活性炭处理工业废弃物.docx
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活性炭处理工业废弃物
目录
目录1
1.长兴李氏塑料加工厂塑料废气处理改造方案3
1.1.烟气处理设计条件3
1.2.烟气处理工艺流程4
1.2.1.工艺流程框图4
1.2.2.改造工艺流程4
1.3.工程投资5
2.长兴洪桥福康塑料制品厂塑料废气处理改造方案6
2.1.烟气处理设计条件6
2.2.烟气处理工艺流程7
2.2.1.工艺流程框图7
2.2.2.改造工艺流程7
2.3.工程投资7
3.活性炭在水污染处理中的应用和展望8
3.1.摘要8
3.2.前言8
3.3.活性炭的特点9
3.3.1.活性炭的一般性质9
3.3.2.活性炭的作用机理9
3.4.活性炭在水处理中的应用10
3.4.1.活性炭在饮用水处理中的应用11
3.4.2.活性炭在废水处理过程中的除臭作用12
3.4.3.活性炭在处理印染废水中的脱色能力12
3.5.活性炭吸附与其它水处理技术组合工艺的应用及发展13
3.5.1.高锰酸钾－活性炭组合工艺13
3.5.2.生物活性炭法13
3.5.3.粉末活性炭－活性污泥工艺（PACT）13
3.6.结论13
4.活性炭再生14
4.1.方法14
4.1.1.声波再生法14
4.1.2.化学再生法14
4.1.3.流体再生法15
4.1.4.氧化再生法15
4.1.5.热再生法16
4.1.6.生物再生法16
4.2.活性炭的再生方法17
4.2.1.热再生法17
4.2.2.湿式氧化再生法17
4.2.3.溶剂再生法17
4.2.4.电化学再生法18
5.活性炭再生方法18
5.1.超声波再生法18
5.2.电化学再生法18
5.3.超临界流体再生法19
5.4.溶剂再生法19
5.5.传统活性炭再生19
5.5.1.氧化再生法19
5.5.2.热再生法20
5.5.3.生物再生法20
6.塑料行业有机废气处理方案20
6.1.概述20
1.1设计依据与原则21
1.1.1设计依据21
1.1.2设计原则22
1.2治理要求22
1.2.1设计处理能力22
1.2.2有机污染物治理要求22
1.2.3粉尘排放浓度治理要求23
1.3有害溶剂污染物基本性质23
1.4有害废气污染物的净化方法23
1.5治理方案24
1.5.1治理工艺24
1.5.2净化原理25
1.6主要设备设计参数25
1.6.1排尘离心通风机25
1.6.2除臭机（原有改造）26
1.6.3活性碳吸附器26
1.6.4光催化氧化反应器26
1.6.5出口消声器27
1.7设备材料一览表27
1.8工程布置27
1.9工程报价27
1.10质量保证体系28
1.11附文——废塑料加工行业专项整治战全面打响28
1.长兴李氏塑料加工厂塑料废气处理改造方案
1.1.烟气处理设计条件
李氏塑料加工厂位于长兴县郎山工业园区，是一家专业生产各种塑料粒子的企业。
该企业目前有一组塑料造粒机，生产过程中产生的废气经引风机收集排入活性碳吸附箱内处理排放，现经环保局相关部门监测，发现通过该塔处理的烟气不能达到排放标准，要求业主对现有的处理工艺进行改造，使处理后的废气可以达标排放。
根据业主提供的资料及现场调研的有关情况，确定的废气处理气量及有关参数如下：
（1）加工原材料为废塑料，在加热熔化过程中会产生苯乙烯及一些非甲烷烃类有害物质，不加以处理会对生产工人及厂区周边环境造成一定的危害。
投料方式：
机械、连续，8h连续操作；
（2）其现有一套收集处理设备，但由于效果不够理想，故经我公司相关人员现场查看后提出，在原有的工艺内增加喷淋净化塔的改造方案；
（3）根据上述资料并考虑到生产设备操作的波动性等诸因素。
我公司按原有的设计参数确定该工艺的废气处理量为3000m³/h.
