CN103691396B - 一种利用微波进行粉末活性炭再生的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用微波进行粉末活性炭再生的系统及方法，系统包括物料容器、物料传送装置、物料装炉装置和微波再生装置；本发明所提供的粉末活性炭活化再生的方法，通过微波再生炉将干燥、炭化分解、活化一体化到该系统中，配套物料传送装置、物料装炉装置，减少了粉末活性炭装填过程中扬的炭黑。提高了再生效率，节约了能耗，降低了成本。

Description

一种利用微波进行粉末活性炭再生的系统及方法

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系统及方法，具体涉及一种利用微波进行粉末活性炭再生的系统及方法。

背景技术

活性炭是一种孔隙结构非常发达、比表面积极大、无毒无味的吸附材料，对分子吸附能力很强，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。

活性炭再生是指在不破坏活性炭原有结构的前提下，用物理或化学方法去除吸附于活性炭微孔的吸附质，恢复其吸附性能的过程。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、氧化再生法、热再生法、生物再生法等。但是，现存的活性炭再生方法存在以下不足：

（1）活性炭损失较大；

（2）再生后吸附能力会有明显下降；

（3）再生时产生的尾气会造成二次污染；

（4）再生条件苛刻，可实施性难度较大，成本费用较高，经济效益低。

所以，市场上迫切需要一种再生损失小、再生能耗低、无二次污染、操作简单易行、且一次性能进行大量活化的活性炭再生系统及方法。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提出了一种再生损失小、再生能耗低、无二次污染、操作简单易行、且一次性能进行大量活化的利用微波进行粉末活性炭再生的系统及方法。

本发明的系统所采用的技术方案是：一种利用微波进行粉末活性炭再生的系统，其特征在于：包括物料容器、物料传送装置、物料装炉装置和微波再生装置；

所述的物料传送装置包括受料斗、减速电机、螺旋输送轴、固定套管、橡胶管、出料口和第一移动支架，所述的固定套管套设在所述的螺旋输送轴上，所述的橡胶管一端与所述的螺旋输送轴连接，另一端设置有所述的出料口，所述的受料斗下料口与所述的螺旋输送轴连接，所述的减速电机的转轴与所述的螺旋输送轴连接，用于驱动所述的螺旋输送轴向所述的出料口送料，所述的固定套管安装在所述的第一移动支架上，所述的第一移动支架下部设置有行走轮，用于带动所述的物料传送装置移动；

所述的物料装炉装置包括圆柱滚轴、固定滚轴架、升降器和第二移动支架，所述的固定滚轴架内设置有圆柱滚轴，用于将所述的物料容器送入所述的微波再生装置内，所述的固定滚轴架安装在所述的升降器上，所述的升降器安装在所述的第二移动支架上，所述的第二移动支架下部设置有行走轮，用于带动所述的物料装炉装置移动；

所述的微波再生装置包括微波再生炉、输气管道、冷却循环水换热器、文丘里除尘器、储存气柜和点火器，所述的输气管道一端与所述的微波再生炉连接，另一端与所述的冷却循环水换热器入口连接，所述的冷却循环水换热器出口通过所述的文丘里除尘器与所述的储存气柜入口连接，所述的储存气柜出口与所述的点火器连接。

作为优选，所述的橡胶管为可弯曲内衬钢丝橡胶管。

作为优选，所述的升降器为脚踩液压升降器。

作为优选，所述的固定滚轴架边沿还设置有固定容器锁，用于移动所述的物料装炉装置时固定所述的物料容器。

作为优选，所述的物料容器为20L陶瓷容器。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种利用微波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：将吸附饱和的含水活性炭经所述的物料传送装置装填至所述的物料容器中；

步骤2：所述的物料容器经所述的物料装炉装置送入所述的微波再生炉内；

步骤3：所述的微波再生炉加热，所述的含水活性炭依次经过干燥、吸附污染物分解炭化、活性炭高温活化处理，产生的废气先经所述的冷却循环水换热器冷却，然后经所述的文丘里除尘器除尘后储存在所述的储存气柜气囊中，再经点所述的点火器点火燃烧；

步骤4：将装有再生后的粉末活性炭的物料容器经所述的物料装炉装置转入冷却室密闭冷却降温，冷却后的粉末活性炭由粉料泵吸入装入包装袋中，进行装包。

作为优选，步骤3中所述的含水活性炭依次经过干燥、吸附污染物分解炭化、活性炭高温活化处理，其干燥时温度控制在200℃，时间为1h，其活性炭高温活化处理温度为500℃。

在现有的技术中，由于粉末活性炭密度低，易随空气飘散，形成二次污染。本发明所提供的粉末活性炭活化再生的系统及方法，通过微波再生炉将干燥、炭化分解、活化一体化到该系统中，配套物料传送装置、物料装炉装置，减少了粉末活性炭装填过程中扬的炭黑。提高了再生效率，节约了能耗，降低了成本。

