CN108862779A - 一种活性炭废水净化和再生装置及其净化和再生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种活性炭废水净化和再生装置，包括主壳体，主壳体复合有内层、外层，内层采用透明材质；所述壳体内部依次设置絮凝区、活性炭净化区，所述絮凝区包括网罩层；活性炭净化区包括活性炭填料层；所述内层外壁固定有若干组紫外灯管；每层活性炭填料层在壳体上方、下方均布置有鼓泡头，所述鼓泡头前端分布有微孔，鼓泡头连接鼓泡装置，鼓泡装置外部连接进气管，通氧化性气体；所述主壳体的外层在活性炭净化区后部安装电控箱。本发明成本较低，节省空间，安装设置方便，可削减污泥，可处理难分解性物质、去除臭气，得到不同于市面上常见工艺的高效可持续处理效果。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程领域，尤其涉及一种活性炭废水净化和再生装置。
背景技术
活性炭是指以石炭、椰壳、木炭等为原料进行碳化以及激活工序处理后具有细孔的碳。其具有以下尺度的细孔：如亚微米孔：0.8nm以下，微孔：0.8至2nm，中孔：2至50nm，大孔：50nm以上。细孔存在于碳内部，比表面积非常大，可以吸附各种各样的物质，对污染气体的吸附吸收效果尤为显著。
对于化工生产产生的有机废水而言，通常采用生物降解法处理，但是生物降解法只能处理容易降解的有机物，一些很难被生物降解的有机物，需要使用活性炭吸附的方法处理。此方法和生物降解法结合使用可以得到很好的效果。然而，活性炭是需要再生的。活性炭再生，是指用物理或化学方法在不破坏活性炭原有结构的前提下，将吸附于活性炭上的吸附质予以去除，恢复其吸附性能，从而达到重复使用的目的。现有的活性炭吸附装置大多要取出活性炭，再进行再生，再生的方法有，加热再生法、紫外光催化再生法和双氧水再生法等。然而，这种取出后再生的方法效率低，且容易不彻底。
将废水中的污浊物质吸附在活性炭上，对水进行净化，并利用过热水蒸汽将吸附的污浊物质气化、脱附；无需从装置中取出活性炭就能现场再生，以达到提高效率、减少污泥、节省时间、充分利用资源的目标。
本发明开发一种以活性炭作为废水处理介质，且活性炭可再生的废水净化装置，以解决以上问题。
发明内容
发明目的：为了充分发挥活性炭吸附-脱附性能来处理废水，提高废水处理效果和资源利用率，本发明开发一种活性炭废水净化和再生装置及其净化和再生方法，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容：一种活性炭废水净化和再生装置，包括主壳体，主壳体复合有内层、外层，内层采用透明材质，外层由罩在内层外的刚性材质组成，所述主壳体前端、后端分别设置有入口管道、出口管道；所述壳体内部从前端向后端依次设置絮凝区、活性炭净化区，所述絮凝区包括若干层网罩层，网罩层包括密布的网罩和填充于网罩空隙间的絮凝剂；活性炭净化区包括若干沿着主壳体前端向后端方向等距布置的活性炭填料层，活性炭填料层填充有椰壳活性炭；所述内层外壁固定有若干组紫外灯管；每层活性炭填料层在壳体上方、下方均布置有鼓泡头，所述鼓泡头前端分布有微孔，鼓泡头连接鼓泡装置，鼓泡装置外部连接进气管，通氧化性气体；
所述主壳体的外层在活性炭净化区后部安装电控箱，所述电控箱连接电源，所述紫外灯管、鼓泡装置电连接电控箱。
作为优选，所述网罩层通过一个扣合装置，与主壳体可拆卸连接。可拆卸结构使网罩层装卸操作起来更加简便，且是活性炭再生工艺的必要步骤。
作为优选，所述紫外灯管的排布方式为等间距纵向排列，且在每个活性炭填料层分布位置分别设置一个。紫外灯管的排列方式和位置使废水均匀进入且能够有均等机会接触紫外线辐射，以得到氧化降解。
作为优选，所述主壳体内层的材质为玻璃钢或钢化玻璃。玻璃钢或者钢化玻璃，耐热，透明，为紫外线透过所必须，而机械强度也满足要求。
