CN112473637A - 一种粉末活性炭再生系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种粉末活性炭再生系统及方法。本发明提供的粉末活性炭再生系统包括预处理池、再生反应器、过滤器；连接顺序依次为预处理池‑再生反应器‑过滤器；所述预处理池用于去除粉末活性炭表面的杂质；所述再生反应器用于进行粉末活性炭再生反应；所述过滤器用于分离再生粉末活性炭与再生液。本发明提供的系统和方法不仅能实现活性炭的循环利用，而且将吸附于粉末活性炭表面的有机物降解为CO2和H2O，无二次污染，简单易行、再生效率高。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种粉末活性炭的污染物吸附与再生系统及方法。
背景技术
粉末活性炭对废水中有机物具有较好的去除效果，因此广泛应用于污水领域中，但由于产生的废活性炭直接丢弃，既造成资源的浪费同时也会造成环境的污染，且即便对其进行处理，但由于其一般被认为是危险废物，因此处理成本也较高，若能通过有效的方法对废粉末活性炭进行再生，则不仅降低了危险废物的处理成本，也可增加其可重复利用性。
目前，活性炭的再生方法主要有：热再生法、电化学再生法、湿式氧化再生法、生物再生法、溶剂再生法等。
发明内容
现有技术中活性炭的再生方法都存在各自的不足，如热再生法的再生效率虽然高，但是需要高温加热，能耗大且炭损耗也较大；湿式氧化再生法的再生设备附属设施多，高温高压操作条件极为苛刻，操作不便；生物再生法的再生成本低且再生效率较高，但再生条件苛刻，当活性炭吸附的是生物难降解或难脱附的有机物时，再生效率会明显降低且再生周期长；电化学再生法再生效率高，可避免二次污染，能耗低，但再生设备复杂，再生时间较长；溶剂再生法往往只是将活性炭表面的有机质脱附为止，脱附后的有机污染物进入再生液中，加大了后续的处理难度，并未从根本上解决问题。
针对以上不足，本发明的提供一种粉末活性炭的污染物吸附与再生系统。
本发明能够对废粉末活性炭进行有效的再生，实现活性炭的循环利用，无二次污染，且方法具有简单易行、再生效率高等特点。
本发明的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种粉末活性炭再生系统，包括预处理池、再生反应器、过滤器；连接顺序依次为预处理池-再生反应器-过滤器；
所述预处理池用于去除粉末活性炭表面的杂质；
所述再生反应器用于进行粉末活性炭再生反应；
所述过滤器用于分离再生粉末活性炭与再生液。
所述预处理池设有与流动活性炭塔相连的饱和活性炭输入端、预处理液输入端及预处理输出端。
所述再生反应器设有与预处理池的预处理输出端相连的再生反应输入端、硫酸亚铁输入端、双氧水输入端、过硫酸盐输入端、pH调节液输入端和再生反应输出端。
所述过滤器设有与再生反应器的再生反应输出端相连的再生粉末活性炭液体输入端、与粉末活性炭投加装置的再生粉末活性炭输入端相连的再生粉末活性炭输出端和废再生液输出端。
所述再生反应器中设有超声波发生器、超声波换能器和加热装置。
优选地，所述再生反应器中还设有再生槽、温控旋钮和功率控制旋钮。
优选地，所述超声波发生器和超声波换能器位于再生槽下方，加热装置设置在槽底。
第二方面，本发明提供一种粉末活性炭的污染物吸附与再生系统，所述系统包括本发明提供的粉末活性炭再生系统。
本发明提供的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统，还包含流动活性炭塔和粉末活性炭投加装置；
所述流动活性炭塔位于粉末活性炭再生系统上游；
所述粉末活性炭投加装置位于粉末活性炭再生系统下游；
所述的粉末活性炭再生系统、流动活性炭塔和粉末活性炭投加装置形成闭合循环系统。
所述的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统，所述流动活性炭塔设有待处理水输入端、粉末活性炭输入端、出水端和饱和活性炭输出端。