失活的粉末活性炭经过本方法处理后，吸附活性得到恢复，接近使用前的指标；粉末活性炭的再生后质量指标：

（1）粉末活性炭损失率低于15%；

（2）每克粉末活性炭吸附亚甲蓝值105mg，达到GB/T 13804.2-1999《木质净水用活性炭》二级品质量标准。

本发明的有益效果在于：

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，而采用粉末活性炭物理吸附，具有较高的污染物去除效率及脱色效率，但吸附饱和的粉末活性炭采用传统再生方法，需要温度高800℃以上、时间3天，废气污染重。采用本方法可以大大提高再生处理效率，节省能耗和时间，减低二次污染。

附图说明

图1：本发明实施例的物料传送装置结构图。

图2：本发明实施例的物料装炉装置结构图。

图3：本发明实施例的微波再生装置结构图。

具体实施方式

下面结合参考附图进一步描述本技术方案，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件，但该描述仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请见图1、图2和图3，本发明的系统所采用的技术方案是：一种利用微波进行粉末活性炭再生的系统，包括物料容器、物料传送装置、物料装炉装置和微波再生装置；物料传送装置包括受料斗101、减速电机102、螺旋输送轴103、固定套管104、可弯曲内衬钢丝橡胶管105、出料口106和第一移动支架107，固定套管104套设在螺旋输送轴103上，可弯曲内衬钢丝橡胶管105一端与螺旋输送轴103连接，另一端设置有出料口106，受料斗101下料口与螺旋输送轴103连接，减速电机102的转轴与螺旋输送轴103连接，用于驱动螺旋输送轴103向出料口106送料，固定套管104安装在第一移动支架107上，第一移动支架107下部设置有行走轮，用于带动物料传送装置移动；物料装炉装置包括圆柱滚轴201、固定滚轴架202、脚踩液压升降器203、固定容器锁204和第二移动支架205，固定滚轴架202内设置有圆柱滚轴201，用于将物料容器送入微波再生装置内，固定滚轴架202边沿还设置有固定容器锁204，用于移动物料装炉装置时固定物料容器，固定滚轴架202安装在脚踩液压升降器203上，脚踩液压升降器203安装在第二移动支架205上，第二移动支架205下部设置有行走轮，用于带动物料装炉装置移动；微波再生装置包括微波再生炉301、输气管道302、冷却循环水换热器303、文丘里除尘器304、储存气柜305和点火器306，输气管道302一端与微波再生炉301连接，另一端与冷却循环水换热器303入口连接，冷却循环水换热器303出口通过文丘里除尘器304与储存气柜305入口连接，储存气柜305出口与点火器306连接；物料容器为20L陶瓷容器。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种利用微波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：将吸附饱和的含水活性炭经物料传送装置装填至物料容器中；

步骤2：物料容器经物料装炉装置送入微波再生炉301内；

步骤3：微波再生炉301加热，含水活性炭依次经过干燥、吸附污染物分解炭化、活性炭高温活化处理，其干燥时温度控制在200℃，时间为1h，其活性炭高温活化处理温度为500℃，产生的废气先经冷却循环水换热器303冷却，然后经文丘里除尘器304除尘后储存在储存气柜305气囊中，再经点点火器306点火燃烧；

步骤4：将装有再生后的粉末活性炭的物料容器经物料装炉装置转入冷却室密闭冷却降温，冷却后的粉末活性炭由粉料泵吸入装入包装袋中，进行装包。

以下是利用本系统及方法进行粉末活性炭再生的实验及结果。

实验1：

在20L陶瓷容器中，由物料传送装置装填湿活性炭，填满后由物料装炉装置固定在固定滚轴架202上，推送至微波再生炉301的炉胆中，脚踩液压升降器203放下，退出物料装炉装置，关闭微波再生炉301的炉膛，开启微波加热，开启冷却循环水换热器303，监测微波再生炉301内温度达到250℃，提高加热功率，快速将温度升至500℃以上，保温时间可以选择分别为10min、30min、60min、120min、180min，停止加热，加热期间开启文丘里除尘器304，降温至400℃以下，开微波再生炉301的炉膛，物料装炉装置将陶瓷容器转至密封性好的冷却箱中继续降温冷却至100℃以下，再冷却至常温下包装。

通过上述步骤得到的再生粉末活性炭，净化污水和进行亚甲蓝吸附指标检验。原水COD值250mg/L，浊度10，颜色为淡黄色，新粉末活性炭和再生粉末活性炭投加量1g/每升水，对COD的去除率都可达到80%以上，去除浊度达90%以上，出水均为无色，亚甲蓝吸附值105mg/g以上。

