专利名称：一种除臭复合生物填料及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种除臭填料及其制备方法和应用，具体地，涉及一种除臭复合生物填料及其制备方法和应用。
背景技术：
一切具有刺激嗅觉器官气味的物质被称为恶臭污染物，其中对人类危害较大的有硫化氢、氨、甲烷、硫醇类和酚类等多种。恶臭污染物除了引起心理厌恶等不愉快的感觉外， 还会引起恶心、头痛、食欲不振等症状。生物过滤法是一种较新的空气污染控制方法，它利用微生物来降解或转化挥发性有机物、硫化氢、氨，具有处理效率高、基建及运行费用低、无需添加化学试剂、无二次污染等优点。在生物过滤法中臭气首先经过预处理(加湿器)，然后经过气体分布器进入生物过滤床，生物过滤床中填充了有生物活性的介质(填料)，填料内表面生长着各种微生物。当臭气进入过滤床时，恶臭污染物从气相主体扩散到介质外层的水膜而被介质吸收，同时氧气也由气相进入水膜，最终介质表面所附的微生物把污染物分解或转化为二氧化碳、水和无机盐类等。填料是生物过滤装置的核心部件之一，是微生物附着生长、物质传递的载体，其性能直接影响着废气的净化效果，目前普遍使用的有树皮、堆肥、聚丙烯小球等。其中树皮、 土壤中本身就存在多种微生物，其中不乏具备降解和转化恶臭污染物的菌种，在一些场合下无需额外的处理可直接应用。但由于气候和来源的影响，不同批次天然填料中的微生物的种类和数量会存在一定的差异，直接使用难以保证效果和时间。而且传统的泥质类填料 (土壤、堆肥、泥炭等)使用一段时间后易被压实而导致阻力大，泥质矿物经微生物分解形成的细小颗粒易随液相流失；木质类填料(木屑、树皮等)的植物纤维易腐烂，运行一段时间后易发生塌陷；陶粒、珍珠岩等烧结类惰性填料则缺少养分、空隙率低、成本较高。因此将天然填料、矿物盐、氮源等物质通过胶黏剂结合起来，制备一种比表面积大、空隙率高、机械强度高、富含营养成分、耐生物腐蚀的复合生物填料，并在此基础上配套使用除臭微生物将成为提高除臭效果和使用时间的一种有效方式，有利于工业化除臭作业的大规模使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种强度高、营养充足、耐受性强的除臭复合生物填料的制备方法和应用，将培养的除臭复合菌剂应用到此填料之上，以达到增强除臭效果、延长使用时间的目的。为了达到上述目的，本发明提供了一种除臭复合生物填料及其制备方法和应用。该除臭复合生物填料包含填料主体和粘结剂，粘结剂的用量按重量百分比计，为所述的填料主体的10-40%。所述的填料主体按重量百分比计，包含碳酸钙70-80%、磷酸氢二铵5-10%、树皮粉末10-20%、尿素0-5%、豆粕粉0-5% ；所述的粘结剂按重量百分比计，为乙烯/醋酸乙烯酯30-100%、Na20*nSi02/K20*nSi& 0-70%中的一种或几种组成。
该除臭复合生物填料的制备方法为，将填料主体在容器中混合10-20min后，加入粘结剂，再加入按重量百分比计为填料主体50-100%的水，将所得混合物放入模具挤压成粒，如圆柱形或颗粒形，然后于60-90°C干燥1-5小时，即可得到除臭复合生物填料。该除臭复合生物填料在除臭作业中的应用。该填料配合具有除臭功能的微生物使用，所述的除臭微生物可选用枯草芽孢杆菌、中间硫杆菌和地衣芽孢杆菌。将所述的除臭微生物进行二次发酵培养，然后再将所得发酵液均勻分散在前述的除臭复合生物填料上，定时喷淋一定量的水，使微生物能在填料上较快的附着、生长，所得产物即可用于除臭作业。