高效污水处理用活性炭再生系统 当前位置:首页成果转化

方案详述(T2016100088)


一、 技术背景

活性炭是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列,在交叉连接之间有细孔,在活化时会产生碳组织缺陷,因此它是一种多孔碳,堆积密度低,比表面积大。

以“林产三剩物”为原料加工的木质活性炭是我国重要的林产化工产品。据《2013-2017年中国活性炭行业市场研究与投资预测分析报告》数据显示2010年,我国木质活性炭年总产量约为13.4万吨,居世界之首,其生产企业和产能主要集中在江西、福建和浙江三省,三省的年产量约为10万吨。其中江西省有活性炭生产企业100余家,主要为利用木屑和竹屑生产木质活性炭,为全国最大的木质活性炭生产省份;该省活性炭行业从业人员近万名,主要分布在上饶、宜春、赣州、抚州、吉安等地,从业人员大多为当地的林农。

活性炭作为一种吸附能力很强的功能性碳材料,目前主要应用于食品饮料、医药、水处理、化工等领域。从国内外活性炭应用结构来看,活性炭在国内外的应用结构大体一致,其中水处理和食品饮料是活性炭的两大主要应用领域。根据前瞻产业研究院研究显示,2012年,我国活性炭需求量约为25.68万吨,其中水处理领域需求占比最大,达到了32.52%,其次是食品饮料领域,需求占比约为28.16%。

前瞻产业研究院活性炭行业研究小组认为,水处理作为活性炭的传统应用领域,虽然过去发展速度较慢,但随着国家对环保重视程度的不断提高,水处理行业的发展有望提速,这将为活性炭在水处理领域的应用带来新的发展机会。在食品饮料和医药领域,受益于行业自身的高成长,活性炭在上述领域的需求增速也将保持在较高水平。

二、工艺介绍

活性炭再生系统主要包括以下几个设备:内热式再生炉、冷却机、洗气塔、自动控制及仪表等。图1为活性炭再生系统的工艺流程图:

图1 活性炭再生系统的工艺流程图

  • 内热式再生炉(如图2所示)

内热式再生炉包括炉头燃烧室、炉体、传动部分、空气供应管道和炉尾沉降室,其特点在于炉体的上部设有空气进口。因饱和活性炭始终在再生炉的下部向炉头移动,随着温度的升高,吸附的有机物分解释放出可燃气体并和加入的空气发生燃烧反应,并放热,提高了炉内温度,降低天然气消耗。

再生炉内衬分为保温衬和工作层(衬),前者主要功能是保温,后者主要功能是耐磨和保温。

图2 再生炉现场安装

  • 冷却机

冷却机采用软化水,软水来自带冷却盘管的软水箱,软水箱由软水器将自来水软化后自动补水,软水冷却水来自处理水恒压供水罐。软水箱水温35℃左右,由软水泵加压送入冷却机,冷却机出水温度70—80℃。高温出水送入湿料仓盘管,对湿炭进行初步干燥或防冻,然后回到软水箱。其作用是利用水与再生炭的间接换热将再生炭温度降低。

  • 洗气塔(如图3所示)

利用折流水幕效果将烟气中的大部分异味气体及粉尘除去,达到净化排放要求。

图3 洗气塔现场图

  • 自动控制及仪表

再生炉设有4个测温点,分别是:炉尾(进料室)固定点一个;炉中转动点二个;炉头(出料室)固定点一个。冷却及水冷系统设有2个测温点,分别是冷却活性炭温度,安装在冷却机出料口;软水箱水温,安装在软水箱上。燃烧机自带天然气与空气的比例调节,有天然气用量显示和信号输出接口。再生炉出料温度是活性炭再生操作的重要指标,正常生产中,通过对燃烧器中天然气流量的控制来控制活化温度。燃烧器与燃烧室出料口上方的测温点形成PID控制回路。天然气流量除燃烧机现场显示外,中控室微机显示瞬时量及定时自动记录瞬时量和每班累计量。

三、应用影响

此技术方案应用广泛,主要运用于污水废水活性炭的再生利用,其相关对象为各大污水排放量大的企业及活性炭生产与加工相关企业。

技术优势


此技术方案为行业核心技术,具有以下技术优势:

  • 核心再生炉通过核心技术提高炉内温度,降低天然气消耗;
  • 再生炉是整个再生系统的关键设备,经过内外特殊保温的再生炉,炉子外表面温度不高于60℃,最大限度的减少能源消耗及运行成本;
  • 测温点的温度均在现场数字显示及中控微机显示;微机还定时自动记录。

技术效果与指标


目前,本技术已通过中试,进入生试阶段,可以在工业上得到应用。另外,本技术的再生效果明显。

案例详述


活性炭再生案例:

活性炭热再生常用的介质为水蒸汽和二氧化碳气。根据公司多年的活性炭生产和处理北京自来水公司水源九厂再生炭的经验,在稍加蒸汽和不加蒸汽的情况下,活化温度在700℃情况下可获得满意的再生效果。相关数据如表1、表2所示。

        表1 给北京水源九厂再生饱和活性炭部分数据

  

           表2 高密再生中试验数据

本案例的施工相关图片如图4—图7所示。

    

               图4 锚固件焊接完工

          图5 炉头、炉尾内隔热施工中

 

            图6 保温浇注料施工中

           图7 耐火浇注料施工中                 

适用对象


本技术应用广泛,主要运用于污水废水活性炭的再生利用,其相关对象为各大污水排放量大的企业、活性炭生产与加工相关企业。