本发明属于活性炭制造技术领域，涉及活性炭再生处理的装置和制备方法，尤其是一种废活性炭再生的系统及其再生方法。

背景技术：

活性炭以优质木屑、椰壳、煤质为原料，经系列生产工艺精加工而成。活性炭内部微孔结构发达，比表面积达1000～1500m²/g，是一种吸附能力很强的吸附材料(樊强，顾平，等.[j].工业水处理,2014.04)。活性炭具有过滤速度快、吸附性能好、脱色除味能力强、经济耐用等优点，产品广泛应用于食品、饮料、医药、自来水、糖、油脂等行业，在酿酒、污水处理、电厂、电镀等领域应用也较为普遍(摘自百度百科)。尽管活性炭在吸附过程中广泛使用，其工业应用存在缺点主要取决于吸附在其上的污染物性质，特别是它们可以解吸的难易性。一旦其吸附能力耗尽，活性炭可以沉积在填埋场中，焚烧或再生以便再利用。然而，由于越来越关注污染物对环境的影响和更严格的环境标准，垃圾填埋长中危险废物的处置越来越不可接受(刘飞.[d].粉末活性炭的工业化再生及其应用,中国计量大学,2017)。由于粉末活性炭粒径细小，再生时面临着粉末活性炭含水率高、与污泥分离过程困难等问题，同时其粉状特性使得再生过程中无法采用气体吹扫。

我国是世界最大的木质活性炭生产基地，但从产业结构上看，我国大多数木质活性炭厂是年产几百吨到上千吨的小企业。虽然目前全国有二三百家木质活性炭企业，但年生产能力真正达到万吨规模的屈指可数。随着经济的不断发展和人民生活水平的逐步提高，使得活性炭的应用越来越受到人们的重视，特别是随着近年来环保力度的不断加大，国内活性炭需求量不断增长，出口量也逐年上升，活性炭行业发展势头十分迅猛。

再生技术背景：

活性炭再生过程可以通过两种不同的方式进行。第一种涉及仅基于吸附的化合物的解吸而没有活性炭反应的再生，仅需要从一个相(活性炭表面)到另一个相的质量传输。第二种基于吸附在活性炭上的污染物的分解再生，涉及具有完全矿化污染物可能性的分解反应。

(1)热再生

热再生方法是通过加热的方式让活性炭中的吸附质受热脱附、分解，从而使活性炭的吸附能力恢复。热再生的原理是：采用外部加热的方法使饱和活性炭的温度升高，使饱和活性炭与吸附质之间的吸附平衡得以打破，使饱和活性炭上吸附质发生脱附或解析。

活性炭热再生的优点：再生效率高，适应范围广、再生时间短等，是目前可以进行大规模、机械化、工业化活性炭再生的为数不多的方法之一。活性炭热再生的缺点：能耗高、炭的损失比较大，约在20％左右。

(2)化学试剂再生

化学试剂再生是利用特殊的化学试剂使吸附质发生脱附或分解，从而使活性炭吸附能力恢复。酸和碱是最常用的无机化学再生试剂，有机再生试剂一般都是一些具有较强溶解能力的有机溶剂。化学再生的时间相对较短，并且几乎不存在炭损失。化学试剂再生效率主要取决于吸附质在溶剂中的溶解度和吸附质与活性炭之间的相互作用力强弱。化学试剂再生最大的缺点是再生过程中会产生大量废液需要进一步处理，并且再生后活性炭的吸附能力恢复有限。

(3)电化学再生

电化学再生通过外加电场，将电解质(活性炭溶液)中的极性离子或分析转移到电极表面，这些物质在电极表面被氧化或还原，从而使活性炭的吸附能力恢复。电化学再生效率可达95％以上。

电化学再生可以在常温下进行，不需要添加化学试剂，再生过程中吸附的污染物被原位分解，活性炭的结构和特性不会被破坏，几乎不存在炭损失，再生效率也比较可观。但是该方法缺点是的耗能较高。

