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1、LOGO 自来水厂用颗粒活性炭再生有关问题探讨自来水厂用颗粒活性炭再生有关问题探讨 黄铸黄铸 周婷周婷 山西华青活性炭集团有限公司山西华青活性炭集团有限公司 上海冠成水务工程有限公司上海冠成水务工程有限公司 LOGO Page 2 目录目录 活性炭再生意义活性炭再生意义 1 活性炭再生机理活性炭再生机理 2 活性炭再生设备活性炭再生设备 3 活性炭再生的判定活性炭再生的判定 4 5 决定活性炭再生质量的因素决定活性炭再生质量的因素 活性炭的再生方式活性炭的再生方式 6 7 8 华青活性炭集团公司一体化服务方案华青活性炭集团公司一体化服务方案 对自来水厂活性炭再生的几点建议对自来水厂活性炭再生的
2、几点建议 LOGO Page 3 1 1、活性炭再生意义、活性炭再生意义 1.11.1 n自来水厂深度处理用活性炭的再生成本通常是新炭的1/3，生物活性炭的再 生损耗通常是10%-15%，加上补充新炭的成本，比全部更换新炭节约成本 40%60%。 节约成本、降低投资 n以一个生产规模为20 万吨/天的水厂计算， 以4年为一个再生周期 来估算，通过再生更 换活性炭，比完全使 用新炭，每年节约活 性炭使用成本约100 万元左右。 LOGO Page 4 1 1、活性炭再生意义、活性炭再生意义 1.1.2 2 保护自然资源，减少 煤矿开发 1.1.3 3 减少环境影响与二氧 化炭排放，活性炭再 生比
3、不再生可减少5 倍的二氧化炭的排放 1.1.4 4 降低客户废弃物的处 置责任 LOGO Page 5 2 2、活性炭再生机理、活性炭再生机理 2.1 2.1 活性炭再生机理活性炭再生机理(1)(1) 活性炭活性炭 饱和炭饱和炭 活性炭是高空隙率 的炭材料，具有多种多样 的孔径尺寸，从可见的裂 缝、缝隙到分子级大小的 空隙。多孔性的结构特征 使得活性炭在已知的材料 中具有最强的吸附能力， 分子间的吸引力，使被吸 附物从溶液中吸出，附着 在活性炭表面 在活性炭的吸附过 程中，有效的空隙和内 表面逐渐被污染物填 满。吸附能力下降，直 至饱和，或者处理目标 无法达到，这时的活性 炭称为饱和炭。 LO
4、GO Page 6 2 2、活性炭再生机理、活性炭再生机理 2.1 2.1 活性炭再生机理活性炭再生机理(2)(2) 活性炭的再生， 就是将饱和活性 炭经过特殊处理 ，使活性炭恢复 绝大部分的吸附 能力，以便重新 用于吸附过程。 活性炭再生方法活性炭再生方法活性炭再生活性炭再生 l热再生法 l生物再生法 l湿式氧化再生法 l电化学再生法 l微波辐射再生法 l超声波再生法 l超临界液体再生法 l化学药品再生法等 LOGO Page 7 2 2、活性炭再生机理、活性炭再生机理 2.2 2.2 活性炭热再生过程详解表活性炭热再生过程详解表(1)(1) 原始状态原始状态 各阶段描述： 干燥阶段干燥阶段
5、 将含水率在5080的水处理使 用过的湿炭，在100-150温度下加热， 首先炭粒内水分蒸发，随着温度的升高， 部分低沸点有机物也随之脱附挥发。此阶 段需要大量热量，占再生全过程总能耗的 50一 70。 LOGO Page 8 2 2、活性炭再生机理、活性炭再生机理 2.2 2.2 活性炭热再生过程详解表活性炭热再生过程详解表(2)(2) 脱附炭化脱附炭化/ /焙烧阶段焙烧阶段 加热温度从150逐渐升至700， 低沸点的有机物首先开始脱附，到高温 时，高沸点有机物被热分解，一部分转 化为小分子物质脱除，其余部分通过缩 聚以固定碳的形态残留下来。通常到此 阶段，再生炭的吸附能力已恢复60 85。
