CN107597058B - 一种有效清除活性炭湿式空气再生***结垢的方法 - Google Patents

一种有效清除活性炭湿式空气再生***结垢的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及固体废弃物处理技术领域，具体为一种有效清除活性炭湿式空气再生***(WAR***)结垢的方法，以克服现有技术中WAR***中换热和加热部分结垢严重且难以清洗等问题。本发明根据混合炭泥在WAR***结垢的特点，混合炭泥加入调质剂，使得混合炭泥在WAR***结垢由永久硬度转化为暂时硬度，后续采用清洗剂予以清除，避免WAR***结垢后无法清除。本发明具有处理效果好、流程简单、处理成本低等优点，有效提高企业PACT+WAR***运行效率，具有较好的经济和环境前景。

Description

一种有效清除活性炭湿式空气再生***结垢的方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理技术领域，具体为一种有效清除活性炭湿式空气再生***(WAR***)结垢的方法。
背景技术
西门子公司的粉末活性炭技术(PACT)和活性炭湿式空气再生技术(WAR)组合工艺是在常规活性污泥法污水处理***中添加活性炭，通过活性炭吸附有机物的特性，促进难降解物质的吸附与降解。PACT***中吸附了污染物和活性污泥的混合炭泥被送入WAR***，在温度为243℃、压力为6.2MPa条件下，可将活性炭吸附的有机物和附着的生化污泥氧化成无机物或易降解有机物，而活性炭不被氧化并恢复活性，重返PACT***使用。该技术对化学需氧量(COD)有较强的脱除功能，已应用于石化、化工等行业污水处理***之中。
目前，PACT+WAR技术在我国已有建设投用，但是都存在着WAR***中换热和加热部分结垢严重的问题。WAR***中结垢的主要成分为硫酸钙，还有碳酸钙、少量有机物和其他物质，难以清除。WAR***中形成结垢的离子，如Ca2+、SO42-等离子，绝大部分来自于PACT混合炭泥的菌胶团，采用常规压滤方式无法将结垢离子去除。目前，尚无防止WAR***结垢的有效对策，存在着WAR***化学清洗次数频繁、除垢效果差、除垢费用高等问题，严重影响了WAR***正常运行以及PACT***的处理效果。因此，如何有效解决WAR***结垢问题是相关企业急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种有效清除湿式空气再生***结垢的方法，解决现有技术中WAR***中换热和加热部分严重结垢而无法清除的问题。本发明技术方案为向进入WAR***的混合炭泥加入调质剂，将混合炭泥由永久硬度转化为暂时硬度，后续采用清洗剂予以清除，从而达到WAR***结垢后彻底清除的目的。
一种有效清除湿式空气再生***结垢的方法，包括以下四个步骤：
(1)加入调质剂
向混合炭泥中加入调质剂，与混合炭泥进行充分搅拌均质混合；
(2)WAR***运行
将加入调质剂后的混合炭泥泵入WAR***中，经换热器、加热器后进入反应器内进行湿式氧化处理；
(3)结垢清洗
WAR***停止泵入混合炭泥后，排空WAR***中所有的混合炭泥并用清水充分冲洗，然后用清洗剂进行结垢清洗，除垢清洗过程结束后，将WAR***中的清洗液排出，并用清水进行彻底冲洗；
(4)WAR***下一个周期运行
当WAR***结垢清洗过程结束后，再运行WAR***，进行下一个WAR***运行周期。
在上述方案的基础上，步骤(1)中所述调质剂为强碱溶液与碳酸盐溶液的混合溶液。
在上述方案的基础上，所述强碱溶液为NaOH溶液或KOH溶液，配制浓度为30％(质量分数)，混合炭泥中加入量范围为2～4L/m3，优选范围为2.5～3.5L/m3。
在上述方案的基础上，所述碳酸盐溶液为Na2CO3溶液或K2CO3溶液，配制浓度为10％(质量分数)，混合炭泥中加入量范围为6.5～8.5L/m3，优选范围为7～8L/m3。
