污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置及分離方法
【專利摘要】本發明公開的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置包括有主體裝置，主體裝置包括有承托盤，承托盤邊緣處設有吊環，承托盤的中央設有排液管，排液管兩側各連有一個固定柱，固定柱的下端與承托盤連接，排液管的上端與酸液管道的一端套接，酸液管道的另一端分別套接有兩個連接管，兩個連接管分別與酸液接收容器、緩沖三角瓶連通，緩沖三角瓶還與微型負壓泵連接。本發明還公開了利用上述分離裝置分離活性炭和酸洗液方法：將污泥制備出的活性炭顆粒與酸洗液一起倒入分離裝置進行分離，最終得到不含雜質的活性炭，本發明的分離裝置及分離方法在污泥制備活性炭的過程中，可將活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液進行分離，去除活性炭中的雜質。
【專利說明】污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置及分離方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于固液分離設備【技術領域】，涉及一種污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置，本發明還涉及利用上述分離裝置分離活性炭與酸洗液的方法。
【背景技術】
[0002]城市污泥是城鎮污水處理廠污水處理過程的副產品，是一種由有機物質、微生物菌體、無機顆粒等組成的極其復雜的非均質體，其中含有大量各類有機物、病原微生物、重金屬及約80%的水分，如果處置不當，極易造成環境的二次污染。
[0003]目前，我國有關污泥處理的問題十分突出。水廠普遍將污水和污泥處理剝離，大量污泥僅經過簡單處理或未經處理便直接外排、填埋或堆放，給生態環境帶來了極大隱患。
[0004]現有的污泥處理處置有多種方法，但都各有利弊。近年來興起了利用污泥制備建筑材料、利用污泥提取生物油及利用污泥制備活性炭吸附材料的技術。這些研究成果大部分沒有轉化為工業化應用，卻為人們合理解決污泥污染問題提供了良好的思路。其中，利用污泥制備活性炭是一種非常有發展前景的方法，該方法既可在安全處理污泥的基礎上制備出高效的吸附材料——活性炭，又可固定碳素，成為生物炭。但是，在利用污泥制備活性炭工藝中，在活性炭的酸洗工藝完成后，存在活性炭顆粒沉淀和酸洗上清液的分離操作困難及操作危險的問題。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于提供一種污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置，在污泥制備活性炭的過程中，可將活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液進行分離，去除活性炭中的雜質。
[0006]本發明的另一目的在于提供利用上述分離裝置分離活性炭和酸洗液的方法。
[0007]本發明所采用的第一種技術方案是，污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置，包括有設置于酸洗反應器內的主體裝置，主體裝置包括有承托盤，承托盤邊緣處等距離設置有四個吊環，承托盤的中央垂直設置有排液管，排液管下端的管口與承托盤的盤面之間有間隙，排液管外壁下部的兩側各連接有一個固定柱，固定柱的下端都與承托盤的盤面連接，排液管的上端與酸液管道的一端套接，酸液管道的另一端通過玻璃三通管T分別套接有連接管a，連接管b，連接管a與酸液接收容器連通，連接管b通過玻璃管b與帶密封塞的緩沖三角瓶連通，帶密封塞的緩沖三角瓶還依次通過玻璃管a、連接管c與微型負壓泵連接。
[0008]本發明第一 種技術方案的特點還在于，
[0009]主體裝置中承托盤為圓柱體，橫截面直徑為200mm，高度為20mm ;排液管為空心圓柱管，橫截面直徑為20mm,高度為200mm,排液管下端的管口與承托盤的盤面之間有5mm間隙；兩個固定柱均為圓柱體，橫截面直徑為20mm,高度為50mm ;四個吊環均是直徑為30mm的半圓環，厚度為4mm，四個吊環上都設置有尼龍繩。[0010]酸液管道、連接管a、連接管b及連接管c均為橡膠軟管。
[0011]連接管a上設置有第一管道夾，所述連接管b上設置有第二管道夾。
[0012]帶密封塞的緩沖三角瓶為帶密封塞的5L三角瓶。