6、 再生再生/ /活化阶段活化阶段 炭化过后残留在活性炭微孔中的固 定炭，需用水蒸汽、CO2等氧化性气体进 行气化反应，使残留碳化物在850左右 气化成CO2，CO等气体。使微孔表面得 到清理，恢复其吸附性能。 反应式如下： C + O2 CO2 C + H2O CO+H2 C + CO2 2CO LOGO Page 9 3 3、活性炭再生设备、活性炭再生设备 二段回转式再生装二段回转式再生装 置图，干燥段为内燃式置图，干燥段为内燃式 转炉，焙烧、活化段用转炉，焙烧、活化段用 外燃式转炉，须要微正外燃式转炉，须要微正 压且通入水蒸汽活化。压且通入水蒸汽活化。 3.1 3.1 转炉转炉(1)(1)
7、 转炉又称回转炉，有一段式和二段式，加热方式有：内燃 直接加热或外燃间接加热。内燃式活性炭再生炉燃烧损失较大 ；外燃式活性炭再生炉从炉体外侧加热，效率较低。 转炉介绍转炉介绍 ： LOGO Page 10 3 3、活性炭再生设备、活性炭再生设备 3.1 3.1 一段式转炉一段式转炉(2)(2) 活性炭再生恢复率与再 生时达到的最高温度有 关，一段式转炉活化段 温度升至750后不易 再上升。一段式转炉炉 体长达15m，所以炉体 往往要变形。回转式再 生装置操作较简单。炭 再生损耗率79， LOGO Page 11 3 3、活性炭再生设备、活性炭再生设备 3.2 3.2 耙式炉耙式炉 耙式炉又称多
8、段耙式炉又称多段 炉或多层炉，在炉或多层炉，在 美国和日本使用美国和日本使用 普遍，由多个圆普遍，由多个圆 桶形炉膛床层叠桶形炉膛床层叠 连在一起，外壁连在一起，外壁 为钢制结构，内为钢制结构，内 壁为耐火材料砌壁为耐火材料砌 成。具体装置结成。具体装置结 构见图。构见图。 根据实际生产需根据实际生产需 要，可设计具有要，可设计具有 不同生产能力的不同生产能力的 耙式炉。耙式炉耙式炉。耙式炉 能稳定而连续的能稳定而连续的 运转一年左右，运转一年左右， 再生过程中，能再生过程中，能 够任意的调节物够任意的调节物 料在炉内的滞留料在炉内的滞留 时间，再生得率时间，再生得率 高高 LOGO Page
9、 12 4 4、决定活性炭再生质量的因素、决定活性炭再生质量的因素 再生炭的质量，和再生的循环次数，取决于饱和炭的质量。包括密度、颗粒形状、大小、硬再生炭的质量，和再生的循环次数，取决于饱和炭的质量。包括密度、颗粒形状、大小、硬 度、起始活性炭的品质、有机污染物的载量和特征、无机物矿物质的沉淀，活性炭在线使用度、起始活性炭的品质、有机污染物的载量和特征、无机物矿物质的沉淀，活性炭在线使用 的长短等的长短等 4.1 4.1 决定活性炭再生质量的因素决定活性炭再生质量的因素 LOGO 4 4、决定活性炭再生质量的因素、决定活性炭再生质量的因素 Page 13 4.4.2 2 优质的起始新鲜活性炭至
10、关重要优质的起始新鲜活性炭至关重要 4.24.2 .1 .1 烟煤基的压块颗粒活性炭相对于其他种类的颗粒炭烟煤基的压块颗粒活性炭相对于其他种类的颗粒炭 ，在各种工艺中，通常可提供较长的使用周期，在各种工艺中，通常可提供较长的使用周期 LOGO 4 4、决定活性炭再生质量的因素、决定活性炭再生质量的因素 4.24.2 .2 .2 某公司对三种颗粒活性炭再生性能的研究结果某公司对三种颗粒活性炭再生性能的研究结果 活性炭种类活性炭种类再生损耗率再生损耗率 耐磨性耐磨性 （磨损率）（磨损率） 再生次数再生次数 （寿命）（寿命） 压块破碎活性炭 10-20%非常好8 10次 原煤破碎活性炭 30-40%
11、较差2 - 3次 柱状破碎活性炭 20-30%较好3 - 5次 Page 14 原煤破碎活性炭颗粒原煤破碎活性炭颗粒压块破碎活性炭颗粒压块破碎活性炭颗粒柱状破碎活性炭柱状破碎活性炭 棱角较多，耐磨性较低 ，再生损耗也较大。 比较圆润，耐磨性好， 并且也容易脱附（再生 的能量需要少），适合 再生处理。 与压块破碎活性炭比， 再生过程较难脱附（需 较长的再生时间和能量 ），再生条件要求高， 可再生次数较少。 LOGO 4 4、决定活性炭再生质量的因素、决定活性炭再生质量的因素 4.3 4.3 活性炭的在线使用时间和饱和炭的碘值决定活性炭的再活性炭的在线使用时间和饱和炭的碘值决定活性炭的再 生质量生