优选地，所述流动活性炭塔中设置活性炭层。
所述的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统，所述粉末活性炭投加装置设有与流动活性炭塔输入端相连的粉末活性炭输出端、新补充的粉末活性炭输入端和与过滤器的再生粉末活性炭输出端相连的再生粉末活性炭输入端。
第三方面，本发明提供所述的粉末活性炭再生系统的再生处理方法，包括如下步骤：
S1：将吸附饱和粉末活性炭进行预处理，以去除其表面的杂质；
S2：将经预处理的粉末活性炭混合液注入再生反应器中，加水并调节pH值，再依次加入硫酸亚铁和双氧水进行反应，加入过硫酸盐，并加热活化，然后通过过滤后收集再生粉末活性炭，同时废再生液进行后续处理。
所述的粉末活性炭再生系统的再生处理方法，所述预处理所用的试剂选自碱液、酸液或者两者搭配使用。
所述的粉末活性炭再生系统的再生处理方法，加入硫酸亚铁和双氧水反应进行30～120min后加入过硫酸盐。
优选地，加入过硫酸盐加热活化反应60～120min。
或者，优选地，所述再生时间为90～240min。
或者，优选地，所述溶液pH为2～5。
或者，优选地，所述硫酸亚铁的浓度为0.5～1.5mmol/L。
或者，优选地，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为4:1～6:1。
或者，优选地，所述热活化温度为40～80℃。
或者，优选地，所述过硫酸盐投加量为0.8～2.0mmol/L。
优选地，再生过程采用超声作为辅助，更优选地，所述超声的功率为每升水20～100w。
第四方面，本发明提供所述的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统的再生处理方法，包括如下步骤：
S1：向塔中投加粉末活性炭，且活性炭分层放置，废水流入流动活性炭塔，用以吸附废水中的有机物；
S2：经吸附处理的废水排出，最下层先吸附饱和的粉末活性炭由塔中的活性炭输出端排出进入预处理池，其上层活性炭吸附层内的活性炭依次向下落入下一层，并补充添加新活性炭；
S3：对步骤S2中吸附饱和粉末活性炭进行预处理，以去除其表面的杂质；
S4：将S3中经预处理的粉末活性炭混合液注入再生反应器中，加水并调节pH值，再依次加入硫酸亚铁和双氧水进行反应，加入过硫酸盐，并加热活化，然后通过过滤后收集再生粉末活性炭，同时废再生液进行后续处理；
S5：将S4步骤中所得的再生粉末活性炭投入粉末活性炭投加装置中，循环用于步骤S1中。
第五方面，本发明提供所述的粉末活性炭再生系统或所述的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统或所述的粉末活性炭再生系统的再生处理方法或所述的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统的再生处理方法在粉末活性炭的污染物吸附和/或再生中的应用。
本发明提供的粉末活性炭再生系统与方法不仅能实现活性炭的循环利用，而且将吸附于粉末活性炭表面的有机物降解为CO2和H2O，无二次污染。本发明的方法简单易行、再生效率高。
附图说明
图1是实施例1中所述粉末活性炭的污染物吸附与再生系统示意图；
图2是实施例1中流动活性炭塔的结构图；
其中：2-1-塔体；2-2-待处理水输入端；2-3-粉末活性炭输入端；2-4-出水端；2-5-饱和粉末活性炭输出端；2-6-活性炭层；
图3是实施例1中再生反应器示意图；
图中：3-1-外壳；3-2-再生槽；3-3-再生反应输入端；3-4-再生反应输出端；3-5-超声波换能器；3-6-超声波发生器；3-7-加热装置；3-8-硫酸亚铁输入端；3-9-双氧水输入端；3-10-过硫酸盐输入端；3-11-pH调节液输入端。
具体实施方式
本发明提供一种粉末活性炭再生系统，所述系统用于实现废粉末活性炭进行再生。
