无烟煤滤料的的再生“复活”

　　无烟煤滤料的的再生“复活”

　　用无烟煤滤料吸附过滤水中有机物或悬浮物杂质时，有的运行周期可达数年，而有的仅几个月就饱和失效。失效的滤料有人称为“饱和滤料”，如不处理即行废弃。当然，运行周期的长短主要取决于进水中吸附质含量的多少。目前由于环境污染严重，天然水中有机物含量较多，以吸附水中有机物为目的的无烟煤滤料床的一般运行时间较短。因为滤料价格昂贵，经济费用很高，因此要求滤料重复使用，即要求失效后的能够再生。

　　再生就是将失去吸附能力的失效滤料经过特殊处理，使其重具活性，恢复大部分吸附过滤能力，以重新使用。

　　再生前，在选择再生方法时，应考虑下列问题：

　　1.再生前要了解无烟煤滤料所吸附的吸附质性质，对于含有挥发性可燃物质的吸附质不宜用热再生法，给水处理用无烟煤滤料失效时吸附大量水中天然有机物，在进行热再生时。受热分解会释放出有异味的气体，应有相应的对策。

　　2.要考虑再生后无烟煤滤料吸附能力的恢复程度，这应当通过试验确认。对被浊度严重污染的无烟煤滤料。由于孔多被污泥堵塞，为提高再生效果，再生前还应进行预处理(如酸洗)。

　　3.要考虑无烟煤滤料再生后机械强度降低程度及再生时损耗。

　　4.要估计再生经济费用，并与新无烟煤滤料进行比较。

　　无烟煤滤料再生方法很多，如干式加热再生、热空气再生、水蒸气再生、微波再生、药剂再生、强制放电再生、生物再生等。虽然方法很多，但能将无烟煤滤料吸附能力完全恢复的方法并不多。下面对几种常见的再生方法作简单介绍。

　　干式加热再生

　　由于无烟煤滤料对水中有机物的吸附是物理吸附，是放热反应，因此利用升高温度的方法。可以将无烟煤滤料上已吸附的吸附质解析。以及让吸附的有机物在高温下氧化、分解、逸出，这就是高温再生法的原理，也是所有加热再生的原理。

　　这种方法的再生炉有立式再生炉(见图430)，回转再生炉(见图4-31)，流化床再生炉、移动床式再生炉等。

　　失效的无烟煤滤料加热再生过程一般分为五步：

　　1.脱水颗粒状无烟煤滤料一般与水接触，因此无烟煤滤料含水较多，在此步骤中将无烟煤滤料与水分离。

　　2.干燥在100-150℃下将无烟煤滤料中水分蒸发掉，此时还会将无烟煤滤料中吸附的低沸点有机物质挥发掉。

　　3.炭化在300-700℃下将无烟煤滤料吸附的有机物质分解，分解出的低分子物质在此温度下挥发，当然也有一部分有机物质分解为碳。堵塞在无烟煤滤料孔内。

　　4.活化在700-1000℃下，利用水蒸气、CO2等气体进行活化，将无烟煤滤料孔进行疏通及扩孔，或重新造孔。这些气体在850℃时与碳发生的反应如下：

　　C+O2→CO2+24283.44J/mol

　　C+H2O→CO+H2-118067.76J/mol

　　C+CO2→2CO-162447.84J/mol

　　5.冷却为防止氧化，在水中急冷。

　　通常，在炭化阶段，其吸附性能恢复率可达60%-80%，进一步用氧化性气体活化时吸附性能会进一步提高。氧对无烟煤滤料基质影响很大，过量氧将会使无烟煤滤料烧损灰化，使无烟煤滤料损失率上升，强度下降，因此应严格控制气体中氧含量。

　　干式加热再生的优点是：由于活化温度高，几乎能去除所有的吸附有机物，再生恢复率高，再生时间短，不产生有机废液，但是无烟煤滤料损失大〔损失率3% -10%)，再生时有废气排出，设备费用大，再生成本高。

　　蒸汽吹洗再生

　　它是采用压力0.105MPa、温度122℃左右的水蒸气对失效无烟煤滤料进行吹洗，在受热时，无烟煤滤料中一部分挥发性有机物逸出，一部分有机物分解，随冷凝水排出，由于蒸汽温度不高，吹洗时间要长达8-10h以上。这种方法再生效率低，但是无烟煤滤料损失少，操作方便，不需要专用设备，可以在无烟煤滤料床内再生，不需进行无烟煤滤料装卸、运输。

　　微波再生

　　由于无烟煤滤料具有较高的介电损耗系数，为微波的强吸收物质，所以无烟煤滤料在微波辐照1-2min后温度会迅速升至650℃以上，无烟煤滤料中水分子及其他有机物被加热而急剧挥发，产生蒸汽压力，向外压出，如果此时再辅以CO2进行活化，则再生效果很好。

