CN208612477U - 一种吸附可生物降解污染物饱和的活性炭再生系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种吸附可生物降解污染物饱和的活性炭再生系统，包括反应池、水泵、颗粒活性炭层、浮球阀、滤板、曝气装置、超声波装置、微生物泥水沉淀池。该系统综合了超声波再生法和微生物再生法的优点，通过超声波的振荡可去除表面及内部的大多数污染物，通过微生物可以降解残留在活性炭表面的污染物，通过微生物分泌的胞外酶可以进入活性炭微孔结构，降解部分污染物。

Description

一种吸附可生物降解污染物饱和的活性炭再生系统

技术领域

本发明涉及工业废水处理领域，具体涉及一种吸附可生物降解污染物饱和的活性炭再生系统。

背景技术

颗粒活性炭具有较大的比表面积和发达的孔隙结构，表现出较优的吸附性能，在处理生活污水、有机废水以及水的深度净化方面应用较多。颗粒活性炭是工业企业中常用的一种吸附剂，当其吸附饱和后，需要外运并进行再生，然而每吨三千元左右的再生费用，会给企业造成一定的经济负担。因此，寻求一种经济性高且容易实现企业自再生饱和活性炭的方法显得格外重要。

我国常用的活性炭再生方法有热再生法、化学试剂再生法、电化学再生法、超声波再生法、光催化再生法等，目前已有许多专利采用了两种及两种以上的再生技术联用。如公开专利号CN105597717A所示，该专利设计的光电协同反应再生反应器，能够实现二氧化钛的光催化反应和三维BDD电极电化学氧化反应，为粉末活性炭的再生提供了一条新思路。但该装置通过隔网分离颗粒活性炭与粉末活性炭，需根据实际使用的粉末活性炭孔径大小不断改变隔网尺寸，带来操作的不便，且制备负载二氧化钛的颗粒活性炭过程较为繁琐。又如公开专利号CN102974138A所示，该专利利用蒸汽加热活性炭颗粒至90℃左右，启动超声波发生器，振荡去除活性炭表面的污垢，接着采用水洗，实现饱和活性炭的再生。相对于传统的高温加热再生法，该法耗能较少且再生后的活性炭效能较高。公开专利号CN102658101A综合使用了超声波与Fenton试剂氧化再生法，通过反应生成高氧化电位的·OH，可以把有机物氧化成小分子物质，恢复活性炭的吸附能力，且再生时间短，可再生次数多。

超声波再生法通过超声波发生器带动振针高频振动，可以产生能量很高的空化泡，空化泡在溶液中增大，再破裂成小气泡，产生的高压冲击波作用于活性炭表面，可恢复活性炭的吸附能力。国内已有许多研究证实了该法的可操作性并且通过试验探究其最佳运行条件。

微生物再生法具有清洁无污染、投资运行成本低、活性炭损耗率低等优点而显示出较好的发展前景，公开专利号CN104815633A利用微生物再生吸附饱和壬基酚的活性炭，获得了较高的再生率。通过预处理新鲜活性炭、饱和吸附壬基酚、配置微生物溶液、控制再生条件等操作，实现了目标污染物的高效去除。

鉴于超声波再生与其他再生技术联用显示出较好的通用性，将超声波再生与微生物再生联用具有可行性，能够实现工业企业自再生饱和活性炭的目的，大幅降低再生成本。经过超声波与微生物的协同作用，超声波清洗后的再生炭在物理吸附方面得到了较大的恢复。

发明内容

为实现工业企业自再生饱和活性炭，本实用新型提出了一种吸附可生物降解污染物饱和的活性炭再生系统。

该系统综合了超声波再生法和微生物再生法的优点，通过超声波的振荡可去除表面及内部的大多数污染物，通过微生物可以降解残留在活性炭表面的污染物，通过微生物分泌的胞外酶可以进入活性炭微孔结构，降解部分污染物。

本实用新型提供的技术方案是：

一种吸附可生物降解污染物饱和的活性炭再生系统，包括反应池、水泵、颗粒活性炭层、浮球阀、滤板、曝气装置、超声波装置、微生物泥水沉淀池；所述工业废水进水管将废水通入反应池内的颗粒活性炭层，所述颗粒活性炭层下方设有滤板及超声波装置，所述滤板上均匀分布有曝气装置，所述超声波装置包括超声波发生器，超声波换能器以及超声波振针；所述颗粒活性炭层下部通过回收管连通微生物泥水沉淀池；所述微生物泥水沉淀池上部设有溢流管，用来排出多余的上清液，下部设有回流管，可以把微生物泥水泵送至反应池。

进一步的，所述曝气装置采用曝气头，可根据实际情况选取合适的距离均匀分布在滤板上。

进一步的，所述反应池的材料可选用混凝土或金属板材。

进一步的，反应池内的颗粒活性炭层铺设2～3米。

进一步的，在反应池上部设有浮球阀，通过进水管使工业废水进入反应池中，当进水高度使浮球阀完全漂起时停止进水。

采用所述吸附可生物降解污染物质饱和的活性炭系统的步骤如下：

1)将新鲜的颗粒活性炭铺设在滤板上方，通过进水管使工业废水进入反应池中，进行一段时间的吸附，直到活性炭吸附饱和，排出废水，通过水泵向反应池中加入清水，同时启动超声波装置和曝气装置；

2)进行超声波作用运行一段时间后排除废水，关闭超声波发生器，通过水泵向反应池中加入清水，再加入已经培养好的能够定向吸附某类污染物的微生物泥水，打开曝气系统；

3)经过一段时间的曝气后，打开阀门，通过回收管收集微生物泥水至沉淀池，开始静置沉淀；

4)通过水泵向反应池中加入清水，将经过超声波与微生物协同再生的活性炭，进行超声波清洗；运行一段时间后，得到第一次再生后的颗粒活性炭，排出废水；

5)第一次再生结束后，继续通入工厂废水，进行下一轮的吸附协同再生与超声波清洗。

进一步的，过5～10次再生后，活性炭完全失去活性，开始更换新炭。

单独使用超声波再生法，高能量的空化泡在溶液中增大，继而破裂成小气泡，产生的高压冲击波作用于活性炭表面，可振荡出活性炭表面及内部的大部分污染物，但难以去除活性炭微孔结构的污染物质。

单独使用微生物再生法，可以利用附着在活性炭表面的微生物降解吸附于活性炭表面的有机物，且微生物分泌的胞外酶可以进入微孔结构，进一步降解活性炭内部有机物，但驯化菌种的时间较长，工程应用较少，且随着生物膜的老化，微生物的降解能力逐渐下降，导致出水水质不达标，增加了更换新炭的频率，提高了购炭成本。

活性炭的中孔和大孔所占比例较小，微孔比较发达，约占总面积的90％。利用超声波将饱和活性炭表面及内部的污染物振荡去除，曝气作用下，可强化好氧微生物的降解功能，微生物分泌的胞外酶可深入活性炭微孔结构去除污染物。超声波清洗作用可打开孔道，提供更多吸附点位，促进物理吸附。此外，当工业废水中含有毒有害污染物时，超声波可振荡去除部分污染物，减小废水对微生物的抑制作用，增强微生物的活性，可在一定程度上扩大超声波再生与微生物再生联用的使用范围。

本实用新型的系统综合了超声波再生法与微生物再生法的优点，通过超声波的振荡可以去除饱和活性炭表面及内部的大部分污染物，配置的微生物泥水可以强化降解有机物。一方面，微生物可降解活性炭表面的污染物，另一方面，微生物分泌的胞外酶可以进入活性炭微孔进行降解。

本实用新型的系统采用超声波进行清洗，较一般的气水反冲，可以把活性炭内部污染物振荡出来，进一步打开孔道，提高物理吸附效果。该系统对微生物泥水进行回收，可实现循环利用并优选出高效降解可生物降解污染物的菌种。

本实用新型的系统简单易操作，可根据实际情况，设计多组池子交替运行，再生效率较高。本实用新型的系统未使用化学药剂，无环境污染，绿色环保。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例提供的再生系统装置结构图。

图2为本实用新型实施例提供的再生系统的流程图。

图标：1-工业废水进水管；2-浮球阀；3-颗粒活性炭层；4-曝气头；5-滤板；6-超声波发生器；7-超声波换能器；8-超声波振针；9-自来水管；10-排水管；11-回收管；12-微生物泥水沉淀池；13--溢流管；14-微生物泥水回流管。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参阅图1、图2。一种吸附可生物降解污染物饱和的活性炭再生系统，包括工业废水进水管、浮球阀、颗粒活性炭层、曝气头、滤板、超声波发生器、超声波换能器、超声波振针、自来水管、排水管、回收管、微生物泥水沉淀池、溢流管、微生物泥水回流管。

其中，超声波装置包括超声波发生器，超声波换能器以及超声波振针。曝气装置采用曝气头，可根据实际情况选取合适的距离均匀分布在滤板上。

其中，微生物泥水通过收集管进入微生物泥水沉淀池，沉淀池上部设有溢流管，用来排出多余的上清液，下部设有回流管，可以把微生物泥水泵送至反应池。

作为方案的优选，池子的材料可选用混凝土或其他金属板材。

作为方案的优选，可根据实际情况设置多组同样的反应池，进行更替作业，实现连续化再生，提高再生效率。

作为方案的优选，在加入微生物泥水的同时，可以配置微生物营养液，如增加葡萄糖、氯化钠、pH缓冲液等物质。

作为方案的优选，工业废水中的可生物降解污染物首选可吸附可生物降解污染物，如苯酚、部分溶解性芳香族化合物等。

作为方案的优选，需根据工业废水的物化性质、组成成分、初始浓度等参数，对微生物进行培养筛选。

作为方案的优选，需根据工业废水的水质特点，进行活性炭的静态吸附等温试验，比选出最佳炭种，铺设2～3米的颗粒活性炭层。

实施步骤如下：

将新鲜的颗粒活性炭放入滤板，碳层高度为2～3米。通过进水管使工业废水进入池中，当进水高度使浮球阀完全漂起时，停止进水。进行24～72h的吸附，直到活性炭吸附饱和，打开阀门排出废水。

通过水泵向池中加入清水，同时启动超声波装置和曝气装置。打开电源，超声波发生器将交流电转换成超声频电振荡信号，并通过电缆输送给超声换能器，进行超声波作用。此外，超声波发生器带动超声波振针高速振动，分离出活性炭表面及内部的污染物。均匀分布的曝气头向池中输入溶解氧，强化了水体的流动状态。连续运行24～48h后排除废水，关闭超声波发生器，

通过水泵向池中加入清水，再加入已经培养好的能够定向吸附某类污染物的微生物泥水，打开曝气系统，随着活性炭炭对溶解氧的吸附，有机物的生物降解作用得到强化。同时，高浓度的溶解氧也为好氧微生物的增殖提供了有利条件。微生物除了降解残留在活性炭表面的污染物，其分泌的胞外酶能够进入活性炭微孔，将有机污染物氧化分解成H₂O、CO₂、NH₃等小分子物质。经过48～96h的曝气后，打开阀门，通过回收管收集微生物泥水至沉淀池，开始静置沉淀。

通过水泵向池中加入清水，将经过超声波与微生物协同再生的活性炭，进行超声波清洗。运行12～24h后，得到第一次再生后的颗粒活性炭，排出废水。

第一次再生结束后，继续通入工厂废水，进行下一轮的吸附协同再生与超声波清洗，经过5～10次再生后，活性炭完全失去活性，开始更换新炭。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种吸附可生物降解污染物饱和的活性炭再生系统，其特征在于：包括反应池、水泵、颗粒活性炭层、浮球阀、滤板、曝气装置、超声波装置、微生物泥水沉淀池；工业废水进水管将废水通入反应池内的颗粒活性炭层，所述颗粒活性炭层下方设有滤板及超声波装置，所述滤板上均匀分布有曝气装置，所述超声波装置包括超声波发生器，超声波换能器以及超声波振针；所述颗粒活性炭层下部通过回收管连通微生物泥水沉淀池；所述微生物泥水沉淀池上部设有溢流管，用来排出多余的上清液，下部设有回流管，可以把微生物泥水泵送至反应池。

2.根据权利要求1所述的吸附可生物降解污染物饱和的活性炭再生系统，其特征在于：所述曝气装置采用曝气头，可根据实际情况选取合适的距离均匀分布在滤板上。

3.根据权利要求1所述的吸附可生物降解污染物饱和的活性炭再生系统，其特征在于：所述反应池的材料可选用混凝土或金属板材。

4.根据权利要求1所述的吸附可生物降解污染物饱和的活性炭再生系统，其特征在于：反应池内的颗粒活性炭层铺设2~3米。

5.根据权利要求1所述的吸附可生物降解污染物饱和的活性炭再生系统，其特征在于：在反应池上部设有浮球阀，通过进水管使工业废水进入反应池中，当进水高度使浮球阀完全漂起时停止进水。