CN117756218A - 活性炭验证装置及验证方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种活性炭验证装置和验证方法，该活性炭验证装置包括：供水系统，被构造为供应待处理水；性能反应验证系统，与所述供水系统连接，被构造为对来自所述供水系统的待处理水进行处理，以得到处理后的水并且获得处理结果，所述性能反应验证系统包括至少一个性能反应验证单元，每个性能反应验证单元中设置有活性炭；反洗系统，与所述性能反应验证系统连接，被构造为根据不同的反洗参数对所述性能反应验证系统执行反洗。本申请的活性炭验证装置能够快速判定活性炭基本性质及其适应的运行参数。
Description
技术领域
本发明构思属于水处理领域，更具体地，涉及一种活性炭验证装置和方法。
背景技术
污水处理是为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。一些传统的废水处理方法需要使用危险化学品，这些化学品不仅昂贵，而且对环境具有破坏性。主要的废水处理方法包括吸附有毒元素、蒸馏、反渗透和膜过滤；这些方法都有其局限性，如滤膜变形、运行成本高、仪器处理困难、有害污泥的形成和其他处理问题。
活性炭是一种孔隙结构发达的碳材料，既具有物理吸附特性，同时还具有化学吸附特性，活性炭常被作为吸附剂使用。由于活性炭很容易达到饱和状态而降低或失去吸附性能，当下主要的解决办法包括更换新活性炭吸附剂以及对饱和状态的活性炭进行再生。然而，制备1t优质活性炭，需要消耗约8t木材或8t原煤，得炭率约为12.5％，此过程会向大气排放大量CO2、CO、硫化物以及其他气体污染物。因此，新活性炭价格普遍较高，更换新炭会大大增加生产成本。所以必须考虑对饱和活性炭进行脱附再生，以降低运行成本，达到循环利用的目的，并减少对煤炭、木材资源的浪费，减少温室气体排放，降低不可再生能源消耗。活性炭再生是指活性炭经过一定时间的吸附之后，由于被吸附质堵塞了活性炭的孔隙导致其吸附能力下降或完全丧失而变为饱和炭，经过再生方式将吸附质从饱和炭中解吸并分解出来，使得活性炭恢复其原有的吸附特性，得到可再次循环利用的活性炭。目前热再生法是应用范围最广，投入使用率最高的一项较为成熟的技术，但存在能耗高、能量利用效率低、不能循环利用活性炭再生过程中的热能、尾气排放量大且炭损失率较高等缺点。
因此，对于污水处理厂来说，无论是更换新的活性炭吸附剂还是对饱和的活性炭吸附剂进行再生，都占生产成本的很大一部分。因此，如何能够通过优化活性炭吸附装置的运行参数来延长活性炭吸附剂的使用寿命是一项很值得研究的课题。此外，针对不同的污水和应用场所，如何采用适当的活性炭和运行参数，目前并没有一套高效的判定方法和装置。因此目前也急需一种能够针对不同处理污水来确定活性炭选型及运行参数的验证装置。
在该背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明构思的背景的理解，因此，以上信息可能包含不构成对于本领域技术人员来说在该国家已经知晓的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种活性炭验证装置和方法。本发明的系统具有结构简单、设计合理、运行安全可靠、自动化程度高、运行及维护成本低、占用空间小移动便捷的特点，有效提高活性炭选型判定效率，准确掌握炭运行参数实现水厂出水的稳定达标排放目标。
本公开的提供了一种活性炭验证装置，所述活性炭验证装置包括：供水系统，被构造为供应待处理水；性能反应验证系统，与所述供水系统连接，被构造为对来自所述供水系统的待处理水进行处理，以得到处理后的水并且获得处理结果，所述性能反应验证系统包括至少一个性能反应验证单元，每个性能反应验证单元中设置有活性炭；反洗系统，与所述性能反应验证系统连接，被构造为根据不同的反洗参数对所述性能反应验证系统执行反洗。
在示例性实施例中，所述处理结果可以包括处理周期和处理后的水的水质指标，并且所述反洗参数包括反洗强度、反洗时间和反洗周期。
在示例性实施例中，所述活性炭验证装置还可以包括：反洗排放系统，与所述性能反应验证系统流体连接，被构造为排放对所述性能反应验证系统执行反洗后的排放物。