在上述方案的基础上，步骤(1)中加入调质剂后混合炭泥的pH值范围为9.5～10.8，优选范围为9.8～10.5。
在上述方案的基础上，WAR***运行96h后，停止泵入混合炭泥。
在上述方案的基础上，步骤(3)中所述清洗剂为浓度为5％(质量分数)的稀硝酸溶液。
在上述方案的基础上，步骤(3)中采用低压蒸汽将清洗剂加热至75～95℃，优选范围为80～90℃。
在上述方案的基础上，步骤(3)中除垢清洗过程为：使用加热后的清洗剂进行正洗和反洗间隔循环清洗，正洗2次，每次2h，反洗2次，每次2h，而后继续正洗循环；每次清洗总时间为12～18h。
在上述方案的基础上，所述正洗为按换热器→加热器→反应器顺序进行清洗，所述反洗为按反应器→加热器→换热器顺序进行清洗。
本发明的有益效果是：
本发明根据混合炭泥在WAR***结垢的特点，在混合炭泥中加入调质剂，使得混合炭泥在WAR***结垢由永久硬度转化为暂时硬度，后续采用清洗剂予以清除，避免WAR***结垢后无法清除。
本发明具有处理效果好、流程简单、处理成本低等优点，能够有效降解决WAR***结垢后难以清除的问题，提高企业PACT+WAR***的运行效率，具有较好的经济和环境前景。
具体实施方式
本发明所述的一种有效清除WAR***结垢的实施方案如下：调质剂为强碱溶液与碳酸盐溶液的混合溶液。强碱溶液为NaOH溶液或KOH溶液，配制浓度为30％，混合炭泥中加入量范围为2～4L/m3，优选范围为2.5～3.5L/m3；碳酸盐溶液为Na2CO3溶液或K2CO3溶液，配制浓度为10％，混合炭泥中加入量为6.5～8.5L/m3，优选范围为7～8L/m3。
一种有效清除湿式空气再生***结垢的方法，使用上述调质剂，包括以下四个步骤：
(1)向混合炭泥中加入调质剂，与混合炭泥进行充分搅拌均质混合。加入调质剂后混合炭泥pH值范围为9.5～10.8，优选范围为9.8～10.5。
(2)WAR***运行
将加入调质剂后的混合炭泥泵入WAR***中，经换热器、加热器后进入反应器内进行湿式氧化处理。WAR***运行96h后，停止泵入混合炭泥。
(3)结垢清洗
WAR***停止泵入混合炭泥后，排空WAR***中所有的混合炭泥并用清水充分冲洗。将配制浓度为5％稀硝酸溶液作为清洗剂，并采用低压蒸汽将清洗剂加热至75～95℃，优选范围为80～90℃。除垢清洗过程为：使用加热后的清洗剂进行正洗和反洗间隔循环清洗，正洗2次，每次2h，反洗2次，每次2h，而后继续正洗循环，每次清洗总时间为12～18h。除垢清洗过程结束后，将WAR***中清洗液排出并用清水进行彻底冲洗。
(4)WAR***下一个周期运行
当WAR***结垢清洗过程结束后再运行WAR***，进行下一个WAR***运行周期，即为重复步骤(1)至步骤(3)的操作步骤。以此反复。
实施例1
混合炭泥特性：某石油化工企业的PACT生化处理工艺外排再生混合炭泥，其炭泥指标为：混合悬浮固体浓度(MLSS)为81.5g/L，混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)为64.1g/L，干基炭泥中Ca含量为3.7％，S含量为1.3％；上清液指标为：COD为21mg/L，Ca2+为86.3mg/L，SO4 2-为158.4mg/L。
上述炭泥处理实施步骤如下：
(1)向混合炭泥中加入调质剂，与混合炭泥进行充分搅拌均质混合。调质剂为NaOH溶液与Na2CO3溶液的混合溶液。NaOH配制浓度为30％，混合炭泥中加入量为2.5L/m3；Na2CO3配制浓度为10％，混合炭泥中加入量为7L/m3。加入调质剂后混合炭泥pH值为9.5。
(2)将步骤(1)中加入调质剂后的混合炭泥泵入WAR***，经换热器、加热器后进入反应器内进行湿式氧化处理。WAR***运行96h后，停止泵入混合炭泥。
