CN108046468B - 一种PPCPs处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PPCPs处理装置。待处理水从原水进水口进入文丘里流量计与从臭氧提升管进入的臭氧混合后进入臭氧自氧化管，完成预臭氧化后进入改性活性炭反应器，改性活性炭反应器内的水经过处理后进入化学反应器内，臭氧与水在化学反应器内混合，并在曝气盘的作用下充分接触氧化后，由净水出水口出水；中转腔由金属制漏斗和金属制滞留盘组成，在中转腔左侧设有真空泵，通过化学反应器上的硫酸进口和注水口投加浓硫酸和水对活性炭进行二次再生，获得硫酸改性后的活性炭由固液两相混合泵经过物料提升管提升至固液分离装置二次利用，改性活性炭从固液分离装置进入改性活性炭反应器；本发明的有益效果是对PPCPs有较高的去除率。
Description
技术领域
本发明属于制药技术领域，涉及一种PPCPs处理装置。
背景技术
PPCPs全称是Pharmaceutical and Personal Care Products，是一种新兴污染物，包括各类抗生素、人工合成麝香、止痛药、降压药、避孕药、催眠药、减肥药、发胶、染发剂和杀菌剂等。随着科学的进步与发展，PPCPs因其具有的伪持续性和生理毒性正逐渐被人们重视。PPCPs处理成本较高。目前在我国的污水处理厂并没有专门针对该系列物质的工艺和设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PPCPs处理装置。
本发明所采用的技术方案是包括文丘里流量计，文丘里流量计分别连接原水进水口、臭氧自氧化管和臭氧提升管，待处理水从原水进水口进入文丘里流量计与从臭氧提升管进入的臭氧混合后，进入臭氧自氧化管，完成预臭氧化后进入改性活性炭反应器，改性活性炭反应器底部设有铝制旋转阀，改性活性炭反应器侧壁设有观察窗，内部设有温度计，改性活性炭反应器内的水经过改性活性炭处理后，从改性活性炭反应器出水口经过反应器连接管由化学反应器进水口进入化学反应器内，并通过臭氧发生装置连接管投加臭氧；臭氧与水在化学反应器内混合，并在曝气盘的作用下充分接触氧化后，由净水出水口出水；在改性活性炭反应器侧壁上的电极通过电线通电开始加温，与从通气孔进入的空气接触，改性活性炭反应器底部设有旋转阀，经过高温加热后打开旋转阀，活性炭靠重力自由下落，若发生堵塞，开启真空泵并关闭中转腔形成负压，利用气压将反应中的活性炭压入中转腔；中转腔由金属制漏斗和金属制滞留盘组成，在中转腔左侧设有真空泵，当活性炭在化学反应器内堵塞时，可关闭旋转阀，打开真空泵，在中转腔内制造负压后打开旋转阀，使活性炭落入化学反应器内，通过化学反应器上的硫酸进口和注水口投加浓硫酸和水对活性炭进行二次再生，经过一段时间后，停止投加水，继续投加浓硫酸，从而改变活性炭表面性征；获得硫酸改性后的活性炭由固液两相混合泵经过物料提升管提升至固液分离系统，经过固液分离装置后，硫酸通过硫酸回流管回落至硫酸进口二次利用，改性活性炭从固液分离装置进入改性活性炭反应器；
进一步，改性活性炭反应器的通气孔内装有消石灰等碱性物质填充的废气处理装置，以避免废气污染大气。
进一步，滞留盘直径为整个盘体1/2的部分为实部，其余部分均匀布满直径略大于活性炭粒径的小孔，使得活性炭能够较均匀的进入化学反应器，也能阻止活性炭大量进入化学反应器从而堵塞泵。
进一步，固液分离装置的金属网覆盖硫酸回流管的口部，固液分离装置位于进料口上方部分为空作为改性活性炭进料口，在金属网的表面设有可转动的十字刮料器，十字刮料器的转动轴连接电机轴，当固液混合物落在致密的金属网上时，硫酸从金属网通过并进入硫酸回流管；改性活性炭被拦截，十字刮料器开始转动，将改性活性炭刮至改性活性炭进料口，最终落入改性活性炭反应器从而完成固液分离。
进一步，改性活性炭反应器和化学反应器上连接有放空管，放空管上设有阀门，通过放空管能把容器、管道等设备中危害正常运行和维护保养的介质排放出去。
本发明的有益效果是对PPCPs有较高的去除率外，对常规水质污染物也有较好的处理效果。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图；
图2是本发明装置侧面结构示意图；
图3是臭氧自氧化系统示意图；
图4是固液分离装置示意图；
