[发明专利]一种包埋功能微生物缓释复合填料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包埋功能微生物缓释复合填料，同时还涉及该填料的制备方法，属于大气污染控制环保领域。 

背景技术

生物过滤法是目前处理可生化臭气（异味）最常用的技术，微生物和填料是整个生物过滤装置中的关键。虽然微生物种类在整个装置微生物运行模式中起到关键作用，但整个过程的核心组件却是填料。填料能给微生物的生长提供适宜的生存环境，如：温度、湿度、pH和营养物质等，是微生物生存和生长的介质，它决定了微生物挂膜的难易程度和生物膜性能的好坏。填料的比表面积、空隙率与单位体积床层的生物量有关，还直接影响着整个床层的压降大小以及是否容易堵塞等问题。更重要的是，气态污染物的去除要经过一个气相到液相再到生物相的传递过程，而填料的比表面积决定了气相和液相及生物相的界面面积，因而对传递过程有很大影响。首先，微生物在多孔填料上附着并逐渐生长，形成一层生物膜；其次，气流中污染物在通过填料塔的过程中被多孔填料吸附或生物膜吸收；最后，在微生物的新陈代谢过程中，填料吸附或吸收的污染物最终被降解为CO₂和H₂O。生物过滤法因能经济有效的处理低浓度、大气量的可生化VOCs，并且运行费用低、无二次污染，因此在世界各地得到广泛的应用。 

生物过滤法的基本原理就是利用微生物对污染物有较强、较快适应能力的特点，对其进行驯化，使其能够以污染物(通常是有机物)为碳源和能源，并将其转化为无害的、简单的物质(如CO₂、H₂O等)的方法。传统工艺中，生物过滤法通常采用天然有机、无机材料做填料。常用的天然有机材料有堆肥、木屑、树皮、玉米芯、花生壳等，这类填料耐受性较差，易引起床体压实，阻力系数较大，能耗高，一般需2-3年更换一次；要想达到所需的净化效果，系统中的微生物需要重新接种和驯化，而这一过程需要较长的时间。因此，这类填料的更换给需要连续运行的系统带来极大的不便。无机填料多为陶粒、珍珠岩、活性炭、拉西环、沸石及网状聚氨酯泡沫等。这类惰性填料孔隙率低，且缺乏微生物生长必需的养分，运行过程中需不断添加营养液和pH调节剂，一方面增加了操作复杂性，另一方面增加了工艺运行成本。 

针对以上问题，国内外学者进行了大量新型填料的研发。近年来，复合填料的开发成为 一种新的发展趋势。2007年陈建孟等的公开号为100457237的发明专利公开了一种废气处理用生物填料，该填料为团块状多孔介质，比表面积大，孔隙率高；同时具有单位体积生物量大，污染负荷高；填料堆积密度小，不易被压实等优点；专利号为CN102050516A的专利发明涉及一种选择性微生物填料的制备方法。采用将基础填料经过在营养液浸泡、喷淋及含大量脱硫菌母液中挂膜的方法，制备出含选择性微生物的填料；与本发明采用包埋固定化技术，将功能微生物包埋固定化载体上的接种方法不同。赵康等公开号为101112673的专利利用竹条编织、排列构成竹块堆叠，并在表面炭化层附着活化液和活性污泥等发明一种新填料。虽然有各自的优点，但普遍存在造价较高，工艺复杂，本身没有负载功能微生物等问题。2011年台湾Wu-Chung Chan等利用聚乙烯、硝棉、颗粒活性炭和硝酸钾复合出一种球状填料（A newtype od poly(vinyl alcohol)/nitrocellulose/granular activated carbon/KNO₃ composite bead used as a biofiltermaterial.J Polym Res,2011,18:1871-1877.）。该填料能缓释营养物质，同时具有较好的理化性质，但填料本身没有负载功能微生物，也不具备pH调节作用。这方面国外研究比较先进，2008年法国Gaudin等人采用碳酸钙、有机粘合剂、磷酸脲等复合制得柱状颗粒填料，该填料含有营养物质，有较好的微生物附着特性及pH缓冲能力，但填料中养分易浸出，缺乏缓释性（Evaluation of a new packing material for H₂S removed by biofiltration.Biochemical EngineeringJournal,2008,42(2):120-127.）。 

发明内容

本发明的目的是提供一种机械强度大、pH缓冲能力强、具有营养缓释性的包埋功能微生物缓释复合填料。