污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置及分离方法
【专利摘要】本发明公开的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置包括有主体装置，主体装置包括有承托盘，承托盘边缘处设有吊环，承托盘的中央设有排液管，排液管两侧各连有一个固定柱，固定柱的下端与承托盘连接，排液管的上端与酸液管道的一端套接，酸液管道的另一端分别套接有两个连接管，两个连接管分别与酸液接收容器、缓冲三角瓶连通，缓冲三角瓶还与微型负压泵连接。本发明还公开了利用上述分离装置分离活性炭和酸洗液方法：将污泥制备出的活性炭颗粒与酸洗液一起倒入分离装置进行分离，最终得到不含杂质的活性炭，本发明的分离装置及分离方法在污泥制备活性炭的过程中，可将活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液进行分离，去除活性炭中的杂质。
【专利说明】污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置及分离方法
【技术领域】
[0001]本发明属于固液分离设备【技术领域】，涉及一种污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置，本发明还涉及利用上述分离装置分离活性炭与酸洗液的方法。
【背景技术】
[0002]城市污泥是城镇污水处理厂污水处理过程的副产品，是一种由有机物质、微生物菌体、无机颗粒等组成的极其复杂的非均质体，其中含有大量各类有机物、病原微生物、重金属及约80%的水分，如果处置不当，极易造成环境的二次污染。
[0003]目前，我国有关污泥处理的问题十分突出。水厂普遍将污水和污泥处理剥离，大量污泥仅经过简单处理或未经处理便直接外排、填埋或堆放，给生态环境带来了极大隐患。
[0004]现有的污泥处理处置有多种方法，但都各有利弊。近年来兴起了利用污泥制备建筑材料、利用污泥提取生物油及利用污泥制备活性炭吸附材料的技术。这些研究成果大部分没有转化为工业化应用，却为人们合理解决污泥污染问题提供了良好的思路。其中，利用污泥制备活性炭是一种非常有发展前景的方法，该方法既可在安全处理污泥的基础上制备出高效的吸附材料——活性炭，又可固定碳素，成为生物炭。但是，在利用污泥制备活性炭工艺中，在活性炭的酸洗工艺完成后，存在活性炭颗粒沉淀和酸洗上清液的分离操作困难及操作危险的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置，在污泥制备活性炭的过程中，可将活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液进行分离，去除活性炭中的杂质。
[0006]本发明的另一目的在于提供利用上述分离装置分离活性炭和酸洗液的方法。
[0007]本发明所采用的第一种技术方案是，污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置，包括有设置于酸洗反应器内的主体装置，主体装置包括有承托盘，承托盘边缘处等距离设置有四个吊环，承托盘的中央垂直设置有排液管，排液管下端的管口与承托盘的盘面之间有间隙，排液管外壁下部的两侧各连接有一个固定柱，固定柱的下端都与承托盘的盘面连接，排液管的上端与酸液管道的一端套接，酸液管道的另一端通过玻璃三通管T分别套接有连接管a，连接管b，连接管a与酸液接收容器连通，连接管b通过玻璃管b与带密封塞的缓冲三角瓶连通，带密封塞的缓冲三角瓶还依次通过玻璃管a、连接管c与微型负压泵连接。
[0008]本发明第一 种技术方案的特点还在于，
[0009]主体装置中承托盘为圆柱体，横截面直径为200mm，高度为20mm ;排液管为空心圆柱管，横截面直径为20mm,高度为200mm,排液管下端的管口与承托盘的盘面之间有5mm间隙；两个固定柱均为圆柱体，横截面直径为20mm,高度为50mm ;四个吊环均是直径为30mm的半圆环，厚度为4mm，四个吊环上都设置有尼龙绳。[0010]酸液管道、连接管a、连接管b及连接管c均为橡胶软管。
[0011]连接管a上设置有第一管道夹，所述连接管b上设置有第二管道夹。
[0012]带密封塞的缓冲三角瓶为带密封塞的5L三角瓶。
[0013]本发明所采用的第二种技术方案是，污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置分离活性炭与酸洗液的方法，具体按照以下步骤实施:
[0014]步骤1、分别称取污泥和氯化锌，配置氯化锌溶液，利用氯化锌溶液活化污泥，制备出活性炭颗粒；
[0015]步骤2、配置酸洗液，在酸洗反应器内，将经步骤I得到的活性炭颗粒用酸洗液进行酸洗，得到去除杂质的活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液；
[0016]步骤3、利用污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置将经步骤2中得到的不含杂质的活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液进行分离，得到不含杂质的活性炭颗粒。
[0017]本发明第二种技术方案的特点还在于，
[0018]步骤I具体按照以下步骤实施:
[0019]步骤1.1、将污泥置于阳光下晾晒6?8天，再将晾晒后的污泥置于95°C?105°C烘箱中烘干，将烘干后的污泥进行破碎和碾磨，得到污泥颗粒；
[0020]分别称取氯化锌和去离子水，将氯化锌与去离子水混合，配置成浓度为2.5mol/L?3.5mol/L氯化锌溶液；
[0021]步骤1.2、将步骤 1.1中的污泥颗粒倒入与氯化锌溶液中浸泡6h?8h，污泥颗粒与氯化锌溶液的质量比为1:1?2 ;
[0022]步骤1.3、将经步骤1.2处理后的污泥颗粒捞取出来，放置于400°C?500°C的马弗炉内在隔绝空气条件下加热25min?35min,得到活性炭颗粒。
[0023]述步骤2具体按照以下步骤实施:
[0024]步骤2.1、配置酸洗液，将步骤I中得到的活性炭颗粒与酸洗液按质量比为1:1.5?3混合后倒入酸洗反应器内，搅拌8min?12min ；
[0025]步骤2.2、酸洗反应器内的活性炭颗粒与酸洗液经步骤2.1处理后，静置50min?70min,形成不含杂质的活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液。
[0026]步骤2中的酸洗液为体积百分比浓度为25%?35%的稀盐酸溶液。
[0027]步骤3具体按照以下步骤实施:
[0028]步骤3.1、将酸液接收容器和带密封塞的缓冲三角瓶放置在低于酸洗反应器内活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液分离界面S下不少于200mm处；
[0029]步骤3.2、将主体装置放置于酸洗反应器内，承托盘的底部位于活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液分离界面S上，关闭第一管道夹和第二管道夹；
[0030]步骤3.3、保持第一管道夹关闭，打开第二管道夹和微型负压泵，15s?25s后，带密封塞的缓冲三角瓶中会接收到少量酸洗上清液，立即关闭微型负压泵，再关闭第二管道夹，酸液管道中充满了酸洗上清液；
[0031]步骤3.4、打开第一管道夹，酸洗反应器中的酸洗上清液随着酸液管道不断流入酸液接收容器中，直至酸洗反应器中的酸洗上清液完全排出，得到不含杂质的活性炭颗粒。
[0032]本发明的有益效果在于:
[0033](I)本发明的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置结构简单、易于操作和控制、制作成本低廉；
[0034](2)本发明的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置可用于污泥制备活性炭工艺中的酸洗过程中，不仅能辅助去除活性炭中含有的杂质还能够将活性炭从酸洗上清液中分离出来，得到纯净的活性炭，是污泥制备活性炭工艺中不可缺少的设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是本发明的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置的整体安装结构图；
[0036]图2是本发明的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置的主体装置的主视结构图；
[0037]图3是本发明的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置的主体装置的俯视结构图。
[0038]图中，1.承托盘，2.排液管，3.固定柱，4.吊环，5.主体装置，6.酸洗反应器，7.酸液管道，8.酸液接收容器，9.带密封塞的缓冲三角瓶，10.微型负压泵，11.玻璃管a，12.玻璃管b，13.连接管a，14.连接管b，15.连接管c，T.玻璃三通管，K1.第一管道夹，K2.第二管道夹，S.活性炭颗粒与酸洗上清液分离的界面。
