一種用于失效生物活性炭的原位再生方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于失效生物活性炭的原位再生方法，包括以下步驟：將用于失效生物活性炭的原位再生裝置置于活性炭濾池頂部，將設(shè)有超聲波探針的超聲波發(fā)生裝置置于生物活性炭炭層表面，使超聲波探針插入炭層；開啟超聲波發(fā)生裝置使活性炭再生；繼續(xù)運行超聲波發(fā)生裝置，同時開啟活性炭濾池底部的空氣反洗裝置氣洗；繼續(xù)運行超聲波發(fā)生裝置、空氣反洗裝置，同時開啟活性炭濾池的水沖反洗裝置水沖；停止超聲波發(fā)生裝置、空氣反洗裝置，同時加大水沖反洗裝置強度；停止水沖反洗裝置；重復(fù)步驟至；繼續(xù)水沖，即完成失效生物活性炭的原位再生。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)生物活性炭在濾池內(nèi)的原位再生，能夠大量節(jié)省勞動力、也可避免活性炭的損耗，使用成本低。
【專利說明】一種用于失效生物活性炭的原位再生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種用于失效生物活性炭的原位再生方法。
【背景技術(shù)】
[0002]飲用水源水質(zhì)的惡化及新的飲用水水質(zhì)標準的實施使以臭氧-生物活性炭工藝為主的深度處理工藝得到廣泛應(yīng)用。然而，生物活性炭在使用一段時間后會出現(xiàn)失效問題，導(dǎo)致處理效果惡化，必須對生物活性炭進行再生以恢復(fù)其基本功能。
[0003]針對吸附用活性炭的再生前期已有大量研究，最基本而且也是最為成熟的方式為加熱再生，目前已在實際工程中應(yīng)用。其它的諸如溶劑再生法、生物再生法、濕式氧化再生法、電化學再生法、光催化氧化再生法、微波輻射再生法、超臨界流體再生法、超聲波再生法也有大量的實驗室研究，但目前僅限于實驗室研究。然而由于生物活性炭濾池與吸附活性炭濾池的作用機理完全不同，所以針對生物活性炭的再生方法及運行參數(shù)存在很大的差別。
[0004]針對生物活性炭的再生方法目前多集中在加熱再生上，其它方法的研究尚處于初步階段。然而，加熱再生方法操作較繁瑣，且效果并不好?？傮w來說，生物活性炭的再生方法及再生裝置尚不成熟，需要針對生物活性炭的再生方法及裝置進行進一步的研發(fā)。超聲波再生作為一種新型的活性炭再生方法受到人們的廣泛關(guān)注，然而將其應(yīng)用于生物活性炭再生卻存在較多問題，此外，異位再生不僅操作繁瑣、工作量大，還存在活性炭的大量損耗。如何根據(jù)生物活性炭的特性以及生物活性炭濾池的形式以及超聲波作用機理研發(fā)出適合生物活性炭的原位再生方法顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是提供一種用于失效生物活性炭的原位再生裝置，使用該裝置可高效、安全地對失效生物活性炭進行原位再生。
[0006]本發(fā)明的第二目的是提供一種利用上述裝置實現(xiàn)失效生物活性炭的原位再生方法。
[0007]技術(shù)方案:本發(fā)明提供的一種用于失效生物活性炭的原位再生裝置，包括固定支架、移動裝置、超聲波發(fā)生裝置、控制裝置、供電裝置；所述超聲波發(fā)生裝置固定于移動裝置上，所述移動裝置設(shè)置于固定支架上并可在固定支架上自由移動；所述超聲波發(fā)生裝置上設(shè)有超聲波探針；所述控制裝置輸出電流及控制信號至超聲波發(fā)生裝置和控制裝置上；所述供電裝置與控制裝置連接。
[0008]作為改進，所述固定支架為桁架式裝置； 采用縱橫交錯的桁架結(jié)構(gòu)。
[0009]作為另一種改進，還包括起吊裝置，超聲波發(fā)生裝置通過起吊裝置固定于移動裝置上。超聲波發(fā)生裝置固定于固定鋼架上，通過起吊系統(tǒng)實現(xiàn)超聲波反應(yīng)系統(tǒng)的垂直移動。移動裝置可在固定支架上水平移動，能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波發(fā)生裝置的水平移動，確保超聲波發(fā)生裝置移至活性炭濾池任何位置；通過起吊裝置能夠使移動裝置相對固定支架垂直起吊，在生物活性炭運行時利用起吊裝置將超聲波發(fā)生裝置吊起至活性碳濾池頂部，當需要再生時利用起吊裝置將超聲波發(fā)生裝置伸入生物活性炭層表面炭層。
[0010]作為優(yōu)選，所述超聲波發(fā)生裝置的輸入功率均值為l-3kW/m2、超聲功率為20-80KHz。