1.2.烟气处理工艺流程
1.2.1.工艺流程框图
1.2.2.改造工艺流程
生产废气经集气管道收集，经增加的喷淋净化塔，由引风机送入活性碳吸附箱内；废气在塔内用含有有机废气去除剂的溶液淋洒，使废气中的有机废气得以去除，经喷淋后的有机废气再经过活性碳吸附箱过滤吸附处理后，便可达标排放；塔内喷淋溶液回到塔内自带的循环水箱内，经反应后由水泵抽至塔内循环使用，循环水箱人工定期清理，吸收液定期更换，以保证废气的处理效率。
1.3.工程投资
单位：
万元
序号
名称
型号或规格
单位
数量
单价
（万元）
总价
（万元）
备注
1
净化塔
Φ1000×4750mm
套
1
2.55
2.55
pp
2
活性碳吸附箱
GT-HXT-4，800×800×1250mm
台
1
1.02
1.02
Q235+防腐
3
引风机
4-68-3.55A/3kw
台
1
0.288
0.288
2900r/min，3000m³/h，1610Pa
4
循环水泵
FP32-25-110/1.1kw
台
1
0.18
0.18
耐酸碱
5
集气管道
Φ250mm/Φ300mm
套
1
0.15
0.15
upvc
6
设备连接管道
Φ400mm
套
1
0.08
0.08
upvc
7
烟囱
Φ400mm×12m
套
1
0.16
0.16
upvc
8
管道支架及其他配件
套
1
0.1
0.1
9
电线及电气控制系统
≤10m
套
1
0.15
0.15
10
合计
4.678
11
制作安装费
合计×10%
0.46
税金
合计×8%
0.37
总造价
大写：
伍万伍仟零捌圆整
5.508
备注：
1.设备控制柜以外的主电源由业主负责。
2.自来水及所用药剂由业主提供。
3.业主应提供设备安装所需场地。
浙江绿色时代环保科技有限公司
2014-03-01
2.长兴洪桥福康塑料制品厂塑料废气处理改造方案
2.1.烟气处理设计条件
长兴洪桥福康塑料制品厂位于长兴县横山工业园区，是一家专业生产各种塑料粒子的企业。
该企业目前有一组塑料造粒机，生产过程中产生的废气经引风机收集排入活性碳吸附箱内处理排放，现经环保局相关部门监测，发现通过该塔处理的烟气不能达到排放标准，要求业主对现有的处理工艺进行改造，使处理后的废气可以达标排放。
根据业主提供的资料及现场调研的有关情况，确定的废气处理气量及有关参数如下：
加工原材料为废塑料，在加热熔化过程中会产生苯乙烯及一些非甲烷烃类有害物质，不加以处理会对生产工人及厂区周边环境造成一定的危害。
1.投料方式：
机械、连续，8h连续操作；
2.其现有一套收集处理设备，但由于效果不够理想，故经我公司相关人员现场查看后提出，在原有的工艺内增加喷淋净化塔的改造方案；
3.根据上述资料并考虑到生产设备操作的波动性等诸因素。
我公司按原有的设计参数确定该工艺的废气处理量为3000m³/h.
2.2.烟气处理工艺流程
2.2.1.工艺流程框图
2.2.2.改造工艺流程
生产废气经集气管道收集，经增加的喷淋净化塔，由引风机送入活性碳吸附箱内；废气在塔内用含有有机废气去除剂的溶液淋洒，使废气中的有机废气得以去除，经喷淋后的有机废气再经过活性碳吸附箱过滤吸附处理后，便可达标排放；塔内喷淋溶液回到塔内自带的循环水箱内，经反应后由水泵抽至塔内循环使用，循环水箱人工定期清理，吸收液定期更换，以保证废气的处理效率。
2.3.
