。投运后的第4小时，8小时，16小时，24小时，48小时，96小时分别对滤柱处理后废气进行测量，得硫化氢去除率对比如图1所示，得氨气去除率对比如图2所示，臭气浓度去除率对比如图3所示。由图可见，二次启动投运后三个滤柱对硫化氢出去率、氨气出去率、臭气浓度出去率三种指标都随时间程提高趋势，并区域稳定。其中，滤柱A对三个污染指标去除率恢复速度最快，8小时内恢复至一次稳定投运时的90％以上。

该生物土壤除臭用复合滤料，提供了一种可高微生物丰度、高附着牢固度的木基颗粒炭固化微生物填料，方法简单、成本低，应用本发明复合滤料后，生物土壤除臭滤池在长期停运后，可高效、快速的二次投运使用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种生物土壤除臭用复合滤料，其特征在于：采用半风化砂质土壤滤料和木基颗粒炭载体固化微生物填料复合而成，该复合滤料中半风化砂质土壤滤料和木基颗粒炭载体固化微生物填料在生物土壤除臭滤池中的装填体积比例为1:1-5:1，木基颗粒炭载体固化微生物填料为炭化碎木颗粒载体固化除臭微生物而成，除臭微生物为一种兼氧柠檬酸杆菌ZT-S5（Citrobacter sp.），2017年12月25日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种保藏号为CGMCC No.15120，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编：100101，所述的半风化砂质土壤滤料为直径1-3mm，孔隙率20%-40%，比表面积为6-10m²/g的天然矿物滤料，所述天然矿物滤料含有Cu、Zn、Mn、B、Mo微量元素，从自然界中获取的矿物石块经过粉碎后通过合适的筛网，得到合适的天然矿物滤料，半风化砂质土壤为具有滤过性能的砂质土壤，所述的木基颗粒炭载体固化微生物填料的炭化碎木颗粒载体为直径3-5mm的碎木颗粒在600-700℃缺氧条件下，经3-5h高温炭化而成，所述的木基颗粒炭载体固化微生物填料所采用方法为自然吸附及曝气强化附着方法；具体的做法为，在自制反应器中投加好氧发酵制得的菌液，在反应器中投加经预处理过的木基颗粒炭，反应器底部布气管路间歇曝气8h后，取出后沥干水分。

2.根据权利要求1中所述复合滤料，其特征在于，自制反应器为钢制反应器，底部设置微孔曝气管用于提供强化微生物附着固化所需氧气，微孔曝气管材质为HDPE，反应器设置不锈钢可提拉筛网箱，提拉筛网网孔密度18目。

3.根据权利要求2中所述复合滤料，其特征在于，微孔曝气管为水体增氧用产品，外径12mm，内径8mm，每米微孔数量800-1200个，提供的气泡直径0.5-1.5mm。

4.根据权利要求3中所述复合滤料，其特征在于，反应器中木基颗粒炭的填充体积为反应器的30-60%，倒入发酵菌液的体积为反应器的50-80%。

5.根据如权利要求1所述生物土壤除臭用复合滤料的应用，其特征在于，应用于长期停运的生物除臭系统二次启动时，可在8小时内快速恢复到处理效率的90%以上。

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