一種利用粉末活性炭凈化污水的系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用粉末活性炭凈化污水的系統及方法，系統包括加炭裝置、混合處理裝置、炭水分離裝置、反沖洗裝置、控制系統和電源模塊；方法通過粉末活性炭與污水充分混合后利用進料泵送入炭水分離裝置中進行炭水分離，然后根據壓力控制器檢測的炭水分離裝置進出水壓力差，自行啟動反沖洗裝置對中空微孔濾管進行反沖洗；最后關閉反沖洗裝置，打開炭槳出口電磁閥，排除炭槳，準備脫水、干燥后再活化。本發明采用的系統及方法對粉末活性炭凈化污水，設備簡單易操作，運行成本低，分離出的粉末活性炭集中回收，設備連續運行時間長，反沖洗時間短效率高。
【專利說明】一種利用粉末活性炭凈化污水的系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環保【技術領域】，涉及一種利用粉末活性炭凈化污水的系統及方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]粉末活性炭凈化技術對水進行處理的歷史已達70年之久，從美國第一次應用粉末活性炭消除氯酚所帶來的嗅味至今，去除水中雜質的有效方式仍是活性炭凈化技術，其凈化效果已得到眾多國家首肯。
[0004]活性炭按外觀形狀可分為粉末活性炭或顆粒活性炭。一般將90%以上通過80目標準篩或粒度小于0.175mm的活性炭通稱粉末活性炭或粉末炭,粒度大于0.175mm的活性炭稱作顆料活性炭。隨著分離技術的進步和某些應用要求的出現，粉末炭的粒度有越來越細化的傾向，有的場合已達到微米甚至納米級。活性炭是由含碳材料制成的一種外觀呈黑色，內部孔隙結構發達、表面積大，吸附能力強的一類微品質碳素材料。活性炭作為一種表面積大、吸附能力強的低成本吸附劑，目前在城市污水、工業廢水深度處理和污染水源凈化方面的應用非常廣泛。
[0005]粉末活性炭吸附水中溶質分子是一個復雜的過程，是幾種力共同作用的結果，包括離子吸引力、范德華力、化學雜和力。投加粉末活性炭后，水體相當部分有機物得到去除，水體中膠狀物質 含量減少，表面粘度下降。粉末活性碳吸附在絮凝物上，有利于絮體的架橋，能改善絮體的結構，所以對濁度較低、污染嚴重的水體，投加粉末活性炭除有良好的去除有機污染能力，使出水水質得到大幅度提高，是一種投資相對小、收效快，尤其是對于規模較大的舊水廠，是一種可靠的凈化工藝。
[0006]顆粒活性炭價格較貴，可再生后重復使用，并且操作管理方便，因此目前在水處理中應用較多。與顆粒狀的活性炭相比，粉末活性炭制備容易，價格相對較低，吸附能力強，吸附速度快，且吸附能力使用充分等優點，但需專有的分離方法，且再生困難成本較高。
[0007]
【發明內容】
[0008]為了解決上述的技術問題，本發明提供一種廉價且高效的利用粉末活性炭凈化污水的系統及方法。
[0009]本發明的系統所采用的技術方案是:一種利用粉末活性炭凈化污水的系統，其特征在于:包括加炭裝置、混合處理裝置、炭水分離裝置、反沖洗裝置、控制系統和電源模塊；
所述的加炭裝置包括受料斗、可變轉速電機、螺旋輸送軸、固定套管、橡膠管、所述的固定套管套設在所述的螺旋輸送軸上，所述的橡膠管一端與所述的螺旋輸送軸連接，另一端伸入所述的混合處理裝置內，所述的受料斗下料口與所述的螺旋輸送軸連接，所述的可變轉速電機的轉軸與所述的螺旋輸送軸連接，用于驅動所述的螺旋輸送軸向所述的混合處理裝置內送料；所述的混合處理裝置包括攪拌混合池、攪拌電機和攪拌槳，所述的攪拌電機固定安裝在所述的攪拌混合池上，其轉軸伸入所述的攪拌混合池內，所述的攪拌槳固定安裝在所述的攪拌電機的轉軸上，用于攪拌攪拌混合池內的混合液，實現炭水的充分混合；
