具有碳再生回路的水处理装置和方法制造方法及图纸

一种水处理系统(50)，其利用活性炭颗粒(GAC)来移除工艺用水回路(52)中的有机污染物，并且包括与该工艺用水回路流体连通的碳再生回路(54)。碳再生回路可以包括专用再生器(16)，或者再生过程可在工艺用水回路的GAC/水接触器(58)中进行。本发明专利技术描述了一个工艺过程，其中通过能最小化碳颗粒损伤的氧化过程在系统内再生来自水处理系统的失效的GAC。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有碳再生回路的水处理装置和方法相关申请的交叉引用本申请要求申请日为2012年8月29日的美国临时专利申请No.61/694,387的权益，其以引用的方式并入本申请。
本专利技术主要涉及水处理系统，更具体涉及利用活性炭颗粒(granularactivatedcarbon)(GAC)的水处理系统。
技术介绍
吸附是通过使用吸附剂从溶液中结合并移除某些物质的过程。活性炭是水、市政污水和有机工业废水的处理中常用的吸附剂，并且通常以粉末或颗粒的形式使用。美国专利No.7972512描述了使用GAC处理包括(如来自炼油厂的)油的工业废水的系统。该处理系统使工业废水在生物膜上曝气池中暴露于GAC。优选地，借助于筛子避免GAC进入膜中。当耗尽了GAC吸附有机化合物的能力之后，其变得“失效”。失效的GAC通过卸料口从曝气池中被移出，而新鲜的GAC被引入系统至它所在位置。可以通过移除所吸附的有机物、借由热处理过程如湿空气再生(WAR)或在再生炉中处理失效的GAC或者将其转移到别处以进行再生(再活化)。其他没有生物膜而利用活性炭的水处理系统是已知的。这种系统可以通过GAC柱或罐来循环待处理的水。失效的GAC柱或罐从系统移除后要么被丢弃要么被转移至再生设施。失效的GAC通常在炉中于高温下再生。使用化学试剂、臭氧或湿空气氧化来再生GAC也是已知的。再生颗粒材料时的一个顾虑是要限制由再生过程导致的颗粒尺寸范围的劣化。附图说明本专利技术在以下的说明书中基于附图被详述，附图示出了：图1示出了根据本专利技术的一项实施方式的水处理系统的示意图。图2A-2C示出了根据本专利技术的一个方面的用于再生GAC系统的另一项实施方式的示意图。图3A-3C示出了根据本专利技术的一个方面的用于再生GAC系统的另一项实施方式的示意图。图4A-4B示出了根据本专利技术的一个方面的用于再生GAC系统的另一项实施方式的示意图。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人开发了利用活性炭颗粒(GAC)且包括集成的碳再生回路的水处理系统和工艺。鉴于现有技术的系统要求从系统中移除失效的GAC以进行处理或转运它处再生，本专利技术的各个方面设想能够在水处理系统自身内再生GAC的系统和工艺，从而节省操作支出。这种系统包括工艺用水回路(processwatercircuit)以及与该工艺用水回路流体连通的碳再生回路。此外，在再生过程中由再生回路产生的负载了有机物的水可在工艺用水回路中被进一步处理，而不是像现有技术的系统那样通常在随后单独的反应器中处理。在一些实施方式中，本专利技术通过将含有GAC的容器同时用作工艺用水处理器和湿空气再生反应器，在未对GAC进行任何物理移动下实现了所有这些功能。图1示出了根据本专利技术的这样一个水处理系统50的示意图。系统50包括水回路52和碳再生回路54。水回路52包括处理设备56，在其中水暴露于有机污染物并被其污染。处理设备56可以采用任何已知的形式，例如工业废水处理设备或市政水处理设施。水回路52包括GAC/水接触器58，其中由处理设备56产生的被有机污染物污染的水暴露于活性炭颗粒。例如，GAC/水接触器58可包括开放的曝气池或者封闭的柱或罐。碳再生回路54包括碳再生设备60例如可用于为湿空气再生(wetairregeneration)(WAR)过程提供并处理水。