本发明提供的一种实施方式中，所述粉末活性炭再生系统包括预处理池、再生反应器、过滤器；连接顺序依次为预处理池-再生反应器-过滤器；
所述预处理池用于去除粉末活性炭表面的杂质；
所述再生反应器用于进行粉末活性炭再生反应；
所述过滤器用于分离再生粉末活性炭与再生液。
本发明提供的一种实施方式中，预处理池设有与流动活性炭塔相连的饱和活性炭输入端、预处理液输入端及预处理输出端。
本发明提供的一种实施方式中，所述再生反应器设有与预处理池的预处理输出端相连的再生反应输入端、硫酸亚铁输入端、双氧水输入端、过硫酸盐输入端、pH调节液输入端和再生反应输出端。
本发明提供的一种实施方式中，所述过滤器设有与再生反应器的再生反应输出端相连的再生粉末活性炭液体输入端、与粉末活性炭投加装置的再生粉末活性炭输入端相连的再生粉末活性炭输出端和废再生液输出端。
本发明提供的一种实施方式中，所述再生反应器中设有再生槽、超声波发生器、超声波换能器和加热装置。
本发明提供的一种实施方式中，所述再生反应器中还设有温控旋钮和功率控制旋钮；所述超声波发生器和超声波换能器位于再生槽下方，加热装置设置在槽底。
本发明提供的一种实施方式中，所述粉末活性炭的污染物吸附与再生系统包括所述粉末活性炭再生系统。
本发明提供的一种实施方式中，所述粉末活性炭的污染物吸附与再生系统包括所述粉末活性炭再生系统、流动活性炭塔和粉末活性炭投加装置；
所述流动活性炭塔位于粉末活性炭再生系统上游；
所述粉末活性炭投加装置位于粉末活性炭再生系统下游；
所述的粉末活性炭再生系统、流动活性炭塔和粉末活性炭投加装置形成闭合循环系统。
本发明提供的一种实施方式中，所述流动活性炭塔设有待处理水输入端、粉末活性炭输入端、出水端和饱和活性炭输出端。
本发明提供的一种实施方式中，所述流动活性炭塔中设置活性炭层。
本发明提供的一种实施方式中，所述粉末活性炭投加装置设有与流动活性炭塔输入端相连的粉末活性炭输出端、新补充的粉末活性炭输入端和与过滤器的再生粉末活性炭输出端相连的再生粉末活性炭输入端。
本发明提供的一种实施方式中，所述的粉末活性炭再生系统的再生处理方法包括如下步骤：
S1：将吸附饱和粉末活性炭进行预处理，以去除其表面的杂质；
S2：将经预处理的粉末活性炭混合液注入再生反应器中，加水并调节pH值，再依次加入硫酸亚铁和双氧水进行反应，加入过硫酸盐，并加热活化，然后通过过滤后收集再生粉末活性炭，同时废再生液进行后续处理。
本发明提供的一种实施方式中，所述粉末活性炭再生系统的再生处理方法预处理所用的试剂选自碱液、酸液或者两者搭配使用。
本发明提供的一种实施方式中，再生反应加入硫酸亚铁和双氧水反应进行30～120min后加入过硫酸盐；
加入过硫酸盐加热活化反应60～120min；
在一种实施方式中，所述再生时间为90～240min。
在一种实施方式中，所述溶液pH为2～5。
在一种实施方式中，所述硫酸亚铁的浓度为0.5～1.5mmol/L，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为4:1～6:1。
在一种实施方式中，所述热活化温度为40～80℃。
在一种实施方式中，所述过硫酸盐投加量为0.8～2.0mmol/L。
在一种实施方式中，再生过程采用超声作为辅助，所述超声的功率为每升水20～100w。
本发明提供的一种实施方式中，所述的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统的再生处理方法包括如下步骤：
S1：向塔中投加粉末活性炭，且活性炭分层放置，废水流入流动活性炭塔，用以吸附废水中的有机物；
S2：经吸附处理的废水排出，最下层先吸附饱和的粉末活性炭由塔中的活性炭输出端排出进入预处理池，其上层活性炭吸附层内的活性炭依次向下落入下一层，并补充添加新活性炭；
S3：对步骤S2中吸附饱和粉末活性炭进行预处理，以去除其表面的杂质；
S4：将S3中经预处理的粉末活性炭混合液注入再生反应器中，加水并调节pH值，再依次加入硫酸亚铁和双氧水进行反应，加入过硫酸盐，并加热活化，然后通过过滤后收集再生粉末活性炭，同时废再生液进行后续处理；