进一步，所述主壳体内层对紫外线透过率在65％以上。主壳体内层的紫外线透过保证紫外对废水净化处理的激化作用。
作为优选，所述氧化性气体为空气，掺杂2～15％体积氯气的空气，或者掺杂0.5～7％体积臭氧的空气。氧化性气体保证活性炭、紫外联用工艺的氧化介质，使废水能及时得到高效氧化降解。
一种活性炭废水净化和再生装置的净化和再生方法，包括以下步骤：
净化方法：将废水通入主壳体的入口管道，流量控制在300L/min以内，并确保废水在絮凝区的停留时间在5-10min；废水通过活性炭净化区的停留时间在8-20min，鼓泡气流量0.05-0.3L/min；通过后，废水自出口管道流出，检测COD、总N；
再生方法：检测的COD、总N渐渐增加逼近指标之外，指示活性炭吸附饱和，此时扳动扣合装置，取出絮凝区的网罩层，清洗絮凝物密闭主壳体；先使用风机导入55～75℃热空气，3～5min，使气流畅通；然后导入过热蒸气，从出口管道向入口管道吹15～25min，再用过热蒸气从入口管道向出口管道反吹8～15min；如此交替进行3～5次；每次吹得的混合气进入冷凝室冷凝得混合液去进一步处理。
进一步，再生方法中，所述过热蒸气的温度为300℃以上，压力在0.6～2.0MPa。此温度的过热蒸汽使活性炭的解吸再生，高效快速脱附，使活性炭除臭、脱色、分解，挥发污染物，去臭气。
和现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的一种活性炭废水净化和再生装置，层析鲜明，去除有机污染物能力强。内层透明结构且在外设置紫外灯的方式，使其能够参与光降解；絮凝区处理可絮凝物质，为后续的有机物氧化扫除障碍；而活性炭净化区，联合紫外和氧化气体氧化有机物，高效彻底；活性炭的再生方法步骤鲜明，成本低廉，再生效率高，节约资源。本发明成本较低，节省空间(以往传统装置的1/10以下)，安装设置方便，可削减污泥，可处理难分解性物质、去除臭气，得到不同于市面上常见工艺的高效可持续处理效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1-主壳体，101-内层，102-外层，11-入口管道，12-出口管道，2-絮凝区，21-网罩层，22-扣合装置，3-活性炭净化区，31-活性炭填料层，4-紫外灯管，5-鼓泡装置，51-鼓泡头，52-进气管，6-电控箱。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
实施例1
如图1，一种活性炭废水净化和再生装置，包括主壳体1，所述主壳体1复合有内层101、外层102，内层101采用透明材质，优选为玻璃钢或钢化玻璃，对紫外线透过率在65％以上；外层12由罩在内层101外的刚性材质组成，所述主壳体1前端、后端分别设置有入口管道11、出口管道12；所述壳体1内部从前端向后端依次设置絮凝区2、活性炭净化区3，所述絮凝区2包括若干层网罩层21，网罩层21包括密布的网罩和填充于网罩空隙间的絮凝剂，网罩可为金属网罩或化学纤维网罩，所述网罩层21通过一个扣合装置22，与主壳体1可拆卸连接；活性炭净化区3包括4～8层沿着主壳体1前端向后端方向等距布置的活性炭填料层31，活性炭填料层31填充有椰壳活性炭；所述内层101外壁固定有若干组紫外灯管4，所述紫外灯管4的排布方式为等间距纵向排列，且在每个活性炭填料层31分布位置分别设置一个；每层活性炭填料层31在壳体上方、下方均布置有鼓泡头51，所述鼓泡头51前端分布有10～200μm的微孔，鼓泡头51连接鼓泡装置5，鼓泡装置5可以为气体输送泵，鼓泡装置5外部连接进气管52，通氧化性气体；所述氧化性气体为空气，掺杂7.5％体积氯气的空气；
所述主壳体1的外层12在活性炭净化区3后部安装电控箱6，电控箱6可以为市售的单片机控制模块、可编程控制模块，所述电控箱6连接电源，电源为工业380V或220V电源，直流，所述紫外灯管4、鼓泡装置5电连接电控箱。
