CN108706676A - 一种活性炭的在线再生处理系统及再生处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活性炭的在线再生处理系统及再生处理方法，包括污水控制系统、装填有活性炭的固定装置，还包括活性炭再生系统，污水控制系统与装填有活性炭的固定装置连接，活性炭再生系统与装填有活性炭的固定装置连接，固定装置包括污水处理状态、活性炭再生状态。本发明能够保证活化再生过程在固定装置内完成，无须在再生前后进行活性炭的物理移动。另外本发明通过这种湿式氧化的方法极大的降低了活性炭再生过程中的能耗，且操作步骤简便，实现了循环再利用，有效的降低了活化成本。

Description

一种活性炭的在线再生处理系统及再生处理方法

技术领域

本发明涉及活性炭再生技术领域，尤其涉及一种活性炭的在线再生处理系统及再生处理方法。

背景技术

吸附是通过使用吸附剂从溶液中结合并移除某些物质的过程，活性炭是水、市政污水和有机工业污水的处理中常用的吸附剂，通常在固定床中设置活性炭对污水进行处理，在处理过程中，活性炭吸附的多为热分解型和难脱附型有机物，当活性炭耗尽了吸附有机化合物的能力后就会变得“失效”。

目前对污水处理的活性炭的再生，通常采用的是高温加热法来恢复活性炭的吸附力，经脱水后的活性炭的高温加热过程一般需要经过下述3个阶段：

（1）干燥阶段，将含水率在50％～86％的湿炭，在100～150℃温度下加热，使炭粒内吸附水蒸发，同时部分低沸点有机物也随之挥发。

（2）焙烧阶段，或称碳化阶段，炭被加热升温至150～700℃。不同的有机物随温度升高，分别以挥发、分解、碳化、氧化的形式，从活性炭的基质上消除。通常到此阶段，生炭的吸附恢复率已达到 60％～85％。

（3）活化阶段，有机物经高温碳化后，有相当部分碳化物残留在活性炭微孔中，此时碳化物需用水蒸汽、二氧化碳等非氧化性气体进行气化反应，使残留碳化物在1000℃左右气化成CO₂、CO等气体。使微孔表面得到清理，恢复其吸附性能。

然而，利用这种再生活性炭的方法有三个主要缺点：一是再生前要将失活的活性炭移送到焚烧炉中，再生后的活性炭还要回填到固定床中，这不仅是一种繁重的操作过程，而且将失活的活性炭移送到焚烧炉的过程中，还要接触有毒、有害的物质，对作业人员的身体会造成一定的伤害；二是在焚烧炉中再生，温度极高，达1000摄氏度左右，不仅能耗高，而且还会造成活性炭相互粘黏、烧结成块，造成活性炭的损耗；三是活性炭在高温活化过程中还会产生极毒气体，对人体造成损害。

发明内容

本发明针对现有活性炭再生技术不仅操作过程繁重、能耗高，而且还会造成活性炭相互粘黏、烧结成块，造成活性炭的损耗，同时活性炭在高温活化过程中还会产生极毒气体，对人体造成损害等缺陷，提供了一种新的活性炭的在线再生处理系统及再生处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种活性炭的在线再生处理系统，包括污水控制系统、装填有活性炭的固定装置，还包括活性炭再生系统，所述污水控制系统与所述装填有活性炭的固定装置连接，所述活性炭再生系统与所述装填有活性炭的固定装置连接，所述固定装置包括污水处理状态、活性炭再生状态，所述污水处理状态下，所述污水控制系统与固定装置相连通且所述活性炭再生系统与固定装置相闭合，所述活性炭再生状态下，所述污水控制系统与固定装置相闭合且所述活性炭再生系统与固定装置相连通。

污水控制系统通过对污水的进出进行严格控制，活性炭再生系统对活性炭再生的开关进行严格控制，从而形成污水处理状态和活性炭再生状态，进而有效的避免了活性炭再生过程中有污水进入而影响活性炭的再生效率。设置有固定装置是为了使活性炭固定设置，从而确保在污水处理状态和活性炭再生状态下，流动的仅仅是需要活性炭吸附的低COD含量的污水和能使失活的活性炭再生的含氧水，不仅降低了活性炭的损耗程度，而且无需对活性炭进行拆装回填，有效的解决了现有高温加热法操作过程繁琐的弊端，且操作过程不会产生有毒、有害气体，很好的保障了操作人员的身体健康。

作为优选，上述所述的一种活性炭的在线再生处理系统，所述污水控制系统包括污水进入管道、污水排出管道、第一控制阀、第二控制阀，所述污水进入管道与所述装填有活性炭的固定装置的进水口相连，所述污水排出管道与所述装填有活性炭的固定装置的出水口相连，所述第一控制阀设置于所述污水进入管道上，所述第二控制阀设置于所述污水排出管道上，所述污水处理状态下第一控制阀、第二控制阀打开且活性炭再生系统与固定装置相闭合，所述活性炭再生状态下第一控制阀、第二控制阀关闭且活性炭再生系统与固定装置相连通。

污水通过污水进入管道从固定装置的进水口流入，其内部装填的活性炭通过自身吸附作用对污水进行处理并最终从污水排出管道排出。在污水处理状态下，通过控制第一控制阀、第二控制阀的进出以及进出的流量，使活性炭的吸附作用得到充分发挥，从而使污水清洁效率能够得到有效的保证；在活性炭再生状态下，关闭第一控制阀、第二控制阀，能够避免活性炭再生过程中有污水进入，从而保证了活性炭的再生效率。

作为优选，上述所述的一种活性炭的在线再生处理系统，所述活性炭再生系统包括进水管道、出水管道、第三控制阀、第四控制阀、冷却器、气液分离器、循环泵、加热器、空气压缩机，所述加热器通过进水管道与固定装置的进水口相连，所述冷却器通过出水管道与固定装置的出水口相连，所述第三控制阀设置于所述进水管道上，所述第四控制阀设置于所述出水管道上，所述冷却器与加热器之间依次连接所述气液分离器、循环泵，所述空气压缩机位于循环泵与加热器之间并与所述加热器连接。

设置有第三控制阀、第四控制阀一方面是为了避免当在线再生处理系统处于污水处理状态下时，污水会沿着进水管道、出水管道流入活性炭再生系统，从而影响活性炭再生效率，另一方面是为了控制活性炭再生状态下进入固定装置的含氧水的含氧量、水温、水压能够达到预先设定值，从而进一步提高活性炭的再生效率。设置有气液分离器是为了便于及时补充水，同时能够对经固定装置、冷却器而流出的水进行气液分离，将分离后的气体排出，避免后续循环使用过程中影含氧水的氧气含量。气液分离器中的水在循环泵的作用下沿加热器、进水管道、固定装置、出水管道、冷却器、气液分离器方向开始循环反复流动，同时循环泵能够对水进行加压，保证循环过程中的水压值。空气压缩机的功能是为了在水中充入空气从而形成含氧水，加热器能够对水温进行调整，冷却器能够对流出固定装置的水进行冷却，通过以上各部件之间的相互配合，从而使循环进入固定装置的含氧水的含氧量、水温、水压能够达到预先设定值，保证在活性炭再生系统再生处理下活性炭的活性恢复力能够达到最佳效果。

作为优选，上述所述的一种活性炭的在线再生处理系统，所述活性炭再生系统还包括压力调节阀，所述压力调节阀设置在所述冷却器、气液分离器之间。

在冷却器、气液分离器之间设置有压力调节阀是为了调节活化反应后从固定装置流出的水的压力，从而保证流出的水能够及时被传输到气液分离器中并在气液分离器的作用下能够顺利发生气液分离，使分离后的气体排出，而分离后的液相水能够顺利进入循环泵进行二次循环使用。

作为优选，上述所述的一种活性炭的在线再生处理系统，所述活性炭再生系统还包括第五控制阀，所述第五控制阀设置在所述空气压缩机与所述加热器之间。

在空气压缩机与加热器之间设置有第五控制阀是为了调节空气的充入量从而调节得到的含氧水的含氧量，确保含氧水在适当的含氧数值范围内进入装填有活性炭的固定装置内，从而提高活性炭的活化再生效率，节省活化成本。

作为优选，上述所述的一种活性炭的在线再生处理系统，所述活性炭为条状结构。

将活性炭设置为条状结构一方面是为了更好的将活性炭固定在固定装置上，避免其与固定装置脱离而造成损耗，另一方面是为了增大接触吸附面积，在污水处理状态下可以提高吸附效率，在活性炭再生状态可以提高活化效率。

一种活性炭的在线再生处理系统的再生处理方法，包括以下步骤：

（1）打开第二控制阀并关闭第一控制阀、第三控制阀、第四控制阀，放清固定装置中的剩余污水；

（2）关闭第二控制阀，并打开第三控制阀、第四控制阀；

（3）在气液分离器中加入水，开启循环泵，使气液分离器中加入的水在循环泵的作用下沿循环泵、加热器、固定装置、冷却器、气液分离器循环流动；

（4）开启空气压缩机并通过空气压缩机向流入加热器的水中充入空气从而形成含氧水；

（5）开启加热器、冷却器，通过加热器将流入固定装置的含氧水进行加热，加热后的含氧水与固定装置中的活性炭进行氧化反应并将氧化反应后流出固定装置的水通过冷却器进行冷却；

（6）通过气液分离器将经冷却器冷却后的水进行气液分离后将分离出的气体排出，并将分离出的水流入循环泵继续循环流动；

（7）当流出固定装置水的水温不再变化时，关闭循环泵、空气压缩机、加热器、冷却器、第三控制阀、第四控制阀，完成活性炭的在线再生处理。

通过上述步骤能够保证活化再生过程在固定装置内完成，无须在再生前后进行活性炭的物理移动。另外本发明通过这种湿式氧化的方法极大的降低了活性炭再生过程中的能耗，且操作步骤简便，实现了循环再利用，有效的降低了活化成本。

作为优选，上述所述的一种活性炭的在线再生处理系统的再生处理方法，所述步骤（5）中，通过加热器将流入固定装置的含氧水进行加热后的水温为150℃～260℃。

通过加热器将流入固定装置的含氧水进行加热，并将水温控制在150℃～260℃的数值范围内是为了加快活化再生反应的速率，同时有效的控制了反应能耗，节省了活性炭再生成本，十分符合现代工业生产的需要。

作为优选，上述所述的一种活性炭的在线再生处理系统的再生处理方法，所述步骤（5）中，流入固定装置中的含氧水的水压为2MPa～6MPa。

将水压限定在以上范围内能够既能够保证含氧水在与活性炭进行氧化反应时的反应压力，使得反应后的产物能够被水压带走，另一方面也能够避免水压过高而增加活性炭以及固定装置的负担，并能够节省活性炭再生成本。

作为优选，上述所述的一种活性炭的在线再生处理系统的再生处理方法，所述步骤（5）中，流入固定装置中的含氧水的氧气含量为10%～40%。

将含氧水的氧气含量限定在以上范围内，既能够满足含氧水与活性炭氧化反应的需要，又能够有效的控制反应能耗，节省了活性炭再生成本。

本发明釆用湿式氧化的方式来恢复活性炭的吸附力，不仅不会产生有毒、有害气体，很好的保障了操作人员的身体健康，而且能够确保将再生反应温度控制在300摄氏度以内，大大的降低了反应能耗，节省了活性炭再生成本，十分符合现代工业生产的需要。

附图说明

图1为本发明一种活性炭的在线再生处理系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图1和具体实施方式对本发明作进一步详细描述，但它们不是对本发明的限制：

实施例1

一种活性炭的在线再生处理系统，包括污水控制系统3、装填有活性炭2的固定装置1，还包括活性炭再生系统4，所述污水控制系统3与所述装填有活性炭2的固定装置1连接，所述活性炭再生系统4与所述装填有活性炭2的固定装置1连接，所述固定装置1包括污水处理状态、活性炭再生状态，所述污水处理状态下，所述污水控制系统3与固定装置1相连通且所述活性炭再生系统4与固定装置1相闭合，所述活性炭再生状态下，所述污水控制系统3与固定装置1相闭合且所述活性炭再生系统4与固定装置1相连通。

作为优选，所述污水控制系统3包括污水进入管道33、污水排出管道34、第一控制阀31、第二控制阀32，所述污水进入管道33与所述装填有活性炭2的固定装置1的进水口相连，所述污水排出管道34与所述装填有活性炭2的固定装置1的出水口相连，所述第一控制阀31设置于所述污水进入管道33上，所述第二控制阀32设置于所述污水排出管道34上，所述污水处理状态下第一控制阀31、第二控制阀32打开且活性炭再生系统4与固定装置1相闭合，所述活性炭再生状态下第一控制阀31、第二控制阀32关闭且活性炭再生系统4与固定装置1相连通。