所述的炭水分離裝置包括柱形過濾器、中空微孔濾管、炭水分離裝置進料電磁閥、炭槳出口電磁閥和凈水出水電磁閥，所述的柱形過濾器的頂部進料口通過所述的炭水分離裝置進料電磁閥與所述的攪拌混合池的底部出料口連接，所述的中空微孔濾管設置在所述的柱形過濾器內，所述的柱形過濾器底部分別設置有炭槳出口和凈水出水口，所述的炭槳出口和凈水出水口分別設置有炭槳出口電磁閥和凈水出水電磁閥；
所述的反沖洗裝置包括空壓機、反沖洗泵、反沖洗水罐、反沖洗水電磁閥、反沖洗氣水電磁閥和沖洗噴頭，所述的空壓機與所述的反沖洗水罐進氣口連接，所述的反沖洗泵通過所述的反沖洗水電磁閥與所述的反沖洗水罐進水口連接，所述的反沖洗水罐出水口通過所述的反沖洗氣水電磁閥與所述的沖洗噴頭連接，所述的沖洗噴頭設置在所述的柱形過濾器內，可在所述的中空微孔濾管內上下移動；
所述的電源模塊與所述的控制系統連接，所述的控制系統分別于所述的可變轉速電機、攪拌電機、炭水分離裝置進料電磁閥、炭槳出口電磁閥、凈水出水電磁閥、空壓機、反沖洗泵、反沖洗水電磁閥、反沖洗氣水電磁閥和沖洗噴頭連接，用于控制所述的可變轉速電機、攪拌電機、炭水分離裝置進料電磁閥、炭槳出口電磁閥、凈水出水電磁閥、空壓機、反沖洗泵、反沖洗水電磁閥、反沖洗氣水電磁閥和沖洗噴頭工作。
[0010]作為優選，所述的炭水分離裝置還包括進料泵，與所述的控制系統連接，設置在所述的攪拌混合池的底部出料口處，用于向所述的炭水分離裝置輸送炭水混合液。
[0011]作為優選，所述的反沖洗裝置還包括壓力控制器，與所述的控制系統連接，設置在所述的反沖洗水罐上，用于檢測所述的炭水分離裝置進出水壓力差。
[0012]作為優選，所述的中空微孔濾管至 少一組，梅花芯型設置在所述的柱形過濾器內。
[0013]作為優選，所述的中空微孔濾管為PA管。
[0014]作為優選，所述的中空微孔濾管為不銹鋼管。
[0015]作為優選，所述的中空微孔濾管外部套設有過濾層。
[0016]作為優選，所述的過濾層是采用聚乙烯線繞成的精密過濾層。
[0017]作為優選，所述的橡膠管為可彎曲內襯鋼絲橡膠管。
[0018]本發明的方法所采用的技術方案是:一種利用粉末活性炭凈化污水的方法，其特征在于，包括以下步驟:
步驟1:向所述的混合處理裝置注入污水，同時利用所述的加炭裝置向所述的混合處理裝置內投加粉末活性炭；
步驟2:關閉所述的加炭裝置，啟動所述的攪拌電機，帶動所述的攪拌槳攪動，促使粉末活性炭與污水充分混合均勻；
步驟3:將炭水混合液利用所述的進料泵送入所述的炭水分離裝置中進行炭水分離，炭水混合液由所述的中空微孔濾管外徑經過截留分離，水穿過所述的中空微孔濾管的管壁微孔進入中空微孔濾管內徑匯流后集中出水，粉末活性炭被截留在所述的柱形過濾器中；步驟4:啟動所述的反沖洗裝置，根據所述的壓力控制器檢測的炭水分離裝置進出水壓力差，自行啟動所述的反沖洗裝置對所述的中空微孔濾管進行反沖洗；步驟5:關閉所述的反沖洗裝置，打開所述的炭槳出口電磁閥，排除炭槳，準備脫水、干燥后再活化。
[0019]作為優選，步驟I中所述的向所述的混合處理裝置注入污水，同時利用所述的加炭裝置向所述的混合處理裝置內投加粉末活性炭，其橡膠管下端口與液面之間距離保持在
0.5^0.8m之間，污水流動速率保持在0.3m/s"0.6m/s。
[0020]作為優選，步驟3中所述的進行炭水分離，其中空微孔濾管的過濾面積與有效體積比為0.3~0.9m2/m3ο