工程投资
单位：
万元
序号
名称
型号或规格
单位
数量
单价（万元）
总价（万元）
备注
1
喷淋净化塔
GT-SWX-4
Φ800×3850mm
套
1
2.155
2.155
PP材质（此报价除去了塔内喷咀和填料价格0.095万元）
2
循环水泵
FP32-25-110
台
1
/
/
3
风机
4-68-3.55A
台
1
/
/
4
管道支架、其他配件、电线及电气控制系统
套
1
0.18
0.18
pp
5
合计
2.335
6
制作安装费
合计×12%
0.28
7
税金
合计×8%
0.186
8
总造价
大写：
贰万捌仟零壹拾圆整
2.801
备注：
1.设备控制柜以外的主电源由业主负责。
2.自来水及所用药剂由业主提供。
3.业主应提供设备安装所需场地。
浙江绿色时代环保科技有限公司
2014-01-07
3.活性炭在水污染处理中的应用和展望
3.1.摘要
由于活性炭表面能大，来源广，价格便宜，是普遍用到的吸附材料，基于这些优点，活性炭吸附工艺也成为目前去除水中有机物的首选工艺。
本文讲述了活性炭作为固体吸附剂的性质，同时也介绍了活性炭在水污染处理中的应用和展望。
关键词：
活性炭，吸附，表面能
3.2.前言
任何表面都有自发降低表面能的倾向，由于固体表面难于收缩，所以只能靠降低界面张力的办法来降低界面张力的方法来降低表面能，这也就是固体表面能产生吸附作用的根本原因。
由于活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，对水中溶解的有机物，如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，而且对用生物法及其他方法难以去除的有机物，如色度、异臭、表面活性物质、除草剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成的有机化合物都有较好的去除效果，因此活性炭吸附技术在水处理中已得到广泛应用。
3.3.活性炭的特点
活性炭是一种多孔性含炭物质，具有发达的微孔构造合巨大的比表面积。
它包括许多种具有吸附能力的碳基物质，能够将许多化学物质吸附在其表面上。
活性炭最初用于制糖业，后来广泛用于去除污水中的有机物合某些无机物。
3.3.1.活性炭的一般性质
活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，密度比水小，是多孔的疏水性吸附剂。
3.3.2.活性炭的作用机理
活性炭产生吸附的主要原因是固体表面上的原子力场不饱和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。
固体从溶液中吸附溶质分子后，溶液的浓度将降低，而被吸附的分子将在固体表面上浓聚。
活性炭在制造过程中，其挥发性有机物被去除，晶格间生成了空隙，形成许多不同形状、不同大小的细孔。
通常活性炭颗粒中的孔隙占颗粒总体积的70%～80%。
这些孔隙形状多样，孔径分布范围很广，细孔壁的总表面积即比表面积一般高达500～1700平方米/克。
这就是为什么活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。
活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关，而且还与活性炭的表面化学性质有关。
活性炭本身是非极性的，其含量及电荷随原料组成、活化条件不同而异，低温活化（<500℃）的碳可以生成表面酸性氧化物，水解后可以放出H+。
由于活性炭表面有微弱的极性使其他极性溶质竞争活性炭表面的活性位置，导致非极性溶质吸附量的降低，而对水中某些金属离子交换吸附或络合反应，提高了活性炭对金属离子的吸附效果。
总之，在吸附过程中，真正决定吸附能力的是微孔结构。
全部比表面几乎都是微孔构成的。
粗孔和过渡孔分别起着粗、细吸附通道作用，它们的存在和分布在相当程度上影响了吸附和脱附速率。