图中，1.进料口，2.固液分离系统，3.硫酸回流管，4.原水进水口，5.臭氧自氧化管，6.臭氧提升管，7.电线，8.电极，9.改性活性炭反应器，10.改性活性炭反应器出水口，11.观察窗，12.旋转阀，13.温度计，14.漏斗，15.反应器连接管，16.中转腔，17.滞留盘，18.放空管，19.硫酸进口，20.注水口，21.化学反应器进水口，22.通气孔，23.臭氧发生装置连接管，24.净水出水口，25.曝气盘，26.物料提升管，27.真空泵，28.固液两相混合泵，29.阀门，30.物料提升管连接口，31.固液分离装置，32.废气处理装置，33.文丘里流量计，3101.金属网，3102.改性活性炭进料口，3103.十字刮料器，3104.转动轴。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明如图1至图4所示，文丘里流量计33分别连接原水进水口4、臭氧自氧化管5和臭氧提升管6，待处理水从原水进水口4进入文丘里流量计33与从臭氧提升管6进入的臭氧混合后，进入臭氧自氧化管5，完成预臭氧化后进入改性活性炭反应器9，利用文丘里流量计33的压差将臭氧吸入原水中，在臭氧自氧化管5中利用突扩突缩部位产生的水涡使水快速与臭氧结合，从而简便快捷的完成预臭氧化。改性活性炭反应器9是内部中空的圆柱体，改性活性炭反应器9的通气孔22内装有消石灰等碱性物质填充的废气处理装置32，以避免废气污染大气。改性活性炭反应器9底部设有铝制旋转阀12，防止氧化性物质对其腐蚀，改性活性炭反应器9侧壁设有观察窗11，内部设有温度计13，观察窗11能够观察整个处理流程和温度计13的温度，改性活性炭反应器9内的水经过改性活性炭处理后，从改性活性炭反应器出水口10经过反应器连接管15，由化学反应器进水口21进入化学反应器内，并通过臭氧发生装置连接管23投加臭氧；臭氧与水在化学反应器内混合，并在曝气盘25的作用下充分接触氧化后，由净水出水口24出水；
装置运行一段时间后，改性活性炭吸附能力下降，开始对活性炭进行再生；在改性活性炭反应器9侧壁上的电极8通过电线7通电开始加温，在达到850℃情况下与从通气孔22进入的空气接触，自然冷却，不至于全部灰化。其强度也不受影响，在此条件下，炭损耗率<2％，碘吸附恢复率95％～100％。本发明装置经过实验表明，在18mol/l，100℃，4h运行时间下，硫酸改性后的活性炭对磺胺类抗生素的去除效率能达到90％以上。原水的吸附和活性炭的高温再生均在在该反应器内进行。
改性活性炭反应器9底部设有旋转阀12，经过高温加热后打开旋转阀12，活性炭靠重力自由下落，若发生堵塞，开启真空泵27并关闭中转腔16形成负压，利用气压将反应中的活性炭压入中转腔16；中转腔16由金属制漏斗14和金属制滞留盘17组成，滞留盘17直径为整个盘体1/2的部分为实部，其余部分均匀布满直径略大于活性炭粒径的小孔，使得活性炭能够较均匀的进入化学反应器，也可阻止活性炭大量进入化学反应器从而堵塞泵。在中转腔16左侧设有真空泵27，当活性炭在化学反应器内堵塞时，可关闭旋转阀12，打开真空泵27，在中转腔16内制造负压后打开旋转阀12，使活性炭落下。
化学反应器为内部中空的圆柱体，通过硫酸进口19和注水口20投加浓硫酸和水对活性炭进行二次再生，经过一段时间后，停止投加水，继续投加浓硫酸，从而改变活性炭表面性征；整个过程曝气盘25始终运行工作，使得活性炭与药剂均匀接触，并在液相中基本均匀分布；滞留盘17通过减小面积来减缓活性炭进入化学反应器的时间。不设滞留盘17时，活性炭经由漏斗直接进入化学反应器。添加滞留盘17后，活性炭经改中转腔16内的漏斗14先落成圆锥，随后散开，经由孔隙落入化学反应器。从而在时间和空间上减缓进入速率。本发明装置实验表明，废水处理过程中，臭氧质量浓度为1.2mg/L时，镇痛和消炎类PPCPs如咪康唑、甲氧苯胺嘧啶、磺胺甲恶唑、环丙沙星和双氯酚酸的去除效果较好，去除率达到70％以上；降压及神经药物类PPCPs如地尔硫卓、阿替洛尔、阿伐他汀、咖啡因、普里米酮和苯海拉明的去除效果较好，去除率基本达60％以上；其他类PPCPs如DEET、可替宁、TCEP的去除率可达76％；与此同时，经高温再生后的活性炭在此进行二次再生和改性，整个反应过程可由观察窗11观测。
经过一段时间后，获得硫酸改性后的活性炭，由固液两相混合泵28经过物料提升管26提升至固液分离系统2，经过固液分离装置31后，硫酸通过硫酸回流管3回落至硫酸进口19二次利用，改性活性炭从固液分离装置31进入改性活性炭反应器9。
