专利名称：用微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法的制作方法
技术领域：
本发明涉及到用微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法及微波辐照再生装置，用于处理有机废水，尤其是难降解有机废水，属于水处理领域。
背景技术：
活性炭是一种无毒无味，具有发达细孔结构和巨大比表面积的优良吸附剂。20世纪60年代初，欧美各国开始大量使用活性炭吸附法处理城市饮用水和工业废水。目前，活性炭吸附法已成为城市污水、工业废水深度处理和污染水源净化的一种有效手段。自20世纪70年代初以来，采用粒状活性炭处理工业废水，不论是在技术上，还是在应用范围和处理规模上都发展很快，如在炼油废水、炸药废水、印染废水、化工废水和电镀废水处理等方面都已有了较大规模的应用，并取得了满意的效果。随着活性炭的应用范围日趋广泛，活性炭的回收开始得到了人们的重视。如果用过的活性炭无法回收，除了每吨废水的处理费用将会增加0.8-0.9元外，还会对环境造成二次污染。因此，活性炭的再生具有格外重要的意义。
多年来，有很多活性炭再生方法被提出、评价和应用。这些方法或者是基于升高温度引发解吸，或者是用溶剂置换，或者是基于热、化学、电化学或微生物过程的分解作用。目前用于活性炭再生的方法主要有热再生法、生物再生法、湿式氧化和催化湿式氧化再生法、溶剂再生法、电化学再生法、超临界流体再生法等。
其中，热再生法是目前应用最多、工业上最成熟的活性炭再生方法。处理有机废水后的活性炭在再生过程中，根据加热到不同温度时有机物的变化，一般分为干燥、高温炭化及活化三个阶段。在干燥阶段(低于200℃)，主要去除活性炭上的可挥发成分。高温炭化阶段是使活性炭上吸附的一部分有机物沸腾、汽化脱附，一部分有机物发生分解反应，生成小分子烃脱附出来，残余成分留在活性炭孔隙内成为“固定炭”。在这一阶段，温度将达到800-900℃，为避免活性炭的氧化，一般在抽真空或惰性气氛下进行。接下来的活化阶段中，往反应釜内通入CO2、H2或水蒸气等气体，以清理活性炭微孔，使其恢复吸附性能，活化阶段是整个再生工艺的关键。热再生由于需要高温加热设备，一般无法进行原位再生，需要将废炭转运到特定的再生单元如多膛炉或转窑。一般热再生会导致每个再生循环中吸附容量和表面积损耗5-15％。这是由于高温破坏了炭结构以及小孔被堵塞。甚至在几个循环后吸附容量降到零。尽管热再生可被用于所有类型的废炭再生，但其仅对于年处理量大于50万吨的大系统是经济可行的。在再生过程中，会产生大量污染气体，容易造成二次污染。
总结传统的热再生法主要存在如下几点缺陷(1)再生过程中活性炭损失往往较大；(2)再生后活性炭吸附能力会有明显下降；(3)再生时产生的尾气会造成空气的二次污染；(4)再生所需时间较长；(5)不能实现原位再生。
造成这些缺点的主要原因是常规加热是通过传导、对流、辐射等外部加热过程实现的，温度梯度由外指向内，外部温度高，内部温度低；而在活性炭再生过程中，活性炭内部污染物脱附的传质方向是由内指向外，这样造成传热与传质方向相反，不利于活性炭上吸附的污染物脱附，因此需要通入载气促进传质过程。载气促进传质一方面效率不高，另一方面容易造成活性炭颗粒之间的剧烈摩擦，导致炭损耗。通入的大量载气将脱附下来的污染物带出，会造成二次污染。传统的外部加热速度慢，因而需要的再生时间长。传统加热再生操作工作环境差，温度无法灵活控制，难以实现原位再生。
发明内容
本发明的目的和任务是要克服现有热再生方法存在的(1)再生过程中活性炭损失大；(2)再生后活性炭吸附能力明显下降；(3)再生时产生的尾气造成空气的二次污染；(4)再生所需时间长；(5)不能实现原位再生的不足，并提供一种能够实现原位或异位再生，操作灵活，再生时间短、能耗低，再生后活性炭吸附性能良好，炭损耗小，无二次污染的用微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法，特提出本发明的技术解决方案。
