CN115583688B - 基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置及方法 - Google Patents
基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115583688B CN115583688B CN202210062521.4A CN202210062521A CN115583688B CN 115583688 B CN115583688 B CN 115583688B CN 202210062521 A CN202210062521 A CN 202210062521A CN 115583688 B CN115583688 B CN 115583688B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- butterfly valve
- molecular sieve
- bed
- fluidized
- adsorption
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 121
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 112
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 title claims abstract description 93
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 94
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 83
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 63
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 55
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 32
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 29
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 26
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 96
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 36
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 20
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 11
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 201000004569 Blindness Diseases 0.000 description 1
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- 206010020633 Hyperglobulinaemia Diseases 0.000 description 1
- 239000002156 adsorbate Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/16—Regeneration of sorbents, filters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置及方法,包括流态化吸附床和流态化解吸床,在废水泵的作用下,废水以一定的速度通过旋转分布器进入矸石基分子筛颗粒形成的吸附剂床层中,进而形成螺旋流场,以促使吸附剂悬浮形成螺旋流化床层。在螺旋流化床层中废水中的重金属离子与吸附剂充分地接触,从而提高了吸附剂对重金属离子的吸附效率。当吸附剂达到饱和后,在一级冲水的作用下进入到流态化解吸床中进行解吸,解吸后的洁净吸附剂在二级冲水的作用下重新进入吸附床中参与下一环节的吸附过程,从而实现了基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附过程。本发明装置简单、操作方便、可用于废水的洁净化处理作业。
Description
技术领域
本发明涉及工业废水的洁净化处理领域,特别是一种基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置及方法。
背景技术