S5：将S4步骤中所得的再生粉末活性炭投入粉末活性炭投加装置中，循环用于步骤S1中。
本发明提供的粉末活性炭的污染物吸附与再生方法，包括的步骤：
S1：向塔中投加粉末活性炭，且活性炭分层放置，废水流入流动活性炭塔，用以吸附废水中的有机物；
该步骤中，粉末活性炭具有巨大的比表面积和优异的孔隙结构，吸附力强、性能稳定、脱色能力强，将其投入到废水中，能吸附降解水体中的有机物。
流动活性炭塔将活性炭分层放置，分批排出，保证活性炭塔连续运行。
S2：经吸附处理的废水排出，最下层先吸附饱和的粉末活性炭由塔中的活性炭输出端排出进入预处理池，其上层活性炭吸附层内的活性炭依次向下落入下一层，并补充添加新活性炭；
S3：对步骤S2中吸附饱和粉末活性炭进行预处理，以去除其表面的杂质；
S4：将S3中经预处理的粉末活性炭混合液注入再生反应器中，加水并调节pH值，同时采用超声进行辅助处理，再依次加入硫酸亚铁和双氧水，待反应进行30～120min后再加入过硫酸盐，并加热活化，反应60～120min，然后通过过滤、水洗、脱水后收集再生粉末活性炭，同时废再生液进行后续处理；
该步骤中，超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和粉末活性炭直接、间接的作用，一方面能使吸附在活性炭上的污染物被分散、乳化、剥离，另一方面使得活性炭微孔都置满酸，提高反应效率，强化再生效果。
在再生反应体系中，分为两个阶段，第一阶段为基于·OH降解有机物的过程，第二阶段为基于·SO4 -降解有机物的过程。·OH分解有机物的过程较为快速强烈，会存在降解有机物不完全的问题，·SO4 -比·OH会相对稳定缓和一些，随着时间的推移更有利于传质。因此在第一阶段再生之后又增加了基于·SO4 -降解有机物的再生过程，使反应更加持久完全，提高再生效率。在这两个阶段中主要分为两个原理：
(1)Fe2++H2O2→Fe3++·OH+OH-
(2)
S5：将S4步骤中所得的再生粉末活性炭投入粉末活性炭投加装置中，循环用于步骤S1中。
上述实施方式中，所述废水经待处理水输入端流入流动活性炭塔，通过粉末活性炭输入端投加粉末活性炭，用以吸附废水中的有机物；经吸附处理的废水由出水端排出，最下层的活性炭最先吸附饱和，然后通过饱和活性炭输出端排出进入预处理池中，预处理液输入端投加预处理液，用以去除粉末活性炭表面的杂质，经预处理的粉末活性炭流入再生反应器中，加水并通过pH调节液输入端输入酸液或者碱液以调节pH值，同时采用超声进行辅助处理，再依次加入硫酸亚铁和双氧水，反应进行30～120min后再加入过硫酸盐，并加热活化，反应60～120min，然后再生反应后的混合液流入过滤器中，废再生液由废再生液输出端排出，同时得到再生的粉末活性炭循环用于吸附塔中。
在一种实施方式中，所述预处理所用的试剂选自碱液、酸液或者两者搭配使用。
在一种实施方式中，所述再生时间为90～240min。
在一种实施方式中，所述溶液pH为2～5。
在一种实施方式中，所述硫酸亚铁的浓度为0.5～1.5mmol/L，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为4:1～6:1。
在一种实施方式中，所述热活化温度为40～80℃。
在一种实施方式中，所述过硫酸盐投加量为0.8～2.0mmol/L。
在一种实施方式中，再生过程采用超声作为辅助，所述超声的功率为每升水20～100w。
下面结合附图详细说明本发明粉末活性炭的污染物吸附与再生系统及方法，应当理解的是，本发明的保护范围不局限于所给出的实施例，所有符合本发明精神的变形或变体均属于本发明的保护范围。
实施例1一种粉末活性炭的污染物吸附与再生系统
本实施例所述的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统如图1所示，具体包括流动活性炭塔、预处理池、再生反应器、过滤器和粉末活性炭投加装置。
