在“2020(第十二屆)上海水業(yè)熱點(diǎn)論壇”上，譽(yù)鼎環(huán)境總工周克山從污水處理用活性炭的特性、活性炭處理污水工藝、工藝性?xún)r(jià)比分析、典型案例四個(gè)方面分享了活性炭吸附耦合多段爐再生工藝在污水處理當中的應用。

9月17日，“2020(第十二屆)上海水業(yè)熱點(diǎn)論壇”召開(kāi)，本屆論壇以“面向未來(lái)的污水處理行業(yè)系統升級”為主題。南京譽(yù)鼎環(huán)境科技有限公司總工周克山從污水處理用活性炭的特性、活性炭處理污水工藝、工藝性?xún)r(jià)比分析、典型案例四個(gè)方面分享了“活性炭吸附耦合多段爐再生工藝——在污水處理當中的應用”。

周克山

污水處理用活性炭的特性

活性炭材料化學(xué)性質(zhì)穩定，耐酸、耐堿、耐熱，不溶于水、有機溶劑。

污水吸附活性炭選用了2—100毫米的活性炭材料?；钚蕴恳子谖降奈镔|(zhì)主要有四種，第一類(lèi)，色度、異臭，亞甲藍表面活性物質(zhì);第二類(lèi)，除草劑、殺蟲(chóng)劑、農藥、合成洗滌劑;第三類(lèi)是苯類(lèi)化合物、酚類(lèi)化合物、氰類(lèi)化合物、胺類(lèi)化合物常規的化學(xué)物質(zhì);第四類(lèi)物質(zhì)主要是人工合成的其他大部分有機化合物、高濃鹽水中的有機物。

周克山介紹，活性炭對有機物的吸附規律表現為對芳香族化合物的吸附優(yōu)于對非芳香族化合物的吸附，如對苯的吸附優(yōu)于對環(huán)己烷的吸附;對帶有支鏈的烴類(lèi)吸附，總是優(yōu)于對直鏈烴類(lèi)的吸附;對不含無(wú)機基團的有機物吸附總是優(yōu)于含無(wú)機基團的化合物，如對苯的吸附總是優(yōu)于對吡啶的吸附;對分子量大的和沸點(diǎn)高的化合物的吸附總是優(yōu)于分子量小的和沸點(diǎn)低的化合物。

這些特點(diǎn)與污水中的不易生化有機物基本是相對應的，所以活性炭的吸附非常適合于高濃水的吸附和活性生化水的吸附。

論壇現場(chǎng)，周克山介紹了活性炭加熱再生的四個(gè)過(guò)程，原始狀態(tài)時(shí)活性炭孔道里面，大部分被水充填。干燥階段，將含水率在50%～80%的濕炭，在100-250℃溫度下加熱，首先炭粒內水分蒸發(fā)，部分低沸點(diǎn)有機物也隨之脫附揮發(fā)。此階段需要大量熱量，占再生總能耗的50%—70%。脫附炭化/焙燒階段，從250℃~700℃，低沸點(diǎn)的有機物首先開(kāi)始脫附,到高溫時(shí)，高沸點(diǎn)有機物被熱分解，一部分轉化為小分子物質(zhì)脫除，其余部分通過(guò)縮聚以固定碳的形態(tài)殘留下來(lái)。此階段，再生炭的吸附能力已恢復60%。最后一個(gè)階段是再生、活化階段，炭化過(guò)后殘留在活性炭微孔中的固定炭，需用水蒸汽、CO2等氧化性氣體進(jìn)行氣化反應，使殘留碳化物在850℃左右氣化成CO2，CO等氣體。使微孔表面得到清理，恢復其吸附性能。

