[發明專利]具有碳再生回路的水處理裝置和方法

有效

• 申請號: 201380044625.1
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN104603063B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: C.L.費爾克;K.M.克努特;R.J.溫塔;T.E.舒爾茨;B.J.孔費
• 申請（專利權）人: 西門子能量股份有限公司
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F9/02;C02F1/72;C02F11/08;C02F9/04;C02F3/12;C02F103/36;C02F101/30;C02F101/32;C02F101/34;C02F1/74
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 賈靜環

相關申請的交叉引用

本申請要求申請日為2012年8月29日的美國臨時專利申請No.61/694,387的權益，其以引用的方式并入本申請。

技術領域

本發明主要涉及水處理系統，更具體涉及利用活性炭顆粒(granular activated carbon)(GAC)的水處理系統。

背景技術

吸附是通過使用吸附劑從溶液中結合并移除某些物質的過程。活性炭是水、市政污水和有機工業廢水的處理中常用的吸附劑，并且通常以粉末或顆粒的形式使用。

美國專利No.7972512描述了使用GAC處理包括(如來自煉油廠的)油的工業廢水的系統。該處理系統使工業廢水在生物膜上曝氣池中暴露于GAC。優選地，借助于篩子避免GAC進入膜中。當耗盡了GAC吸附有機化合物的能力之后，其變得“失效”。失效的GAC通過卸料口從曝氣池中被移出，而新鮮的GAC被引入系統至它所在位置。可以通過移除所吸附的有機物、借由熱處理過程如濕空氣再生(WAR)或在再生爐中處理失效的GAC或者將其轉移到別處以進行再生(再活化)。

其他沒有生物膜而利用活性炭的水處理系統是已知的。這種系統可以通過GAC柱或罐來循環待處理的水。失效的GAC柱或罐從系統移除后要么被丟棄要么被轉移至再生設施。

失效的GAC通常在爐中于高溫下再生。使用化學試劑、臭氧或濕空氣氧化來再生GAC也是已知的。再生顆粒材料時的一個顧慮是要限制由再生過程導致的顆粒尺寸范圍的劣化。

附圖說明

本發明在以下的說明書中基于附圖被詳述，附圖示出了：

圖1示出了根據本發明的一項實施方式的水處理系統的示意圖。

圖2A-2C示出了根據本發明的一個方面的用于再生GAC系統的另一項實施方式的示意圖。

圖3A-3C示出了根據本發明的一個方面的用于再生GAC系統的另一項實施方式的示意圖。

圖4A-4B示出了根據本發明的一個方面的用于再生GAC系統的另一項實施方式的示意圖。

發明內容

本發明的發明人開發了利用活性炭顆粒(GAC)且包括集成的碳再生回路的水處理系統和工藝。鑒于現有技術的系統要求從系統中移除失效的GAC以進行處理或轉運它處再生，本發明的各個方面設想能夠在水處理系統自身內再生GAC的系統和工藝，從而節省操作支出。這種系統包括工藝用水回路(process water circuit)以及與該工藝用水回路流體連通的碳再生回路。此外，在再生過程中由再生回路產生的負載了有機物的水可在工藝用水回路中被進一步處理，而不是像現有技術的系統那樣通常在隨后單獨的反應器中處理。在一些實施方式中，本發明通過將含有GAC的容器同時用作工藝用水處理器和濕空氣再生反應器，在未對GAC進行任何物理移動下實現了所有這些功能。

圖1示出了根據本發明的這樣一個水處理系統50的示意圖。系統50包括水回路52和碳再生回路54。水回路52包括處理設備56，在其中水暴露于有機污染物并被其污染。處理設備56可以采用任何已知的形式，例如工業廢水處理設備或市政水處理設施。水回路52包括GAC/水接觸器58，其中由處理設備56產生的被有機污染物污染的水暴露于活性炭顆粒。例如，GAC/水接觸器58可包括開放的曝氣池或者封閉的柱或罐。碳再生回路54包括碳再生設備60例如可用于為濕空氣再生(wet air regeneration)(WAR)過程提供并處理水。碳再生回路54與水回路52流體連通，如圖所示其通過GAC/水接觸器58處的管道62相互連接。在GAC/水接觸器為開放的曝氣容器的生物系統中，用低能量泵將失效的GAC轉移到專用再生器(dedicated regeneration vessel)以最小化GAC顆粒的侵蝕。在GAC柱系統中，GAC/水接觸器本身可被用來進行WAR過程，從而保障GAC顆粒并進一步簡化系統。再生回路54優選地在臨界條件下提供高含氧水來氧化所吸附的組分以及在顯著低于現有技術中的WAR過程所使用的溫度下溶解失效的GAC的生物固體，從而進一步保存GAC顆粒的完整性。在一些實施方式中，碳再生回路54只循環氧飽和的液體，由此通過兩相流來避免GAC顆粒的侵蝕并且最大化氧化效果以在相比于現有技術系統降低的溫度下促進再生。下面將參照其它附圖對本發明附加的實施方式和任選的特征進行更充分地描述。