　　微波再生的影响条件是：再生温度、时间、活化气体种类、组成、流速、废炭含水率等。

　　微波是由磁控管(或速调管)通过电压的周期性变动而产生的，使吸收体内部极性分子高速反复运动产生热能。无烟煤滤料再生炉炉体为微波谐振腔，微波频率有970MHz及2450MHz两种。这种再生方法优点是体积小，再生速度快，缺点是微波屏蔽困难，对人体有害，进料含水率不宜大于25%，否则易烧结，而且不能长时间连续运转。

　　化学药剂再生

　　用化学药剂对失效无烟煤滤料进行再生的方法目前尚不成熟，再生率也不高，有的还处于研究开发阶段。这一类方法所用药剂可分为三种：碱、氧化剂及有机溶剂。由于很多有机物，待别是天然水中的天然有机物在碱溶液中是溶解的，当无烟煤滤料吸附这些有机物后，用稀碱溶液进行清洗，可以洗脱部分吸附的有机物。若对碱液进行加热，则洗脱效果可以提高。用于再生失效无烟煤滤料的氧化剂有氯、溴、高锰酸钾、重铬酸钾、双氧水等。原理是用氧化剂将吸附的有机物氧化降解而脱附。用于再生失效无烟煤滤料的有机溶剂有笨、丙醛及甲醇等。用药剂法再生，药剂的选择和再生效果主要取决于无烟煤滤料吸附的吸附质性质，特别是溶剂再生，只有当吸附质在该溶剂中落解度高时，再生才有效果。由于有机溶剂多为挥发性易燃品。不具备必要条件，工业上应避免应用。

　　强制放电再生

　　近年来，国内发展了一种强制放电无烟煤滤料再生技术。该技术是利用炭自身的导电性和电阻，控制能量，使其形成电弧，对被再生的无烟煤滤料进行放电。

　　当具有一定能量的电流在无烟煤滤料炭粒的许多接触点上通过，由于接触点处电流密度很大(可达103--108A/cm2)，产生高温及电弧，使炭粒温度迅速达到再生温度(800-900℃)。在高温放电过程中会发生下述作用;

　　(1)高温使吸附的有机物迅速气化、炭化;

　　(2)放电电弧隙中气体热游离和电锤效应，使无烟煤滤料吸附物在瞬间被电离分解;

　　(3)放电形成的紫外线使炭粒间空气中氧部分变成臭氧，对吸附物起氧化作用;

　　(4)吸附的水在瞬间变为过热水蒸气，与炭化物进行氧化反应。

　　因此，强制放电再生技术虽然加热时间短，但其再生效果良好。

　　电化学再生

　　该方法是将失效的无烟煤滤料放在电极中间，加入一定的电解质(通常为2%NaCI)，进行通电后，在阳极上析出氧气和氯气：

　　2Cl- -2e=Cl2

　　4OH- -4e=2H2O+O2

　　在阴极上有OH-生成：

　　2H2O+2e=H2+2OH-

　　由于再生电解槽无隔膜，发生下列反应：

　　CI2+2OH-=ClO-+CI-+H2O

　　CIO-又可在阳极氧化生成氯酸和初生态氧：

　　6CIO-+3H2O-6e=2HCIO3+6H++4Cl-+3[O]

　　这样，由于新生态氧、氯以及CIO-、HCIO3具有强氧化性，可使无烟煤滤料中吸附的有机物分解，起到再生的作用。

　　生物再生法再生精制无烟煤滤料

　　无烟煤滤料床长期运行中，在无烟煤滤料颗粒表面有生物黏液产生，会将无烟煤滤料粒位枯粘钻，如果对无烟煤滤料床出水进行检验，也会发现细菌数增多。这些都是由于无烟煤滤料在长期运行中富集了大量有机物质，为微生物提供极为良好的食源和繁致场所。从另外一个角度来说，微生物的存在有利于无烟煤滤料上吸附的有机物分解。生物再生法就是在运行的无烟煤滤料上培养和驯化菌种。在微生物的作用下，消耗其吸附的有机物质(它可以将其氧化成CO2及水)，恢复无烟煤滤料的吸附能力。

　　对失效的无烟煤滤料使用厌氧方法进行再生，试脸表明再生后无烟煤滤料吸附能力有一定提高(见图4-33)。还有对运行中无烟煤滤料床每隔一段时间进行一次生物再生，再生时补充一定的氮、磷等营养元素，并加大供氧促进好气菌的繁殖，可使运行的无烟煤滤料恢复一定的吸附能力。延长无烟煤滤料使用寿命。

　　还有人将失效无烟煤滤料加到有活性污泥的曝气池中，利用活性污泥进行生物再生。