上述的除臭复合生物填料在除臭作业中的应用，其中，所述的二次发酵培养包含以下步骤步骤1为种子培养，将经琼脂斜面活化好的除臭微生物，如枯草芽孢杆菌、中间硫杆菌和地衣芽孢杆菌，按重量百分比计以枯草芽孢杆菌20-40%、中间硫杆菌20-40%和地衣芽孢杆菌20-60%的比例，接种到经高温灭菌后的液体培养基中摇床培养，在30-37°C培养至总菌落数达到IX IO8个/ml (通过平板计数法计得)，制得种子培养液。步骤2为发酵罐培养，在发酵罐中，以经高温灭菌后的液体培养基为发酵母液，加入步骤1制得的种子培养液，接种的量按体积计，为发酵母液的1_5%，在30-37°C、压力恒定和通气情况下发酵培养至总菌落数至少达到IX IO7个/ml (通过平板计数法计得)。所述的液体培养基为按重量百分比计含葡萄糖0. 5-2. 0%、牛肉膏0. 5-2. 0%、硫代硫酸钠0. 5-1. 0%、磷酸二氢钾0. 2%、 含6份结晶水的氯化镁0. 02%的水溶液，不需要调节pH。所述的枯草芽孢杆菌、中间硫杆菌和地衣芽孢杆菌均购自ATCC，这3种微生物都属于已有的种属，参见《常见细菌系统鉴定手册》(上海科学技术出版社，2001年)。上述的除臭复合生物填料在除臭作业中的应用，其中，所述的高温灭菌，条件为 121 °C高温灭菌20min。本发明提供的除臭复合生物填料配套使用的除臭复合菌剂并不局限于所述的枯草芽孢杆菌、中间硫杆菌和地衣芽孢杆菌，其它可应用于生物除臭的微生物菌剂也适用。本发明提供的除臭复合生物填料及其制备方法和应用具有以下优点
该除臭复合生物填料具有耐负荷、透气性好、生物附着性佳等优点。填料中的碳酸钙可以中和菌类生长过程中产生的酸性物质，具有PH缓冲能力，有效避免长期运行后环境过酸导致对菌的生长产生抑制。该填料具有较高的强度，能长期在潮湿环境中保持良好的黏结强度，起到固定和缓释其中营养物质的作用，营养成分通过溶解扩散和微生物分解协同作用缓慢释放，在有水的状态下不易被浸出，优于传统的有机填料。将该填料和除臭复合菌剂配套使用，相比仅采用树皮中原有微生物来除臭的方法，具有效果更好、持续使用时间稳定的优点，有利于工业化生物过滤池除臭的应用。在满足国家标准“GB 14554-1993恶臭污染物排放标准”一级厂界标准值的情况下使用时间较仅采用树皮中原有微生物的方式提高 30%以上，能有效解决恶臭气体的处理问题。
图1为本发明的除臭复合生物填料和普通树皮填料对硫化氢和氨气的清除效果图。图2为本发明的除臭复合生物填料和普通树皮填料在除臭作业时的PH变化图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步地说明。实施例1
1.生物复合填料的制备。填料主体按重量百分比计，为碳酸钙75%、磷酸氢二铵2. 5%、树皮粉末20%、尿素 2. 5%的混合物。粘结剂按重量百分比计，为乙烯/醋酸乙烯酯30%、Nei2O · nSi02/K20 · nSi02 70%的混合物，粘结剂的总用量按重量百分比计为填料主体的30%。将填料主体在容器中混合lOmin，加入粘结剂，然后加入按重量百分比计为填料主体80%的水。将混合物放入模具挤压成颗粒形后，90°C干燥1小时备用。2.除臭复合菌剂的发酵培养。(1)制备液体培养基。该液体培养基为按重量百分比计，含葡萄糖0.5%、牛肉膏
