申請日2013.08.29
公開(公告)日2017.08.11
IPC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
摘要
一種水處理系統(tǒng)(50)，其利用活性炭顆粒(GAC)來移除工藝用水回路(52)中的有機污染物，并且包括與該工藝用水回路流體連通的碳再生回路(54)。碳再生回路可以包括專用再生器(16)，或者再生過程可在工藝用水回路的GAC/水接觸器(58)中進行。本發(fā)明描述了一個工藝過程，其中通過能最小化碳顆粒損傷的氧化過程在系統(tǒng)內(nèi)再生來自水處理系統(tǒng)的失效的GAC。
權利要求書
1.水處理系統(tǒng)，包括：
水回路，其包括有機污染物源和用于捕獲有機污染物的活性碳顆粒/水接觸器，和
與所述活性碳顆粒/水接觸器流體連通的碳再生回路，其用于在有效生產(chǎn)再生的活性碳顆粒和包含溶解的有機物的水的濕空氣再生條件下，再生所述活性碳顆粒/水接觸器中產(chǎn)生的失效的活性碳顆粒，其中水為液體狀態(tài);和
將包含溶解的有機物的液態(tài)水循環(huán)至水回路以進行進一步處理的流體通路，
其中所述流體通路是不將再生的活性碳顆粒循環(huán)至水回路的流體通路。
2.權利要求1的系統(tǒng)，其中所述碳再生回路包括相互連接的泵、加熱器以及壓縮含氧氣體源，從而在所述活性碳顆粒/水接觸器內(nèi)，于濕空氣再生失效的活性碳顆粒的有效條件下，循環(huán)經(jīng)加熱的含氧水通過所述活性碳顆粒/水接觸器。
3.權利要求2的系統(tǒng)，其中所述壓縮含氧氣體源包括溶解氧飽和容器，并且其中所述碳再生回路僅循環(huán)液體。
4.權利要求2的系統(tǒng)，其中所述壓縮含氧氣體源包括空氣壓縮機，所述空氣壓縮機和加熱器布置在所述活性碳顆粒/水接觸器的上游，并且進一步包括：
布置在所述活性碳顆粒/水接觸器下游的冷卻器和與大氣連通的液/氣分離器。
5.權利要求1的系統(tǒng)，其中所述活性碳顆粒/水接觸器包括曝氣池，并且其中所述碳再生回路進一步包括：
與所述活性碳顆粒/水接觸器流體連通的再生容器，其接收曝氣池中失效的活性碳顆粒并且將再生的活性碳顆粒返回至曝氣池;
相互連接的泵、加熱器和含氧氣體源，從而在所述再生容器內(nèi)于濕空氣再生失效的活性碳顆粒的有效條件下，循環(huán)經(jīng)加熱的含氧水通過所述再生容器。
6.權利要求5的系統(tǒng)，其中所述含氧氣體源包括溶解氧飽和容器，并且其中所述碳再生回路僅循環(huán)液體。
7.權利要求5的系統(tǒng)，進一步包括在所述活性碳顆粒/水接觸器與所述再生容器之間流體連通的活性碳顆粒傳輸泵，該活性碳顆粒傳輸泵選自由空氣提升泵、離心式低剪切泵和隔膜泵組成的組。
8.權利要求5的系統(tǒng)，其中所述再生容器、泵、加熱器和含氧氣體源是滑移式或拖式的。
9.權利要求5的系統(tǒng)，其中所述含氧氣體源包括空氣壓縮機，所述空氣壓縮機和加熱器布置在所述活性碳顆粒/水接觸器的上游，并且進一步包括：
布置在所述活性碳顆粒/水接觸器下游的冷卻器和與大氣相通的液/氣分離器。
10.權利要求6的系統(tǒng)，其中用于將含溶解的有機物的水循環(huán)至水回路以進行進一步處理的流體通路包括在溶解氧飽和容器處或其下游位置相互連接碳再生回路和活性碳顆粒/水接觸器的放流管。
11.水處理系統(tǒng)，包括：
水回路，其包括有機污染物源和用于捕獲有機污物的活性碳顆粒/水接觸器;以及
與所述活性碳顆粒/水接觸器流體連通的碳再生回路，其用于再生在所述活性碳顆粒/水接觸器中產(chǎn)生的失效的活性碳，
其中所述碳再生回路包括液態(tài)水充氧器、容納失效的活性碳的再生容器、和被設計成將含氧的液態(tài)水從所述液態(tài)水充氧器輸送至所述再生容器的碳再活化回路，從而使所述含氧的液態(tài)水通過所述失效的活性碳以再生該失效的活性碳和使液態(tài)水脫氧，并且將脫氧的液態(tài)水輸送回所述液態(tài)水充氧器，