近几年,随着纺织、制浆、造纸、染料合成、皮革、食品、印刷和塑料行业等工业的不断兴起,所排放的废水中所含重金属离子的含量呈现逐年上升的趋势,导致周边环境污染问题突出,严重影响了人类的生命健康(如易引发眼部失明、精神错乱和高球蛋白血症等疾病)。因此废水中重金属离子的污染治理已成为当下急需解决的问题。目前废水中重金属离子的处理方式呈现多样化,主要包括:吸附,离子交换,化学处理,混凝以及透膜等方式。其中吸附是利用多孔的固体物质使水中的一种或多种物质吸附到固体表面并被除去,因其有效、廉价性被视为最有前途的方式。因此利用吸附技术处理废水中的重金属离子成为了研究的热点。目前,吸附技术所采用的主要方式为固定床吸附和流态化吸附。但固定床吸附易出现局部过热,床层堵塞,流体分布不均匀及床层压降较高等问题,严重影响其吸附效率,限制了固定床吸附的工业应用。而流态化吸附所拥有的“拟流体”特性可促使吸附剂颗粒与吸附质充分接触,有利于提高吸附效率,是未来吸附技术发展的方向,但目前相关研究与应用较少。
发明内容
本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处,提供一种基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置及方法,装置简单,操作方便,可用于废水重金属离子的吸附回收作业。
为达到上述目的,本发明是按照以下技术方案实施的:
一种基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置,包括流态化吸附床和流态化解吸床,所述流态化吸附床下侧部设置废水入口、一级冲水口及洁净吸附剂入口,所述废水入口连接第一电磁蝶阀、吸附泵和废水桶,所述一级冲水口通过第六电磁蝶阀及冲水泵与冲水桶相连通;所述流态化吸附床上侧部设置清水出口和饱和吸附剂出口,所述清水出口通过第二电磁蝶阀和清水桶相连通;所述流态化解吸床底部设置洁净吸附剂出口和多个二级冲水口,所述二级冲水口连接第五电磁蝶阀、冲水泵和冲水桶,所述洁净吸附剂出口通过第四电磁蝶阀与洁净吸附剂入口相连通;所述流态化解吸床下侧部设置解吸剂入口,解吸剂入口连接第八电磁蝶阀、解吸剂泵和解吸剂桶;所述流态化解吸床上侧设置饱和吸附剂入口和解吸剂出口,所述饱和吸附剂出口通过第三电磁蝶阀与饱和吸附剂入口相连通,解吸剂出口通过第七电磁蝶阀与解吸剂回收桶相连通。
进一步地,所述流态化吸附床内部由下至上依次设有旋转分布器、煤矸石基分子筛颗粒床层、一级锥形螺旋过滤网、二级锥形螺旋过滤网和清水过滤网;所述清水过滤网设置于清水出口处的流态化吸附床内壁,所述煤矸石基分子筛颗粒床层设置于洁净吸附剂入口处的流态化吸附床内,旋转分布器设置于废水入口、一级冲水口上方的流态化吸附床内,且旋转分布器设置于煤矸石基分子筛颗粒床层下端面;所述流态化解吸床内部由下至上依次设有二级倒锥形分布器、一级倒锥形分布器和解吸剂过滤网;所述解吸剂过滤网设置于解吸剂出口处的流态化解吸床内壁,解吸剂入口设置于二级倒锥形分布器一侧的流态化解吸床侧壁。
进一步地,所述旋转分布器外形为圆柱体,直径为180mm,高为50mm,内部均匀布置呈环形旋转的圆孔,圆孔的孔径为0.1mm,开孔率为15%,倾斜角度为30°。
进一步地,所述一级锥形螺旋过滤网锥角为80°,锥体表面布置螺旋开孔,开孔距离为0.5mm,锥顶开口为圆形,直径为100mm;所述二级锥形螺旋过滤网锥角为80°,锥体表面布置螺旋开孔,开孔距离为1mm,锥顶开口为圆形,直径为80mm;所述清水过滤网外形呈半椭圆形,表面均匀布置孔径为0.1mm的圆孔,开孔率为15%;所述一级倒锥形分布器锥角为60°,锥体表面均匀布置孔径为1mm的圆孔,开孔率为15%,锥顶开口为圆形,直径为60mm;所述二级倒锥形分布器锥角为60°,锥体表面均匀布置孔径为0.1mm的圆孔,开孔率为15%,锥顶开口为圆形,直径为30mm;所述解吸剂过滤网外形呈半椭圆形,表面均匀布置孔径为0.1mm的圆孔,开孔率为15%。
进一步地,所述煤矸石基分子筛颗粒床层中颗粒外形呈圆球形,直径为0.5-2mm,装载量控制在60-80kg。
进一步地,所述流态化吸附床外形呈圆柱形,高度为1000mm,内径为180mm,旋转分布器、一级锥形螺旋过滤网、二级锥形螺旋过滤网和清水过滤网与流态化吸附床内壁焊接固定;所述流态化解吸床外形呈圆柱形,高度为500mm,内径为180mm,内部构件一级倒锥形分布器、二级倒锥形分布器及解吸剂过滤网与流态化解吸床内壁固定。
进一步地,所述二级冲水口为四个,环形均匀布置,环形半径为45mm,与流态化解吸床底部相通,内径为20mm。
进一步地,所述吸附泵出水速度控制在1.5-3m3/m2·h;所述解吸剂泵出水速度控制在0.5-1m3/m2·h;所述冲水泵出水速度控制在6-12m3/m2·h;所述冲水桶中存放溶液为清水;所述解吸剂桶中氯化钠水溶液的饱和浓度为26.5%。
作为本发明的进一步优化方案,所述流态化吸附床和流态化解吸床内壁采用耐磨耐腐蚀复合材料制成。
另外,本发明还提供了基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附方法,使用上述基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置进行废水中重金属离子的洁净化处理作业,具体步骤如下:
步骤一、开启吸附泵、第一电磁蝶阀及第二电磁蝶阀,同时关闭第三电磁蝶阀、第四电磁蝶阀及第六电磁蝶阀,此时废水在吸附泵作用下以1.5-3m3/m2·h的速度由废水桶经第一电磁蝶阀、废水入口和旋转分布器流进流态化吸附床,形成螺旋流场;此时煤矸石基分子筛颗粒床层在螺旋流场作用下呈悬浮状态,形成螺旋流化床层;
步骤二、当煤矸石基分子筛颗粒床层形成流化床层后,分子筛颗粒与废水中重金属离子充分接触,重金属离子被分子筛颗粒吸附。废水中的重金属离子被吸附后,废水成为清水并通过一级锥形螺旋过滤网、二级锥形螺旋过滤网及清水过滤网,经第二电磁蝶阀进入清水桶,整个颗粒床层进入吸附阶段;