[0021]作為優選，步驟3中所述的對所述的中空微孔濾管進行反沖洗，其反沖洗氣壓為
0.06、.09MPa。
[0022]作為優選，步驟3中所述的對炭槳脫水，采用的是板框壓濾機。
[0023]本發明采用的系統及方法對粉末活性炭凈化污水，設備簡單易操作，運行成本低，分離出的粉末活性炭集中回收，設備連續運行時間長，反沖洗時間短效率高。
[0024]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1:本發明實施例的系統結構圖。
[0026]圖2:本發明實施例的方法流程圖。
[0027]
【具體實施方式】
[0028]下面結合參考附圖進一步描述本技術方案，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件，但該描述僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0029]請見圖1，本發明的系統所采用的技術方案是:一種利用粉末活性炭凈化污水的系統，包括加炭裝置、混合處理裝置、炭水分離裝置、反沖洗裝置、控制系統和電源模塊；加炭裝置包括受料斗101、可變轉速電機102、螺旋輸送軸103、固定套管104、可彎曲內襯鋼絲橡膠管105、固定套管104套設在螺旋輸送軸103上，可彎曲內襯鋼絲橡膠管105 —端與螺旋輸送軸103連接，另一端伸入混合處理裝置內，受料斗101下料口與螺旋輸送軸103連接，可變轉速電機102的轉軸與螺旋輸送軸103連接，用于驅動螺旋輸送軸103向混合處理裝置內送料；混合處理裝置包括攪拌混合池201、攪拌電機202和攪拌槳203，攪拌電機202固定安裝在攪拌混合池20 1上，其轉軸伸入攪拌混合池201內，攪拌槳203固定安裝在攪拌電機202的轉軸上，用于攪拌攪拌混合池201內的混合液，實現炭水的充分混合；炭水分離裝置包括柱形過濾器301、中空微孔濾管302、炭水分離裝置進料電磁閥303、炭槳出口電磁閥304、凈水出水電磁閥305和進料泵306，柱形過濾器301的頂部進料口通過炭水分離裝置進料電磁閥303與攪拌混合池201的底部出料口連接，中空微孔濾管302至少一組，梅花芯型設置在柱形過濾器301內，中空微孔濾管302外部套設有采用聚乙烯線繞成的精密過濾層，柱形過濾器301底部分別設置有炭槳出口和凈水出水口，炭槳出口和凈水出水口分別設置有炭槳出口電磁閥304和凈水出水電磁閥305，進料泵306設置在攪拌混合池201的底部出料口處，用于向炭水分離裝置輸送炭水混合液；反沖洗裝置包括空壓機401、反沖洗泵402、反沖洗水罐403、壓力控制器404、反沖洗水電磁閥405、反沖洗氣水電磁閥405和沖洗噴頭，空壓機401與反沖洗水罐403進氣口連接，反沖洗泵402通過反沖洗水電磁閥405與反沖洗水罐403進水口連接，反沖洗水罐403出水口通過反沖洗氣水電磁閥405與沖洗噴頭連接，沖洗噴頭設置在柱形過濾器301內，可在中空微孔濾管302內上下移動，壓力控制器404設置在反沖洗水罐403上，用于檢測炭水分離裝置進出水壓力差；電源模塊與控制系統連接，控制系統分別于可變轉速電機102、攪拌電機202、炭水分離裝置進料電磁閥303、炭槳出口電磁閥304、凈水出水電磁閥305、進料泵306、空壓機401、反沖洗泵402、壓力控制器404、反沖洗水電磁閥405、反沖洗氣水電磁閥405和沖洗噴頭連接，用于控制可變轉速電機102、攪拌電機202、炭水分離裝置進料電磁閥303、炭槳出口電磁閥304、凈水出水電磁閥305、進料泵306、空壓機401、反沖洗泵402、壓力控制器404、反沖洗水電磁閥405、反沖洗氣水電磁閥405和沖洗噴頭工作。