[0013]本發明所采用的第二種技術方案是，污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置分離活性炭與酸洗液的方法，具體按照以下步驟實施:
[0014]步驟1、分別稱取污泥和氯化鋅，配置氯化鋅溶液，利用氯化鋅溶液活化污泥，制備出活性炭顆粒；
[0015]步驟2、配置酸洗液，在酸洗反應器內，將經步驟I得到的活性炭顆粒用酸洗液進行酸洗，得到去除雜質的活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液；
[0016]步驟3、利用污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置將經步驟2中得到的不含雜質的活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液進行分離，得到不含雜質的活性炭顆粒。
[0017]本發明第二種技術方案的特點還在于，
[0018]步驟I具體按照以下步驟實施:
[0019]步驟1.1、將污泥置于陽光下晾曬6?8天，再將晾曬后的污泥置于95°C?105°C烘箱中烘干，將烘干后的污泥進行破碎和碾磨，得到污泥顆粒；
[0020]分別稱取氯化鋅和去離子水，將氯化鋅與去離子水混合，配置成濃度為2.5mol/L?3.5mol/L氯化鋅溶液；
[0021]步驟1.2、將步驟 1.1中的污泥顆粒倒入與氯化鋅溶液中浸泡6h?8h，污泥顆粒與氯化鋅溶液的質量比為1:1?2 ;
[0022]步驟1.3、將經步驟1.2處理后的污泥顆粒撈取出來，放置于400°C?500°C的馬弗爐內在隔絕空氣條件下加熱25min?35min,得到活性炭顆粒。
[0023]述步驟2具體按照以下步驟實施:
[0024]步驟2.1、配置酸洗液，將步驟I中得到的活性炭顆粒與酸洗液按質量比為1:1.5?3混合后倒入酸洗反應器內，攪拌8min?12min ；
[0025]步驟2.2、酸洗反應器內的活性炭顆粒與酸洗液經步驟2.1處理后，靜置50min?70min,形成不含雜質的活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液。
[0026]步驟2中的酸洗液為體積百分比濃度為25%?35%的稀鹽酸溶液。
[0027]步驟3具體按照以下步驟實施:
[0028]步驟3.1、將酸液接收容器和帶密封塞的緩沖三角瓶放置在低于酸洗反應器內活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液分離界面S下不少于200mm處；
[0029]步驟3.2、將主體裝置放置于酸洗反應器內，承托盤的底部位于活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液分離界面S上，關閉第一管道夾和第二管道夾；
[0030]步驟3.3、保持第一管道夾關閉，打開第二管道夾和微型負壓泵，15s?25s后，帶密封塞的緩沖三角瓶中會接收到少量酸洗上清液，立即關閉微型負壓泵，再關閉第二管道夾，酸液管道中充滿了酸洗上清液；
[0031]步驟3.4、打開第一管道夾，酸洗反應器中的酸洗上清液隨著酸液管道不斷流入酸液接收容器中，直至酸洗反應器中的酸洗上清液完全排出，得到不含雜質的活性炭顆粒。
[0032]本發明的有益效果在于:
[0033](I)本發明的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置結構簡單、易于操作和控制、制作成本低廉；
[0034](2)本發明的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置可用于污泥制備活性炭工藝中的酸洗過程中，不僅能輔助去除活性炭中含有的雜質還能夠將活性炭從酸洗上清液中分離出來，得到純凈的活性炭，是污泥制備活性炭工藝中不可缺少的設備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是本發明的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置的整體安裝結構圖；
[0036]圖2是本發明的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置的主體裝置的主視結構圖；
[0037]圖3是本發明的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置的主體裝置的俯視結構圖。