此外，活性炭吸附性质还受活性炭表面化学性质影响。
3.4.活性炭在水处理中的应用
活性炭吸附工艺是目前去除水中有机物的首选工艺。
由于原料来源丰富，表面积大，对色、嗅、味及其他有机物有良好的去除率。
活性炭在水处理过程中的应用日益广泛。
其中粉末活性炭，对除去水中藻细胞分泌物产生的低分子量DOC尤为有效，并能有效地去除水中的微囊藻毒素，在经典的慢砂滤池后加上一个活性炭滤池可除去引起水臭味的有机物，如：
土臭味素及2-甲基异冰片（MIB），有效地降低出水的臭味。
但活性炭对危害较大的卤代烃的吸附效果不太好，而且活性炭吸附后的再生问题一直难以得到满意的解决。
目前，正在开发新型吸附材料如活性炭纤维、多孔合成树脂等。
3.4.1.活性炭在饮用水处理中的应用
以颗粒活性炭为滤料的快速生物滤池通常用作第二级过滤，通过生长在颗粒活性炭表面细菌的活动，除去水中的BOM。
这一处理过程又称二级生物活性炭过滤。
有文献报道了这一过程的有效性。
为减少费用及便于在水厂中推广，人们提出了“第一级砂——生物活性炭双层滤池”的构想。
应用生物滤池去除水中BOM有以下优点：
（1）减少了细菌在供水系统中生长所需的营养物质，可有效控制细菌的繁殖；
（2）减少了与消毒剂反应的有机物的量，进而减少了饮水处理所需的消毒剂的用量及稳定了出厂水剩余消毒剂的含量；
（3）通过去除一些消毒副产物的有机前体物，减少了水厂水中消毒副产物的含量；
（4）将有机物转化为无机终产物；
（5）老化脱落的生物膜残渣较化学沉淀污泥易处理；
（6）生物处理法费用较活性炭吸附法低。
3.4.2.活性炭在废水处理过程中的除臭作用
活性炭吸附柱可以去除许多恶臭物质。
如乙醛、吲哚等恶臭成分是通过物理吸附而去除的，H2S和硫醇等则是在活性炭表面进行氧化反应而进一步吸附去除的。
活性炭对硫化氢以及含硫化合物的去除比较理想，单对氨或含氮化合物的去除并不理想。
活性炭在达到饱和之前，其对恶臭物质的去除率是保持相对稳定且其受气体负荷变化的冲击影响比较小，因此适应性比较广泛，但是吸附剂不便频繁再生，因而对被吸附气体的浓度要求不能太高。
3.4.3.活性炭在处理印染废水中的脱色能力
利用活性炭吸附作用处理成分复杂的染料生产废水，具有良好的效果：
（1）厌氧预处理的出水经混凝沉淀后，COD去除率为83%左右，脱色率达到99.3%，为后续的吸附创造了良好的条件。
（2）活性炭具有良好的吸附性能，本工艺的最佳吸附条件：
pH=4，粉末活性炭用量为20g/L，吸附过程中需要搅拌，吸附时间为40min，吸附后出水的CODCr为150mg/L以下，达到了国家排放标准。
（3）用碱法洗脱和Fenton试剂氧化这两种再生方法均可较好地恢复活性炭的吸附性能。
对再生后的活性炭进行吸附，CODCr去除率仍可达77%以上，脱色率可达97%以上。
3.5.活性炭吸附与其它水处理技术组合工艺的应用及发展
3.5.1.高锰酸钾－活性炭组合工艺
我国的一些水厂，在微污染水源处理中采用高锰酸钾－活性炭联用组合工艺，对降解有机物，提高去除嗅、色能力，效果显著。
同时这种组合工艺，对浊度降低，矾耗的节约也较显著。
3.5.2.生物活性炭法
生物活性炭法是在活性炭吸附技术的基础上发展起来的一种水处理技术。
生物活性炭法是将活性炭作为生物膜载体，利用活性炭的吸附作用和生物膜的降解作用，去除水中的污染物的一种新方法。
3.5.3.粉末活性炭－活性污泥工艺（PACT）
该法即将粉末活性炭投加到活性污泥曝气池中，形成生物活性炭，利用吸附、降解协同作用去除有机污染物。
由于生物活性炭固有的机理，可以去除活性污泥法难以去除的有机物，提高活性污泥的去除效率。
另一方面，活性污泥具有稳定、良好的压密性，从而克服了污泥膨胀。
因其在经济和处理效率方面的优势，已广泛地应用于工业废水处理中。
3.6.结论
基于活性炭来源广泛、表面能大、吸附能力强、容易循环利用等众多优点，活性炭吸附技术在污水处理方面已得到很好的发展，并在众多方面得到广泛的应用。
