申请日2013.08.29
公开(公告)日2017.08.11
IPC分类号C02F1/28; C02F9/02; C02F1/72; C02F11/08; C02F9/04; C02F3/12; C02F103/36; C02F101/30; C02F101/32; C02F101/34; C02F1/74
摘要
一种水处理系统(50)，其利用活性炭颗粒(GAC)来移除工艺用水回路(52)中的有机污染物，并且包括与该工艺用水回路流体连通的碳再生回路(54)。碳再生回路可以包括专用再生器(16)，或者再生过程可在工艺用水回路的GAC/水接触器(58)中进行。本发明描述了一个工艺过程，其中通过能最小化碳颗粒损伤的氧化过程在系统内再生来自水处理系统的失效的GAC。
权利要求书
1.水处理系统，包括：
水回路，其包括有机污染物源和用于捕获有机污染物的活性碳颗粒/水接触器，和
与所述活性碳颗粒/水接触器流体连通的碳再生回路，其用于在有效生产再生的活性碳颗粒和包含溶解的有机物的水的湿空气再生条件下，再生所述活性碳颗粒/水接触器中产生的失效的活性碳颗粒，其中水为液体状态;和
将包含溶解的有机物的液态水循环至水回路以进行进一步处理的流体通路，
其中所述流体通路是不将再生的活性碳颗粒循环至水回路的流体通路。
2.权利要求1的系统，其中所述碳再生回路包括相互连接的泵、加热器以及压缩含氧气体源，从而在所述活性碳颗粒/水接触器内，于湿空气再生失效的活性碳颗粒的有效条件下，循环经加热的含氧水通过所述活性碳颗粒/水接触器。
3.权利要求2的系统，其中所述压缩含氧气体源包括溶解氧饱和容器，并且其中所述碳再生回路仅循环液体。
4.权利要求2的系统，其中所述压缩含氧气体源包括空气压缩机，所述空气压缩机和加热器布置在所述活性碳颗粒/水接触器的上游，并且进一步包括：
布置在所述活性碳颗粒/水接触器下游的冷却器和与大气连通的液/气分离器。
5.权利要求1的系统，其中所述活性碳颗粒/水接触器包括曝气池，并且其中所述碳再生回路进一步包括：
与所述活性碳颗粒/水接触器流体连通的再生容器，其接收曝气池中失效的活性碳颗粒并且将再生的活性碳颗粒返回至曝气池;
相互连接的泵、加热器和含氧气体源，从而在所述再生容器内于湿空气再生失效的活性碳颗粒的有效条件下，循环经加热的含氧水通过所述再生容器。
6.权利要求5的系统，其中所述含氧气体源包括溶解氧饱和容器，并且其中所述碳再生回路仅循环液体。
7.权利要求5的系统，进一步包括在所述活性碳颗粒/水接触器与所述再生容器之间流体连通的活性碳颗粒传输泵，该活性碳颗粒传输泵选自由空气提升泵、离心式低剪切泵和隔膜泵组成的组。
8.权利要求5的系统，其中所述再生容器、泵、加热器和含氧气体源是滑移式或拖式的。
9.权利要求5的系统，其中所述含氧气体源包括空气压缩机，所述空气压缩机和加热器布置在所述活性碳颗粒/水接触器的上游，并且进一步包括：
布置在所述活性碳颗粒/水接触器下游的冷却器和与大气相通的液/气分离器。
10.权利要求6的系统，其中用于将含溶解的有机物的水循环至水回路以进行进一步处理的流体通路包括在溶解氧饱和容器处或其下游位置相互连接碳再生回路和活性碳颗粒/水接触器的放流管。
11.水处理系统，包括：
水回路，其包括有机污染物源和用于捕获有机污物的活性碳颗粒/水接触器;以及
与所述活性碳颗粒/水接触器流体连通的碳再生回路，其用于再生在所述活性碳颗粒/水接触器中产生的失效的活性碳，
其中所述碳再生回路包括液态水充氧器、容纳失效的活性碳的再生容器、和被设计成将含氧的液态水从所述液态水充氧器输送至所述再生容器的碳再活化回路，从而使所述含氧的液态水通过所述失效的活性碳以再生该失效的活性碳和使液态水脱氧，并且将脱氧的液态水输送回所述液态水充氧器，