一种活性炭废水净化和再生装置的净化和再生方法，包括以下步骤：
净化方法：将废水通入主壳体1的入口管道11，流量控制在300L/min以内，确保废水在絮凝区2的停留时间在7min；废水通过活性炭净化区3的停留时间在8min，鼓泡气流量0.1L/min；通过后，废水自出口管道12流出，检测COD、总N；
再生方法：检测的COD、总N渐渐增加逼近指标之外，指示活性炭吸附饱和，此时扳动扣合装置22，取出絮凝区2的网罩层21，清洗絮凝物密闭主壳体；先使用风机导入55～75℃热空气，3～5min，使气流畅通；然后导入过热蒸气，从出口管道12向入口管道11吹25min，再用过热蒸气从入口管道11向出口管道12反吹10min；如此交替进行4次；每次吹得的混合气进入生产装置中配套的冷凝室冷凝得混合液去进一步处理；
其中，再生方法中，所述过热蒸气的温度为350℃，压力在0.8MPa。
实施例2
如图1，一种活性炭废水净化和再生装置，包括主壳体1，所述主壳体1复合有内层101、外层102，内层101采用透明材质，优选为玻璃钢或钢化玻璃，对紫外线透过率在65％以上；外层12由罩在内层101外的刚性材质组成，所述主壳体1前端、后端分别设置有入口管道11、出口管道12；所述壳体1内部从前端向后端依次设置絮凝区2、活性炭净化区3，所述絮凝区2包括若干层网罩层21，网罩层21包括密布的网罩和填充于网罩空隙间的絮凝剂，网罩可为金属网罩或化学纤维网罩，所述网罩层21通过一个扣合装置22，与主壳体1可拆卸连接；活性炭净化区3包括4～8层沿着主壳体1前端向后端方向等距布置的活性炭填料层31，活性炭填料层31填充有椰壳活性炭；所述内层101外壁固定有若干组紫外灯管4，所述紫外灯管4的排布方式为等间距纵向排列，且在每个活性炭填料层31分布位置分别设置一个；每层活性炭填料层31在壳体上方、下方均布置有鼓泡头51，所述鼓泡头51前端分布有10～200μm的微孔，鼓泡头51连接鼓泡装置5，鼓泡装置5可以为气体输送泵，鼓泡装置5外部连接进气管52，通氧化性气体；所述氧化性气体为空气，掺杂2％体积氯气、0.5％体积臭氧的空气；
所述主壳体1的外层12在活性炭净化区3后部安装电控箱6，电控箱6可以为市售的单片机控制模块、可编程控制模块，所述电控箱6连接电源，电源为工业380V或220V电源，直流，所述紫外灯管4、鼓泡装置5电连接电控箱。
一种活性炭废水净化和再生装置的净化和再生方法，包括以下步骤：
净化方法：将废水通入主壳体1的入口管道11，流量控制在300L/min以内，并确保废水在絮凝区2的停留时间在10min；废水通过活性炭净化区3的停留时间在20min，鼓泡气流量0.3L/min；通过后，废水自出口管道12流出，检测COD、总N；
再生方法：检测的COD、总N渐渐增加逼近指标之外，指示活性炭吸附饱和，此时扳动扣合装置22，取出絮凝区2的网罩层21，清洗絮凝物密闭主壳体；先使用风机导入55～75℃热空气，3～5min，使气流畅通；然后导入过热蒸气，从出口管道12向入口管道11吹25min，再用过热蒸气从入口管道11向出口管道12反吹8min；如此交替进行4次；每次吹得的混合气进入生产装置中配套的冷凝室冷凝得混合液去进一步处理；
其中，再生方法中，所述过热蒸气的温度为350℃，压力在1.6MPa。
实施例3
