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SSCS超级蒸汽碳系统用于水的深度处理

（赢特环保科技（无锡）有限公司  陈亚丽）

文章看点

Ø 赢特环保简介

Ø SSCS 超级蒸汽碳系统

·活性炭

·过热蒸汽

·超级蒸汽碳系统用于水的深度处理

·超级蒸汽碳系统优点、主要应用

·超级蒸汽碳系统的性能测试

·中、小规模超级蒸汽碳系统

·大规模超级蒸汽碳系统

·水处理系统主要设备比较

·活性炭再生系统主要设备比较

·SSCS超级蒸汽碳系统成本优势

赢特环保简介

赢特环保科技（无锡）有限公司是一家致力于研究活性炭原位再生、原址移位再生新技术的公司，研发设计制造的SSCS超级蒸汽碳系统使活性炭在水处理、废气处理工艺中成本大幅度下降。

公司主要经营业务：

·自来水净化处理；

·城市污水深度处理业务；

·工业废水、生活污水的中水回用业务；

·活性炭再生业务；

·挥发性有机物VOCs治理业务。

赢特环保SSCS超级蒸汽碳系统

ü 提供活性炭原位再生、原址移位再生新技术，用于去除水处理工艺中难降解COD的系统解决方案及相应配套设备；

ü 提供活性炭原位再生新技术，用于废气处理中去除挥发性有机物VOCs的系统解决方案及相应配套设备。

SSCS超级蒸汽碳系统

1、活性炭

活性炭是一种传统的吸附剂，它是以煤质、椰子皮或木材等原料，在高温下进行碳化制作而成的的微孔发达的吸附剂，用于吸附并去除对人体有害的各种有机物，外观呈黑色，内部孔隙结构发达，比表面积大。它的吸附性能好，吸附能力强，化学性能稳定，还可以再生重复使用。

（1）活性炭的分类

l 按原料分类：植物原料活性炭、动物原料活性炭、矿物质活性炭；

l 按用途分类：液相用活性炭、气相用活性炭、催化用活性炭等；

l 按形状分类：柱状活性炭、粒状活性炭、粉末活性炭；

l 按孔径分类：微孔活性炭（孔径20Å以下）、介孔活性炭（孔径20~500Å）、大孔活性炭（孔径500Å以上）。

（2）活性炭的再生与SSCS 超级蒸汽碳系统的优势

活性炭用于水处理方面因其吸附性能好、吸附能力强以及无需添加其它药剂等这些显著优点，得到业内人士的广泛关注。

但与此同时，活性炭传统再生工艺有其自身的弊端，主要是传统再生工艺要将活性炭从过滤装置内取出来，然后以固废或被鉴定为危废需要转移的形式送至有资质的再生厂家再生。再生时，通过机械输送的方式输送到再生装置（多层炉或者回转炉），再采用高温加热的方式进行再生，所以在这一系列过程中会导致活性炭破损损耗，再生后的活性炭吸附性能也明显下降，另外还需支付巨额的处理费用给再生厂家。再生流程和再生费用这两方面制约着活性炭的实际应用。

（3）活性炭的市场趋势以及其再生技术的必要性

l 需求激增：全球范围内净水,下水及大气领域活性炭广泛使用,每年需求增加。

l 无替代吸附剂：目前全球范围内暂时没有能够完全取代活性炭的吸附剂。

l 供应限制：发达国家把活性炭原料至生产的所有技术垄断。以媒质活性炭生产为主的中国，因防止大气污染的严格环保要求，把不少生产中的工厂关停，因此，活性炭供应大幅度减少。

l 价格激增：全球范围内活性炭需求大幅度增加，但供应量的限制，全球活性炭每年10%以上上涨。

l 唯一的技术解决“活性炭再生”：为解决上述问题，活性炭再生技术研发必要性急剧扩大；全球范围内主要使用多膛炉再生，但存在活性炭损耗及能量损失过多，还引发环境污染等问题。