步骤三、当进入清水桶的清水开始浑浊时,分子筛颗粒达到饱和吸附状态,此时关闭吸附泵、第一电磁蝶阀、第二电磁蝶阀、第五电磁蝶阀、第七电磁蝶阀及第八电磁蝶阀。同时开启冲水泵、第三电磁蝶阀及第六电磁蝶阀,此时冲水在冲水泵的作用下开始以6-12m3/m2·h的速度经第六电磁蝶阀、一级冲水口及旋转分布器进入流态化吸附床。在冲水的作用下矸石基分子筛颗粒开始由流化状态转变为输送状态,分子筛颗粒通过一级锥形螺旋过滤网、二级锥形螺旋过滤网的开口,经饱和吸附剂出口、第三电磁蝶阀和饱和吸附剂入口进入流态化解吸床中,最终沉积在二级倒锥形分布器上,进入解吸阶段;
步骤四、当矸石基吸附剂颗粒全部进入流态化解吸床后,关闭冲水泵、第三电磁蝶阀及第六电磁蝶阀,同时开启第七电磁蝶阀、第八电磁蝶阀及解吸剂泵,此时解吸剂(即饱和氯化钠溶液)在解吸剂泵的作用下,以0.5-1m3/m2·h的速度通过第八电磁蝶阀和解吸剂入口进入流态化解吸床。在二级倒锥形分布器的分布作用下,解吸剂形成均匀上升流,促使二级倒锥形分布器上沉积的饱和分子筛颗粒悬浮,形成流化床层。在流化状态下,饱和分子筛颗粒中的重金属离子被解吸剂充分解离,从而促使饱和分子筛颗粒解吸,成为洁净吸附剂。随后,承载有重金属离子的解吸剂通过一级倒锥形分布器、解吸剂过滤网、解吸剂出口及第七电磁蝶阀进入解吸剂回收桶,从而实现整个解吸过程;
步骤五、当饱和分子筛颗粒充分解吸成为洁净分子筛颗粒后,关闭第七电磁蝶阀、第八电磁蝶阀及解吸剂泵。同时开启第四电磁蝶阀、第五电磁蝶阀及冲水泵,此时冲水在冲水泵的作用下开始以6-12m3/m2·h的速度经第五电磁蝶阀、二级冲水口及二级倒锥形分布器进入流态化解吸床中。在冲水的作用下,洁净分子筛颗粒经洁净吸附剂出口、第四电磁蝶阀及洁净吸附剂入口进入流态化吸附床中,从而参与下一吸附阶段,以实现基于矸石基分子筛的螺旋流态化连续吸附作业。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1)首次采用螺旋流态化技术实现了对废水重金属离子的高效净化回收作业,为工业废水处理提供了一条新的途径。
2)首次采用煤矸石基分子筛颗粒作为吸附剂,实现了对煤矸石的资源化利用。
3)在流态化吸附床中采用一、二级锥形螺旋过滤网能有效抑制螺旋流场中心出现真空现象,防止紊流现象产生,有利于流化床层的流化稳定性;同时可有效避免部分分子筛颗粒的过度扩散行为,实现分子筛颗粒与废水重金属离子的充分接触;另外一、二级锥形螺旋过滤网结合清水过滤网可有效防止分子筛颗粒进入到清水桶中,减少分子筛颗粒的流失。
4)在流态化解吸床中采用一级倒锥形分布器有利于饱和分子筛颗粒进入二级倒锥形分布器上部形成颗粒床层;采用二级倒锥形分布器可促进解吸剂在床层中的均匀分布,有利于实现饱和分子筛的流态化,提高解吸剂与饱和分子筛的接触率,以实现较高的解吸效率;同时一、二级倒锥形分布器结合解吸剂过滤网可有效防止分子筛颗粒进入解吸剂回收桶中,避免分子筛颗粒的流失。
5)采用流态化吸附床和流态化解吸床相结合的方式,可实现分子筛颗粒的吸附-解吸-吸附的再循环利用,提高了分子筛颗粒的使用效率,实现了分子筛颗粒对于废水重金属离子的连续性吸附,有效降低了吸附作业成本。
6)通过流态化解吸床可实现废水重离子的富集回收作业,为重金属离子的后续的开发利用提供前提条件。
7)采用一、二级冲水工艺,结合一、二级锥形螺旋过滤网及一、二级倒锥形分布器可实现分子筛颗粒在流态化吸附床和流态化解吸床间的顺时针循环运输,避免了机械运输过程中造成的运输成本高、效率低等问题。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图;
图2是图1中流态化吸附床的刨面图;
图3是图1中流态化解吸床的刨面图;
图4是图1中旋转分布器的俯视图;
图5是图1中旋转分布器的主视图。
图中:1、流态化吸附床;2、流态化解吸床;3、解吸剂回收桶;4、解吸剂桶;5、冲水桶;6、清水桶;7、废水桶;8、第二电磁蝶阀;9、第三电磁蝶阀;10、第七电磁蝶阀;11、第一电磁蝶阀;12、第四电磁蝶阀;13、第六电磁蝶阀;14、第五电磁蝶阀;15、冲水泵;16、解吸剂泵;17、吸附泵;18、清水过滤网;19、二级锥形螺旋过滤网;20、一级锥形螺旋过滤网;21、解吸剂过滤网;22、一级倒锥形分布器;23、二级倒锥形分布器;24、清水出口;25、废水入口;26、旋转分布器;27、饱和吸附剂出口;28、洁净吸附剂入口;29、一级冲水口;30、饱和吸附剂入口;31、解吸剂出口;32、解吸剂入口;33、洁净吸附剂出口;34、二级冲水口;35、煤矸石基分子筛颗粒床层;36、第八电磁蝶阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明,并不用于限定发明。
