王 永 傅偉松 樓吉鋒 戴火鋒 陳 波

(浙江迪邦化工有限公司，312369 浙江紹興)

0 引 言

染料及染料中間體生產(chǎn)過(guò)程中，一般會(huì)產(chǎn)生一種富含酸或鹽的廢水，此類廢水中污染物因子化學(xué)結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，且可生化性較差，屬于高濃度、高色度、高鹽分有機(jī)廢水[1]。關(guān)于此類廢水的處理，一般通過(guò)中和、脫色、濃縮的方式，制備符合產(chǎn)品質(zhì)量要求的無(wú)機(jī)鹽，冷凝水再回用于生產(chǎn)[2]?；钚蕴烤哂芯薮蟮谋缺砻娣e，能有效去除色度、異味，被廣泛運(yùn)用于污水處理[3-5]，其中煤質(zhì)顆?；钚蕴烤哂锌鼓p、阻力小、易分離的特點(diǎn)[6]，其產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)活性炭總產(chǎn)量的一半[7-9]。然而，活性炭吸附一段時(shí)間就會(huì)達(dá)到飽和，最終成為無(wú)吸附能力的飽和活性炭[10-11]，飽和活性炭的處理方式一般有兩種：一是將其焚燒、固化后填埋，這樣不僅造成土壤污染，同時(shí)增加處理成本[12]；二是對(duì)其脫附再生，實(shí)現(xiàn)活性炭的循環(huán)利用，節(jié)省原煤量[13]。熱再生法是目前應(yīng)用最多、有機(jī)物分解最徹底的活性炭再生方法，一般是通過(guò)外加熱源的方式，在不破壞活性炭?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，將活性炭中吸附的有機(jī)物徹底分解為CO2和H2O的過(guò)程[14]。目前，常見的活性炭生產(chǎn)及熱再生裝置有多膛爐、流動(dòng)層爐、回轉(zhuǎn)爐等[15-16]，但由于投資成本高、分離回收難、安全性要求高、再生工藝不確定，以上設(shè)備在活性炭再生領(lǐng)域應(yīng)用的案例在國(guó)內(nèi)鮮有報(bào)道。萬(wàn)月亮等[17]以自制密封罐作為再生設(shè)備對(duì)活性炭進(jìn)行再生，確定溫度800 ℃、保溫時(shí)間60 min作為吸附有機(jī)氣體飽和活性炭熱再生條件；解煒等[18]以實(shí)驗(yàn)室回轉(zhuǎn)爐作為對(duì)照，以中試用多膛爐作為水處理用活性炭再生設(shè)備對(duì)飽和活性炭進(jìn)行再生，證實(shí)多膛爐的再生效果優(yōu)于實(shí)驗(yàn)室回轉(zhuǎn)爐的再生效果。盡管前人在水處理用飽和活性炭熱再生方面進(jìn)行了大量的研究，但一般停留在實(shí)驗(yàn)室或中試階段，且活性炭吸附的有機(jī)成分相對(duì)單一，再生方式多以電加熱為主，并不能反映工業(yè)實(shí)際，對(duì)于企業(yè)比較關(guān)注的再生成本問(wèn)題更是鮮有提及。針對(duì)前人研究的不足，本研究以染料行業(yè)的染料及染料中間體生產(chǎn)的廢水作為試驗(yàn)用水，以煤質(zhì)顆?；钚蕴孔鳛樵囼?yàn)用炭，以最大再生量30 t/d的工業(yè)級(jí)多膛爐作為再生設(shè)備，以表征活性炭再生指標(biāo)的再生吸附性能、再生質(zhì)量損失、顆粒強(qiáng)度[19]等參數(shù)作為再生炭評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)備工藝參數(shù)，以期為飽和顆粒活性炭熱再生的工業(yè)化應(yīng)用研究提供數(shù)據(jù)和參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料