碳再生回路54与水回路52流体连通，如图所示其通过GAC/水接触器58处的管道62相互连接。在GAC/水接触器为开放的曝气容器的生物系统中，用低能量泵将失效的GAC转移到专用再生器(dedicatedregenerationvessel)以最小化GAC颗粒的侵蚀。在GAC柱系统中，GAC/水接触器本身可被用来进行WAR过程，从而保障GAC颗粒并进一步简化系统。再生回路54优选地在临界条件下提供高含氧水来氧化所吸附的组分以及在显著低于现有技术中的WAR过程所使用的温度下溶解失效的GAC的生物固体，从而进一步保存GAC颗粒的完整性。在一些实施方式中，碳再生回路54只循环氧饱和的液体，由此通过两相流来避免GAC颗粒的侵蚀并且最大化氧化效果以在相比于现有技术系统降低的温度下促进再生。下面将参照其它附图对本专利技术附加的实施方式和任选的特征进行更充分地描述。图2A-2C示出了根据本专利技术的一个方面的废水处理系统10的第一实施方式。如图2A-2C所示，系统10包括包含有机污染源和GAC/水接触器12的水回路15。系统10进一步包括碳活化回路(carbonreactivationcircuit)25，其与GAC/水接触器12可分离的流体连通。“可分离的”，意味着水回路25的操作可被分离出来或者要不然与碳再生回路25的操作分开。在一个实施方式中，水回路15的操作通过如图所示的一个或多个阀门(V)与碳再生回路25的操作分离。在一些实施方式中，碳再生回路15与水回路25可拆卸地(removably)连接。例如，可通过拖车或滑轮将定义碳再生回路25的装置运送至包括现存水回路15的设施，并且如本文所述两个回路可被流体连通以操作系统。以这种方式，本专利技术的方面可结合进修合包(backfit)或升级包(upgradebasis)，以及新设计的设备。GAC/水接触器12通常包含多种现有技术已知的GAC颗粒14以捕获至少部分有机污染物。在一项实施方式中，GAC/水接触器12为装载了GAC的曝气池，其是现有技术已知的膜生物反应器(MBR)的组件。通常，向曝气池中的GAC/水接触器12添加微生物来帮助分解被吸附在GAC上的有机物。美国专利7,972,512中描述了示例性的曝气池，其全部内容以参考的方式并入本文。在另一项实施方式中，GAC/水接触器12包括经填充的GAC容器，例如GAC柱、GAC盒(cartridge)、或者现有技术已知的GAC生物过滤器。在生物过滤器的情况中，GAC容器可以包括多种微生物以分解被吸附在GAC上的有机化合物。GAC颗粒14适用于从含有有机化合物的流中移除一定量的有机化合物。在一项实施方式中，所述含有有机化合物的流是工业废水流，例如来自炼油过程的废水流。GAC/水接触器12中待移除的流中的示例性材料包括但不限于农药、苯酚、邻苯二甲酸和烃，例如芳香烃。一旦将GAC/水接触器12交付(besubjectedto)含有有机化合物的流，至少部分GAC颗粒14的进一步吸附含碳化合物的能力通常就会用尽或“失效”。因此，暴露于流之后，会提供一定量的失效的GAC20。碳再生回路25包括一个或多个足以再生一定量的失效的GAC20的组件。如下将详细描述和展示，在一项实施方式中，碳再生回路25包括彼此相互连接的至少一个泵，至少一个加热器，以及压缩含氧气体源(sourceofpressurizedoxygen-containinggas)，来循环经加热的含氧水通过失效的GAC20以用于失效的GAC20的湿空气再生(WAR)。在所示的实施方式中，碳再生回路25包括专用再生器(此后称“湿空气再生16”或“WAR单元16”)，在其中可发生失效的GAC20的湿空气再生(wetairregeneration)。如图2A所示，一旦存在失效的GAC20，可将失效的GAC20从GAC/水接触器12的出口22泵出到WAR单元16以通过氧化和/或通过溶解吸附在GAC颗粒14上本文档来自技高网...