[0030]本實施例的中空微孔濾管302為PA管。但這不是對本發明的中空微孔濾管302材質的限定，事實上，本發明的中空微孔濾管302可以采用不銹鋼管材質制作而成，或者根據需要采用其他材質制作。
[0031]請見圖2，本發明的方法所采用的技術方案是:一種利用粉末活性炭凈化污水的法，包括以下步驟:
步驟1:向混合處理裝置注入污水，同時利用加炭裝置向混合處理裝置內投加粉末活性炭；其中，向混合處理裝置注入污水，同時利用加炭裝置向混合處理裝置內投加粉末活性炭，其橡膠管105下端口與液面之間距離保持在0.5^0.Sm之間，污水流動速率保持在0.3m/s~0.6m/s。
[0032]步驟2:關閉加炭裝置，啟動攪拌電機202，帶動攪拌槳203攪動，促使粉末活性炭與污水充分混合均勻；
步驟3:將炭水混合液利用進料泵306送入炭水分離裝置中進行炭水分離，炭水混合液由中空微孔濾管302外徑經過截留分離，水穿過中空微孔濾管302的管壁微孔進入中空微孔濾管302內徑匯流后集中出水，粉末活性炭被截留在柱形過濾器301中，其中，中空微孔濾管302的過濾面積與有效體積比為0.3^0.9m2/m3。；
步驟4:啟動反沖洗裝置，根據壓力控制器404檢測的炭水分離裝置進出水壓力差，自行啟動反沖洗裝置對中空微孔濾管302進行反沖洗，其反沖洗氣壓為0.06、.09MPa ；
步驟5:關閉反沖洗裝置，打開炭槳出口電磁閥304，排除炭槳，采用的是板框壓濾機脫水，干燥后再活化。
[0033]以下是利用本系統及方法進行凈化污水的實驗及結果。
[0034]實驗1:
1、將IOOkg的粉末活性炭(粒度小于0.175mm)投入到受料斗101中，調節可變轉速電機102控制合理轉速，將粉末活性炭通過螺旋輸送軸103送至攪拌混合池201內，將粉末活性炭自然落在污水面上，啟動攪拌電機202，促使水流動，攪拌時間設置為20min，然后用進料泵306抽入柱形過濾器301中過濾，柱形過濾器301中布置多組中空微孔濾管302，分離粉末活性炭形成濾層，污水得到凈化后從凈水出水電磁閥305流出。
[0035]2、當過濾凈水流量下降明顯(水流量下降50%)，需要反沖，將柱形過濾器301中活性炭層沖出，關閉炭水分離裝置進料電磁閥303、凈水出水電磁閥305，開啟反沖洗氣水電磁閥406，控制反沖壓力0.06Mpa,空氣氣反沖時間30s，水反沖lmin，炭漿從柱形過濾器301內沖出，進入炭漿儲池。將炭漿儲池中炭漿打入板框壓濾機，壓濾脫水，炭餅回收用于再生。
[0036]其中，反沖后通過可視視窗檢驗反沖洗效果，再關停反沖洗裝置，重復進行進炭水混合物過濾。
[0037]實例2
1、將200kg的粉末活性炭(粒度小于0.175mm)投入到受料斗101中，調節可變轉速電機102控制合理轉速2~20r/min,將粉末活性炭lkg/min速率通過螺旋輸送軸103送至攪拌混合池201內，將活性炭自然落在水面上，啟動攪拌電機202，促使水流動，污水流量6(Tl000m3/h,攪拌時間設置為20min,然后用進料泵306抽入柱形過濾器301中過濾,柱形過濾器301中布置多組中空微孔濾管302，分離粉末活性炭形成濾層，污水得到凈化后從凈水出水電磁閥305流出。
[0038]2、當過濾凈水流量下降明顯(水流量下降40-70%)，需要反沖，將柱形過濾器301中活性炭層沖出，關閉炭水分離裝置進料電磁閥303、凈水出水電磁閥305，開啟反沖洗氣水電磁閥406，控制反沖壓力0.08Mpa，空氣氣反沖時間3(T60s，水反沖l~3min，炭漿從柱形過濾器301內沖出，進入炭漿儲池。將炭漿儲池中炭漿打入板框壓濾機，壓濾脫水，炭餅回收用于再生。
