專利名稱：一種拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機廢氣的處理裝置中的填料領(lǐng)域，具體涉及一種拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的發(fā)展和世界城市化進程的加快，世界空氣質(zhì)量普遍受到了威脅，大氣污染物質(zhì)體系中，氣態(tài)污染物質(zhì)占全世界每年排入大氣污染物質(zhì)的75%以上。繼SO2和NOx研究熱潮之后，揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compound)的污染治理已經(jīng)成為世界各國關(guān)注的又一焦點。生物法由于具有處理效果好、投資及運行費用低、反應(yīng)條件溫和(常溫，常壓)、無 二次污染、易于管理操作等優(yōu)點，尤其在處理大流量、低濃度的有機廢氣時更顯其經(jīng)濟性和優(yōu)越性，因而受到了越來越多的重視，并且得到一定程度的工業(yè)應(yīng)用。二十世紀(jì)八十年代，生物法處理揮發(fā)性有機廢氣已經(jīng)在德國和荷蘭得到廣泛應(yīng)用，九十年代末美國等其他國家也開始了廣泛的研究與應(yīng)用。生物法主要包括生物過濾法、生物滴濾法、生物洗滌法等，其中，生物滴濾法除具有生物法的普遍優(yōu)點之外，還具有占地面積小、壓力降較低、PH易于調(diào)節(jié)、氣/液/固接觸比表面積大等優(yōu)點，因此適用于處理大氣量低濃度的疏水性有機廢氣；尤其是針對含氯有機廢氣的處理，生物滴濾法存在較大優(yōu)勢。惰性生物填料常用于生物滴濾法處理有機廢氣，其填料特性對于生物滴濾裝置的處理效果、長期穩(wěn)定運行，以及能量消耗至關(guān)重要。同時，因其具有比表面積大、性質(zhì)穩(wěn)定、可重復(fù)利用等優(yōu)點，而適用于工業(yè)規(guī)模的有機廢氣處理。常用的惰性生物填料有拉西環(huán)(也稱塑料環(huán))、硅酸鹽材料(如珍珠巖、硅藻土及火山巖等)、活性炭，以及聚氨酯海綿材料等。其中，拉西環(huán)及聚氨酯海綿材料因具有較大的孔隙率，可大大降低因填料層壓降升高而引起的生物滴濾裝置阻塞的可能性。現(xiàn)有常用的惰性生物填料為拉西環(huán)，拉西環(huán)呈短管狀，即橫截面為圓環(huán)并沿圓環(huán)軸向延伸形成拉西環(huán)。在此基礎(chǔ)上，通過對拉西環(huán)的改進來提高拉西環(huán)的性能，如在拉西環(huán)的環(huán)壁上設(shè)有通孔。專利號為ZL 201020166785. 7的中國實用新型專利公開了一種拉西環(huán)填料，包括環(huán)本體，在環(huán)本體的環(huán)壁上設(shè)有2飛個圓孔，提高了拉西環(huán)的孔隙率和流體的流通量，使流量分散更加均勻，從而提高了填料的工作效率，但是該拉西環(huán)的牢固強度下降，而且該拉西環(huán)填料比表面積較小，在生物滴濾裝置中，不利于生物掛膜，還會存在填料層壓降較高而引起生物滴濾裝置阻塞的問題。該拉西環(huán)填料比較適合作為化工填料。公開號為CN 102060374A的中國發(fā)明專利申請公開了一種復(fù)合生物填料的制備方法，以有機填料聚氯乙烯為骨架，有機填料聚氯乙烯骨架為多面空心球形或鮑爾環(huán)形；通過將有機填料聚氯乙烯骨架浸入質(zhì)量濃度為259Γ35%的聚乙烯醇溶液，再將沸石與膨脹蛭石顆粒(40飛0目)按一定比例混勻后粘附在處理過的聚氯乙烯骨架表面，通風(fēng)干燥后制得復(fù)合生物填料；該復(fù)合生物填料為無機填料與有機填料的結(jié)合，表面粗糙，縮短了微生物掛膜的時間，提高了微生物種群的抗沖擊能力。雖然該復(fù)合生物填料在有機填料聚氯乙烯骨架表面附著無機填料沸石與膨脹蛭石顆粒，使得微生物容易掛膜，但是對填料層壓降幾乎沒有影響，比較適合用在處理有機廢水，當(dāng)用在生物滴濾裝置中處理有機廢氣時，其比表面積較小，導(dǎo)致掛膜生物量少，而且并不能保證表面復(fù)合材料的穩(wěn)定性，可能會因表面復(fù)合材料及生物膜的脫落引起生物滴濾裝置的阻塞問題。良好的生物填料應(yīng)具有比表面積大、孔隙率高、有利于老化生物膜的剝落更新、廉價易得以及支撐強度好等特點。因此，針對當(dāng)前工業(yè)有機廢氣的排放特性，研究開發(fā)出高效、適用的生物填料，將成為工業(yè)有機廢氣的生物處理裝置長期高效、穩(wěn)定運行的關(guān)鍵一
止/J/ O

發(fā)明內(nèi)容
