CN1935332A - 一种废气处理用生物填料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种废气处理生物填料，包括生物载体多孔介质，所述的生物载体多孔介质为团块状，外设有生物体可接受的支撑架，所述的支撑架为若干交错筋条，所述的筋条为可构成同一球体的圆弧，所述的支撑架固定所述的生物载体多孔介质。本发明所提供的废气生物填料使用时生物填料比表面积大，孔隙率高；填料层阻力系数低；单位体积生物量大，污染负荷高；填料堆积密度小，不易被压实；从而提高处理废气的效率。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种废气生物法处理装置中用的填料，特别涉及填料的具体几何结构的改进。
(二)背景技术
废气生物氧化处理技术关键过程是相间传质和污染物的生物降解，主要依靠附着生长在生物填料上的微生物，实现对废气中污染物的吸收/吸附、分解。填料特性直接关系着系统污染物去除效果、运行稳定性和能耗，良好的生物填料除更多的微生物易于附着生长外，还要求其材料廉价易得、支撑强度好。
废气生物填料与化工填料、水处理生物填料存有较大的不同。化工填料因化学反应迅速、往往空塔气速高而孔隙率高(多在90％以上)；而水处理系统是一个液相污染物被生物分解的过程，附着在填料上的微生物量长期悬浮在水体中，老化死亡的微生物较容易脱落而被水流带走，而废气处理用的生物填料填料上基本上是处在富含或饱和水汽的气相中，必需要有更合理的几何结构，有利于老化的生物膜能及时剥落并随喷淋水从填料空隙带走，不易因微生物的快速增长导致填料床层压降增加而引起堵塞。
因此，针对废气生物处理工艺特点，开发适用的高效的生物填料，成为废气生物处理系统工程化稳定运行的关键。
(三)发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种既有很好的气液传质性能，能附着生长更多的微生物，同时也有足够大但是适宜的比表面积和孔隙率，且阻力降低，应用性能和效果优于普通的化工填料和通常生物填料。从而降低了系统运行能耗，提高了废气处理效率。
本发明的技术方案是：
一种废气生物填料，包括生物载体多孔介质，所述的生物载体多孔介质(即可内容大量微生物附着挂载的多孔材料)为团块状，外设有微生物群体可接受的支撑架，所述的支撑架为若干交错筋条，所述的筋条为可构成同一球体的圆弧，所述的支撑架仅仅是保护多孔介质保持其形状和结构的稳定性，而要让更多的多孔介质直接裸露在外。这里所说的球体是大致上呈球体，不否定有些呈偏心的球体，使用时将具有这种结构的填料堆放，填料层阻力系数低。例如所述的筋条也可为构成同一偏心球体的圆弧。
所述的生物载体多孔介质是多孔介质实体，成团块状，所说的实体指不留空隙的生物载体多孔介质。生物载体多孔介质间可允许留有较大的空隙，这里所说的空隙有别于多孔介质中本身存在的分布均匀的孔隙。本发明推荐用多孔介质实体，即多孔介质实体有较大的孔隙率且分布均匀。
所述的多孔介质实体呈立体多边形结构，所述的立体多边形的各个平面与所述筋条可构成的球体内表面之间留有空隙。多孔介质实体也可以是球形或其他任意形状，多孔介质实体本身的孔隙率高且疏密均匀，相对于支撑架而言，其筋条细小，甚至可以是丝或纤维，可以有弹性，允许有一定的软性，目的是有利于更多的微生物挂载和生长。
所述的多孔介质实体与所述的支撑架至少有三个交点。所述的交点优选立体多边形边线上除顶点外的点。这样的结构确保所述的多孔介质能卡置于支撑架内。
所述的多孔介质实体推荐呈正立方体结构，但要保证其基本被卡置于所述的支撑架内，以保护其不被压实或变形。
所述的多孔介质实体为规格孔数2-10PPC的多孔泡沫塑料，天然或合成纤维类及其织物等比表面积较大，微生物易于附着生长的材料实体，具有有利于老化微生物细胞的脱落的结构。特别推荐具有三维结构聚氨酯泡沫(PU泡沫)塑料，以有利于微生物的挂载、依附和大量生长，且具有比表面积大、气流阻力小、结构稳定等优点。
所述的多孔介质实体本身的孔隙中可以添加缓释肥等。
所述的支撑架的材料为：聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等高分子合成材料。
所述的多孔介质实体卡置于所述的支撑架内，所述的多孔介质呈正立方体结构，所述的支撑架为若干交错筋条，所述的筋条为可构成同一球体的圆弧，所述的支撑架与所述的生物载体多孔介质之间留有空隙。
本发明推荐如下结构的填料，所述的多孔介质实体卡置于所述的支撑架内，所述的生物载体多孔介质这多孔介质实体呈正立方体结构，所述的支撑架为若干交错筋条，所述的筋条为可构成同一球体的圆弧。
所述的多孔介质实体为下列之一：植物纤维如棕纤维、竹纤维等，发泡塑料如PU泡沫块等、天然或合成纤维如维纶丝、尼龙丝等。
与一种改进的生物接触填料(专利号ZL96247275.1)相比，本发明所述的球形组合填料具有明显的不同。首先，本发明球形组合填料处理对象为废气(不是废水)；其次，本发明填料填充介质实体立体网状结构与海绵相似，但规格孔数要求2-10PPC(不是无规格要求)；再者，本发明填料填充介质是固定不动的(不是在曝气推动下不断滚动)；最后，本发明填料填充介质可以加载缓释肥等，目的是添加营养，不是ZL96247275.1专利描述的增强吸附能力。