在示例性实施例中，所述反洗系统可以包括：水反洗系统；被构造为对所述性能反应验证系统执行水冲洗；以及曝气反洗系统，被构造为对所述性能反应验证系统执行气冲洗。
在示例性实施例中，每个性能反应验证单元可以包括：反应器，所述活性炭设置在所述反应器中；以及压力计，被构造为测量所述反应器内的压力，其中，所述反应器被设定为具有清洗周期，并且当所述反应器的使用时间到达清洗周期或所述反应器内的压力到达预定值时，所述反洗系统对所述性能反应验证系统执行水冲洗和/或气冲洗。
在示例性实施例中，所述活性炭验证装置还可以包括清水箱，待处理水经过所述性能反应验证单元中的所述活性炭处理后进入所述清水箱。
在示例性实施例中，所述清水箱还可以被构造为对所述水反洗系统供应被所述活性炭处理后的水，以对所述性能反应验证系统执行水冲洗。
在示例性实施例中，所述活性炭验证装置还可以包括：加药系统，被构造为向所述供水系统提供调节PH值的药剂。
在示例性实施例中，所述活性炭验证装置还可以包括：可移动平台，所述供水系统、所述性能反应验证系统和所述反洗系统设置在所述可移动平台上。
在示例性实施例中，所述活性炭装置的运行参数可以通过数学模型与水厂的实际运行参数建立相似关联，并且所述数学模型可以包括：建立运行参数与相似性指标之间的关系；通过确定必要相似性指标的值来确定其他相似性指标的值；以及使用相似性指标的值来优化活性炭验证装置的运行参数，其中，与所述必要相似性指标相关的运行参数可以包括反应系统滤层过水流速v和反洗时间t，并且其中，所述必要相似性指标可以包括反应系统滤层过水流速相似性指标Cv和反洗时间相似性指标Ct。
在示例性实施例中，与所述其他相似性指标相关的运行参数可以包括过水面积A和填料滤层厚度h中的至少一种，所述其他相似性指标可以包括过水面积相似性指标CA和填料滤层厚度相似性指标Ch中至少一种，所述其他相似性指标与所述必要相似性指标之间可以具有如下对应关系：
在示例性实施例中，与所述必要相似性指标相关的运行参数还可以包括填料状态密度ρ，与所述其他相似性指标相关的运行参数可以包括反洗强度F，所述必要相似性指标还可以包括填料状态密度相似性指标Cρ，所述其他相似性指标可以包括过水面积相似性指标CF，所述其他相似性指标与所述必要相似性指标之间可以具有如下对应关系：
本公开的提供了一种活性炭验证方法，所述方法通过活性炭验证装置执行，所述活性炭验证装置包括供水系统、性能反应验证系统、反洗系统和控制器，所述方法通过控制器来实现，并且包括：通过供水系统接收待处理水；将待处理水供应到与所述供水系统流体连接的性能反应验证系统，对待处理水进行处理以得到处理后的水并且获得处理结果，所述性能反应验证系统包括彼此并联的多个性能反应验证单元，每个性能反应验证单元中设置有活性炭；根据不同的反洗参数通过反洗系统对所述性能反应验证系统执行反洗；根据所述处理结果和所述反洗参数来验证所述活性炭的基础性质并且获得所述活性炭的运行参数。
在示例性实施例中，其中，所述处理结果可以包括处理周期和处理后的水的水质指标，并且其中，所述反洗参数包括反洗强度、反洗时间和反洗周期。
本发明的技术方案有益效果包括：
(1)本发明的活性炭验证装置通过设置液位计及反应器压力值实时进行检测，可自动运行自动反洗；本发明的装置能够按设定值自动推送报警警示，提示运行人员对装置进行维护及判断各处理设备运行状况；运行人员可通过在线监控系统，实时掌控装置及待处理水处理系统运行情况，减少人工监控投入；
(2)本发明装置可快速判定出活性炭基本性质及其适应的运行参数，可为水厂运营活性碳的采购标准，滤池运行参数提供稳定数据支持，可为水厂的提标改造提供实验依据和完整的验证参数指导设计；
(3)本发明装置占用空间小并且可移动，能应用于各种环境中，结构简单便于运行维护操作；
(4)本发明装置可同时验证多种不同参数的吸附剂，工作性能高效。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本公开示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，在附图中：
图1是根据本公开的示例性实施例的活性炭验证装置的示意性框图；
图2是根据本公开的示例性实施例的活性炭验证装置的简化结构图；