針對當(dāng)前工業(yè)有機廢氣的排放特性及現(xiàn)有生物技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料，能夠大大降低有機廢氣處理系統(tǒng)的能量消耗，并能夠充分提高有機廢氣的凈化效率。一種拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料，包括拉西環(huán)，所述的拉西環(huán)內(nèi)固定填充有多孔介質(zhì)。用在有機廢氣處理系統(tǒng)中的拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料，包括若干個填充有多孔介質(zhì)的拉西環(huán)，在有機廢氣處理系統(tǒng)中呈散亂狀態(tài)堆放，堆積密度小、填料床層的壓降低，具有比表面積大、孔隙率高、易生物掛膜、單位體積生物量大且污染去除負(fù)荷高、堆積密度小，阻力系數(shù)低、支撐強度好且利于液態(tài)流體均勻流動等特性。作為優(yōu)選，所述的拉西環(huán)內(nèi)壁設(shè)有鋸齒固定條，用于固定和支撐多孔介質(zhì)，進一步優(yōu)選，所述的鋸齒固定條為四條，沿拉西環(huán)軸向均勻設(shè)置在拉西環(huán)內(nèi)壁，從而使得對多孔介質(zhì)起到更好的固定和支撐作用。作為優(yōu)選，所述的拉西環(huán)為管狀，所述的拉西環(huán)的外壁沿軸向設(shè)有若干條形溝槽，大大增加了該拉西環(huán)的比表面積、微生物附著力，且有利于液態(tài)流體的均勻流動。進一步優(yōu)選，所述的拉西環(huán)的內(nèi)徑為13. 5mnTl4· 5mm,所述的拉西環(huán)的厚度為O. 5mnT2mm,所述的拉西環(huán)的高度為14mnTl6mm。所述的條形溝槽的寬度為I. 5mnT2. 5mm,所述的條形溝槽的深度為O. SmnTl. 2mm，所述的條形溝槽的個數(shù)為16 24，對拉西環(huán)的內(nèi)徑和厚度限定在合適的范圍，使得拉西環(huán)大小在合適的范圍，基于拉西環(huán)大小，對條形溝槽的寬度、深度以及個數(shù)做進一步的限定，使得本發(fā)明拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料具有比表面積大、易生物掛膜且利于液態(tài)流體均勻流動。所述的拉西環(huán)的材料可選擇以下材料的一種，如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、改性聚乙烯(改性PE)或聚氯乙烯(PVC)等高分子合成材料。這些高分子合成材料采用市售的通用牌號即可。如改性聚乙烯拉西環(huán)可采用由大連宇都環(huán)境工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的拉西環(huán)。所述的多孔介質(zhì)為具有多孔結(jié)構(gòu)的實體，呈圓柱狀，所述的呈圓柱狀是大致呈圓柱體，不排除有些不規(guī)則的圓柱體，多孔介質(zhì)恰好嵌入拉西環(huán)中，以保證其不被壓實或變形。所述的圓柱狀多孔介質(zhì)，其阻力系數(shù)較低，具有易于微生物附著及生長的特性，且有利于老化生物膜的脫落、更新。作為優(yōu)選，所述的多孔介質(zhì)的每英寸上的孔格數(shù)為20飛0，即2(Γ50ΡΡΙ，具有易于微生物附著及生長的特性，且有利于老化生物膜的脫落、更新，阻力系數(shù)小，利于液態(tài)流體均勻流動。所述的多孔介質(zhì)的材料可選擇以下材料的一種，如多孔泡沫材料(如聚氨酯海綿材料)、天然或合成纖維類及其織物等，均具有較大的比表面積。作為優(yōu)選，所述的多孔介質(zhì)的材料為多孔泡沫材料，因其具有孔隙率高、比表面積大、阻力系數(shù)小、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點，且分布均勻。進一步優(yōu)選，所述的拉西環(huán)為改性聚乙烯材料，所述的多孔介質(zhì)為圓柱狀的聚氨酯海綿，采用改性聚乙烯材料和聚氨酯海綿材料的組合式生物填料，兩種惰性生物填料，穩(wěn)定性好，同時具有比表面積大、孔隙率高、易生物掛膜、單位體積生物量大且污染去除負(fù)荷高、支撐強度好且利于液態(tài)流體均勻流動等優(yōu)點。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