[0038]圖中，1.承托盤，2.排液管，3.固定柱，4.吊環，5.主體裝置，6.酸洗反應器，7.酸液管道，8.酸液接收容器，9.帶密封塞的緩沖三角瓶，10.微型負壓泵，11.玻璃管a，12.玻璃管b，13.連接管a，14.連接管b，15.連接管c，T.玻璃三通管，K1.第一管道夾，K2.第二管道夾，S.活性炭顆粒與酸洗上清液分離的界面。
【具體實施方式】
[0039]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0040]本發明的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置，其結構如圖1所示，包括有設置于酸洗反應器6內的主體裝置5，如圖2所示，主體裝置5包括有承托盤1，承托盤I邊緣處等距離設置有四個吊環4，承托盤`I的中央垂直設置有排液管2，排液管2的下端口與承托盤I的盤面之間有間隙，排液管2外壁下部的兩側各連接有一個固定柱3，固定柱3的下端都與承托盤I連接，排液管2的上端與酸液管道7的一端套接，如圖3所示，酸液管道7的另一端通過玻璃三通管T分別套接有連接管al3，連接管bl4，連接管al3與酸液接收容器8連通，連接管bl4通過玻璃管bl2與帶密封塞的緩沖三角瓶9連通，帶密封塞的緩沖三角瓶9還依次通過玻璃管all、連接管cl5與微型負壓泵10連接。
[0041]其中，承托盤I為圓柱體，橫截面直徑為200mm，高度為20mm ;排液管2為空心圓柱管，橫截面直徑為20mm，高度為200mm，排液管2由兩根固定柱3固定在承托盤I的中心位置，排液管2下端的管口與承托盤I的盤面之間有5mm間隙；兩個固定柱3均為橫截面直徑為20mm,高度為50mm的圓柱體,兩個固定柱3的下端與承托盤I固定連接在一起，兩根固定柱3還與排液管2外壁相連，用以把排液管2固定在承托盤I上。
[0042]四個吊環4均是直徑為30mm的半圓環，厚度為4mm，四個吊環4上都設置有尼龍繩，四個吊環4均勻固定在承托盤I的外緣上，四個吊環4通過尼龍繩可以升降主體裝置5。
[0043]酸液管道7、連接管al3、連接管bl4及連接管cl5均為橡膠軟管,酸液管道7的一端套在主體裝置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的一個支管上；玻璃三通管T的其余兩個支管還分別連接有連接管al3及連接管bl4，連接管al3通向酸液接收容器8 (酸液接收容器8的容積大小依據將要接受的酸液量確定)，連接管bl4通向帶密封塞的緩沖三角瓶9，與酸液接收容器8連接的連接管al3上設置有第一管道夾K1,與帶密封塞的緩沖三角瓶9連接的連接管bl4上設置有第二管道夾K2，可以控制不同方向連接管的開關。
[0044]此外，帶密封塞的緩沖三角瓶9型號為帶密封塞的5L三角瓶，其密封塞上插有玻璃管all和玻璃管bl2，玻璃管bl2與連接管bl4相連，玻璃管all通過連接管cl5與微型負壓泵10相連，微型負壓泵10排氣速率為5L/min。
[0045]利用本發明的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置進行活性炭與酸洗液的分離方法，具體按照以下步驟實施:
[0046]步驟1、分別稱取污泥和氯化鋅，配置氯化鋅溶液，利用氯化鋅活化污泥，制備出活性炭顆粒:
[0047]步驟1.1、將污泥置于陽光下晾曬6?8天，再將晾曬后的污泥置于95°C?105°C烘箱中烘干，將烘干后的污泥進行破碎和碾磨，得到污泥顆粒；
[0048]分別稱取氯化鋅和去離子水，將氯化鋅與去離子水混合，配置成濃度為2.5mol/L?3.5mol/L氯化鋅溶液；
[0049]步驟1.2、將步驟1.1中的污泥顆粒倒入與氯化鋅溶液中浸泡6h?8h，污泥顆粒與氯化鋅溶液的質量 比為1:1?2 ;
[0050]步驟1.3、將經步驟1.2處理后的污泥顆粒撈取出來，放置于400°C?500°C的馬弗爐內在隔絕空氣條件下(即無氧條件下)加熱25min?35min，污泥顆粒發生熱分解，即通過的高溫使污泥炭化產生焦炭，得到活性炭顆粒，此時得到的活性炭顆粒中含有大量的無機物及其他雜質。
[0051 ] 步驟2、配置酸洗液，在酸洗反應器6內，將經步驟I得到的活性炭顆粒用酸洗液進行酸洗，得到去除雜質的活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液:
[0052]經步驟I熱解后得到的活性炭顆粒還需要進行酸洗才能除去其中的無機物及其他雜質；
[0053]步驟2.1、配置酸洗液，將步驟I中得到的活性炭顆粒與酸洗液按質量比為1:
1.5?3混合后倒入酸洗反應器6內，攪拌8min?12min,使得活性炭顆粒與酸洗液充分接觸反應；
[0054]酸洗液為體積百分比濃度為25%?35%的稀鹽酸溶液；
