一种生物填料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种生物填料及其制备方法与应用，涉及大气污染控制领域

【技术实现步骤摘要】
一种生物填料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及大气污染控制领域，具体涉及一种生物填料及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]随着人民群众环保意识的逐步增强，受控恶臭指标逐渐增加，恶臭污染物排放限值趋于收严
。
生物除臭技术是目前应用最广的除臭技术
。
填料在该技术中起关键作用，既是微生物生长的重要营养来源与支撑材料，又是污染物的传递介质，其性能直接影响到废气的处理效果
。
[0003]针对恶臭治理，目前生物技术的难点在于寻找一种持续高效的填料，既能持续提供微生物生长所需营养物质，又能长期维持适于高效降解菌群生长的微环境
。
市售生物填料按组成特征可分为无机填料
、
有机填料和混合填料
。
常见的无机填料，如陶粒
、
火山岩
、
珍珠岩
、
竹炭等，不含微生物生长所需养分，在运行中需定期另加营养物质；有机填料，如树皮
、
木屑
、
泥炭
、
有机肥等，则存在机械强度不高，容易引起床体压实，导致运行阻力增大；而混合填料通过合理复配并充分发挥各填料的优势，可以弥补单一组分填料的缺陷，是目前应用较多的填充方式，但在实际应用中存在比例难调控
、
持久性较差
、
容易局部塌陷引起短流等问题
。
[0004]目前国内对生物填料的开发仍处于初步阶段，研发成果受限于成本r/>、
长期运行强度等原因，未能完全解决市售填料存在的上述问题，能产业化落地的不多
。
因此，有必要开发一种既能提供营养物质，又具有良好机械强度
、
可持久有效提升除臭效果的填料
。