0.5%、硫代硫酸钠0. 5%、磷酸二氢钾0. 2%、氯化镁(含6份结晶水)0. 02%的水溶液，不需要调节pH。(2)将经琼脂斜面活化好的三种杆菌按重量百分比计，以枯草芽孢杆菌20%、中间硫杆菌20%和地衣芽孢杆菌60%的比例接种到经121°C高温灭菌20min后的液体培养基中摇床培养，共接4瓶，每瓶250mL。在150r/min、37°C培养至菌数达到1 X IO8个/ml (通过平板计数法计得)，制得种子培养液。(3)在发酵罐中，以(1)所得的液体培养液为发酵母液，配制50L，在发酵罐中 121°C高温灭菌20min，待培养液温度降至37°C时，将4瓶种子培养液全部接种至发酵罐中， 在温度37°C、罐压0. 03MPa，转速150r/min、通气量0. 5L/H的条件下发酵。自第12小时起， 每4小时取样一次并采用平板计数法计数，发酵培养至菌数达到1 X IO7个/ml时停止发酵。3.发酵培养结束后，将全部发酵液按占生物过滤池填料总体积0. 1-0. 4%的比例均勻分散在填料上，定时喷淋一定量的水，使微生物能在填料上较快的生长以更好地应用于除臭作业。实施例2
1.生物复合填料的制备。填料主体按重量百分比计，为碳酸钙80%、磷酸氢二铵5%、树皮粉末10%、豆粕粉5% 的混合物。粘结剂按重量百分比计，为100%的乙烯/醋酸乙烯酯，粘结剂的总用量按重量百分比计为填料主体的20%。将填料主体在容器中混合15min，加入粘结剂，然后加入按重量百分比计为填料主体70%的水。将混合物放入模具挤压成圆柱形后，60°C干燥5小时即可使用。2.除臭复合菌剂的发酵培养。(1)制备液体培养基。该液体培养基为按重量百分比计，含葡萄糖1.0%、牛肉膏
1.0%、硫代硫酸钠0. 5%、磷酸二氢钾0. 2%、氯化镁(含6份结晶水)0. 02%的水溶液，不需要调节pH。(2)将经琼脂斜面活化好的三种杆菌以枯草芽孢杆菌30% (均以重量计)、中间硫杆菌30%和地衣芽孢杆菌40%的比例接种到经121°C高温灭菌20min后的液体培养基中摇床培养，共接3瓶，每瓶250mL。在150r/min、36°C培养至菌数达到1 X IO8个/ml (通过平板计数法计得)，制得种子培养液。(3)在发酵罐中，以(1)所得的液体培养基为发酵母液，配制50L，在发酵罐中 121°C高温灭菌20min，待培养液温度降至36°C时，将3瓶种子培养液全部接种至发酵罐中， 在温度36°C、罐压0. 03MPa，转速150r/min、通气量0. 5L/H的条件下发酵。自第12小时起， 每4小时取样一次并采用平板计数法计数，发酵培养至菌数达到1 X IO7个/ml时停止发酵。3.发酵培养结束后，将全部发酵液按占生物过滤池填料总体积0. 2%的比例均勻分散在填料上，定时喷淋一定量的水，使微生物能在填料上较快的生长以更好地应用于除臭作业。实施例3
在2台相同的生物过滤床试验装置中分别放入等体积的本生物复合填料(生物过滤床 A)和树皮(生物过滤床B)，采用自然堆放方式、不压实。A所用填料按照实施例2所述方法制得，并加入占生物过滤池填料总体积0. 3%的除臭复合菌剂(按照实施例2所述方法制得);B 所用的树皮不加任何处理。试验时进气流量为lm3/h，其中含硫化氢500mg/m3、氨气500mg/ m3，连续通入10周，两个过滤床对硫化氢和氨气的清除效果以及体系的PH值变化结果见图 1和图2。相比仅使用树皮的B组生物过滤床，采用本生物复合填料和除臭复合菌剂的A组硫化氢清除效果明显更佳，氨气的清除效果也略好。另一方面，A组整个体系的pH值在运行过程中较为稳定，B组则有明显下降，过低的pH对于除臭菌的生长是不利的。综上所述， 本发明较仅使用树皮及其自身所带微生物来除臭的方式有明显的优势。