(4)湿式氧化再生

湿式氧化再生是在150-200℃、1-5mpa下，废弃活性炭中的吸附质在水溶液中被氧气或空气氧化而发生脱附，从而使活性炭吸附性能恢复。湿式氧化再生也分为两步，第一步为吸附在活性炭表面的杂质被水分子取代进去到本体溶液中，第二步为脱附的杂质在本体溶液中被氧气或空气氧化。湿式氧化再生适用于水处理行业的废弃活性炭。在湿式氧化再生过程中添加金属及其氧化物作为催化剂，可降低再生的温度和压力，从而降低设备运行费用；但是再生过程中发生的炭沉积会影响催化剂的活性，同时金属浸出会造成二次污染。

(5)超声波再生

超声波在水溶液中传播的过程存在高能空化效应，“空化泡”在溶液中经历生成、生长和爆破三个阶段。“空化泡”的破裂会在原先位置形成局部高温高压，导致水分子分解，生成·oh自由基以及产生高速微射流和高压冲击波，引起高速粒子间碰撞。同时，超声波使活性炭孔内和固液界面上产生涡流。因此，通过热分解和氧化作用，废弃活性炭中吸附的有机污染物被有效分解。超声波辐射可以加强吸附质与活性炭之间化学键的破坏。

目前热再生法是应用范围最广，投入使用率最高的一项较为成熟的技术，但仍存在能耗高，炭损失率较高的缺点。本使用新型的目的是在现有技术的基础上进行完善，降低活性炭再生过程中的能量损耗和炭损耗，提高再生效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种活性炭颗粒再生装置，并提供一种应用该装置的再生方法，通过该方法可降低热再生过程中的能耗，降低炭损失，减少尾气排放，提升再生效率。

本发明采取的技术方案是：

一种废活性炭再生的系统，其特征在于：包括顺次安装的废活性炭处理单元、干燥炭化单元和成品冷却单元，所述废活性炭处理单元用于导入废活性炭，并对废活性炭进行筛分、混合、中和和洗涤；颗粒经干燥炭化单元干燥、炭化、活化后形成高温成品；高温成品经成品冷却单元冷却并形成成品。

进一步的，在所述废活性炭处理单元和干燥炭化单元之间可安装混合出粒单元，其中混合出粒单元包括混合器和出粒机，其中混合器的进料端导入二次原料，该混合器内安装有料罐，所述料罐可向混合器内导入粘合剂，所述混合器的出料端与出粒机的进料端导通，该出粒机的出料端导出挤压形成半成品颗粒。

进一步的，所述废活性炭处理单元包括混合装置和洗涤装置，所述预处理装置包括筛分机、储水罐和混合池，洗涤装置包括废碳储罐、酸液储罐、碱液储罐和过滤装置；所述筛分机的进料端用于导入废活性炭，储水罐内置有水，该筛分机和储水罐的出料端分别与混合池的进料端导通，废活性炭和水在混合池内混合，该混合池的出料端与废碳储罐导通，所述废碳储罐还与酸液储罐和碱液储罐的出料端导通，废碳储罐的出料端和过滤装置的过滤前端导通，所述过滤装置过滤后端与外部清水导通，洗涤后形成二次原料。

进一步的，所述筛分机、混合池和废碳储罐的排气端均和一个废气处理系统导通，其中筛分机和混合池产生粉尘经除尘器处理后导入废气处理系统；废碳储罐产生的废气导入废气处理系统，所述废气处理系统将水蒸气和可燃气体分别与干燥炭化单元导通。

进一步的，所述干燥炭化单元包括回转窑和耙式炉，回转窑的进料端用于导入半成品颗粒，回转窑的出料端与耙式炉进料端导通。

进一步的，所述耙式炉的烟气导入回转窑作为热源。

进一步的，所述成品冷却单元包括水冷滚筒和成品储罐，高温成品与水冷滚筒的进料端导通，水冷滚筒的出料端与成品储罐的进料端导通，成品储罐可兼具分料和出料功能。

应用一种废活性炭再生的系统的活性炭颗粒再生方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：对于废活性炭进行筛分；

