一种超厚炭层的活性炭吸附塔及其气反冲洗方法和应用与流程

本发明涉及活性炭处理设备领域，具体为一种超厚炭层的活性炭吸附塔及其气反冲洗方法和应用。

背景技术：

1、活性炭用于废水处理具有吸附性能好、吸附能力强以及无需添加其他药剂等优点。由于活性炭具有巨大的比表面积和发达的孔隙结构，因此活性炭能够通过物理吸附和化学吸附有效地去除水中的污染物，这些污染物不仅包括有机物、重金属、氰化合物等，还包括无机离子，如铬、镍、汞等。此外，活性炭还能通过氧化和催化氧化过程进一步处理废水中的某些成分。这种多功能性使得活性炭成为一种在废水处理中非常有效的材料。

2、活性炭吸附塔是活性炭处理废水的一种重要设备。如中国发明专利申请cn112158904a公开了一种水处理用活性炭吸附塔及应用，该吸附塔包括上封头、筒体、进水口兼反洗出水口、进炭口、下封头、排炭口、出水口兼反洗进水口、布水器、多孔锥斗板、短柄滤帽和颗粒活性炭。该吸附塔能够提高吸附运行时的炭水分离效率，能使吸附饱和的炭直接从塔底的排炭口快速排出，实现活性炭吸附塔吸附运行时高效分离炭水、反洗时均匀布水、排炭时自动排炭的功能，能够用于处理难降解废水的预处理或深度处理方面中。

3、活性炭吸附塔的炭层厚度主要取决于处理需求以及设备设计的具体要求。实际应用中，炭层的厚度不仅影响吸附效果，还会影响设备的经济性和运行成本。目前所用的常规活性炭吸附塔(常规罐)的炭层厚度范围约2-4米，适用于处理中大规模水量的废水。但是当要处理大规模水量时，需要增加吸附塔的数量，这样会大大增加占地面积，提高投资成本。如何提高单塔的废水处理量是需要解决的问题，而目前并未检索到有关超厚炭层的活性炭吸附塔的相关专利。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种超厚炭层的活性炭吸附塔及其气反冲洗方法和应用，其炭层厚度最大可超过9米，单罐处理量是常规罐的2～3倍甚至更多，适用于大规模水量的废水处理，经济性高。

2、为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

3、本发明首先提供一种超厚炭层的活性炭吸附塔，包括罐体，所述罐体沿竖直方向设置，所述罐体顶部设有上封头，底部设有下封头，所述上封头上设置有活性炭入口和排气口，所述下封头上设置有第一气反冲洗口、第一移炭口和排水口；所述罐体上部设有反冲洗出口兼原水进口；在所述罐体内，其下部设有水帽板，所述水帽板上均匀设有多个水帽；所述罐体内设有炭层，所述炭层底部位于水帽板上，且炭层的厚度为6～15米；所述罐体中部设有第二气反冲洗口和第二移炭口，在所述罐体内，其中部设有环形充气管，所述环形充气管的高度位于炭层的中段，所述环形充气管与第二气反冲洗口连通，且环形充气管上均匀的设有多个曝气盘。

4、进一步的，当所述炭层的厚度为6～9米时，所述环形充气管和第二气反冲洗口均设置一个，且环形充气管位于炭层高度的1/2处。

5、进一步的，当所述炭层的厚度大于9米时，所述环形充气管和第二气反冲洗口均设置两个或三个，且多个环形充气管根据炭层的高度均匀设置在罐体内。

6、进一步的，所述第二移炭口的数量大于等于第二气反冲洗口的数量，且多个第二移炭口根据炭层的高度均匀设置在罐体上。

7、进一步的，所述上封头上设有压力表接口，所述压力表接口上安装有压力表。

8、进一步的，所述罐体底部设有裙座，所述裙座上开设有人孔。

9、本发明还提供一种超厚炭层的活性炭吸附塔的气反冲洗方法，按照从下往上的顺序，分别利用第一气反冲洗口和第二气反冲洗口，对炭层进行分段气反冲洗；具体的，先使水位保持在第二气反冲洗口处，用风机向第一气反冲洗口鼓气，气体经水帽板上的水帽鼓出，对炭层进行气反冲洗；然后加高水位至没过炭层顶部，用风机向第二气反冲洗口鼓气，气体经环形充气管上的曝气盘鼓出，对炭层进行气反冲洗；气洗产生的杂物由反冲洗出口兼原水进口排出。