其中在再生期间，所述失效的活性碳保留在所述再生容器中。
12.权利要求11的系统，其中所述碳再生回路有效地将含饱和水平的溶解氧的水提供给所述活性碳颗粒/水接触器。
13.废水处理工艺，包括：
将工艺用水回路的活性碳颗粒/水接触器与用于再生在所述活性碳颗粒/水接触器中产生的失效的活性碳的碳再生回路相互连接;
在所述活性碳颗粒/水接触器中的活性碳颗粒上捕获来自工艺用水回路的有机污染物;
利用碳再生回路周期性地再生于所述活性碳颗粒/水接触器中产生的失效的活性碳颗粒，方法是：
在再生期间将失效的活性碳颗粒保持在再生容器中，和
使含氧的液态水穿过所述再生容器以再生所述失效的活性碳颗粒并由此形成液体状态的负载了有机物的流体;和
在所述工艺用水回路中处理在再生步骤期间产生的负载了有机物的液态流体。
14.权利要求13的工艺，进一步包括从所述活性碳颗粒/水接触器传输失效活性碳颗粒至碳再生回路的再生容器以进行再生步骤。
15.权利要求14的工艺，进一步包括：
在再生容器中于提高的温度和压力下使用含有饱和的氧气的水来再生失效的活性碳颗粒;以及
至少部分地减压所述再生容器，以将失效的活性碳颗粒传送进所述再生容器和将再生的活性碳颗粒返回到所述活性碳颗粒/水接触器。
16.权利要求13的工艺，进一步包括提供碳再生回路为滑移式或拖式的系统，以与现存的工艺用水回路相互连接。
17.权利要求13的工艺，其中所述碳再生回路包括泵、加热器、空气压缩机、冷却器和气/液分离器，并且进一步包括：
在湿空气再生的有效条件下，将失效的活性碳颗粒暴露于循环通过所述碳再生回路的热空气和含有饱和水平的氧气的水。
18.权利要求13的工艺，其中所述碳再生回路包括泵、加热器、溶解氧饱和容器和冷却器，并且进一步包括：
在湿空气再生的有效条件下，将失效的活性碳颗粒暴露于仅循环通过所述碳再生回路的液态热水。
19.权利要求13的工艺，其中所述碳再生回路包括：
再生容器;
在所述活性碳颗粒/水接触器和所述再生容器之间连接的，并且可操作地在两者之间选择性传输活性碳颗粒的碳传输回路;和
其中该工艺进一步包括仅在失效的活性碳颗粒保留在所述再生容器内之后，在湿空气再生失效的活性碳颗粒的有效条件下循环经加热的含氧水通过所述再生容器。
说明书
具有碳再生回路的水处理装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求申请日为2012年8月29日的美国临时专利申请No.61/694,387的权益，其以引用的方式并入本申请。
技术领域
本发明主要涉及水处理系统，更具体涉及利用活性炭颗粒(granular activatedcarbon)(GAC)的水处理系统。
背景技术
吸附是通过使用吸附剂从溶液中结合并移除某些物质的过程。活性炭是水、市政污水和有机工业废水的处理中常用的吸附剂，并且通常以粉末或颗粒的形式使用。
美国专利No.7972512描述了使用GAC处理包括(如来自炼油厂的)油的工业废水的系统。该处理系统使工业废水在生物膜上曝气池中暴露于GAC。优选地，借助于筛子避免GAC进入膜中。当耗尽了GAC吸附有机化合物的能力之后，其变得“失效”。失效的GAC通过卸料口从曝气池中被移出，而新鲜的GAC被引入系统至它所在位置。可以通过移除所吸附的有机物、借由热处理过程如湿空气再生(WAR)或在再生炉中处理失效的GAC或者将其转移到别处以进行再生(再活化)。
其他没有生物膜而利用活性炭的水处理系统是已知的。这种系统可以通过GAC柱或罐来循环待处理的水。失效的GAC柱或罐从系统移除后要么被丢弃要么被转移至再生设施。
失效的GAC通常在炉中于高温下再生。使用化学试剂、臭氧或湿空气氧化来再生GAC也是已知的。再生颗粒材料时的一个顾虑是要限制由再生过程导致的颗粒尺寸范围的劣化。