(3)步骤(2)中工况状态下，排空WAR***中所有混合炭泥并用清水充分冲洗。将配制浓度为5％稀硝酸溶液作为清洗剂，并采用低压蒸汽将清洗剂加热至80℃。除垢清洗过程为：使用加热后的清洗剂进行正洗和反洗间隔循环清洗，正洗2次，每次2h，反洗2次，每次2h，而后继续正洗循环，每次酸洗总时间为16h。除垢清洗过程结束后，将WAR***中清洗液排出并用清水进行彻底冲洗。
(4)步骤(3)当WAR***结垢清洗过程结束后进行下一个WAR***运行周期，即为重复步骤(1)至步骤(3)的操作步骤。以此反复。
按本实例方案，经WAR***工业验证，加入调质剂后WAR***结垢速率为＜0.5mm/d，垢样较为松软易于清洗去除，采用上述方案清洗后WAR***没垢样残留。而未加入调质剂时，结垢速率＞1mm/d，垢样清洗效率较低。
实施例2
混合炭泥特性：某石油化工企业的PACT生化处理工艺外排再生混合炭泥，其炭泥指标为：MLSS为81.5g/L，MLVSS为64.1g/L，干基炭泥中Ca含量为3.7％，S含量为1.3％；上清液指标为：COD为21mg/L，Ca2+为86.3mg/L，SO4 2-为158.4mg/L。
上述炭泥处理实施步骤如下：
(1)向混合炭泥中加入调质剂，与混合炭泥进行充分搅拌均质混合。调质剂为KOH溶液与K2CO3溶液的混合溶液。KOH配制浓度为30％，混合炭泥中加入量为3.5L/m3；K2CO3配制浓度为10％，混合炭泥中加入量为8L/m3。加入调质剂后混合炭泥pH值为9.8。
(2)将步骤(1)中加入调质剂后的混合炭泥泵入WAR***，经换热器、加热器后进入反应器内进行湿式氧化处理。WAR***运行96h后，停止泵入混合炭泥。
(3)步骤(2)中工况状态下，排空WAR***中所有混合炭泥并用清水充分冲洗。将配制浓度为5％稀硝酸溶液作为清洗剂，并采用低压蒸汽将清洗剂加热至75℃。除垢清洗过程为：使用加热后的清洗剂进行正洗和反洗间隔循环清洗，正洗2次，每次2h，反洗2次，每次2h，而后继续正洗循环，每次酸洗总时间为14h。除垢清洗过程结束后，将WAR***中清洗液排出并用清水进行彻底冲洗。
(4)步骤(3)当WAR***结垢清洗过程结束后进行下一个WAR***运行周期，即为重复步骤(1)至步骤(3)的操作步骤。以此反复。
按本实例方案，经WAR***工业验证，加入调质剂后WAR***结垢速率为＜0.5mm/d，垢样较为松软易于清洗去除，采用上述方案清洗后WAR***没垢样残留。而未加入调质剂时，结垢速率＞1mm/d，垢样清洗效率较低。
实施例3
混合炭泥特性：某石油化工企业的PACT生化处理工艺外排再生混合炭泥，其炭泥指标为：MLSS为81.5g/L，MLVSS为64.1g/L，干基炭泥中Ca含量为3.7％，S含量为1.3％；上清液指标为：COD为21mg/L，Ca2+为86.3mg/L，SO4 2-为158.4mg/L。
上述炭泥处理实施步骤如下：
(1)向混合炭泥中加入调质剂，与混合炭泥进行充分搅拌均质混合。调质剂为NaOH溶液与Na2CO3溶液的混合溶液。NaOH配制浓度为30％，混合炭泥中加入量为4L/m3；Na2CO3配制浓度为10％，混合炭泥中加入量为7.5L/m3。加入调质剂后混合炭泥pH值为10.5。
(2)将步骤(1)中加入调质剂后的混合炭泥泵入WAR***，经换热器、加热器后进入反应器内进行湿式氧化处理。WAR***运行96h后，停止泵入混合炭泥。
(3)步骤(2)中工况状态下，排空WAR***中所有混合炭泥并用清水充分冲洗。将配制浓度为5％稀硝酸溶液作为清洗剂，并采用低压蒸汽将清洗剂加热至95℃。除垢清洗过程为：使用加热后的清洗剂进行正洗和反洗间隔循环清洗，正洗2次，每次2h，反洗2次，每次2h，而后继续正洗循环，每次酸洗总时间为12h。除垢清洗过程结束后，将WAR***中清洗液排出并用清水进行彻底冲洗。