本发明所述的废气生物填料的有益效果主要表现在：1、比表面积大，孔隙率高；2、填料层阻力系数低；3、单位体积生物量大，污染负荷高；4、因填料堆积密度小，且具有支撑结构物理和化学性能稳定，且长期使用不会被压实；5、可实现了人工材质与天然材质组合，发挥两者共同优势。
(四)附图说明
图1是本发明废气生物填料的结构示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
平行试验：建立直径150mm、高600mm透明有机玻璃塔一组4只，内装化工填料空心多面球、纯PU泡沫塑料块、本发明的球形填料1和球形填料2，填料安装高度350mm，4只塔并联运行，进气负荷和营养液喷淋量等工艺条件相同。4种填料的规格和使用效果见表1。
球形填料1为多孔介质实体卡置于支撑架内，所述的多孔介质实体是呈正立方体的棕纤维丝块，所述的支撑架为若干交错筋条，所述的筋条构成同一圆球体的圆弧。球形填料1的支撑框架材质为PP，其外径φ25mm，筋条粗1.2mm，内装边长24mm的棕纤维丝立方体块。
球形填料2为多孔介质实体卡置于支撑架内，所述的多孔介质实体是切成正立方体的PU泡沫塑料(具有三维开放结构)，其材质和上述纯PU泡沫塑料块相同，其孔数为2.0～3.2PPC；所述的支撑架为若干交错筋条，所述的筋条为可构成同一球体的圆弧。球形填料2的支撑框架材质为PP，其外径φ25mm，筋条粗1.2mm，内装边长24mm的PU泡沫立方体块。
球形填料1的PP和球形填料2的PU泡沫塑料均由江西平乡方兴石化填料有限公司提供。
试验结果如下：
在最大进气量4×1m3/h、甲苯浓度500～800mg/m3条件下，连续运行时间8个月(确保填料载体上生物生长稳定)，数据如表1所示。结果表明，本发明所述的两种废气生物处理用填料和化工填料空心多面球相比，能附着更多的生物量(1倍以上)，且其比表面积大(680～760m2/m3，受支撑体影响低于纯PU泡沫塑料块920m2/m3)，故本发明的两种填料甲苯去除率为93.6～97.8％，明显高于空心多面球的83.2％。纯PU泡沫填料虽然其生物量最高，但去除率却略低于本发明的两种球状填料，这是由于它的部分微生物老化、生物膜活性不好所致。另一方面的表现是8个月的运行情况表明，虽然4种填料均未发现填料层明显堵塞情况，但纯PU泡沫填料体积有压实现象(压实率15.4％)，且其填料层底部有局部的轻微堵塞现象。
表1填料规格和试验结果
| 填料样品 | 材质 | 规格(mm) | 比表面积(m2/m3) | 甲苯平均去除率％ | 生物量(kg/m3) | 床层压降Pa/m |
| 纯PU块空心多面球球形填料1球形填料2 | 聚氨酯聚丙烯组合组合 | 25×25×25φ25φ25φ25 | 920340680760 | 91.883.293.697.8 | 13.25.711.611.4 | 307205187192 |
注：床层压力降是在运行4个月后在气流上升线速均为68mm/s条件下多次测定结果的平均值。
实际工程运行中，填料规格会放大，一般为φ60mm～φ150mm。
因此，本发明所述的废气生物填料综合生物载体多孔介质和球形支撑架的优势，具有孔隙率高、阻力降小，单位体积微生物量挂载量大、污染物去除效率高，结构稳定、填料层不会被压实等特点，适合于废气生物处理系统，应用前景广阔。
Claims (10)
1、一种废气生物填料，包括生物载体多孔介质，其特征在于：所述的生物载体多孔介质为团块状，外设有微生物体可接受的支撑架，所述的支撑架为若干交错筋条，所述的筋条为可构成同一球体的圆弧，所述的支撑架固定所述的生物载体多孔介质。
2、如权利要求1所述的废气生物填料，其特征在于：所述的生物载体多孔介质是多孔介质实体。
3、如权利要求2所述的废气生物填料，其特征在于：所述的多孔介质实体呈立体多边形结构，所述的立体多边形的各个平面与所述筋条可构成的球体内表面之间留有空隙。
4、如权利要求3所述的废气生物填料，其特征在于：所述的多孔介质实体与所述的支撑架至少有三个交点。
5、如权利要求4所述的废气生物填料，其特征在于：所述的多孔介质实体呈正立方体结构，所述的多孔介质实体卡置于所述的支撑架内。
6、如权利要求5所述的废气生物填料，其特征在于：所述的多孔介质实体为规格孔数2-10PPC的多孔泡沫塑料、天然或合成纤维类及其织物。
7、如权利要求6所述的废气生物填料，其特征在于：所述的多孔介质实体的孔隙中可加载缓释肥等。
8、如权利要求1所述的废气生物填料，其特征在于：所述的支撑架的材料为：PP、PE或PVC高分子合成材料。
9、如权利要求6所述的废气生物填料，其特征在于：所述的多孔介质实体卡置于所述的支撑架内，所述的多孔介质实体呈正立方体结构，所述的支撑架为若干交错筋条，所述的筋条为可构成同一球体的圆弧，所述的支撑架与所述的生物载体多孔介质之间留有空隙。
10、如权利要求1～9之一所述的废气生物填料，其特征在于：所述的多孔介质实体为下列之一：棕纤维、竹纤维、PU泡沫块、维纶丝或尼龙丝。
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Granted publication date: 20090204 Termination date: 20210920 |
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