图3是根据本公开的示例性实施例的活性炭验证方法的流程图；并且
图4是根据本公开的示例性实施例的活性炭验证装置的部分之间的连接结构的图。
附图标记说明：100-供水系统；200-性能反应验证系统；300-反洗系统；400-控制器；500-加药系统；600-反洗排放系统；700-可移动平台；1-供水系统；1.1-集水箱；1.2-进水口；1.3液位计；1.4-搅拌器；1.5-1#进水泵；1.6-1#进水管；1.7-1#流量计；1.8-1#止回阀；1.9-1#进水电动阀；1.20-2#进水泵；1.21-2#进水管；1.22-2#流量计；1.23-1#止回阀；1.24-2#进水电动阀；1.25-3#进水泵；1.26-3#进水管；1.27-3#流量计；1.28-3#止回阀；1.29-3#进水电动阀；2-加药系统；2.1-加药箱；2.2-液位计；2.3-加药泵；2.4-加药管；3-性能反应验证系统；3.1-1#性能反应验证单元；3.2-1#反应器；3.3-1#进水球阀；3.4-1#压力计；3.5-1#进水布水器；3.6-1#排水球阀；3.7-1#填料；3.8-1#填料承托层；3.9-1#滤头；3.10-1#产水球阀；3.11-1#产水电动阀；3.12-1#产水管；3.13-1#水洗球阀；3.14-1#气洗球阀；3.15-1#放空球阀；3.16-2#性能反应验证单元；3.17-2#反应器；3.18-2#进水球阀；3.19-2#压力计；3.20-2#进水布水器；3.21-2#排水球阀；3.22-2#填料；3.23-2#填料承托层；3.24-2#滤头；3.25-2#产水球阀；3.26-2#产水电动阀；3.27-2#产水管；3.28-2#水洗球阀；3.29-2#气洗球阀；
3.30-2#放空球阀；3.31-3#性能反应验证单元；3.32-3#反应器；3.33-3#进水球阀；3.34-3#压力计；3.35-3#进水布水器；3.36-3#排水球阀；3.37-3#填料；3.38-3#填料承托层；3.39-3#滤头；3.40-3#产水球阀；3.41-3#产水电动阀；3.42-3#产水管；3.43-3#水洗球阀；3.44-3#气洗球阀；3.45-3#放空球阀；4-水反洗系统；4.1-清水箱；4.2-液位计；4.3-反洗水泵；4.4-反洗水管；4.5-1#反洗水阀；4.6-2#反洗水阀；4.7-3#反洗水阀；5-曝气反洗系统；5.1-鼓风机；5.2-反洗曝气管；5.3-1#反洗曝气阀；5.4-1#反洗曝气止回阀；5.5-2#反洗曝气阀；5.6-2#反洗曝气止回阀；5.7-3#反洗曝气阀；5.8-3#反洗曝气止回阀；6-反洗排放系统；6.1-反洗排水管；6.2-1#反洗排水阀；6.3-2#反洗排水阀；6.4-3#反洗排水阀。
具体实施方式
下面将结合附图详细描述根据发明构思的示例性实施例，以解释本发明。然而，本发明可以以多种不同的形式来实施，不应该被理解为局限于在此提出的示例性实施例。提供这些实施例使本发明的公开将是彻底的和完整的，并将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。
图1是根据本公开的示例性实施例的活性炭验证装置的示意性框图。图2是根据本公开的示例性实施例的活性炭验证装置的简化结构图。下面，将结合图1和图2来详细描述本发明构思的活性炭验证装置。
参照图1和图2，本公开的活性炭验证装置包括供水系统100、性能反应验证系统200、反洗系统300和控制器400以及可选的加药系统500、反洗排放系统600和可移动平台700。也就是说，本公开的活性炭验证装置可以仅包括供水系统100、性能反应验证系统200、反洗系统300和控制器400，也可以进一步包括加药系统500、反洗排放系统600和可移动平台700。
供水系统100可以接收待处理水。例如，来自污水处理厂的二次沉淀池的污水可以被供应给供水系统100。
性能反应验证系统200与供水系统100流体连接，并且可以对来自供水系统100的待处理水进行处理，以得到处理后的水并且获得处理结果。性能反应验证系统200可以包括一个或多个(例如，至少两个)性能反应验证单元，每个性能反应验证单元中设置有活性炭(例如，颗粒活性炭)。