流动活性炭塔的结构图如图2所示，流动活性炭塔设有塔体2-1，待处理水输入端2-2、粉末活性炭输入端2-3、出水端2-4和饱和活性炭输出端2-5和活性炭层2-6。
流动流动活性炭塔的待处理水输入端2-2用于输入待处理水，粉末活性炭输入端2-3用于输入粉末活性炭，出水端2-4用于输出经处理后的清水；饱和活性炭输出端2-5用于输出吸附饱和需再生的粉末活性炭。
预处理池包括与流动活性炭塔饱和活性炭输出端相连的预处理输入端、预处理液输入端、预处理输出端。
需再生粉末活性炭经预处理输入端输入到预处理池中，预处理液经预处理液输入端输入到预处理池中，以去除需再生粉末活性炭表面杂质，经预处理的需再生粉末活性炭混合液通过预处理输出端输出到再生反应器。
图3所示为再生反应器示意图，再生反应器包括外壳3-1，与预处理池的预处理输出端相连的再生反应输入端3-3，硫酸亚铁输入端3-8，双氧水输入端3-9，过硫酸盐输入端3-10，pH调节液输入端3-11和再生反应输出端3-4，再生反应器中还设有再生槽3-2，加热装置3-7，超声波发生器3-6和超声波换能器3-5。通过温控旋钮控制加热装置温度，通过功率控制旋钮控制超声波发生器的功率；超声波发生器3-6和超声波换能器3-5位于再生槽下方，加热装置3-7设置在槽底。
需再生粉末活性炭在再生反应器中经硫酸亚铁、双氧水、过硫酸盐的处理去除粉末活性炭吸附的物质。
过滤器包括与再生反应器的再生反应输出端相连的再生粉末活性炭液体输入端、与粉末活性炭投加装置输入端相连的再生粉末活性炭输出端和废再生液输出端。
过滤器用于分离再生粉末活性炭与再生液，将分离得到的废再生液排出进行后续处理。
粉末活性炭投加装置用于接受再生粉末活性炭和新补充的粉末活性炭，且将粉末活性炭投加到流动活性炭塔中。
在使用过程中，向塔中投加粉末活性炭，且活性炭分层放置，待处理水经流动活性炭塔的待处理水输入端2-2流入，经吸附处理的废水由流动活性炭塔的出水端2-4输出，最下层先吸附饱和的粉末活性炭由塔中的饱和活性炭输出端排出进入预处理池，其上层活性炭层内的活性炭依次向下落入下一层，并补充添加新活性炭；吸附饱和的粉末活性炭由预处理池的活性炭输入端投入，并在预处理液输入端投加预处理液，用以去除粉末活性炭表面的杂质，经预处理的粉末活性炭流入再生反应器中，加水并通过pH调节液输入端输入酸液或者碱液以调节pH值，同时采用超声进行辅助处理，再依次加入硫酸亚铁和双氧水，反应进行30～120min后再加入过硫酸盐，并加热活化，反应60～120min，然后再生反应后的混合液流入过滤器中，废再生液由废再生液输出端排出，同时得到再生的粉末活性炭循环用于粉末活性炭投加装置中。
实施例2粉末活性炭的污染物吸附与再生方法
以下实施例是本发明提供的粉末活性炭的污染物吸附与再生方法。
实施例2.1
利用实施例1中提供的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统对待处理水进行处理。
待处理水COD浓度为60mg/L，采用本发明提供的方法对其进行处理，包括以下步骤：
S1：向塔中投加粒径为200目，比表面积为1000㎡/g的粉末活性炭，且活性炭分层放置，废水流入流动活性炭塔，用以吸附废水中的有机物；
S2：经吸附处理的废水排出，最下层先吸附饱和的粉末活性炭由塔中的活性炭输出端排出进入预处理池，其上层活性炭吸附层内的活性炭依次向下落入下一层，并补充添加新活性炭；
S3：分别采用质量分数为5％碱溶液、纯水及质量分数为5％的酸溶液对步骤S2中经吸附饱和的粉末活性炭进行冲洗，以去除活性炭表面的杂质；
S4：将经预处理的粉末活性炭混合液注入再生反应器中，加水并调节pH值为2，同时采用超声进行辅助处理，功率为每升水50w，再依次加入硫酸亚铁和双氧水试剂，其中硫酸亚铁的浓度为0.5mmol/L，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为4:1，待反应进行30min后再加入浓度为0.8mmol/L的过硫酸钠，并于40℃加热活化，反应60min，然后通过过滤后收集再生粉末活性炭，同时废再生液进行后续处理；
S5：再生后的效果验证。具体如下：
将原粉末活性炭和再生的粉末活性炭分别单独采用步骤S1中的方法吸附有机物，吸附饱和后的吸附量采用Freundlich等温线方程式进行计算，结果见表1。
其中，x/m为单位重量的粉末活性炭的吸附容量(gCOD/gPAC)；
c为粉末活性炭吸附后废水中的平衡浓度(g/L)；
k、n为常数。
实施例2.2
待处理水COD浓度为80mg/L，采用本发明提供的方法对其进行处理，包括以下步骤：
S1：向塔中投加粒径为200目，比表面积为1000㎡/g的粉末活性炭，且活性炭分层放置，废水流入流动活性炭塔，用以吸附废水中的有机物；
S2：经吸附处理的废水排出，最下层先吸附饱和的粉末活性炭由塔中的活性炭输出端排出进入预处理池，其上层活性炭吸附层内的活性炭依次向下落入下一层，并补充添加新活性炭；
S3：分别采用质量分数为5％碱溶液、纯水及质量分数为5％的酸溶液对步骤S2中经吸附饱和的粉末活性炭进行冲洗，以去除活性炭表面的杂质；
S4：将经预处理的粉末活性炭混合液注入再生反应器中，加水并调节pH值为4，同时采用超声进行辅助处理，功率为每升水50w，再依次加入硫酸亚铁和双氧水试剂，其中硫酸亚铁的浓度为1.0mmol/L，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为5:1，待反应进行75min后再加入浓度为1.4mmol/L的过硫酸钠，并于60℃加热活化，反应90min，然后通过过滤后收集再生粉末活性炭，同时废再生液进行后续处理；
S5：将再生的粉末活性炭单独采用步骤S1中的方法吸附有机物，吸附饱和后的吸附量采用Freundlich等温线方程式进行计算，结果见表1。
实施例2.3
待处理水COD浓度为100mg/L，采用本发明提供的方法对其进行处理，包括以下步骤：
S1：向塔中投加粒径为200目，比表面积为1000㎡/g的粉末活性炭，且活性炭分层放置，废水流入流动活性炭塔，用以吸附废水中的有机物；
S2：经吸附处理的废水排出，最下层先吸附饱和的粉末活性炭由塔中的活性炭输出端排出进入预处理池，其上层活性炭吸附层内的活性炭依次向下落入下一层，并补充添加新活性炭；
S3：分别采用质量分数为5％碱溶液、纯水及质量分数为5％的酸溶液对步骤S2中经吸附饱和的粉末活性炭进行冲洗，以去除活性炭表面的杂质；
S4：将经预处理的粉末活性炭混合液注入再生反应器中，并调节pH值为5，同时采用超声进行辅助处理，功率为每升水50w，再依次加入硫酸亚铁和双氧水试剂，其中硫酸亚铁的浓度为1.5mmol/L，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为6:1，待反应进行120min后再加入浓度为2.0mmol/L的过硫酸钠，并于80℃加热活化，反应120min，然后通过过滤后收集再生粉末活性炭，同时废再生液进行后续处理；
S5：将再生的粉末活性炭单独采用步骤S1中的方法吸附有机物，吸附饱和后的吸附量采用Freundlich等温线方程式进行计算，结果见表1。
实施例结果如表1所示。
表1实施例结果
对比例粉末活性炭的污染物吸附与再生方法
对比例1
待处理水COD浓度为60mg/L，采用如下方法对其进行处理，包括以下步骤：
S1-S3：同本发明实施例2.1；
S4：将经预处理的粉末活性炭混合液注入再生反应器中，加水并调节pH值为2，同时采用超声进行辅助处理，功率为每升水50w，再依次加入浓度为0.5mmol/L的硫酸亚铁试剂和浓度为0.8mmol/L的过硫酸钠，并于40℃加热活化，反应90min，然后通过过滤后收集再生粉末活性炭，同时废再生液进行后续处理；
S5：同本发明实施例2.1。
对比例2
待处理水COD浓度为80mg/L，采用如下方法对其进行处理，包括以下步骤：
