本发明专利技术公开一种集有机污染物吸附、生物降解、去除重金属功能于一体的活性炭(AC)净化反应器的设计和应用，其中活性炭反应器中的活性炭由新炭、BAC(O3‑GAC)工艺废弃的(使用过的)活性炭(SBAC)组成。该活性炭净化反应器应用于水处理或空气净化。本发明专利技术反应器兼具新炭的吸附功能、生物活性炭的生物降解功能以及使用过的活性炭的去除重金属功能；获得了再次延长活性炭寿命的有益效果；利用“集有机污染物吸附、生物降解、去除重金属功能于一体的活性炭反应器”进行水处理得以充分考虑水中污染物及活性炭功能充分利用的实际因素，尽而达到同时吸附、生物降解有机物，去除重金属的效果以及节约资源的目的。
Activated Carbon Purification Reactor with Organic Pollutant Adsorption, Biodegradation and Heavy Metal Removal Functions, Design Method and Application
The invention discloses the design and application of an activated carbon (AC) purification reactor which integrates the functions of organic pollutant adsorption, biodegradation and heavy metal removal. The activated carbon in the AC reactor is composed of new carbon and abandoned (used) activated carbon (SBAC) from BAC (O3 GAC) process. The activated carbon purification reactor is applied to water treatment or air purification. The reactor of the invention has the functions of adsorption of new carbon, biodegradation of biological activated carbon and removal of heavy metals by used activated carbon; the beneficial effect of prolonging the life of activated carbon is obtained again; the water treatment is carried out by using the activated carbon reactor which integrates the functions of adsorption, biodegradation and removal of heavy metals of organic pollutants, and the pollutants in water and the heavy metals in water can be fully considered. Activated carbon can absorb and biodegrade organic matter at the same time, remove heavy metals and save resources by making full use of practical factors.
【技术实现步骤摘要】
集有机污染物吸附、生物降解、除重金属功能于一体的活性炭净化反应器、设计方法及应用
本专利技术涉及活性炭净化反应器设计及应用领域，特别涉及一种集有机污染物吸附、生物降解、除重金属功能于一体的活性炭净化反应器的设计及应用。
技术介绍
随着饮用水源污染的日益加重以及《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的实施，传统常规工艺难以有效去除形成嗅、味、色度和以COD为表征的有机化合物，而臭氧－生物炭工艺(O3/BAC)因集臭氧氧化、吸附、生物降解于一体，已成为目前国内公认的给水深度处理的主要技术。自GB5749-2006实施以来，O3/BAC技术在我国获得了广泛应用，目前国内采用O3/BAC工艺的水厂总处理能力已接近2500万m3/d，约占地表水厂处理能力20％，随着上海、江苏等地全面推行给水深度处理，其规模将呈继续增加趋势。尤其是以地表水为水源的净水厂，都面临增加活性炭吸附工艺的迫切需求。在给水处理厂大规模使用BAC工艺的同时，必将带来废弃活性炭(“危废”)的替换或再生问题，然而，目前对BAC工艺的研究主要集中在吸附、生物降解等机理研究和应用研究方面，而对于BAC中废弃活性炭合理再应用的研究则很少见报道。目前，国内最早一批使用该工艺的给水深度处理厂，正面临这一问题，而针对于水厂用炭所提出的《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》CJ/T345-2010标准并未对此做出任何规定，因此，也迫切需要修订，即需要对使用过的废弃活性炭指明一条出路：合理再应用或成为“危废”。本专利申请人作为CJ/T345-2010标准修订的编委于2017年11月份对江苏、上海、浙江等几个有代表性的使用BAC工艺的水厂进行了调研，其中只有极少数水厂进行了活性炭再生回用，其他水厂的废弃活性炭均未得到合理的再利用。无疑，废弃活性炭(被视为“危废”)的随意处置和使用必将引起严重环境问题和二次污染风险，同时也是资源的巨大浪费。针对这一迫切需要解决的问题，申请人对部分水厂使用过的活性炭样品进行了采样、表征和测试，结果发现与新活性炭相比，废弃的活性炭对重金属具有超强的吸附能力，无疑这为其继续回用于水厂或合理的再应用提供了新的思路，并将为BAC工艺的进一步发展提供理论和技术支撑。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，为大量废弃活性炭的再应用提供新的思路，提出一种集有机污染物吸附、生物降解、除重金属功能于一体的活性炭净化反应器的设计及应用，即充分利用现有技术的优点，又再一次延长了活性炭的使用寿命，节约资源、物尽其用。本专利技术的第一个技术方案是集吸附、生物降解和去除重金属于一体的活性炭净化反应器，反应器内的活性炭由新炭和BAC工艺废弃的活性炭组成(SBAC)。