【初步设计】【设备选型】【污水处理生化设备（生物填料）】一种包埋微生物复合填料的制备及生物脱硝性能评价

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概述：采用包埋固定法制备出一种复合生物填料，测其各项理化性质，并以 NOx 废气验证其生物脱硝性能。填料主要由碳酸钙、牛粪堆肥腐殖质、轻质珍珠岩、网状纤维及脱硝功能微生物等复合而成，粒径φ12 × 20 mm，自然堆积密度 471 kg• m-3，持水量 49%，比表面积 3.91 m2• g-1， pH 10.5 ± 0.2； 填料长期在潮湿环境中保持良好的粘结强度、 营养缓释及 pH 缓冲能力。 初期复合填料中脱硝微生物数量达 5.3 × 105 CFU• g-1，随着实验运行微生物数量呈几何级增长，运行 60d 后达到 8.6×108 CFU• g-1； 停运 30d，重启后净化效率基本不变。 脱硝过程中微生物起主要作用， 当进气负荷低于 1 878 mg• m-3• h-1，停留时间为 14.47 s， NOx 净化率达 93.15%。

       生物法是目前处理恶臭气体最常用的技术之一， 尤其对那些低浓度、大气量的可生化性有机物。填料是微生物附着生长、物质传递的载体，并提供适宜微生物生长的微环境，是生物除臭过程的核心组件。常用除臭填料分为天然、人工合成两类。堆肥、玉米芯等是较好的天然材料，但运行一段时间后，易压实、破碎，导致压降升高，气流分布不均，去除效率降低，同时填料易腐解，需 1～3 年更换一次，给工业应用带来极大不便。近年来，合成填料迅速发展，如拉西环、聚氨酯泡沫塑料等得到实践应用。这类填料质轻、强度高、耐用性强；但生产成本高，且不能为微生物提供营养物质，限制了这类填料的广泛应用。复合填料具有机械强度高、 pH 缓冲性能好且包含营养物质等优点，成为当前研究的热点。 E.Dumont 等利用 CaCO3、 有机黏结剂、磷酸脲等复合制得颗粒填料，该填料具备营养源和 pH 缓冲性能，对 H2S 的去除性能优于对比填料松树皮、熔岩，但养分易浸出，缺乏缓释性。 Wu-Chung Chan 等采用聚乙烯醇、硝化纤维、 KNO3 等复合出多孔球形填料， 其具备营养且 pH 缓释性好，对醋酸正丁酯有较好的去除效率。国内陈建孟等、李顺义等以及张永奎等在新型复合填料方面做了大量研究，克服了传统填料的部分缺陷。但已有的复合填料自身并不携带微生物，在运行初期需经过较长时间的驯化挂膜阶段， 延长了生物塔的启动时间、增加了系统操作复杂性。基于以上背景，本研究采用低水溶性堆肥腐殖质作为微生物营养源， CaCO3 为 pH 缓冲剂，轻质珍珠岩及立体网状纤维作填料骨架； 用粘合剂将营养源、 pH 缓冲剂、接种有功能微生物的菌剂载体等粘合在一起， 形成适宜微生物生长的微环境作为菌源，采用包埋固定技术，通过平膜挤压造粒法制得包埋微生物的柱状填料， 以期获得携带大量脱硝功能微生物的复合填料。 该填料可以省去生物塔运行前期的接种挂膜阶段， 从而缩短生物塔的启动时间。         

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