如图1至图5所示,一种基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置,包括流态化吸附床1和流态化解吸床2,为降低废水及解吸剂对装置的腐蚀作用,减少分子筛颗粒对装置的研磨作用,床体内壁采用耐磨耐腐蚀复合材料制成,以提高装置的使用寿命;所述的流态化吸附床1外形呈圆柱形,高度为1000mm,内径为180mm,内部主要由旋转分布器26、一级锥形螺旋过滤网20、二级锥形螺旋过滤网19、清水过滤网18和煤矸石基分子筛颗粒床层35构成,其中一级锥形螺旋过滤网20锥角为80°,锥体表面布置螺旋开孔,开孔距离为0.5mm,锥顶开口为圆形,直径为100mm,二级锥形螺旋过滤网19锥角为80°,锥体表面布置螺旋开孔,开孔距离为1mm,锥顶开口为圆形,直径为80mm,清水过滤网18外形呈半椭圆形,表面均匀布置孔径为0.1mm的圆孔,开孔率为15%,上述三种内构件与流态化吸附床1内壁焊接固定;同时为实现螺旋流态化床层,煤矸石基分子筛颗粒床层35中颗粒外形呈圆球形,直径为0.5-2mm,装载量控制在60-80kg,而旋转分布器26外形则设计为圆柱体,直径为180mm,高为50mm,内部均匀布置呈环形旋转的圆孔(孔径为0.1mm,开孔率为15%),倾斜角度为30°,可促使通过的废水形成螺旋流场;所述的流态化吸附床1下侧部设置废水入口25、一级冲水口29及洁净吸附剂入口28,所述废水入口25连接第一电磁蝶阀11、吸附泵17和废水桶7,其中吸附泵17出水速度控制在1.5-3m3/m2·h,废水桶7中废水来自周边工业城;所述一级冲水口29通过第六电磁蝶阀13及冲水泵15与冲水桶5相连通,其中冲水泵15出水速度控制在6-12m3/m2·h,冲水采用清水;所述的流态化吸附床1上侧部设置清水出口24和饱和吸附剂出口27,所述清水出口24通过第二电磁蝶阀8和清水桶6相连通,所述饱和吸附剂出口27连接第三电磁蝶阀9,并对应饱和吸附剂入口30;
结合图2、4,所述流态化解吸床2外形呈圆柱形,高度为500mm,内径为180mm,内部主要由一级倒锥形分布器22、二级倒锥形分布器23和解吸剂过滤网21构成,其中一级倒锥形分布器22锥角为60°,锥体表面均匀布置孔径为1mm的圆孔,开孔率为15%,锥顶开口为圆形,直径为60mm,二级倒锥形分布器23锥角为60°,锥体表面均匀布置孔径为0.1mm的圆孔,开孔率为15%,锥顶开口为圆形,直径为30mm,解吸剂过滤网21外形呈半椭圆形,表面均匀布置孔径为0.1mm的圆孔,开孔率为15%,上述三种內构件与流态化解吸床2内壁焊接固定;所述流态化解吸床2底部设置四个二级冲水口34(四个二级冲水口34分别记为34-1、34-2、34-3、34-4)和洁净吸附剂出口33,其中四个二级冲水口34环形均匀布置,环形半径为45mm,与流态化解吸床2底部相通,内径为20mm;所述二级冲水口34连接第五电磁蝶阀14、冲水泵15和冲水桶5,所述洁净吸附剂出口33连通第四电磁蝶阀12,并对应洁净吸附剂入口28;所述流态化解吸床2下侧部设置解吸剂入口32,解吸剂入口32连接第八电磁蝶阀36、解吸剂泵16和解吸剂桶4,其中解吸剂泵16出水速度控制在0.5-1m3/m2·h,解吸剂桶4中存放饱和氯化钠水溶液,浓度为26.5%;所述流态化解吸床2上侧设置饱和吸附剂入口30和解吸剂出口31,解吸剂出口31通过第七电磁蝶阀10与解吸剂回收桶3相连通。
在一些实施例中,如图3、4所示,本实施例的基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置采用流态化吸附床和流态化解吸床相结合的方式,在流态化吸附床1中采用一级锥形螺旋过滤网20和二级锥形螺旋过滤网19能有效避免螺旋流场中心出现真空现象,防止紊流现象产生,有利于流化床层的流化稳定性;同时可有效避免部分分子筛颗粒的过度扩散行为,实现分子筛颗粒与废水重金属离子的充分接触;另外一、二级锥形螺旋过滤网结合清水过滤网18可有效防止分子筛颗粒进入到清水桶中,避免分子筛颗粒的流失。在流态化解吸床2中采用一级倒锥形分布器22有利于饱和分子筛颗粒进入二级倒锥形分布器23上部形成颗粒床层;采用二级倒锥形分布器23可促进解吸剂在床层中的均匀分布,有利于实现饱和分子筛的流态化,提高解吸剂与饱和分子筛的接触率,以实现较高的解吸效率;同时一、二级倒锥形分布器结合解吸剂过滤网21可有效防止分子筛颗粒进入解吸剂回收桶中,避免分子筛颗粒的流失。因此,采用流态化吸附床和流态化解吸床相结合的方式,可实现分子筛颗粒的吸附-解吸-吸附的再循环利用,提高了分子筛颗粒的使用效率,实现了分子筛颗粒对于废水重金属离子的连续性吸附,有效降低了吸附作业成本。
在实际使用过程中,避免了机械运输过程中造成的运输成本高、效率低等问题,采用一、二级冲水工艺,结合一级锥形螺旋过滤网20、二级锥形螺旋过滤网19及一级倒锥形分布器22、二级倒锥形分布器23可实现分子筛颗粒在流态化吸附床和流态化解吸床间的顺时针循环运输。
需要说明的是,本实施例中所使用的煤矸石分子筛颗粒可以直接在市面上购置,也可人工制备,其制备工艺及控制方式为本领域的常识,因此,本实施例不再赘述。
需要进一步说明的是,本实施例中所使用的第一电磁碟阀11、第二电磁碟阀8、第三电磁碟阀9、第四电磁碟阀12、第五电磁碟阀14、第六电磁碟阀13、第七电磁碟阀10、第八电磁碟阀9可以直接在市面上购置,其安装结构及控制方式为本领域的常识,因此,本实施例不再赘述。
需要进一步说明的是,本实施例中的吸附泵17、冲水泵15及解吸剂泵16均为市场常见的渣浆泵,其安装结构及控制方式为本领域的常识,因此,本实施例不再赘述。
使用本实施例的基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置可进行工业废水中重金属离子的连续净化回收工作,具体步骤如下:
步骤一、开启吸附泵17、第一电磁蝶阀11及第二电磁蝶阀8,同时关闭第三电磁蝶阀9、第四电磁蝶阀12及第六电磁蝶阀13,此时废水在吸附泵17作用下以1.5-3m3/m2·h的速度由废水桶7经第一电磁蝶阀11、废水入口25和旋转分布器26流进流态化吸附床1,形成螺旋流场;此时煤矸石基分子筛颗粒床层35在螺旋流场作用下呈悬浮状态,形成螺旋流化床层;
步骤二、当煤矸石基分子筛颗粒床层35形成流化床层后,分子筛颗粒与废水中重金属离子充分接触,重金属离子被分子筛颗粒吸附。废水中的重金属离子被吸附后,废水成为清水并通过一级锥形螺旋过滤网20、二级锥形螺旋过滤网19及清水过滤网18,经第二电磁蝶阀8进入清水桶6,整个颗粒床层进入吸附阶段;
步骤三、当进入清水桶6的清水开始浑浊时,分子筛颗粒达到饱和吸附状态,此时关闭吸附泵17、第一电磁蝶阀11、第二电磁蝶阀8、第五电磁蝶阀14、第七电磁蝶阀10及第八电磁蝶阀36。同时开启冲水泵15、第三电磁蝶阀9及第六电磁蝶阀13,此时冲水在冲水泵15的作用下开始以6-12m3/m2·h的速度经第六电磁蝶阀13、一级冲水口29及旋转分布器26进入流态化吸附床1。在冲水的作用下矸石基分子筛颗粒开始由流化状态转变为输送状态,分子筛颗粒通过一级锥形螺旋过滤网20、二级锥形螺旋过滤网19的开口,经饱和吸附剂出口27、第三电磁蝶阀9和饱和吸附剂入口30进入流态化解吸床2中,最终沉积在二级倒锥形分布器23上,进入解吸阶段;
步骤四、当矸石基吸附剂颗粒全部进入流态化解吸床2后,关闭冲水泵15、第三电磁蝶阀9及第六电磁蝶阀13,同时开启第七电磁蝶阀10、第八电磁蝶阀36及解吸剂泵16,此时解吸剂(即饱和氯化钠溶液)在解吸剂泵16的作用下,以0.5-1m3/m2·h的速度通过第八电磁蝶阀36和解吸剂入口32进入流态化解吸床2。在二级倒锥形分布器23的分布作用下,解吸剂形成均匀上升流,促使二级倒锥形分布器23上沉积的饱和分子筛颗粒悬浮,形成流化床层。在流化状态下,饱和分子筛颗粒中的重金属离子被解吸剂充分解离,从而促使饱和分子筛颗粒解吸,成为洁净吸附剂。随后,承载有重金属离子的解吸剂通过一级倒锥形分布器22、解吸剂过滤网21、解吸剂出口31及第七电磁蝶阀10进入解吸剂回收桶3,从而实现整个解吸过程;
步骤五、当饱和分子筛颗粒充分解吸成为洁净分子筛颗粒后,关闭第七电磁蝶阀10、第八电磁蝶阀36及解吸剂泵16。同时开启第四电磁蝶阀12、第五电磁蝶阀14及冲水泵15,此时冲水在冲水泵15的作用下开始以6-12m3/m2·h的速度经第五电磁蝶阀14、二级冲水口34及二级倒锥形分布器23进入流态化解吸床2中。在冲水的作用下,洁净分子筛颗粒经洁净吸附剂出口33、第四电磁蝶阀12及洁净吸附剂入口28进入流态化吸附床1中,从而参与下一吸附阶段,以实现基于矸石基分子筛的螺旋流态化连续吸附作业。
综述,本发明结合流态化吸附床和解吸床的独特结构,通过旋转分布器实现了流态化吸附床中分子筛颗粒的螺旋流态化,采用二级倒锥形分布器保障了流态化解吸床中饱和分子筛颗粒的稳定流态化,最终促进了分子筛颗粒与废水、解吸剂的接触频率,提高了分子筛颗粒的吸附/解吸效率;同时采用二级冲水方式确保了分子筛颗粒在流态化吸附床和解吸床间的顺时针循环,避免了机械运输过程中造成的运输成本高、效率低等问题,实现了分子筛颗粒对废水重金属离子的吸附-解吸-吸附的连续性作业,提高了分子筛的使用效率,有效降低了吸附作业成本。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制,凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置,其特征在于,包括流态化吸附床(1)和流态化解吸床(2),所述流态化吸附床(1)下侧部设置废水入口(25)、一级冲水口(29)及洁净吸附剂入口(28),所述废水入口(25)连接第一电磁蝶阀(11)、吸附泵(17)和废水桶(7),所述一级冲水口(29)通过第六电磁蝶阀(13)及冲水泵(15)与冲水桶(5)相连通;所述流态化吸附床(1)上侧部设置清水出口(24)和饱和吸附剂出口(27),所述清水出口(24)通过第二电磁蝶阀(8)和清水桶(6)相连通;所述流态化解吸床(2)底部设置洁净吸附剂出口(33)和多个二级冲水口(34),所述二级冲水口(34)连接第五电磁蝶阀(14)、冲水泵(15)和冲水桶(5),所述洁净吸附剂出口(33)通过第四电磁蝶阀(12)与洁净吸附剂入口(28)相连通;所述流态化解吸床(2)下侧部设置解吸剂入口(32),解吸剂入口(32)连接第八电磁蝶阀(36)、解吸剂泵(16)和解吸剂桶(4);所述流态化解吸床(2)上侧设置饱和吸附剂入口(30)和解吸剂出口(31),所述饱和吸附剂出口(27)通过第三电磁蝶阀(9)与饱和吸附剂入口(30)相连通,解吸剂出口(31)通过第七电磁蝶阀(10)与解吸剂回收桶(3)相连通;
所述流态化吸附床(1)内部由下至上依次设有旋转分布器(26)、煤矸石基分子筛颗粒床层(35)、一级锥形螺旋过滤网(20)、二级锥形螺旋过滤网(19)和清水过滤网(18);所述清水过滤网(18)设置于清水出口(24)处的流态化吸附床(1)内壁,所述煤矸石基分子筛颗粒床层(35)设置于洁净吸附剂入口(28)处的流态化吸附床(1)内,旋转分布器(26)设置于废水入口(25)、一级冲水口(29)上方的流态化吸附床(1)内,且旋转分布器(26)设置于煤矸石基分子筛颗粒床层(35)下端面;所述流态化解吸床(2)内部由下至上依次设有二级倒锥形分布器(23)、一级倒锥形分布器(22)和解吸剂过滤网(21);所述解吸剂过滤网(21)设置于解吸剂出口(31)处的流态化解吸床(2)内壁,解吸剂入口(32)设置于二级倒锥形分布器(23)一侧的流态化解吸床(2)侧壁。