本发明的基本构思是充分利用微波内加热、加热速度快的优点。微波加热通过偶极极化和空间电荷极化两种加热原理，对物料内外同时加热，不需要热传导的过程，能在短时间内达到加热效果；微波加热的另外一个重要方面是，它形成与常规加热方向相反的温度梯度。也就是说，最高的温度在物体的中心，热由中心向外传递，对于活性炭再生这样的操作，这种作用是非常有益的。
本发明旨在利用微波加热取代传统的加热方式对吸附废水中有机物的活性炭进行再生。微波加热便于控制，启动微波装置，加热立即开始；装置关闭，马上停止加热，无加热滞后效应，有利于实现原位再生，工作环境好。常规的热再生方法中，在高温炭化阶段为避免活性炭的氧化，一般在抽真空或惰性气氛下进行；在接下来的活化阶段中，往反应釜内通入CO2、CO、H2或水蒸气等气体，以清理活性炭微孔，使其恢复吸附性能。在本再生方法中，可省略这两个步骤，且活化阶段先于炭化阶段进行，因微波加热是内加热，活性炭内部温度高于外部，使得活性炭内部的液态水以蒸气的形式迅速向外喷出，可有效地清理活性炭微孔，使其恢复吸附性能，完成活化；在水蒸气排放的过程中，反应器中的氧气被排挤掉，形成近惰性环境，可阻止活性炭在高温炭化阶段烧毁。
本发明所提出的用微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法，包括功率控制、时间控制、湿度控制、吸附饱和检测及再生处理，其特征在于a)活性炭的再生处理是采用微波辐照方法进行的；b)废水[22]中有机物的吸附和活性炭的再生均是在同一个微波辐照再生装置[20]中进行；c)所采用的活性炭为颗粒状，其平均粒度在2-5mm；d)微波辐照分解处理活性炭再生工艺是第一步，将待处理的活性炭装入反应器[10]内，其湿度控制在35-55％，活性炭的装填量为反应器容积的1/3-4/5；第二步，启动微波发生器的磁控管[12]，并启动风机[21]，处理中所采用的微波频率为2450MHz或915MHz，功率为0.5-64kW，再生过程中活性炭温度从室温逐渐升高到800-1200℃，在此温度下保持3-5min，采用K-型铠装热电偶[7]和电子温度指示仪[6]指示温度，微波辐照总时间为5-15min；第三步，停机。先关闭微波发生器的电源，待磁控管[12]和反应器[10]冷却后，停风机。
本发明所采用的微波辐照再生装置[20]，其特征在于该装置主要是由微波发生器的磁控管[12]、微波谐振腔[11]和底部装有筛板[13]的反应器[10]构成，微波谐振腔的底座[23]和上盖[24]，通过螺栓将反应器紧固在谐振腔的中心位置，而磁控管[12]则是均匀地分布在谐振腔的外壁上，在微波辐照再生装置[20]的顶部与控制阀[5]和蒸汽出口[16]管道连通，在反应器内的上部设有与控制阀相通的喷头[8]，下部设有取样口[14]和出水口[15]，侧面安装有对磁控管[12]和反应器[10]降温用的风机[21]，采用K-型铠装热电偶[7]和电子温度指示仪[6]指示温度，反应器[10]内产生的气体，经蒸汽出口[16]、碱液吸收罐[17]、气体吸附柱[18]，最后的剩余尾气[19]放空。