S1-S3：同本发明实施例2.2；
S4：将经预处理的粉末活性炭混合液注入再生反应器中，加水并调节pH值为4，同时采用超声进行辅助处理，功率为每升水50w，再依次加入浓度为1.0mmol/L的硫酸亚铁试剂和浓度为1.4mmol/L的过硫酸钠，并于60℃加热活化，反应165min，然后通过过滤后收集再生粉末活性炭，同时废再生液进行后续处理；
S5：同本发明实施例2.2。
对比例3
待处理水COD浓度为100mg/L，采用如下方法对其进行处理，包括以下步骤：
S1-S3：同本发明实施例2.3；
S4：将经预处理的粉末活性炭混合液注入再生反应器中，加水并调节pH值为5，同时采用超声进行辅助处理，功率为每升水50w，再依次加入浓度为1.5mmol/L的硫酸亚铁试剂和浓度为2.0mmol/L的过硫酸钠，并于80℃加热活化，反应240min，然后通过过滤后收集再生粉末活性炭，同时废再生液进行后续处理；
S5：同本发明实施例2.3。
对比例结果如表2所示。
表2对比例结果
由表1和表2可知，采用本发明的再生方法效果较好，平均效率为85.3％，且好于对比例，可循环利用于吸附塔中。
对比例1～3和实施例2.1～2.3分别相对应，区别在于对比例中未加入双氧水，相当于采用现有技术中的二价铁和加热法活化过硫酸盐的方法去除污染物以达到再生的目的，在其他条件相同的情况下由表1和表2的结果可以看出，采用本发明的再生方法效果较好，平均效率为85.3％，且好于对比例，可循环利用于吸附塔中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不能因此而理解为对本发明范围的限制，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种粉末活性炭再生系统，包括预处理池、再生反应器、过滤器；连接顺序依次为预处理池-再生反应器-过滤器；
所述预处理池用于去除粉末活性炭表面的杂质；
所述再生反应器用于进行粉末活性炭再生反应；
所述过滤器用于分离再生粉末活性炭与再生液。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，预处理池设有与流动活性炭塔相连的饱和活性炭输入端、预处理液输入端及预处理输出端。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述再生反应器设有与预处理池的预处理输出端相连的再生反应输入端、硫酸亚铁输入端、双氧水输入端、过硫酸盐输入端、pH调节液输入端和再生反应输出端。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的系统，其特征在于，所述过滤器设有与再生反应器的再生反应输出端相连的再生粉末活性炭液体输入端、与粉末活性炭投加装置的再生粉末活性炭输入端相连的再生粉末活性炭输出端和废再生液输出端。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的系统，其特征在于，所述再生反应器中设有再生槽、超声波发生器、超声波换能器和加热装置，
优选地，所述再生反应器中还设有温控旋钮和功率控制旋钮；
优选地，所述超声波发生器和超声波换能器位于再生槽下方，加热装置设置在槽底。
6.一种粉末活性炭的污染物吸附与再生系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1-5任意一项所述的粉末活性炭再生系统。
7.根据权利要求6所述的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统，其特征在于，还包含流动活性炭塔和粉末活性炭投加装置；
所述流动活性炭塔位于粉末活性炭再生系统上游；
所述粉末活性炭投加装置位于粉末活性炭再生系统下游；
所述权利要求1-5任意一项所述的粉末活性炭再生系统、流动活性炭塔和粉末活性炭投加装置形成闭合循环系统。
