無煙煤濾料的的再生“復活”

　　用無煙煤濾料吸附過濾水中有機物或懸浮物雜質時，有的運行周期可達數年，而有的僅幾個月就飽和失效。失效的濾料有人稱為“飽和濾料”，如不處理即行廢棄。當然，運行周期的長短主要取決于進水中吸附質含量的多少。目前由于環境污染嚴重，天然水中有機物含量較多，以吸附水中有機物為目的的無煙煤濾料床的一般運行時間較短。因為濾料價格昂貴，經濟費用很高，因此要求濾料重復使用，即要求失效后的能夠再生。

　　再生就是將失去吸附能力的失效濾料經過特殊處理，使其重具活性，恢復大部分吸附過濾能力，以重新使用。

　　再生前，在選擇再生方法時，應考慮下列問題：

　　1.再生前要了解無煙煤濾料所吸附的吸附質性質，對于含有揮發性可燃物質的吸附質不宜用熱再生法，給水處理用無煙煤濾料失效時吸附大量水中天然有機物，在進行熱再生時。受熱分解會釋放出有異味的氣體，應有相應的對策。

　　2.要考慮再生后無煙煤濾料吸附能力的恢復程度，這應當通過試驗確認。對被濁度嚴重污染的無煙煤濾料。由于孔多被污泥堵塞，為提高再生效果，再生前還應進行預處理(如酸洗)。

　　3.要考慮無煙煤濾料再生后機械強度降低程度及再生時損耗。

　　4.要估計再生經濟費用，并與新無煙煤濾料進行比較。

　　無煙煤濾料再生方法很多，如干式加熱再生、熱空氣再生、水蒸氣再生、微波再生、藥劑再生、強制放電再生、生物再生等。雖然方法很多，但能將無煙煤濾料吸附能力完全恢復的方法并不多。下面對幾種常見的再生方法作簡單介紹。

　　干式加熱再生

　　由于無煙煤濾料對水中有機物的吸附是物理吸附，是放熱反應，因此利用升高溫度的方法。可以將無煙煤濾料上已吸附的吸附質解析。以及讓吸附的有機物在高溫下氧化、分解、逸出，這就是高溫再生法的原理，也是所有加熱再生的原理。

　　這種方法的再生爐有立式再生爐(見圖430)，回轉再生爐(見圖4-31)，流化床再生爐、移動床式再生爐等。

　　失效的無煙煤濾料加熱再生過程一般分為五步：

　　1.脫水顆粒狀無煙煤濾料一般與水接觸，因此無煙煤濾料含水較多，在此步驟中將無煙煤濾料與水分離。

　　2.干燥在100-150℃下將無煙煤濾料中水分蒸發掉，此時還會將無煙煤濾料中吸附的低沸點有機物質揮發掉。

　　3.炭化在300-700℃下將無煙煤濾料吸附的有機物質分解，分解出的低分子物質在此溫度下揮發，當然也有一部分有機物質分解為碳。堵塞在無煙煤濾料孔內。

　　4.活化在700-1000℃下，利用水蒸氣、CO2等氣體進行活化，將無煙煤濾料孔進行疏通及擴孔，或重新造孔。這些氣體在850℃時與碳發生的反應如下：

　　C+O2→CO2+24283.44J/mol

　　C+H2O→CO+H2-118067.76J/mol

　　C+CO2→2CO-162447.84J/mol

　　5.冷卻為防止氧化，在水中急冷。

　　通常，在炭化階段，其吸附性能恢復率可達60%-80%，進一步用氧化性氣體活化時吸附性能會進一步提高。氧對無煙煤濾料基質影響很大，過量氧將會使無煙煤濾料燒損灰化，使無煙煤濾料損失率上升，強度下降，因此應嚴格控制氣體中氧含量。

　　干式加熱再生的優點是：由于活化溫度高，幾乎能去除所有的吸附有機物，再生恢復率高，再生時間短，不產生有機廢液，但是無煙煤濾料損失大〔損失率3% -10%)，再生時有廢氣排出，設備費用大，再生成本高。

　　蒸汽吹洗再生

　　它是采用壓力0.105MPa、溫度122℃左右的水蒸氣對失效無煙煤濾料進行吹洗，在受熱時，無煙煤濾料中一部分揮發性有機物逸出，一部分有機物分解，隨冷凝水排出，由于蒸汽溫度不高，吹洗時間要長達8-10h以上。這種方法再生效率低，但是無煙煤濾料損失少，操作方便，不需要專用設備，可以在無煙煤濾料床內再生，不需進行無煙煤濾料裝卸、運輸。

　　微波再生

　　由于無煙煤濾料具有較高的介電損耗系數，為微波的強吸收物質，所以無煙煤濾料在微波輻照1-2min后溫度會迅速升至650℃以上，無煙煤濾料中水分子及其他有機物被加熱而急劇揮發，產生蒸汽壓力，向外壓出，如果此時再輔以CO2進行活化，則再生效果很好。