本发明提供的除臭复合生物填料配套使用的除臭复合菌剂并不局限于实施例中优选的枯草芽孢杆菌、中间硫杆菌和地衣芽孢杆菌，其它可应用于生物除臭的微生物菌剂也适用。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种除臭复合生物填料，其特征在于，该填料包含填料主体和粘结剂，粘结剂的用量按重量百分比计，为所述的填料主体的10-40% ；所述的填料主体按重量百分比计，包含碳酸钙70-80%、磷酸氢二铵5-10%、树皮粉末 10-20%、尿素 0-5%、豆粕粉 0-5% ；所述的粘结剂按重量百分比计，为乙烯/醋酸乙烯酯30-100%、Na20-nSi02/K20-nSi02 0-70%中的一种或几种组成。
2.一种根据权利要求1所述的除臭复合生物填料的制备方法，其特征在于，该方法包含将填料主体在容器中混合10-20min后，加入粘结剂，再加入按重量百分比计为填料主体50-100%的水，将所得混合物放入模具挤压成粒，然后于60-90°C干燥1-5小时，即可得到除臭复合生物填料。
3.一种根据权利要求1所述的除臭复合生物填料在除臭作业中的应用。
4.如权利要求3所述的除臭复合生物填料在除臭作业中的应用，其特征在于，该除臭复合生物填料配合具有除臭功能的微生物使用，将所述的除臭微生物进行二次发酵培养， 然后将所得发酵液均勻分散在所述的除臭复合生物填料上，使发酵液中所含微生物在填料上生长，所得产物即可用于除臭作业。
5.如权利要求4所述的除臭复合生物填料在除臭作业中的应用，其特征在于，所述的二次发酵培养包含以下步骤步骤1，将经琼脂斜面活化好的除臭微生物菌种接种到经高温灭菌后的液体培养基中摇床培养，在30-37°C培养至总菌落数达到1 X IO8个/ml，制得种子培养液；步骤2，在发酵罐中，以经高温灭菌后的液体培养基为发酵母液，加入步骤1制得的种子培养液，接种量按体积计为发酵母液的1_5%，在30-37°C、压力恒定和通气情况下发酵培养至总菌落数至少达到1 X IO7个/ml ；所述的液体培养基为按重量百分比计含葡萄糖0. 5-2. 0%、牛肉膏0. 5-2. 0%、硫代硫酸钠0. 5-1. 0%、磷酸二氢钾0. 2%、含6份结晶水的氯化镁0. 02%的水溶液。
6.如权利要求5所述的除臭复合生物填料在除臭作业中的应用，其特征在于，所述的高温灭菌，条件为121°C高温灭菌20min。
全文摘要
本发明公开了一种除臭复合生物填料及其制备方法和应用，该除臭复合生物填料包含填料主体和粘结剂，粘结剂的用量按重量百分比计为填料主体的10-40%；填料主体按重量百分比计，包含碳酸钙70-80%、磷酸氢二铵5-10%、树皮粉末10-20%、尿素0-5%、豆粕粉0-5%；粘结剂按重量百分比计，为乙烯/醋酸乙烯酯30-100%、Na2O nSiO2/K2O nSiO20-70%中的一种或几种组成。填料主体和粘结剂通过混合、挤压成型、干燥等步骤制成该除臭复合生物填料。该填料配套除臭微生物使用，将除臭微生物经种子培养和发酵罐培养所得的二次发酵液均匀分散在填料上，微生物生长后即可用于除臭作业。本发明公开的除臭复合生物填料具有除臭效果好、使用时间长的优点，其使用时间较使用树皮作为填料的方式提高30%以上。
文档编号B01D53/85GK102389708SQ201110353869
公开日2012年3月28日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者庄田, 谢坤, 顾宇翔 申请人:上海梅思泰克生态科技有限公司