应用本发明所提出的用微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法及微波辐照再生装置，其特征在于a)将微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法用的微波辐照再生装置[20]，可采用其一台或多台并列而置于用微波辐照分解处理吸附废水[22]中有机物的活性炭再生法工艺流程图中，配备碱液吸收罐[17]、气体吸附柱[18]和风机[21]，取代原废水处理工艺流程图中吸附塔的位置，并在反应器[10]中按要求装入活性炭，然后，在微波辐照再生装置[20]的上部与控制阀[5]和蒸汽出口[16]管道连通，下部设有取样口[14]和出水口[15]与回用水管道或排水管网相通，在微波辐照再生装置[20]的上部还有与进水控制阀[5]相连通的喷头[8]，而实现活性炭对有机物的吸附和微波对饱和活性炭的再生是在同一装置中完成，即原位再生；b)工艺流程是生产中，废水[22]由过滤器[2]、提升泵[3]、流量计[4]、控制阀[5]、经喷头[8]进入反应器[10]中的活性炭床[9]，在流经活性炭床的过程中，活性炭完成了对废水中有机物的吸附，然后，从出水口[15]流出，期间，要定时从取样口[14]检验出水中有机物的浓度，当某一台出水浓度达到控制值时，应关闭该台微波辐照再生装置[20]的进水控制阀[5]，并启动微波辐照再生装置[20]，活性炭升温、排气、完成活化、降温。采用K-型铠装热电偶[7]和电子温度指示仪[6]指示温度，其反应活化过程中的蒸汽废气经蒸汽出口[16]、碱液吸收罐[17]、气体吸附柱[18]，最后剩余尾气[19]放空，再生后的活性炭床经风机[21]冷却，再打开废水控制阀[5]，重新进行吸附操作，如此反复进行吸附/再生工艺处理，在进水流量较小时，采用一台微波辐照再生装置，并可配备一储液罐[1]，用于储存微波辐照再生时间段内的进水，当进水量大时，应采用多台微波辐照再生装置[20]，其各台的进水控制阀[5]并行排列，控制各自装置的进水或断水，进水时活性炭吸附，断水时活性炭按照上述过程进行再生，当一台进行再生操作时，另一台或几台仍可通水进行吸附程序。
应用本发明的特征还在于采用有关行业或部门生产中因吸附有机物达到饱和态需要再生的活性炭，用本发明所提出的方法，在微波辐照再生装置[20]中，可单独进行再生处理，然后取出重复使用，即实现异位再生，或在按照本发明所提出的工艺流程方法与步骤中，采用微波辐照再生装置[20]，先将收集来的待再生处理的活性炭，经再生活化后，取出待用或在生产线中继续使用、再生再使用，即实现原位再生。
本发明的进一步特征在于废水进入活性炭床[9]时采用上进下出的方式，但为了松动活性炭床和提高活性炭的使用效率，可采取下进上出的进水方式；微波辐照再生装置[20]，其微波谐振腔[11]是用镁、锌、铝、镍的轻金属合金材料制作成的筒状物，其断面为多边形或圆形，其外侧壁设有均匀分布的16-32个磁控管[12]，每个磁控管的功率为0.5-2.0kW；微波辐照再生装置[20]中的反应器[10]，应是由透波、耐高温、机械强度好和易于加工的石英玻璃和陶瓷等材料制作；反应器[10]的底部装有的筛板[13]，是在其板面上均布加工有Φ0.3-3.0mm的筛孔。
关于微波辐照再生装置运行参数的确定，须注意如下几个方面的问题在活性炭再生前，保持活性炭有一定的湿度是十分必要的，一方面水在微波辐照作用下形成的水蒸汽向外喷出的过程中可清理活性炭微孔，另一方面水蒸汽将反应器中的氧气排出，可防止炭化阶段活性炭烧毁；活性炭的装填量不可过少，因为活性炭量过少时不能有效地吸收微波，达不到再生所需的温度；实际操作过程中可根据所处理的活性炭量的多少和其在微波作用下的升温情况选择适当的微波功率和辐照时间。
采用本发明的微波辐照再生装置进行活性炭再生时的注意事项(1)装置启动前应检查仪器、设备及管线的完好性及各连接处有无渗漏；(2)检查供电系统与用电单元的连接与安全性；(3)检查微波源的泄露情况；(4)在保证上述三项检查结果合格后，方可启动微波辐照再生装置，同时启动风机冷却系统以保证磁控管不升温；(5)要注意用于测温的热电偶的允许上限，避免造成其损毁；(6)运行结束前，必须先关闭微波电源，而风机继续工作至磁控管完全冷却。