【技术保护点】
水处理系统，包括：水回路，其包括有机污染物源和用于捕获有机污染物的活性炭颗粒/水接触器，和与所述活性炭颗粒/水接触器流体连通的碳再生回路，其用于在有效生产再生的活性炭颗粒和包含溶解的有机物的水的湿空气再生条件下，再生所述活性炭颗粒/水接触器中产生的失效的活性炭颗粒；和将所述包含溶解的有机物的水循环至水回路以进行进一步处理的流体通路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.29 US 61/694,387;2013.08.28 US 14/011,8561.水处理系统，包括：水回路，其包括有机污染物源和用于捕获有机污染物的活性碳颗粒/水接触器，和与所述活性碳颗粒/水接触器流体连通的碳再生回路，其用于在有效生产再生的活性碳颗粒和包含溶解的有机物的水的湿空气再生条件下，再生所述活性碳颗粒/水接触器中产生的失效的活性碳颗粒，其中水为液体状态；和将包含溶解的有机物的液态水循环至水回路以进行进一步处理的流体通路，其中所述流体通路是不将再生的活性碳颗粒循环至水回路的流体通路。2.权利要求1的系统，其中所述碳再生回路包括相互连接的泵、加热器以及压缩含氧气体源，从而在所述活性碳颗粒/水接触器内，于湿空气再生失效的活性碳颗粒的有效条件下，循环经加热的含氧水通过所述活性碳颗粒/水接触器。3.权利要求2的系统，其中所述压缩含氧气体源包括溶解氧饱和容器，并且其中所述碳再生回路仅循环液体。4.权利要求2的系统，其中所述压缩含氧气体源包括空气压缩机，所述空气压缩机和加热器布置在所述活性碳颗粒/水接触器的上游，并且进一步包括：布置在所述活性碳颗粒/水接触器下游的冷却器和与大气连通的液/气分离器。5.权利要求1的系统，其中所述活性碳颗粒/水接触器包括曝气池，并且其中所述碳再生回路进一步包括：与所述活性碳颗粒/水接触器流体连通的再生容器，其接收曝气池中失效的活性碳颗粒并且将再生的活性碳颗粒返回至曝气池；相互连接的泵、加热器和含氧气体源，从而在所述再生容器内于湿空气再生失效的活性碳颗粒的有效条件下，循环经加热的含氧水通过所述再生容器。6.权利要求5的系统，其中所述含氧气体源包括溶解氧饱和容器，并且其中所述碳再生回路仅循环液体。7.权利要求5的系统，进一步包括在所述活性碳颗粒/水接触器与所述再生容器之间流体连通的活性碳颗粒传输泵，该活性碳颗粒传输泵选自由空气提升泵、离心式低剪切泵和隔膜泵组成的组。8.权利要求5的系统，其中所述再生容器、泵、加热器和含氧气体源是滑移式或拖式的。9.权利要求5的系统，其中所述含氧气体源包括空气压缩机，所述空气压缩机和加热器布置在所述活性碳颗粒/水接触器的上游，并且进一步包括：布置在所述活性碳颗粒/水接触器下游的冷却器和与大气相通的液/气分离器。10.权利要求6的系统，其中用于将含溶解的有机物的水循环至水回路以进行进一步处理的流体通路包括在溶解氧饱和容器处或其下游位置相互连接碳再生回路和活性碳颗粒/水接触器的放流管。11.水处理系统，包括：水回路，其包括有机污染物源和用于捕获有...

【专利技术属性】
技术研发人员：CL费尔克，KM克努特，RJ温塔，TE舒尔茨，BJ孔费，
申请(专利权)人：西门子能量股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US