也就是说，供水系统100可以经由管道将待处理水输送给性能反应验证系统200的性能反应验证单元，待处理水中的污染物可以被性能反应验证单元中的活性炭吸附，然后性能反应验证单元将处理后的水排放至清水箱。通过对处理后的水取样并测试可以得到处理后的水的水质指标，水质指标主要指处理后的水中的污染物含量，例如，COD值。对于性能反应验证系统200来说，使排出的处理后的水的水质指标满足要求(例如，COD值低于预定值)的时长可以被定义为处理周期。也就是说，在处理周期内，性能反应验证系统200能够排出水质指标满足要求的处理后的水，当监测到(例如，在预定时段内连续若干次监测到)性能反应验证系统200排出的处理后的水的水质指标不满足要求时，说明性能反应验证系统200中的活性炭已饱和，性能反应验证系统200的处理周期结束。
反洗系统300与性能反应验证系统200流体连接，并且可以根据不同的反洗参数对性能反应验证系统200执行反洗。反洗参数包括反洗强度、反洗时间和反洗周期，但不限于此。其中，反洗强度表示在反洗操作中流体的压强(或压力)，反洗时间表示每次反洗操作执行的时长，反洗周期表示大致上两次相邻的反洗操作的间隔时间。反洗是指利用流体(水或气)反向流动对性能反应验证单元进行清洗的操作。随着性能反应验证系统200的使用，其中的活性炭所吸附的污染物越开越多，活性炭的吸附能力下降，而且性能反应验证单元的填充有活性炭的反应器内的压力升高，带来安全隐患。此时，通过反洗可以冲洗掉活性炭所吸附的污染物，降低反应器内的压力，并且在一定程度上延长活性炭的使用时间。
反洗操作可以按照设定的反洗周期来执行，也可以当反应器内的压力超过预定值时执行。由于反洗可以在一定程度上延长活性炭的使用时间，因此，如何通过设定合理的反洗参数来延长性能反应验证系统200的处理周期是很有意义的。根据本公开的活性炭验证装置能够根据处理结果和反洗参数来验证活性炭的基础性质(诸如目数、碘值、甲基蓝吸附、灰分、颗粒强度、孔容、孔径分布、比表面积、炭表面官能团分布等)并且获得活性炭的运行参数。也就是说，在本公开的示例性实施例中，通过调整诸如反洗强度、反洗时间和反洗周期的反洗参数，并测定采用不同反洗参数组合所获得的处理后的水的水质指标和处理周期，能够获得较优的反洗参数组合和活性炭的运行参数。
控制器400可以控制活性炭验证装置的整体操作。例如，控制器400可以控制上面描述的供水系统100、性能反应验证系统200、反洗系统300以及下面将要描述的加药系统、反洗排放系统600的各种操作，然而，示例性实施例不限于此，并且控制器400可以仅控制上述装置中的仅一些的操作。控制器400可以利用本领域的各种操作装置和方法实现，且不限于用于实现这里描述的各种功能的软件和硬件的相互组合。
加药系统500可以向供水系统100提供调节PH值的药剂。例如，当监测到供水系统100接收的待处理水的PH波动较大时，加药系统500可以将调节PH值的药剂提供到供水系统100。
反洗排放系统600与性能反应验证系统200流体连接。性能反应验证系统200通过反洗排放系统600排放反洗操作后的排放物。
可移动平台700用于放置供水系统100、性能反应验证系统200、反洗系统300、控制器400、加药系统500和反洗排放系统600。也就是说，供水系统100、性能反应验证系统200、反洗系统300、控制器400、加药系统500和反洗排放系统600设置在可移动平台700上。可选地，控制器400也可以不设置在可移动平台700上，而是单独地设置。可移动平台700可以包括可移动构件(例如，轮胎)，从而灵活移动整个活性炭验证装置以更换试验场地。
在本公开的示例性实施例中，反洗系统300可以包括水反洗系统310和曝气反洗系统320。水反洗系统310可以对性能反应验证系统200执行水冲洗，例如，水反洗系统310可以将清水箱内的处理后的水供应给性能反应验证系统200，以对所述性能反应验证系统执行水冲洗。曝气反洗系统320可以对性能反应验证系统200执行气冲洗。
在本公开的示例性实施例中，每个性能反应验证单元包括反应器和压力计。活性炭设置在反应器中。压力计可以测量反应器内的压力。反应器被设定为具有清洗周期，并且当反应器的使用时间到达清洗周期或反应器内的压力到达预定值时，反洗系统300对性能反应验证系统执行水冲洗和/或气冲洗。