作为优选，所述活性炭再生系统4包括进水管道51、出水管道50、第三控制阀41、第四控制阀49、冷却器48、气液分离器46、循环泵45、加热器42、空气压缩机43，所述加热器42通过进水管道51与固定装置1的进水口相连，所述冷却器48通过出水管道50与固定装置1的出水口相连，所述第三控制阀41设置于所述进水管道51上，所述第四控制阀49设置于所述出水管道50上，所述冷却器48与加热器42之间依次连接所述气液分离器46、循环泵45，所述空气压缩机43位于循环泵45与加热器42之间并与所述加热器42连接。

作为优选，所述活性炭再生系统4还包括压力调节阀47，所述压力调节阀47设置在所述冷却器48、气液分离器46之间。

作为优选，所述活性炭再生系统4还包括第五控制阀44，所述第五控制阀44设置在所述空气压缩机43与所述加热器42之间。

作为优选，所述活性炭2为条状结构。

一种活性炭的在线再生处理系统的再生处理方法，包括以下步骤：

（1）打开第二控制阀32并关闭第一控制阀31、第三控制阀41、第四控制阀49，放清固定装置1中的剩余污水；

（2）关闭第二控制阀32，并打开第三控制阀41、第四控制阀49；

（3）在气液分离器46中加入水，开启循环泵45，使气液分离器46中加入的水在循环泵45的作用下沿循环泵45、加热器42、固定装置1、冷却器48、气液分离器46循环流动；

（4）开启空气压缩机43并通过空气压缩机43向流入加热器42的水中充入空气从而形成含氧水；

（5）开启加热器42、冷却器48，通过加热器42将流入固定装置1的含氧水进行加热，加热后的含氧水与固定装置1中的活性炭2进行氧化反应并将氧化反应后流出固定装置1的水通过冷却器48进行冷却；

（6）通过气液分离器46将经冷却器48冷却后的水进行气液分离后将分离出的气体排出，并将分离出的水流入循环泵45继续循环流动；

（7）当流出固定装置1水的水温不再变化时，关闭循环泵45、空气压缩机43、加热器42、冷却器48、第三控制阀41、第四控制阀49，完成活性炭的在线再生处理。

作为优选，所述步骤（5）中，通过加热器42将流入固定装置1的含氧水进行加热后的水温为150℃～260℃。

作为优选，所述步骤（5）中，流入固定装置1中的含氧水的水压为2MPa～6MPa。

作为优选，所述步骤（5）中，流入固定装置1中的含氧水的氧气含量为10%～40%。

实施例2

所述步骤（5）中，通过加热器42将流入固定装置1的含氧水进行加热后的水温为150℃。所述步骤（5）中，流入固定装置1中的含氧水的水压为2MPa。所述步骤（5）中，流入固定装置1中的含氧水的氧气含量为10%。其余实施步骤同实施例1。

实施例3

所述步骤（5）中，通过加热器42将流入固定装置1的含氧水进行加热后的水温为205℃。所述步骤（5）中，流入固定装置1中的含氧水的水压为4MPa。所述步骤（5）中，流入固定装置1中的含氧水的氧气含量为25%。其余实施步骤同实施例1。

实施例4

所述步骤（5）中，通过加热器42将流入固定装置1的含氧水进行加热后的水温为260℃。所述步骤（5）中，流入固定装置1中的含氧水的水压为6MPa。所述步骤（5）中，流入固定装置1中的含氧水的氧气含量为40%。其余实施步骤同实施例1。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利的范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种活性炭的在线再生处理系统，包括污水控制系统（3）、装填有活性炭（2）的固定装置（1），其特征在于：还包括活性炭再生系统（4），所述污水控制系统（3）与所述装填有活性炭（2）的固定装置（1）连接，所述活性炭再生系统（4）与所述装填有活性炭（2）的固定装置（1）连接，所述固定装置（1）包括污水处理状态、活性炭再生状态，所述污水处理状态下，所述污水控制系统（3）与固定装置（1）相连通且所述活性炭再生系统（4）与固定装置（1）相闭合，所述活性炭再生状态下，所述污水控制系统（3）与固定装置（1）相闭合且所述活性炭再生系统（4）与固定装置（1）相连通。

2.根据权利要求1所述的一种活性炭的在线再生处理系统，其特征在于：所述污水控制系统（3）包括污水进入管道（33）、污水排出管道（34）、第一控制阀（31）、第二控制阀（32），所述污水进入管道（33）与所述装填有活性炭（2）的固定装置（1）的进水口相连，所述污水排出管道（34）与所述装填有活性炭（2）的固定装置（1）的出水口相连，所述第一控制阀（31）设置于所述污水进入管道（33）上，所述第二控制阀（32）设置于所述污水排出管道（34）上，所述污水处理状态下第一控制阀（31）、第二控制阀（32）打开且活性炭再生系统（4）与固定装置（1）相闭合，所述活性炭再生状态下第一控制阀（31）、第二控制阀（32）关闭且活性炭再生系统（4）与固定装置（1）相连通。

3.根据权利要求2所述的一种活性炭的在线再生处理系统，其特征在于：所述活性炭再生系统（4）包括进水管道（51）、出水管道（50）、第三控制阀（41）、第四控制阀（49）、冷却器（48）、气液分离器（46）、循环泵（45）、加热器（42）、空气压缩机（43），所述加热器（42）通过进水管道（51）与固定装置（1）的进水口相连，所述冷却器（48）通过出水管道（50）与固定装置（1）的出水口相连，所述第三控制阀（41）设置于所述进水管道（51）上，所述第四控制阀（49）设置于所述出水管道（50）上，所述冷却器（48）与加热器（42）之间依次连接所述气液分离器（46）、循环泵（45），所述空气压缩机（43）位于循环泵（45）与加热器（42）之间并与所述加热器（42）连接。

4.根据权利要求3所述的一种活性炭的在线再生处理系统，其特征在于：所述活性炭再生系统（4）还包括压力调节阀（47），所述压力调节阀（47）设置在所述冷却器（48）、气液分离器（46）之间。

5.根据权利要求3所述的一种活性炭的在线再生处理系统，其特征在于：所述活性炭再生系统（4）还包括第五控制阀（44），所述第五控制阀（44）设置在所述空气压缩机（43）与所述加热器（42）之间。

6.根据权利要求1所述的一种活性炭的在线再生处理系统，其特征在于：所述活性炭（2）为条状结构。

7.根据权利要求3所述的一种活性炭的在线再生处理系统的再生处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）打开第二控制阀（32）并关闭第一控制阀（31）、第三控制阀（41）、第四控制阀（49），放清固定装置（1）中的剩余污水；

（2）关闭第二控制阀（32），并打开第三控制阀（41）、第四控制阀（49）；

（3）在气液分离器（46）中加入水，开启循环泵（45），使气液分离器（46）中加入的水在循环泵（45）的作用下沿循环泵（45）、加热器（42）、固定装置（1）、冷却器（48）、气液分离器（46）循环流动；

（4）开启空气压缩机（43）并通过空气压缩机（43）向流入加热器（42）的水中充入空气从而形成含氧水；

（5）开启加热器（42）、冷却器（48），通过加热器（42）将流入固定装置（1）的含氧水进行加热，加热后的含氧水与固定装置（1）中的活性炭（2）进行氧化反应并将氧化反应后流出固定装置（1）的水通过冷却器（48）进行冷却；

（6）通过气液分离器（46）将经冷却器（48）冷却后的水进行气液分离后将分离出的气体排出，并将分离出的水流入循环泵（45）继续循环流动；

（7）当流出固定装置（1）水的水温不再变化时，关闭循环泵（45）、空气压缩机（43）、加热器（42）、冷却器（48）、第三控制阀（41）、第四控制阀（49），完成活性炭的在线再生处理。

8.根据权利要求7所述的一种活性炭的在线再生处理系统的再生处理方法，其特征在于：所述步骤（5）中，通过加热器（42）将流入固定装置（1）的含氧水进行加热后的水温为150℃～260℃。

9.根据权利要求7所述的一种活性炭的在线再生处理系统的再生处理方法，其特征在于：所述步骤（5）中，流入固定装置（1）中的含氧水的水压为2MPa～6MPa。

10.根据权利要求7所述的一种活性炭的在线再生处理系统的再生处理方法，其特征在于：所述步骤（5）中，流入固定装置（1）中的含氧水的氧气含量为10%～40%。