一种用于废气生物滴滤塔的改性填料及其制备方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于生物法废气净化技术领域，具体涉及一种用于废气生物滴滤塔的改性填料及其制备方法。
【背景技术】
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[0002]有机废气的净化处理是大气污染控制的一个重要方面。最近30年来，随着我国经济的迅速发展，从有机化工、石油化工、冶金药剂、煤化工以及橡胶再生、油漆涂料等工业过程排放到大气中的挥发性有机化合物(VOCs)数量和种类与日倶增，工业源VOCs已经成为灰霾天气形成的重要原因。2013年，《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》中明确要求推进VOCs污染治理，减少各行业生产和使用过程中VOCs的排放。
[0003]在VOCs多种治理方式中，生物法处理有机废气是近年来逐渐发展起来的污染控制技术，已成为中低浓度废气处理的主流技术之一，在欧洲有超过7500座生物废气处理系统安装运行。生物滴滤塔具有经济廉价、二次污染小、操作维护简单、净化效果好、工艺条件易于控制及环境相容性好等优点，具有广阔应用前景，是目前处理工业源VOCs废气应用最多的工艺之一。
[0004]生物滴滤塔废气处理系统中，填料床是微生物固定和污染物净化的主要场所，能够为微生物的生长繁殖提供适宜的表面微环境。填料特性不仅影响气态污染物的传质速率，也直接关系到生物量的积累和生物降解速率。目前，废气生物填料塔主要借用化工和废水处理行业研发的填料，专门适用于废气生物填料塔的填料非常缺乏。由于目的不同，各类填料塔运行时的流体力学特征差异较大。如化工填料塔的设计流速一般是泛点气速的so-so^ ， 以获得最大的传质速率。然而在生物填料塔中，设计气体流速远低于化工填料塔。
[0005]经检索，国内外发明专利中生物滴滤塔填料的专利较少，经检索目前的相关专利文献如下:
[0006]申请号为201410392757.X文献公开了一种生物滴滤塔填料制备方法，该方法将海藻酸钙凝胶和降解微生物固定于载体材料表面，从而提高生物滴滤塔对于废气处理效率，增强其抗不良环境干扰能力，使其高效稳定运行。但该方法制备的填料不能保存，难以运输，需要现配现用，同时海藻酸分子中的二价离子容易与周围环境中离子发生交换，从而降解导致使用寿命有限。
[0007]申请号为200810062627.4文献提供了一种生物滴滤除臭设备用生物填料制备方法。该生物填料由中心刚性高分子骨架和四周柔性生物载体多孔介质复合而成。该材料具有较高的机械强度，同时在填料高分子骨架中添加了营养物质，促进了生物膜的形成及气体污染物的降解。该法生产工艺较为复杂，所用原材料种类较多，实际推广应用比较困难。
[0008]申请号为201210146421.6文献提供了一种拉西环与多孔介质的组合式生物填料。该填料由2种惰性生物填料组成，包括拉西环和内部填充多孔介质，材料比表面积大、孔隙率高，阻力系数低，可有效降低生物滴滤装置的能量消耗。但是该填料采用改性聚乙烯和聚氨酯海绵为原料，制备过程生产成本较高。
[0009]生物填料要求能在其表面形成足够量的功能微生物，以保证生物降解速率不受限制。填料表面物理化学特性直接影响着降解菌在其表面的吸附过程，决定着表面对降解菌的负载能力。目前生物滴滤塔常用填料如陶粒、火山岩和塑料球等对降解菌的吸附能力相对较弱，在降解菌到填料表面定殖过程中细胞行为仍可表现为布朗运动，因水剪切力或自身移动性重新回到液相溶液中，从而导致生物膜的形成过程缓慢，反应器启动时间增加，前期处理效率难以稳定。具有良好表面特性的填料应能快速大量的吸附降解细菌，有利于降解菌到填料表面初始吸附过程的发生，这是生物填料塔快速启动和发挥稳定处理效率的核心因素。同时还应具备原料廉价易得，制备方法简易可行等特点。因此，新型生物填料的研制对于强化生物填料塔VOCs废气处理能力，推动生物填料塔技术的发展和应用具有重要意义。
【发明内容】
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[0010]本发明的目的是针对当前市场空白和现有技术不足，研制一种对降解菌吸附性能好，制备工艺简单，生产成本低的用于废气生物滴滤塔的改性填料及其制备方法，该改性填料能够有效增加填料表面降解菌的吸附量，对降解菌吸附量大，吸附后材料稳定，从而达到提高反应器处理效率目的，无二次污染，能满足当前生物滴滤塔技术处理废气的需要
[0011]本发明的用于废气生物滴滤塔的改性填料是通过以下方法制备的，该方法包括以下步骤:
[0012]将粒径5?10mm的陶粒用水洗净后，先用盐酸浸泡，取出陶粒用水洗干净后再用NaOH溶液浸泡，再取出陶粒用水洗至中性，然后烘干，用改性剂浸渍，沥干后再烘干，得到用于废气生物滴滤塔的改性填料。
[0013]优选，所述的盐酸为I?3mol L—1盐酸水溶液，浸泡时间为4?24小时。
[0014]优选，所述的NaOH溶液为I?3mol IZ1NaOH水溶液，浸泡时间为4?24小时。
[0015]优选，所述的取出陶粒用水洗至中性，然后烘干，其烘干温度为90?110°C。
[0016]优选，所述的改性剂为D-聚赖氨酸、胶原蛋白、聚乙烯亚胺等物质中的任意一种。改性剂分子富含阳离子基团，能够与带负电细菌表面相关基团发生强烈的静电相互作用，有效增强填料表面对降解菌的吸附容量，缩短了降解菌到填料表面的定殖成膜时间，从而促进反应器的启动，提高废气处理效率和稳定性。
[0017]优选，所述的用改性剂浸渍，其浸渍时间为lOmin。
[0018]优选，所述的用改性剂浸渍，改性剂的浓度为25-500mgL—S在该浓度范围内有效避免了高浓度改性剂对降解菌活性的可能抑制，同时减少改性剂的使用量，节约成本。
[0019]优选，所述的沥干后再烘干，其烘干温度为90°C。
[0020]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0021]本发明是将现有廉价陶粒填料表面特性进行改性处理，制成一种用于废气生物滴滤塔的改性填料，该改性填料采用带正电的稳定高分子材料，能够与细胞外膜带负电基团相互作用，显著增强填料对降解菌的负载量，对降解微生物吸附量高，单位体积生物量大，能有效缩短生物滴滤塔驯化时间，提高废气的生物处理效率。同时还具有良好的生物相容性，无二次污染。制作工艺简单，所需材料价廉易得，能够广泛用于实际工程生产。
[0022]本发明提供了一种用于废气生物治理的改性陶粒填料及其制备方法，特别适用于生物滴滤塔装置中，获得的改性填料对降解菌吸附效果好，能够有效提升生物滴滤塔废气处理效率，同时原料成本低廉、加工工艺简单，具有广阔的市场应用前景。
【附图说明】
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[0023]图1是用于废气生物滴滤塔的改性填料表面降解菌的吸附量图，其中CK代表未改性的粒径5-100mm陶粒，25mg、100mg、500mg分别代表25、100和50011^ L—1改性剂处理后的用于废气生物滴滤塔的改性填料。
【具体实施方式】
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[0024]以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
[0025]实施例1:
[0026]将陶粒通过选筛获得粒径5-100mm规格原料，水洗冲净后，先将水洗净后的陶粒置于1.0mol L—1盐酸水溶液浸泡24h后冲洗干净，再用浓度为1.0mol L—1的Na