步骤2：筛分后的活性炭和水进行混合形成混合液；

步骤3：根据混合液的ph值加入酸性物质、碱性物质进行中和；

步骤4：对于中和后的混合液进行过滤实现固液分离，对于固体部分进行洗涤形成二次原料；

步骤5：半成品经过烘干和热再生实现炭化和活化形成高温成品；

步骤6：将高温成品快速降温，冷却后进行储存或出料。

而且，所述步骤3中，中和后的混合液的ph值为6-9，盐度不高于1％。

而且，所述步骤7中，高温成品温度由700摄氏度降至100摄氏度以下。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明中，筛分机、储水罐和混合池配合，废碳储罐、酸液储罐、碱液储罐和过滤装置配合，实现对废活性炭的处理，将废活性炭进行中和、清洗和过滤制取活性炭再生的原料。

2、本发明中，对于再生对象为粉末活性炭时，混合器和出粒机配合，在混合过程中掺入粘合剂，使得粉炭和粘合剂充分混合，并挤压出粒径更大、质地均匀、含水率低的颗粒，可直接进入后续的耙式炉进行活化和炭化，进而降低了炭损耗。相较于原有技术，采用该装置的炭损耗可控制在10％左右。

3、本发明中，采用耙式炉的前端设置回转窑，对于半成品颗粒进行预烘干，而回转炉以耙式炉产生的高温烟气作为热源对半成品颗粒进行间接加热，无需匹配额外热源，而预烘干之后的半成品颗粒在耙式炉内活化，炭化的效率也会相应提高，进而实现降低热损耗，提升再生效率的设计目的。

4、本发明中，水冷滚筒用于对高温成品进行快速降温，并最终在成品储罐内暂存或分装。

5、本发明中，在筛分机、混合池和废碳储罐的排气端均和一废气处理系统的进气端导通，进行将再生过程中产生的粉尘，酸性气体，碱性气体，水蒸气及其他可燃、助燃燃气体进行收集，粉尘经过除尘器导入废气处理系统进行收集，而集中收集的粉尘可再次循环至生产过程中，进一步降低炭损耗，而废气处理系统中产生的水蒸气则可导入耙式炉参与水煤气反应，对活性炭进行活化开孔，以进一步恢复其吸附性能。

6、本发明中，采用废活性炭处理单元、混合出粒单元、干燥炭化单元和成品冷却单元相结合，形成一套新的活性炭再生系统，基于上述系统设计出相应的再生方法可将收集来的废活性炭进行筛分、混合、中和、洗涤、挤压成型、干燥、炭化、活化、冷却等工艺，进行实现活性炭的再生，该再生过程中，可实现降低炭损耗，热损耗，再生效率高的的设计要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

实施例1：

一种废活性炭再生的系统，本发明的创新在于，包括顺次安装的废颗粒处理单元、干燥炭化单元和成品冷却单元，所述废颗粒处理单元用于导入废颗粒，并对废颗粒进行筛分、混合、中和和洗涤；颗粒经干燥炭化单元干燥、炭化、活化后形成高温成品；高温成品经成品冷却单元冷却并形成成品。

实施例2：

一种废活性炭再生的系统，本发明的创新在于，包括顺次安装的废活性炭处理单元、混合出粒单元、干燥炭化单元和成品冷却单元，所述废活性炭处理单元用于导入废活性炭，并对废活性炭进行筛分、混合、中和和洗涤；洗涤完毕的二次原料经混合出粒单元添加粘合剂并挤压形成半成品颗粒；颗粒经干燥炭化单元干燥、炭化、活化后形成高温成品；高温成品经成品冷却单元冷却并形成成品。

本实施例中，所述混合出粒装置包括混合器11和出粒机15，其中混合器的进料端导入二次原料，该混合器内安装有料罐12，所述料罐可向混合器内导入粘合剂，所述混合器的出料端与出粒机的进料端导通，该出粒机的出料端导出挤压形成半成品颗粒。

