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譽鼎環境周克山:“活性炭吸附耦合多段爐再生工藝”在汙水提標改造中的應用

时间:2020-09-27 09:44

來源:中國水網

作者:顧春雨整理

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在“2020(第十二屆)上海水業熱點論壇”上,譽鼎環境總工周克山從汙水處理用活性炭的特性、活性炭處理汙水工藝、工艺性价比分析、典型案例四个方面分享了活性炭吸附耦合多段炉再生工艺在汙水處理当中的应用。

9月17日,“2020(第十二届)上海水业熱點论坛”召开,本届论坛以“面向未来的汙水處理行业系统升级”为主题。南京誉鼎环境科技有限公司总工周克山从汙水處理用活性炭的特性、活性炭處理汙水工藝、工艺性价比分析、典型案例四个方面分享了“活性炭吸附耦合多段炉再生工艺——在汙水處理当中的应用”。

誉鼎环境周克山

周克山

汙水處理用活性炭的特性

活性炭材料化學性質穩定,耐酸、耐堿、耐熱,不溶于水、有機溶劑。

汙水吸附活性炭選用了2—100毫米的活性炭材料。活性炭易于吸附的物質主要有四種,第一類,色度、異臭,亞甲藍表面活性物質;第二類,除草劑、殺蟲劑、農藥、合成洗滌劑;第三類是苯類化合物、酚類化合物、氰類化合物、胺類化合物常規的化學物質;第四類物質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爲對芳香族化合物的吸附優于對非芳香族化合物的吸附,如對苯的吸附優于對環己烷的吸附;對帶有支鏈的烴類吸附,總是優于對直鏈烴類的吸附;對不含無機基團的有機物吸附總是優于含無機基團的化合物,如對苯的吸附總是優于對吡啶的吸附;對分子量大的和沸點高的化合物的吸附總是優于分子量小的和沸點低的化合物。

這些特點與汙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,周克山介紹了活性炭加熱再生的四個過程,原始狀態時活性炭孔道裏面,大部分被水充填。幹燥階段,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,部分低沸點有機物也隨之脫附揮發。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℃,低沸點的有機物首先開始脫附,到高溫時,高沸點有機物被熱分解,一部分轉化爲小分子物質脫除,其余部分通過縮聚以固定碳的形態殘留下來。此階段,再生炭的吸附能力已恢複60%。最後一個階段是再生、活化階段,炭化過後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,恢複其吸附性能。

活性炭處理汙水工藝

周克山指出,活性炭吸附主要用于汙水處理工艺的两个方面,一方面是污水深度处理,第二方面是中水回用。在汙水處理方面,可应用于生化工艺后端,替代氧化工艺;出水COD可达到地表水Ⅳ类標准;可应用于生化前端,直接吸附有毒、极不易生化污水中的有机物;提高B:C比,满足进行生化的要求。在中水回用方面,一方面用于进組前的汙水的吸附,降低汙水的COD、色度,延長膜組的使用周期;另一方面用于吸附去除膜後高含鹽濃水中再次富集的COD。以達到延長RO膜組的使用周期;蒸鹽工序的長周期穩定運行;提高産品鹽的色度、純度。

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

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吸附床采用了移動床的結構,移動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”,進液汙染物流量或濃度大幅波動也不易發生“吸附穿透”現象,能夠確保出料品質仍然處于穩定的、達標狀態。移動床底部過濾掉進水中的大部分的SS,通過定期排炭,將這部分SS排出床層,與飽和炭一並進入多段爐熱解/焚燒掉。吸附床的中上部活性炭吸附過程將不受SS影響。

谈到多段炉再生的技術来源,周克山讲到,可控温多段炉最早源于上世纪五十年代的美国的 Nichols公司设计制造的工业窑炉,后经日本、中国台湾等不断改进,是矿物焙烧、活性炭制造/再生、汙泥热解的主流炉型。南京誉鼎环境科技有限公司经过十年的开发,已实现多段炉85%部件国产化,价格、技術等均能被市場所接受。开发了污水/糖业/聚乳酸活性炭吸附&多段炉废炭再生工艺、汙泥热解工艺、活性炭制造工艺等。在运多段炉系统多达30余套,炉型直径可以从φ1800→φ8000,炉床层数从6→16层。早期炉型已稳定运行近十年。

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

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耦合工艺技術具有哪些优势呢?周克山讲到, 活性炭水力集约密闭输送系统具备一定的优势:活性炭输送过程中磨损少,机械故障风险低、活性炭输送效率高。其次,多段炉活性炭再生系统具备装备优势:温度分层、气氛分层控制、多种操作模式、能源消耗低、运行稳定性高、炭损失率低、再生炭品质好。

活性炭再生系统,是一个危废項目,对尾气的控制相对比较严,通过利用覆PTFE膜材料为主的布袋进行除塵,使尘<10mg/Nm?。酸性气体满足SO2<30 mg/Nm?的標准。通过增加脱销设施,可满足氮氧化物<50 mg/Nm?。满足二噁英< 0.1nmg/Nm?。基本可以满足欧洲的排放標准要求。

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下圖是多段爐出口尾氣的處置工藝流程,有後燃室、余熱鍋爐、脫硫塔等等。

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編輯:趙凡

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