本發(fā)明拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料采用拉西環(huán)和填充于拉西環(huán)內(nèi)的多孔介質(zhì)組合，制作工藝較簡單，所需材料價廉易得，具有性質(zhì)及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可重復(fù)利用以及支撐強度高等優(yōu)點。本發(fā)明拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料可根據(jù)實際工業(yè)有機廢氣的不同排放特性，自由、靈活的組合不同材質(zhì)的生物填料。本發(fā)明拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料具有以下優(yōu)點1)比表面積大、孔隙率高；2)堆積密度小、氣流阻力系數(shù)低；3)單位體積生物量大、污染去除負(fù)荷高；4)支撐強度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易被壓實；5)可保證液態(tài)流體的均勻流動特性，并有利于老化生物膜的脫落、更新；6)由2種不同材質(zhì)的惰性生物填料組合而成，因此，可根據(jù)不同處理對象及排放特性，自由、靈活的實現(xiàn)不同材質(zhì)填料的組合。本發(fā)明拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料適用于有機廢氣處理系統(tǒng)中，特別適合用于生物滴濾裝置中，各方面性能均優(yōu)于常用生物填料，從而可大大降低生物滴濾裝置的能量消耗，并可充分提高有機廢氣的凈化效率。


圖I為本發(fā)明拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為使用本發(fā)明拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料的有機玻璃生物滴濾塔在不同停留時間時進氣負(fù)荷與去除負(fù)荷的關(guān)系。
具體實施例方式實施例I如圖I所示，為本發(fā)明拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料，包括拉西環(huán)1，拉西環(huán)I內(nèi)固定填充有多孔介質(zhì)2,拉西環(huán)I內(nèi)壁設(shè)有鋸齒固定條3,用于固定和支撐多孔介質(zhì)2。鋸齒固定條3為四條，沿拉西環(huán)I軸向均勻設(shè)置在拉西環(huán)I內(nèi)壁。拉西環(huán)I為短管狀，拉西環(huán)I的外壁沿軸向設(shè)有若干條形溝槽4。拉西環(huán)I的內(nèi)徑為13. 5mnTl4. 5mm，拉西環(huán)I的厚度為O. 5mnT2mm,拉西環(huán)I的高度為14mnTl6mm。條形溝槽4的寬度為I. 5mnT2· 5mm,條形溝槽4的深度為O. 8mm"I. 2mm,條形溝槽4的個數(shù)為16 24。多孔介質(zhì)2的每英寸上的孔格數(shù)為2(Γ50。拉西環(huán)I為改性聚乙烯材料，多孔介質(zhì)2為圓柱狀的聚氨酯海綿。
實施例2平行試驗建立3組高1000mm，直徑120mm的有機玻璃生物滴濾塔(各設(shè)3組填料層，安裝總高為500_)，用于研究不同類型的生物填料的特性及其對含二甲苯(Xylene)有機廢氣去除效果的比較。3組有機玻璃生物滴濾塔內(nèi)分別裝有實施例I的本發(fā)明拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料、球形聚氨基甲酸酯(PU)填料、改性聚乙烯(PE)十字環(huán)填料。實施例I的本發(fā)明拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料中，拉西環(huán)I的內(nèi)徑為14mm,拉西環(huán)I的高度為15mm,條形溝槽4的槽底至拉西環(huán)I的內(nèi)壁之間的厚度為1_，條形溝槽4的槽頂至拉西環(huán)I的內(nèi)壁之間的厚度為2mm，條形溝槽4的深度為1mm，條形溝槽4的寬度為2mm，條形溝槽4的個數(shù)為20，拉西環(huán)I的材料采用改性聚乙烯(由大連宇都環(huán)境工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)，具體為改性微生物膜載體，由高密度聚乙烯、廢石粉、焦炭粉、礦渣粉、鐵粉經(jīng)多道程序加工而成)，多孔介質(zhì)2采用圓柱狀的聚氨酯海綿(由鹽城鑫倉特種海綿有限公司生產(chǎn)，35PPI，即每英寸上的孔格數(shù)為35，即平均值為35PPI)。