其中在再生期間，所述失效的活性碳保留在所述再生容器中。
12.權利要求11的系統(tǒng)，其中所述碳再生回路有效地將含飽和水平的溶解氧的水提供給所述活性碳顆粒/水接觸器。
13.廢水處理工藝，包括：
將工藝用水回路的活性碳顆粒/水接觸器與用于再生在所述活性碳顆粒/水接觸器中產(chǎn)生的失效的活性碳的碳再生回路相互連接;
在所述活性碳顆粒/水接觸器中的活性碳顆粒上捕獲來自工藝用水回路的有機污染物;
利用碳再生回路周期性地再生于所述活性碳顆粒/水接觸器中產(chǎn)生的失效的活性碳顆粒，方法是：
在再生期間將失效的活性碳顆粒保持在再生容器中，和
使含氧的液態(tài)水穿過所述再生容器以再生所述失效的活性碳顆粒并由此形成液體狀態(tài)的負載了有機物的流體;和
在所述工藝用水回路中處理在再生步驟期間產(chǎn)生的負載了有機物的液態(tài)流體。
14.權利要求13的工藝，進一步包括從所述活性碳顆粒/水接觸器傳輸失效活性碳顆粒至碳再生回路的再生容器以進行再生步驟。
15.權利要求14的工藝，進一步包括：
在再生容器中于提高的溫度和壓力下使用含有飽和的氧氣的水來再生失效的活性碳顆粒;以及
至少部分地減壓所述再生容器，以將失效的活性碳顆粒傳送進所述再生容器和將再生的活性碳顆粒返回到所述活性碳顆粒/水接觸器。
16.權利要求13的工藝，進一步包括提供碳再生回路為滑移式或拖式的系統(tǒng)，以與現(xiàn)存的工藝用水回路相互連接。
17.權利要求13的工藝，其中所述碳再生回路包括泵、加熱器、空氣壓縮機、冷卻器和氣/液分離器，并且進一步包括：
在濕空氣再生的有效條件下，將失效的活性碳顆粒暴露于循環(huán)通過所述碳再生回路的熱空氣和含有飽和水平的氧氣的水。
18.權利要求13的工藝，其中所述碳再生回路包括泵、加熱器、溶解氧飽和容器和冷卻器，并且進一步包括：
在濕空氣再生的有效條件下，將失效的活性碳顆粒暴露于僅循環(huán)通過所述碳再生回路的液態(tài)熱水。
19.權利要求13的工藝，其中所述碳再生回路包括：
再生容器;
在所述活性碳顆粒/水接觸器和所述再生容器之間連接的，并且可操作地在兩者之間選擇性傳輸活性碳顆粒的碳傳輸回路;和
其中該工藝進一步包括僅在失效的活性碳顆粒保留在所述再生容器內(nèi)之后，在濕空氣再生失效的活性碳顆粒的有效條件下循環(huán)經(jīng)加熱的含氧水通過所述再生容器。
說明書
具有碳再生回路的水處理裝置和方法
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(fā)明主要涉及水處理系統(tǒng)，更具體涉及利用活性炭顆粒(granular activatedcarbon)(GAC)的水處理系統(tǒng)。
背景技術
吸附是通過使用吸附劑從溶液中結(jié)合并移除某些物質(zhì)的過程�；钚蕴渴撬�、市政污水和有機工業(yè)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(yè)廢水的系統(tǒng)。該處理系統(tǒng)使工業(yè)廢水在生物膜上曝氣池中暴露于GAC。優(yōu)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(tǒng)至它所在位置�？梢酝ㄟ^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(zhuǎn)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(tǒng)是已知的。這種系統(tǒng)可以通過GAC柱或罐來循環(huán)待處理的水。失效的GAC柱或罐從系統(tǒng)移除后要么被丟棄要么被轉(zhuǎn)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。