赢特环保SSCS超级蒸汽碳系统

其核心技术是活性炭原位再生、原址移位再生。再生时，原位再生不需要将活性炭取出，只需向活性炭吸附再生罐内通入过热蒸汽进行原位静态再生；或者通过水力输送装置将活性炭原址移送至再生罐内进行再生；不存在危废转移的问题。这个再生工艺最显著的特点是原位、在线、静态，因而有效地解决了活性炭传统再生工艺的不足，使活性炭作为最传统、最经济和最有效的吸附剂能够发挥出的优势。

赢特环保 SSCS超级蒸汽碳系统选用活性炭：

l 水处理选用颗粒活性炭

碘吸附值（推荐值）：木质活性炭≥1100mg/g；煤质活性炭≥900mg/g；

强度≥95%

l 挥发性有机物 VOCS 治理选用柱状活性炭

四氯化碳吸附值（推荐值）≥75%

强度≥97%

2、过热蒸汽

在常压下将水蒸气（也就是湿蒸汽）里存在的微小液滴完全气化，水蒸气就变成100℃的干蒸汽，然后通过再加热器进行再加热，继续升温干燥成100℃以上的气体状态，这个状态的水蒸气就叫作过热蒸汽。

过热蒸汽特点

l 同热空气相比，热容量大，可快速加热，缩短加热时间；

l 同热空气相比具备较高的定压比热，所以加热能力优秀；

l 由于具备潜热能量，所以焓值高出10倍以上；

l 同饱和蒸汽相比，单位体积的水分量少，所以具备湿热与干热两种性质；

l 热空气换热只限于对流换热，而过热蒸汽换热不仅通过对流换热，还通过辐射换热、冷凝换热进行复合换热，所以热效率显著增高。

3、SSCS超级蒸汽碳系统用于水的深度处理

工艺流程：废水经废水收集池收集，经预处理后通过正流水泵将待处理水引入到活性炭炭罐中，经过一定时间停留。

（1）通水工序

经过前段工序处理后需深度处理的废水，经水泵输送通入活性炭罐，在活性炭层内一定时间的停留，溶于水体中的难降解有机物被活性炭吸附，合格出水流入出水池并排放。

（2）反冲洗工序

经过一定时间通水后，因悬浮物的干扰，炭罐内活性炭层顶部出现褪色、沟流和泥球状的聚拢现象，需要进行反冲洗。反冲洗水用合格出水池里面的出水，反冲洗时，炭罐底部鼓入空气和水，通过炭罐上部排放口排出，并回流至预处理废水收集池。反冲洗周期和每次反冲洗的时间由通水的悬浮物所决定。一般是24小时反冲洗一次，程序设定后自动运行。

（3）再生工序

通水一定时间以后活性炭吸附去除率下降，那么需要进行活性炭再生（再生周期可以根据通水水质情况计算）。活性炭再生时，启动备用活性炭罐继续通水，停止向需要再生的活性炭罐通水，启动过热蒸汽发生器，通过炭罐内预埋的再生装置持续向罐内活性炭层通入过热蒸汽；罐内活性炭层温度持续上升至设定温度（200~800℃以上的某一温度），保温一定时间，活性炭所吸附的有机物被高温脱附、裂解或碳化，活性炭活化再生。

整个再生过程中，持续通入的过热蒸汽经炭罐底部排出，通过换热器冷凝进入冷凝池收集；产生的沸水通过蒸汽形式释放到系统中，并通过系统配置的热交换器冷凝引入到废水收集池。

再生结束，炭罐自然冷却至常温，可进行下一周期运行。

SSCS超级蒸汽碳系统的再生原理

水蒸汽通过过热蒸汽发生器再加热形成 400℃~800℃的过热蒸汽，通过预埋在活性炭层内的蒸汽管道和喷嘴系统， 向活性炭层内喷射400℃~800℃的过热蒸汽，并持续对活性炭层加热保温，活性炭吸附的有机物被高温脱附、裂解或碳化，原位在线实现活性炭再生。