球形聚氨基甲酸酯(PU)填料為聚氨酯海綿多孔介質(zhì)實體卡置于支撐架內(nèi)，支撐架為聚氯乙烯(PVC)材料，支撐架由內(nèi)徑相等且相互垂直的圓環(huán)構(gòu)成，圓環(huán)厚度和寬度為1mm，該支撐架固定直徑15mm的聚氨酯海綿球體(該聚氨酯海綿由鹽城鑫倉特種海綿有限公司生產(chǎn)，35PPI，即每英寸上的孔格數(shù)為35，即平均值為35PPI)。改性PE十字環(huán)填料采用由大連宇都環(huán)境工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的型號為WD-F15-4的改性PE十字環(huán)填料，改性PE十字環(huán)填料包括拉西環(huán)和填充于該拉西環(huán)的十字介質(zhì)，該拉西環(huán)由高密度聚乙烯、廢石粉、焦炭粉、礦渣粉、鐵粉經(jīng)多道程序加工而成，該拉西環(huán)與實施例I的本發(fā)明拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料中的拉西環(huán)的材質(zhì)一致。該改性PE十字環(huán)填料，具有比表面積大、親水性強、易生物掛膜等特點；該改性PE十字環(huán)填料的形狀為外徑15mmX高15mm的圓柱體，內(nèi)徑為14mm。3組有機玻璃生物滴濾塔內(nèi)三種類型的惰性生物填料和二甲苯污染物去除效果具體如表I所示表I
權(quán)利要求
1.ー種拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料，包括拉西環(huán)，其特征在于，所述的拉西環(huán)內(nèi)固定填充有多孔介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料，其特征在于，所述的拉西環(huán)內(nèi)壁設(shè)有鋸齒固定條。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料，其特征在于，所述的鋸齒固定條為四條，沿拉西環(huán)軸向均勻設(shè)置在拉西環(huán)內(nèi)壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料，其特征在于，所述的拉西環(huán)為管狀，所述的拉西環(huán)的外壁沿軸向設(shè)有若干條形溝槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料，其特征在于，所述的拉西環(huán)的內(nèi)徑為13. 5mnTl4. 5mm，所述的拉西環(huán)的厚度為O. 5mnT2mm，所述的拉西環(huán)的高度為 14mm 16mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料，其特征在于，所述的條形溝槽的寬度為I. 5mnT2. 5mm,所述的條形溝槽的深度為O. 8mnTl. 2mm,所述的條形溝槽的個數(shù)為16 24。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料，其特征在于，所述的多孔介質(zhì)的每英寸上的孔格數(shù)為2(Γ50。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料，其特征在于，所述的拉西環(huán)為改性聚こ烯材料，所述的多孔介質(zhì)為圓柱狀的聚氨酯海綿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料，由2種惰性生物填料組成，包括拉西環(huán)，所述的拉西環(huán)內(nèi)固定填充有多孔介質(zhì)。優(yōu)選方案中，所述的拉西環(huán)內(nèi)壁設(shè)有鋸齒固定條，所述的拉西環(huán)為管狀，所述的拉西環(huán)的外壁沿軸向設(shè)有若干條形溝槽，大大增加了該拉西環(huán)的比表面積、微生物附著力，且有利于液態(tài)流體的均勻流動。本發(fā)明拉西環(huán)與多孔介質(zhì)的組合式生物填料具有制作工藝簡單、比表面積大、孔隙率高；易生物掛膜、單位體積生物量大且污染去除負(fù)荷高、堆積密度小，阻力系數(shù)低、支撐強度好且利于液態(tài)流體均勻流動等優(yōu)點，特別適合用于生物滴濾裝置中，可大大降低生物滴濾裝置的能量消耗，并可充分提高有機廢氣的凈化效率。
文檔編號B01D53/84GK102671615SQ20121014642
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者徐百龍, 李偉, 王向前 申請人:浙江大學(xué)