10、进一步的，当第二气反冲洗口和环形充气管设置多个时，先对第一气反冲洗口鼓气，再按照从下往上的顺序，依次对各个第二气反冲洗口鼓气；第一次鼓气时使水位保持在最下面一个第二气反冲洗口处，之后每次鼓气时使水位上升至上一个第二气反冲洗口处，最后一次鼓气时使水位没过炭层顶部。

11、进一步的，每次鼓气5～8分钟，鼓气强度为8～13l/m2·s。

12、本发明还提供所述超厚炭层的活性炭吸附塔在大规模水量的废水处理中的应用。

13、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

14、经实验证实，在保证进水cod值及接触时间相同的条件下，本发明的超厚炭层的活性炭吸附塔的出水cod值与常规罐的出水cod值相当，并不需要随着炭层厚度的增加而增加吸附时间，也不会造成吸附效率的降低，因此本发明的单塔废水处理量能够随着炭层厚度的增加而同比例成倍增大，其单罐处理量可达到常规罐的2～3倍甚至更多。由于本发明的超厚炭层的活性炭吸附塔在单位时间内能处理更多的废水，故而处理相同体量的废水用到的罐子数量就减少了，因此能够大大减小设备的占地面积。而且虽然就单个吸附塔的造价而言，本发明的超厚炭层的活性炭吸附塔比常规罐略高，但由于罐体数量减少了，并且罐体上配备的管路及仪表阀门等配套设施也同步减少了，因此整体的设备投入成本及设备运行过程中的检修维护成本是大大降低的。虽然由于本发明中的气反冲洗过程需要分段进行，相比多个常规罐可同时进行气反冲洗的方式，略微增加了整体设备运行过程中的时间成本，但从整体的经济性而言，本发明的超厚炭层的活性炭吸附塔还是远远优于常规罐的，尤其适用于小场地及大规模水量的废水处理，具有良好的应用前景。

15、本发明提供的超厚炭层的活性炭吸附塔的气反冲洗方法，通过分别向第一气反冲洗口和第二气反冲洗口鼓气，能够对炭层从下往上进行分段式的气反冲洗，从而解决炭层厚度较大时气反冲洗效果不佳的问题，并且由于本发明中在水帽板上均匀布置水帽，以及设置环形充气管，并在环形充气管上均匀布置曝气盘，能够使气反冲洗过程中气体更均匀的分布在炭层内，提高气反冲洗效果。

技术特征：

1.一种超厚炭层的活性炭吸附塔，其特征在于：包括罐体（2），所述罐体（2）沿竖直方向设置，所述罐体（2）顶部设有上封头，底部设有下封头，所述上封头上设置有活性炭入口（12）和排气口，所述下封头上设置有第一气反冲洗口（6）、第一移炭口（7）和排水口；所述罐体（2）上部设有反冲洗出口兼原水进口（1）；在所述罐体（2）内，其下部设有水帽板（8），所述水帽板（8）上均匀设有多个水帽（9）；所述罐体（2）内设有炭层（3），所述炭层（3）底部位于水帽板（8）上，且炭层（3）的厚度为6~15米；所述罐体（2）中部设有第二气反冲洗口（4）和第二移炭口（5），在所述罐体（2）内，其中部设有环形充气管（10），所述环形充气管（10）的高度位于炭层（3）的中段，所述环形充气管（10）与第二气反冲洗口（4）连通，且环形充气管（10）上均匀的设有多个曝气盘（11）。