[0011]作為另一種優(yōu)選，所述超聲波探針的數(shù)量為I個以上，每根超聲波探針長度為5-30cm，相鄰超聲波探針間隔20-40cm。
[0012]本發(fā)明還提供了利用上述裝置實現(xiàn)失效生物活性炭的原位再生方法，包括以下步驟:
[0013](I)將用于失效生物活性炭的原位再生裝置置于活性炭濾池頂部，將設(shè)有超聲波探針的超聲波發(fā)生裝置置于生物活性炭炭層表面，使超聲波探針插入炭層深度在10_30cm ；
[0014](2)開啟超聲波發(fā)生裝置使活性炭再生，時間為20min以上；
[0015](3)繼續(xù)運行超聲波發(fā)生裝置，同時開啟活性炭濾池底部的空氣反洗裝置氣洗，時間為 5-10min ；
[0016](4)繼續(xù)運行超聲波發(fā)生裝置、空氣反洗裝置，同時開啟活性炭濾池的水沖反洗裝置水沖，時間為4-6min ；
[0017](5)停止超聲波發(fā)生裝置、空氣反洗裝置，同時加大水沖反洗裝置強度，時間為
3-5min ;停止水沖反洗裝置；
[0018](6)重復(fù)步驟(2)至(5);
[0019](7)繼續(xù)水沖10_20min，即完成失效生物活性炭的原位再生。
[0020]步驟(2)中，所述超聲波探針發(fā)射頻率20-80KHZ，功率為1.0-3.0KW/m2。
[0021]步驟(3)中，氣洗強度為10_20L/m2.S。
[0022]步驟(4)中，水沖強度為l_5L/m2.S。
[0023]步驟(5 )中，水沖強度為5_8L/m2.s。
[0024]步驟(5)中，通過加大水沖反洗裝置強度使活性炭濾層層膨脹度保持在30-50%。
[0025]有益效果:本發(fā)明提供的用于失效生物活性炭的原位再生方法操作簡單、使用方便、再生效果好，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)生物活性炭在濾池內(nèi)的原位再生，可以有效避免現(xiàn)有生物活性炭異位再生過程中活性炭從濾池內(nèi)取出及再生后填充工序，不僅能夠大量節(jié)省勞動力、而且也可避免活性炭的損耗，使用成本低。
[0026]該方法結(jié)合生物活性炭濾池內(nèi)生物活性炭飽和程度與活性炭層深度之間的關(guān)系，通過將超聲波發(fā)生裝置插入生物活性炭表層，從而可以針對表層飽和程度比較高的活性炭進行較高強度地再生，而針對深層活性炭的作用相對較小，從而可以對整個濾池內(nèi)的生物活性炭都進行有效地再生，處理效果好、能耗低。
[0027]該方法通過將超聲波再生裝置與生物活性炭濾池本身自帶的空氣反洗裝置、水沖反洗裝置有機結(jié)合，通過氣水聯(lián)合反沖洗將由生物活性炭上脫落的雜質(zhì)有效清除，從而強化再生效果；將超聲波再生、氣沖、水沖的特點充分利用，有機結(jié)合，共同達到較好的再生效果；此外，通過氣水聯(lián)合反沖洗可將活性炭濾層破壞，從而達到對整個生物活性炭濾層的再生。[0028]該方法中超聲波發(fā)生裝置的相關(guān)運行參數(shù)的數(shù)值確定是通過大量的實驗得來，在此條件下運行，即可達到較好的再生效果，又不至于導(dǎo)致活性炭結(jié)構(gòu)發(fā)生劇烈變化，避免了劇烈運行造成活性炭失活。
[0029]該方法充分結(jié)合現(xiàn)有生物活性炭濾池的結(jié)構(gòu)特點，在具體實施中可通過將現(xiàn)有生物活性炭濾池頂部進行適當改造即可，實施容易，較易推廣應(yīng)用。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明用于失效生物活性炭的原位再生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做出進一步說明。
[0032]用于失效生物活性炭的原位再生裝置，見圖1，包括固定支架1、移動裝置2、超聲波發(fā)生裝置3、控制裝置4、供電裝置5和起吊裝置6 ;移動裝置2為縱橫交錯的桁架結(jié)構(gòu)；超聲波發(fā)生裝置3通過起吊裝置6固定于移動裝置2上，移動裝置2設(shè)置于固定支架I上并可在固定支架I上自由移動；超聲波發(fā)生裝置3上設(shè)有超聲波探針；控制裝置4輸出電流及控制信號至超聲波發(fā)生裝置3和控制裝置4上；供電裝置5與控制裝置4連接。