图3是根据本公开的示例性实施例的活性炭验证方法的流程图。下面将参照图3来描述根据本公开的活性炭验证方法。
参照图3，根据本公开的示例性实施例的活性炭验证方法可以通过上述包括供水系统100、性能反应验证系统200、反洗系统300和控制器400的活性炭验证装置来执行，该方法通过控制器400来实现。
根据示例性实施例，活性炭验证方法可以包括以下步骤：通过供水系统接收待处理水(S100)；将待处理水供应到与所述供水系统流体连接的性能反应验证系统，对待处理水进行处理以得到处理后的水并且获得处理结果(S200)，所述性能反应验证系统包括彼此并联的多个性能反应验证单元，每个性能反应验证单元中设置有活性炭；根据不同的反洗参数通过反洗系统对所述性能反应验证系统执行反洗(S300)；以及根据所述处理结果和所述反洗参数来验证所述活性炭的基础性质并且获得所述活性炭的运行参数(S400)。
在本公开的活性炭验证装置的运行过程中，每当反应器内的压力超过预定值或到达设定的反洗周期时，反洗系统300对性能反应验证系统200执行反洗操作。通过调整诸如反洗强度、反洗时间和反洗周期的反洗参数，测定在不同的反洗参数组合下，处理后的水的水质指标以及性能反应验证系统200的处理周期，通过对比，可以得到较优的反洗参数组合，采用该组合的反洗参数，能够在确保处理后的水的水质指标满足要求的前提下延长性能反应验证系统200的处理周期。
由于性能反应验证系统200包括并联设置的多个性能反应验证单元，因此可以同时验证多组不同的反洗参数组合，便于对不同反洗参数下的处理结果进行对比，可以快速判定活性炭基本性质及其适应的运行参数。
此外，本公开的活性炭验证装置的运行参数可以通过本发明的数学模型与水厂的实际运行参数建立相似关联。例如，选定反应系统滤层过水流速v、填料状态密度ρ、反洗时间t、过水面积A、填料滤层厚度h、反洗强度(或反洗压力)F等运行参数；其函数形式表达式为：
F(v, ρ, t, A, h, F)＝0 (公式1)
在上式中共有v、ρ、t、A、h、F六个物理量，对应的量纲分别为[v]＝[F0L1T-1]、[ρ]＝[F1L-4T2]、[t]＝[F0L0T1]、[A]＝[F0L2T0]、[h]＝[F0L1T0]、[F]＝[F1L0T0]。总物理量数为n＝6，其中v、ρ、t为基本量纲k＝3，故独立的π数有n-k＝3，根据相似理论π定理得到：
即公式1可改写为：
根据相似理论正定理，由上式可以得到各相似指标及表达式：
对于尚未建设的水厂、已经建成的水厂或更换活性炭后的水厂，需要运用活性炭验证装置优化其运行参数，由于小试或中试实验跟实际水厂的处理运行工程存在一定的差异，无法直接使用实际水厂的运行参数作为小试或中试实验的运行参数。因此，为了使用小试或中试实验的数据结果更加贴合实际水厂的运行效果，需要在二者之间建立相对应的关系。可以通过上述相似定理采用量纲分析法来建立相似性指标CA、Ch、CF、Cv、Ct、Cρ之间的关系，并且可以通过确定Cv、Ct、Cρ的相似性指标的值来确定CA、Ch、CF的相似性值，从而能够更好地选择活性炭实验验证装置的运行参数。这里，相似性指标是指模型值与原型值之间的比例关系(例如，实际污水处理厂的运行参数与活性炭验证装置对应的实验参数之间的比值)。
在下文中，将参照图4描述根据本公开的示例性实施例的活性炭验证装置的部分的具体构造。
图4是根据本公开的示例性实施例的活性炭验证装置的部分之间的连接结构的图。
在图4中示出了供水系统1、加药系统2、性能反应验证系统3、水反洗系统4、曝气反洗系统和反洗排放系统6，它们分别对应于图2中的供水系统100、加药系统500、性能反应验证系统200、水反洗系统310、曝气反洗系统320和反洗排放系统600。
参照图4，供水系统1包括集水调节单元、1#性能反应验证供水单元、2#性能反应验证供水单元和3#性能反应验证供水单元。集水调节单元分别与1#性能反应验证供水单元、2#性能反应验证供水单元和3#性能反应验证供水单元的供水泵通过管道连接。
具体地，集水调节单元设置集水箱1.1、进水口1.2、液位计1.3、搅拌器1.4。进水口1.2设置于集水箱1.1进水侧壳体侧壁上部；液位计1.3设置于集水箱1.1内；搅拌器通过横梁设置于集水箱1.1顶部。