如图1，一种活性炭废水净化和再生装置，包括主壳体1，所述主壳体1复合有内层101、外层102，内层101采用透明材质，优选为玻璃钢或钢化玻璃，对紫外线透过率在65％以上；外层12由罩在内层101外的刚性材质组成，所述主壳体1前端、后端分别设置有入口管道11、出口管道12；所述壳体1内部从前端向后端依次设置絮凝区2、活性炭净化区3，所述絮凝区2包括若干层网罩层21，网罩层21包括密布的网罩和填充于网罩空隙间的絮凝剂，网罩可为金属网罩或化学纤维网罩，所述网罩层21通过一个扣合装置22，与主壳体1可拆卸连接；活性炭净化区3包括4～8层沿着主壳体1前端向后端方向等距布置的活性炭填料层31，活性炭填料层31填充有椰壳活性炭；所述内层101外壁固定有若干组紫外灯管4，所述紫外灯管4的排布方式为等间距纵向排列，且在每个活性炭填料层31分布位置分别设置一个；每层活性炭填料层31在壳体上方、下方均布置有鼓泡头51，所述鼓泡头51前端分布有10～200μm的微孔，鼓泡头51连接鼓泡装置5，鼓泡装置5可以为气体输送泵，鼓泡装置5外部连接进气管52，通氧化性气体；所述氧化性气体为空气，掺杂15％体积氯气、0.5％体积臭氧的空气；
所述主壳体1的外层12在活性炭净化区3后部安装电控箱6，电控箱6可以为市售的单片机控制模块、可编程控制模块，所述电控箱6连接电源，电源为工业380V或220V电源，直流，所述紫外灯管4、鼓泡装置5电连接电控箱。
一种活性炭废水净化和再生装置的净化和再生方法，包括以下步骤：
净化方法：将废水通入主壳体1的入口管道11，流量控制在300L/min以内，并确保废水在絮凝区2的停留时间在5min；废水通过活性炭净化区3的停留时间在16min，鼓泡气流量0.2L/min；通过后，废水自出口管道12流出，检测COD、总N；
再生方法：检测的COD、总N渐渐增加逼近指标之外，指示活性炭吸附饱和，此时扳动扣合装置22，取出絮凝区2的网罩层21，清洗絮凝物密闭主壳体；先使用风机导入55～75℃热空气，3～5min，使气流畅通；然后导入过热蒸气，从出口管道12向入口管道11吹15min，再用过热蒸气从入口管道11向出口管道12反吹10min；如此交替进行5次；每次吹得的混合气进入生产装置中配套的冷凝室冷凝得混合液去进一步处理；
其中，再生方法中，所述过热蒸气的温度为320℃，压力在1.1MPa。
实施例4
如图1，一种活性炭废水净化和再生装置，包括主壳体1，所述主壳体1复合有内层101、外层102，内层101采用透明材质，优选为玻璃钢或钢化玻璃，对紫外线透过率在65％以上；外层12由罩在内层101外的刚性材质组成，所述主壳体1前端、后端分别设置有入口管道11、出口管道12；所述壳体1内部从前端向后端依次设置絮凝区2、活性炭净化区3，所述絮凝区2包括若干层网罩层21，网罩层21包括密布的网罩和填充于网罩空隙间的絮凝剂，网罩可为金属网罩或化学纤维网罩，所述网罩层21通过一个扣合装置22，与主壳体1可拆卸连接；活性炭净化区3包括4～8层沿着主壳体1前端向后端方向等距布置的活性炭填料层31，活性炭填料层31填充有椰壳活性炭；所述内层101外壁固定有若干组紫外灯管4，所述紫外灯管4的排布方式为等间距纵向排列，且在每个活性炭填料层31分布位置分别设置一个；每层活性炭填料层31在壳体上方、下方均布置有鼓泡头51，所述鼓泡头51前端分布有10～200μm的微孔，鼓泡头51连接鼓泡装置5，鼓泡装置5可以为气体输送泵，鼓泡装置5外部连接进气管52，通氧化性气体；所述氧化性气体为空气，掺杂9％体积氯气、5％体积臭氧的空气；
所述主壳体1的外层12在活性炭净化区3后部安装电控箱6，电控箱6可以为市售的单片机控制模块、可编程控制模块，所述电控箱6连接电源，电源为工业380V或220V电源，直流，所述紫外灯管4、鼓泡装置5电连接电控箱。
一种活性炭废水净化和再生装置的净化和再生方法，包括以下步骤：
净化方法：将废水通入主壳体1的入口管道11，流量控制在300L/min以内，并确保废水在絮凝区2的停留时间在10min；废水通过活性炭净化区3的停留时间在18min，鼓泡气流量0.05L/min；通过后，废水自出口管道12流出，检测COD、总N；