活性炭處理污水工藝

周克山指出，活性炭吸附主要用于污水處理工藝的兩個(gè)方面，一方面是污水深度處理，第二方面是中水回用。在污水處理方面，可應用于生化工藝后端，替代氧化工藝;出水COD可達到地表水Ⅳ類(lèi)標準;可應用于生化前端，直接吸附有毒、極不易生化污水中的有機物;提高B:C比，滿(mǎn)足進(jìn)行生化的要求。在中水回用方面，一方面用于進(jìn)膜組前的污水的吸附，降低污水的COD、色度，延長(cháng)膜組的使用周期;另一方面用于吸附去除膜后高含鹽濃水中再次富集的COD。以達到延長(cháng)RO膜組的使用周期;蒸鹽工序的長(cháng)周期穩定運行;提高產(chǎn)品鹽的色度、純度。

活性炭吸附耦合多段爐再生工藝的流程。水從底部進(jìn)、頂部出，每天定時(shí)押送一定的保護炭，為了保持炭的平衡，定期補充一定的新鮮炭。

吸附床采用了移動(dòng)床的結構，移動(dòng)床的炭層與流體呈逆向，飽和炭層間歇式地被移出，再生炭/補充新炭從床層頂加入，床層內形成由底到頂吸附飽和度濃度差，頂部接觸的是“新鮮”活性炭層。沿床層高度形成：“飽和層”“欠飽和層”“新鮮炭層”，進(jìn)液污染物流量或濃度大幅波動(dòng)也不易發(fā)生“吸附穿透”現象，能夠確保出料品質(zhì)仍然處于穩定的、達標狀態(tài)。移動(dòng)床底部過(guò)濾掉進(jìn)水中的大部分的SS，通過(guò)定期排炭，將這部分SS排出床層，與飽和炭一并進(jìn)入多段爐熱解/焚燒掉。吸附床的中上部活性炭吸附過(guò)程將不受SS影響。

談到多段爐再生的技術(shù)來(lái)源，周克山講到，可控溫多段爐最早源于上世紀五十年代的美國的 Nichols公司設計制造的工業(yè)窯爐，后經(jīng)日本、中國臺灣等不斷改進(jìn)，是礦物焙燒、活性炭制造/再生、污泥熱解的主流爐型。南京譽(yù)鼎環(huán)境科技有限公司經(jīng)過(guò)十年的開(kāi)發(fā)，已實(shí)現多段爐85%部件國產(chǎn)化，價(jià)格、技術(shù)等均能被市場(chǎng)所接受。開(kāi)發(fā)了污水/糖業(yè)/聚乳酸活性炭吸附&多段爐廢炭再生工藝、污泥熱解工藝、活性炭制造工藝等。在運多段爐系統多達30余套，爐型直徑可以從φ1800→φ8000，爐床層數從6→16層。早期爐型已穩定運行近十年。

下圖是一個(gè)爐的剖面圖。在活性炭再生階段，上邊一層主要是干燥階段，把水蒸掉，中間層是烘焙階段，主要是有機物的(分解)階段，下邊一層是通過(guò)蒸汽進(jìn)行活性的階段。

耦合工藝技術(shù)具有哪些優(yōu)勢呢?周克山講到， 活性炭水力集約密閉輸送系統具備一定的優(yōu)勢：活性炭輸送過(guò)程中磨損少，機械故障風(fēng)險低、活性炭輸送效率高。其次，多段爐活性炭再生系統具備裝備優(yōu)勢：溫度分層、氣氛分層控制、多種操作模式、能源消耗低、運行穩定性高、炭損失率低、再生炭品質(zhì)好。

活性炭再生系統，是一個(gè)危廢項目，對尾氣的控制相對比較嚴，通過(guò)利用覆PTFE膜材料為主的布袋進(jìn)行除塵，使塵<10mg/Nm3。酸性氣體滿(mǎn)足SO2<30 mg/Nm3的標準。通過(guò)增加脫銷(xiāo)設施，可滿(mǎn)足氮氧化物<50 mg/Nm3。滿(mǎn)足二噁英< 0.1nmg/Nm3?；究梢詽M(mǎn)足歐洲的排放標準要求。

下圖是多段爐出口尾氣的處置工藝流程，有后燃室、余熱鍋爐、脫硫塔等等。

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編輯：趙凡