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0040]本发明的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置，其结构如图1所示，包括有设置于酸洗反应器6内的主体装置5，如图2所示，主体装置5包括有承托盘1，承托盘I边缘处等距离设置有四个吊环4，承托盘`I的中央垂直设置有排液管2，排液管2的下端口与承托盘I的盘面之间有间隙，排液管2外壁下部的两侧各连接有一个固定柱3，固定柱3的下端都与承托盘I连接，排液管2的上端与酸液管道7的一端套接，如图3所示，酸液管道7的另一端通过玻璃三通管T分别套接有连接管al3，连接管bl4，连接管al3与酸液接收容器8连通，连接管bl4通过玻璃管bl2与带密封塞的缓冲三角瓶9连通，带密封塞的缓冲三角瓶9还依次通过玻璃管all、连接管cl5与微型负压泵10连接。
[0041]其中，承托盘I为圆柱体，横截面直径为200mm，高度为20mm ;排液管2为空心圆柱管，横截面直径为20mm，高度为200mm，排液管2由两根固定柱3固定在承托盘I的中心位置，排液管2下端的管口与承托盘I的盘面之间有5mm间隙；两个固定柱3均为横截面直径为20mm,高度为50mm的圆柱体,两个固定柱3的下端与承托盘I固定连接在一起，两根固定柱3还与排液管2外壁相连，用以把排液管2固定在承托盘I上。
[0042]四个吊环4均是直径为30mm的半圆环，厚度为4mm，四个吊环4上都设置有尼龙绳，四个吊环4均匀固定在承托盘I的外缘上，四个吊环4通过尼龙绳可以升降主体装置5。
[0043]酸液管道7、连接管al3、连接管bl4及连接管cl5均为橡胶软管,酸液管道7的一端套在主体装置5的排液管2上端，酸液管道7的另一端套在玻璃三通管T的一个支管上；玻璃三通管T的其余两个支管还分别连接有连接管al3及连接管bl4，连接管al3通向酸液接收容器8 (酸液接收容器8的容积大小依据将要接受的酸液量确定)，连接管bl4通向带密封塞的缓冲三角瓶9，与酸液接收容器8连接的连接管al3上设置有第一管道夹K1,与带密封塞的缓冲三角瓶9连接的连接管bl4上设置有第二管道夹K2，可以控制不同方向连接管的开关。
[0044]此外，带密封塞的缓冲三角瓶9型号为带密封塞的5L三角瓶，其密封塞上插有玻璃管all和玻璃管bl2，玻璃管bl2与连接管bl4相连，玻璃管all通过连接管cl5与微型负压泵10相连，微型负压泵10排气速率为5L/min。
[0045]利用本发明的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置进行活性炭与酸洗液的分离方法，具体按照以下步骤实施:
[0046]步骤1、分别称取污泥和氯化锌，配置氯化锌溶液，利用氯化锌活化污泥，制备出活性炭颗粒:
[0047]步骤1.1、将污泥置于阳光下晾晒6?8天，再将晾晒后的污泥置于95°C?105°C烘箱中烘干，将烘干后的污泥进行破碎和碾磨，得到污泥颗粒；
[0048]分别称取氯化锌和去离子水，将氯化锌与去离子水混合，配置成浓度为2.5mol/L?3.5mol/L氯化锌溶液；
[0049]步骤1.2、将步骤1.1中的污泥颗粒倒入与氯化锌溶液中浸泡6h?8h，污泥颗粒与氯化锌溶液的质量 比为1:1?2 ;
[0050]步骤1.3、将经步骤1.2处理后的污泥颗粒捞取出来，放置于400°C?500°C的马弗炉内在隔绝空气条件下(即无氧条件下)加热25min?35min，污泥颗粒发生热分解，即通过的高温使污泥炭化产生焦炭，得到活性炭颗粒，此时得到的活性炭颗粒中含有大量的无机物及其他杂质。
[0051 ] 步骤2、配置酸洗液，在酸洗反应器6内，将经步骤I得到的活性炭颗粒用酸洗液进行酸洗，得到去除杂质的活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液:
[0052]经步骤I热解后得到的活性炭颗粒还需要进行酸洗才能除去其中的无机物及其他杂质；
[0053]步骤2.1、配置酸洗液，将步骤I中得到的活性炭颗粒与酸洗液按质量比为1:
1.5?3混合后倒入酸洗反应器6内，搅拌8min?12min,使得活性炭颗粒与酸洗液充分接触反应；
[0054]酸洗液为体积百分比浓度为25%?35%的稀盐酸溶液；
[0055]步骤2.2、酸洗反应器6内的活性炭颗粒与酸洗液经步骤2.1处理后，静置50min?70min,形成不含杂质的活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液,活性炭颗粒与酸洗上清液分离的界面为S。