再生过程中各个温度后裂解产物

4、SSCS超级蒸汽碳系统的优点及主要应用

（1）SSCS超级蒸汽碳系统的优点

ü 根据实际使用情况补加新炭：过热蒸汽再生将活性炭破损及炭粉的发生最小化；

ü 利用活性炭固有的性能：吸附效果好，去除残留有机物、色度、浊度效果卓越；

ü 去除引发异味物质、消毒副产物；

ü 发生紧急情况时，灵活对应；

ü 确保经济性：炭罐采用圆罐形式，占地面积小系统自动控制，操作和维护管理便利；

ü 延长活性炭寿命：处理现场原位在线自动再生，运行费用低。

（2）SSCS超级蒸汽碳系统的应用

ü 自来水净化：实现除臭、脱色及去除微生物、农药酚、ABS等；

ü 纯净水制备：医药、饮料、食品工业中氯、异味和有机物的去除；制备工业用水时有机物和余氯的去除城市污水和工业；

ü 废水处理：去除COD、BOD、酚、ABS和其它污染物；去除色度、浊度和恶臭；

ü 去除恶臭和毒气：去除恶臭、毒性气体、反射性气体和酸碱气体等；

ü 活性炭再生：活性炭原位再生、原址移位再生。

应用案例

在韩国已成熟运用，韩国岩寺自来水净化处理项目、国都化工的废水深度处理后回用项目、浦项制铁工业废水深度处理后回用项目，梧仓工业园区污水厂污水深度处理项目等已成熟，其中最长的SSCS超级蒸汽碳系统已经顺利运行六年之久。

5、SSCS超级蒸汽碳系统的性能

赢特环保在用户处的中试试验中，活性炭吸附饱和后，在SSCS超级蒸汽碳系统第一次再生时，因活性炭本身的特性，其少部分超微孔被吸附的难降解的有机物填充后难以解析，反映出来活性炭碘值下降；但在接下去的每一次再生后碘值几乎没有衰减。由此说明SSCS超级蒸汽碳系统对活性炭再生性能优异且稳定。

（1）中试设备试验的两个装置规格

设备装置规格1：

l 活性炭装炭量 75kg；

l 通水流量 0.6m³/h 过滤时间可设置；

l 带自动反冲洗装置，每天反冲洗1次，每次反冲洗可以调整；

l 带原位自动再生装置，可根据需要再生；

设备装置规格2：

l 活性炭装炭量 17kg；

l 通水流量 0.1m³/h 过滤时间可设置；

l 带反冲洗装置，每天反冲洗1次，每次反冲洗可以调整；

l 带原位自动再生装置和不带再生装置两种配置，可根据需要再生。

（3）某用户中试设备试验

l 第一阶段吸附过程通水量131T（表显记录334至465），累计吸附COD量为14.8kg；

l 脱附再生过程耗时8h，共产生500 kg冷凝水并全部收集下来。检测冷凝水的COD为1390 mg/L，冷凝水中COD量为1390*0.5/1000=0.695kg，则活性炭所吸附的14.8kgCOD有 14.105 kg COD（14.8kg-0.695kg）在脱附再生过程中被裂解掉。

（4）再生冷凝水的处理

收集下来的冷凝水呈乳白色浊液，并略有臭味，检测COD均值为1390 mg/L；

a. 次氯酸钠处理：加入10%次氯酸钠溶液进行氧化，加入量为冷凝水量的3.2%，产生浅黄色颗粒沉淀，静置后乳白色浊液澄清，臭味消失，烧杯底部有深黄色沉淀物，COD降至260 mg/L。

b．微电解处理：将冷凝水置于TEC（微电解）装置中，水面没过填料，开启鼓气装置，通入低压直流电，30min后将水放出。臭味明显消失，静置后，浑浊消失，水样澄清，有黑色沉淀（填料微粒），实验结束，取样分析，COD由1010降至245，BOD由384降至79，COD与BOD值均明显下降。