固液分离装置31上的金属网3101覆盖硫酸回流管3的口部，固液分离装置31位于进料口1上方部分为空作为改性活性炭进料口3102，在金属网3101的表面设有可转动的十字刮料器3103，十字刮料器3103的转动轴3104连接电机轴，当固液混合物落在致密的金属网3101上时，硫酸从金属网3101通过并进入硫酸回流管3；改性活性炭被拦截，十字刮料器3103开始转动，将改性活性炭刮至改性活性炭进料口3102，最终落入改性活性炭反应器9从而完成固液分离。固液分离装置31可制成圆盘状金属网薄片，左侧3/4的部分为致密金属网右侧1/4部分镂空并成月牙状。该装置的优点在于能够快速有效的在动态过程中实现固液分离。并且结构简易，便于安装检修。考虑到各方面因素，当温度计13显示400℃左右时，即判定活性炭已全部再生，整个流程也可由观察窗11进行观察，辅助判定装置运行程度。在改性活性炭反应器和化学反应器上连接有放空管18，放空管18上设有阀门29，通过放空管18可以把容器、管道等设备中危害正常运行和维护保养的介质排放出去。
本发明装置能够使系统在动态过程中完成固液分离，减少损耗，并且简便耐用。将文丘里流量计与圆形冷凝管相结合，能够在低能耗的情况下使臭氧快速与水相容。并设计了一种全新的滞留装置，减缓活性炭进入化学反应器的速率，并使活性炭能够均匀的进入化学反应器。
本发明的优点还在于：1、相较于其它有关活性炭处理PPCPs的专利项目，本发明拥有更具针对性的改性活性炭；2、相较于其它有关活性炭-臭氧处理工艺处理PPCPs的专利项目，本发明能够在拥有较高处理效率的前提下实现自动化；3、相较于其它活性炭传动装置中出现的堵塞现象，本发明设计了针对性的真空泵，能够制造负压而成功的完成疏通。3、相较于其它再生活性炭专利项目，本发明拥有固液两相射流泵提升设备，使再生活性炭能够直接进入反应器进行反应。并且进入反应器的再生活性炭依旧为改性活性炭。4、本发明将活性炭反应器与活性炭放电高温加热再生反应装置结合，将PPCPs化学反应器与活性炭药剂再生方法、活性炭酸化改性方法结合。大大节约了成本，使整个装置用行更加紧凑。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种PPCPs处理装置，其特征在于：包括文丘里流量计，文丘里流量计分别连接原水进水口、臭氧自氧化管和臭氧提升管，待处理水从原水进水口进入文丘里流量计与从臭氧提升管进入的臭氧混合后，进入臭氧自氧化管，完成预臭氧化后进入改性活性炭反应器，改性活性炭反应器底部设有铝制旋转阀，改性活性炭反应器侧壁设有观察窗，内部设有温度计，改性活性炭反应器内的水经过改性活性炭处理后，从改性活性炭反应器出水口经过反应器连接管由化学反应器进水口进入化学反应器内，并通过臭氧发生装置连接管投加臭氧；臭氧与水在化学反应器内混合，并在曝气盘的作用下充分接触氧化后，由净水出水口出水；在改性活性炭反应器侧壁上的电极通过电线通电开始加温，与从通气孔进入的空气接触，改性活性炭反应器底部设有旋转阀，经过高温加热后打开旋转阀，活性炭靠重力自由下落，若发生堵塞，开启真空泵并关闭中转腔形成负压，利用气压将反应中的活性炭压入中转腔；中转腔由金属制漏斗和金属制滞留盘组成，在中转腔左侧设有真空泵，当活性炭在化学反应器内堵塞时，关闭旋转阀，打开真空泵，在中转腔内制造负压后打开旋转阀，使活性炭落入化学反应器内，通过化学反应器上的硫酸进口和注水口投加浓硫酸和水对活性炭进行二次再生，经过一段时间后，停止投加水，继续投加浓硫酸，提高pH值，从而改变活性炭表面性征；获得硫酸改性后的活性炭由固液两相混合泵经过物料提升管提升至固液分离装置，经过固液分离装置后，硫酸通过硫酸回流管回落至硫酸进口二次利用，改性活性炭从固液分离装置进入改性活性炭反应器。
2.按照权利要求1所述一种PPCPs处理装置，其特征在于：所述改性活性炭反应器的通气孔内装有消石灰碱性物质填充的废气处理装置，以避免废气污染大气。
3.按照权利要求1所述一种PPCPs处理装置，其特征在于：所述滞留盘直径为整个盘体1/2的部分为实部，其余部分均匀布满直径略大于活性炭粒径的小孔，使得活性炭能够较均匀的进入化学反应器，也能阻止活性炭大量进入化学反应器从而堵塞泵。
4.按照权利要求1所述一种PPCPs处理装置，其特征在于：所述固液分离装置的金属网覆盖硫酸回流管的口部，固液分离装置位于进料口上方且固液分离装置部分为空作为改性活性炭进料口，在金属网的表面设有可转动的十字刮料器，十字刮料器的转动轴连接电机轴，当固液混合物落在致密的金属网上时，硫酸从金属网通过并进入硫酸回流管；改性活性炭被拦截，十字刮料器开始转动，将改性活性炭刮至改性活性炭进料口，最终落入改性活性炭反应器从而完成固液分离。
5.按照权利要求1所述一种PPCPs处理装置，其特征在于：所述改性活性炭反应器和所述化学反应器上连接有放空管，放空管上设有阀门，通过放空管能把容器、管道设备中危害正常运行和维护保养的介质排放出去。
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