2.根据权利要求1所述的基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置,其特征在于:所述旋转分布器(26)外形为圆柱体,直径为180mm,高为50mm,内部均匀布置呈环形旋转的圆孔,圆孔的孔径为0.1mm,开孔率为15%,倾斜角度为30°。
3.根据权利要求1所述的基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置,其特征在于:所述一级锥形螺旋过滤网(20)锥角为80°,锥体表面布置螺旋开孔,开孔距离为0.5mm,锥顶开口为圆形,直径为100mm;所述二级锥形螺旋过滤网(19)锥角为80°,锥体表面布置螺旋开孔,开孔距离为1mm,锥顶开口为圆形,直径为80mm;所述清水过滤网(18)外形呈半椭圆形,表面均匀布置孔径为0.1mm的圆孔,开孔率为15%;所述一级倒锥形分布器(22)锥角为60°,锥体表面均匀布置孔径为1mm的圆孔,开孔率为15%,锥顶开口为圆形,直径为60mm;所述二级倒锥形分布器(23)锥角为60°,锥体表面均匀布置孔径为0.1mm的圆孔,开孔率为15%,锥顶开口为圆形,直径为30mm;所述解吸剂过滤网(21)外形呈半椭圆形,表面均匀布置孔径为0.1mm的圆孔,开孔率为15%。
4.根据权利要求1所述的基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置,其特征在于:所述煤矸石基分子筛颗粒床层(35)中颗粒外形呈圆球形,直径为0.5-2mm,装载量控制在60-80kg。
5.根据权利要求1所述的基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置,其特征在于:所述流态化吸附床(1)外形呈圆柱形,高度为1000mm,内径为180mm,旋转分布器(26)、一级锥形螺旋过滤网(20)、二级锥形螺旋过滤网(19)和清水过滤网(18)与流态化吸附床(1)内壁焊接固定;所述流态化解吸床(2)外形呈圆柱形,高度为500mm,内径为180mm,内部构件一级倒锥形分布器(22)、二级倒锥形分布器(23)及解吸剂过滤网(21)与流态化解吸床(2)内壁固定。
6.根据权利要求1所述的基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置,其特征在于:所述二级冲水口(34)为四个,环形均匀布置,环形半径为45mm,与流态化解吸床(2)底部相通,内径为20mm。
7.根据权利要求1所述的基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置,其特征在于:所述吸附泵(17)出水速度控制在1.5-3m3/m2·h;所述解吸剂泵(16)出水速度控制在0.5-1m3/m2·h;所述冲水泵(15)出水速度控制在6-12m3/m2·h;所述冲水桶(5)中存放溶液为清水;所述解吸剂桶(4)中氯化钠水溶液的饱和浓度为26.5%。
8.根据权利要求1所述的基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置,其特征在于:所述流态化吸附床(1)和流态化解吸床(2)内壁采用耐磨耐腐蚀复合材料制成。
9.一种基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附方法,其特征在于:使用如权利要求1所述的基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置进行废水的洁净化处理作业,具体步骤如下:
步骤一、开启吸附泵(17)、第一电磁蝶阀(11)及第二电磁蝶阀(8),同时关闭第三电磁蝶阀(9)、第四电磁蝶阀(12)及第六电磁蝶阀(13),此时废水在吸附泵(17)作用下以1.5-3m3/m2·h的速度由废水桶(7)经第一电磁蝶阀(11)、废水入口(25)和旋转分布器(26)流进流态化吸附床(1),形成螺旋流场;此时煤矸石基分子筛颗粒床层(35)在螺旋流场作用下呈悬浮状态,形成螺旋流化床层;
步骤二、当煤矸石基分子筛颗粒床层(35)形成流化床层后,分子筛颗粒与废水中重金属离子充分接触,重金属离子被分子筛颗粒吸附;废水中的重金属离子被吸附后,废水成为清水并通过一级锥形螺旋过滤网(20)、二级锥形螺旋过滤网(19)及清水过滤网(18),经第二电磁蝶阀(8)进入清水桶(6),整个颗粒床层进入吸附阶段;
步骤三、当进入清水桶(6)的清水开始浑浊时,分子筛颗粒达到饱和吸附状态,此时关闭吸附泵(17)、第一电磁蝶阀(11)、第二电磁蝶阀(8)、第五电磁蝶阀(14)、第七电磁蝶阀(10)及第八电磁蝶阀(36),同时开启冲水泵(15)、第三电磁蝶阀(9)及第六电磁蝶阀(13),此时冲水在冲水泵(15)的作用下开始以6-12m3/m2·h的速度经第六电磁蝶阀(13)、一级冲水口(29)及旋转分布器(26)进入流态化吸附床(1),在冲水的作用下矸石基分子筛颗粒开始由流化状态转变为输送状态,分子筛颗粒通过一级锥形螺旋过滤网(20)、二级锥形螺旋过滤网(19)的开口,经饱和吸附剂出口(27)、第三电磁蝶阀(9)和饱和吸附剂入口(30)进入流态化解吸床(2)中,最终沉积在二级倒锥形分布器(23)上,进入解吸阶段;