8.根据权利要求6或7所述的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统，其特征在于，所述流动活性炭塔设有待处理水输入端、粉末活性炭输入端、出水端和饱和活性炭输出端；
优选地，所述流动活性炭塔中设置活性炭层。
9.根据权利要求6-8任意一项所述的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统，其特征在于，所述粉末活性炭投加装置设有与流动活性炭塔输入端相连的粉末活性炭输出端、新补充的粉末活性炭输入端和与过滤器的再生粉末活性炭输出端相连的再生粉末活性炭输入端。
10.权利要求1-5任意一项所述的粉末活性炭再生系统的再生处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将吸附饱和粉末活性炭进行预处理，以去除其表面的杂质；
S2：将经预处理的粉末活性炭混合液注入再生反应器中，加水并调节pH值，再依次加入硫酸亚铁和双氧水进行反应，加入过硫酸盐，并加热活化，然后通过过滤后收集再生粉末活性炭，同时废再生液进行后续处理。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预处理所用的试剂选自碱液、酸液或者两者搭配使用。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，加入硫酸亚铁和双氧水反应进行30～120min后加入过硫酸盐；
优选地，加入过硫酸盐加热活化反应60～120min；
或者，优选地，所述再生时间为90～240min；
或者，优选地，所述溶液pH为2～5；
或者，优选地，所述硫酸亚铁的浓度为0.5～1.5mmol/L；
或者，优选地，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为4:1～6:1；
或者，优选地，所述热活化温度为40～80℃；
或者，优选地，所述过硫酸盐投加量为0.8～2.0mmol/L。
13.根据权利要求10-12任意一项所述的方法，其特征在于，再生过程采用超声作为辅助，优选地，所述超声的功率为每升水20～100w。
14.根据权利要求6-9任意一项所述的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统的再生处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：向塔中投加粉末活性炭，且活性炭分层放置，废水流入流动活性炭塔，用以吸附废水中的有机物；
S2：经吸附处理的废水排出，最下层先吸附饱和的粉末活性炭由塔中的活性炭输出端排出进入预处理池，其上层活性炭吸附层内的活性炭依次向下落入下一层，并补充添加新活性炭；
S3：对步骤S2中吸附饱和粉末活性炭进行预处理，以去除其表面的杂质；
S4：将S3中经预处理的粉末活性炭混合液注入再生反应器中，加水并调节pH值，再依次加入硫酸亚铁和双氧水进行反应，加入过硫酸盐，并加热活化，然后通过过滤后收集再生粉末活性炭，同时废再生液进行后续处理；
S5：将S4步骤中所得的再生粉末活性炭投入粉末活性炭投加装置中，循环用于步骤S1中。
15.权利要求1-5任意一项所述的粉末活性炭再生系统或权利要求6-9任意一项所述的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统或权利要求10-13任意一项所述的粉末活性炭再生系统的再生处理方法或权利要求14所述的粉末活性炭的污染物吸附与再生系统的再生处理方法在粉末活性炭的污染物吸附和/或再生中的应用。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210312 |
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