CN103752296B - 一种用于粉末活性炭再生的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于粉末活性炭再生的装置及方法，装置包括炉体，炉体设置有可开合的炉门，炉体内部为内空型炉膛，在炉膛的四壁及顶部周围设置有保温层，保温层上均镶嵌有电热丝；其特征在于：装置还包括抽风排气及尾气燃烧处理***、进气阀、支架结构、抽屉型盒体和出气阀；支架结构固定安装在炉膛内，抽屉型盒体可拆卸地安装在支架结构上；抽风排气及尾气燃烧处理***固定安装在炉体顶部，进气阀固定安装在炉体顶部，出气阀固定安装在炉体底部。相对与现有技术，本发明可以大大提高再生处理效率，节约能耗和时间，且操作简单易行。
Description
技术领域
本发明属于工业设备及工艺领域，涉及一种用于粉末活性炭再生的装置及方法，具体涉及一种用于处理工业废水失活后的粉末活性炭再生的装置及方法。
背景技术
活性炭具有高度发达的空隙结构和客观的比表面积，且对多种分子具有极强的吸附能力，是一种优良的吸附剂，目前在城市污水、工业废水深度处理和污染水源净化方面的应用非常广泛。而用过的活性炭若不进行回收不仅是一种资源浪费，并且会对环境造成二次污染，因此，从经济和环保的角度考虑，活性炭的再生具有重要意义。
目前活性炭再生方法主要有超声波再生法、电化学再生法、超临流体再生法、溶剂再生法、湿试氧化再生法、热再生法、生物再生法、旁热型再生法等。其中以热再生法效果最佳，几乎可以分解所有的有机物。目前国内外有多重热再生方法及装置，但仍存在的不足之处：活化温度一般高于800℃，能耗较高；炭损失率较大，在5％～16％之间；再生时产生的尾气会对环境造成二次污染；整体运行成本较高，经济效益低；同时，活性炭的再生千篇一律的要求完全活化至全新活性炭的标准，很少有活性炭的再生只针对某一个或几个应用领域，从而忽略某些活性炭的不重要的评价要求，增加了活性炭再生的运行成本，降低了活性炭实际应用的经济效应。
所以，市场上迫切需要一种能应用于工业废水处理中的、具备良好的再次循环性、操作简单易行、再生能耗低、无二次污染、且一次性能进行大量活化的活性炭再生装置及方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，针对目前热再生活性炭操作复杂、能耗高等不足之处，提供一种操作简单易行、再生能耗低、无二次污染、且一次性能进行大量活化的活性炭再生装置及方法。该装置及方法再生的活性炭可良好的再次循环应用于工业废水处理中。
本发明的设置所采用的技术方案是：一种用于粉末活性炭再生的装置，包括炉体，所述的炉体设置有可开合的炉门，所述的炉体内部为内空型炉膛，在所述的炉膛的四壁及顶部周围设置有保温层，所述的保温层上均镶嵌有电热丝；其特征在于：所述的装置还包括抽风排气及尾气燃烧处理***、进气阀、支架结构、抽屉型盒体和出气阀；所述的支架结构固定安装在所述的炉膛内，所述的抽屉型盒体可拆卸地安装在所述的支架结构上；所述的抽风排气及尾气燃烧处理***固定安装在所述的炉体顶部，所述的进气阀固定安装在所述的炉体顶部，所述的出气阀固定安装在所述的炉体底部。
作为优选，所述的支架结构为层级支架结构，固定安装在所述的炉膛内，所述的抽屉型盒体不止一个，可拆卸地安装在所述的层级支架结构中的每一层内。
作为优选，所述的抽屉型盒体朝外设置有把手，便于人工装卸。
作为优选，所述的层级支架结构上下层的间距为50mm。
作为优选，所述的抽屉型盒体采用导热性能良好的不锈钢材质制作而成。
作为优选，所述的抽屉型盒体的占地面积为所述的炉膛平面面积的70％，这样可以保证活性炭在整个热再生过程保持受热均匀，避免出现局部再生不完全的可能性，且利于挥发性物质的挥发，且操作简单可行。
作为优选，所述的用于粉末活性炭再生的装置还设置有气体循环装置，所述的气体循环装置出气口与进气口分别与所述的进气阀和出气阀连接。