随着人们对它的进一步深入的研究，活性炭将会在各方面有更广阔的发展和应用空间。
4.活性炭再生
活性炭再生法，活性炭再生是吸附饱满的活性炭通过一定条件处理后再次活化。
活性炭在环境保护，工业与民用方面己被大量使用，并且取得了相当的成效，然而活性炭在吸附饱和被更换后，使用上海正海活性炭吸附是一个物理过程，因此还可以采用高温蒸汽将使用过的活性炭内之杂质进行脱附，并使其恢复原有之活性，以达到重复使用的目的，具有明显的经济效益。
再生后的活性炭其用途仍可连续重复使用及再生。
活性炭再生是吸附饱满的活性炭通过一定条件处理后再次活化。
4.1.方法
4.1.1.声波再生法
活性炭超声波再生法在活性炭的吸附表面上施加能量，使被吸附物质得到足以脱离吸附表面，重新回到溶液中去。
超声再生的最大特点是只在局部施加能量，而不需将大量的水溶液和活性炭加热，因而施加的能量很小。
4.1.2.化学再生法
电化学再生法是将活性炭填充在两个主电极之间，在电解液中，加以直流电场，活性炭在电场作用下极化，一端成阳极，另一端呈阴极，形成微电解槽，在活性炭的阴极部位和阳极部位可分别发生还原反应和氧化反应，吸附在活性炭上的污染物大部分因此而分解，小部分因电泳力作用发生脱附。
电化学法的特点是能耗低，其处理对象所受局限性较小，工艺完善，可避免二次污染。
4.1.3.流体再生法
超临界流体再生法在CO2的临界点附近，对氨基苯磺酸而言，CO2超临界流体法再生的最佳温度为308K，当温度超过308K时，再生不受影响;当流速大于1.47×10-4m/s时，流速不影响再生;用HCl溶液处理后，会使活性炭再生效果明显改善。
对苯而言，再生效率在低压下随温度的下降而降低;在16.0MPa压力时的最佳再生温度为318K;在实验流速下，再生效率会随流速加快而提高。
超临界流体再生法特点是再生效率的变化很大;对未被烘干的活性炭，则需要延长其再生时间。
4.1.4.氧化再生法
在高温高压的条件下，（一般温度230℃）用氧气或空气作为氧化剂，将处于液相状态下活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子的一种处理方法，称为湿式氧化再生法。
实验获得的活性炭最佳再生条件为:
再生温度230℃，再生时间1h，充氧pO20.6MPa，加炭量15g，加水量300mL。
再生效率达到（45±5）%，经5次循环再生，其再生效率仅下降3%。
活性炭表面微孔的部分氧化是再生效率下降的主要原因。
4.1.5.热再生法
热再生法分为干燥、高温炭化及活化三个阶段。
在干燥阶段，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、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。
4.1.6.生物再生法
生物再生法是利用经驯化过的细菌，解析活性炭上吸附的有机物，并进一步消化分解成H2O和CO2的过程。
生物再生法与污水处理中的生物法相类似，也有好氧法与厌氧法之分。
由于活性炭本身的孔径很小，有的只有几纳米，微生物不能进入这样的孔隙，通常认为在再生过程中会发生细胞自溶现象，即细胞酶流至胞外，而活性炭对酶有吸附作用，因此在炭表面形成酶促中心，从而促进污染物分解，达到再生的目的。
生物法简单易行，投资和运行费用较低，但所需时间较长，受水质和温度的影响很大。
4.2.活性炭的再生方法
4.2.1.热再生法
活性炭高温热再生方法是通过加热对活性炭滤料进行热处理，使活性炭吸附的有机物在高温下炭化分解，最终成为气体逸出，从而使活性炭得到再生。
高温热再生在除去炭吸附的有机物的同时，还可以除去沉积在炭表面的无机盐，而且使炭的新微孔生成，使炭的活性得到根本的恢复。
4.2.2.湿式氧化再生法
湿式氧化技术要在高温高压的条件下进行，再生条件一般为200-250℃，3-7MPa，再生时间大多在60min以内。