[0033]本發(fā)明的超聲波發(fā)生裝置3可根據(jù)需要選擇，輸入功率均值為l-3kw/m2、超聲功率為20-80KHZ的超聲波發(fā)生裝置3均可較好的實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0034]超聲波發(fā)生裝置3上設(shè)置4個超聲波探針，每根超聲波探針長度為15cm，相鄰超聲波探針間隔30cm ;可選地，超聲波探針的數(shù)據(jù)及尺寸也可根據(jù)需要合理設(shè)置，只要是其數(shù)量為I個以上、長度為5-30cm、相鄰超聲波探針間隔20-40cm均可較好的額實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0035]利用上述裝置實現(xiàn)失效生物活性炭的原位再生方法，包括以下步驟:
[0036](I)將用于失效生物活性炭的原位再生裝置置于活性炭濾池7頂部，將設(shè)有超聲波探針的超聲波發(fā)生裝置3置于生物活性炭炭層表面，使超聲波探針插入炭層深度在10_30cm ；
[0037](2)開啟超聲波發(fā)生裝置3使活性炭再生，時間為20min以上；
[0038](3)繼續(xù)運行超聲波發(fā)生裝置3，同時開啟活性炭濾池7底部的空氣反洗裝置8氣洗，時間為5-10min ；
[0039](4)繼續(xù)運行超聲波發(fā)生裝置3、空氣反洗裝置8，同時開啟活性炭濾池7的水沖反洗裝置9水沖，時間為4-6min ；
[0040](5)停止超聲波發(fā)生裝置3、空氣反洗裝置8，同時加大水沖反洗裝置9強度，時間為3-5min ;停止水沖反洗裝置9 ;通過加大水沖反洗裝置強度使活性炭濾層層膨脹度保持在 30-50% ；
[0041](6)重復(fù)步驟(2)至(5);
[0042](7)繼續(xù)水沖10_20min，即完成失效生物活性炭的原位再生。
[0043]利用上述裝置進行失效生物活性炭濾柱內(nèi)生物活性炭的再生，分別采用測定不同條件下再生前后生物活性炭的性能參數(shù)，再生條件見表1，結(jié)果見表2。
[0044]表1失效生物活性炭再生條件
【權(quán)利要求】
1.一種用于失效生物活性炭的原位再生方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將用于失效生物活性炭的原位再生裝置置于活性炭濾池頂部，將設(shè)有超聲波探針的超聲波發(fā)生裝置置于生物活性炭炭層表面，使超聲波探針插入炭層深度在10-30cm ； (2)開啟超聲波發(fā)生裝置使活性炭再生，時間為20min以上； (3)繼續(xù)運行超聲波發(fā)生裝置，同時開啟活性炭濾池底部的空氣反洗裝置氣洗，時間為5-10min ； (4)繼續(xù)運行超聲波發(fā)生裝置、空氣反洗裝置，同時開啟活性炭濾池的水沖反洗裝置水沖，時間為4_6min ； (5)停止超聲波發(fā)生裝置、空氣反洗裝置，同時加大水沖反洗裝置強度，時間為3-5min；停止水沖反洗裝置； (6)重復(fù)步驟(2)至(5)； (7)繼續(xù)水沖10-20min，即完成失效生物活性炭的原位再生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于失效生物活性炭的原位再生方法，其特征在于:步驟(2)中，所述超聲波探針發(fā)射頻率20-80KHZ，功率為1.0-3.0KW/m2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于失效生物活性炭的原位再生方法，其特征在于:步驟(3)中，氣洗強度為10-20L/m2.S。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于失效生物活性炭的原位再生方法，其特征在于:步驟(4)中，水沖強度為l-5L/m2.S。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于失效生物活性炭的原位再生方法，其特征在于:步驟(5)中，水沖強度為5-8L/m2.S。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于失效生物活性炭的原位再生方法，其特征在于:步驟(5)中，通過加大水沖反洗裝置強度使活性炭濾層層膨脹度保持在30-50%。
【文檔編號】B01J20/20GK103466739SQ201310358576
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】劉成, 陳衛(wèi), 王東贏, 王杰 申請人:河海大學