（5）污水厂实验数据

以上污水处理厂现场中试：

ü 活性炭吸附效果好，出水稳定达标，没有超标的风险；

ü 活性炭再生活化性能好，再生后吸附效果没有明显衰减；

ü 再生时，活性炭吸附的有机物有95%以上的被高温裂解碳化，剩下5%以内的有机物留于冷凝水中；

ü 再生后冷凝水用AOP高级氧化处理效果好，可以回流至前段生化处理；

ü 现场运行过程和再生过程自动控制，运行成本低、操作方便、安全稳定。

6、中小规模SSCS超级蒸汽碳系统

应用规模 : 10,000m³ /日以下，设计规格及设施规模根据水质及现场条件变更，在实际案例中，可根据用户的预算情况设计。

中小规模SSCS超级蒸汽碳系统规格参数

上述尺寸根据流入及处理水质条件可能有变化。

7、大规模超级蒸汽碳系统

（1）大规格活性炭再生系统/大规格活性炭自动再生过滤系统（常规）

应用规模 : 10,000m³/日以上，根据现场情况，可应用许多炭罐处理大容量的水

大规模超级蒸汽碳系统规格参数

上述尺寸根据流入及处理水质条件可能有变化。

（2）超大规格活性炭再生系统/大规格活性炭自动再生过滤系统（根据客户实际需求）

A 此工艺过程采用土建池作为炭罐，适用于处理量较大（18万吨/天以上）。设备投资较小，运营成本相对原位再生较高。

B 此工艺过程采用普通碳钢或不锈钢作为炭罐，适用于处理量适中。设备投资较小，运营成本相对原位再生较高。

C 此工艺过程采用不锈钢作为炭罐，适用于日处理量较小（10万吨以下）可原位再生。设备投资较大，运营成本低。

8、主要水处理设备比较

9、活性炭再生设备比较

10、SSCS超级蒸汽碳系统的成本

以10000T/d、进水COD 50出水COD 20项目为例，设计计算炭罐直径Ø2.6m×3m（炭层高度），制水炭罐10个，单个炭罐处理量1000m³/d；停留时间22分钟， COD去除率为60%。

计算单个炭罐内活性炭量为7.16T、单个炭罐所需吸附COD为30kg/d，按7.16T活性炭的吸附率10%计算，则再生周期为23.9天，单个炭罐一个制水周期过水量为23900T。（注：实际运行中选用品质优良的活性炭，吸附率可达到15%-20%，但为出水稳定性考虑吸附率达到10%后，便开始对炭罐进行再生。）

计算过程

①制水成本0.117元/吨：电耗7.5KW×24h×23.9=4302KWh，则需电费0.65元/度电×4302度电=2796.3元，计算到每吨制水电费成本为 0.117元/吨（正常运行时，原水供给泵选用功率7.5KW；每24小时一次反冲洗，反冲鼓风机选用7.5KW、反冲水泵选用22KW，反冲洗时原水泵停止，故不计反冲耗费功率）。

②再生若有工业蒸汽来源则消耗蒸汽费用0.072元/吨：200元/吨（每吨工业蒸汽费用）×1.2吨/吨炭（吨炭再生消耗蒸汽吨数）×7.16吨炭=1718.4元，则折到每吨水费用为0.072元/吨；

③再生若无工业蒸汽来源则消耗蒸汽费用0.107元/吨 ：0.65元/度电×7.16吨炭（炭量）×11小时（再加热时间）×50度电/吨炭/小时（每吨炭再加热每小时耗电）=2559.7元，则折到每吨水的费用为0.107元/吨；

④蒸汽再加热消耗电费0.050元/吨 ：0.65元/度电×7.16吨炭（炭量）×8小时（再加热时间）×32度电/吨炭/小时（每吨炭再加热每小时耗电）=1191.4元，则折到每吨水的费用为0.050元/吨；

⑤活性炭再生损耗费用0.090元/吨：活性炭单次再生损耗1.5%，损耗费用：7.16吨炭×1.5%×20000元/吨炭=2148元，则折到每吨水的费用为0.090元/吨。

投资成本：

约1500元/吨水

运行成本:

• 有工业蒸汽的吨水运行成本为0.329元/吨，去除单位COD的吨水成本为0.01097元/单位COD /吨水。

• 无工业蒸汽的吨水运行成本为0.364元/吨，去除单位COD的吨水成本为0.01213元/单位COD /吨水。