　　微波再生的影響條件是：再生溫度、時間、活化氣體種類、組成、流速、廢炭含水率等。

　　微波是由磁控管(或速調管)通過電壓的周期性變動而產生的，使吸收體內部極性分子高速反復運動產生熱能。無煙煤濾料再生爐爐體為微波諧振腔，微波頻率有970MHz及2450MHz兩種。這種再生方法優點是體積小，再生速度快，缺點是微波屏蔽困難，對人體有害，進料含水率不宜大于25%，否則易燒結，而且不能長時間連續運轉。

　　化學藥劑再生

　　用化學藥劑對失效無煙煤濾料進行再生的方法目前尚不成熟，再生率也不高，有的還處于研究開發階段。這一類方法所用藥劑可分為三種：堿、氧化劑及有機溶劑。由于很多有機物，待別是天然水中的天然有機物在堿溶液中是溶解的，當無煙煤濾料吸附這些有機物后，用稀堿溶液進行清洗，可以洗脫部分吸附的有機物。若對堿液進行加熱，則洗脫效果可以提高。用于再生失效無煙煤濾料的氧化劑有氯、溴、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、雙氧水等。原理是用氧化劑將吸附的有機物氧化降解而脫附。用于再生失效無煙煤濾料的有機溶劑有笨、丙醛及甲醇等。用藥劑法再生，藥劑的選擇和再生效果主要取決于無煙煤濾料吸附的吸附質性質，特別是溶劑再生，只有當吸附質在該溶劑中落解度高時，再生才有效果。由于有機溶劑多為揮發性易燃品。不具備必要條件，工業上應避免應用。

　　強制放電再生

　　近年來，國內發展了一種強制放電無煙煤濾料再生技術。該技術是利用炭自身的導電性和電阻，控制能量，使其形成電弧，對被再生的無煙煤濾料進行放電。

　　當具有一定能量的電流在無煙煤濾料炭粒的許多接觸點上通過，由于接觸點處電流密度很大(可達103--108A/cm2)，產生高溫及電弧，使炭粒溫度迅速達到再生溫度(800-900℃)。在高溫放電過程中會發生下述作用;

　　(1)高溫使吸附的有機物迅速氣化、炭化;

　　(2)放電電弧隙中氣體熱游離和電錘效應，使無煙煤濾料吸附物在瞬間被電離分解;

　　(3)放電形成的紫外線使炭粒間空氣中氧部分變成臭氧，對吸附物起氧化作用;

　　(4)吸附的水在瞬間變為過熱水蒸氣，與炭化物進行氧化反應。

　　因此，強制放電再生技術雖然加熱時間短，但其再生效果良好。

　　電化學再生

　　該方法是將失效的無煙煤濾料放在電極中間，加入一定的電解質(通常為2%NaCI)，進行通電后，在陽極上析出氧氣和氯氣：

　　2Cl- -2e=Cl2

　　4OH- -4e=2H2O+O2

　　在陰極上有OH-生成：

　　2H2O+2e=H2+2OH-

　　由于再生電解槽無隔膜，發生下列反應：

　　CI2+2OH-=ClO-+CI-+H2O

　　CIO-又可在陽極氧化生成氯酸和初生態氧：

　　6CIO-+3H2O-6e=2HCIO3+6H++4Cl-+3[O]

　　這樣，由于新生態氧、氯以及CIO-、HCIO3具有強氧化性，可使無煙煤濾料中吸附的有機物分解，起到再生的作用。

　　生物再生法再生精制無煙煤濾料

　　無煙煤濾料床長期運行中，在無煙煤濾料顆粒表面有生物黏液產生，會將無煙煤濾料粒位枯粘鉆，如果對無煙煤濾料床出水進行檢驗，也會發現細菌數增多。這些都是由于無煙煤濾料在長期運行中富集了大量有機物質，為微生物提供極為良好的食源和繁致場所。從另外一個角度來說，微生物的存在有利于無煙煤濾料上吸附的有機物分解。生物再生法就是在運行的無煙煤濾料上培養和馴化菌種。在微生物的作用下，消耗其吸附的有機物質(它可以將其氧化成CO2及水)，恢復無煙煤濾料的吸附能力。

　　對失效的無煙煤濾料使用厭氧方法進行再生，試臉表明再生后無煙煤濾料吸附能力有一定提高(見圖4-33)。還有對運行中無煙煤濾料床每隔一段時間進行一次生物再生，再生時補充一定的氮、磷等營養元素，并加大供氧促進好氣菌的繁殖，可使運行的無煙煤濾料恢復一定的吸附能力。延長無煙煤濾料使用壽命。

　　還有人將失效無煙煤濾料加到有活性污泥的曝氣池中，利用活性污泥進行生物再生。