技术实现思路

[0005]基于现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种生物填料及其制备方法与应用，以使生物填料既能提供营养物质，又具有良好机械强度
、
可持久有效提升除臭效果的填料
。
[0006]为了达到上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种生物填料，包括以下重量份的组分：氢氧化铁
‑
腐殖酸络合物纳米颗粒5‑
10
份
、
环糊精2‑
10
份
、
硅藻土5份
、
生物炭5‑
20
份
、
具有贯穿孔的陶粒
20
‑
35
份
、
硅酸盐
20
‑
30
份；还包括氢氧化钙和
/
或钙盐，所述氢氧化钙和
/
或钙盐中的钙元素为
0.035
‑
0.090
重量份
。
[0007]所述生物填料利用具有贯穿孔的陶粒，一方面储存大量营养物质，可以在运行中缓慢释放微生物生长所需养分；另一方面提供硬质骨架，释放营养物质后仍有较高的机械强度，可以避免有机填料或混合填料塌陷导致的断流
、
局部厌氧等问题
。
[0008]所述生物填料利用氢氧化铁
‑
腐殖酸络合物纳米颗粒来提供纳米铁，相比常规的铁红，纳米铁比表面更大，能提供更多的活性接触位点，催化活性更强；另外，腐殖酸能促进
Fe
2+/3+
作为电子供
/
受体参与氧化还原反应，使
Fe
表现出更强的催化活性，同时在微生物及酸碱作用下，所述生物填料可将
Fe
与腐殖酸缓慢释放到溶液体系中，在填料表面及循环液中形成腐殖酸
‑
铁催化体系，有效促进微生物机体的氧化还原反应；腐殖酸
‑
铁催化体系还
可吸收
H2S、VOCs(
挥发性有机物
)
等降解过程中产生的
O2‑
·
、HO
·
等活性氧
(ROS)
，缓解其导致的氧化胁迫作用，提升微生物的净化效能
。
氢氧化铁
‑
腐殖酸络合物不易流失，确保生物填料具有稳定的铁
‑
腐殖酸催化体系
。
[0009]所述生物填料能缓慢释放营养物质，长期维持菌种生长微环境，强化生化反应，而且制备方法简单，便于工艺生产和应用
。
[0010]优选地，所述氢氧化铁
‑
腐殖酸络合物纳米颗粒的平均粒径为5～
100nm。
[0011]优选地，所述氢氧化铁
‑
腐殖酸络合物纳米颗粒中，氢氧化铁和腐殖酸的质量比为1：2～2：
1。
氢氧化铁和腐殖酸的质量比过大，会导致腐殖酸负载量过低，填料长效性较差；氢氧化铁和腐殖酸的质量比过小，会导致大量腐殖酸未被固定在氢氧化铁表面而容易流失；而当氢氧化铁和腐殖酸的质量比在上述范围内时，腐殖酸可以通过络合作用固定在氢氧化铁表面，并且具有较高负载量，使生物填料具备更好的缓释性能
、
长期使用性能
。
[0012]优选地，所述具有贯穿孔的陶粒满足
(Ⅰ)
‑
(Ⅱ)
条件中的至少一条：
[0013](Ⅰ)
所述具有贯穿孔的陶粒中的贯穿孔平均孔径为
0.5
～
5.0mm
；
[0014](Ⅱ)
所述具有贯穿孔的陶粒的孔隙率为
70
‑
85
％
。
[0015]贯穿孔的直径过大，会导致填料机械强度不足而容易破碎，同时氢氧化铁和腐殖酸的络合物易流失而影响性能；贯穿孔的直径过小，会导致氢氧化铁和腐殖酸的络合物难以负载而且负载量低；而当贯穿孔的宽度在上述范围内时，填料机械强度良好，氢氧化铁和腐殖酸的络合物容易负载且负载量稳定，填料的缓释性能和长期使用性能较优
。
[0016]陶粒的孔隙率过大，会导致填料持水能力较差，且过流废气与填料及生物膜接触不充分，不利于污染物的去除；陶粒的孔隙率过小，会导致废气过流阻力过大而易堵塞，同时微生物不易挂膜，影响处理效果；而当陶粒的孔隙率在上述范围内时，填料持水能力好
、
生物附着性强
、
不易堵塞，有利于废气的高效处理
。
[0017]优选地，所述环糊精为
α
‑
环糊精
、
β
‑
环糊精
、
γ
‑
环糊精中的至少一种
。
进一步优选地，所述环糊精为
β
‑
环糊精
。
[0018]环糊精分子具有中空立体环状结构，其中
α
‑
环糊精分子空洞较小，只能包接较小分子物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种生物填料，其特征在于，包括以下重量份的组分：氢氧化铁
‑
腐殖酸络合物纳米颗粒5‑
10
份
、
环糊精2‑
10
份
、
硅藻土5份
、
生物炭5‑
20
份
、
具有贯穿孔的陶粒
20
‑
35
份
、
硅酸盐
20
‑
30
份；还包括氢氧化钙
、
钙盐中的至少一种，氢氧化钙和钙盐中钙元素总量为
0.035
‑
0.090
重量份
。2.
如权利要求1所述的生物填料，其特征在于，所述氢氧化铁
‑
腐殖酸络合物纳米颗粒的平均粒径为5～
100nm
，所含氢氧化铁与腐殖酸的质量比为1：2～2：
1。3.
如权利要求1所述的生物填料，其特征在于，所述具有贯穿孔的陶粒满足
(Ⅰ)
‑
(Ⅱ)
条件中的至少一条：
(Ⅰ)
所述具有贯穿孔的陶粒中贯穿孔的平均孔径为
0.5
～
5.0mm
；
(Ⅱ)
所述具有贯穿孔的陶粒的孔隙率为
70
‑
85
％
。4.
如权利要求1所述的生物填料，其特征在于，所述环糊精为
α
‑
环糊精
、
β
‑
环糊精
、
γ
‑
环糊精中的至少一种；优选的，所述环糊精为
β
‑
环糊精
。5.
如权利要求1‑4任一项所述的生物填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
将骨料
、
水和植物纤维混合均匀，造粒，风干，加热烧制，降温退火，得到具有贯穿孔的陶粒；
(2)
将可溶性三价铁盐溶于水中得到铁盐溶液，将所述铁盐溶液于
80
‑
95℃
温度下保温，并加入氨
‑
乙醇
‑
水溶液，再边搅拌边加入腐殖酸溶液，然后继续保温，冷却，过滤，洗涤，干燥，得到黑色沉淀，即得氢氧化铁
‑
腐殖酸络合物纳米颗粒；
(3)
将环糊精加入水中，搅拌至完全溶解，然后加入氧化钙，继续搅拌至全部溶解，得到溶胶
A
；
(4)
将步骤
(2)
所得氢氧化铁
‑
腐殖酸络合物纳米颗粒
、
硅藻土
、
生物炭和硅酸盐混合均匀，得到粉料；
(5)
将步骤
(2)
所得氢氧化铁
‑
腐殖酸络合物纳米颗粒分散于水中，得到溶胶
B
；
(6)
将步骤
(1)
所得具有贯穿孔的陶粒置于步骤
(5)
所得溶胶
B
中浸泡，风干后再置于步骤
(3)
所得溶胶
A
中浸泡，然后置于造粒机中匀速转动，将步骤
(4)
所得粉料多次均匀撒入造粒机中，每次撒粉料前喷洒溶胶
A
，造粒得到所述生物填料
。6.
如权利要求5所述的生物填料的制备方法，其特征在于，所述骨料包括以下重量份的组分：污泥
30
‑
40
份，粉煤灰
30
‑
40
份，磷矿5‑
10
份，黏土矿5‑
10
份，氢氧化镁1‑5份，硼酸盐
0.1
‑1份，氢氧化铜
0.1
‑2份，钼酸盐
0.1
‑1份，菱钴矿
0.1
‑1份
。7.
如权利要求5所述的生物填料的制备方法，其特征在于，步骤
(2)
中所用铁盐溶液
、
氨
‑
乙醇
‑
水溶液
、
腐殖酸溶液的体积比为
10
：1：2‑
10
，所述铁盐溶液中可溶性三价铁盐的质量浓度为1‑5％，所述氨
‑
乙醇
‑
水溶液中一水合氨
、
乙醇
、
水的质量比为5‑
20
：
30
：
50
‑
65
，所述腐殖酸溶液中腐殖酸的质量浓度为1‑5％，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎智贤，宋旭，陈志平，郑理慎，
申请(专利权)人：广东省南方环保生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：