[0055]步驟2.2、酸洗反應器6內的活性炭顆粒與酸洗液經步驟2.1處理后，靜置50min?70min,形成不含雜質的活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液,活性炭顆粒與酸洗上清液分離的界面為S。
[0056]步驟3、利用本發明的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置將步驟2中得到的活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液進行分離，得到不含雜質的活性炭顆粒:
[0057]使用本發明的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置進行分離前，需要檢查各組件的連接是否正確，酸液管道7、連接管al3、連接管bl4及帶密封塞的緩沖三角瓶9的密封塞是否漏氣漏水，第一管道夾K1和第二管道夾K2能否有效打開與關閉，微型負壓泵10的運轉是否正常，整個過程可用自來水進行測試；
[0058]步驟3.1、將酸液接收容器8和帶密封塞的緩沖三角瓶9放置在低于酸洗反應器6內活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液分離界面S下不少于200mm處；
[0059]步驟3.2、將主體裝置5放置于酸洗反應器6內，承托盤I的底部位于不含雜質的活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液分離界面S上，關閉第一管道夾K1和第二管道夾K2 ；
[0060]承托盤I主要借助四個吊環4上的尼龍繩降至固定在酸洗反應器6內的活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液分離界面S上，尼龍繩的上端可固定在外搭的架子上，保持承托盤I穩定的處于活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液分離界面S2上即可；
[0061 ] 步驟3.3、保持第一管道夾K1關閉，打開第二管道夾K2和微型負壓泵10，15s?25s后，酸液管道7內形成管內負壓，緩沖三角瓶9中會接收到少量酸洗上清液，立即關閉微型負壓泵10，再關閉第二管道夾K2，酸液管道7中充滿了酸洗上清液；
[0062]步驟3.4、打開第一管道夾K1，酸洗反應器6中的酸洗上清液會由于虹吸現象隨著酸液管道7不斷流入酸液接收容器8中，直至酸洗反應器6中的酸洗上清液完全排出，得到不含雜質的活性 炭顆粒。
【權利要求】
1.污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置，其特征在于，包括有設置于酸洗反應器(6 )內的主體裝置(5 )，所述主體裝置(5 )包括有承托盤(I)，所述承托盤(I)邊緣處等距離設置有四個吊環(4)，所述承托盤(I)的中央垂直設置有排液管(2)，所述排液管(2)下端的管口與所述承托盤(I)的盤面之間有間隙，所述排液管(2)外壁下部的兩側各連接有一個固定柱(3)，所述固定柱(3)的下端都與所述承托盤(I)的盤面連接，所述排液管(2)的上端與酸液管道(7)的一端套接，所述酸液管道(7)的另一端通過玻璃三通管T分別套接有連接管a (13)，連接管b (14)，所述連接管a (13)與酸液接收容器(8)連通，所述連接管b(14)通過所述玻璃管b (12)與帶密封塞的緩沖三角瓶(9)連通，所述帶密封塞的緩沖三角瓶(9)還依次通過玻璃管a (11)、連接管c (15)與微型負壓泵(10)連接。
2.根據權利要求1所述的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置，其特征在于，所述主體裝置(5)中承托盤(I)為圓柱體，橫截面直徑為200mm，高度為20mm; 所述排液管(2)為空心圓柱管，橫截面直徑為20mm，高度為200mm，所述排液管(2)下端的管口與所述承托盤(I)的盤面之間有5mm間隙； 所述兩個固定柱(3)均為圓柱體，橫截面直徑為20mm，高度為50mm ； 所述四個吊環(4)均是直徑為30mm的半圓環，厚度為4mm，所述四個吊環(4)上都設置有尼龍繩。
3.根據權利要求1所述的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置，其特征在于，所述酸液管道(7)、連接管a (13)、連接管b (14)及連接管c (15)均為橡膠軟管。