(4)步骤(3)当WAR***结垢清洗过程结束后进行下一个WAR***运行周期，即为重复步骤(1)至步骤(3)的操作步骤。以此反复。
按本实例方案，经WAR***工业验证，加入调质剂后WAR***结垢速率为＜0.5mm/d，垢样较为松软易于清洗去除，采用上述方案清洗后WAR***没垢样残留。而未加入调质剂时，结垢速率＞1mm/d，垢样清洗效率较低。
实施例4
混合炭泥特性：某石油化工企业的PACT生化处理工艺外排再生混合炭泥，其炭泥指标为：MLSS为81.5g/L，MLVSS为64.1g/L，干基炭泥中Ca含量为3.7％，S含量为1.3％；上清液指标为：COD为21mg/L，Ca2+为86.3mg/L，SO4 2-为158.4mg/L。
上述炭泥处理实施步骤如下：
(1)向混合炭泥中加入调质剂，与混合炭泥进行充分搅拌均质混合。调质剂为NaOH溶液与Na2CO3溶液的混合溶液。NaOH配制浓度为30％，混合炭泥中加入量为4L/m3；Na2CO3配制浓度为10％，混合炭泥中加入量为8.5L/m3。加入调质剂后混合炭泥pH值为10.8。
(2)将步骤(1)中加入调质剂后的混合炭泥泵入WAR***，经换热器、加热器后进入反应器内进行湿式氧化处理。WAR***运行96h后，停止泵入混合炭泥。
(3)步骤(2)中工况状态下，排空WAR***中所有混合炭泥并用清水充分冲洗。将配制浓度为5％稀硝酸溶液作为清洗剂，并采用低压蒸汽将清洗剂加热至90℃。除垢清洗过程为：使用加热后的清洗剂进行正洗和反洗间隔循环清洗，正洗2次，每次2h，反洗2次，每次2h，而后继续正洗循环，每次酸洗总时间为14h。除垢清洗过程结束后，将WAR***中清洗液排出并用清水进行彻底冲洗。
(4)步骤(3)当WAR***结垢清洗过程结束后进行下一个WAR***运行周期，即为重复步骤(1)至步骤(3)的操作步骤。以此反复。
按本实例方案，经WAR***工业验证，加入调质剂后WAR***结垢速率为＜0.5mm/d，垢样较为松软易于清洗去除，采用上述方案清洗后WAR***没垢样残留。而未加入调质剂时，结垢速率＞1mm/d，垢样清洗效率较低。
实施例5
混合炭泥特性：某石油化工企业的PACT生化处理工艺外排再生混合炭泥，其炭泥指标为：MLSS为81.5g/L，MLVSS为64.1g/L，干基炭泥中Ca含量为3.7％，S含量为1.3％；上清液指标为：COD为21mg/L，Ca2+为86.3mg/L，SO4 2-为158.4mg/L。
上述炭泥处理实施步骤如下：
(1)向混合炭泥中加入调质剂，与混合炭泥进行充分搅拌均质混合。调质剂为KOH溶液与Na2CO3溶液的混合溶液。KOH配制浓度为30％，混合炭泥中加入量为3.5L/m3；Na2CO3配制浓度为10％，混合炭泥中加入量为6.5L/m3。加入调质剂后混合炭泥pH值为10。
(2)将步骤(1)中加入调质剂后的混合炭泥泵入WAR***，经换热器、加热器后进入反应器内进行湿式氧化处理。WAR***运行96h后，停止泵入混合炭泥。
(3)步骤(2)中工况状态下，排空WAR***中所有混合炭泥并用清水充分冲洗。将配制浓度为5％稀硝酸溶液作为清洗剂，并采用低压蒸汽将清洗剂加热至85℃。除垢清洗过程为：使用加热后的清洗剂进行正洗和反洗间隔循环清洗，正洗2次，每次2h，反洗2次，每次2h，而后继续正洗循环，每次酸洗总时间为18h。除垢清洗过程结束后，将WAR***中清洗液排出并用清水进行彻底冲洗。
(4)步骤(3)当WAR***结垢清洗过程结束后进行下一个WAR***运行周期，即为重复步骤(1)至步骤(3)的操作步骤。以此反复。
按本实施例方案，经WAR***工业验证，加入调质剂后WAR***结垢速率为＜0.5mm/d，垢样较为松软易于清洗去除，采用上述方案清洗后WAR***没垢样残留。而未加入调质剂时，结垢速率＞1mm/d，垢样清洗效率较低。
实施例6