1.1.1 試劑

實(shí)驗(yàn)試劑主要有氨水(工業(yè)級(jí)，西隴科學(xué)股份有限公司)，濃硫酸、濃鹽酸(分析純，浙江三鷹化學(xué)試劑有限公司)，碘化鉀、磷酸二氫鉀、硫代硫酸鈉(分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，五水合硫酸銅、十二水合磷酸氫二鈉(分析純，西隴科學(xué)股份有限公司)，重鉻酸鉀(分析純，上海潤(rùn)捷化學(xué)試劑有限公司)，亞甲基藍(lán)(分析純，廣東翁江化學(xué)試劑有限公司)，碘(分析純，無(wú)錫市亞泰聯(lián)合化工有限公司)，可溶性淀粉(分析純，天津市恒興化學(xué)試劑有限公司)，氯鉑酸鉀(分析純，上海埃彼化學(xué)試劑有限公司)，氯化鈷(分析純，福晨天津化學(xué)試劑有限公司)；其余試劑均為分析純或試劑純。

1.1.2 煤質(zhì)顆?；钚蕴?/p>

煤質(zhì)顆?；钚蕴抠?gòu)自新疆能源(集團(tuán))有限責(zé)任公司，2.36 mm～0.600 mm，活性炭樣品的水分、灰分、碘吸附值、亞甲基藍(lán)吸附值、強(qiáng)度等指標(biāo)依據(jù)GB/T 7702-2008《煤質(zhì)顆?；钚蕴吭囼?yàn)方法》進(jìn)行測(cè)定。碘吸附值為在吸附等溫線上，剩余濃度為0.02 mol/L時(shí)每克活性炭的吸附碘量。亞甲基藍(lán)吸附值為在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，活性炭與亞甲基藍(lán)溶液充分吸附后，亞甲基藍(lán)溶液剩余濃度達(dá)到規(guī)定范圍時(shí)，每克活性炭吸附亞甲基藍(lán)的毫克數(shù)。水分和灰分均是基于新疆能源公司出廠時(shí)的新鮮活性炭作為測(cè)定基準(zhǔn)。具體結(jié)果見表1。

1.1.3 試驗(yàn)廢水

浙江迪邦化工有限公司分散染料生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的富含硫酸或鹽酸的母液或洗滌水。

1.1.4 儀器

實(shí)驗(yàn)儀器主要有電熱恒溫干燥箱(上海瑯玕實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)、FA1204B電子天平(上海精科天美科學(xué)儀器有限公司)、HH-1數(shù)顯恒溫水浴鍋(上海梅香儀器有限公司)、L6S紫外-可見分光光度計(jì)(上海精科儀器有限公司)、馬弗爐(上海東星建材試驗(yàn)設(shè)備有限公司)、PHS-25 pH計(jì)(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司)、THQ-8000型活性炭強(qiáng)度測(cè)定儀(鶴壁市華通分析儀器有限公司)、XSBP-A拍擊式Ф200標(biāo)準(zhǔn)振篩機(jī)(浙江省上虞市飛達(dá)試驗(yàn)設(shè)備制造有限公司)、GT-3密封式化驗(yàn)制樣粉碎機(jī)(上海光地儀器設(shè)備有限公司)、去水螺旋機(jī)(滁州金富智能科技有限公司)、離心機(jī)(江蘇賽德力制藥機(jī)械制造有限公司)、助燃風(fēng)機(jī)(常州市振杰通風(fēng)機(jī)有限公司)、中軸電機(jī)(江蘇肯德電機(jī)有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 飽和顆?；钚蕴康墨@取

飽和煤質(zhì)顆粒活性炭通過(guò)圖1工藝獲取。廢水經(jīng)1#吸附塔吸附脫色后，進(jìn)入中和釜，經(jīng)氨水中和后進(jìn)入2#吸附塔，達(dá)標(biāo)廢水進(jìn)入MVR蒸發(fā)器，制備符合質(zhì)量要求的硫酸銨或氯化銨產(chǎn)品。待1#吸附塔和2#吸附塔的出水不達(dá)標(biāo)時(shí)，說(shuō)明吸附塔底部活性炭已經(jīng)飽和，飽和活性炭由吸附塔底部排出，經(jīng)清洗、吹送、除水后進(jìn)入多膛爐進(jìn)行高溫再生，再生后活性炭經(jīng)冷卻后，吹送至1#吸附塔和2#吸附塔循環(huán)利用，燃燒廢氣經(jīng)無(wú)害化處理后達(dá)標(biāo)排放。