12、质量 某水厂臭氧生物活性炭滤池活性炭碘值随活性 炭在线时间的变化情况及再生后活性炭碘值的 恢复状况。 Page 15 p活性炭再生后的碘吸附值比再生 前的碘吸附值能高出300mg/g 左右。 p自来水厂用活性炭碘吸附值在 9001050mg/g左右，当碘吸 附值下降到600mg/g左右时， 即可考虑再生。当活性炭使用的 年限太长，活性炭的碘小于 600mg/g时，即使通过再生， 活性炭的吸附性能也无法得到有 效的恢复，对于水厂实际使用而 言，已无再生意义。 LOGO Page 16 5 5、决定活性炭再生时间的判定、决定活性炭再生时间的判定 5.15.1 根据出水水质情况确定活性炭是否需要更换
13、或再生根据出水水质情况确定活性炭是否需要更换或再生 n 保证出水水质是活性炭再生的首要前提条件。活性炭滤池作为深度处 理工艺处于水厂工艺的末端，当出水水质（浊度、色度、臭和味、耗 氧量、氨氮等）不能达到相关标准时，就需要考虑活性炭是否已失 效。 n 刘辉等人的研究表明，可将CODMn、UV254的去除率作为判断活性炭 运行是否失效的两个重要指标，当运行监控指标连续数日达到最低值 时，可考虑换炭。城市供水水质标准CJ/T 206-2005要求出厂 水单项指标的合格率95%，当最不容易合格的CODMn指标无法满 足该合格率标准时，应考虑换炭或再生。 LOGO Page 17 5 5、决定活性炭再生
14、时间的判定、决定活性炭再生时间的判定 5.25.2 确定活性炭是否再生确定活性炭是否再生 ，除了考虑活性炭滤，除了考虑活性炭滤 池出水水质是否达标池出水水质是否达标 ，还需要考虑再生后，还需要考虑再生后 的活性炭性能恢复情的活性炭性能恢复情 况，从而达到最有效况，从而达到最有效 的使用方式。一般情的使用方式。一般情 况下，在活性炭碘值况下，在活性炭碘值 不小于不小于600mg/g600mg/g时时 再生。再生。 5.35.3 自来水厂臭氧生物 活性炭滤池活性炭 ，一般3-4年再生 一次，成为大部分 自来水活性炭再生 判断的标准。 LOGO Page 18 6 6、自来水厂活性炭再生的方式、自来
15、水厂活性炭再生的方式 6 6.1 .1 每隔每隔3-43-4年，在活性炭饱和后，选择避开用水高峰，集中一段时间逐池再生年，在活性炭饱和后，选择避开用水高峰，集中一段时间逐池再生 ，为了不影响供水，要求再生厂家产能大，迅速完成整个再生换炭过程，为了不影响供水，要求再生厂家产能大，迅速完成整个再生换炭过程 如A水厂有活性炭滤池12 格，全部为新炭，使用第 二年再生第1-4格，第三年 再生第5-8格，第四年再生 第9-12格，第五年再再生 第1-4格，第六年再再生第 5-8格，第七年再再生第9- 12格，依次循环。 6 6. .2 2 为避免影响自来水厂的正常生产，一些自来水厂采取，逐年定期定量的再
16、生为避免影响自来水厂的正常生产，一些自来水厂采取，逐年定期定量的再生 方式，如北京九水厂。方式，如北京九水厂。 LOGO Page 19 为保证自来水厂活性炭再生工作，能有效促进节约运行成本，实现资 源的循环利用，提出如下建议： 7.1 首先要保证招标 采购的起始新鲜活性 炭是优质活性炭，严 格把关新鲜活性炭的 质量，避免因供货 厂 家因价格恶性竞争而 出现的以此冲好的现 象。 7 7、对自来水厂活性炭再生工作的几点建议、对自来水厂活性炭再生工作的几点建议 LOGO Page 20 n 欧美、日 韩等发达 国家普遍 采用的起 始新鲜活 性炭的招 标采购模 式。 n 新炭采购与旧炭再生服 务绑定招标采购的模式 是水厂在新炭的采购的 同时与活性炭供应商连 带签订5-6年甚至更长的 每年的定期定量再生和 新炭的补充的服务协 议。 7.2 采用新炭 采购与饱和炭 再生服务绑定 的模式进行