2.根据权利要求1所述的超厚炭层的活性炭吸附塔，其特征在于：当所述炭层（3）的厚度为6~9米时，所述环形充气管（10）和第二气反冲洗口（4）均设置一个，且环形充气管（10）位于炭层高度的1/2处。

3.根据权利要求1所述的超厚炭层的活性炭吸附塔，其特征在于：当所述炭层（3）的厚度大于9米时，所述环形充气管（10）和第二气反冲洗口（4）均设置两个或三个，且多个环形充气管（10）根据炭层（3）的高度均匀设置在罐体（2）内。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的超厚炭层的活性炭吸附塔，其特征在于：所述第二移炭口（5）的数量大于等于第二气反冲洗口（4）的数量，且多个第二移炭口（5）根据炭层（3）的高度均匀设置在罐体（2）上。

5.根据权利要求1所述的超厚炭层的活性炭吸附塔，其特征在于：所述上封头上设有压力表接口，所述压力表接口上安装有压力表。

6.根据权利要求1所述的超厚炭层的活性炭吸附塔，其特征在于：所述罐体底部设有裙座（14），所述裙座上开设有人孔（13）。

7.权利要求1-6中任意一项所述的超厚炭层的活性炭吸附塔的气反冲洗方法，其特征在于：按照从下往上的顺序，分别利用第一气反冲洗口（6）和第二气反冲洗口（4），对炭层（3）进行分段气反冲洗；具体的，先使水位保持在第二气反冲洗口（4）处，用风机向第一气反冲洗口（6）鼓气，气体经水帽板（8）上的水帽（9）鼓出，对炭层进行气反冲洗；然后加高水位至没过炭层（3）顶部，用风机向第二气反冲洗口（4）鼓气，气体经环形充气管（10）上的曝气盘（11）鼓出，对炭层进行气反冲洗；气洗产生的杂物由反冲洗出口兼原水进口（1）排出。

8.根据权利要求7所述的超厚炭层的活性炭吸附塔的气反冲洗方法，其特征在于：当第二气反冲洗口（4）和环形充气管（10）设置多个时，先对第一气反冲洗口（6）鼓气，再按照从下往上的顺序，依次对各个第二气反冲洗口（4）鼓气；第一次鼓气时使水位保持在最下面一个第二气反冲洗口（4）处，之后每次鼓气时使水位上升至上一个第二气反冲洗口处，最后一次鼓气时使水位没过炭层（3）顶部。

9.根据权利要求7或8所述的超厚炭层的活性炭吸附塔的气反冲洗方法，其特征在于：每次鼓气5~8分钟，鼓气强度为8~13 l/m2·s。

10.权利要求1-6中任意一项所述的超厚炭层的活性炭吸附塔在大规模水量的废水处理中的应用。

技术总结本发明公开了一种超厚炭层的活性炭吸附塔及其气反冲洗方法和应用，该吸附塔相比常规罐，在罐体中部增设第二气反冲洗口和第二移炭口，并在罐体内增设与第二气反冲洗口连通的环形充气管，且环形充气管上均布有多个曝气盘；罐体内设有6~15米的超厚炭层，且环形充气管位于炭层的中段。本发明对炭层从下往上进行分段式的气反冲洗，能够解决炭层厚度较大时气反冲洗效果不佳的问题。本发明的单塔废水处理量能够随着炭层厚度的增加而同比例成倍增大，其单罐处理量可达到常规罐的2~3倍甚至更多，能够大大减小设备的占地面积，并降低设备投入成本及设备运行成本，其整体经济性远远优于常规罐，尤其适用于小场地及大规模水量的废水处理，具有良好的应用前景。技术研发人员：茆林凤,张卫卫,丁维赟受保护的技术使用者：赢特环保科技（无锡）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29