本发明的主要优点是(1)由于微波加热便于控制，启动微波装置，加热立即开始；装置关闭，马上停止加热，无加热滞后效应，有利于实现原位再生；(2)由于微波加热是内加热，形成的温度梯度与活性炭再生的传质方向一致，因此再生效率高；加热速度快，因此再生时间短、能耗低；(3)由于微波再生不需要通入载气，炭颗粒之间不发生摩擦作用，减少炭损耗；(4)装置所占空间较小；(5)由于不需通入载气和活化气体，不产生无二次污染。
下面结合附图进一步说明本发明的细节本发明共设4个附图，图1是本发明的工艺流程框图示意图；图2是微波辐照再生装置正视剖面结构示意图；图3是处在工艺流程图中采用一台微波辐照再生装置的正视剖面结构示意图；图4是处在工艺流程图中采用两个并联的微波辐照再生装置的正视剖面结构示意图。
图1是本发明的工艺流程框图示意图。
废水[22]通过管道，经由过滤器[2]、提升泵[3]、流量计[4]、控制阀[5]进入反应器[10]中的活性炭床[9]，在流经活性炭床的过程中，活性炭完成了对废水中有机物的吸附，然后，从出水口[15]流出。当出水达到控制浓度时，应关闭进水控制阀[5]，启动微波辐照再生装置[20]，活性炭升温、排气、降温、完成活化。其反应活化过程中的蒸汽废气经蒸汽出口[16]、碱液吸收罐[17]、气体吸附柱[18]，最后剩余尾气[19]放空。再生的活性炭床经风机[21]冷却后，再打开进水控制阀[5]，废水又进入活性炭床[9]，重新进行吸附操作。实线箭头表示流水方向，虚线箭头表示蒸气及剩余尾气流动方向。
图2是微波辐照再生装置正视剖面结构示意图微波辐照再生装置[20]主要由磁控管[12]、微波谐振腔[11]和反应器[10]构成。磁控管均匀地分布在微波谐振腔[11]的外壁上，反应器放置在微波谐振腔[11]内中心的位置上，通过微波谐振腔[11]的底座[23]和上盖[24]用螺栓将其固定。反应器[10]内上部设有喷头[8]，下部置有筛板[13]，用于承托活性炭。喷头[8]与控制阀[5]连通，蒸汽出口[16]设在谐振腔[11]的上盖上，底部设置取样口[14]和出水口[15]。活性炭床[9]温度的测定采用K-型铠装热电偶[7]和电子温度指示仪[6]，热电偶[7]插至活性炭床[9]中心位置。该微波辐照再生装置[20]，可通过控制阀[5]和出水口[15]连接到废水处理工艺流程图中，取代吸附塔的位置，而蒸汽出口[16]则与碱液吸收罐、气体吸附柱相连通，剩余尾气放空。通过启动和关闭微波辐照再生装置[20]和关闭和开启控制阀[5]，实现对吸附有机物的活性炭的原位再生。箭头方向表示进出水流方向，虚线箭头表示蒸汽及剩余尾气流动方向，符号[21]为风机。
图3是处在工艺流程图中采用一台微波辐照再生装置的正视剖面结构示意图将图2所示微波辐照再生装置[20]置于废水处理工艺流程图中，取代原吸附塔的位置，微波谐振腔[11]上部的控制阀[5]与进水的提升泵[3]和流量计[4]相连，而蒸汽出口[16]与碱液吸收罐[17]和气体吸附柱[18]相连，以处理再生过程产生的蒸汽。微波谐振腔[11]下部的出水口[15]与回用水管道或排水管网相连。在进水流量较小时，废水[22]经储液罐[1]、过滤器[2]、提升泵[3]、流量计[4]、控制阀[5]、经喷头[8]进入反应器[10]中的活性炭[9]床，在流经活性炭床的过程中，活性炭完成了对废水中有机物的吸附，然后，从出水口[15]流出。当出水达到控制浓度时，关闭进水控制阀[5]，启动微波辐照再生装置[20]，产生的蒸汽经蒸汽出口[16]、碱液吸收罐[17]、气体吸附柱[18]、最后剩余尾气[19]放空。再生后的活性炭床冷却后重新用于吸附操作。其他符号同图2。箭头方向表示进出水流方向，虚线箭头表示蒸汽及剩余尾气流动方向。
