申请日2015.04.07
公开(公告)日2015.07.15
IPC分类号B01J20/34; C02F1/28; B01J20/20
摘要
本发明公开了一种有机废水处理用活性炭原位再生工艺及装置。活性炭填充于电化学反应器中，待活性炭吸附有机废水致使出水接近处理要求后，通入再生液，开通直流电源，反应器由吸附装置转换为三维电极反应装置，活性炭颗粒被复极化为小原电池，在电化学作用下，催生强氧化物质将吸附的有机物分解成二氧化碳和水，实现活性炭的再生。再生液可多次循环利用，再生完毕排空再生液，通入废水进行吸附，可实现重复操作。这样在对废水有效处理的同时，吸附和再生过程可原位相互切换，同时不增加出水的盐度，减少二次污染，药剂消耗量很小，费用较低，具有很好的应用价值，适合于工业推广。
摘要附图
权利要求书
1.一种吸附-电化学再生反应器，其特征在于：所述吸附-电化学再生反应器(1)对应 的内侧壁上分别对应平行安装有阴极极板(151)和阳极极板(152)，所述阴极极板(151) 和阳极极板(152)分别外接直流电源;
所述吸附-电化学再生反应器(1)内还固定安装有支撑布水板(19)，所述支撑布水板(19) 位于阴极极板(151)和阳极极板(152)的下端，且与底壁平行;
所述支撑布水板(19)下设有用于均匀布水的穿孔布水管(18)，所述穿孔布水管(18) 的一端与吸附-电化学再生反应器(1)的外壳(11)侧壁之间连通有进液口(16);
所述吸附-电化学再生反应器(1)的底壁上开有放空口(17);
所述吸附-电化学再生反应器(1)的顶部设有穿孔布水管(13)，所述穿孔布水管(13) 的一端与外壳(11)的侧壁之间连通有出液口(14);
所述阴极极板(151)和阳极极板(152)之间填充有颗粒活性炭(10);
还设有排气管(12)，所述排气管(12)贯穿于顶部穿孔布水管(13)和支撑布水板(19)。
2.根据权利要求1所述的吸附-电化学再生反应器，其特征在于：所述吸附-电化学再生 反应器的尺寸为：长宽比1:2～10，长高比1：0.5-1，阴极极板(151)和阳极极板(152) 的间距为5-50cm。
3.根据权利要求1所述的吸附-电化学再生反应器，其特征在于：所述阴极极板(151) 为钛板，阳极极板(152)为钛基二氧化铅电极板。
4.根据权利要求1所述的吸附-电化学再生反应器的处理系统，其特征在于：所述系统 包括权利要求1所述的吸附-电化学再生反应器(1)和再生液储罐(2)，所述吸附-电化学再 生反应器(1)和再生液储罐(2)之间分别设有3道管路：进液管路、出液管路和放空管路;
所述出液管路：由吸附-电化学再生反应器(1)的出液口(14)与再生液储罐(2)进行 管路连接，管路中间设有再生液出液控制阀门(21)，用于再生液出液的控制;同时还分设有 废水出水控制阀门(22)，用于废水的排出;
所述进液管路：由吸附-电化学再生反应器(1)的进液口(16)与再生液储罐(2)进行 管路连接，管路中间设有再生液循环泵(32)和再生液进液控制阀门(31)，所述再生液进液 控制阀门(31)用于再生液进液的控制;同时还分设有废水进水控制阀门(33)，用于废水的 进入;
所述放空管路：由吸附-电化学再生反应器(1)的放空口(17)与再生液储罐(2)进行 管路连接，管路中间设有再生液放空控制阀门(41)，所述再生液放空控制阀门(41)用于再 生液放空的控制;同时还分设有废水放空控制阀(42)，用于废水的进入。
5.根据权利要求4所述的吸附-电化学再生反应器的处理系统，其特征在于：所述再生 液储罐(2)内含有搅拌器。
6.根据权利要求4所述的吸附-电化学再生反应器的处理系统处理的有机废水处理用活 性炭原位再生工艺，其特征在于：包括吸附模式和再生模式，具体操作如下：
所述吸附模式基于电催化氧化方法，将颗粒活性炭(10)填充于吸附-电化学反应器(1) 中，待活性炭吸附有机废水，致使出水接近处理要求后，切入再生模式：通入事先配制好的 再生液，开通直流电源，吸附-电化学反应器(1)由吸附装置转换为三维电极反应装置，颗 粒活性炭被复极化为小原电池，在电化学作用下，催生强氧化物质将吸附的有机物分解成二 氧化碳和水，实现活性炭的再生，再生液可多次循环利用，再生完毕排空再生液，通入废水 进行吸附，可实现重复操作。