[0039]其中，反沖后通過可視視窗檢驗反沖洗效果，再關停反沖洗裝置，重復進行進炭水混合物過濾。[0040]以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍，因此，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種利用粉末活性炭凈化污水的系統，其特征在于:包括加炭裝置、混合處理裝置、炭水分離裝置、反沖洗裝置、控制系統和電源模塊； 所述的加炭裝置包括受料斗(101 )、可變轉速電機(102)、螺旋輸送軸(103)、固定套管(104)、橡膠管(105)、所述的固定套管(104)套設在所述的螺旋輸送軸(103)上，所述的橡膠管(105) 一端與所述的螺旋輸送軸(103)連接，另一端伸入所述的混合處理裝置內，所述的受料斗(101)下料口與所述的螺旋輸送軸(103)連接，所述的可變轉速電機(102)的轉軸與所述的螺旋輸送軸(103)連接，用于驅動所述的螺旋輸送軸(103)向所述的混合處理裝置內送料； 所述的混合處理裝置包括攪拌混合池(201)、攪拌電機(202)和攪拌槳(203)，所述的攪拌電機(202)固定安裝在所述的攪拌混合池(201)上，其轉軸伸入所述的攪拌混合池(201)內，所述的攪拌槳(203)固定安裝在所述的攪拌電機(202)的轉軸上，用于攪拌攪拌混合池(201)內的混合液，實現炭水的充分混合； 所述的炭水分離裝置包括柱形過濾器(301)、中空微孔濾管(302)、炭水分離裝置進料電磁閥(303 )、炭槳出口電磁閥(304 )和凈水出水電磁閥(305 )，所述的柱形過濾器(301)的頂部進料口通過所述的炭水分離裝置進料電磁閥(303)與所述的攪拌混合池(201)的底部出料口連接，所述的中空微孔濾管(302)設置在所述的柱形過濾器(301)內，所述的柱形過濾器(301)底部分別設置有炭槳出口和凈水出水口，所述的炭槳出口和凈水出水口分別設置有炭槳出口電磁閥(304)和凈水出水電磁閥(305)； 所述的反沖洗裝置包括空壓機(401)、反沖洗泵(402)、反沖洗水罐(403)、反沖洗水電磁閥(405 )、反沖洗氣水電磁閥(405 )和沖洗噴頭，所述的空壓機(401)與所述的反沖洗水罐(403)進氣口連接，所述的反沖洗泵(402)通過所述的反沖洗水電磁閥(405)與所述的反沖洗水罐(403)進水口連接，所述的反沖洗水罐(403)出水口通過所述的反沖洗氣水電磁閥(405)與所述的沖洗噴頭連接，所述的沖洗噴頭設置在所述的柱形過濾器(301)內，可在所述的中空微孔濾管(302)內上下移動； 所述的電源模塊與所述的控制系`統連接，所述的控制系統分別于所述的可變轉速電機(102 )、攪拌電機(202 )、炭水分離裝置進料電磁閥(303 )、炭槳出口電磁閥(304 )、凈水出水電磁閥(305 )、空壓機(401)、反沖洗泵(402 )、反沖洗水電磁閥(405 )、反沖洗氣水電磁閥(405)和沖洗噴頭連接，用于控制所述的可變轉速電機(102)、攪拌電機(202)、炭水分離裝置進料電磁閥(303 )、炭槳出口電磁閥(304 )、凈水出水電磁閥(305 )、空壓機(401)、反沖洗泵(402 )、反沖洗水電磁閥(405 )、反沖洗氣水電磁閥(405 )和沖洗噴頭工作。
2.根據權利要求1所述的利用粉末活性炭凈化污水的系統，其特征在于:所述的炭水分離裝置還包括進料泵(306)，與所述的控制系統連接，設置在所述的攪拌混合池(201)的底部出料口處，用于向所述的炭水分離裝置輸送炭水混合液。