[0056]步骤3、利用本发明的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置将步骤2中得到的活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液进行分离，得到不含杂质的活性炭颗粒:
[0057]使用本发明的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置进行分离前，需要检查各组件的连接是否正确，酸液管道7、连接管al3、连接管bl4及带密封塞的缓冲三角瓶9的密封塞是否漏气漏水，第一管道夹K1和第二管道夹K2能否有效打开与关闭，微型负压泵10的运转是否正常，整个过程可用自来水进行测试；
[0058]步骤3.1、将酸液接收容器8和带密封塞的缓冲三角瓶9放置在低于酸洗反应器6内活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液分离界面S下不少于200mm处；
[0059]步骤3.2、将主体装置5放置于酸洗反应器6内，承托盘I的底部位于不含杂质的活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液分离界面S上，关闭第一管道夹K1和第二管道夹K2 ；
[0060]承托盘I主要借助四个吊环4上的尼龙绳降至固定在酸洗反应器6内的活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液分离界面S上，尼龙绳的上端可固定在外搭的架子上，保持承托盘I稳定的处于活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液分离界面S2上即可；
[0061 ] 步骤3.3、保持第一管道夹K1关闭，打开第二管道夹K2和微型负压泵10，15s?25s后，酸液管道7内形成管内负压，缓冲三角瓶9中会接收到少量酸洗上清液，立即关闭微型负压泵10，再关闭第二管道夹K2，酸液管道7中充满了酸洗上清液；
[0062]步骤3.4、打开第一管道夹K1，酸洗反应器6中的酸洗上清液会由于虹吸现象随着酸液管道7不断流入酸液接收容器8中，直至酸洗反应器6中的酸洗上清液完全排出，得到不含杂质的活性 炭颗粒。
【权利要求】
1.污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置，其特征在于，包括有设置于酸洗反应器(6 )内的主体装置(5 )，所述主体装置(5 )包括有承托盘(I)，所述承托盘(I)边缘处等距离设置有四个吊环(4)，所述承托盘(I)的中央垂直设置有排液管(2)，所述排液管(2)下端的管口与所述承托盘(I)的盘面之间有间隙，所述排液管(2)外壁下部的两侧各连接有一个固定柱(3)，所述固定柱(3)的下端都与所述承托盘(I)的盘面连接，所述排液管(2)的上端与酸液管道(7)的一端套接，所述酸液管道(7)的另一端通过玻璃三通管T分别套接有连接管a (13)，连接管b (14)，所述连接管a (13)与酸液接收容器(8)连通，所述连接管b(14)通过所述玻璃管b (12)与带密封塞的缓冲三角瓶(9)连通，所述带密封塞的缓冲三角瓶(9)还依次通过玻璃管a (11)、连接管c (15)与微型负压泵(10)连接。
2.根据权利要求1所述的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置，其特征在于，所述主体装置(5)中承托盘(I)为圆柱体，横截面直径为200mm，高度为20mm; 所述排液管(2)为空心圆柱管，横截面直径为20mm，高度为200mm，所述排液管(2)下端的管口与所述承托盘(I)的盘面之间有5mm间隙； 所述两个固定柱(3)均为圆柱体，横截面直径为20mm，高度为50mm ； 所述四个吊环(4)均是直径为30mm的半圆环，厚度为4mm，所述四个吊环(4)上都设置有尼龙绳。
3.根据权利要求1所述的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置，其特征在于，所述酸液管道(7)、连接管a (13)、连接管b (14)及连接管c (15)均为橡胶软管。
4.根据权利要求1或3所述的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置，其特征在于，所述连接管a (13)上设置有第一管道夹(K1),所述连接管b (14)上设置有第二管道夹(K2)。