图4是处在工艺流程图中采用两个并联的微波辐照再生装置的正视剖面结构示意图在废水[22]进水量大、且连续进水的情况下，可采用多个微波辐照再生装置并联使用，本图采用的是两个微波辐照再生装置并联在一起，图中显示，并联的两微波辐照再生装置，其中，左边的装置是处在吸附操作过程，喷头[8]正在向活性炭床喷水，而右边的装置此时正处在活化再生处理阶段，喷头停止喷水，即控制阀[5]是关闭状态。其工艺流程为废水[22]经过过滤器[2]、提升泵[3]后，进入并联的两个支流流量计[4]、控制阀[5]，经喷头[8]进入微波辐照再生装置[20]中的活性炭床[9]，在流经各活性炭床过程中完成了废水中有机物的吸附，然后从出水口[15]流出。期间，要定时从取样口[14]检测出水中有机物的浓度，其中哪一个达到控制浓度时，就关闭哪一个支流控制阀[5]。此时刻，正是其右边的装置中的水浓度达到控制浓度，因此，其控制阀关闭。然后，启动右边的微波辐照再生装置[20]，同时启动风机[21]，活性炭床升温、排气、完成活化、降温，采用K-型铠装热电偶[7]和电子温度指示仪[6]指示温度，其再生过程中的蒸汽废气经蒸汽出口[16]、碱液吸收罐[17]、气体吸附柱[18]、最后剩余尾气[19]放空。在风机[21]的作用下，活性炭床[9]迅速降温后，再开启该台微波辐照再生装置[20]的支流控制阀[5]，重新进行吸附操作。如果发现另一台微波辐照再生装置[20]的出水达到控制浓度，按上述处理过程进行活性炭再生，其余的微波辐照再生装置对废水继续进行处理，实现对大量废水的连续不间断处理。其他符号同图2。
具体实施例方式
实施例1采用一台微波辐照再生装置对模拟高浓度五氯酚废水及活性炭再生处理传统的五氯酚处理方法如生物法、化学氧化法、金属还原法等存在处理时间长、处理效率低等问题。选取市售化学纯的五氯酚固体粉末加碱配制成浓度为2000mg/L的模拟废水，要求处理后出水浓度低于200mg/L，活性炭吸附容量恢复至其初始值的80％以上，采用本发明中的微波辐照再生装置，并置于生产工艺流水线中，进行活性炭吸附/微波辐照再生试验，步骤是第一步，装料，选用石英玻璃材质的反应器[10]，活性炭为煤质颗粒状，平均粒度5mm，由河北承德鹏程活性炭厂提供，装填量为5千克，石英反应器内径15厘米，高度120厘米，活性炭装填高度约为100厘米；第二步，吸附操作，废水[22]由过滤器[2]、提升泵[3]、流量计[4]、控制阀[5]、经喷头[8]进入反应器[10]中的活性炭床[9]，在流经活性炭床的过程中，活性炭完成了对废水中有机物的吸附，然后，从出水口[15]流出。流量为88L/h，空床停留时间约为12min。控制出水浓度为进水浓度的10％，即200mg/L，当检查出水达到此浓度时关闭控制阀[5]，吸附停止。采用新活性炭时，吸附时间在2小时50分钟左右，出水达到控制浓度，停止进水。待炭床底部不再有水流出时，开启微波反应器进行再生。此时活性炭床的湿度为55％；第三步，启动微波辐照再生装置[20]，选用的微波功率为64kW，频率为2450MHz，温度升至800℃，保持5min，微波辐照的总时间为15min。在再生过程中及再生后开启风机[21]使磁控管[12]和活性炭床[9]降温。采用K-型铠装热电偶[7]和电子温度指示仪[6]指示温度，其再生过程中的蒸汽废气经蒸汽出口[16]、碱液吸收罐[17]、气体吸附柱[18]、最后剩余尾气[19]放空；第四步，当活性炭床温度降至50℃以下时，关闭风机，再次打开控制阀，反复进行第二、三步操作，连续吸附/再生7次；第五步，再生效果检测，每次再生后的穿透时间均在3小时左右，甚至个别一两次接近4个小时。取新活性炭和微波再生7次后的活性炭进行了碘值、比表面积和对五氯酚吸附等温线的测定。发现经微波再生后，碘值由949.37mg/g增加至1000.05mg/g；比表面积由896.5m2/g增加至937.7m2/g，对五氯酚的吸附能力也增强。另外还对吸附塔出口气体进行了GC/MS分析，没有有机物的分子被检出。说明本发明的方法对活性炭再生效果很好。