1.2.2 飽和顆?；钚蕴慷嗵艩t熱再生工藝優(yōu)化

研究利用最大再生量30 t/d的多膛爐Ф4 080 mm×12 000 mm為再生設(shè)備，如圖2所示。所述多膛爐總共有10層，最上面為第1層，最下面為第10層，其中1層～2層為干燥階段，3層～6層為焙燒階段，7層～10層為活化階段。飽和顆?；钚蕴客ㄟ^(guò)去水螺旋機(jī)、離心機(jī)，由多膛爐頂部輸送至多膛爐第1層，中軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)中軸耙臂帶動(dòng)耙齒翻動(dòng)，推著飽和顆?；钚蕴坑赏鈧?cè)向內(nèi)側(cè)移動(dòng)，逐漸落入多膛爐第2層；在第2層爐膛內(nèi)，中軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)中軸耙臂帶動(dòng)耙齒翻動(dòng)，推著飽和顆粒活性炭由外側(cè)向內(nèi)側(cè)移動(dòng)，逐漸落入多膛爐第3層；以此類推，直至落入多膛爐第10層，再生炭最后由多膛爐10層爐膛下料，完成活性炭再生。

飽和煤質(zhì)顆?；钚蕴慷嗵艩t熱再生工藝研究是一項(xiàng)很復(fù)雜的工作，活性炭再生過(guò)程中既要考慮活性炭吸附性能恢復(fù)率，又要考慮活性炭的損失率，更要兼顧生產(chǎn)成本問(wèn)題。本研究以碘值恢復(fù)率、亞甲基藍(lán)值恢復(fù)率、強(qiáng)度、灰分、損耗率、漂浮率、天然氣消耗量以及原水吸附試驗(yàn)等參數(shù)作為再生炭評(píng)價(jià)指標(biāo)，以飽和炭水分、停留時(shí)間、焙燒溫度、活化溫度、再生次數(shù)、余氧量作為篩選條件，從而確定飽和煤質(zhì)顆?；钚蕴慷嗵艩t熱再生的最優(yōu)工藝條件。條件參數(shù)的確定，主要基于前人的研究以及實(shí)驗(yàn)室小試的研究，具體試驗(yàn)條件如下。

條件1：調(diào)節(jié)燃燒器閥門開度控制多膛爐1層～6層爐溫依次為100 ℃，200 ℃，300 ℃，400 ℃，500 ℃，600 ℃及7層～10層爐溫依次為650 ℃，700 ℃，750 ℃，800 ℃，在中軸電機(jī)頻率為25 Hz、蒸汽流量為0.5 kg/kg活性炭、尾氣余氧量為0.2%等條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)去水螺旋機(jī)電機(jī)頻率、離心機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制進(jìn)料飽和顆?；钚蕴克?，以考察飽和顆?；钚蕴克謱?duì)再生所需天然氣用量的影響。

條件2：調(diào)節(jié)燃燒器閥門開度控制多膛爐1層～6層爐溫依次為100 ℃，200 ℃，300 ℃，400 ℃，500 ℃，600 ℃，在中軸電機(jī)頻率為25 Hz、蒸汽流量為0.5 kg/kg活性炭、尾氣余氧量為0.2%、去水螺旋機(jī)頻率為45 Hz、離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2 500 r/min等條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)多膛爐7層～10層燃燒器開度，使得活化溫度在700 ℃，750 ℃，800 ℃，850 ℃，900 ℃，950 ℃之間變化，以考察活化溫度對(duì)再生炭吸附效果和再生強(qiáng)度的影響。

條件3：調(diào)節(jié)燃燒器閥門開度控制多膛爐1層～6層爐溫依次為100 ℃，200 ℃，300 ℃，400 ℃，500 ℃，600 ℃及7層～10層爐溫依次為650 ℃，700 ℃，750 ℃，800 ℃，在蒸汽流量為0.5 kg/kg活性炭、尾氣余氧量為0.2%、去水螺旋機(jī)頻率為45 Hz、離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2 500 r/min等條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)中軸電機(jī)頻率來(lái)控制活性炭在多膛爐內(nèi)的停留時(shí)間，以考察停留時(shí)間對(duì)再生吸附效果的影響。

條件4：調(diào)節(jié)燃燒器閥門開度控制多膛爐1層～6層爐溫依次為100 ℃，200 ℃，300 ℃，400 ℃，500 ℃，600 ℃及7層～10層爐溫依次為650 ℃，700 ℃，750 ℃，800 ℃，在蒸汽流量為0.5 kg/kg活性炭、去水螺旋機(jī)頻率為45 Hz、離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2 500 r/min、中軸電機(jī)頻率為25 Hz等條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)助燃風(fēng)機(jī)電機(jī)頻率來(lái)控制助燃風(fēng)機(jī)送風(fēng)量，以考察多余氧量對(duì)活性炭燒失的影響。