7.根据权利要求6所述的有机废水处理用活性炭原位再生工艺，其特征在于：所述再生 液的配制为：以自来水作为溶液，配制质量浓度为1～2%的氯化钠、1～3%的硫酸钠溶液作 为再生液，储存于再生液储罐(2)中。
8.根据权利要求6所述的有机废水处理用活性炭原位再生工艺，其特征在于：所述活性 炭吸附有机废水的具体操作流程为：关闭阀门再生液进液控制阀门(31)、废水放空控制阀 (42)、再生液放空控制阀门(41)、再生液出液控制阀门(21)，打开废水进水控制阀门(33)、 废水出水控制阀门(22)，通入废水进行活性炭吸附。
9.根据权利要求6所述的有机废水处理用活性炭原位再生工艺，其特征在于：所述活性 炭的再生的具体操作流程为：吸附结束后，停止进水，打开废水放空控制阀(42)，将反应器 内未排出废水放空;然后关闭阀门，关闭废水进水控制阀门(33)、废水出水控制阀门(22)， 打开再生液进液控制阀门(31)、再生液出液控制阀门(21)，开启再生液循环泵(32)，控制 再生液循环流量为5～20ml/min，打开再生液储罐(2)中的搅拌器进行搅拌再生液经穿孔管、 布水板均匀布水后进入活性炭填充区，打开直流电源进行电化学再生反应，电流密度为 5-100mA/cm2左右，反应时间1～5小时;再生结束后，打开再生液放空控制阀门(41)，将 未排出的再生液放流之再生液储罐中;再生液重复利用5～10次后，重新配制;反应过程中， 由于阳极和阴极会有气体产生，容易在布水板下缘形成气阻，设置排气管(12)可消除气阻 现象，保证布水均匀。
10.根据权利要求6所述的有机废水处理用活性炭原位再生工艺在常温常压下降解处理印 染有机废水的应用。
说明书
有机废水处理用活性炭原位再生工艺及装置制备
技术领域
本发明属于环保废水处理领域，具体涉及一种有机废水处理用活性炭原位再生工艺及装 置制备。
背景技术
活性炭吸附被认为是废水有机物处理的最成熟、最有效的途径。活性炭在吸附饱和更换 后，一是将其废弃、掩埋或焚化处理掉;二是对其进行再生。活性炭高使用成本，和废弃饱 和炭造成的资源浪费及二次污染问题，极大地限制了活性炭在各个领域中的应用。因此，无 论从经济效益还是从环保角度考虑，进行活性炭的再生都很有必要。与工程中常用的热再生、 溶剂再生相比，吸附有机物饱和的活性炭电化学再生技术具有操作条件温和、再生效率高、 工艺简单、能耗低、可进行在线操作、重量及吸附容量损耗少等优点并备受世界各国环保工 作者重视。活性炭吸附、再生过程一般在两种不同的反应器中分别进行，活性炭需要在吸附 柱和再生器中频繁装卸，费时费力，而在装卸过程中易于造成活性炭量的额外损耗。
本发明提出了一种免装卸，吸附和再生过程可相互切换的电化学原位再生新工艺;提出 了一种集吸附、再生过程于一体的的原位再生装置：待活性炭吸附致使出水接近处理要求后， 体系切入再生模式。两过程的相互切换全面减少了再生工艺人为干扰的影响并大幅度降低了 劳动强度和损耗。同时，一般电化学催化氧化降解技术主要针对含有一定盐度的有机废水， 本发明可以针对低盐度有机废水废水，通过吸附、再生相对独立的过程，在再生时通入再生 液补充电解所需要的盐度，再生液可多次循环利用，再生完毕排空再生液，通入废水，这样 在对废水有效处理的同时，不增加出水的盐度，不增加出水的二次污染，药剂消耗量很小。 对比陈振远的发明专利(申请号201210102913.5)，本发明操作简单，不需要调节pH以及投 加双氧水、亚铁离子等化学试剂，降低成本;对比张利波等人的发明专利(申请号 201210098197.8)，本发明反应条件温和，无需对吸附后炭材料异位粉碎及N保护下微波热 处理，可实现原位再生。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种有机废水处理用活性炭原位再 生工艺及装置制备，通过工艺及装置课实现活性炭吸附废水中有机物后的原位再生。
技术方案：一种吸附-电化学再生反应器，所述吸附-电化学再生反应器对应的内侧壁上 分别对应平行安装有阴极极板和阳极极板，所述阴极极板和阳极极板分别外接直流电源;