实施例2采用两台并列的微波辐照再生装置对大连××农药厂生产废水进行处理这是一个年产××万吨的×××农药厂，农药合成废水量为10吨/日，废水COD为4000-10000mg/L，过去采用焚烧法处理，处理费用高，有二次污染。采用本发明中并列安装的两台微波辐照再生装置[20]进行活性炭吸附/微波辐照再生试验，步骤如下第一步，废水取样分析，从大连××农药厂取回的废水，水中无杂物，且较透明，废水COD为6784mg/L；第二步，装料，两套微波辐照再生装置[20]的石英反应器[10]内的活性炭均为杏核基颗粒状，平均粒度3mm，由河北承德鹏程活性炭厂提供，装填量为4千克，石英反应器内径15厘米，高度为120厘米，装填高度约为75厘米；
第三步，进行吸附再生操作，将两台微波辐照再生装置置于生产工艺流程中，调试检查后启动进水，于是废水[22]经过过滤器[2]、提升泵[3]后，进入各支流流量计[4]、控制阀[5]，经各自的喷头[8]进入微波辐照再生装置[20]中的活性炭床[9]，在流经各活性炭床过程中完成了废水中有机物的吸附，然后从出水口[15]流出。废水流量为176L/h，空床停留时间约6min，控制出水浓度为进水浓度的10％。此时活性炭床的湿度为50％。期间，要定时检测出水中有机物的浓度，其中哪一个达到控制浓度时，就关闭哪一个支流控制阀[5]。然后，启动该微波辐照再生装置[20]，选用的微波功率为32kW，频率为915MHz，温度升至1000℃，保持4min，微波辐照的总时间为15min。活性炭床升温、排气、完成活化、降温，采用K-型铠装热电偶[7]和电子温度指示仪[6]指示温度，其再生过程中的蒸汽废气经蒸汽出口[16]、碱液吸收罐[17]、气体吸附柱[18]、最后剩余尾气[19]放空。待活性炭床[9]降温后，开启该台微波辐照再生装置[20]的支流控制阀[5]，重新进行吸附操作。如果发现另一台微波辐照再生装置[20]的出水达到控制浓度，按上述处理过程进行活性炭再生；第四步，对每套装置都反复进行第二、第三步操作，连续进行吸附/再生7次；第五步，再生效果检测，试验结果略有波动，每次再生后的穿透时间均在1小时左右，甚至个别一两次接近2个小时。取新炭和微波再生7次后的活性炭进行了比表面积和对亚甲基蓝吸附等温线测定。发现经微波再生后，虽然总比表面积由704.4m2/g降低至605.5m2/g，但对亚甲基蓝的吸附能力增强。分析其原因是亚甲基蓝属大分子，对其吸附起主要作用的是中孔部分，中孔面积由212.7m2/g增加至239.0m2/g。同时还发现经微波处理后，活性炭的碱度增加，pH值升高，是由于活性炭表面含氧基团被分解破坏的结果。对吸附塔出口气体进行的GC/MS分析表明，没有有机物的分子被检出。
实施例3对污水处理厂三级处理后的废活性炭的异位再生取自大连某污水处理厂三级处理后产生的废活性炭，利用本发明工艺和微波辐照再生装置进行异位再生。具体操作步骤如下第一步，来料取样分析该活性炭为煤质颗粒活性炭，其平均粒度为2mm。先将该活性炭烘干，测定其碘值和比表面积，分别为334.18mg/g和284.6m2/g；第二步，装料打开微波辐照再生装置[20]的谐振腔上盖[24]，向内径为15厘米，高度为120厘米的石英反应器[10]中装入烘干的废活性炭2.5千克，活性炭装填高度约为50厘米，然后将上盖紧固，用喷头[8]喷水，将其湿度调整至35％；第三步，启动微波辐照再生装置[20]进行再生功率为8kW，频率为915MHz，温度升至1200℃，保持3min，微波辐照的总时间为15min，在再生过程中及再生后开启风机[21]使磁控管[12]和反应器[10]降温；第四步，再生效果检测待反应器降温后，打开微波谐振腔上盖，将反应器中再生后的活性炭搅拌混匀，取样测定，发现碘值和比表面积都有很大提高，分别为756.34mg/g和687.2m2/g。说明本装置再生性能良好，可运至各厂家用于生产。