混合炭泥特性：某石油化工企业的PACT生化处理工艺外排再生混合炭泥，其炭泥指标为：MLSS为81.5g/L，MLVSS为64.1g/L，干基炭泥中Ca含量为3.7％，S含量为1.3％；上清液指标为：COD为21mg/L，Ca2+为86.3mg/L，SO4 2-为158.4mg/L。
上述炭泥处理实施步骤如下：
(1)向混合炭泥中加入调质剂，与混合炭泥进行充分搅拌均质混合。调质剂为NaOH溶液与K2CO3溶液的混合溶液。NaOH配制浓度为30％，混合炭泥中加入量为2L/m3；K2CO3配制浓度为10％，混合炭泥中加入量为7L/m3。加入调质剂后混合炭泥pH值为9.5。
(2)将步骤(1)中加入调质剂后的混合炭泥泵入WAR***，经换热器、加热器后进入反应器内进行湿式氧化处理。WAR***运行96h后，停止泵入混合炭泥。
(3)步骤(2)中工况状态下，排空WAR***中所有混合炭泥并用清水充分冲洗。将配制浓度为5％稀硝酸溶液作为清洗剂，并采用低压蒸汽将清洗剂加热至95℃。除垢清洗过程为：使用加热后的清洗剂进行正洗和反洗间隔循环清洗，正洗2次，每次2h，反洗2次，每次2h，而后继续正洗循环，每次酸洗总时间为16h。除垢清洗过程结束后，将WAR***中清洗液排出并用清水进行彻底冲洗。
(4)步骤(3)当WAR***结垢清洗过程结束后进行下一个WAR***运行周期，即为重复步骤(1)至步骤(3)的操作步骤。以此反复。
按本实施例方案，经WAR***工业验证，加入调质剂后WAR***结垢速率为＜0.5mm/d，垢样较为松软易于清洗去除，采用上述方案清洗后WAR***没垢样残留。而未加入调质剂时，结垢速率＞1mm/d，垢样清洗效率较低。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种有效清除湿式空气再生***结垢的方法，其特征在于，包括以下四个步骤：
(1)向混合炭泥中加入调质剂，与混合炭泥进行充分搅拌均质混合；
(2)将加入调质剂后的混合炭泥泵入WAR***中，经换热器、加热器后进入反应器内进行湿式氧化处理；
(3)WAR***停止泵入混合炭泥后，排空WAR***中所有的混合炭泥并用清水充分冲洗，然后用清洗剂进行结垢清洗，除垢清洗过程结束后，将WAR***中的清洗液排出，并用清水进行彻底冲洗；
(4)当WAR***结垢清洗过程结束后，再运行WAR***，进行下一个WAR***运行周期；
步骤(1)中所述调质剂为强碱溶液与碳酸盐溶液的混合溶液；
所述强碱溶液为NaOH溶液或KOH溶液，配制溶液的质量分数为30％，混合炭泥中加入量范围为2～4L/m3；
所述碳酸盐溶液为Na2CO3溶液或K2CO3溶液，配制溶液的质量分数为10％，混合炭泥中加入量范围为6.5～8.5L/m3。
2.如权利要求1所述的一种有效清除湿式空气再生***结垢的方法，其特征在于，步骤(1)中加入调质剂后混合炭泥的pH值范围为9.5～10.8。
3.如权利要求1所述的一种有效清除湿式空气再生***结垢的方法，其特征在于，所述WAR***运行96h后，停止泵入混合炭泥。
4.如权利要求1所述的一种有效清除湿式空气再生***结垢的方法，其特征在于，步骤(3)中所述清洗剂为质量分数为5％的稀硝酸溶液。
5.如权利要求1所述的一种有效清除湿式空气再生***结垢的方法，其特征在于，步骤(3)中采用低压蒸汽将清洗剂加热至75～95℃。
6.如权利要求1所述的一种有效清除湿式空气再生***结垢的方法，其特征在于，步骤(3)中除垢清洗过程为：使用加热后的清洗剂进行正洗和反洗间隔循环清洗，正洗2次，每次2h，反洗2次，每次2h，而后继续正洗循环；每次清洗总时间为12～18h。
7.如权利要求6所述的一种有效清除湿式空气再生***结垢的方法，其特征在于，所述正洗为按换热器→加热器→反应器顺序进行清洗，所述反洗为按反应器→加热器→换热器顺序进行清洗。
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