[发明专利]集有机污染物吸附、生物降解、除重金属功能于一体的活性炭净化反应器、设计方法及应用

说明书

本发明公开一种集有机污染物吸附、生物降解、去除重金属功能于一体的活性炭(AC)净化反应器的设计和应用，其中活性炭反应器中的活性炭由新炭、BAC(O₃‑GAC)工艺废弃的(使用过的)活性炭(SBAC)组成。该活性炭净化反应器应用于水处理或空气净化。本发明反应器兼具新炭的吸附功能、生物活性炭的生物降解功能以及使用过的活性炭的去除重金属功能；获得了再次延长活性炭寿命的有益效果；利用“集有机污染物吸附、生物降解、去除重金属功能于一体的活性炭反应器”进行水处理得以充分考虑水中污染物及活性炭功能充分利用的实际因素，尽而达到同时吸附、生物降解有机物，去除重金属的效果以及节约资源的目的。

技术领域

本发明涉及活性炭净化反应器设计及应用领域，特别涉及一种集有机污染物吸附、生物降解、除重金属功能于一体的活性炭净化反应器的设计及应用。

背景技术

随着饮用水源污染的日益加重以及《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006) 的实施，传统常规工艺难以有效去除形成嗅、味、色度和以COD为表征的有机 化合物，而臭氧－生物炭工艺(O₃/BAC)因集臭氧氧化、吸附、生物降解于一 体，已成为目前国内公认的给水深度处理的主要技术。自GB 5749-2006实施以 来，O₃/BAC技术在我国获得了广泛应用，目前国内采用O₃/BAC工艺的水厂 总处理能力已接近2500万m³/d，约占地表水厂处理能力20％，随着上海、江 苏等地全面推行给水深度处理，其规模将呈继续增加趋势。尤其是以地表水为 水源的净水厂，都面临增加活性炭吸附工艺的迫切需求。

在给水处理厂大规模使用BAC工艺的同时，必将带来废弃活性炭(“危废”)的替换或再生问题，然而，目前对BAC工艺的研究主要集中在吸附、生物降解等机理研究和应用研究方面，而对于BAC中废弃活性炭合理再应用的研究则很少见报道。目前，国内最早一批使用该工艺的给水深度处理厂，正面临这一问题，而针对于水厂用炭所提出的《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》 CJ/T345-2010标准并未对此做出任何规定，因此，也迫切需要修订，即需要对使用过的废弃活性炭指明一条出路：合理再应用或成为“危废”。

本专利申请人作为CJ/T345-2010标准修订的编委于2017年11月份对江苏、上海、浙江等几个有代表性的使用BAC工艺的水厂进行了调研，其中只有极少数水厂进行了活性炭再生回用，其他水厂的废弃活性炭均未得到合理的再利用。无疑，废弃活性炭(被视为“危废”)的随意处置和使用必将引起严重环境问题和二次污染风险，同时也是资源的巨大浪费。

针对这一迫切需要解决的问题，申请人对部分水厂使用过的活性炭样品进行了采样、表征和测试，结果发现与新活性炭相比，废弃的活性炭对重金属具有超强的吸附能力，无疑这为其继续回用于水厂或合理的再应用提供了新的思路，并将为BAC工艺的进一步发展提供理论和技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，为大量废弃活性炭的再应用提供新的思路，提出一种集有机污染物吸附、生物降解、除重金属功能于一体的活性炭净化反应器的设计及应用，即充分利用现有技术的优点，又再一次延长了活性炭的使用寿命，节约资源、物尽其用。

本发明的第一个技术方案是集吸附、生物降解和去除重金属于一体的活性炭净化反应器，反应器内的活性炭由新炭和BAC工艺废弃的活性炭组成 (SBAC)。

新活性炭应符合《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》(CJT 345-2010)标准的要求，BAC工艺废弃的活性炭(SBAC)来自同一水厂或相同水源水质、相同工艺的给水厂。

本发明的第二个技术方案是活性炭净化反应器的设计方法，包括如下步骤：

(1)根据待处理的水源水质选择新活性炭；

(2)选择符合条件的BAC工艺废弃的活性炭(SBAC)；