專利名稱：壓力溶氣生物再生活性炭方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理工程中活性炭的再生方法，具體地說是一種壓力溶氣生物再生活性炭的方法。
活性炭作為吸附劑已被廣泛地應(yīng)用于水處理工程中，但由于活性炭的吸附量是有限的，工程應(yīng)用中所處理的水量大，活性炭很快就會飽和失效，而更換活性炭費用昂貴，現(xiàn)有的活性炭再生方法主要有物理加熱法和化學(xué)法再生，不僅工藝要求復(fù)雜嚴格，而且再生費用高、周期長，這樣必然會大幅度地提高水處理的成本，從而也使活性炭在水處理中的應(yīng)用受到限制。
本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)濟、方便、高效的使活性炭能在吸附過程中又自我再生的壓力溶氣生物再生活性炭的方法。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的壓力溶氣生物再生活性炭的方法是給吸附有機物而飽和失效的活性炭通入壓力溶氣再生菌液，使有機物得到氧化分解，從而活性炭恢復(fù)其吸附能力，得到再生，工藝流程為再生菌液調(diào)節(jié)池內(nèi)的再生菌液首先由水泵送入溶氣罐內(nèi)與加壓空氣混合，再生的環(huán)境處在壓力溶氣水中，溶氣壓力在0.3-0.4MPa之間，溫度為16-40℃，再生菌液以1.5-2ml/s的流速從再生柱的底部注入再生柱，再生菌液充入柱內(nèi)后與活性炭接觸，在富氧環(huán)境下，再生菌液中的好氧菌依次降解已飽和活性炭表面及大、中孔和微孔中的有機物質(zhì)，微生物降解代謝產(chǎn)生的CO2氣體，隨再生菌液的不斷排出在常壓下析出，再生菌液經(jīng)再生柱的上部回到再生菌液池經(jīng)再次加壓溶氣重新注入柱內(nèi)，構(gòu)成不間斷的循環(huán)。
再生菌液的取得采用常規(guī)的培菌馴化獲得。
下面敘述壓力溶氣生物再生活性炭方法的機理活性炭吸附機理在于其有巨大的比表面積(1000m2/g)和發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)，其中95％左右的表面積由孔徑小于40的微孔組成，中孔(40-2000)的約占5％，大孔(2000-4000)約占其0.5-2％，微生物再生是靠好氧微生物，主要是細菌的降解過程完成。由于多數(shù)細菌的體積大于1μm，少數(shù)有5μm，因此細菌只能進入活性炭大孔，只有細菌所分泌的胞外酶，才能深入到活性炭的中微孔，胞外酶是由蛋白質(zhì)組成的生物催化劑，可將細胞外的大分子有機物和不溶性有機物分解成小分子物質(zhì)和可溶性物質(zhì)，供細菌吸收利用，酶的大小按其呈球狀時的直徑計為0.01-1μm左右，在適應(yīng)的條件下，許多酶都能被活性炭所吸附，一些較小分子量的酶或具有活性基因的酶的碎片可以進入活性炭的微孔中，氧化分解吸附在微孔內(nèi)的有機分子成為較簡單的小分子化合物。由于活性炭對低分子量物質(zhì)吸附能力差，這些小分子物質(zhì)就可以從炭的孔隙表面解吸下來向外部擴散而進入中孔、大孔，以及活性炭的表面，微生物在胞外酶的作用下，將有機物一部分合成細胞物質(zhì)，一部分進一步氧化分解，最終產(chǎn)生的CO2、H2O及其它簡單物質(zhì)的形式釋放到菌體外，這樣被有機物占據(jù)了的活性炭孔隙在微生物的作用下得到恢復(fù)，使活性炭得到再生。壓力溶氣生物再生活性炭與常壓生物再生的機理基本一致，但其區(qū)別是再生的環(huán)境不同促使再生效果的提高，因其再生的環(huán)境處在壓力為0.3-0.4MPa溶氣水中，水中溶解氧較常壓狀態(tài)是超飽和的，再生菌液中溶解氧的濃 度比常壓高數(shù)倍，在有壓狀態(tài)下，氧氣的傳質(zhì)速率高，氧氣溶解過程中的擴散速度No可由傳質(zhì)速率方程式表達No＝K(Co-C) Kmol/m·S式中Co氧氣在定壓下理論溶解度C 氧氣在水中的實際濃度K 傳質(zhì)系數(shù)m/s 是溫度、水質(zhì)及氣液混合強度的系數(shù)。