新活性炭应符合《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》(CJT345-2010)标准的要求，BAC工艺废弃的活性炭(SBAC)来自同一水厂或相同水源水质、相同工艺的给水厂。本专利技术的第二个技术方案是活性炭净化反应器的设计方法，包括如下步骤：(1)根据待处理的水源水质选择新活性炭；(2)选择符合条件的BAC工艺废弃的活性炭(SBAC)；(3)向活性炭反应器内加入BAC工艺废弃的活性炭(SBAC)，占新活性炭的比例<30％。所述步骤(1)中新活性炭应符合《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》(CJT345-2010)标准的要求。所述步骤(2)中BAC工艺废弃的活性炭(SBAC)应来自同一水厂或相同水源水质、相同工艺的给水厂。所述步骤(3)中BAC工艺废弃的活性炭(SBAC)投加时间可与新活性炭同步或对现有已运行活性炭净化反应器进行升级改造，且其添加比例随其使用年限的延长而降低。本专利技术的第三个技术方案是集有机污染物吸附、生物降解、除重金属功能于一体的活性炭净化反应器的应用，应用于水处理或空气净化。本专利技术相对于现有技术有以下有益效果：1、本专利技术能够根据实际水处理需要，设计出集有机污染物吸附、生物降解、除重金属功能于一体的活性炭净化反应器，减少水处理流程、节约资源、可持续发展。2、本专利技术设计出的活性炭反应器，所用的活性炭为水处理原有活性炭和BAC工艺废弃的活性炭(SBAC)的组合，不仅为BAC工艺废弃活性炭的合理利用找到了出路，再一次延长了活性炭的使用寿命，同时实现了资源的回收利用，克服了现有技术中废弃活性炭的随意处置和使用所引起的严重环境问题和二次污染风险。3、本专利技术设计出的活性炭反应器，既可以是新的活性炭反应器，也可以是原有活性炭净化反应器的升级改造，BAC工艺废弃活性炭(SBAC)的加入使反应器兼具吸附、生物降解和除重金属功能；采用“集有机污染物吸附、生物降解、除重金属功能于一体的活性炭净化反应器”进行水处理得以充分考虑水处理的实际因素，并达到活性炭利用效果彻底以及节约资源的目的。4、本专利技术成本低，环境友好性、经济效益好且节约资源，对推动社会可持续发展具有积极的意义。附图说明图1为反应器原理图。具体实施方式下面通过具体实施例和附图对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本专利技术，并不对本专利技术作任何的限制。本专利技术的设计方法采用如下实施例进行，但不限于：实施例1：某采用“进水—沉淀—GAC—出水”工艺水厂的活性炭净化反应器设计：1)对待处理水质进行分析，选取适宜的并满足《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》(CJT345-2010)标准要求的活性炭；2)在活性炭吸附池内添加15％BAC水处理工艺废弃的活性炭(使用4年，相同水源水质)。或对现有工艺的升级改造：在原有活性炭吸附池内补充添加15％BAC工艺废弃的活性炭(使用4年，相同水源水质)，即变为“进水—沉淀—GAC+SBAC—出水”工艺，从而使得仅具有吸附功能的原有活性炭吸附池变成具有兼吸附、生物降解和除重金属功能于一体的活性炭净化反应器。实施例2：某采用“进水—沉淀—砂滤—GAC—出水”工艺水厂的活性炭净化反应器设计：1)对待处理水质进行分析，选取适宜的并满足《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》(CJT345-2010)标准要求的活性炭；2)在活性炭吸附池内添加30％的BAC水处理工艺废弃的活性炭(使用2年，相同水源水质)。或对现有工艺的升级改造：在原有活性炭吸附池内补充添加30％BAC工艺废弃的活性炭(使用2年，相同水源水质)，即变为“进水—沉淀—GAC+SBAC—出水”工艺，从而使得仅具有吸附功能的原有活性炭吸附池变成具有兼吸附、生物降解和除重金属功能于一体的活性炭净化反应器。实施例3：某采用“进水—沉淀—O3—BAC—出水”工艺水厂的活性炭净化反应器设计：1)对待处理水质进行分析，选取适宜的并满足《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》(CJT345-2010)标准要求的活性炭；2)在活性炭吸附池内投加20％的BAC水处理工艺水厂废弃的活性炭(使用3年，相同水源水质)，即变为“进水—沉淀—GAC+SBAC—出水”工艺，从而使得使用初期仅具有吸附功能的原有活性炭吸附池变成具有兼吸附、生物降解和除重金属功能于一体的活性炭净化反应器。实施例4：某采用“进水—沉淀—O3—BAC—砂滤—出水”工艺水厂的活性炭净化反应器设计：1)对待处理水质进行分析，选取适宜的并满足《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》(CJT345-2010)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.集吸附、生物降解和去除重金属于一体的活性炭净化反应器，其特征在于，反应器内的活性炭由新炭和BAC工艺废弃的活性炭(SBAC)组成。
【技术特征摘要】
1.集吸附、生物降解和去除重金属于一体的活性炭净化反应器，其特征在于，反应器内的活性炭由新炭和BAC工艺废弃的活性炭(SBAC)组成。2.根据权利要求1所述的活性炭净化反应器，其特征在于，新活性炭应符合《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》(CJT345-2010)标准的要求，BAC工艺废弃的活性炭(SBAC)来自同一水厂或相同水源水质、相同工艺的给水厂。3.一种根据权利要求1所述的活性炭净化反应器的设计方法，包括如下步骤：(1)根据待处理的水源水质选择新活性炭；(2)选择符合条件的BAC工艺废弃的活性炭(SBAC)；(3)向活性炭反应器内加入BAC工艺废弃的活性炭(SBAC)，占新活性炭的比例...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯立安，董丽华，刘婧，顾平，张光辉，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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