权利要求
1.用微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法，包括功率控制、时间控制、湿度控制、吸附饱和检测及再生处理，其特征在于a)活性炭的再生处理是采用微波辐照方法进行的；b)废水[22]中有机物的吸附和活性炭的再生均是在同一个微波辐照再生装置[20]中进行；c)所采用的活性炭为颗粒状，其平均粒度在2-5mm；d)微波辐照分解处理活性炭再生工艺是第一步，将待处理的活性炭装入反应器[10]内，其湿度控制在35-55％，活性炭的装填量为反应器容积的1/3-4/5；第二步，启动微波发生器的磁控管[12]，并启动风机[21]，处理中所采用的微波频率为2450MHz或915MHz，功率为0.5-64kW，再生过程中活性炭温度从室温逐渐升高到800-1200℃，在此温度下保持3-5min，采用K-型铠装热电偶[7]和电子温度指示仪[6]指示温度，微波辐照总时间为5-15min；第三步，停机。先关闭微波发生器的电源，待磁控管[12]和反应器[10]冷却后，停风机。
2.根据权利要求1所述的用微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法，其特征在于废水[22]进入活性炭床[9]时采用上进下出的方式，但为了松动活性炭床和提高活性炭的使用效率，可采取下进上出的进水方式。
3.使用权利要求1所述的用微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法，其特征在于所采用的微波辐照再生装置[20]，主要是由微波发生器的磁控管[12]、微波谐振腔[11]和底部装有筛板[13]的反应器[10]构成，微波谐振腔的底座[23]和上盖[24]通过螺栓将反应器紧固在谐振腔的中心位置，而磁控管[12]则是均匀地分布在谐振腔的外壁上，在微波辐照再生装置[20]的顶部与控制阀[5]和蒸汽出口[16]管道连通，在活性炭床的上部设有与控制阀相通的喷头[8]，下部设有取样口[14]和出水口[15]，侧面安装有对磁控管[12]和反应器[10]降温用的风机[21]，采用K-型铠装热电偶[7]和电子温度指示仪[6]指示温度，反应器[10]内产生的气体，经蒸汽出口[16]、碱液吸收罐[17]、气体吸附柱[18]，最后的剩余尾气[19]放空。
4.根据权利要求1或3所述的用微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法，其特征在于微波辐照再生装置[20]，其微波谐振腔[11]是用镁、锌、铝、镍的轻金属合金材料制作成的筒状物，其断面为多边形或圆形，其外侧壁设有均匀分布的16-32个磁控管[12]，每个磁控管的功率为0.5-2.0kW。
5.根据权利要求1或3所述的用微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法，其特征在于微波辐照再生装置[20]中的反应器[10]，应是由透波、耐高温、机械强度好和易于加工的石英玻璃和陶瓷等材料制作。
6.根据权利要求1或3所述的用微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法，其特征在于反应器[10]的底部装有的筛板[13]，是在其板面上均布加工有Φ0.3-3.0mm的筛孔。