再生方法：检测的COD、总N渐渐增加逼近指标之外，指示活性炭吸附饱和，此时扳动扣合装置22，取出絮凝区2的网罩层21，清洗絮凝物密闭主壳体；先使用风机导入55～75℃热空气，3～5min，使气流畅通；然后导入过热蒸气，从出口管道12向入口管道11吹22min，再用过热蒸气从入口管道11向出口管道12反吹12min；如此交替进行5次；每次吹得的混合气进入生产装置中配套的冷凝室冷凝得混合液去进一步处理；
其中，再生方法中，所述过热蒸气的温度为400℃，压力在1.8MPa。
结果检测，实施例1～4废水处理前后的COD和TN值如表1所示。进水COD稳定的情况下，出水COD、TN较稳定，且能达到排放标准。
表1实施例1～4的活性炭再生前后降解COD和TN效果对比
以上实施例仅用以说明本发明的优选技术方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，所做出的若干改进或等同替换，均视为本发明的保护范围，仍应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (8)
1.一种活性炭废水净化和再生装置，其特征在于，包括主壳体，主壳体复合有内层、外层，内层采用透明材质，外层由罩在内层外的刚性材质组成，所述主壳体前端、后端分别设置有入口管道、出口管道；所述壳体内部从前端向后端依次设置絮凝区、活性炭净化区，所述絮凝区包括若干层网罩层，网罩层包括密布的网罩和填充于网罩空隙间的絮凝剂；活性炭净化区包括若干沿着主壳体前端向后端方向等距布置的活性炭填料层，活性炭填料层填充有椰壳活性炭；所述内层外壁固定有若干组紫外灯管；每层活性炭填料层在壳体上方、下方均布置有鼓泡头，所述鼓泡头前端分布有微孔，鼓泡头连接鼓泡装置，鼓泡装置外部连接进气管，通氧化性气体；
所述主壳体的外层在活性炭净化区后部安装电控箱，所述电控箱连接电源，所述紫外灯管、鼓泡装置电连接电控箱。
2.根据权利要求1所述的一种活性炭废水净化和再生装置，其特征在于，所述网罩层通过一个扣合装置，与主壳体可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的一种活性炭废水净化和再生装置，其特征在于，所述紫外灯管的排布方式为等间距纵向排列，且在每个活性炭填料层分布位置分别设置一个。
4.根据权利要求1所述的一种活性炭废水净化和再生装置，其特征在于，所述主壳体内层的材质为玻璃钢或钢化玻璃。
5.根据权利要求4所述的一种活性炭废水净化和再生装置，其特征在于，所述主壳体内层对紫外线透过率在65%以上。
6.根据权利要求1所述的一种活性炭废水净化和再生装置，其特征在于，所述氧化性气体为空气，掺杂2~15%体积氯气的空气，或者掺杂0.5~7%体积臭氧的空气。
7.根据权利要求1~6任一项所述的一种活性炭废水净化和再生装置的净化和再生方法，其特征在于，包括以下步骤：
净化方法：将废水通入主壳体的入口管道，流量控制在300L/min以内，并确保废水在絮凝区的停留时间在5-10min；废水通过活性炭净化区的停留时间在8-20min，鼓泡气流量0.05-0.3L/min；通过后，废水自出口管道流出，检测COD、总N；
再生方法：检测的COD、总N渐渐增加逼近指标之外，指示活性炭吸附饱和，此时扳动扣合装置，取出絮凝区的网罩层，清洗絮凝物，密闭主壳体；先使用风机导入55~75℃热空气，3~5min，使气流畅通；然后导入过热蒸气，从出口管道向入口管道吹15~25min，再用过热蒸气从入口管道向出口管道反吹8~15min；如此交替进行3~5次；每次吹得的混合气进入冷凝室冷凝得混合液去进一步处理；过热蒸气通入完毕后将网罩层装回主壳体。
8.根据权利要求7所述的一种活性炭废水净化和再生装置净化和再生方法，其特征在于，再生方法中，所述过热蒸气的温度为300℃以上，压力在0.6~2.0MPa。
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