所述吸附-电化学再生反应器内还固定安装有支撑布水板，所述支撑布水板位于阴极极板 和阳极极板的下端，且与底壁平行;
所述支撑布水板下设有用于均匀布水的穿孔布水管，所述穿孔布水管的一端与吸附-电化 学再生反应器的外壳侧壁之间连通有进液口;
所述吸附-电化学再生反应器的底壁上开有放空口;
所述吸附-电化学再生反应器的顶部设有穿孔布水管，所述穿孔布水管的一端与外壳的侧 壁之间连通有出液口;
所述阴极极板和阳极极板之间填充有颗粒活性炭;
还设有排气管，所述排气管贯穿于顶部穿孔布水管和支撑布水板。
作为优化：所述吸附-电化学再生反应器的尺寸为：长宽比1:2～10，长高比1：0.5-1， 阴极极板和阳极极板的间距为5-50cm。
作为优化：所述阴极极板为钛板，阳极极板为钛基二氧化铅电极板。
所述的吸附-电化学再生反应器的处理系统，所述系统包括权利要求1所述的吸附-电化 学再生反应器和再生液储罐，所述吸附-电化学再生反应器和再生液储罐之间分别设有3道管 路：进液管路、出液管路和放空管路;
所述出液管路：由吸附-电化学再生反应器的出液口与再生液储罐进行管路连接，管路中 间设有再生液出液控制阀门，用于再生液出液的控制;同时还分设有废水出水控制阀门，用 于废水的排出;
所述进液管路：由吸附-电化学再生反应器的进液口与再生液储罐进行管路连接，管路中 间设有再生液循环泵和再生液进液控制阀门，所述再生液进液控制阀门用于再生液进液的控 制;同时还分设有废水进水控制阀门，用于废水的进入;
所述放空管路：由吸附-电化学再生反应器的放空口与再生液储罐进行管路连接，管路中 间设有再生液放空控制阀门，所述再生液放空控制阀门用于再生液放空的控制;同时还分设 有废水放空控制阀，用于废水的进入。
作为优化：所述再生液储罐内含有搅拌器。
所述的吸附-电化学再生反应器的处理系统处理的有机废水处理用活性炭原位再生工艺， 包括吸附模式和再生模式，具体操作如下：
所述吸附模式基于电催化氧化方法，将颗粒活性炭填充于吸附-电化学反应器中，待活性 炭吸附有机废水，致使出水接近处理要求后，切入再生模式：通入事先配制好的再生液，开 通直流电源，吸附-电化学反应器由吸附装置转换为三维电极反应装置，颗粒活性炭被复极化 为小原电池，在电化学作用下，催生强氧化物质将吸附的有机物分解成二氧化碳和水，实现 活性炭的再生，再生液可多次循环利用，再生完毕排空再生液，通入废水进行吸附，可实现 重复操作。
作为优化：所述再生液的配制为：以自来水作为溶液，配制质量浓度为1～2%的氯化钠、 1～3%的硫酸钠溶液作为再生液，储存于再生液储罐中。
作为优化：所述活性炭吸附有机废水的具体操作流程为：关闭阀门再生液进液控制阀门、 废水放空控制阀、再生液放空控制阀门、再生液出液控制阀门，打开废水进水控制阀门、废 水出水控制阀门，通入废水进行活性炭吸附。
作为优化：所述活性炭的再生的具体操作流程为：吸附结束后，停止进水，打开废水放 空控制阀，将反应器内未排出废水放空;然后关闭阀门，关闭废水进水控制阀门、废水出水 控制阀门，打开再生液进液控制阀门、再生液出液控制阀门，开启再生液循环泵，控制再生 液循环流量为5～20ml/min，打开再生液储罐中的搅拌器进行搅拌再生液经穿孔管、布水板均 匀布水后进入活性炭填充区，打开直流电源进行电化学再生反应，电流密度为5-100mA/cm2左右，反应时间1～5小时;再生结束后，打开再生液放空控制阀，将未排出的再生液放流之 再生液储罐中;再生液重复利用5～10次后，重新配制;反应过程中，由于阳极和阴极会有 气体产生，容易在布水板下缘形成气阻，设置排气管可消除气阻现象，保证布水均匀。
所述的有机废水处理用活性炭原位再生工艺在常温常压下降解处理印染有机废水的应 用。
有益效果：按照本发明方法构建的有机废水处理用活性炭原位再生工艺及装置，相比其 他活性炭再生方法，具有反应条件温和、易于控制、不产生二次污染等优点，同时因其可实 现原位再生，避免活性炭的装卸导致的动力消耗及物料损耗，该工艺及装置适宜于在有机废 水处理特别是深度处理中的应用，具有广阔的市场前景。