步骤四、当矸石基吸附剂颗粒全部进入流态化解吸床(2)后,关闭冲水泵(15)、第三电磁蝶阀(9)及第六电磁蝶阀(13),同时开启第七电磁蝶阀(10)、第八电磁蝶阀(36)及解吸剂泵(16),此时解吸剂(即饱和氯化钠溶液)在解吸剂泵(16)的作用下,以0.5-1m3/m2·h的速度通过第八电磁蝶阀(36)和解吸剂入口(32)进入流态化解吸床(2);在二级倒锥形分布器(23)的分布作用下,解吸剂形成均匀上升流,促使二级倒锥形分布器(23)上沉积的饱和分子筛颗粒悬浮,形成流化床层,在流化状态下,饱和分子筛颗粒中的重金属离子被解吸剂充分解离,从而促使饱和分子筛颗粒解吸,成为洁净吸附剂;随后,承载有重金属离子的解吸剂通过一级倒锥形分布器(22)、解吸剂过滤网(21)、解吸剂出口(31)及第七电磁蝶阀(10)进入解吸剂回收桶(3),从而实现整个解吸过程;
步骤五、当饱和分子筛颗粒充分解吸成为洁净分子筛颗粒后,关闭第七电磁蝶阀(10)、第八电磁蝶阀(36)及解吸剂泵(16);同时开启第四电磁蝶阀(12)、第五电磁蝶阀(14)及冲水泵(15),此时冲水在冲水泵(15)的作用下开始以6-12m3/m2·h的速度经第五电磁蝶阀(14)、二级冲水口(34)及二级倒锥形分布器(23)进入流态化解吸床(2)中,在冲水的作用下,洁净分子筛颗粒经洁净吸附剂出口(33)、第四电磁蝶阀(12)及洁净吸附剂入口(28)进入流态化吸附床(1)中,从而参与下一吸附阶段,以实现基于矸石基分子筛的螺旋流态化连续吸附作业。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210062521.4A CN115583688B (zh) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210062521.4A CN115583688B (zh) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115583688A CN115583688A (zh) | 2023-01-10 |
CN115583688B true CN115583688B (zh) | 2024-08-16 |
Family
ID=84772331
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210062521.4A Active CN115583688B (zh) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115583688B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103080018A (zh) * | 2010-05-13 | 2013-05-01 | 清洁技术有限公司 | 水处理工艺 |
CN113428874A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-24 | 东南大学 | 基于碱熔法的煤矸石基钠离子型分子筛制备方法及应用方法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5580461A (en) * | 1991-01-10 | 1996-12-03 | Trojan Technologies, Inc. | Process for treatment of a fluid |
US5534153A (en) * | 1992-07-24 | 1996-07-09 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Continuous fluidized-bed contactor with recycle of sorbent |
US20040009108A1 (en) * | 2002-07-09 | 2004-01-15 | Meier Paul F. | Enhanced fluid/solids contacting in a fluidization reactor |
JP2005169208A (ja) * | 2003-12-09 | 2005-06-30 | Canon Inc | アニオン性物質の吸脱着担体を用いたアニオン性物質の濃縮方法及び濃縮装置 |
CN2815487Y (zh) * | 2005-08-12 | 2006-09-13 | 周凤举 | 带迷宫螺旋翅片导流挡板的内返流塔式流化床反应器 |
CN101279777B (zh) * | 2008-05-11 | 2011-11-23 | 黄樟焱 | 动态材料水处理单元 |
DE102013007829B4 (de) * | 2013-04-27 | 2015-04-16 | Agri V Raiffeisen eG | Verfahren und Einrichtung zur Behandlung von landwirtschaftlicher Gülle |