1#性能反应验证供水单元设置1#进水泵1.5、1#进水管1.6、1#流量计1.7、1#止回阀1.8、1#进水电动阀1.9。1#进水泵1.5、1#流量计1.7、1#止回阀1.8、和1#进水电动阀1.9依次通过1#进水管1.6连接，同时1#进水管1.6两端连接至集水箱1.1和1#性能反应验证单元。
2#性能反应验证供水单元设置2#进水泵1.20、2#进水管1.21、2#流量计1.22、2#止回阀1.23、2#进水电动阀1.24。2#进水泵1.20、2#流量计1.22、2#止回阀1.23、和2#进水电动阀1.24依次通过2#进水管1.21连接，同时2#进水管1.21两端连接至集水箱1.1和2#性能反应验证单元。
3#性能反应验证供水单元设置3#进水泵1.25、3#进水管1.26、3#流量计1.27、3#止回阀1.28、3#进水电动阀1.29。3#进水泵1.25、3#流量计1.27、3#止回阀1.28和3#进水电动阀1.29依次通过3#进水管1.26连接，同时3#进水管1.26两端连接至集水箱1.1和3#性能反应验证单元。
加药系统2设置加药箱2.1、液位计2.2、加药泵2.3和加药管2.。液位计2.2的检测端设置于加药箱2.1内；加药箱2.1、加药泵2.3和加药管2.4依次连接；加药管2.4连接至集水箱。
性能反应验证系统3包括1#性能反应验证单元3.1、2#性能反应验证单元3.16和3#性能反应验证单元3.31，各验证单元并列独立运行。
具体地，1#性能反应验证单元3.1设置1#反应器3.2、1#进水球阀3.3、1#压力计3.4、1#进水布水器3.5、1#排水球阀3.6、1#填料3.7、1#填料承托层3.8、1#滤头3.9、1#产水球阀3.10、1#产水电动阀3.11、1#产水管3.12、1#水洗球阀3.13、1#气洗球阀3.14、1#放空球阀3.15。1#进水球阀3.3、1#压力计3.4、1#进水布水器3.5、1#排水球阀3.6、1#填料3.7、1#填料承托层3.8、1#滤头3.9、1#产水球阀3.10、1#产水电动阀3.11、1#产水管3.12、1#水洗球阀3.13、1#气洗球阀3.14和1#放空球阀3.15，从上至下如图4中所示依次安装于1#反应器3.2上。
2#性能反应验证单元3.16设置2#反应器3.17、2#进水球阀3.18、2#压力计3.19、2#进水布水器3.20、2#排水球阀3.21、2#填料3.22、2#填料承托层3.23、2#滤头3.24、2#产水球阀3.25、2#产水电动阀3.26、2#产水管3.27、2#水洗球阀3.28、2#气洗球阀3.29、2#放空球阀3.30；2#进水球阀3.18、2#压力计3.19、2#进水布水器3.20、2#排水球阀3.21、2#填料3.22、2#填料承托层3.23、2#滤头3.24、2#产水球阀3.25、2#产水电动阀3.26、2#产水管3.27、2#水洗球阀3.28、2#气洗球阀3.29和2#放空球阀3.30，从上至下如图4中所示依次安装于2#反应器3.17上。
3#性能反应验证单元3.31设置3#反应器3.32、3#进水球阀3.33、3#压力计3.34、3#进水布水器3.35、3#排水球阀3.36、3#填料3.37、3#填料承托层3.38、3#滤头3.39、3#产水球阀3.40、3#产水电动阀3.41、3#产水管3.42、3#水洗球阀3.43、3#气洗球阀3.44、3#放空球阀3.45；3#进水球阀3.33、3#压力计3.34、3#进水布水器3.35、3#排水球阀3.36、3#填料3.37、3#填料承托层3.38、3#滤头3.39、3#产水球阀3.40、3#产水电动阀3.41、3#产水管3.42、3#水洗球阀3.43、3#气洗球阀3.44和3#放空球阀3.45，从上至下如图4中所示依次安装于2#反应器3.32上。
水反洗系统4设置清水箱4.1、液位计4.2、反洗水泵4.3、1#反洗水阀4.4、2#反洗水阀4.5、3#反洗水阀4.6、反洗水管4.7。
具体地，液位计4.2设置于清水箱4.1内，反洗水泵4.3设置于清水箱4.1内，1#反洗水阀4.4通过反洗水管4.7与反洗水泵4.3和1#水洗球阀3.13连接；2#反洗水阀4.5通过反洗水管4.7与反洗水泵4.3和2#水洗球阀3.28连接；3#反洗水阀4.6通过反洗水管4.7与反洗水泵4.3和3#水洗球阀4.43连接。