4.根據權利要求1或3所述的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置，其特征在于，所述連接管a (13)上設置有第一管道夾(K1),所述連接管b (14)上設置有第二管道夾(K2)。
5.根據權利要求1所述的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置，其特征在于，所述帶密封塞的緩沖三角瓶(9)為帶密封塞的5L三角瓶。
6.污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置分離活性炭與酸洗液的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施: 步驟1、分別稱取污泥和氯化鋅，配置氯化鋅溶液，利用氯化鋅溶液活化污泥，制備出活性炭顆粒； 步驟2、配置酸洗液，在酸洗反應器(6)內，將經步驟I得到的活性炭顆粒用酸洗液進行酸洗，得到去除雜質的活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液； 步驟3、利用污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置將經步驟2中得到的不含雜質的活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液進行分離，得到不含雜質的活性炭顆粒。
7.根據權利要求6所述的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置分離活性炭與酸洗液的方法，其特征在于，所述步驟I具體按照以下步驟實施: 步驟1.1、將污泥置于陽光下晾曬6?8天，再將晾曬后的污泥置于95°C?105°C烘箱中烘干，將烘干后的污泥進行破碎和碾磨，得到污泥顆粒； 分別稱取氯化鋅和去離子水，將氯化鋅與去離子水混合，配置成濃度為2.5mol/L?.3.5mol/L氯化鋅溶液； 步驟1.2、將步驟1.1中的污泥顆粒倒入與氯化鋅溶液中浸泡6h?8h，污泥顆粒與氯化鋅溶液的質量比為1:1?2 ;步驟1.3、將經步驟1.2處理后的污泥顆粒撈取出來，放置于400°C?500°C的馬弗爐內在隔絕空氣條件下加熱25min?35min,得到活性炭顆粒。
8.根據權利要求6所述的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置分離活性炭與酸洗液的方法，其特征在于，所述步驟2具體按照以下步驟實施: 步驟2.1、配置酸洗液，將步驟I中得到的活性炭顆粒與酸洗液按質量比為1:1.5?3混合后倒入酸洗反應器(6)內，攪拌8min?12min ； 步驟2.2、酸洗反應器(6)內的活性炭顆粒與酸洗液經步驟2.1處理后，靜置50min?70min,形成不含雜質的活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液。
9.根據權利要求8所述的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置分離活性炭與酸洗液的方法，其特征在于，所述步驟2中的酸洗液為體積百分比濃度為25%?35%的稀鹽酸溶液。
10.根據權利要求6所述的污泥制備活性炭中活性炭與酸洗液的分離裝置分離活性炭與酸洗液的方法，其特征在于，所述步驟3具體按照以下步驟實施: 步驟3.1、將酸液接收容器(8)和帶密封塞的緩沖三角瓶(9)放置在低于酸洗反應器(6)內活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液分離界面(S)下不少于200mm處； 步驟3.2、將主體裝置(5)放置于酸洗反應器(6)內，承托盤(I)的底部位于活性炭顆粒沉淀與酸洗上清液分離界面(S)上，關閉第一管道夾(K1)和第二管道夾(K2)； 步驟3.3、保持第一管道夾(K1)關閉，打開第二管道夾(K2)和微型負壓泵(10)，15s?25s后，帶密封塞的緩沖三角瓶(9)中會接收到少量酸洗上清液，立即關閉微型負壓泵`(10)，再關閉第二管道夾(K2),酸液管道(7)中充滿了酸洗上清液； 步驟3.4、打開第一管道夾(K1),酸洗反應器(6)中的酸洗上清液隨著酸液管道(7)不斷流入酸液接收容器(8)中，直至酸洗反應器(6)中的酸洗上清液完全排出，得到不含雜質的活性炭顆粒。
【文檔編號】C01B31/12GK103435038SQ201310360244
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2013年8月16日
【發明者】孫先鋒, 周秋丹, 邵瑞華, 房平 申請人:西安工程大學