7.应用权利要求1或3所述的用微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法及微波辐照再生装置，其特征在于a)将微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法用的微波辐照再生装置[20]，可采用其一台或多台并列而置于用微波辐照分解处理吸附废水[22]中有机物的活性炭再生法工艺流程图中，配备碱液吸收罐[17]、气体吸附柱[18]和风机[21]，取代原废水处理工艺流程图中吸附塔的位置，并在反应器[10]中按要求装入活性炭，然后，在微波辐照再生装置[20]的上部与控制阀[5]和蒸汽出口[16]管道连通，下部设有取样口[14]和出水口[15]与回用水管道或排水管网相通，在微波辐照再生装置[20]的上部还有与进水控制阀[5]相连通的喷头[8]，而实现活性炭对有机物的吸附和微波对饱和活性炭的再生是在同一装置中完成，即原位再生；b)工艺流程是生产中，废水[22]由过滤器[2]、提升泵[3]、流量计[4]、控制阀[5]、经喷头[8]进入反应器[10]中的活性炭床[9]，在流经活性炭床的过程中，活性炭完成了对废水中有机物的吸附，然后，从出水口[15]流出，期间，要定时从取样口[14]检验出水中有机物的浓度，当某一台出水浓度达到控制值时，应关闭该台微波辐照再生装置[20]的进水控制阀[5]，并启动微波辐照再生装置[20]，活性炭升温、排气、完成活化、降温。采用K-型铠装热电偶[7]和电子温度指示仪[6]指示温度，其反应活化过程中的蒸汽废气经蒸汽出口[16]、碱液吸收罐[17]、气体吸附柱[18]，最后剩余尾气[19]放空，再生后的活性炭床经风机[21]冷却，再打开废水控制阀[5]，重新进行吸附操作，如此反复进行吸附/再生工艺处理，在进水流量较小时，采用一台微波辐照再生装置，并可配备一储液罐[1]，用于储存微波辐照再生时间段内的进水，当进水量大时，应采用多台微波辐照再生装置[20]，其各台的进水控制阀[5]并行排列，控制各自装置的进水或断水，进水时活性炭吸附，断水时活性炭按照上述过程进行再生，当一台进行再生操作时，另一台或几台仍可通水进行吸附程序。
8.应用权利要求1或3所述的用微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法及微波辐照再生装置，其特征在于采用有关行业或部门生产中因吸附有机物达到饱和态需要再生的活性炭，用本发明所提出的方法，在微波辐照再生装置[20]中，单独进行再生处理，然后取出重复使用，即实现异位再生，或在按照本发明所提出的工艺流程方法与步骤中，采用微波辐照再生装置[20]，先将收集来的待再生处理的活性炭，经再生活化后，取出待用或在生产线中继续使用、再生再使用，即实现原位再生。
全文摘要
废水处理领域中，用微波辐照分解处理吸附废水中有机物的活性炭再生法，特征废水中有机物的吸附和活性炭的再生均在同一个微波辐照再生装置中进行；活性炭为颗粒状，湿度控制在35－55％；装填量为反应器容积的1/3－4/5；微波频率为2450MHz或915MHz；功率为0.5－64kW；温度升至800℃－1200℃保持3－5min，辐照总时间为15min；微波辐照再生装置[20]主要由磁控管[12]、微波谐振腔[11]和反应器[10]构成，其上部设有进水控制阀[5]、蒸汽出口[16]和处在反应器内的喷头[8]，下部设有取样口[14]和出水口[15]，与蒸汽出口[16]相连通的有碱液吸收罐[17]和气体吸附柱[18]。优点(1)实现原位或异位再生，操作灵活；(2)再生时间短、能耗低；(3)再生效率高；(4)操作简单、易于实现自动化；(5)无二次污染，不需进行后续处理。
文档编号C02F1/28GK1562775SQ200410020410
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月15日 优先权日2004年4月15日
发明者金 燮, 刘希涛, 陈硕, 赵雅芝 申请人:大连理工大学