曝气反洗系统5设置鼓风机5.1、反洗曝气管5.2、1#反洗曝气阀5.3、1#反洗曝气止回阀5.4、2#反洗曝气阀5.5、2#反洗曝气止回阀5.6、3#反洗曝气阀5.7、3#反洗曝气止回阀5.8。
具体地，1#反洗曝气阀5.3、1#反洗曝气止回阀5.4通过反洗曝气管5.2与鼓风机5.1和1#气洗球阀3.14连接；2#反洗曝气阀5.5、2#反洗曝气止回阀5.6通过反洗曝气管5.2与鼓风机5.1和2#气洗球阀3.39连接；3#反洗曝气阀5.7、3#反洗曝气止回阀5.8通过反洗曝气管5.2与鼓风机5.1和3#气洗球阀3.44连接。
反洗排放系统6设置反洗排水管6.1、1#反洗排水阀6.2、2#反洗排水阀6.3、3#反洗排水阀6.4。
具体地，1#反洗排水阀6.2通过反洗排水管6.1与1#排水球阀3.6连接；2#反洗排水阀6.3通过反洗排水管6.1与2#排水球阀3.21连接；3#反洗排水阀6.4通过反洗排水管6.1与3#排水球阀3.36连接。
下面将详细描述本公开的活性炭验证装置的运行步骤。
S1：污水处理流程，待处理水流进集水箱1.1，集水箱1.1的液位计1.3反馈达到设定的高液位值，确定1#反洗排水阀6.2、2#反洗排水阀6.3、3#反洗排水阀6.4关闭，开启搅拌器1.4，开启1#进水电动阀1.9、2#进水电动阀1.24、3#进水电动阀1.29，开启1#产水电动阀3.11、2#产水电动阀3.26、3#产水电动阀3.41，开启1#进水泵1.5、2#进水泵1.20、3#进水泵1.25；将待处理水通过进水管1.6、1.21和1.26分别送入1#性能反应验证单元3.1、2#性能反应验证单元3.16和3#性能反应验证单元3.31；处理水分别经布水器均匀流经填料，经过吸附处理后通过各自产水管流入清水箱4.1。
S2：加药流程，如果监测到装置进水PH波动较大则开启加药泵2.3，缓释药剂通过加药管2.4送入集水箱。
S3：系统反洗流程，在本发明中，反应器的清洗通过设定在线清洗周期(默认168h，0～672h可调)或达到在线清洗压力标记来控制启停。在线清洗压力标记：反应器设有压力计，设置超压反馈压力报警值(默认45kPa，0～100kPa可调)报警提示“超压运行，准备清洗”；超压反馈停机清洗值(默认60kPa，0～100kPa可调)，报警提示“立即清洗第几#反应器”，“系统进入自动清洗子程序”。
在线清洗子程序逻辑过程如下：反应器达到一个在线清洗周期或达到在线清洗压力标记→确认清水箱4.1中液位充足→(1#、2#、3#)反应器进水泵在停状态并锁死→(1#、2#、3#)反应器进水阀关到位→(1#、2#、3#)反应器产水阀关到位→(1#、2#、3#)反应器排水阀开到位→(1#、2#、3#)反应器清洗曝气阀开到位→曝气风机启状态并锁死→等待1个汽洗时长(默认5min，0～15min可调)→(1#、2#、3#)反应器清洗水阀开到位→清洗水泵启状态并锁死→等待1个汽水混合洗时长(默认5min，0～15min可调)→曝气风机关状态并锁死→(1#、2#、3#)反应器清洗曝气阀关到位→等待1个水洗时长(默认5min，0～15min可调)→清洗水泵关状态并锁死→(1#、2#、3#)反应器清洗水阀关到位→等待1个沉淀时长(默认5min，0～15min可调)→(1#、2#、3#)反应器排水阀关到位→(1#、2#、3#)反应器进水阀开到位→(1#、2#、3#)反应器产水阀开到位→在线清洗子程序完成→(1#、2#、3#)反应器进水泵恢复运行。
本公开的活性炭验证装置可以根据上述运行步骤来进行常规的水处理和反洗操作。通过设定不同的反洗参数组合，并分析不同反洗参数组合下的处理结果，可以基于处理结果和反洗参数来验证活性炭的基础性质并且获得活性炭的运行参数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。
Claims (14)
1.一种活性炭验证装置，其特征在于，所述活性炭验证装置包括：
供水系统，被构造为供应待处理水；
性能反应验证系统，与所述供水系统连接，被构造为对来自所述供水系统的待处理水进行处理，以得到处理后的水并且获得处理结果，所述性能反应验证系统包括至少一个性能反应验证单元，每个性能反应验证单元中设置有活性炭；
反洗系统，与所述性能反应验证系统连接，被构造为根据不同的反洗参数对所述性能反应验证系统执行反洗。
2.根据权利要求1所述的活性炭验证装置，其特征在于，
所述处理结果包括处理周期和处理后的水的水质指标，并且
所述反洗参数包括反洗强度、反洗时间和反洗周期。
3.根据权利要求1所述的活性炭验证装置，其特征在于，所述活性炭验证装置还包括：
反洗排放系统，与所述性能反应验证系统流体连接，被构造为排放对所述性能反应验证系统执行反洗后的排放物。
4.根据权利要求1所述的活性炭验证装置，其特征在于，所述反洗系统包括：
水反洗系统；被构造为对所述性能反应验证系统执行水冲洗；以及
曝气反洗系统，被构造为对所述性能反应验证系统执行气冲洗。
5.根据权利要求4所述的活性炭验证装置，其特征在于，每个性能反应验证单元包括：
反应器，所述活性炭设置在所述反应器中；以及
压力计，被构造为测量所述反应器内的压力，
其中，所述反应器被设定为具有清洗周期，并且
当所述反应器的使用时间到达清洗周期或所述反应器内的压力到达预定值时，所述反洗系统对所述性能反应验证系统执行水冲洗和/或气冲洗。
6.根据权利要求5所述的活性炭验证装置，其特征在于，所述活性炭验证装置还包括清水箱，
待处理水经过所述性能反应验证单元中的所述活性炭处理后进入所述清水箱。
7.根据权利要求6所述的活性炭验证装置，其特征在于，
所述清水箱还被构造为对所述水反洗系统供应被所述活性炭处理后的水，以对所述性能反应验证系统执行水冲洗。
8.根据权利要求1所述的活性炭验证装置，其特征在于，所述活性炭验证装置还包括：
加药系统，被构造为向所述供水系统提供调节PH值的药剂。
9.根据权利要求1所述的活性炭验证装置，其特征在于，所述活性炭验证装置还包括：
可移动平台，所述供水系统、所述性能反应验证系统和所述反洗系统设置在所述可移动平台上。
10.根据权利要求1所述的活性炭验证装置，其特征在于，
所述活性炭装置的运行参数通过数学模型与水厂的实际运行参数建立相似关联，并且
所述数学模型包括：建立运行参数与相似性指标之间的关系；通过确定必要相似性指标的值来确定其他相似性指标的值；以及使用相似性指标的值来优化活性炭验证装置的运行参数，
其中，与所述必要相似性指标相关的运行参数包括反应系统滤层过水流速v和反洗时间t，并且
其中，所述必要相似性指标包括反应系统滤层过水流速相似性指标Cv和反洗时间相似性指标Ct。
11.根据权利要求10所述的性炭验证装置，其特征在于，与所述其他相似性指标相关的运行参数包括过水面积A和填料滤层厚度h中的至少一种，
所述其他相似性指标包括过水面积相似性指标CA和填料滤层厚度相似性指标Ch中至少一种，所述其他相似性指标与所述必要相似性指标之间具有如下对应关系：
12.根据权利要求10所述的性炭验证装置，其特征在于，与所述必要相似性指标相关的运行参数还包括填料状态密度ρ，与所述其他相似性指标相关的运行参数包括反洗强度F，所述必要相似性指标还包括填料状态密度相似性指标Cρ，所述其他相似性指标包括过水面积相似性指标CF，所述其他相似性指标与所述必要相似性指标之间具有如下对应关系：
13.一种活性炭验证方法，其特征在于，所述方法通过活性炭验证装置执行，所述活性炭验证装置包括供水系统、性能反应验证系统、反洗系统和控制器，
所述方法通过控制器来实现，并且包括：
通过供水系统接收待处理水；
将待处理水供应到与所述供水系统流体连接的性能反应验证系统，对待处理水进行处理以得到处理后的水并且获得处理结果，所述性能反应验证系统包括彼此并联的多个性能反应验证单元，每个性能反应验证单元中设置有活性炭；
根据不同的反洗参数通过反洗系统对所述性能反应验证系统执行反洗；以及
根据所述处理结果和所述反洗参数来验证所述活性炭的基础性质并且获得所述活性炭的运行参数。
14.根据权利要求13所述的活性炭验证方法，其特征在于，
其中，所述处理结果包括处理周期和处理后的水的水质指标，并且
其中，所述反洗参数包括反洗强度、反洗时间和反洗周期。
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