申請日2013.08.29
公開(公告)日2015.05.06
IPC分類號(hào)C02F1/28; C02F9/02; C02F1/72; C02F11/08; C02F9/04; C02F1/74; C02F103/36; C02F101/30; C02F101/32; C02F101/34; C02F3/12
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(jī)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(jìn)行。本發(fā)明描述了一個(gè)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(quán)利要求書
1.水處理系統(tǒng)，包括：
水回路，其包括有機(jī)污染物源和用于捕獲有機(jī)污染物的活性炭顆粒/水 接觸器，和
與所述活性炭顆粒/水接觸器流體連通的碳再生回路，其用于在有效生 產(chǎn)再生的活性炭顆粒和包含溶解的有機(jī)物的水的濕空氣再生條件下，再生所 述活性炭顆粒/水接觸器中產(chǎn)生的失效的活性炭顆粒;和
將所述包含溶解的有機(jī)物的水循環(huán)至水回路以進(jìn)行進(jìn)一步處理的流體 通路。
2.權(quán)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，從而在所述活性炭顆粒/水接觸器內(nèi)，于濕空氣再 生失效的活性炭顆粒的有效條件下，循環(huán)經(jīng)加熱的含氧水通過所述活性炭顆 粒/水接觸器。
3.權(quán)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(quán)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(jī)，所 述空氣壓縮機(jī)和加熱器布置在所述活性炭顆粒/水接觸器的上游，并且進(jìn)一 步包括：
布置在所述活性炭顆粒/水接觸器下游的冷卻器和與大氣連通的液/氣分 離器。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述活性炭顆粒/水接觸器包括曝氣池，并 且其中所述碳再生回路進(jìn)一步包括：
與所述活性炭顆粒/水接觸器流體連通的再生容器，其接收曝氣池中失 效的活性炭顆粒并且將再生的活性炭顆粒返回至曝氣池;
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 再生失效的活性炭顆粒的有效條件下，循環(huán)經(jīng)加熱的含氧水通過所述再生容 器。
6.權(quán)利要求5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。
7.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在所述活性炭顆粒/水接觸器與所述 再生容器之間流體連通的活性炭顆粒傳輸泵，該活性炭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(quán)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(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中所述壓縮含氧氣體源包括空氣壓縮機(jī)，所 述空氣壓縮機(jī)和加熱器布置在所述活性炭顆粒/水接觸器的上游，并且進(jìn)一 步包括：
布置在所述活性炭顆粒/水接觸器下游的冷卻器和與大氣相通的液/氣分 離器。
10.權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中用于將含溶解的有機(jī)物的水循環(huán)至水回路 以進(jìn)行進(jìn)一步處理的流體通路包括在飽和容器處或其下游位置相互連接再 生環(huán)路和接觸器的放流管。
11.水處理系統(tǒng)，包括：
水回路，其包括有機(jī)污染物源和用于捕獲有機(jī)污物的活性炭顆粒/水接 觸器;以及
與所述活性炭顆粒/水接觸器流體連通的碳再生回路，其用于在所述活 性炭顆粒/水接觸器中再生失效的活性炭顆粒。
12.權(quán)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炭顆粒/水接觸器。
13.廢水處理工藝，包括：
將工藝用水回路的活性炭顆粒/水接觸器與碳再生回路相互連接;
在所述活性炭顆粒/水接觸器中的活性炭顆粒上捕獲來自工藝用水回路 的有機(jī)污染物;
利用碳再生回路周期性地再生于所述活性炭顆粒/水接觸器中產(chǎn)生的失 效活性炭顆粒;和
在所述工藝用水回路中處理再生步驟產(chǎn)生的負(fù)載了有機(jī)物的流體。
14.權(quán)利要求13的工藝，進(jìn)一步包括對所述活性炭顆粒/水接觸器中失 效的活性炭顆粒執(zhí)行再生步驟。
15.權(quán)利要求13的工藝，進(jìn)一步包括從所述活性炭顆粒/水接觸器傳輸 失效活性炭顆粒至碳再生回路的再生容器以進(jìn)行再生步驟。
16.權(quán)利要求15的工藝，進(jìn)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 失效的活性炭顆粒;以及
至少部分地減壓所述再生容器，以將失效的活性炭顆粒傳送進(jìn)所述再生 容器和將再生的活性炭顆粒返回到所述活性炭顆粒/水接觸器。
17.權(quán)利要求13的工藝，進(jìn)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。
18.權(quán)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(jī)、冷卻器和氣/液分離器，并且進(jìn)一步包括：
在濕空氣再生的有效條件下，將失效的活性炭顆粒暴露于循環(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。
19.權(quán)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(jìn)一步包括：
在濕空氣再生的有效條件下，將失效的活性炭顆粒暴露于僅循環(huán)通過所 述碳再生回路的液態(tài)熱水。
20.權(quán)利要求13的工藝，其中所述碳再生回路包括：
再生容器;
在所述活性炭顆粒/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炭顆粒的碳傳輸回路;和
其中該工藝進(jìn)一步包括僅在失效的活性炭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炭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(guān)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(shí)專利申請 No.61/694,387的權(quán)益，其以引用的方式并入本申請。
技術(shù)領(lǐng)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 activated carbon)(GAC)的水處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)
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� 水、市政污水和有機(jī)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(jìn)入膜中。當(dāng)耗盡了GAC吸附有機(jī)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。可以通過移除所吸附的有機(jī)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(jìn)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(shè)施。
失效的GAC通常在爐中于高溫下再生。使用化學(xué)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(shí)的一個(gè)顧慮是要限制由再生 過程導(dǎo)致的顆粒尺寸范圍的劣化。