5.根据权利要求1所述的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置，其特征在于，所述带密封塞的缓冲三角瓶(9)为带密封塞的5L三角瓶。
6.污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置分离活性炭与酸洗液的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施: 步骤1、分别称取污泥和氯化锌，配置氯化锌溶液，利用氯化锌溶液活化污泥，制备出活性炭颗粒； 步骤2、配置酸洗液，在酸洗反应器(6)内，将经步骤I得到的活性炭颗粒用酸洗液进行酸洗，得到去除杂质的活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液； 步骤3、利用污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置将经步骤2中得到的不含杂质的活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液进行分离，得到不含杂质的活性炭颗粒。
7.根据权利要求6所述的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置分离活性炭与酸洗液的方法，其特征在于，所述步骤I具体按照以下步骤实施: 步骤1.1、将污泥置于阳光下晾晒6?8天，再将晾晒后的污泥置于95°C?105°C烘箱中烘干，将烘干后的污泥进行破碎和碾磨，得到污泥颗粒； 分别称取氯化锌和去离子水，将氯化锌与去离子水混合，配置成浓度为2.5mol/L?.3.5mol/L氯化锌溶液； 步骤1.2、将步骤1.1中的污泥颗粒倒入与氯化锌溶液中浸泡6h?8h，污泥颗粒与氯化锌溶液的质量比为1:1?2 ;步骤1.3、将经步骤1.2处理后的污泥颗粒捞取出来，放置于400°C?500°C的马弗炉内在隔绝空气条件下加热25min?35min,得到活性炭颗粒。
8.根据权利要求6所述的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置分离活性炭与酸洗液的方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下步骤实施: 步骤2.1、配置酸洗液，将步骤I中得到的活性炭颗粒与酸洗液按质量比为1:1.5?3混合后倒入酸洗反应器(6)内，搅拌8min?12min ； 步骤2.2、酸洗反应器(6)内的活性炭颗粒与酸洗液经步骤2.1处理后，静置50min?70min,形成不含杂质的活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液。
9.根据权利要求8所述的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置分离活性炭与酸洗液的方法，其特征在于，所述步骤2中的酸洗液为体积百分比浓度为25%?35%的稀盐酸溶液。
10.根据权利要求6所述的污泥制备活性炭中活性炭与酸洗液的分离装置分离活性炭与酸洗液的方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下步骤实施: 步骤3.1、将酸液接收容器(8)和带密封塞的缓冲三角瓶(9)放置在低于酸洗反应器(6)内活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液分离界面(S)下不少于200mm处； 步骤3.2、将主体装置(5)放置于酸洗反应器(6)内，承托盘(I)的底部位于活性炭颗粒沉淀与酸洗上清液分离界面(S)上，关闭第一管道夹(K1)和第二管道夹(K2)； 步骤3.3、保持第一管道夹(K1)关闭，打开第二管道夹(K2)和微型负压泵(10)，15s?25s后，带密封塞的缓冲三角瓶(9)中会接收到少量酸洗上清液，立即关闭微型负压泵`(10)，再关闭第二管道夹(K2),酸液管道(7)中充满了酸洗上清液； 步骤3.4、打开第一管道夹(K1),酸洗反应器(6)中的酸洗上清液随着酸液管道(7)不断流入酸液接收容器(8)中，直至酸洗反应器(6)中的酸洗上清液完全排出，得到不含杂质的活性炭颗粒。
【文档编号】C01B31/12GK103435038SQ201310360244
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】孙先锋, 周秋丹, 邵瑞华, 房平 申请人:西安工程大学