上述两个实施例中的废活性炭处理单元、干燥炭化单元和成品冷却单元的具体实施结构如下所述。

本实施例中，所述废活性炭处理单元包括混合装置和洗涤装置，所述预处理装置包括筛分机1、储水罐3和混合池2，其中储水罐，洗涤装置包括废碳储罐8、酸液储罐、碱液储罐9和过滤装置6；所述筛分机的进料端用于导入废活性炭，储水罐内置有水，该筛分机和储水罐的出料端分别与混合池的进料端导通，废活性炭和水在混合池内混合，该混合池的出料端经泵机7与废碳储罐导通，所述废碳储罐还与酸液储罐和碱液储罐的出料端导通，废碳储罐的出料端和过滤装置的过滤前端导通，所述过滤装置过滤后端与外部清水导通，洗涤后形成二次原料。

本实施例中，所述的储水罐采用溢流水罐，该溢流水罐的出水端和混合池导通，过滤装置和废碳储罐的出水端与溢流水罐的进水端导通，该溢流水管还设置有排污口，所述排污口与废液处理系统导通。

本实施例中，过滤装置的出料5设置有螺旋出料机4，二次原料经螺旋出料机输送至下方的刮板皮带10上，并经刮板皮带输送至混合器内。

本实施例中，所述筛分机、混合池和废碳储罐的排气端均和一个废气处理系统导通，其中筛分机和混合池产生粉尘经除尘器24处理后导入废气处理系统；废碳储罐产生的水蒸气导入废气处理系统，所述废气处理系统将水蒸气和可燃气体分别与干燥炭化单元导通。

本实施例中，料罐的出料口下方安装有一皮带输送机13的上游端，该皮带输送机的下游段与混合器的进料口导通。在混合器内混合后的粘性粉料经分机皮带14传送至出粒机的进料端进行挤压成型，其中出粒机优选采用双螺杆造粒机，在双螺杆造粒机的出料位置安装刮板机16，将条状的半成品切断为适合的颗粒，位于刮板机下方的处理位置设置有回转窑的进料斗17。

本实施例中，所述干燥炭化单元包括回转窑18和耙式炉20，回转窑的进料端用于导入半成品颗粒，回转窑的出料端与耙式炉进料端19导通。

本实施例中，所述耙式炉的烟气导入回转窑作为热源。

本实施例中，所述成品冷却单元包括水冷滚筒21和成品储罐23，高温成品与水冷滚筒的进料端导通，水冷滚筒的出料端经刮板皮带22与成品储罐的进料端导通，成品储罐可兼具分料和出料功能。

本发明的使用过程是：

本发明应用实施例1的结构时，包括如下步骤：

步骤1：对于废颗粒活性炭进行筛分；

步骤2：筛分后的颗粒和水进行混合形成混合液；

步骤3：根据混合液的ph值加入酸性物质、碱性物质进行中和；所述步骤3中，中和后的混合液的ph值为6-9，盐度不高于1％

步骤4：对于中和后的混合液进行过滤实现固液分离，对于固体部分进行洗涤形成二次原料；

步骤5：半成品经过烘干和热再生实现炭化和活化形成高温成品；

步骤6：将高温成品快速降温，温度由700摄氏度降至100摄氏度以下后，进行储存或出料。

本发明，应用实施例2时包括如下步骤：

步骤1：对于废粉末活性炭进行筛分；

步骤2：筛分后的粉末和水进行混合形成混合液；

步骤3：根据混合液的ph值加入酸性物质、碱性物质进行中和；所述步骤3中，中和后的混合液的ph值为6-9，盐度不高于1％

步骤4：对于中和后的混合液进行过滤实现固液分离，对于固体部分进行洗涤形成二次原料；

步骤5：二次原料混合粘合剂经出粒机形成半成品颗粒；

步骤6：半成品经过烘干和热再生实现炭化和活化形成高温成品；

步骤7：将高温成品快速降温，温度由700摄氏度降至100摄氏度以下后，进行储存或出料。

本发明中，在筛分机、混合池和废碳储罐的排气端均和一废气处理系统的进气端导通，进行将再生过程中产生的粉尘，酸性气体，碱性气体，水蒸气及其他可燃、助燃燃气体进行收集，粉尘经过除尘器导入废气处理系统进行收集，而集中收集的粉尘可再次循环至生产过程中，进一步降低炭损耗，而废气处理系统中产生的水蒸气则可导入耙式炉参与水煤气反应，对活性炭进行活化开孔，以进一步恢复其吸附性能。