條件5：調(diào)節(jié)燃燒器閥門開度控制多膛爐1層～6層爐溫依次為100 ℃，200 ℃，300 ℃，400 ℃，500 ℃，600 ℃及7層～10層爐溫依次為650 ℃，700 ℃，750 ℃，800 ℃，在尾氣余氧量為0.2%、去水螺旋機(jī)頻率為45 Hz、離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2 500 r/min、中軸電機(jī)頻率為25 Hz等條件下，通過(guò)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)蒸氣流量來(lái)控制用于再生炭的蒸汽量，以考察蒸汽量對(duì)再生炭吸附性能的影響。

條件6：調(diào)節(jié)燃燒器閥門開度控制多膛爐1層～6層爐溫依次為100 ℃，200 ℃，300 ℃，400 ℃，500 ℃，600 ℃及7層～10層爐溫依次為650 ℃，700 ℃，750 ℃，800 ℃，在蒸汽流量為0.5 kg/kg活性炭、尾氣余氧量為0.2%、去水螺旋機(jī)頻率為45 Hz、離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2 500 r/min、中軸電機(jī)頻率25 Hz等條件下，在不補(bǔ)充新炭的情況下，以多膛爐首次排炭為再生第1次的活性炭，根據(jù)再生炭在整個(gè)系統(tǒng)中的運(yùn)行時(shí)間，確定再生第2次的活性炭，以此類推。

1.3 分析方法

1.3.1 活性炭性能指標(biāo)

活性炭樣品的水分、灰分、碘吸附值、亞甲基藍(lán)吸附值、強(qiáng)度等指標(biāo)依據(jù)GB/T 7702-2008《煤質(zhì)顆粒活性炭試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2 色度測(cè)定

廢水色度依據(jù)GB 11903-89《水質(zhì)色度的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 飽和煤質(zhì)顆粒活性炭水分對(duì)再生所需天然氣用量的影響

按照條件1進(jìn)行調(diào)試，飽和活性炭水分和天然氣用量的關(guān)系見圖3。由圖3可知，再生所需天然氣用量與飽和活性炭水分呈正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)飽和活性炭水分為20%時(shí)，再生1 t活性炭?jī)H需要天然氣160 m3，而當(dāng)飽和活性炭水分為60%時(shí)，再生1t活性炭則需要天然氣300 m3?；钚蕴吭偕鷷r(shí)，大于50%的能耗用于干燥階段[20]，這主要因?yàn)轱柡突钚蕴克终舭l(fā)時(shí)，需要吸收大量熱量，使得系統(tǒng)溫度下降，水分越大，系統(tǒng)溫度下降得越明顯，要保持系統(tǒng)爐層溫度不變，只能通過(guò)提高燃?xì)饬縼?lái)滿足。經(jīng)過(guò)工藝參數(shù)調(diào)整，確定去水螺旋機(jī)頻率為45 Hz，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2 500 r/min時(shí)，進(jìn)料活性炭水分能夠穩(wěn)定維持在25%左右，此時(shí)平均再生1 t活性炭所需的天然氣用量為200 m3。