作为优选，所述的气体循环装置设置有水冷凝管路。
作为优选，所述的抽风排气及尾气燃烧处理***内部设置有导气管路、水冷凝管路、液态水收集器、气体收集器和点火装置。
本发明的方法所采用的技术方案是：一种利用用于粉末活性炭再生的装置进行粉末活性炭再生的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将处理完工业废水后的粉末活性炭进行过滤，使活性炭的含水率在60％以下；
步骤2：将过滤后的活性炭进行干燥；
步骤3：将干燥后的活性炭平铺于所述的抽屉型盒体内，安装在所述的支架结构上，进行首次加热，达到预定温度后进行保温处理；在保温过程中，挥发物质以水分为主，挥发物质通过所述的抽风排气及尾气燃烧处理***的导气管进入水冷凝管路，将挥发物质中的水蒸气冷凝成液态，液态水流入液态水收集器中，其他未冷凝的有机气体沿导气管进入气体收集器中，所述的气体收集器中的气体到一定压力后，压送至点火装置处，同时点火装置开始点火，有机气体在此处进行燃烧，避免了有害气体排入至环境中；
步骤4：将首次加热后的活性炭再次加热，该过程产生的挥发物质以有机气体为主，有机气体将在所述的抽风排气及尾气燃烧处理***中完全被燃烧；
步骤5：活性炭热再生完成后，通过所述的气体循环装置向所述的炉体内充入氮气，所述的炉体内温度冷却至200℃以下即可打开所述的炉体，待所述的炉体内温度冷却至室温，取出活性炭，取出后的活性炭即可重复应用于城市污水或工业废水的处理。
作为优选，步骤1中所述的将处理完工业废水后的粉末活性炭进行过滤，采用的是板框压滤机。
作为优选，步骤2中所述的将过滤后的活性炭进行干燥，采用的是回转式烘干机，干燥时间为4h。
作为优选，步骤3中所述的将干燥后的活性炭平铺于所述的抽屉型盒体内，活性炭厚度为10mm。
作为优选，步骤3中所述的首次加热到达的预定温度为250℃，保温时间为4h。
作为优选，步骤4中所述的将首次加热后的活性炭再次加热，其升温至600℃，保温时间为4h。
由于污水处理过程中，低污染的污水采用加药和高级氧化方法处理成本高，运行控制要求高，而采用活性炭物理吸附，具有较高的污染物去除效率及脱色效率，但吸附饱和的活性炭采用传统再生方法，需要温度高800℃以上，再生时间2天，尾气排放对环境造成二次污染，相对与现有技术，本发明可以大大提高再生处理效率，节约能耗和时间，且操作简单易行、且一次性能进行大量活性炭的活化。
附图说明
图1：本发明具体实施例的装置结构图。
具体实施方式
以下经结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
请见图1，本发明的装置所采用的技术方案是：一种用于粉末活性炭再生的装置，包括炉体5，炉体5设置有可开合的炉门，炉体5内部为内空型炉膛，在炉膛的四壁及顶部周围设置有保温层，保温层上均镶嵌有电热丝；装置还包括抽风排气及尾气燃烧处理***1、进气阀2、支架结构3、抽屉型盒体4和出气阀6；用于粉末活性炭再生的装置还设置有气体循环装置，气体循环装置出气口与进气口分别与进气阀2和出气阀6连接，气体循环装置设置有水冷凝管路；抽风排气及尾气燃烧处理***1内部设置有导气管路、水冷凝管路、液态水收集器、气体收集器和点火装置；支架结构3固定安装在炉膛内，支架结构3为层级支架结构，层级支架结构上下层的间距为50mm，固定安装在炉膛内，抽屉型盒体4不止一个，抽屉型盒体4采用导热性能良好的不锈钢材质制作而成，抽屉型盒体4的占地面积为炉膛平面面积的70％，可拆卸地安装在层级支架结构中的每一层内；抽屉型盒体4朝外设置有把手，便于人工装卸；抽风排气及尾气燃烧处理***1固定安装在炉体5顶部，进气阀2固定安装在炉体5顶部，出气阀6固定安装在炉体5底部。
本实施例中的抽风排气及尾气燃烧处理***1，用于及时排出炉体1中产生的挥发性气体，尾端排出气体直接点火燃烧，防止某些有害气体直接排放至大气中。炉体1上装有一个进气阀和一个出气阀，便于气体的充入及循环，其外部循环管路用水冷凝。