3.根據權利要求1所述的利用粉末活性炭凈化污水的系統，其特征在于:所述的反沖洗裝置還包括壓力控制器(404)，與所述的控制系統連接，設置在所述的反沖洗水罐(403)上，用于檢測所述的炭水分離裝置進出水壓力差。
4.根據權利要求1所述的利用粉末活性炭凈化污水的系統，其特征在于:所述的中空微孔濾管(302)至少一組，梅花芯型設置在所述的柱形過濾器(301)內。
5.根據權利要求4所述的利用粉末活性炭凈化污水的系統，其特征在于:所述的中空微孔濾管(302)為PA管。
6.根據權利要求4所述的利用粉末活性炭凈化污水的系統，其特征在于:所述的中空微孔濾管(302)為不銹鋼管。
7.根據權利要求1、4、5或6所述的利用粉末活性炭凈化污水的系統，其特征在于:所述的中空微孔濾管(302)外部套設有過濾層。
8.根據權利要求7所述的利用粉末活性炭凈化污水的系統，其特征在于:所述的過濾層是采用聚乙烯線繞成的精密過濾層。
9.根據權利要求1所述的利用粉末活性炭凈化污水的系統，其特征在于:所述的橡膠管(105)為可彎曲內襯鋼絲橡膠管。
10.一種利用權利要求1所述的利用粉末活性炭凈化污水的系統凈化污水的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:向所述的混合處理裝置注入污水，同時利用所述的加炭裝置向所述的混合處理裝置內投加粉末活性炭； 步驟2:關閉所述的加炭裝置，啟動所述的攪拌電機(202)，帶動所述的攪拌槳(203)攪動，促使粉末活性炭與污水充分混合均勻； 步驟3:將炭水混合液利用所述的進料泵(306)送入所述的炭水分離裝置中進行炭水分離，炭水混合液由所述 的中空微孔濾管(302)外徑經過截留分離，水穿過所述的中空微孔濾管(302)的管壁微孔進入中空微孔濾管(302)內徑匯流后集中出水，粉末活性炭被截留在所述的柱形過濾器(301)中； 步驟4:啟動所述的反沖洗裝置，根據所述的壓力控制器(404)檢測的炭水分離裝置進出水壓力差，自行啟動所述的反沖洗裝置對所述的中空微孔濾管(302)進行反沖洗； 步驟5:關閉所述的反沖洗裝置，打開所述的炭槳出口電磁閥(304)，排除炭槳，準備脫水、干燥后再活化。
11.根據權利要求10所述的利用粉末活性炭凈化污水的方法，其特征在于:步驟I中所述的向所述的混合處理裝置注入污水，同時利用所述的加炭裝置向所述的混合處理裝置內投加粉末活性炭，其橡膠管(105)下端口與液面之間距離保持在0.5^0.Sm之間，污水流動速率保持在0.3m/s^0.6m/s。
12.根據權利要求10所述的利用粉末活性炭凈化污水的方法，其特征在于:步驟3中所述的進行炭水分離，其中空微孔濾管(302)的過濾面積與有效體積比為0.3^0.9m2/m3。
13.根據權利要求10所述的利用粉末活性炭凈化污水的方法，其特征在于:步驟3中所述的對所述的中空微孔濾管(302)進行反沖洗，其反沖洗氣壓為0.06、.09MPao
14.根據權利要求10所述的利用粉末活性炭凈化污水的方法，其特征在于:步驟3中所述的對炭槳脫水，采用的是板框壓濾機。
【文檔編號】C02F1/28GK103739104SQ201410028720
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月22日 優先權日:2014年1月22日
【發明者】劉魯建, 許榕, 聶忠文, 董俊, 明勇, 鄧樂, 吳良俊 申請人:湖北君集水處理有限公司