圖3 飽和活性炭水分和天燃?xì)庥昧康年P(guān)系

2.2 多膛爐活化溫度對(duì)活性炭再生效果的影響

按照條件2進(jìn)行調(diào)試，所得再生炭各項(xiàng)參數(shù)的結(jié)果見表2。

表2 不同活化溫度下再生炭各項(xiàng)參數(shù)檢測(cè)結(jié)果

由表2可知：再生炭碘吸附值、亞甲基藍(lán)吸附值和漂浮率與活化溫度呈正相關(guān)關(guān)系，再生炭強(qiáng)度與活化溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。當(dāng)活化溫度達(dá)到950 ℃時(shí)，再生炭碘吸附值和亞甲基藍(lán)吸附值甚至高于新鮮活性炭的相應(yīng)數(shù)值，但強(qiáng)度卻明顯下降，同時(shí)漂浮率明顯增加；當(dāng)活化溫度為700 ℃時(shí)，再生炭強(qiáng)度和漂浮率與新鮮活性炭的相應(yīng)數(shù)值無(wú)明顯區(qū)別，但碘吸附值恢復(fù)率和亞甲基藍(lán)吸附值恢復(fù)率僅為70%左右，使得再生后活性炭吸附效率明顯下降，這一結(jié)果與HARRIOTT et al[21]的研究基本吻合。一般在100 ℃～200 ℃的干燥階段，飽和活性炭中的水分開始蒸發(fā)，同時(shí)部分低沸點(diǎn)有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽開始揮發(fā)分解；隨著溫度升高到200 ℃～600 ℃，大多數(shù)有機(jī)物分別以揮發(fā)、分解、炭化的形式，從活性炭孔壁上消除[22]；在活化操作中，溫度進(jìn)一步升至600 ℃～950 ℃，通入水蒸氣進(jìn)行活化反應(yīng)，生成的CO，CO2和氮氧化物等從活性炭上分解脫附，從而完成活性炭的再生[23]。本試驗(yàn)所用飽和煤質(zhì)活性炭吸附的無(wú)機(jī)成分主要為硫酸銨或氯化銨，有機(jī)成分主要為苯胺類化合物，成分相對(duì)比較穩(wěn)定、明確，一般在200 ℃～600 ℃的焙燒階段即可將活性炭微孔中吸附的無(wú)機(jī)、有機(jī)成分大部分分解掉，在活化溫度為800 ℃條件下，再生炭碘吸附值恢復(fù)率、亞甲基藍(lán)吸附值恢復(fù)率、強(qiáng)度、漂浮率均能達(dá)到生產(chǎn)要求。盡管活化溫度為950 ℃條件下，再生炭碘吸附值和亞甲基藍(lán)吸附值均較高，但活性炭強(qiáng)度較低、漂浮率增加，不利于活性炭吸附階段的操作，經(jīng)過(guò)多次再生后，漂浮性活性炭明顯增多，使得顆?；钚蕴侩S水流一同流出，從而造成堵塞篩網(wǎng)、影響出水品質(zhì)等后果，降低工作效率。故而確定飽和顆?；钚蕴炕罨K點(diǎn)溫度為800 ℃時(shí)，活性炭再生效果最優(yōu)。

2.3 系統(tǒng)停留時(shí)間對(duì)活性炭再生效果的影響

按照條件3進(jìn)行調(diào)試，停留時(shí)間和再生炭碘值恢復(fù)率及損耗率的關(guān)系參數(shù)變化見圖4。

圖4 停留時(shí)間和再生炭碘值恢復(fù)率及損耗率的關(guān)系

由圖4可知，再生炭碘值恢復(fù)率、損耗率與系統(tǒng)停留時(shí)間呈正相關(guān)關(guān)系，隨著系統(tǒng)停留時(shí)間的增加，再生炭碘值恢復(fù)率與損耗率同步增加，當(dāng)系統(tǒng)停留時(shí)間為60 min時(shí)，再生炭碘值恢復(fù)率達(dá)到99.7%，但再生炭損耗率也達(dá)到驚人的12.3%；當(dāng)系統(tǒng)停留時(shí)間為40 min時(shí)，再生炭碘值恢復(fù)率可以達(dá)到93.4%，再生炭完全可以滿足回用要求，同時(shí)損耗率也僅為4.2%。VAN VLIET et al[24]考察了反應(yīng)時(shí)間對(duì)活化過(guò)程的影響，證實(shí)反應(yīng)時(shí)間超過(guò)60 min時(shí)，活性炭的機(jī)械強(qiáng)度大幅下降，損耗率顯著提高。由此可見，從節(jié)能降耗、循環(huán)利用角度來(lái)看，飽和活性炭在多膛爐的整體停留時(shí)間以35 min～40 min為宜。