本发明的方法所采用的技术方案是：一种利用用于粉末活性炭再生的装置进行粉末活性炭再生的方法，包括以下步骤：
步骤1：采用的是板框压滤机，将处理完工业废水后的粉末活性炭进行过滤，使活性炭的含水率在60％以下；
步骤2：采用是回转式烘干机，将过滤后的活性炭进行干燥，干燥时间为4h；
步骤3：将干燥后的活性炭平铺于抽屉型盒体4内，活性炭厚度保持为10mm，安装在支架结构3上，进行首次加热，达到预定温度后进行保温处理，预定温度为250℃，保温时间为4h；在保温过程中，挥发物质以水分为主，挥发物质通过抽风排气及尾气燃烧处理***1的导气管进入水冷凝管路，将挥发物质中的水蒸气冷凝成液态，液态水流入液态水收集器中，其他未冷凝的有机气体沿导气管进入气体收集器中，气体收集器中的气体到一定压力后，压送至点火装置处，同时点火装置开始点火，有机气体在此处进行燃烧，避免了有害气体排入至环境中；
步骤4：将首次加热后的活性炭再次加热，升温至600℃，保温时间为4h，该过程产生的挥发物质以有机气体为主，有机气体将在抽风排气及尾气燃烧处理***1中完全被燃烧；
步骤5：活性炭热再生完成后，通过气体循环装置向炉体5内充入氮气，炉体5内温度冷却至200℃以下即可打开炉体5，待炉体5内温度冷却至室温，取出活性炭，取出后的活性炭即可重复应用于城市污水或工业废水的处理。
本实施例取浙江某印染污水处理厂中水车间二沉池出水进行活性炭处理，将吸附饱和的活性炭采用板框压滤机进行过滤，使活性炭的含水率在60％以下。再将活性炭置于回转式烘干机中，进行干燥，时间4h。将干燥后的活性炭置于本装置中，升温至300℃，保温4h；再继续升温至600℃，保温4h。最后充入氮气冷却至200℃以下打开工业电炉，冷却至室温，此时活性炭的已完成再生。
本实施例仍然取浙江某印染污水处理厂中水车间二沉池出水，将再生活性炭与新活性炭进行废水处理效果的对比试验。结果见表1：
表1 再生活性炭处理废水的效果对比
从以上结果可以看出，在重复再生试验过程中，活性炭即使再生10次后，其对废水COD和色度的去除仍然很好，且与新活性炭处理废水效果几乎相同。
用发明再生的活性炭，可恢复至使用前的吸附活性，活性炭再生后的技术指标及与新活性炭使用效果的对比：
(1)活性炭损失率小于5％；
(2)每克活性炭吸附亚甲蓝值大于105mg，达到GB/T 13804.2-1999《木质净水用活性炭》二级品质量标准；
(3)再生活性炭处理废水后通过板框压滤的时间明显低于新活性炭处理废水后通过板框压滤的时间，节约了活性炭过滤的时间；
(4)再生活性炭对废水COD和色度的去除率与新活性炭对废水COD和色度的去除率相比：再生活性炭对COD去除效果为新活性炭处理效果的90％以上，再生活性炭对色度去除效果为新活性炭处理效果的98％以上。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1. 一种利用粉末活性炭再生的装置进行粉末活性炭再生的方法，所述的粉末活性炭再生的装置包括炉体（5），所述的炉体（5）设置有可开合的炉门，所述的炉体（5）内部为内空型炉膛，在所述的炉膛的四壁及顶部周围设置有保温层，所述的保温层上均镶嵌有电热丝；所述的装置还包括抽风排气及尾气燃烧处理***（1）、进气阀（2）、支架结构（3）、抽屉型盒体（4）和出气阀（6）；所述的支架结构（3）固定安装在所述的炉膛内，所述的抽屉型盒体（4）可拆卸地安装在所述的支架结构（3）上；所述的抽风排气及尾气燃烧处理***（1）固定安装在所述的炉体（5）顶部，所述的进气阀（2）固定安装在所述的炉体（5）顶部，所述的出气阀（6）固定安装在所述的炉体（5）底部；所述的抽风排气及尾气燃烧处理***（1）内部设置有导气管路、水冷凝管路、液态水收集器、气体收集器和点火装置；
