譽鼎環(huán)境周克山：“活性炭吸附耦合多段爐再生工藝”在污水提標改造中的應用

在“2020(第十二屆)上海水業(yè)熱點論壇”上，譽鼎環(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、工藝性價比分析、典型案例四個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)熱點論壇”召開，本屆論壇以“面向未來的污水處理行業(yè)系統(tǒng)升級”為主題。南京譽鼎環(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、工藝性價比分析、典型案例四個方面分享了“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

活性炭材料化學性質穩(wěn)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|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(guī)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(guī)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;對帶有支鏈的烴類吸附，總是優(yōu)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(yōu)于含無機基團的化合物，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高的化合物的吸附總是優(yōu)于分子量小的和沸點低的化合物。

這些特點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，周克山介紹了活性炭加熱再生的四個過程，原始狀態(tài)時活性炭孔道里面，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，一部分轉化為小分子物質脫除，其余部分通過縮聚以固定碳的形態(tài)殘留下來。此階段，再生炭的吸附能力已恢復60%。最后一個階段是再生、活化階段，炭化過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，滿足進行生化的要求。在中水回用方面，一方面用于進膜組前的污水的吸附，降低污水的COD、色度，延長膜組的使用周期;另一方面用于吸附去除膜后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(wěn)定運行;提高產品鹽的色度、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，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”，進液污染物流量或濃度大幅波動也不易發(fā)生“吸附穿透”現象，能夠確保出料品質仍然處于穩(wěn)定的、達標狀態(tài)。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，與飽和炭一并進入多段爐熱解/焚燒掉。吸附床的中上部活性炭吸附過程將不受SS影響。

談到多段爐再生的技術來源，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，后經日本、中國臺灣等不斷改進，是礦物焙燒、活性炭制造/再生、污泥熱解的主流爐型。南京譽鼎環(huán)境科技有限公司經過十年的開發(fā)，已實現多段爐85%部件國產化，價格、技術等均能被市場所接受。開發(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(tǒng)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(wěn)定運行近十年。

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，下邊一層是通過蒸汽進行活性的階段。

耦合工藝技術具有哪些優(yōu)勢呢?周克山講到， 活性炭水力集約密閉輸送系統(tǒng)具備一定的優(yōu)勢：活性炭輸送過程中磨損少，機械故障風險低、活性炭輸送效率高。其次，多段爐活性炭再生系統(tǒng)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(wěn)定性高、炭損失率低、再生炭品質好。

活性炭再生系統(tǒng)，是一個危廢項目，對尾氣的控制相對比較嚴，通過利用覆PTFE膜材料為主的布袋進行除塵，使塵<10mg/Nm3。酸性氣體滿足SO2<30 mg/Nm3的標準。通過增加脫銷設施，可滿足氮氧化物<50 mg/Nm3。滿足二噁英< 0.1nmg/Nm3?；究梢詽M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