2.4 尾氣余氧量對(duì)活性炭再生效果的影響

按照條件4進(jìn)行調(diào)試，余氧量和再生炭碘值恢復(fù)率及灰分的關(guān)系見圖5。

由圖5可知，再生炭灰分與系統(tǒng)余氧量呈正相關(guān)關(guān)系，碘值恢復(fù)率與系統(tǒng)余氧量先呈正相關(guān)關(guān)系，再呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。出現(xiàn)這樣的結(jié)果，主要是因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)氧氣供應(yīng)不足時(shí)，天然氣燃燒不充分，使得活性炭?jī)?nèi)吸附的有機(jī)物質(zhì)不能完全從活性炭微孔內(nèi)脫附或分解掉；當(dāng)系統(tǒng)氧氣供應(yīng)充足時(shí)，除天然氣正常燃燒外，活性炭也開始逐漸灼燒起來(lái)，使更多的活性炭燒損灰化，從而使活性炭的微孔遭受巨大破壞，灰分明顯增多，而碘值恢復(fù)率顯著下降[25]。因此，利用多膛爐對(duì)飽和顆?；钚蕴窟M(jìn)行熱再生時(shí)，對(duì)氧的含量必須嚴(yán)格控制，以尾氣余氧量0.2%～0.4%為宜。相關(guān)研究[26]證實(shí)活性炭熱再生時(shí)，必須通入惰性氣體加以保護(hù)，本研究證實(shí)只要控制好尾氣余氧量，同樣可以取得較佳的再生效果。

圖5 余氧量和再生炭碘值恢復(fù)率及灰分的關(guān)系

2.5 再生水蒸氣量對(duì)活性炭再生效果的影響

按照條件5進(jìn)行調(diào)試，水蒸氣量和再生炭碘值恢復(fù)率及亞甲基藍(lán)恢復(fù)率的關(guān)系見圖6。

圖6 水蒸氣量和再生炭碘值恢復(fù)率及亞甲基藍(lán)恢復(fù)率的關(guān)系

再生炭的活化[27]，一般通入二氧化碳、一氧化碳或水蒸氣等氣體進(jìn)行，對(duì)其內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行清理，再次恢復(fù)活性炭的吸附性能。本研究再生炭的活化采用余熱鍋爐回收的熱能產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)行。

碘吸附值和亞甲基藍(lán)吸附值均是表征活性炭吸附特性的重要指標(biāo)，根據(jù)活性炭的實(shí)際應(yīng)用要求，一般選擇一項(xiàng)或兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)表征活性炭的吸附特性。本研究同時(shí)選擇碘吸附值和亞甲基藍(lán)吸附值兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)表征再生炭的吸附特性。由圖6可知，經(jīng)過(guò)熱解析的活性炭未經(jīng)水蒸氣活化時(shí)，碘值吸附性能、亞甲基藍(lán)吸附性能僅恢復(fù)到65.0%左右；隨著多膛爐內(nèi)水蒸氣用量的增加，再生炭的碘值恢復(fù)率、亞甲基藍(lán)恢復(fù)率同步增加，當(dāng)通入水蒸氣量為0.6 kg/kg活性炭時(shí)，碘值恢復(fù)率達(dá)到97.6%，亞甲基藍(lán)恢復(fù)率達(dá)到98.3%；繼續(xù)提高水蒸氣量，碘值恢復(fù)率、亞甲基藍(lán)恢復(fù)率并無(wú)顯著提高。從節(jié)能降耗、活性炭性能恢復(fù)角度來(lái)看，再生炭活化時(shí)通入的水蒸氣量以0.5 kg/kg活性炭～0.6 kg/kg活性炭相對(duì)比較合適。在工藝優(yōu)化過(guò)程中，可以將活性炭停留時(shí)間與通入水蒸氣量進(jìn)行連鎖，從而實(shí)現(xiàn)活性炭進(jìn)料、活化、出料自動(dòng)化控制。

2.6 再生次數(shù)對(duì)再生效果的影響

按照條件6進(jìn)行調(diào)試，再生次數(shù)和再生炭碘值恢復(fù)率及亞甲基藍(lán)恢復(fù)率的關(guān)系見圖7。由圖7可知，飽和顆?；钚蕴康牡庵祷謴?fù)率、亞甲基藍(lán)恢復(fù)率與活性炭的再生次數(shù)并無(wú)明顯的線性關(guān)系，經(jīng)過(guò)多次再生的活性炭，碘值恢復(fù)率和亞甲基藍(lán)恢復(fù)率雖然有所波動(dòng)，但是并未隨著再生次數(shù)的增加出現(xiàn)明顯的衰減行為，基本保持在95%以上，這在一定程度上也在提示在進(jìn)行飽和活性炭再生時(shí)，在確保吸附性能恢復(fù)達(dá)到使用要求的前提下，要最大程度地降低活性炭的損失量。