实验2：

在20L陶瓷容器中，由物料传送装置装填湿活性炭，填满后由物料装炉装置固定在固定滚轴架202上，推送至微波再生炉301的炉胆中，脚踩液压升降器203放下，同样步骤，叠加放三个陶瓷容器，退出物料装炉装置，关闭微波再生炉301的炉膛，开启微波加热，开启冷却循环水换热器303，监测微波再生炉301内温度达到250℃，提高加热功率，快速将温度升至500℃以上，保温时间可以选择分别为10min、30min、60min、120min、180min，停止加热，加热期间开启文丘里除尘器304，降温至400℃以下，开微波再生炉301的炉膛，物料装炉装置将陶瓷容器转至密封性好的冷却箱中继续降温冷却至100℃以下，再冷却至常温下包装。

通过上述步骤得到的再生粉末活性炭，净化污水和进行亚甲蓝吸附指标检验。原水COD值295mg/L，浊度48.5，颜色为淡黄色，新活粉末性炭和再生粉末活性炭投加量1g每升水，对COD值的去除率都可达到75%以上，去除浊度达90%以上，出水均为无色。亚甲蓝吸附值110mg/g以上。

将再生后的粉末活性炭再用于净化污水，吸附饱和后再生，称重，损失率为5.1%，重复再生30次后，粉末活性炭的亚甲蓝吸附值仍有100mg/L。

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 (7)

1. 一种利用微波进行粉末活性炭再生的系统，其特征在于：包括物料容器、物料传送装置、物料装炉装置和微波再生装置；

所述的物料传送装置包括受料斗（101）、减速电机（102）、螺旋输送轴（103）、固定套管（104）、橡胶管（105）、出料口（106）和第一移动支架（107），所述的固定套管（104）套设在所述的螺旋输送轴（103）上，所述的橡胶管（105）一端与所述的螺旋输送轴（103）连接，另一端设置有所述的出料口（106），所述的受料斗（101）下料口与所述的螺旋输送轴（103）连接，所述的减速电机（102）的转轴与所述的螺旋输送轴（103）连接，用于驱动所述的螺旋输送轴（103）向所述的出料口（106）送料，所述的固定套管（104）安装在所述的第一移动支架（107）上，所述的第一移动支架（107）下部设置有行走轮，用于带动所述的物料传送装置移动；

所述的物料装炉装置包括圆柱滚轴（201）、固定滚轴架（202）、升降器（203）和第二移动支架（205），所述的固定滚轴架（202）内设置有圆柱滚轴（201），用于将所述的物料容器送入所述的微波再生装置内，所述的固定滚轴架（202）安装在所述的升降器（203）上，所述的升降器（203）安装在所述的第二移动支架（205）上，所述的第二移动支架（205）下部设置有行走轮，用于带动所述的物料装炉装置移动；

所述的微波再生装置包括微波再生炉（301）、输气管道（302）、冷却循环水换热器（303）、文丘里除尘器（304）、储存气柜（305）和点火器（306），所述的输气管道（302）一端与所述的微波再生炉（301）连接，另一端与所述的冷却循环水换热器（303）入口连接，所述的冷却循环水换热器（303）出口通过所述的文丘里除尘器（304）与所述的储存气柜（305）入口连接，所述的储存气柜（305）出口与所述的点火器（306）连接。

2.根据权利要求1所述的利用微波进行粉末活性炭再生的系统，其特征在于：所述的橡胶管（105）为可弯曲内衬钢丝橡胶管。

3.根据权利要求1所述的利用微波进行粉末活性炭再生的系统，其特征在于：所述的升降器（203）为脚踩液压升降器。

4.根据权利要求1所述的利用微波进行粉末活性炭再生的系统，其特征在于：所述的固定滚轴架（202）边沿还设置有固定容器锁（204），用于移动所述的物料装炉装置时固定所述的物料容器。

5.根据权利要求1所述的利用微波进行粉末活性炭再生的系统，其特征在于：所述的物料容器为20L陶瓷容器。

6.利用权利要求1所述的利用微波进行粉末活性炭再生的系统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：将吸附饱和的含水活性炭经所述的物料传送装置装填至所述的物料容器中；

步骤2：所述的物料容器经所述的物料装炉装置送入所述的微波再生炉（301）内；

步骤3：所述的微波再生炉（301）加热，所述的含水活性炭依次经过干燥、吸附污染物分解炭化、活性炭高温活化处理，产生的废气先经所述的冷却循环水换热器（303）冷却，然后经所述的文丘里除尘器（304）除尘后储存在所述的储存气柜（305）气囊中，再经点所述的点火器（306）点火燃烧；

步骤4：将装有再生后的粉末活性炭的物料容器经所述的物料装炉装置转入冷却室密闭冷却降温，冷却后的粉末活性炭由粉料泵吸入装入包装袋中，进行装包。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤3中所述的含水活性炭依次经过干燥、吸附污染物分解炭化、活性炭高温活化处理，其干燥时温度控制在200℃，时间为1h，其活性炭高温活化处理温度为500℃。