连续吸附水中有害残留

作者:an Raiser,Charlotte Fischer 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:11 发布时间:2018-04-04
高性能吸附剂是清除水中药物、杀虫剂和清洁剂残留的替代品——为保护人们生活的环境不遭受有害影响,需要成本低和能源效率高的污水净化处理过程,在以下介绍的这个项目中,Blücher公司与环境保护研究所通过实践证明了连续性逆流吸附塔的优点。
连续吸附水中有害残留

怎样才能安全地从污水中清除微量元素?污水净化处理经历了机械、生物和化学净化法3个阶段后,并不是所有有害物质都能按被分离出来,我们需要更多有效的技术措施。

连续性逆流吸附塔KGA的闭式循环过程

连续性逆流吸附塔KGA的闭式循环过程

工艺流程

除了臭氧和膜过滤技术之外,污水净化处理厂还可以利用活性炭吸附有害的微量元素,而建造不连续操作的固定式吸附床是利用活性炭净化污水的关键。Blücher公司开发的KGA连续性逆流吸附塔可以更好地利用活性炭,并减小了污水净化设备的尺寸。另外,它还允许省略冗余系统,从而简化了自动化流程。

在KGA连续性逆流吸附塔中,原水从下方进入柱状吸附塔的塔身内,从上方顶端滤出滤液,在逆流吸附塔的顶部添加再生吸附剂,吸附了微量元素的吸附剂从下方取走。这一方法是按逆流操作工作的,排出来的吸附剂可在现场再生,并重新添加到吸附塔中。

但逆流操作对吸附剂提出了特殊的要求。因为吸附剂的添加会产生巨大的机械阻力,在这样的逆流操作工况下,常规的颗粒状活性炭会逐步地变成粉尘,而粉状的活性炭则会随着水流排出而丢失。Blücher公司研发的Saratech吸附剂非常适合于在连续性逆流吸附操作中使用,因为它有着很高的机械性能,例如高承载性能,可以忽略在逆流操作中的粉化。

最初的吸附塔设计使用的是不锈钢材料(左图),改进后新的吸附塔采用了PVC材料(右图)

从方案到设备

在前期有资金扶持的合作项目中,Blücher公司和IUTA能源和环境保护技术研究所按照连续性逆流吸附的原理建造了一套实验设备,对连续性逆流吸附工艺技术的成本和效益进行实际验证。第一步是单独设计和制造了逆流吸附塔的吸附单元和再生单元,并试车运行;然后设计制造了整套逆流吸附设备,以便对其吸附效果进行测试。规划设计的试验装置主要由吸附塔、吸附塔、再生器和湿润装置组成。

最初的试验设备只建造了吸附塔塔身,于是在第一步建造阶段就对其进行了修改。最初的不锈钢塔身被直径更大的塔身所取代,以减小各个活性炭颗粒之间以及颗粒与塔壁之间的摩擦。另外,改进后的塔身材料采用了PVC,系统的其他主要部分基本上也都是利用透明材料制造的,方便人们清楚看到塔身内的吸附全过程。为了使未处理的原水能够均匀地分布在吸附塔的整个横截面上,塔身底部配置了一块蜂窝孔底板。在KGA连续性逆流吸附塔上部,安装了一套可以溢出滤液的吸附剂回收装置。利用安装在吸附塔中央的空气升液泵(曼木特泵)去除加载后的吸附剂,塔身下方用同样的装置取出加载后的吸附剂,再生后提供到塔身上方。另外,塔身中有一移动式的固定床,从而实现了均匀和连续性的吸附,也有着很好的分离性能。

目前,湿润装置安装在吸附塔上方,以便再生后干燥的吸附剂在回用之前进行湿润和脱气。添加后,再生后的吸附剂依靠重力由上而下地下落。吸附单元又分为吸附区和湿润区,这种结构的KGA连续性逆流吸附塔就是一个完整的逆流吸附设备了。

在加载后的吸附剂再生之前必须去除其中的水分。脱水使用的装置是弧形筛,脱水后的下一步工作就是对吸附剂进行干燥。为此选用了流化床干燥器,因为它有着很高的热交换和物质交换能力,对吸附剂带来的附加负荷很低,小流量时也可以高效率地连续运行。这一流化床干燥设备是专门为这一台试验样机设计制造的,目前正在调试之中。

下一步就是完成带有干燥设备的再生系统和回转炉的全部建造、投入运行,最后集成到整套吸附设备中去。整套设备各个模块的设计应保证吸附塔能够以最小的吸附剂用量进行吸附和再生的闭式循环,保证吸附过程的稳定性。

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