圖7 再生次數(shù)和再生炭碘值恢復(fù)率及亞甲基藍(lán)恢復(fù)率的關(guān)系

2.7 再生炭吸附性能的研究

根據(jù)NARBAITZ et al[28]的研究，開展再生炭吸附性能試驗(yàn)。以新鮮活性炭為對(duì)照，再生炭(碘值為998 mg/g、亞甲基藍(lán)為180 mg/g)為試驗(yàn)用炭，分散染料母液為試驗(yàn)用水，將顆?；钚蕴糠謩e充裝至玻璃柱，進(jìn)行吸附性能驗(yàn)證，所得結(jié)果見圖8(從左至右依次為母液、新鮮活性炭脫色液、再生炭脫色液)。

由圖8可知，在同樣條件下，經(jīng)新鮮活性炭和再生活性炭脫色的分散染料廢水色度都為2度，表觀上均為無(wú)色透明，這說(shuō)明碘吸附值和亞甲基藍(lán)吸附值兩項(xiàng)指標(biāo)完全可以用來(lái)表征飽和活性炭的再生吸附效果。

圖8 活性炭吸附脫色效果

2.8 活性炭再生成本核算

以飽和活性炭水分25%、活化溫度600 ℃～800 ℃、停留時(shí)間35 min～40 min、余氧量0.2%～0.4%、水蒸氣量0.5 kg/kg活性炭～0.6 kg/kg活性炭為再生條件，進(jìn)行活性炭再生成本核算，核算結(jié)果見表3。

表3 再生1 t活性炭成本統(tǒng)計(jì)

由表3可知，平均再生1 t活性炭所需綜合成本為882.0元，市售1 t新鮮煤質(zhì)顆粒活性炭?jī)r(jià)格在12 000元左右，而吸附飽和的煤質(zhì)顆粒活性炭按照危險(xiǎn)固廢委托第三方處置的成本價(jià)格在5 000元/t左右。綜合比較來(lái)看，吸附飽和的煤質(zhì)活性炭經(jīng)多膛爐再生后具備明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

飽和煤質(zhì)顆?；钚蕴坷枚嗵艩t熱再生能否在工業(yè)應(yīng)用上取得成功，重點(diǎn)在于再生成本、再生效率、再生損失和再生應(yīng)用四個(gè)方面。顯著降低飽和活性炭水分，能夠最大程度地降低再生成本，但又要考慮輸送設(shè)備、分離設(shè)備的有效性，從而需將飽和活性炭水分控制在一個(gè)相對(duì)比較合理的水平；飽和煤質(zhì)活性炭能否恢復(fù)吸附性能，重點(diǎn)在于活化溫度，但同時(shí)要考慮再生炭強(qiáng)度和漂浮率。吸附性能好，但強(qiáng)度低、漂浮率高也不利于活性炭的進(jìn)一步使用；在活性炭吸附性能基本恢復(fù)的情況下，要不斷調(diào)整系統(tǒng)停留時(shí)間、尾氣余氧量、再生水蒸氣量，一方面要進(jìn)一步提高再生炭吸附性能，另一方面要顯著降低炭損失率和再生成本?？傊碚髟偕钚蕴康脑偕闆r是一項(xiàng)復(fù)雜的過(guò)程，需要綜合考慮多個(gè)因素，企業(yè)更要兼顧自身情況，從而探索出一套適合自身的判定方法。

3 結(jié) 論

1)控制去水螺旋機(jī)頻率為45 Hz，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為2 500 r/min時(shí)，進(jìn)料活性炭水分能夠穩(wěn)定維持在25%左右，從而能夠顯著降低活性炭再生費(fèi)用。

2)控制干燥溫度為100 ℃～200 ℃、焙燒溫度為200 ℃～600 ℃、活化溫度為600 ℃～800 ℃，停留時(shí)間為35 min～40 min，尾氣余氧量為0.2%～0.4%，活化水蒸氣量為0.5 kg/kg活性炭～0.6 kg/kg活性炭時(shí)，再生后活性炭碘值恢復(fù)率可以達(dá)到98.6%、亞甲基藍(lán)恢復(fù)率達(dá)到97.8%、炭損耗為4.2%，完全滿足回用要求。

3)活性炭的碘值吸附率和亞甲基藍(lán)吸附率完全可以表征活性炭的吸附特性，多次再生的活性炭并不會(huì)隨著再生次數(shù)的增加而出現(xiàn)明顯的衰減。