其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将处理完工业废水后的粉末活性炭进行过滤，使活性炭的含水率在60%以下；
步骤2：将过滤后的活性炭进行干燥；
步骤3：将干燥后的活性炭平铺于所述的抽屉型盒体（4）内，安装在所述的支架结构（3）上，进行首次加热，达到预定温度后进行保温处理；在保温过程中，挥发物质以水分为主，挥发物质通过所述的抽风排气及尾气燃烧处理***（1）的导气管进入水冷凝管路，将挥发物质中的水蒸气冷凝成液态，液态水流入液态水收集器中，其他未冷凝的有机气体沿导气管进入气体收集器中，所述的气体收集器中的气体到一定压力后，压送至点火装置处，同时点火装置开始点火，有机气体在此处进行燃烧，避免了有害气体排入至环境中；
步骤4：将首次加热后的活性炭再次加热，该过程产生的挥发物质以有机气体为主，有机气体将在所述的抽风排气及尾气燃烧处理***（1）中完全被燃烧；
步骤5：活性炭热再生完成后，通过气体循环装置向所述的炉体（5）内充入氮气，所述的炉体（5）内温度冷却至200℃以下即可打开所述的炉体（5），待所述的炉体（5）内温度冷却至室温，取出活性炭，取出后的活性炭即可重复应用于城市污水或工业废水的处理。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的支架结构（3）为层级支架结构，固定安装在所述的炉膛内，所述的抽屉型盒体（4）不止一个，可拆卸地安装在所述的层级支架结构中的每一层内。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的抽屉型盒体（4）朝外设置有把手，便于人工装卸。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的层级支架结构上下层的间距为50 mm。
5. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的抽屉型盒体（4）采用导热性能良好的不锈钢材质制作而成。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的抽屉型盒体（4）的占地面积为所述的炉膛平面面积的70%。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的用于粉末活性炭再生的装置还设置有气体循环装置，所述的气体循环装置出气口与进气口分别与所述的进气阀（2）和出气阀（6）连接。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的气体循环装置设置有水冷凝管路。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1中所述的将处理完工业废水后的粉末活性炭进行过滤，采用的是板框压滤机。
10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2中所述的将过滤后的活性炭进行干燥，采用的是回转式烘干机，干燥时间为4h。
11. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3中所述的将干燥后的活性炭平铺于所述的抽屉型盒体（4）内，活性炭厚度为10mm。
12. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3中所述的首次加热到达的预定温度为250℃，保温时间为4 h。
13. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4中所述的将首次加热后的活性炭再次加热，其升温至600℃，保温时间为4 h。
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