由方程可以看出，當溫度、水質(zhì)及氣液混合強度不變時，氧氣在水中傳質(zhì)速率是隨著溶解度的增加而升高，也就是隨著氧氣分壓的增加而升高。同時由于采用加壓溶氣的充氣方法，可使氣水能盡可能充分地混合，其混合強度大幅度增加，故在這多重作用下，氧的擴散速率也相應(yīng)提高，在這種密閉的特定環(huán)境里，氧分子更便于深入地擴散到活性炭的中、微孔中去以滿足活動在中、微孔中的微生物降解有機物而對氧的需要，較常壓狀態(tài)下，提高了好氧微生物的活性，另一方面，在壓力為0.3-0.4MPa的狀態(tài)下，氣體的溶解度提高，因此微生物降解代謝物CO2的溶解度也必然相應(yīng)提高，CO2及時溶解于水，及時與外界水體交換而消除在常壓下有可能形成的活性炭中，微孔中的CO2氣阻，和其他非氧氣體的氣阻，改善活性炭的吸附條件，減少好氧微生物的降解障礙，由于壓力溶氣的方法在多個方面改善了微生物再生活性炭的條件，改善了降解環(huán)境，從而提高了生產(chǎn)再生的效果。
下面結(jié)合實施例及其附圖
對本發(fā)明作進一步說明附圖為本發(fā)明的工藝流程圖。
參照附圖，再生菌液池1內(nèi)的再生菌液，經(jīng)水泵2送入溶氣罐3，在溶氣罐3內(nèi)和空壓機4加入的空氣混合，壓力在0.3-0.4MPa之間，溫度為16-40℃，多余氣體從空氣放空閥排出柱外，再生菌液以1.5-2ml/s的流速從再生柱5的底部注入柱內(nèi)，再生菌液充入再生柱5內(nèi)后與活性炭相接觸，在富氧環(huán)境下，再生菌液中的好氧菌依次降解已飽和活性炭的表層吸附有機物，大、中及微孔中的有機物質(zhì)，微生物降解代謝產(chǎn)生的CO2氣體，隨再生菌液的不斷排出在常壓下析出，再生菌液經(jīng)再次加壓溶氣重新注入再生柱5內(nèi)，構(gòu)成不間斷循環(huán)。
再生炭與新炭的動態(tài)吸附容量對比取新AC30活性炭5Kg，裝入吸附柱，與裝有已經(jīng)過加熱滅菌的活性炭，再生柱同時通入一個水箱內(nèi)的繅絲生產(chǎn)廢水，其流速、溫度、PH值等條件兩柱保持一致，作吸附容量對比試驗，試驗結(jié)果如表A、表B。(表A、表B見文后)
對照表A、表B通水量、吸附量等數(shù)據(jù)，新炭的吸附量為48155mg，再生炭的吸附量為43063mg，此吸附試驗結(jié)果表明再生炭的吸附量為新炭的90％。
壓力溶氣生物再生活性炭碘值與新炭碘值的對比。
制取一份經(jīng)吸附制絲生產(chǎn)廢水達到穿透點的5公斤活性炭，裝入再生柱進行壓力溶氣生物降解再生，再生結(jié)束后取出分析碘值，并與新炭的碘值進行比較，數(shù)據(jù)如下表
由上表數(shù)據(jù)得出，再生炭碘值為新炭碘值的96％。
由于采用壓力溶氣生物再生活性炭方法對飽和活性炭進行再生最顯著的特點就是可以串聯(lián)于水處理工藝流程中，不僅起吸附作用，同時可以再生活性炭，本發(fā)明簡單易行，再生成本低廉，效果好，再生率為93.8％(碘值分析法測得)，比常壓生物再生的62％提高了31.8個百分點，由于本發(fā)明可實現(xiàn)自我再生的效果，能大幅度地延長活性炭的飽和失效周期，大幅度降低污水深度處理的成本，進一步開闊了活性炭在水處理界的應(yīng)用前景。
表A新炭吸附容量表
表B再生炭吸附容量表
權(quán)利要求
1.一種壓力溶氣生物再生活性炭的方法，其特征是給吸附有機物而飽和失效的活性炭通入壓力溶氣再生菌液，其工藝流程為再生菌液池(1)內(nèi)的再生菌液由水泵(2)送入溶氣罐(3)，空壓機(4)給溶氣罐(3)加壓至0.3-0.4MPa之間，在溫度16-40℃下，再生菌液以15-2ml/s流速從再生柱(5)的底部注入，經(jīng)再生柱(5)的上部回到再生菌液池(1)，構(gòu)成不間斷的循環(huán)。
全文摘要
公開了一種壓力溶氣生物再生活性炭的方法，對吸附有機物而飽和失效的活性炭通入壓力溶氣再生菌液，溶氣壓力在0.3-0.4MPa之間，再生菌液以1.5-2ml/s的流速從再生柱底部注入柱內(nèi)，經(jīng)再生柱上部回到再生菌液池，構(gòu)成不間斷循環(huán)。本發(fā)明可串聯(lián)于水處理工藝流程中，不僅起吸附作用，同時可再生活性炭，工藝簡單，再生成本低廉，效果好，再生率為93.8％，比常壓生物再生的62％提高了31.8個百分點，進一步開闊了活性炭在水處理界的應(yīng)用前景。
文檔編號B01J20/34GK1151907SQ9511228
公開日1997年6月18日 申請日期1995年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月14日
發(fā)明者李維寧, 莊延義, 耿炎磊, 謝清元, 李輝 申請人:山東省泰安制絲廠