该技术具有投资少、能耗低、工艺操作简单、再生相对效率高、活性炭损失率低、过程无二次污染、对吸附性能影响小等特点，但该技术通常用于再生粉末活性炭，适宜处理毒性高，生物难降解的吸附质。
温度和压力须根据吸附质的特性而定，因为这直接影响炭的吸附性能恢复率和炭的损耗。
这种方法的再生系统附属设施多，操作较麻烦。
4.2.3.溶剂再生法
溶剂再生法是利用活性炭、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系，通过改变温度、溶剂的pH值等条件，打破吸附平衡，将吸附质从活性炭上脱附下来。
4.2.4.电化学再生法
电化学再生法是一种正在研究的新型活性炭再生技术。
该方法将活性炭填充在2个主电极之间，在电解液中，加以直流电场，活性炭在电场作用下极化，一端成阳性，另一端呈阴性，形成微电解槽，在活性炭的阴极部位和阳极部位可分别发生还原反应和氧化反应，吸附在活性炭上的有机物大部分因此而分解，小部分因电泳力的作用发生脱附。
活性炭再生
5.活性炭再生方法
5.1.超声波再生法
活性炭超声波再生法在活性炭的吸附表面上施加能量,使被吸附物质得到足以脱离吸附表面,重新回到溶液中去。
超声再生的最大特点是只在局部施加能量,而不需将大量的水溶液和活性炭加热,因而施加的能量很小。
5.2.电化学再生法
电化学再生法是将活性炭填充在两个主电极之间,在电解液中,加以直流电场,活性炭在电场作用下极化,一端成阳极,另一端呈阴极,形成微电解槽,在活性炭的阴极部位和阳极部位可分别发生还原反应和氧化反应,吸附在活性炭上的污染物大部分因此而分解,小部分因电泳力作用发生脱附。
电化学法的特点是能耗低,其处理对象所受局限性较小,工艺完善,可避免二次污染。
5.3.超临界流体再生法
超临界流体再生法在CO2的临界点附近,对氨基苯磺酸而言,CO2超临界流体法再生的最佳温度为308K,当温度超过308K时,再生不受影响;当流速大于1.47×10-4m/s时,流速不影响再生;用HCl溶液处理后,会使活性炭再生效果明显改善。
对苯而言,再生效率在低压下随温度的下降而降低;在16.0MPa压力时的最佳再生温度为318K;在实验流速下,再生效率会随流速加快而提高。
超临界流体再生法特点是再生效率的变化很大;对未被烘干的活性炭,则需要延长其再生时间。
5.4.溶剂再生法
溶剂再生法是利用活性炭、溶剂与被吸附质三者之间的相平衡关系,通过改变温度、溶剂的pH值等条件,打破吸附平衡,将吸附质从活性炭上脱附下来。
5.5.传统活性炭再生
5.5.1.氧化再生法
全称就是湿式氧化再生法，就是在高温高压的条件下,（一般温度230°C）用氧气或空气作为氧化剂,将处于液相状态下活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子处理。
5.5.2.热再生法
热再生法分为干燥、高温炭化及活化三个阶段。
在干燥阶段,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°C,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、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。
5.5.3.生物再生法
生物再生法是利用经驯化过的细菌,解析活性炭上吸附的有机物,并进一步消化分解成H2O和CO2的过程。
传统的活性炭再生技术有三个缺点：
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。
6.塑料行业有机废气处理方案
6.1.概述
随着社会经济的发展，人们的环保意识越来越强，各级环保部门对污染排放的限制也越来越严格。
如何取得经济效益与环境的和谐统一是人类面
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