CN103933854A (zh) * | 2014-02-25 | 2014-07-23 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种有机废气的流化床吸脱附装置及方法 |
FR3022537B1 (fr) * | 2014-06-18 | 2016-07-29 | Veolia Water Solutions & Tech | Procede de traitement d'eau par adsorption et filtration sur lit de materiau granulaire. |
CN104190208A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-12-10 | 清本环保工程(杭州)有限公司 | 一种采用循环流化床处理有机废气的方法 |
CN205419842U (zh) * | 2015-12-11 | 2016-08-03 | 江苏开放大学 | 一种可循环在线污染物处理装置 |
CN106904769B (zh) * | 2017-04-28 | 2022-04-12 | 南京环保产业创新中心有限公司 | 去除废水中总氮污染物的集成吸附与脱附液套用的方法 |
CN210356346U (zh) * | 2019-04-10 | 2020-04-21 | 武汉科技大学 | 一种插板式沥青烟净化装置 |
CN113694879A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-26 | 国能神东煤炭集团有限责任公司 | 一种改性除氟石的制备及再生方法 |
-
2022
- 2022-01-19 CN CN202210062521.4A patent/CN115583688B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103080018A (zh) * | 2010-05-13 | 2013-05-01 | 清洁技术有限公司 | 水处理工艺 |
CN113428874A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-24 | 东南大学 | 基于碱熔法的煤矸石基钠离子型分子筛制备方法及应用方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115583688A (zh) | 2023-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8758608B2 (en) | Continuously flowing, inner circulatory, quasi-fluidized-bed reactor for resin ion exchange and adsorption | |
CN108658162B (zh) | 采用硅藻土处理矿井水的一体化装置 | |
CN205527942U (zh) | 内循环臭氧催化装置 | |
WO2021032127A1 (zh) | 一种生活污水的处理系统 | |
CN115583688B (zh) | 基于煤矸石基分子筛的螺旋流态化连续性吸附装置及方法 | |
CN206886909U (zh) | 自动反冲洗高效活性炭净化器 | |
CN109603790B (zh) | 一种再生循环过滤系统 | |
CN107930235A (zh) | 一种催化氧化处理污水过程中粉末催化剂高效分离并自动循环的装置 | |
CN202729844U (zh) | 一种高浓度有机废水移动式吸附装置 | |
CN206334408U (zh) | 一种多介质过滤器 | |
CN202682873U (zh) | 一种高效过滤装置 | |
CN205061738U (zh) | 一种高效混凝吸附净化器 | |
CN116514242A (zh) | 一种全自动污水净化器 | |
CN113307440B (zh) | 一种基于零价铁的脱硫废水处理反应器 | |
WO2022166195A1 (zh) | 一种用于污水处理的流化吸附装置及流化吸附方法 | |
CN214829152U (zh) | 一种吸附废水中污染物的连续流吸附装置 | |
CN206521313U (zh) | 连续清洗生物滤池 | |
CN101503245A (zh) | 一种双循环陶瓷膜生物反应器 | |
CN204727707U (zh) | 基于多级流化床的联合氧化污水处理装置 | |
CN111249907B (zh) | 一种络合铁脱硫剂的再生装置、再生系统及再生方法 | |
CN210457672U (zh) | 一种矿井废水处理的高效旋流多级净化装置 | |
CN105668776A (zh) | 内置筛网型好氧颗粒污泥序批式反应装置及其运行方法 | |
CN206577479U (zh) | 一种多介质过滤器 | |
CN214439107U (zh) | 一种滤料下料结构及市政污水处理用滤料清洗装置 | |
CN110002623A (zh) | 一种染料废水处理用沉淀吸附净化装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |