活性炭再生新型工艺设备研制

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1、活性炭再生新型工艺设备研制摘要近年来，水资源形势在我国越来越严峻，大部分水源已不适合作为饮用水源。活性炭吸附工艺作为一种性能优异的深度水处理工艺，被广泛应用于水处理行业。该工艺需投入活性炭数量较大，且价格昂贵。因此，我们研制出了一种活性炭再生新型工艺设备一电热再生，并根据其工艺参数和工艺性能展开了一系列试验研究，实验结果均符合要求，且实用性能良好，能够很好的满足我国现有小型水厂的活性炭连续再生要求，可以直接在水处理行业推广应用。关键词活性炭；再生；工艺参数；工艺性能中图分类号TQ424.1文献标识码A文章编号1674-6708(2

2、013)84-0099-021概述活性炭吸附工艺作为一种性能优异的深度水处理工艺，相对于传统水处理工艺，该工艺能有效地去除水中污染物，并能使水突变活性大为降低，保证饮用水的安全。因此越来越多的水厂采用活性炭吸附工艺，但该工艺的投入较高，且活性炭价格昂贵。若引入活性炭再生技术的话，不仅能大力推广活性炭水处理技术，更能促进发展水资源节约型循环经济，为我国水资源的合理开发利用做出重大的贡献。活性炭再生技术是指在不破坏活性炭的原有结构前提下，采用物理、化学或生物化学等方法使其活性成分重新活化达到重复使用目的的操作和方法。目前，活性炭再生工

3、艺技术主要有：热再生法［2］、溶剂再生法［3］、电化学再生法［4］、超临界流体再生［5］、微波辐照再生法［6］、湿式氧化再生法［7］等。这些方法各有其特点和使用范围。而在水处理的应用中，活性炭吸附的多为热分解型和难脱附型有机物，且吸附周期长，因此目前大部分水处理活性炭再生工艺采用热再生法。热再生法是目前工艺最为成熟，工业应用最多的活性炭再生方法。其主要原理是活性炭在加热的条件下，使被吸附的有机物按性质不用分别被解析、碳化和氧化。热再生法一般具有对吸附质基本无选择性、通用性能好、再生效率高和再生时间短等的优点。但也存在一些需要妥善解

4、决的问题，如炭粒相互粘结、烧结成块并造成局部起火或堵塞通道，甚至导致运行瘫痪的现象。因此如何改进和发展新型热再生工艺，在保持其髙再生效率的同时减少炭损耗和能耗，提髙再生炭吸附性能是目前活性炭热再生工艺研究的重点所在。电热再生技术作为一种新型活性炭再生技术，同时采用了热化学方法和电化学方法原理对活性炭进行再生，并且具有高再生效率、较低的炭损耗和较低的再生能耗等优点，因此具有更为良好的应用性能和开发前景。2电热再生技术的主要原理电热再生技术主要利用活性炭颗粒流通过导电极板间通道，将流动的活性炭作为导体，直接通电产生焦耳热，从而获得高温

5、加热再生的效果。此外，由于炉内产生的紫外线能使炭粒间隙内有限空气中的氧部分地转化为臭氧，形成局部活化氛围，从而能够加速有机物的解析，达到加速活性炭再生，改善再生炭性能的目的。3试验装置简介及试验样品分析3.1试验装置简介活性炭再生试验装置基于电热再生技术，将炉体设计为三段式。其系统整个试验系统主要分为四个部分：给料器、炉体、电源以及温度采集装置。再生炉炉体外层由耐火砖组成，两侧交替布置有三对石墨电极板和刚玉绝缘板。另外，热电偶布置在每段绝缘板通道中部，用于显示每段电极板加热后活性炭的温度。再生炉电源系统由三个独立的直流稳压电源所组

6、成，每个电源均用于单独控制一对石墨电极板之间的电压或者电流，其优点是采用直流的方式比变频更加稳定地调节电压。热电偶在三个测温点测量出来的温度通过数据采集器显示在电脑上，可及时地反映温度变化。炉膛底部设有一个调节阀用于控制炉内活性炭的流量。经过反复试验，并综合考虑再生效率、炭损耗和能源消耗等因素，该装置设计活性炭再生量为75kg/h,主要针对3万立方米/日处理能力的小型水厂。3.2试验样品分析试验样品采用北京第九水厂使用过的饱和炭，该炭的新炭是由宁夏华辉活性炭股份有限公司生产的Y15型柱状活性炭，该炭以太西无烟煤为主要原料，厂方提供

7、其主要技术参数如表1所示。性能型号直径(mm)灰份(%)强度(%)表观密度(g/1)四氯化碳吸附值(％)碘值(mg/g)水溶灰(％)Y-151.52-15%290300-60040-120700-1300W0.5表1Y15型柱状活性炭性质(厂方提供)经测量，新炭和饱和炭的主要性质参数如表2所示。样品固定碳(%)水分(%)灰分(%)碘值(mg/g)新炭93.180.865.691051饱和炭32.213.25608表2新炭和饱和炭的主要性质参数4试验结果及其分析4.1再生装置中活性炭各种参数对再生过程的影响由于活性炭电热再生炉是直

8、接利用活性炭本身作为加热的载体，因此再生炉内活性炭的各种参数直接关系到再生效果。在再生炉中，再生工艺过程有四个可变操作参数以及一个可变样品性质参数：电压、电流、温度、炭粒移动线速度以及饱和炭初始含水量等。由于颗粒状活性炭在含水量大的状态下，再生能耗